(57)【要約】【課題】フォトカプラに関するモデルを用いる電気回路のシミュレーション方法において、電流伝達率（ＣＴＲ）をフォトトランジスタの電圧（ＶＣＥ）に連動して変化させることを容易に実現可能な電気回路のシミュレーション方法を提供すること。【解決手段】発光ダイオードＤ２の入力電流をフォトトランジスタＱ１の光電流としている。また、設定して前記フォトカプラの電流伝達率ＣＴＲを光電流ＩＢに対する前記フォトトランジスタのコレクタ電流ＩＣの比率とすることにより、ＣＴＲを前記フォトトランジスタの直流電流増幅率ｈＦＥとして設定し、このｈＦＥと予め設定されたアーリ電圧、ＩＣ−ＶＣＥ（フォトトランジスタ電圧）特性およびＩＣ−ｈＦＥ特性から、ＶＣＥの変化に応じてＣＴＲが変化するように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードとフォトトランジスタを備えたフォトカプラを含む電気回路のシミュレーション方法において、
前記発光ダイオードの順方向入力電流ＩＦを前記フォトトランジスタの光電流ＩＢとして設定して前記フォトカプラの電流伝達率ＣＴＲを前記光電流ＩＢに対する前記フォトトランジスタのコレクタ電流ＩＣの比率とすることにより、前記ＣＴＲを前記フォトトランジスタの直流電流増幅率ｈＦＥとして設定し、このｈＦＥと予め設定されたアーリ電圧、ＩＣ−ＶＣＥ（フォトトランジスタ電圧）特性およびＩＣ−ｈＦＥ特性から、ＣＴＲがＶＣＥの変化に応じて変化するようにしてシミュレーションを行うことを特徴とする電気回路のシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、電気回路のシミュレーション方法に係り、特にフォトカプラを含む電気回路のシミュレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電源に関連回路のシミュレーションに関して、様々なシミュレーションモデルが提案されている。（例えば、特許文献１。）ところで、従来技術においてフォトカプラの入力側から出力側への電流伝達率ＣＴＲに関するシミュレーションを行う場合には、以下に述べるようなモデルを用いていた。図４は、従来技術に係るフォトカプラモデルの説明図であり、（ａ）はシミュレーション回路図を示し、（ｂ）はフォトカプラモデル図を示す。また、図５は、図４に示したフォトトランジスタのモデルパラメータの一例を示す説明図である。
【０００３】
電流伝達率（ＣＴＲ：Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｒａｔｉｏ）は、図２（ｂ）の入力側端子１，２間に接続されている発光ダイオードを流れる順方向電流と、出力端子３，４間に接続されているフォトトランジスタに流れるコレクタ電流（≒エミッタ電流）との比率によって求めることができる。そこで、図４（ａ）のシミュレーション回路に対して、発光ダイオードの順方向入力電流（ＩＦ、同図ではＩ（Ｖ１）に相当）とＣＴＲの関係をテーブルデータとして予め以下のように設定する。
ＴＡＢＬＥ＝（Ｉ（Ｖ１）１，ＣＴＲ１），（Ｉ（Ｖ１）２，ＣＴＲ２），．．，
（Ｉ（Ｖ１）ｎ，ＣＴＲｎ）
ＩＢ＝｛（Ｉ（Ｖ１）＊ＣＴＲ）／１００｝／Ａ
＝［｛Ｉ（Ｖ１）＊ＩＣ＊１００／Ｉ（Ｖ１）｝／１００］／Ａ
＝ＩＣ／Ａ
【０００４】
ここで、ＴＡＢＬＥには、各Ｉ（Ｖ１）に対してのＣＴＲ値が用意されている。Ａはフォトトランジスタにデフォルトで用意されているパラメータの影響でＩＢが大きな値になってしまい、実際のテーブルデータの値を取らなくなるのを避けるために決定する定数項である。
【０００５】
さらに図５に示すようなフォトトランジスタのモデルパラメータを設定すれば、フォトカプラに関するシミュレーションを実行することができる。
【０００６】
しかし、この方法によって得られたフォトトランジスタのモデルパラメータを使って、シミュレーションを行うと、フォトトランジスタの電圧（ＶＣＥ）の変動がシミュレーション結果に反映されないという問題が起きる。図６は、図４に示したフォトカプラモデルのＣＴＲ特性のシミュレーション結果を示すグラフである。すなわち、本来はＶＣＥの変動に応じてＣＴＲ特性も変化すべきであるが、ＶＣＥとＣＴＲの関係がテーブルデータ化されていないので、ＶＣＥを５Ｖ、１０Ｖ、あるいはそれ以外の電圧値に変えても、ＣＴＲ特性がすべて同じものになってしまう。ＣＴＲ特性が変化しないと、フォトカプラを含む電気回路モデルのシミュレーションを行ったときに、現実に即した結果が得られないことがある。この問題は例えばＶＣＥとＣＴＲの関係についてもテーブルデータ化することによって解消できるが、そのようなテーブルデータ作成のためには膨大な作業が必要となるので、好ましい解決策とは言い難い。更に、ＣＴＲに連続性を持たせるためにはテーブルデータの数を増やす必要があるが、このことも多大な作業を必要とするのは言うまでもない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−７５８２２号公報（第３−４頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の課題を解決するために、フォトカプラに関するモデルを用いる電気回路のシミュレーション方法において、電流伝達率（ＣＴＲ）をフォトトランジスタの電圧（ＶＣＥ）に連動して変化させることを容易に実現可能な電気回路のシミュレーション方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、発光ダイオードとフォトトランジスタを備えたフォトカプラを含む電気回路のシミュレーション方法において、前記発光ダイオードの順方向入力電流ＩＦを前記フォトトランジスタの光電流ＩＢとして設定して前記フォトカプラの電流伝達率ＣＴＲを前記光電流ＩＢに対する前記フォトトランジスタのコレクタ電流ＩＣの比率とすることにより、ＣＴＲをフォトトランジスタの直流電流増幅率ｈＦＥとして設定し、このｈＦＥとアーリ電圧、ＩＣ−ＶＣＥ（フォトトランジスタ電圧）特性およびＩＣ−ｈＦＥ特性を予め設定しておくことによって、ＣＴＲがＶＣＥの変化に応じて変化するようになる。また、ｈＦＥとアーリ電圧、ＩＣ−ＶＣＥ（フォトトランジスタ電圧）特性およびＩＣ−ｈＦＥ特性を予め設定することは非常に簡単に行えるので、ＶＣＥとＣＴＲの関係をテーブルデータ化する方法よりも大幅に作業負担を軽減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態に係る電気回路のシミュレーション方法の一例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るフォトカプラモデルの説明図であり、（ａ）はシミュレーション回路図を示し、（ｂ）はフォトカプラモデル図を示す。図１の符号において、Ｃ＿ＡＣ，Ｃ＿ＫＥはそれぞれアノード−コレクタ間、カソード−エミッタ間の容量成分、Ｄ２は発光ダイオード、Ｑ１はフォトトランジスタ、Ｖ１は発光ダイオードに流れる順方向電流を検出するための電圧源を示す。また、図２は、図１に示したフォトトランジスタのモデルパラメータの一例を示す説明図である。さらに、図３は、図１に示したフォトカプラモデルのＣＴＲ特性の、シミュレーション結果のグラフである。
この例では、発光ダイオードＤ２の入力電流をフォトトランジスタＱ１の光電流としている。また、設定して前記フォトカプラの電流伝達率ＣＴＲを光電流ＩＢに対する前記フォトトランジスタのコレクタ電流ＩＣの比率とすることにより、ＣＴＲを前記フォトトランジスタの直流電流増幅率ｈＦＥとして設定すれば、ｈＦＥの最大値がモデルパラメータＢＦに相当し、ＩＣとＩＢの関係は以下のようになる。
ＩＢ＝ＩＦ＝Ｉ（Ｖ１）
ＩＢ＝ＩＳＥ＊［ｅｘｐ｛ｑＶＢＥ／（ＮＥ＊ｋＴ）｝−１］
ＩＣ＝（ＩＳ／ＢＦ）＊｛ｅｘｐ（ｑＶＢＥ／ｋＴ）−１｝
【００１１】
これらの関係と予め設定されたアーリ電圧、ＩＣ−ＶＣＥ（フォトトランジスタ電圧）特性およびＩＣ−ｈＦＥ特性から、ＶＣＥの変化に応じてＣＴＲが変化するようにしている。
【００１２】
上記による特性を含んだフォトトランジスタのモデルを用いてシミュレーションを行うと、図３に示すように、ＣＴＲは、ＶＣＥの変化に連動して変化する。この方法だと、図４（ａ）の従来技術によるモデルと比較した場合、ＣＴＲを表現するための機能ブロックＥ１が必要なくなるので、その分シミュレーション実行時にコンピュータによる計算時間を短縮することができる。
【００１３】
なお、図１（ａ）は、ＰＳｐｉｃｅにおけるフォトカプラモデル記述の一例であるが、本発明の実施の形態はＰＳｐｉｃｅ以外のシミュレーション・ツールにも応用することができる。また、図１（ｂ）には、説明の都合上、フォトカプラのみをモデル化して記載しているが、フォトカプラ以外の回路構成要素（パーツ）も含むモデルに対しても好ましく適用できることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、発光ダイオードとフォトトランジスタを備えたフォトカプラを含む電気回路のシミュレーション方法において、前記発光ダイオードの順方向入力電流ＩＦを前記フォトトランジスタの光電流ＩＢとして設定して前記フォトカプラの電流伝達率ＣＴＲを前記光電流ＩＢに対する前記フォトトランジスタのコレクタ電流ＩＣの比率とすることにより、前記ＣＴＲを前記フォトトランジスタの直流電流増幅率ｈＦＥとして設定し、このｈＦＥと予め設定されたアーリ電圧、ＩＣ−ＶＣＥ（フォトトランジスタ電圧）特性およびＩＣ−ｈＦＥ特性から、ＣＴＲがＶＣＥの変化に応じて変化するようにしてシミュレーションを行うので、ＣＴＲがＶＣＥの変化に応じて変化するモデルを容易に実現でき、作業効率の向上が図れる。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るフォトカプラモデルの説明図であり、（ａ）はシミュレーション回路図を示し、（ｂ）はフォトカプラモデル図を示す。
【図２】図１に示したフォトトランジスタのモデルパラメータの一例を示す説明図である。
【図３】図１に示したフォトカプラモデルのＣＴＲ特性のシミュレーション結果のグラフである。
【図４】従来技術に係るフォトカプラモデルの説明図であり、（ａ）はシミュレーション回路図を示し、（ｂ）はフォトカプラモデル図を示す。
【図５】図４に示したフォトトランジスタのモデルパラメータの一例を示す説明図である。
【図６】図４に示したフォトカプラモデルのＣＴＲ特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の簡単な説明】
Ｃ＿ＡＣ，Ｃ＿ＫＥ・・コンデンサ、Ｄ２・・発光ダイオード、Ｑ１・・フォトトランジスタ、Ｖ１・・入力電流検出用電圧源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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