圖1：利用多層陶瓷電容器的動態模型計算阻抗值的事例

 

近年來，隨著電子設備信號高速化、元(yuan)件(jian)數(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)以(yi)及(ji)高(gao)密(mi)度(du)貼(tie)裝(zhuang)化(hua)，設(she)計(ji)難(nan)度(du)也(ye)在(zai)不(bu)斷(duan)增(zeng)大(da)。設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)為(wei)了(le)降(jiang)低(di)試(shi)製(zhi)成(cheng)本(ben)，減(jian)少(shao)試(shi)製(zhi)實(shi)驗(yan)次(ci)數(shu)
，充(chong)分(fen)利(li)用(yong)電(dian)路(lu)模(mo)擬(ni)技(ji)術(shu)，就(jiu)必(bi)須(xu)要(yao)在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)實(shi)現(xian)準(zhun)確(que)率(lv)較(jiao)高(gao)的(de)設(she)計(ji)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)高(gao)精(jing)度(du)的(de)模(mo)擬(ni)，必(bi)須(xu)設(she)定(ding)高(gao)精(jing)度(du)元(yuan)件(jian)樣(yang)品(pin)

，特(te)別(bie)是(shi)在(zai)高(gao)介(jie)電(dian)常(chang)數(shu)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)能(neng)夠(gou)顯(xian)示(shi)出(chu)溫(wen)度(du)和(he)DC偏置電壓的依存性，因為在不同條件下，容量和ESR（Equivalent Series Resistance，等價串聯阻抗
，電容器阻抗值的實數成分)的變動也不可忽視。例如，設計DC-DC轉換器時，除了DC偏置電壓的依存性外，還要考慮發熱引起的溫度依存性（圖2）。

 

圖2：與靜電容量值的溫度和DC偏置電壓相對的依存性

 

在zai進jin行xing這zhe樣yang的de設she計ji時shi，如ru果guo能neng有you可ke以yi根gen據ju電dian路lu的de操cao作zuo條tiao件jian動dong態tai反fan映ying其qi依yi存cun性xing的de元yuan件jian模mo型xing，將jiang會hui大da有you幫bang助zhu。村cun田tian提ti供gong的de多duo層ceng陶tao瓷ci電dian容rong器qi的de動dong態tai模mo型xing（Murata''s dynamic model，能夠動態反映特性差異原因的模擬用元件模型）通過電路模擬，能夠高精度並且動態地反映溫度和施加DC偏置電壓時的特性。這是如何實現的呢
？簡單來說，等價電路模型在常溫（25℃）下的DC偏置以0V靜態模型（Murata''s static model
，指定條件時的元件模型。僅有電路的基本要素(R、L、C)構成）為基準，將它與被稱作工作電源的電源模型並聯連接。因為電源模型會根據溫度和施加的DC偏置電壓自動計算容量和ESR的變化部分

，所以成為了動態反映這些依存性的結構。

 

構成村田動態模型的元件基本上能對應DC解析、AC解析、過(guo)渡(du)解(jie)析(xi)等(deng)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)解(jie)析(xi)，因(yin)此(ci)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)實(shi)施(shi)高(gao)準(zhun)確(que)率(lv)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)。目(mu)前(qian)，對(dui)應(ying)各(ge)軟(ruan)件(jian)的(de)模(mo)型(xing)程(cheng)序(xu)庫(ku)可(ke)以(yi)在(zai)村(cun)田(tian)官(guan)網(wang)下(xia)載(zai)使(shi)用(yong)，這(zhe)些(xie)模(mo)型(xing)程(cheng)序(xu)庫(ku)已(yi)被(bei)眾(zhong)多(duo)客(ke)戶(hu)使(shi)用(yong)，並(bing)備(bei)受(shou)好(hao)評(ping)。

 

此外，村田官網上的設計輔助工具SimSurfing同樣可以通過圖表確認使用動態模型計算的各種各樣的特性。例如，可通過多個元件改變DC偏置電壓的同時，簡單比較阻抗的頻率特性。在SimSurfing上輸入任意溫度和DC偏置電壓
，都能夠輸出輸入條件下的S參數和SPICE網表。輸出的SPICE網表是僅通過電路的基本要素（R, L, C）gouchengdejingtaimoxing

，yincimoniqizaibuduiyingdongtaimoxingshihejianshaojisuanliangfuheshifeichangyouxiao。jingtaimoxingbunengzidongpipeidianlushangrenyitiaojian，zaizhidingweiyitiaojianshiyudongtaimoxingyangeyizhi。

 

圖3：多層陶瓷電容器的動態模型（事例）

 

表1：村田各種電路模擬器用的模型公開狀態

 

我們可以用DC-DC轉換器的特性解析中使用的動態模型的案例進行說明。圖4是降壓型DC-DC轉換器的電路圖，將輸出端子的電壓測定值和模擬值進行了比較。

 

圖4：降壓型DC-DC轉換器的電路圖

 

動態模型適用於輸出電路的平滑電容器，為方便比較
，結合使用傳統靜態模型（常溫、DV電壓0V）時的計算值進行展示。測量條件和計算條件的各種因素如表2所示。圖5是輸出端子中紋波電壓（左）和由於負荷變動導致的電壓瞬態響應（右）。紋波電壓通過除去直流成分的值進行比較，可以看出動態模型更接近。此外，瞬態響應是指負荷由55Ω變到0.5Ω（電流由0,5A變為5A）時(shi)的(de)電(dian)波(bo)波(bo)形(xing)，負(fu)荷(he)變(bian)動(dong)後(hou)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)值(zhi)急(ji)速(su)下(xia)降(jiang)，動(dong)態(tai)模(mo)型(xing)的(de)計(ji)算(suan)值(zhi)和(he)測(ce)量(liang)值(zhi)相(xiang)對(dui)一(yi)致(zhi)。電(dian)壓(ya)會(hui)部(bu)分(fen)隨(sui)著(zhe)直(zhi)流(liu)電(dian)流(liu)的(de)增(zeng)大(da)而(er)逐(zhu)步(bu)攀(pan)升(sheng)，雖(sui)然(ran)功(gong)率(lv)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)特(te)性(xing)受(shou)到(dao)了(le)影(ying)響(xiang)，但(dan)由(you)於(yu)本(ben)次(ci)功(gong)率(lv)電(dian)感(gan)器(qi)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)動(dong)態(tai)模(mo)型(xing)
，因(yin)此(ci)產(chan)生(sheng)了(le)許(xu)多(duo)差(cha)異(yi)。

 

表2：測量條件和計算條件的各種要素

 

圖5：輸出端子中紋波電壓和負荷變動引起的電壓瞬態響應（右）

 

不bu難nan看kan出chu

，村cun田tian實shi施shi的de動dong態tai模mo型xing的de製zhi成cheng方fang法fa具ju有you極ji高gao的de通tong用yong性xing，方fang便bian用yong於yu其qi他ta產chan品pin。功gong率lv電dian感gan器qi具ju有you依yi存cun材cai料liao的de物wu理li性xing質zhi的de直zhi流liu重zhong疊die特te性xing，而er村cun田tian的de動dong態tai模mo型xing又you能neng夠gou反fan映ying直zhi流liu電dian流liu的de阻zu抗kang值zhi和heQ值zhi的de依yi存cun性xing。因yin此ci
，如ru果guo和he多duo層ceng陶tao瓷ci電dian容rong器qi一yi起qi使shi用yong的de話hua，能neng夠gou進jin行xing更geng高gao精jing度du的de模mo擬ni。在zai對dui應ying動dong態tai模mo型xing的de程cheng序xu庫ku方fang麵mian，今jin後hou村cun田tian也ye將jiang提ti供gong更geng多duo的de模mo擬ni，同tong時shi將jiang不bu斷duan擴kuo充chong新xin計ji算suan功gong能neng和he對dui應ying品pin種zhong，滿man足zu客ke戶hu各ge種zhong各ge樣yang的de需xu求qiu。（圖6）

 

圖6：未來展望

 

隨著產業的不斷進步，產品研發、設計對信號(SI)
、電源(PI)、電磁幹擾(EMI)dengpinzhideyaoqiujinyibutigao，tigaofanyingyuanjianzhongyaotexingdegaojingdumoxingbiandeyuefazhongyao。xianran，cuntiandedongtaimoxingnenggouhenhaodimanzuzhexieqiwang，jinhoucuntianhaijiangjixukuochongshiyongpinzhonghejineng
，jixuzhiliyushiyongdianlumonidekaifa、設計。