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Gate Driver

ゲート ドライバー集積回路の動作モデル

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ライブラリ:
Simscape / Electrical / Semiconductors & Converters

説明

Gate Driver ブロックは、ゲート ドライバー集積回路の抽象表現を提供します。このブロックは、入力のヒステリシス、伝播遅延、およびターンオン/ターンオフ ダイナミクスをモデル化します。ゲート ドライバー回路を明示的にモデル化しない場合は、常にこのブロックまたは Half-Bridge Driver ブロックを使用して、MOSFET ブロックのゲート-ソース電圧または IGBT ブロックのゲート-エミッター電圧を設定します。スイッチのダイナミクスを決定するゲート ドライバー出力インピーダンスが省略されるため、制御電圧源を半導体ゲートに直接接続しないでください。

[モデリング オプション] パラメーターを次のいずれかに設定して、電気または物理量信号入力端子をモデル化できます。

• PS 入力 — ドライバー出力状態は物理量信号入力 u によって制御されます。PWM 波形生成を含むすべてのコントローラーが Simulink^® ブロックによって決定される場合は、このモデリング オプションを使用します。このモデリング オプションは既定の設定です。

• 電気入力端子 — ドライバー出力状態は、2 つの電気入力接続 PWM および REF によって制御されます。モデルに Controlled PWM Voltage ソースなどの上流のアナログ コンポーネントがある場合には、このオプションを使用します。

入力がロジック 1 の入力レベルを超えると、ターンオン伝播遅延に等しい遅延の後に、オフからオンへの出力状態の遷移が開始されます。端子 [G] および [S] にかかる要求出力電圧はオフ状態の出力電圧からオン状態の出力電圧への値にステップインしますが、実際の出力電圧は、[オン状態のゲート駆動抵抗] の値に関連付けられている RC 時定数および合計負荷静電容量によって設定されます。同様に、入力がロジック 0 の入力値を下回ると、ターンオフ伝播遅延に等しい遅延の後に、[オフ状態のゲート駆動抵抗] の値で現在設定されているダイナミクスで、オンからオフへの出力状態の遷移が開始されます。

故障

Gate Driverブロックの故障をモデル化するには、[故障] セクションで、モデル化する特定の故障に対応するパラメーターの [故障の追加] ハイパーリンクをクリックします。[故障の作成] ウィンドウが開いたら、それを使用して故障のプロパティを指定します。故障のモデル化の詳細については、故障動作のモデル化と故障トリガーを参照してください。

指定したシミュレーション時間にゲート ドライバーの出力に故障を挿入して、接続されている半導体デバイスを永続的にオフまたは永続的にオンにすることができます。この機能を使用して、故障した半導体デバイスを、開回路状態または正常オン状態で故障しているものとして表します。

例

HEV PMSM 駆動のテスト ハーネス

この例では、一般的なハイブリッド車両での使用に適したサイズの、永久磁石同期電動機 (PMSM) 駆動のテスト ハーネスを示します。テスト ハーネスを使用して、与えられた速度とトルクで運転しているときの全体的な駆動損失を求めます。次に、このテスト ハーネスからの表形式の損失情報を Simscape™ Electrical™ Motor & Drive (システム レベル) ブロックで使用して、全体的なシステム効率の正確な予測を維持しつつ、ドライブ サイクル全体のラピッド シミュレーションを行うことができます。

モデルを開く

IGBT の動的特性

この例では、IGBT の動的特性がパラメーターに依存する様子を示します。動的特性をデータシート値または測定データに一致させるための前提条件として、静的 I-V 曲線を定義するパラメーターを設定します。詳細については、'IGBT 特性' の例 IGBTCharacteristics を参照してください。静的パラメーターが正しく設定された状態で、動的パラメーターを次のように設定できます。

モデルを開く

Parameterize Gate Driver from SPICE Netlist

Parameterize the Simscape Electrical Gate Driver block from a manufacturer netlist using LTspice.

R2023b 以降

ライブ スクリプトを開く

端子

入力

u — 制御信号、単位なし

物理量信号

入力制御値を指定する入力物理量信号。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] を [PS 入力] に設定します。

保存

PWM — パルス幅変調信号

電気

パルス幅変調信号に関連付けられた電気量保存端子。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] を [電気入力端子] に設定します。

REF — フローティング ゼロ ボルト基準

電気

フローティング ゼロ ボルト基準に関連付けられた電気量保存端子。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] を [電気入力端子] に設定します。

G — ゲート接続

電気

ゲートに関連付けられた電気量保存端子。この端子は MOSFET または IGBT ブロックのゲートに接続します。

S — ソースまたはエミッターの接続

電気

ソースまたはエミッターに関連付けられた電気量保存端子。この端子は MOSFET ブロックのソースまたは IGBT ブロックのエミッターに接続します。

パラメーター

モデリング オプション — 電気入力端子または物理量信号入力端子のいずれをモデル化するのか

PS 入力 (既定値) | 電気入力端子

物理量信号入力端子をモデル化するのか電気入力端子をモデル化するのか。

入力ロジック

ロジック 1 の入力値 — ロジック 1 の信号値

0.7 (既定値)

ロジック 1 レベルに対応する入力信号の値。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] を [PS 入力] に設定します。

ロジック 0 の入力値 — ロジック 0 の信号値

0.3 (既定値)

ロジック 0 レベルに対応する入力信号の値。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] を [PS 入力] に設定します。

ロジック 1 の入力電圧 — ロジック 1 の電圧値

2.0 V (既定値)

ロジック 1 レベルに対応する入力電圧の値。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] を [電気入力端子] に設定します。

ロジック 0 の入力電圧 — ロジック 0 の電圧値

0.8 V (既定値)

ロジック 0 レベルに対応する入力電圧の値。

依存関係

この端子を有効にするには、[モデリング オプション] を [電気入力端子] に設定します。

出力

オン状態のゲート-ソース電圧 — オン状態の要求出力電圧

15 V (既定値)

ドライバーがオン状態のときの要求出力電圧。

オフ状態のゲート-ソース電圧 — オフ状態の要求出力電圧

0 V (既定値)

ドライバーがオフ状態のときの要求出力電圧。

タイミング

伝播遅延 (ロジック 0->ロジック 1) — ターンオン伝播遅延

50 ns (既定値)

入力がロジック 1 の入力レベルを超えると、ターンオン伝播遅延に等しい遅延の後に、オフからオンへの出力状態の遷移が開始されます。

伝播遅延 (ロジック 1->ロジック 0) — ターンオフ伝播遅延

50 ns (既定値)

入力がロジック 0 の入力値を下回ると、ターンオフ伝播遅延に等しい遅延の後に、オンからオフへの出力状態の遷移が開始されます。

ダイナミクス

パラメーター化 — ドライバーのパラメーター化を選択

出力インピーダンス (既定値) | 立ち上がり時間および立ち下がり時間

ドライバーのパラメーター化のタイプを選択します。

• 出力インピーダンス — オン状態およびオフ状態のゲート駆動抵抗を指定します。

• 立ち上がり時間および立ち下がり時間 — 立ち上がり時間、立ち下がり時間、および負荷静電容量を指定します。

オン状態のゲート駆動抵抗 — オン状態のゲート駆動抵抗

2 Ω (既定値)

ドライバーがオン状態のときのゲート駆動抵抗。

依存関係

[パラメーター化] パラメーターが [出力インピーダンス] に設定されている場合に有効になります。

オフ状態のゲート駆動抵抗 — オフ状態のゲート駆動抵抗

2 Ω (既定値)

ドライバーがオフ状態のときのゲート駆動抵抗。

依存関係

[パラメーター化] パラメーターが [出力インピーダンス] に設定されている場合に有効になります。

立ち上がり時間 — ドライバーの立ち上がり時間

20 ns (既定値)

10% から 90% へのドライバーの立ち上がり時間。

依存関係

[パラメーター化] パラメーターが [立ち上がり時間および立ち下がり時間] に設定されている場合に有効になります。

立ち下がり時間 — ドライバーの立ち下がり時間

20 ns (既定値)

90% から 10% へのドライバーの立ち下がり時間。

依存関係

[パラメーター化] パラメーターが [立ち上がり時間および立ち下がり時間] に設定されている場合に有効になります。

立ち上がり時間および立ち下がり時間の負荷静電容量 — ドライバーの負荷静電容量

10 nF (既定値)

ドライバーの負荷静電容量。

依存関係

[パラメーター化] パラメーターが [立ち上がり時間および立ち下がり時間] に設定されている場合に有効になります。

故障

故障の状態 — ゲート ドライバーでの故障状態をモデル化するオプション

故障の追加 (既定値)

Gate Driverブロックの故障状態をモデル化するオプション。

故障を追加するには、[故障の追加] ハイパーリンクをクリックします。

故障モード — 故障後のドライバーの状態

故障: オフ (既定値) | 故障: オン

ドライバーが故障したときに接続されている半導体デバイスを永続的にオフにするのかオンにするのかを選択します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[故障の状態] パラメーターの [故障の追加] ハイパーリンクをクリックして、Gate Driverブロックに故障を追加します。

故障を作成したら、[故障インスペクター] ウィンドウでプロパティを変更できます。故障があるブロックを開くと、[故障の追加] ハイパーリンクではなく、[故障インスペクターを開く] ハイパーリンクが表示されます。故障を含める方法の例については、Analyze a DC Armature Winding Faultを参照してください。

次の時間で故障をトリガー — 故障状態に入るまでの時間

0 s (既定値) | 非負のスカラー

ブロックが故障状態に入るシミュレーション時間。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[故障インスペクター] ウィンドウで [トリガー タイプ] を [時間指定] に設定します。

このパラメーターは [故障インスペクター] ウィンドウの [トリガー] セクションに表示されます。詳細については、Set Fault Triggersを参照してください。

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2017b で導入

参考

Controlled PWM Voltage | Half-Bridge Driver | N-Channel IGBT | N-Channel MOSFET | P-Channel MOSFET