(57)【要約】  従来の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法では、電源回路の動作時における電源平滑用ＬＣフィルタの特性を正確に表現するのは困難である。本発明の平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルでは、主容量素子Ｃ１の静電容量Ｃ１にＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じた静電容量変化率ｋ（Ｖ）が（１１）式に示すように乗算されて、主容量素子Ｃ１の静電容量Ｃ１が補正される。また、チョークコイルＬの等価回路モデルでは、直流電流Ｉの複数の水準についてチョークコイルＬのインピーダンスＺＬを（３）式に従って求めておき、任意の水準についてのインピーダンスＺＬは、求めておいた複数の水準についてのインピーダンスＺＬから（８）式を用いて内挿補完して求める。従って、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖおよび直流出力電流Ｉに応じて精度良く導出される。
2014024692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流安定化電源回路の出力電圧を安定化するチョークコイルと平滑コンデンサとから構成される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを前記チョークコイルおよび前記平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出する電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法において、
前記平滑コンデンサへの印加直流電圧に応じた前記平滑コンデンサの静電容量変化率を実測して前記印加直流電圧を変数とする関数として表し、前記平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する容量素子の静電容量に前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた前記静電容量変化率を乗算して前記容量素子の静電容量を補正することで、前記平滑コンデンサの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
前記チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の値を前記チョークコイルを流れる直流電流の複数の水準について実測して前記チョークコイルのインピーダンスを前記複数の水準について求めておき、前記複数の水準の間の水準についての前記チョークコイルのインピーダンスは、求めておいた前記複数の水準についての前記チョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、前記チョークコイルの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとする
ことを特徴とする電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項２】
前記平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値をテーブルデータ化しておき、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいた前記平滑コンデンサの等価回路モデルを使って前記平滑コンデンサの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
前記チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の測定値を前記複数の水準についてテーブルデータ化しておき、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいた前記チョークコイルの各等価回路モデルを使って前記チョークコイルの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電流に応じたモデルとする
ことを特徴とする請求項１に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項３】
前記平滑コンデンサの等価回路モデルおよび前記複数の水準についての前記チョークコイルの等価回路モデルを前記平滑コンデンサおよび前記チョークコイルの各種類に応じてテーブルデータ化してライブラリー化しておくことを特徴とする請求項２に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項４】
前記平滑コンデンサの等価回路モデルは、容量素子と抵抗素子とを並列に接続して成る容量性回路、誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る誘導性回路、および容量素子と誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る副共振回路のうちの少なくとも１つが、主容量素子と誘導素子と抵抗素子とを直列に接続して成る主共振回路に直列に接続されて構成され、
静電容量の前記補正は前記主共振回路を構成する前記主容量素子に対して行われる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項５】
前記チョークコイルの等価回路モデルは、誘導素子と抵抗素子との並列回路に抵抗素子を直列に接続して成る回路を最小単位として構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項６】
前記平滑コンデンサおよび前記チョークコイルの種類を入力する第１のステップと、前記直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値を入力する第２のステップと、前記第１のステップで入力された種類の前記平滑コンデンサについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択した前記平滑コンデンサの等価回路モデルを使って前記平滑コンデンサの等価回路モデルを前記第２のステップで入力された直流出力電圧に応じたモデルとする第３のステップと、前記第１のステップで入力された種類の前記チョークコイルについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択した前記チョークコイルの等価回路モデルを使って前記チョークコイルの等価回路モデルを前記第２のステップで入力された直流出力電流に応じたモデルとする第４のステップと、前記第３のステップで導出した前記平滑コンデンサの等価回路モデルおよび前記第４のステップで導出した前記チョークコイルの等価回路モデルを使って前記第２のステップで入力された直流出力電圧および直流出力電流に応じた電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する第５のステップとを備え、請求項３に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を機能させるコンピュータプログラム。
【請求項７】
前記コンピュータプログラムを備えるサーバにインターネット網を介してアクセスし、インターネット網に接続された端末から前記コンピュータプログラムを使用する請求項６に記載のコンピュータプログラムの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流安定化電源回路の出力電圧を安定化するチョークコイルと平滑コンデンサとから構成される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する導出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法としては、例えば、非特許文献１に開示されたスイッチング・レギュレータにおけるものがある。同文献では、降圧型コンバータをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）スイッチブロック、ＬＣフィルタブロックおよび定電圧制御部ブロックに分割し、分割したＬＣフィルタブロックの伝達関数ＸＬＣを求めている。そして、電源平滑用ＬＣフィルタの入出力特性を、求めた伝達関数ＸＬＣによってシミュレーションすることで、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出している。【０００３】
また、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルは、ＬＣフィルタを構成するインダクタおよびコンデンサの各等価回路モデルから導出することができる。【０００４】
特許文献１では、周波数に依存しない抵抗（Ｒ）、キャパシタンス（Ｃ）、インダクタンス（Ｌ）を用いた、時間領域でのシミュレーションが可能な回路として、図１（ａ）に示すＲＣ回路、および同図（ｂ）に示すＲＬ回路と、同図（ｃ）に示すＲＣＬ回路のいずれかを、ＭＬＣＣ(Multi-Layer Ceramic Capacitor)の等価回路モデルとして、形成している。そして、形成した等価回路モデルの精度を判定するための評価関数を合成し、合成した評価関数を最小化することによって回路定数を決定している。【０００５】
また、非特許文献２には、図２に示す、インダクタンスＬとコアロス抵抗ＡＣＲとの並列回路に銅損抵抗ＤＣＲを直列に接続したモデルが、インダクタの等価回路モデルとして開示されている。そして、この等価回路モデルで表されるインダクタのどのファクターが電圧変換効率に影響するかが、同文献に記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】馬場清太郎著「電源回路設計  成功のかぎ」、ＣＱ出版、2009年8月1 日第２版、ｐ２５３〜ｐ２５６
【非特許文献２】「1.電力変換効率に影響するインダクタのファクターの調査（降圧編）」、技術情報／テクニカルガイド／村田製作所、[online]、[平成２４年６月１２日検索]、インターネット＜URL:http://www.murata.co.jp/products/power_inductor/tech_guide/tech_info.html>
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２５９４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、コスト削減を目的として、製品開発における試作回数の減少や、試作期間の短縮が実施されている。そのため、試作品の特性を事前にシミュレーションする重要性が以前より増してきており、試作回数の削減や試作期間の短縮のために、精度の良いシミュレーションの実施が不可欠になってきている。直流安定化電源回路設計におけるシミュレーションでは、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを精度良く導出することが要請される。【０００９】
しかしながら、直流安定化電源回路を構成するチョークコイルは電源回路の出力電流に、平滑コンデンサは電源回路の出力電圧に依存して特性が変化するので、上記従来の非特許文献１に開示された電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法では、電源回路の動作時における電源平滑用ＬＣフィルタの特性を正確に表現するのは困難である。【００１０】
また、特許文献１に開示されたコンデンサの等価回路モデルの導出方法では、コンデンサに重畳印加されるＤＣバイアス電圧の各値毎に等価回路モデルを導出する手間が必要となり、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルに適用した場合、電源回路の任意の出力電圧について等価回路モデルを導出することはできない。【００１１】
また、非特許文献２に開示されたインダクタの等価回路モデルも、出力電流による重畳特性が加味されておらず、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルに適用した場合、電源回路の任意の出力電流について等価回路モデルを導出することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
直流安定化電源回路の出力電圧を安定化するチョークコイルと平滑コンデンサとから構成される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルをチョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出する電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法において、
平滑コンデンサへの印加直流電圧に応じた平滑コンデンサの静電容量変化率を実測して印加直流電圧を変数とする関数として表し、平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する容量素子の静電容量に直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率を乗算して容量素子の静電容量を補正することで、平滑コンデンサの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の値をチョークコイルを流れる直流電流の複数の水準について実測してチョークコイルのインピーダンスを複数の水準について求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルのインピーダンスは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、チョークコイルの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとする
ことを特徴とする。【００１３】
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルは、そのモデルを構成する容量素子の静電容量に直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率が乗算されて、容量素子の静電容量が補正されることで、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとされる。チョークコイルの等価回路モデルは、チョークコイルを流れる直流電流の複数の水準についてチョークコイルのインピーダンスを求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルのインピーダンスは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとされる。従って、チョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルは、直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流に応じて精度良く導出され、直流安定化電源回路の動作時における電源平滑用ＬＣフィルタの特性は正確に表現される。このため、直流安定化電源回路設計におけるシミュレーションが精度良く実施されて、直流安定化電源回路設計における試作回数の削減や試作期間の短縮に資することが可能となる。【００１４】
また、本発明は、
平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値をテーブルデータ化しておき、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいた平滑コンデンサの等価回路モデルを使って平滑コンデンサの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の測定値を複数の水準についてテーブルデータ化しておき、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいたチョークコイルの各等価回路モデルを使ってチョークコイルの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電流に応じたモデルとする
ことを特徴とする。【００１５】
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値、およびチョークコイルの等価回路モデルを構成する複数の水準についての各要素の測定値をテーブルデータ化しておくことで、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際に、容易に、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた平滑コンデンサの等価回路モデルおよび直流安定化電源回路の直流出力電流に応じたチョークコイルの等価回路モデルを導出することができる。このため、直流安定化電源回路の動作時におけるチョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルを簡単に再現して用いることができるようになる。【００１６】
また、本発明は、平滑コンデンサの等価回路モデルおよび複数の水準についてのチョークコイルの等価回路モデルを平滑コンデンサおよびチョークコイルの各種類に応じてテーブルデータ化してライブラリー化しておくことを特徴とする。【００１７】
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータ、およびチョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータは、シミュレートする直流安定化電源回路に用いる平滑コンデンサおよびチョークコイルの各種類に応じて、ライブラリから直ちに引き出すことができる。このため、直流安定化電源回路の動作時におけるチョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルは、シミュレートする直流安定化電源回路に用いる平滑コンデンサおよびチョークコイルの各種類に応じて、容易に直ちに導出される。【００１８】
また、本発明は、平滑コンデンサの等価回路モデルが、容量素子と抵抗素子とを並列に接続して成る容量性回路、誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る誘導性回路、および容量素子と誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る副共振回路のうちの少なくとも１つが、主容量素子と誘導素子と抵抗素子とを直列に接続して成る主共振回路に直列に接続されて構成され、
静電容量の補正が主共振回路を構成する主容量素子に対して行われることを特徴とする。【００１９】
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルは、容量性回路、誘導性回路、および副共振回路のうちの少なくとも１つが主共振回路に直列に接続されて構成され、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率は主共振回路を構成する主容量素子に対して乗算されて、主共振回路を構成する主容量素子の静電容量が補正される。このため、平滑コンデンサの特性を最も顕著に表す主共振回路の特性が補正されて、平滑コンデンサの静電容量は直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じて最も効果的に補正される。【００２０】
また、本発明は、チョークコイルの等価回路モデルが、誘導素子と抵抗素子との並列回路に抵抗素子を直列に接続して成る回路を最小単位として構成されることを特徴とする。【００２１】
本構成によれば、チョークコイルの等価回路モデルは、誘導素子と抵抗素子との並列回路に抵抗素子を直列に接続して成る回路を最小単位として、直流安定化電源回路のシミュレーションの精度や目的に応じて多様に構成される。【００２２】
また、本発明は、
平滑コンデンサおよびチョークコイルの種類を入力する第１のステップと、直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値を入力する第２のステップと、第１のステップで入力された種類の平滑コンデンサについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択した平滑コンデンサの等価回路モデルを使って平滑コンデンサの等価回路モデルを第２のステップで入力された直流出力電圧に応じたモデルとする第３のステップと、第１のステップで入力された種類のチョークコイルについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択したチョークコイルの等価回路モデルを使ってチョークコイルの等価回路モデルを第２のステップで入力された直流出力電流に応じたモデルとする第４のステップと、第３のステップで導出した平滑コンデンサの等価回路モデルおよび第４のステップで導出したチョークコイルの等価回路モデルを使って第２のステップで入力された直流出力電圧および直流出力電流に応じた電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する第５のステップとを備え、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を機能させるコンピュータプログラムを構成した。【００２３】
本構成によれば、シミュレートする直流安定化電源回路を構成する平滑コンデンサおよびチョークコイルの種類、並びに直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値がコンピュータプログラムに入力されることで、上記の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法がコンピュータプログラムによって機能させられる。つまり、コンピュータプログラムにより、自動的に、平滑コンデンサの等価回路モデルは入力された種類の平滑コンデンサおよび入力された値の直流出力電圧に応じたモデルとされ、また、チョークコイルの等価回路モデルは入力された種類のチョークコイルおよび入力された値の直流出力電流に応じたモデルとされる。このため、本導出方法の利用者は、シミュレートする直流安定化電源回路を構成する平滑コンデンサおよびチョークコイルの種類、並びに直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値をコンピュータプログラムに入力するだけで、直流安定化電源回路の的確なシミュレーションを高精度かつ簡単に行える。この結果、回路シミュレートに関する専門知識を持たない一般の利用者であっても、直流安定化電源回路の的確な回路シミュレーションを高精度かつ簡単に行える。【００２４】
また、本発明は、前記コンピュータプログラムを備えるサーバにインターネット網を介してアクセスし、インターネット網に接続された端末から前記コンピュータプログラムを使用するコンピュータプログラムの使用方法を構成した。【００２５】
本構成によれば、利用者は、インターネット網に接続された端末から前記コンピュータプログラムを備えるサーバにアクセスすることで、前記コンピュータプログラムを容易に使用することが出来る。このため、本発明による電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を多数の利用者に提供することが可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、上記のように、直流安定化電源回路の動作時における電源平滑用ＬＣフィルタの特性は正確に表現される。このため、直流安定化電源回路設計におけるシミュレーションが精度良く実施されて、直流安定化電源回路設計における試作回数の削減や試作期間の短縮に資することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のコンデンサの等価回路モデルを示す回路図である。
【図２】従来のインダクタの等価回路モデルを示す回路図である。
【図３】本発明の一実施の形態による電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法が適用される降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータの回路図である。
【図４】図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータにおいて電源平滑用ＬＣフィルタを構成する平滑コンデンサの等価回路モデルを示す回路図である。
【図５】図４に等価回路モデルが示される平滑コンデンサへの印加直流電圧に応じた静電容量の変化を変化率として表したグラフである。
【図６】図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータにおいて電源平滑用ＬＣフィルタを構成するチョークコイルの等価回路モデルを示す回路図である。
【図７】図６に等価回路モデルが示されるチョークコイルの各負荷電流におけるインダクタンスの変化（直流重畳特性）を示すグラフである。
【図８】本実施の形態において、求めておいた複数の水準の間にある水準の負荷電流におけるチョークコイルのインピーダンスを内挿補完よって求める際の説明に用いる説明図である。
【図９】本実施の形態によって計算した電源平滑用ＬＣフィルタの伝達関数を、一素子モデルによって計算した伝達関数と比較して表すボーデ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に、本発明の一実施の形態による電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を、降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータにおける電源平滑用ＬＣフィルタに適用した場合について、説明する。
【００２９】
降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、図３に回路図が示され、ＰＷＭスイッチブロック２、ＬＣフィルタブロック３および定電圧制御部ブロック４から構成されている。
【００３０】
ＰＷＭスイッチブロック２には、入力端子１ａへの入力電圧ＶｉｎがコンデンサＣｉｎで平滑されたものが与えられる。ＰＷＭスイッチブロック２では、２個のＭＯＳＦＥＴ(モス構造電界効果トランジスタ)Ｑ１，Ｑ２が制御回路５によってスイッチングされることで、入力電圧Ｖｉｎがパルス列に変換される。また、ＭＯＳＦＥＴＱ１，Ｑ２のスイッチングにより、出力パルス列のデューティーサイクル比が変えられ、出力パルス列の平均値は所望の出力電圧にされる。ＬＣフィルタブロック３は、チョークコイルＬと平滑コンデンサＣｏｕｔとから構成されている。チョークコイルＬと平滑コンデンサＣｏｕｔとは電源平滑用ＬＣフィルタを構成し、パルス列の高周波成分を減衰させて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電圧を直流に平滑化する。
【００３１】
定電圧制御部ブロック４では、出力端子１ｂに現れる出力電圧Ｖが抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧されて、エラーアンプ６において基準電圧Ｖｒｅｆと比較される。出力電圧Ｖと基準電圧Ｖｒｅｆとの誤差信号はエラーアンプ６によって増幅されて、ＰＷＭコンパレータ７へ出力される。ＰＷＭコンパレータ７は、増幅された誤差信号を三角波あるいはのこぎり波と比較して、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の出力電圧が所望の値になるように、制御回路５に制御信号を送る。ＤＣ−ＤＣコンバータ１は、入力電圧Ｖｉｎの制限を受けるが、この制御信号に応じて任意の直流電流Ｉおよび直流電圧Ｖを出力端子１ｂへ出力する。
【００３２】
図４は、上記の電源平滑用ＬＣフィルタを構成する平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを示す。
【００３３】
本実施の形態では、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルは、主容量素子Ｃ１と誘導素子Ｌ２と抵抗素子Ｒ３とを直列に接続して成る主共振回路１１に直列に、容量素子Ｃｉと抵抗素子Ｒｉとを並列に接続して成る容量性回路１２、誘導素子Ｌｉと抵抗素子Ｒｉとを並列に接続して成る誘導性回路１３、および容量素子Ｃｉと誘導素子Ｌｉと抵抗素子Ｒｉとを並列に接続して成る副共振回路１４が接続されて、構成されている。ここで、各素子の添え字ｉはノード番号を示し、これら各回路１２〜１４ではｉ＝４〜１５に設定されている。また、各回路１２〜１４は容量素子Ｃｉと誘導素子Ｌｉと抵抗素子Ｒｉとの並列回路として表されており、容量性回路における誘導素子Ｌｉ＝０、誘導性回路における容量素子Ｃｉ＝０である。また、主共振回路１１の主容量素子Ｃ１には絶縁抵抗ＩＲが並列に接続されて表現されている。
【００３４】
本実施の形態では、平滑コンデンサＣｏｕｔに３２１６サイズの１００[μＦ]の積層セラミック・チップ・コンデンサを用いた。下記の表１は、この平滑コンデンサＣｏｕｔの図４に示す等価回路モデルを構成する各要素の値を実測し、その測定値をテーブルデータ化したものである。
【表１】
2014024692.tif 000003
【００３５】
ここで、空欄は、素子値＝０で、対応する素子が存在しないことを表している。また、下記の表２は、平滑コンデンサＣｏｕｔへ印加する直流電圧[Ｖ]を変化させて平滑コンデンサＣｏｕｔの静電容量[Ｆ]を実測して得られた実測値を示すテーブルである。
【表２】
2014024692.tif 000004
【００３６】
また、図５は、上記の表２に示される実測値から、平滑コンデンサＣｏｕｔへの印加直流電圧に応じた静電容量の変化を変化率として表したグラフである。同グラフの横軸は印加直流電圧[Ｖ]、縦軸は静電容量変化率[％]を表す。同グラフに示されるように、平滑コンデンサＣｏｕｔの減少する静電容量変化率は、印加直流電圧の増加に応じて漸次増加する。この静電容量変化率は、本実施の形態のように平滑コンデンサＣｏｕｔがセラミックコンデンサの場合は、印加直流電圧Ｖを変数とする次の（１）式に示される関数ｋ（Ｖ）として、表される。
【数１】
2014024692.tif 000005
【００３７】
（１）式に示されるように、静電容量変化率ｋ（Ｖ）は印加直流電圧Ｖの多項式として表される。ここで、ｋｊは定数であり、図５に示すグラフにおける静電容量変化率ｋ（Ｖ）は次の（２）式に表される。
【数２】
2014024692.tif 000006
【００３８】
本実施の形態では、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを構成する主共振回路１１の主容量素子Ｃ１の静電容量に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧に応じた式（２）に示される静電容量変化率ｋ（Ｖ）を乗算して、主容量素子Ｃ１の静電容量を補正することで、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルをＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じたモデルとする。
【００３９】
図６は、図３に示すＤＣ−ＤＣコンバータ１において上記の電源平滑用ＬＣフィルタを構成するチョークコイルＬの等価回路モデルを示す。
【００４０】
チョークコイルＬの等価回路モデルは、誘導素子Ｌ３と抵抗素子Ｒ３との並列回路Ｘ４に抵抗素子Ｒ４を直列に接続して成る回路を最小単位として構成される。本実施の形態では、この最小単位回路に、回路Ｘ１と回路Ｘ２との直列回路に容量素子Ｃ１が並列に接続されて成る回路Ｘ３が直列に接続されて、構成されている。回路Ｘ１は、抵抗素子Ｒ１と容量素子Ｃ２との直列回路に誘導素子Ｌ１が並列に接続されて成り、回路Ｘ２は、抵抗素子Ｒ２と誘導素子Ｌ２とが並列に接続されて成る。
【００４１】
このような等価回路モデルで表されるチョークコイルＬのインピーダンスＺＬは、回路Ｘ３および回路Ｘ４の各インピーダンスをそれぞれＸ３およびＸ４とすると、次の（３）式によって表される。
【数３】
2014024692.tif 000007
【００４２】
ここで、各インピーダンスＸ３およびＸ４は、回路Ｘ１および回路Ｘ２の各インピーダンスをそれぞれＸ１およびＸ２とすると、次の（４）式および（５）式によって表される。
【数４】
2014024692.tif 000008
【００４３】
また、各インピーダンスＸ１およびＸ２は、次の（６）式および（７）式によって表される。
【数５】
2014024692.tif 000009
【００４４】
本実施の形態では、チョークコイルＬに３０３０サイズの４．７[μＨ]のパワーインダクタを用いた。下記の表３は、このチョークコイルＬの図６に示す等価回路モデルを構成する各要素の値を、チョークコイルＬに流れる直流負荷電流[Ａ]の複数の水準について実測し、その測定値をテーブルデータ化したものである。
【表３】
2014024692.tif 000010
【００４５】
また、図７は、チョークコイルＬの各負荷電流[Ａ]におけるインダクタンス[Ｈ]の変化（直流重畳特性）を示すグラフである。同グラフの横軸は負荷電流[Ａ]、縦軸はインダクタンス[Ｈ]を表す。同グラフに示されるように、チョークコイルＬのインダクタンスは、負荷電流の増加に応じて漸次小さくなる。
【００４６】
上記の表３に示される複数の水準の負荷電流におけるチョークコイルＬの各インダクタンスは、表３に示される実測値を（３）〜（７）式に適用することで、求めておくことが出来る。また、表３に示される水準以外の負荷電流におけるチョークコイルＬのインダクタンスは、表３に示される実測値に基づいて求めておいた複数の水準についてのチョークコイルＬのインピーダンスから、内挿補完して求めことが出来る。
【００４７】
例えば、図８に示すように、欲しい水準の負荷電流ｉｏｕｔが水準１の負荷電流ｉ１と水準２の負荷電流ｉ２との間に有る場合、欲しい水準の負荷電流ｉｏｕｔにおけるチョークコイルＬのインピーダンスＺＬは、負荷電流ｉ１におけるインピーダンスＺｉ１と負荷電流ｉ２におけるインピーダンスＺｉ２とから、次の（８）式に示される内挿補完よって求められる。
【数６】
2014024692.tif 000011
【００４８】
本実施の形態では、上記のように、チョークコイルＬの等価回路モデルを構成する各要素の値をチョークコイルＬを流れる直流電流の複数の水準について実測して、チョークコイルＬのインピーダンスＺＬを複数の水準について求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルＬのインピーダンスＺＬは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルＬのインピーダンスＺＬから内挿補完して求めることで、チョークコイルＬの等価回路モデルをＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電流Ｉの水準に応じたモデルとする。
【００４９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１における電源平滑用ＬＣフィルタは、一般的にその伝達関数ＧＬＣ（ω）が次の（９）式に表される。
【数７】
2014024692.tif 000012
【００５０】
ここで、ω：角周波数、Ｃｏｕｔ：平滑コンデンサＣｏｕｔの静電容量、Ｌ：チョークコイルＬのインダクタンス、ＥＳＲＬ：チョークコイルＬのインピーダンスの実部、ＲＤＳ：ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン抵抗、Ｒｄ：ＭＯＳＦＥＴＱ２のオン抵抗、ＥＳＲＣ：平滑コンデンサＣｏｕｔのインピーダンスの実部、ＲＬ：出力抵抗である。
【００５１】
平滑コンデンサＣｏｕｔの印加直流電圧Ｖに応じたインピーダンスＺＣ（Ｖ）は、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを構成する主共振回路１１の主容量素子Ｃ１の静電容量をＣ１とすると、次の（１０）式に表される。
【数８】
2014024692.tif 000013
【００５２】
従って、伝達関数ＧＬＣ（ω）を表す（９）式におけるＣｏｕｔおよびＥＳＲＣの印加直流電圧Ｖに応じた値Ｃｏｕｔ（Ｖ）およびＥＳＲＣ（Ｖ）は、上記の（１０）式に表されるインピーダンスＺＣ（Ｖ）から、次の（１１）式および（１２）式によって求められる。
【数９】
2014024692.tif 000014
【００５３】
ここで、ＲｅはインピーダンスＺＣの実部を表す。本実施の形態では、（９）式に表される伝達関数ＧＬＣ（ω）を求めて電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際、上記のように、主共振回路１１の主容量素子Ｃ１の静電容量Ｃ１に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じた式（２）に示される静電容量変化率ｋ（Ｖ）を（１１）式に示すように乗算して、主容量素子Ｃ１の静電容量Ｃ１を補正する。
【００５４】
また、伝達関数ＧＬＣ（ω）を表す（９）式におけるＥＳＲＬおよびＬの負荷電流の水準に応じた値は、（３）式に表される求めておいたインピーダンスＺＬ、または（８）式に表される内挿補完によって求められるインピーダンスＺＬから、次の（１３）式および（１４）式によって求められる。
【数１０】
2014024692.tif 000015
【００５５】
ここで、ＲｅはインピーダンスＺＬの実部を表す。本実施の形態では、（９）式に表される伝達関数ＧＬＣ（ω）を求めて電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際、上記のように、チョークコイルＬのインピーダンスＺＬをＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流負荷電流Ｉの水準に応じた値とする。この結果、一般的に（９）式に表される伝達関数ＧＬＣ（ω）は、本実施の形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖおよび直流出力電流Ｉに応じた値の伝達関数ＧＬＣ（ω，Ｖ，Ｉ）となる。
【００５６】
図９は、本実施の形態によって上記のように計算した伝達関数ＧＬＣ（ω，Ｖ，Ｉ）を、一素子モデルによって計算した伝達関数ＧＬＣ（ω）と比較して表すボーデ線図である。
【００５７】
この一素子モデルは、図３の回路図におけるＬＣフィルタブロック３に表されるように、一素子のチョークコイルＬと一素子の平滑コンデンサＣｏｕｔとから構成される。また、この計算では、一素子モデルのチョークコイルＬのインダクタンスを４．７[μＨ]、平滑コンデンサＣｏｕｔの静電容量値を４７[μＦ]の条件とした。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖを１．８[Ｖ]、直流出力電流Ｉを１．５[Ａ]、スイッチング周波数を４００[ｋＨｚ]とし、ＭＯＳＦＥＴＱ１のオン抵抗ＲＤＳを２７[ｍΩ]、ＭＯＳＦＥＴＱ２のオン抵抗Ｒｄを２１[ｍΩ]、負荷抵抗ＲＬを１００[Ω]とした。
【００５８】
ボーデ線図の縦軸はゲイン(Gain)の絶対値[ｄＢ]とその位相(Phase)[°]であり、横軸は周波数ω[Ｈｚ]である。また、本実施の形態によるゲイン特性Ａ１は太い実線で表し、位相特性Ａ２は太い点線で表している。一素子モデルによるゲイン特性Ｂ１は細い実線で表し、位相特性Ｂ２は細い点線で表している。同図に示されるように、本実施の形態によるゲイン特性Ａ１は、高い周波数においてゲインの減衰が飽和しているのに対し、一素子モデルによるゲイン特性Ｂ１は、高い周波数においてゲインが単調に減衰している。また、本実施の形態による位相特性Ａ２は、高い周波数において０[°]に戻る傾向を示しているのに対し、一素子モデルによる位相特性Ｂ２は、高い周波数において１８０[°]になっている。このことから、本実施の形態によるシミュレーションでは、チョークコイルＬおよび平滑コンデンサＣｏｕｔの動特性が加味され、実回路に近い振る舞いが得られたことが分かる。
【００５９】
このような本実施の形態によれば、上記のように、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルは、そのモデルを構成する主容量素子Ｃ１の静電容量Ｃ１にＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じた静電容量変化率ｋ（Ｖ）が（１１）式に示すように乗算されて、主容量素子Ｃ１の静電容量Ｃ１が補正されることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じたモデルとされる。また、チョークコイルＬの等価回路モデルは、チョークコイルＬを流れる直流電流Ｉの複数の水準についてチョークコイルＬのインピーダンスＺＬを（３）式に従って求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルＬのインピーダンスＺＬは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルＬのインピーダンスＺＬから（８）式を用いて内挿補完して求めることで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電流Ｉの水準に応じたモデルとされる。従って、チョークコイルＬおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルは、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖおよび直流出力電流Ｉに応じて精度良く導出され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の動作時における電源平滑用ＬＣフィルタの特性は正確に表現される。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の回路設計におけるシミュレーションが精度良く実施されて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の回路設計における試作回数の削減や試作期間の短縮に資することが可能となる。
【００６０】
また、本実施の形態では、図４に示す平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを構成する各要素の測定値を表１に示すようにテーブルデータ化しておくと共に、図６に示すチョークコイルＬの等価回路モデルを構成する複数の水準についての各要素の測定値を表３に示すようにテーブルデータ化しておくことで、伝達関数ＧＬＣ（ω，Ｖ，Ｉ）を求めて電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際に、容易に、平滑コンデンサＣｏｕｔのインピーダンスＺＣおよびチョークコイルＬのインピーダンスＺＬの計算が出来て、容易に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じた平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルおよびＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電流Ｉに応じたチョークコイルＬの等価回路モデルを導出することができる。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の動作時におけるチョークコイルＬおよび平滑コンデンサＣｏｕｔの各等価回路モデルを簡単に再現して用いることができるようになる。
【００６１】
また、本実施の形態では、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルが、図４に示すように、容量性回路１２、誘導性回路１３、および副共振回路１４が主共振回路１１に直列に接続されて構成され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じた静電容量変化率ｋ（Ｖ）は主共振回路１１を構成する主容量素子Ｃ１に対して乗算されて、主共振回路１１を構成する主容量素子Ｃ１の静電容量が補正される。このため、平滑コンデンサＣｏｕｔの特性を最も顕著に表す主共振回路１１の特性が補正されて、平滑コンデンサＣｏｕｔの静電容量はＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖに応じて最も効果的に補正される。
【００６２】
また、本実施の形態では、チョークコイルＬの等価回路モデルは、図６に示すように、誘導素子Ｌ３と抵抗素子Ｒ３との並列回路Ｘ４に抵抗素子Ｒ４を直列に接続して成る回路を最小単位として、ＤＣ−ＤＣコンバータ１のシミュレーションの精度や目的に応じて多様に構成される。
【００６３】
なお、上記の実施の形態において、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルおよび複数の水準についてのチョークコイルＬの等価回路モデルを、平滑コンデンサＣｏｕｔおよびチョークコイルＬの各種類に応じてテーブルデータ化して、ライブラリー化しておくように構成してもよい。
【００６４】
本構成によれば、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータ（表１参照）、およびチョークコイルＬの等価回路モデルを構成する各要素の測定値についてのテーブルデータ（表３参照）は、シミュレートするＤＣ−ＤＣコンバータ１に用いる平滑コンデンサＣｏｕｔおよびチョークコイルＬの各種類に応じて、ライブラリから直ちに引き出すことができる。このため、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の動作時におけるチョークコイルＬおよび平滑コンデンサＣｏｕｔの各等価回路モデルは、シミュレートするＤＣ−ＤＣコンバータ１に用いる平滑コンデンサＣｏｕｔおよびチョークコイルＬの各種類に応じて、容易に直ちに導出される。
【００６５】
また、上記の実施の形態においては、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを図４に示すように、チョークコイルＬの等価回路モデルを図６に示すように構成した場合について説明したが、各等価回路モデルの形はこれらに限定されることは無い。例えば、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルは、容量性回路１２、誘導性回路１３、および副共振回路１４のうちの少なくとも１つを主共振回路１１に直列に接続して構成するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
上述した本実施の形態の等価回路モデルの導出方法は、次のコンピュータプログラムを用いることで、簡単に利用することが出来る。このコンピュータプログラムは、平滑コンデンサＣｏｕｔおよびチョークコイルＬの種類を入力する第１のステップと、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖおよび直流出力電流Ｉの各値を入力する第２のステップと、第１のステップで入力された種類の平滑コンデンサＣｏｕｔについて予め用意されたテーブルデータ（表１参照）の等価回路モデル（図４参照）をライブラリーの中から選択し、選択した平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを使って平滑コンデンサＣｏｕｔのインピーダンスＺＣを（１０）式によって計算することで、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルを第２のステップで入力された直流出力電圧Ｖに応じたモデルとする第３のステップと、第１のステップで入力された種類のチョークコイルＬについて予め用意されたテーブルデータ（表３参照）の等価回路モデル（図６参照）をライブラリーの中から選択し、選択したチョークコイルＬの等価回路モデルを使ってチョークコイルＬのインピーダンスＺＣを（３）式および（８）式によって計算することで、チョークコイルＬの等価回路モデルを第２のステップで入力された直流出力電流Ｉに応じたモデルとする第４のステップと、第３のステップで導出した平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルおよび第４のステップで導出したチョークコイルＬの等価回路モデルを使って電源平滑用ＬＣフィルタの伝達関数ＧＬＣ（ω，Ｖ，Ｉ）を（９）式によって求めることで、第２のステップで入力された直流出力電圧Ｖおよび直流出力電流Ｉに応じた電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する第５のステップとを備え、上述した本実施の形態の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を機能させる。【００６７】
本実施の形態の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法は、シミュレートするＤＣ−ＤＣコンバータ１を構成する平滑コンデンサＣｏｕｔおよびチョークコイルＬの種類、並びにＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖおよび直流出力電流Ｉの各値がコンピュータプログラムに入力されることで、上記のようにコンピュータプログラムによって機能させられる。つまり、コンピュータプログラムにより、自動的に、平滑コンデンサＣｏｕｔの等価回路モデルは入力された種類の平滑コンデンサＣｏｕｔおよび入力された値の直流出力電圧Ｖに応じたモデルとされ、また、チョークコイルＬの等価回路モデルは入力された種類のチョークコイルＬおよび入力された値の直流出力電流Ｉに応じたモデルとされる。このため、本導出方法の利用者は、シミュレートするＤＣ−ＤＣコンバータ１を構成する平滑コンデンサＣｏｕｔおよびチョークコイルＬの種類、並びにＤＣ−ＤＣコンバータ１の直流出力電圧Ｖおよび直流出力電流Ｉの各値をコンピュータプログラムに入力するだけで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の的確なシミュレーションを高精度かつ簡単に行える。この結果、回路シミュレートに関する専門知識を持たない一般の利用者であっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ１の的確な回路シミュレーションを高精度かつ簡単に行える。【００６８】
また、上記のコンピュータプログラムは、上記コンピュータプログラムを備える電子部品製造メーカなどのサーバにインターネット網を介してアクセスすることで、インターネット網に接続されたパーソナルコンピュータ等の端末から使用することが出来る。本構成によれば、利用者は、インターネット網に接続された端末から上記コンピュータプログラムを備えるサーバにアクセスすることで、上記コンピュータプログラムを容易に使用することが出来る。このため、本実施の形態による電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を多数の利用者に提供することが可能になる。
【符号の説明】
【００６９】
１…降圧型ＤＣ−ＤＣコンバータ
２…ＰＷＭスイッチブロック
３…ＬＣフィルタブロック
４…定電圧制御部ブロック
５…制御回路
６…エラーアンプ
７…ＰＷＭコンパレータ
１１…主共振回路
１２…容量性回路
１３…誘導性回路
１４…副共振回路
Ｃｏｕｔ…平滑コンデンサ
Ｌ…チョークコイル
Ｃ１…主容量素子
【図１】
2014024692.tif 000016
【図２】
2014024692.tif 000017
【図３】
2014024692.tif 000018
【図４】
2014024692.tif 000019
【図５】
2014024692.tif 000020
【図６】
2014024692.tif 000021
【図７】
2014024692.tif 000022
【図８】
2014024692.tif 000023
【図９】
2014024692.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月4日(2015.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流安定化電源回路の出力電圧を安定化するチョークコイルと平滑コンデンサとから構成される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを前記チョークコイルおよび前記平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出する電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法において、
前記平滑コンデンサの等価回路モデルは、容量素子と抵抗素子とを並列に接続して成る容量性回路、誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る誘導性回路、および容量素子と誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る副共振回路のうちの少なくとも１つが、主容量素子と誘導素子と抵抗素子とを直列に接続して成る主共振回路に直列に接続されて構成され、
前記平滑コンデンサへの印加直流電圧に応じた前記平滑コンデンサの静電容量変化率を実測して前記印加直流電圧を変数とする関数として表し、前記主共振回路を構成する前記主容量素子の静電容量に前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた前記静電容量変化率を乗算して前記主容量素子の静電容量を補正することで、前記平滑コンデンサの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
前記チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の値を前記チョークコイルを流れる直流電流の複数の水準について実測して前記チョークコイルのインピーダンスを前記複数の水準について求めておき、前記複数の水準の間の水準についての前記チョークコイルのインピーダンスは、求めておいた前記複数の水準についての前記チョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、前記チョークコイルの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとする
ことを特徴とする電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項２】
前記平滑コンデンサの等価回路モデルを構成する各要素の測定値をテーブルデータ化しておき、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいた前記平滑コンデンサの等価回路モデルを使って前記平滑コンデンサの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
前記チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の測定値を前記複数の水準についてテーブルデータ化しておき、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する際にテーブルデータ化しておいた前記チョークコイルの各等価回路モデルを使って前記チョークコイルの等価回路モデルを前記直流安定化電源回路の直流出力電流に応じたモデルとする
ことを特徴とする請求項１に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項３】
前記平滑コンデンサの等価回路モデルおよび前記複数の水準についての前記チョークコイルの等価回路モデルを前記平滑コンデンサおよび前記チョークコイルの各種類に応じてテーブルデータ化してライブラリー化しておくことを特徴とする請求項２に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項４】
前記チョークコイルの等価回路モデルは、誘導素子と抵抗素子との並列回路に抵抗素子を直列に接続して成る回路を最小単位として構成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法。
【請求項５】
前記平滑コンデンサおよび前記チョークコイルの種類を入力する第１のステップと、前記直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値を入力する第２のステップと、前記第１のステップで入力された種類の前記平滑コンデンサについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択した前記平滑コンデンサの等価回路モデルを使って前記平滑コンデンサの等価回路モデルを前記第２のステップで入力された直流出力電圧に応じたモデルとする第３のステップと、前記第１のステップで入力された種類の前記チョークコイルについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択した前記チョークコイルの等価回路モデルを使って前記チョークコイルの等価回路モデルを前記第２のステップで入力された直流出力電流に応じたモデルとする第４のステップと、前記第３のステップで導出した前記平滑コンデンサの等価回路モデルおよび前記第４のステップで導出した前記チョークコイルの等価回路モデルを使って前記第２のステップで入力された直流出力電圧および直流出力電流に応じた電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する第５のステップとをコンピュータに実行させ、請求項３に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項６】
前記コンピュータプログラムを備えるサーバにインターネット網を介してアクセスし、インターネット網に接続された端末から前記コンピュータプログラムを使用して各前記ステップを前記端末に実行させ、請求項３に記載の電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を実施する請求項５に記載のコンピュータプログラムの使用方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
直流安定化電源回路の出力電圧を安定化するチョークコイルと平滑コンデンサとから構成される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルをチョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出する電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法において、
平滑コンデンサの等価回路モデルが、容量素子と抵抗素子とを並列に接続して成る容量性回路、誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る誘導性回路、および容量素子と誘導素子と抵抗素子とを並列に接続して成る副共振回路のうちの少なくとも１つが、主容量素子と誘導素子と抵抗素子とを直列に接続して成る主共振回路に直列に接続されて構成され、
平滑コンデンサへの印加直流電圧に応じた平滑コンデンサの静電容量変化率を実測して印加直流電圧を変数とする関数として表し、主共振回路を構成する主容量素子の静電容量に直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率を乗算して主容量素子の静電容量を補正することで、平滑コンデンサの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとし、
チョークコイルの等価回路モデルを構成する各要素の値をチョークコイルを流れる直流電流の複数の水準について実測してチョークコイルのインピーダンスを複数の水準について求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルのインピーダンスは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、チョークコイルの等価回路モデルを直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとする
ことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルは、そのモデルの主共振回路を構成する主容量素子の静電容量に直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率が乗算されて、主容量素子の静電容量が補正されることで、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じたモデルとされる。チョークコイルの等価回路モデルは、チョークコイルを流れる直流電流の複数の水準についてチョークコイルのインピーダンスを求めておき、複数の水準の間の水準についてのチョークコイルのインピーダンスは、求めておいた複数の水準についてのチョークコイルのインピーダンスから内挿補完して求めることで、直流安定化電源回路の直流出力電流の水準に応じたモデルとされる。従って、チョークコイルおよび平滑コンデンサの各等価回路モデルから導出される電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルは、直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流に応じて精度良く導出され、直流安定化電源回路の動作時における電源平滑用ＬＣフィルタの特性は正確に表現される。このため、直流安定化電源回路設計におけるシミュレーションが精度良く実施されて、直流安定化電源回路設計における試作回数の削減や試作期間の短縮に資することが可能となる。
また、本構成によれば、平滑コンデンサの等価回路モデルは、容量性回路、誘導性回路、および副共振回路のうちの少なくとも１つが主共振回路に直列に接続されて構成され、直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じた静電容量変化率は主共振回路を構成する主容量素子に対して乗算されて、主共振回路を構成する主容量素子の静電容量が補正される。このため、平滑コンデンサの特性を最も顕著に表す主共振回路の特性が補正されて、平滑コンデンサの静電容量は直流安定化電源回路の直流出力電圧に応じて最も効果的に補正される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、本発明は、
平滑コンデンサおよびチョークコイルの種類を入力する第１のステップと、直流安定化電源回路の直流出力電圧および直流出力電流の各値を入力する第２のステップと、第１のステップで入力された種類の平滑コンデンサについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択した平滑コンデンサの等価回路モデルを使って平滑コンデンサの等価回路モデルを第２のステップで入力された直流出力電圧に応じたモデルとする第３のステップと、第１のステップで入力された種類のチョークコイルについて予め用意されたテーブルデータの等価回路モデルをライブラリーの中から選択し、選択したチョークコイルの等価回路モデルを使ってチョークコイルの等価回路モデルを第２のステップで入力された直流出力電流に応じたモデルとする第４のステップと、第３のステップで導出した平滑コンデンサの等価回路モデルおよび第４のステップで導出したチョークコイルの等価回路モデルを使って第２のステップで入力された直流出力電圧および直流出力電流に応じた電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルを導出する第５のステップとをコンピュータに実行させ、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を実行させるコンピュータプログラムを構成した。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、本発明は、前記コンピュータプログラムを備えるサーバにインターネット網を介してアクセスし、インターネット網に接続された端末から前記コンピュータプログラムを使用して各前記ステップを端末に実行させ、電源平滑用ＬＣフィルタの等価回路モデルの導出方法を実施するコンピュータプログラムの使用方法を構成した。
【国際調査報告】
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