(57)【要約】【課題】少ない時間と手間でコモンモードノイズの伝達経路を推定できるコモンモードノイズ伝達経路推定装置を提供する。【解決手段】電子装置８０のそれぞれの端子に侵入するコモンモードノイズの伝達経路を推定するコモンモードノイズ伝達経路推定装置であって、端子０，１，２，３のそれぞれの間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部１０と、インピーダンスを等価回路モデルに代入し、該等価回路モデルの各要素に流れる電流値を計算する回路解析部２０と、回路解析部２０で計算された電流値の配分率に基づいてコモンモードノイズが伝達し易い伝達経路を推定する入出力経路推定部３０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置のそれぞれの端子に侵入するコモンモードノイズの伝達経路を推定するコモンモードノイズ伝達経路推定装置であって、
前記端子のそれぞれの間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、
前記インピーダンスを等価回路モデルに代入し、該等価回路モデルの各要素に流れる電流値を計算する回路解析部と、
前記回路解析部で計算された電流値の配分率に基づいてコモンモードノイズが伝達し易い伝達経路を推定する入出力経路推定部と
を備えることを特徴とするコモンモードノイズ伝達経路推定装置。
【請求項２】
前記電子装置の機能構成ブロックの情報と該機能構成ブロックのそれぞれのインピーダンス値に対応する情報を外部から取得し、前記入出力経路推定部で推定された2つの前記端子の間を前記機能構成ブロックでそれぞれ接続させる複数の経路を形成し、形成された前記経路ごとのインピーダンスを求め、その求めたインピーダンスから電流配分率を計算し、電流配分率が最大の前記経路を前記伝達経路と推定する伝達経路推定部を
備えることを特徴とする請求項１に記載のコモンモードノイズ伝達経路推定装置。
【請求項３】
前記インピーダンス測定部は、
前記電子装置の電源端子と入出力端子のそれぞれの間に、インピーダンスを測定するための既知の信号を発生する信号源を接続させるマルチプレクサを
備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のコモンモードノイズ伝達経路推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の入出力ポートに侵入するコモンモードノイズを評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子装置の内部内路において、外部から侵入するコモンモードノイズの伝達経路を測定・可視化することを目的に、ＩＣ及びＬＳＩ等の半導体から発生する磁界を測定する方法が提案されている（例えば非特許文献１）。この方法は、特定のポートからコモンモードノイズを印加したタイミングで、対象の電子装置の近傍に配置した磁界プローブによって、磁界強度を測定する方法である。
【０００３】
測定点の数だけ繰り返し、各測定点における磁界強度をマッピングすることで、侵入したコモンモードノイズの伝達経路を可視化している。コモンモードノイズとは、信号ラインと接地の間にノイズ源が存在し、信号ラインと接地ラインの両方に影響するノイズのことである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】白鳥悦弘、他3名、「ＥＭＣ可視化ソリューションノイズと静電気の可視化を実現」、電磁環境工学情報、EMC. No. 341, pp.103-113, 2016
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示された方法では、測定点の数だけノイズの印加と磁界測定を繰り返す必要がある。ノイズの印加タイミングと磁界強度の関係を評価するような場合、空間・時間軸上の処理も重なるため、さらに評価に時間を要する。
【０００６】
例えば20cm×20cmの大きさの電子装置に対して、磁界プローブの測定範囲を5cm×5
Cmと粗く設定した場合でも24回の測定が必要であり、多くの時間と手間を要するという課題がある。
【０００７】
本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、少ない時間と手間でコモンモードノイズの伝達経路を推定できるコモンモードノイズ伝達経路推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置は、電子装置のそれぞれの端子に侵入するコモンモードノイズの伝達経路を推定するコモンモードノイズ伝達経路推定装置であって、前記端子のそれぞれの間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部と、前記インピーダンスを等価回路モデルに代入し、該等価回路モデルの各要素に流れる電流値を計算する回路解析部と、前記回路解析部で計算された電流値の配分率に基づいてコモンモードノイズが伝達し易い伝達経路を推定する入出力経路推定部とを備えることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、少ない時間と手間でコモンモードノイズの伝達経路を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置の機能構成例を示す図である。
【図２】図１に示すコモンモードノイズ伝達経路推定装置の概略の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す電子装置の等価回路モデルを示す図である。
【図４】等価回路モデルの端子間のインピーダンスをインピーダンスアナライザで測定する様子を模式的に示す図である。
【図５】図２に示す等価回路モデルの変形例を示す図である。
【図６】図１に示す入出力経路推定部の出力例を模式的に示す図である。
【図７】図２に示す等価回路モデルを構成する各インピーダンスを自動的に測定できるようにしたインピーダンス測定装置の一部の構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置の機能構成例を示す図である。
【図９】図１に示す電子装置の具体的な構成例を示す機能ブロック図である。
【図１０】図９に示す機能ブロックが形成する複数の経路を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。複数の図面中同一のものには同じ参照符号を付し、説明は繰り返さない。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置の機能構成例を示す図である。図１に示すコモンモードノイズ伝達経路推定装置１００は、電子装置８０のそれぞれの端子に侵入するコモンモードノイズ（以降、ノイズと略す場合もある）の伝達経路を推定する装置である。
【００１３】
それぞれの端子とは、電子装置８０の正電源端子１、負電源端子０、入力端子２、及び出力端子３のことである。コモンモードノイズ伝達経路推定装置１００は、インピーダンス測定部１０、回路解析部２０、及び入出力経路推定部３０を備える。正電源端子１と負電源端子０については、電源端子、あるいは端子と称する場合がある。また、入力端子２と出力端子３は、入出力端子、あるいは端子と称する場合がある。
【００１４】
インピーダンス測定部１０は、一般的なインピーダンスアナライザに置き換えることが可能である。回路解析部２０と入出力経路推定部３０は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等からなるコンピュータで実現することができる。つまり、コモンモードノイズ伝達経路推定装置１００は、インピーダンスアナライザとパーソナルコンピュータを組み合わせた構成で実現できる。その場合、コモンモードノイズ伝達経路推定装置１００が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。このことは、後述する他の実施形態でも同じである。
【００１５】
図２は、コモンモードノイズ伝達経路推定装置の概略の処理手順を示すフローチャートである。インピーダンス測定部１０は、電子装置８０の端子のそれぞれの間のインピーダンスを測定する（ステップＳ１）。
【００１６】
回路解析部２０は、インピーダンス測定部１０で測定されたインピーダンスを等価回路モデルに代入し、該等価回路モデルの各インピーダンスに流れる電流値を計算する（ステップＳ２）。
【００１７】
入出力経路推定部３０は、回路解析部２０で計算された電流値の配分率に基づいてコモンモードノイズが伝達し易い伝達経路と推定する（ステップＳ３）。
【００１８】
図３は、電子装置８０の等価回路モデルを示す図である。図２に示すように、電子装置８０は、6つのインピーダンスで表すことができる。6つのインピーダンスは、正電源端子１と入力端子２の間のインピーダンスＺ１２、正電源端子１と出力端子３の間のインピーダンスＺ１３、負電源端子０と入力端子２の間のインピーダンスＺ０２、負電源端子０と出力端子４の間のインピーダンスＺ０３、負電源端子０と正電源端子１の間のインピーダンスＺ０１、及び入力端子２と出力端子３の間のインピーダンスＺ２３である。以降において、等価回路モデルにおけるインピーダンスの位置は、添え字で表記することにし、何と何の間の説明は省略する。
【００１９】
図２に示す等価回路モデルは、図３に示す等価回路モデルに置き換えることも可能である。図２に示す各インピーダンスと、図３に示す各インピーダンスは次式に示す関係で表される。
【００２０】
【数１】
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【００２１】
（インピーダンスの測定方法）
図４は、インピーダンスＺ１２の値を測定する様子を模式的に示す図である。図４に示すようにインピーダンスＺ１２の値を測定する場合は、正電源端子１と入力端子２の間に、例えばインピーダンスアナライザを接続して測定する。図４に示す信号源の回路シンボルは、インピーダンスアナライザの備える既知の信号を発生する信号発生器１１である。
【００２２】
この場合、信号発生器１１が発する信号の経路（path）は、インピーダンスＺ１２のみである。よって、他のインピーダンスの影響を受けずにインピーダンスＺ１２の値を正確に測定することができる。また、インピーダンスＺ２３とＺ０１の値も測定することができる。
【００２３】
このように、電子装置８０の端子の間にインピーダンスアナライザを接続させて、端子のそれぞれの間のインピーダンスを測定する。
【００２４】
インピーダンス測定部１０は、上記の測定方法により電子装置８０の等価回路モデル（図２）を構成する各インピーダンスの値を求める。インピーダンス測定部１０と電子装置６０の接続は、作業者が行っても良いし自動的に行うようにしても良い。自動的に行う方法については後述する。
【００２５】
回路解析部２０は、インピーダンス測定部１０で測定されたインピーダンスを等価回路モデルに代入し、該等価回路モデルの各インピーダンスに流れる電流値を計算する。各電流値は、回路理論（キルヒホッフの第１・第２法則等）に基づいて、接点法により回路上の各分岐点において入出力するスカラー量を計算することで求める。
【００２６】
入出力経路推定部３０は、回路解析部２０で計算された電流値の配分率に基づいてコモンモードノイズが伝達し易い伝達経路と推定する。
【００２７】
以上説明したように本実施形態に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置１００は、電子装置８０のそれぞれの端子に侵入するコモンモードノイズの伝達経路を推定するコモンモードノイズ伝達経路推定装置であって、電子装置８０の端子のそれぞれの間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部１０と、インピーダンスを等価回路モデルに代入し、該等価回路モデルの各要素に流れる電流値を計算する回路解析部２０と、回路解析部２０で計算された電流値の配分率に基づいてコモンモードノイズが伝達し易い伝達経路を推定する入出力経路推定部３０とを備える。これにより、少ない時間と手間でコモンモードノイズの伝達経路を推定することができる。
【００２８】
コモンモードノイズは、インピーダンスの小さい経路を多く伝達する。例えば、インピーダンスＺ０２が非常に小さい値、インピーダンスＺ１３が非常に大きい値、その他のインピーダンスＺ１２，Ｚ０１，Ｚ２３，Ｚ０３の値が中程度の値であると仮定する。
【００２９】
図６は、ノイズの伝達経路を模式的に示す図である。図６に示す矢印の太さは、コモンモードノイズの大きさを模式的に示す。
【００３０】
図６に示すように、この例の場合はインピーダンスＺ０２の値が非常に小さいので、コモンモードノイズは主に入力端子２と負電源端子０の間を伝達することになる。入出力経路推定部３０は、図８に示すような伝達経路を模式的に示す画像を、パーソナルコンピュータの表示装置（図示せず）に表示するようにしても良い。または、各インピーダンスの値を数値で表示しても構わない。
【００３１】
次に、インピーダンス測定部１０が行う測定を自動的に行う場合について説明する。上記のインピーダンス測定を自動で行う場合は、インピーダンスアナライザの信号発生器１１と電子装置８０の各端子の間の接続を切り替えるマルチプレクサが必要である。
【００３２】
図７は、電子装置８０の等価回路モデルを構成する各インピーダンスを自動的に測定できるようにしたインピーダンス測定装置の一部の機能ブロックを示す図である。この場合、インピーダンス測定部１０は、マルチプレクサ１２を備える。
【００３３】
マルチプレクサ１２は、電子装置８０の電源端子１，０と入出力端子２，３のそれぞれの間に、インピーダンスを測定するために既知の信号を発生する信号源（信号発生器１１）を接続させる。マルチプレクサ１２は、信号発生器１１を電子装置８０の各端子に切り替えて接続させる例えば複数のリレーで構成される。
【００３４】
マルチプレクサ１２は、信号発生器１１を、端子１−２、端子２−０，端子３−０、端子１−３，端子１−０、及び端子２−３にそれぞれ接続させる。マルチプレクサ１２の切り替えは、図示しない制御部が行う。制御部は、コモンモードノイズ伝達経路推定装置１００を構成するパーソナルコンピュータに実装するプログラムで容易に実現することができる。
【００３５】
このようにインピーダンス測定部１０は、電子装置８０の電源端子と入出力端子のそれぞれの間に、インピーダンスを測定するための既知の信号を発生する信号源を接続させるマルチプレクサ１２を備える。これにより、電子装置８０の端子のそれぞれの間のインピーダンスの測定を自動化することができる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
図８は、本発明の第１実施形態に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置の機能構成例を示す図である。図８に示すコモンモードノイズ伝達経路推定装置２００は、コモンモードノイズ伝達経路推定装置１００（図１）に対して、伝達経路推定部４０を備える点で異なる。
【００３７】
伝達経路推定部４０は、電子装置８０の機能構成ブロックの情報と該機能構成ブロックのそれぞれのインピーダンス値に対応する情報を外部から取得し、入出力経路推定部で推定された2つの前記端子の間を機能構成ブロックでそれぞれ接続させる複数の経路を形成し、形成された経路ごとのインピーダンスを求め、その求めたインピーダンスから電流配分率を計算し、電流配分率が最大の前記経路を前記伝達経路とする。
【００３８】
電子装置８０の機能構成ブロックの情報は、電子装置８０のスペックシート等から取得する。また、機能構成ブロックのそれぞれのインピーダンス値は、例えばスペックシートに記載された各機能構成ブロックの消費電流値から求めても良い。
【００３９】
図９は、電子装置８０の具体的な機能構成ブロックの一例を示す図である。図９に示すように電子装置８０は、電源回路８１、通信用ＩＣ８２、ＣＰＵ８３、メモリ８４，及び通信用ＩＣ８５を備える。
【００４０】
図１０は、入力端子２と負電源端子０の間の複数の経路を、各機能構成ブロックのインピーダンスで表した図である。ＺＣＩＣ１は通信用ＩＣ８２のインピーダンスである。ＺＣＰＵはＣＰＵ８３のインピーダンスである。ＺＭｅｍはメモリ８４のインピーダンスである。ＺＣＩＣ２は通信用ＩＣ８２のインピーダンスである。これらの各機能構成ブロックのインピーダンスはスペックシート等から取得する。
【００４１】
図１０に示すように、入力端子２と負電源端子０の間は、ＺＣＩＣ１＿１で示す通信用ＩＣ８２のみを通る経路、ＺＣＩＣ１＿２とＺＣＰＵ＿１が直列に接続される通信用ＩＣ８２とＣＰＵ８３を通る経路、ＺＣＩＣ１＿２とＺＣＰＵ＿２とＺＭｅｍとが直列に接続される経路、及びＺＣＩＣ１＿２とＺＣＰＵ＿３とＺＣＩＣ１＿２とが直列に接続される経路の4つがある。
【００４２】
伝達経路推定部４０は、経路ごとのインピーダンスを求め、その求めたインピーダンスから電流配分率を計算し、電流配分率が最大の前記経路を前記伝達経路とする。例えば通信用ＩＣ８２のインピーダンスＺＣＩＣ１が最も小さいと仮定する。この場合、コモンモードノイズは、ＺＣＩＣ１＿１で示す通信用ＩＣ８２のみを通る経路を伝達する。その経路は、図６に示したように矢印の大きさ等で表示装置等に表示するようにしても良い。
【００４３】
以上説明したように本実施形態に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置２００は、伝達経路推定部４０を備える。伝達経路推定部４０は、電子装置の機能構成ブロックの情報と該機能構成ブロックのそれぞれのインピーダンス値に対応する情報を外部から取得し、前記入出力経路推定部で推定された2つの前記端子の間を前記機能構成ブロックでそれぞれ接続させる複数の経路を形成し、形成された前記経路ごとのインピーダンスを求め、その求めたインピーダンスから電流配分率を計算し、電流配分率が最大の前記経路を前記伝達経路と推定する。これにより、コモンモードノイズが伝達する経路を詳細に推定することができる。
【００４４】
以上説明したように本実施形態に係るコモンモードノイズ伝達経路推定装置１００，２００によれば、少ない時間と手間でコモンモードノイズの伝達経路を推定することができる。
【００４５】
本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４６】
０，１，２，３：端子
１０：インピーダンス測定部
１１：信号源（信号発生器）
２０：回路解析部
３０：入出力経路推定部
４０：伝達経路推定部
８０：電子装置
１００，２００：コモンモードノイズ伝達経路推定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020143898.tif 000011
【図９】
2020143898.tif 000012
【図１０】
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