可変抵抗の作り方

LTspiceで定パワー回路を作るには、下記「可変抵抗を作ってみよう」の記事の内容を参考にします。

この記事に書いてあるように、抵抗値をパラメーターとして取り扱うことができます。

つまり入力電圧や出力電圧によって抵抗値をコントロールできることを意味しており、定パワー電源や負荷を作ることができます。

入力電流、電圧を制限しながら定パワーでコンデンサーを充電する手法

ここでは、入力電流、電圧を制限しながら定パワーでコンデンサーを充電する手法を示します。
回路図は以下の通りで、入力電圧6V,  制限電流1A,  効率80%,  充電電圧20Vと言う仕様を想定しています。

入力電圧が6Vで出力が20Vの想定なので、昇圧回路が必要と思われる方もいるかと思いますが、あくまでDC/DCコンバーターなどを使わない、簡易検討用の回路であり、ここでは定パワーで充電する（本来はDC/DCコンバーターで制御する）ことが重要なので、入力電圧は出力電圧より高く設定しても問題ありません。むしろ電流は高い電圧から低い電圧に流れるので、十分に高い電圧に設定したほうが良いです。

想定している入力は、電圧6V, 電流1Aの6Wになります。かつDC/DCコンバーターを通過したときに効率が80%とすると、入力として必要なパワーは、6W/80%=7.5Wとなります。電流制限用のR1の値によって、定パワーになるように制御したいので、以下のように設定します。

　
　コンデンサーの電圧=VOUT
　W = V*I
　W = VOUT * I　・・・①
　W = 6V * 1A / 80%・・・②
　　

　①と②より、
　I = (6V * 1A / 80%) / VOUT
　Rを可変抵抗VRとして使用するので、
　(VIN - VOUT) / VR = I
　より
　VR = (VIN - VOUT) / ((6V * 1A / 80%) / VOUT)

　
上記の計算式より
　VR = (VIN - VOUT) / ((6V * 1A / 80%) / VOUT)
が求められたので、ビヘイビア電源でVRという電圧を出力します。

VRで出力されているのは電圧なので、抵抗R1のパラメーターに「R=V(VR)」と入力し、ビヘイビア電源で計算される値を抵抗値として使用します。この結果、図１のグラフで見ていただくとわかる通り、コンデンサーに入力される電力が常に7.5Wになっていることがわかるかと思います。

定パワー回路でコンデンサー容量を見積もる方法

次に定パワー負荷を接続して必要なコンデンサー容量を見積もる方法を説明します。
先ほどの回路（図１）に定パワー負荷を追加した回路図が図２になります。

これを使うと、例えばエネルギーバンクにどれくらいの容量が必要か、LEDドライバーにどれくらいの出力コンデンサーがいるかなどの計算を、実際のDC/DCを使うことなく、高速に実現することができます。

この回路は、コンデンサー（470uF）のエネルギーバンクに定パワー充電を実施し、満充電（20V）になったら充電を停止します。
その後、30Hzの周波数で2.5msのOn Dutyで定パワー負荷（ここでは24W）をON（接続）しコンデンサーから放電しています。負荷のON/OFFは、スイッチを使っています。

今回使用したシミュレーションモデル