DC-DCコンバータソルバー

このセクションでは、DC-DC コンバータ ソルバーの概要について説明しました。

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DC-DCコンバータソルバーの紹介

DC-DCコンバータソルバーは、一部のHILデバイス構成（デバイス構成表を参照）に存在する特殊なハードウェアリソースです。DC-DCコンバータソルバーは、コンバータライブラリカテゴリの「高分解能コンバータ」サブカテゴリにあるコンバータコンポーネントをシミュレートするために使用されます。現在、このカテゴリに含まれるコンバータコンポーネントは以下のとおりです。

DC-DC コンバータ ソルバーは 2 つの部分で構成されます。

  • DC-DCコンバータソルバーコア
  • 電気回路インターフェース

回路インターフェースで測定された信号は、DC-DCコンバータソルバーコアへの入力として使用されます。DC-DCコンバータソルバーコアはモデル出力を計算し、回路インターフェースの各ソースに供給します。

DC-DCコンバータソルバーコア

DC-DCコンバータソルバーは、高速スイッチングコンバータトポロジのダイナミクスを、高い時間分解能でシミュレートする機能を提供します。これは、モデルの一部をソルバータイムステップと呼ばれる非常に小さなタイムステップで実行することで実現されます。ソルバータイムステップは固定であり、モデルの残りの部分で使用されるシミュレーションステップ（表2で設定）とは独立しています。現在、ソルバーシミュレーションステップは、HIL404、HIL506、HIL606では25 ns、HIL101、HIL602+、HIL604では50 nsです。スイッチの駆動に使用されるすべてのデジタル入力には、 GDSオーバーサンプリングが適用されます。

ソルバーからのアナログ出力信号には 2 種類あります。
  • 出力ソース: ソルバーがモデルの残りの部分と相互作用できるようにするために回路に注入される信号 (電気回路インターフェースを参照)。
  • 測定信号：ソルバーによって計算されるアナログ信号（インダクタの電流、コンデンサの電圧など）。これらはアナログ信号リストに表示されます。
どちらのタイプの出力信号も、シミュレーションステップの時間分解能に基づいて更新されます。出力信号を更新する前に、ソルバーは、シミュレーションステップの期間にわたってソルバーステップで得られた信号を平均化し、その平均値はコンバータソルバーの外部で利用できます。信号の平均化は、図に示されています。 図1この場合、250nsのシミュレーションステップが使用され、ソルバーのシミュレーションステップは25nsです。つまり、各シミュレーションステップでソルバーは10回実行されます。計算された信号の10個のサンプルが平均化され、シミュレーションステップの終了時に出力信号が更新されます。新しい出力値は、10個のサンプルの平均値です。
図1シミュレーションステップ250nsとソルバーシミュレーションステップ25nsの信号平均化
デジタルコンパレータ出力信号も信号リストに表示されます。これらの信号は、計算されたアナログ信号とゼロ値を比較した結果です。 より大きいか等しい 演算子。命名規則は以下のとおりです。 
<analog_signal_name>.cmp_out
これらの信号は、アナログ出力とは2つの点で異なります。
  • これらは、各ソルバー シミュレーション ステップの最後に更新されるため、ループバック レイテンシが短縮され、コンパレータ信号エッジのタイミング精度が向上します。
  • これらの信号が HIL デバイスのデジタル出力を駆動するために使用される場合、シミュレーション ステップでのみ更新できるアナログ出力信号とは異なり、この出力はソルバー シミュレーション ステップ レートで更新されます。
これらの信号の一般的な用途は、共振コンバーターの ZVS マージン検出です。

電気回路インターフェース

DC-DCコンバータソルバーは、FPGA上の独立したモジュールです。回路図エディタでは、ソルバーはコンバータブロックとしてインスタンス化されます（コンバータを参照）。コンバータコンポーネントは他のコンバータコンポーネントと同様に設定され、ソルバーを自動的に起動します。ソルバー固有の追加設定は必要ありません。

モデルの他の部分とやりとりするために、図 2に示すように、測定値は電気入力として使用され、制御されたソースはソルバーの出力として使用されます。電気回路インターフェースは、DC-DC コンバーター ソルバーを使用してシミュレートされているトポロジーによって異なります。測定値が電圧測定でソースが電流ソースである場合もあれば、その逆の場合もあります。シミュレートされているトポロジーのインターフェースの詳細は、そのコンバーター トポロジーのドキュメントに記載されています。DC-DC コンバーター ソルバーに基づくコンバーターを使用する場合は、潜在的なトポロジー競合を回避するために、電気回路インターフェースを考慮する必要があります。さらに、電気回路インターフェース サブ回路 (A 側と B 側) は分離されており、特に指定がない限り、コア マーカーコンポーネントを使用して別々の SPC コアに配置されます。

図2回路インターフェース回路図