LTspiceのシミュレーション

LTspice-ドットコマンド「.ic」(初期状態設定)の使い方

当記事では、ドットコマンド「.ic」(初期状態設定)の使い方について詳しく解説します。

「.ic」を使用して、電圧や電流の初期状態を設定することで、シミュレーション時間を短縮することが可能です。

「.ic」の構文

「.ic」の構文は以下のようになります。通常、シミュレーション開始時の初期状態は0Vなのですが、「.ic」を使うことによって電圧や電流の初期状態を任意の値に設定できるのです。

.ic [電圧(ノード名)または電流(部品名)]=[値]

「.ic」の構文はそれほど難しいものではなく、例えば、V(n001)のシミュレーション開始時の初期状態を5Vにする場合は以下のようになります。

.ic V(n001)=5

「.ic」のシミュレーション例

「.ic」のシミュレーション例として、昇圧/反転DC-DCコンバータのLT3580のデモ回路において、出力電圧が定常状態になった後のリップル電圧を確認するシミュレーション時間を「.ic」で短縮してみたいと思います。

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以下のリンクをクリックして、アナログ・デバイセズのデモ回路ダウンロードページに移動します。

「Search」に「LT3580」を入力します。検索結果にLT3580のデモ回路へのリンクが表示されるのでダウンロードします。

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シミュレーション結果のグラフ波形が判別しやすいように、あらかじめLT3580のSS端子(ソフトスタートピン)に「SS」のラベルを接続しておきます。

ラベル接続後、まずは「.ic」を使わずに「Run」をクリックして通常のシミュレーションを実行します。

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LT3580の回路図で「out」と「ss」を電圧プローブでクリックして、波形ビューワに「V(out)」と「V(ss)」の電圧波形を表示させます。

LT3580はSS端子の電圧V(ss)が約2.2Vに充電されるとともに、出力電圧V(out)が12Vまで立ち上がってくるのがわかると思います。

さらに、12Vに一定になった後のリップル電圧を確認するため、V(out)の0.5~0.6msecの範囲を拡大してみます。

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V(out)の0.5~0.6msecの範囲を拡大すると、V(out)のリップル電圧が確認できました。

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今回のシミュレーション時間は約17秒かかってしまいました。

シミュレーションに時間がかかるのは、SS端子の電圧の充電に時間がかかってしまうため、出力電圧の立ち上がりが遅れてしまうからです。

そのため、「.ic」を使ってSS端子の電圧の初期状態を2Vに設定して、出力電圧が立ち上がるまでの時間を短縮します。

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「.ic」の構文を追加、トランジェント解析の時間を1msecから0.9msecに変更して、「Run」をクリックしてシミュレーションを実行します。

「.ic」の構文は以下のように記述して配置します。

.ic V(ss)=2

これで、LT3580のSS端子の電圧の初期状態が2Vになります。

LT3580のSS端子の電圧の初期状態を2Vにすることによって、出力電圧の立ち上がり時間が短くなるので、トランジェント解析の時間を1msecから0.9msecにします。

また、チェックを入れたままだと、SS端子の電圧の初期状態を2Vにしてもシミュレーション開始時に0Vに戻ってしまうので、「Start external DC supply voltage at 0V」のチェックを外します。

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「.ic」を使用してV(ss)の初期状態が2Vになったことにより、出力電圧V(out)が12V一定になるまでの立ち上がり時間が100usec短縮されました。

そため、トランジェント解析の時間が0.9msecでも全く問題なく、結果的にシミュレーション時間を短縮することができるのです。

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もちろん、V(out)の0.4~0.5msecの範囲を拡大すると、V(out)のリップル電圧を確認できます。

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シミュレーション時間は「View-SPICE Error Log」をクリックしてログファイルを開くと確認することができます。

回数 V(ss)初期状態:0V
シミュレーション時間
V(ss)初期状態:2V
シミュレーション時間
1回目 16.908sec 16.531sec
2回目 16.654sec 16.383sec
3回目 16.535sec 16.386sec
4回目 16.510sec 16.404sec
5回目 16.626sec 16.372sec
平均 16.6466sec 16.4152sec

V(ss)の初期状態が0Vの時と「.ic」を使ってV(ss)の初期状態を2Vに変更した後のシミュレーション時間を比較すると、平均で0.2314秒短縮されたのがわかります。

今回のシミュレーション例では、それほどシミュレーション時間を短縮できませんでしたが、回路の規模が大きい場合はシミュレーション時間短縮の効果は大きくなります。

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