Post berikut ini adalah contoh dari salah satu model diode dengan format standar SPICE yang dapat dipergunakan di LTspice. Baberapa alternatif cara penggunaan model diode telah dibahas di post sebelumnya. Pemahaman terhadap kedua post ini penting karena bukan hanya akan dipakai untuk keperluan simulasi dengan diode saja. Skill ini akan dipakai juga untuk simulasi dengan komponen lain seperti SCR, TRIAC, BJT, MOSFET dan IGBT.
[/intense_panel] [intense_panel shadow=”11″ border=”2px solid #DFCFCF”]Sekilas tentang SPICE saya kutip dari tulisan saya yang lalu:
LTspice [7] adalah aplikasi EDA sumber tertutup (closed course) [3], yang bebas pakai berbasis aplikasi SPICE3 [8]. SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) merupakan simulator rangkaian yang dikembangkan di University of California, Berkeley. Program komputer SPICE kemudian dilepas sebagai public domain pada Mei 1972 [9]. SPICE versi 2G6 dilepas ke publik pada April 1983 sedangkan SPICE versi 3F5, dilepas ke publik pada 1993 [10].
Sejak dilepas pertama kali ke publik, SPICE telah menjadi standar industri untuk melakukan simulasi dan memeriksa operasi rangkaian sampai pada tingkat transistor sebelum rancangan memasuki tahap implementasi sebagai IC (integrated circuit). Masing-masing perusahaan produsen komponen elektronika mengembangkan versi turunan SPICE mereka sendiri, misalnya Analog Devices, Linear Technology (LTC) dan Texas Instruments [9]. Tidak hanya dipergunakan pada industri, SPICE juga umum dipergunakan di dunia pendidikan (perguruan tinggi) karena kemampuannya dan karena penggunaannya bersifat gratis tanpa biaya lisensi.
Banyak aplikasi EDA yang merupakan turunan langsung dan pengembangan dari SPICE. Program turunan yang bersifat komersial (beberapa dilengkapi dengan versi uji coba) antara lain; ISPICE, HSPICE, PSpice, Multisim, Proteus, TINA dan Altium Designer Mixed-Signal Circuit Simulator. Turunan SPICE yang bebas pakai tanpa pembatasan (gratis) juga umum dipergunakan, seperti XSPICE, Cider, NGspice dan LTspice.
Sebagai simulator rangkaian analog yang paling umum dipergunakan di dunia [11], SPICE masih sulit untuk tergantikan [12]. Bahkan setelah lebih dari 40 tahun, SPICE (dan turunannya) masih bertahan sebagai aplikasi EDA yang umum dipergunakan sampai hari ini [9].
Sejarah LTspice dimulai pada tahun 1991 saat program SwitcherCAD yang beroperasi pada OS DOS mulai disediakan oleh LTC (Linear Technology Corporation). Program LTspice IV sebagai kelanjutan dari SwitcherCAD kemudian dirilis pada tahun 2008 oleh LTC dan juga tersedia untuk publik. LTspice dilaporkan telah diunduh lebih dari 3 juta kopi dan telah menjadi standar de facto untuk program berbasis/turunanSPICE [10].
Perusahaan LTC lebih dikenal sebagai produsen komponen elektronika yang unggul untuk bidang catu daya tersaklar (switching power supply). Oleh karena itu LTspice dioptimalkan untuk memiliki kemampuan yang sangat baik untuk melakukan simulasi SMPS (switch mode power supply). Program LTspice yang disediakan untuk diunduh bebas adalah program yang sama yang dipergunakan oleh para perancang IC di LTC [13]. Dengan penggunaan dan pengembangan yang intensif seperti ini LTspice dikenal sebagai program SPICE yang mampu melakukan simulasi switching regulator (pengendali tersaklar) lebih cepat dari simulator SPICE lainnya.
Program LTspice tidak hanya mampu untuk mensimulasikan (model) komponen produksi LTC saja. Dengan LTspice, pengguna bisa mempergunakan model komponen (dengan standar) SPICE dari berbagai sumber dan produsen. Hal ini sangat memudahkan pengguna karena cukup banyak model komponen dari berbagai perusahaan telah tersedia di berbagai situs di Internet.
LTspice telah dipergunakan sebagai alat bantu pengajaran di banyak perguruan tinggi, antara lain dilaporkan pada [14]-[17]. LTspice juga telah dipergunakan sebagai alat bantu penelitian untuk tingkat master (tesis) sebagimana dilaporkan pada [3],[18],[19], maupun untuk tingkat doktoral (disertasi) [20]. Dalam beberapa dokumen paten ditemukan bahwa LTspice telah dipergunakan untuk melakukan simulasi dan validasi rancangan [21],[22].
S. Pradana, A. Susanto, and Widyawan, “Pemanfaatan LTspice dan DesignSpark PCB untuk Simulasi Rangkaian dan Perancangan PCB,” in Seminar Ilmu Pengetahuan Teknik, Inna Garuda Hotel, Yogyakarta, 2013, pp. 130–135 [Online]. Available: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.3054.2247. [Accessed: 10-Oct-2016] [/intense_panel] [su_panel border=”2px solid #FFCC33″ radius=”7″]
Salah satu cara termudah untuk memperoleh model diode adalah dengan mencarinya di situs-situs produsen diode. Biasanya pabrikan akan mengeluarkan model komponen yang diproduksinya untuk beberapa simulator. Di antara software yang merupakan standar adalah format SPICE yang juga dipergunakan oleh LTspice.
Gambar 1. http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/1N4007.REV0.LIB
Pada Gambar 1, ditampilkan contoh bagaimana model untuk diode 1N4007 yang disediakan oleh Onsemi. Model tersebut dipilih dari model-model yang tersedia (Gambar 2).
Gambar 2. Pemilihan model pada Onsemi.
Model ini juga sudah saya simpan di Pastebin: https://pastebin.com/pnqqbfvG. Ada cukup banyak orang/organisasi yang menyimpan dan membagi model komponen SPICE seperti ini di Internet.
************************************** * Model Generated by MODPEX * *Copyright(c) Symmetry Design Systems* * All Rights Reserved * * UNPUBLISHED LICENSED SOFTWARE * * Contains Proprietary Information * * Which is The Property of * * SYMMETRY OR ITS LICENSORS * *Commercial Use or Resale Restricted * * by Symmetry License Agreement * ************************************** * Model generated on May 30, 03 * MODEL FORMAT: PSpice .MODEL D1n4007 d +IS=7.02767e-09 RS=0.0341512 N=1.80803 EG=1.05743 +XTI=5 BV=1000 IBV=5e-08 CJO=1e-11 +VJ=0.7 M=0.5 FC=0.5 TT=1e-07 +KF=0 AF=1
Cara penggunaan model SPICE ini telah dicontohkan di https://sunupradana.info/pe/2016/10/04/model-diode-di-ltspice/.
[/su_panel] [su_panel border=”2px solid #663399″ radius=”7″]Selain Onsemi, Vishay adalah salah satu produsen komponen elektronik untuk blok/perangkat daya.
Gambar 3. Model SPICE pada situs Vishay.
http://www.vishay.com/docs/88000/1n4007.txt
********************************** * Model created by * * Uni.Dipl.-Ing. Arpad Buermen * * arpad.burmen@ieee.org * * Copyright: * * Thomatronik GmbH, Germany * * info@thomatronik.de * ********************************** * February 2001 * SPICE3 .model d1n4007 d is = 1.09774E-008 n = 1.78309 rs = 0.0414388 + eg = 1.11 xti = 3 + cjo = 2.8173E-011 vj = 0.50772 m = 0.318974 fc = 0.5 + tt = 9.85376E-006 bv = 1100 ibv = 0.1 af = 1 kf = 0
http://www.vishay.com/docs/89789/1n4007.txt
********************************** * Copyright: * * Thomatronik GmbH, Germany * * info@thomatronik.de * ********************************** * SPICE3 .model d1n4007 d is = 1.43733E-008 n = 1.80829 rs = 0.0414712 + eg = 1.11 xti = 3 tnom = 27 + cjo = 2.8119E-011 vj = 0.700053 m = 0.346714 fc = 0.5 + tt = 4.10886E-006 bv = 1100 ibv = 10 af = 1 kf = 0[/su_panel] [su_panel border=”2px solid #FFE365″ radius=”7″]
Gambar 4. Simulasi dengan file pustaka di luar direktori LTspice.
Isi dari file diode_819_ku.sub.
.model 1N5819elda D(Is=31.7u Rs=.051 N=1.373 Cjo=110p M=.35 Eg=.69 Xti=2 Iave=1 Vpk=40 mfg=OnSemi type=Schottky)[/su_panel] [su_panel border=”2px solid #FF0000″ radius=”7″]
Pada bagian ini model diode yang diperoleh, misalkan saja begitu, ditambahkan ke pustaka LTspice. Hal ini mempermudah jika model komponen akan sering dipergunakan untuk banyak simulasi yang berbeda. Model akan selalu tersedia di dalam sistem komputer.
.model RF04UA2D D(Is=4.0404E-12 N=1.1718 Rs=.13276 Ikf=15.291E-3 Eg=1.0100 Cjo=10.245E-12 M=.49346 Vj=.85916 Isr=140.45E-12 Nr=3 Bv=200 tt=24.8n Tikf=0.01 Iave=0.2 Vpk=200 mfg=Rohm type=FastRecovery)
Gambar 5. Lokasi pustaka dari LTspice.
Gambar 6. Penambahan model diode ke dalam file pustaka standard.dio
Gambar 7. Simulasi dengan model yang sudah ditambahkan ke dalam file pustaka.