(57)【要約】      （修正有）【課題】コイルの寿命故障モードにおける異常の有無を診断するための信頼性試験装置を提供する。【解決手段】信頼性試験装置は、試験評価対象の第１コイル１２の一端に接続される第１測定端子１１ａと、前記第１コイル１２の他端に接続される第２測定端子１１ｂと、前記第１測定端子１１ａに接続される直流電源２１と、前記２測定端子１１ｂとグランドとの間に接続される第１半導体スイッチ２２と、前記第１半導体スイッチ２２をオンオフする駆動部２４とを備え、測定部３０が、切替部３１ａ、３１ｂを介して、コイル１２と並列に電圧印加ユニット２０に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験評価対象の第１コイルの一端に接続される第１測定端子と、
前記第１コイルの他端に接続される第２測定端子と、
前記第１測定端子に接続される直流電源と、
前記２測定端子とグランドとの間に接続される第１半導体スイッチと、
前記第１半導体スイッチをオンオフする駆動部と、
を備える試験装置。
【請求項２】
前記第１半導体スイッチはＦＥＴスイッチであり、そのゲートが前記駆動部に接続され、そのドレインが前記第２測定端子に接続され、そのソースがグランドに接続される、
請求項１に記載の試験装置。
【請求項３】
前記第１半導体スイッチがオフされたときに前記第１コイルに印加される逆起電力を第１電圧に制限する電圧制限素子をさらに備える、
請求項１又は請求項２に記載の試験装置。
【請求項４】
前記電圧制限素子は定電圧ダイオードである、
請求項３に記載の試験装置。
【請求項５】
前記第２測定端子とグランドとの間に接続される他の直流電源をさらに備える、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項６】
前記第１測定端子と前記第２測定端子との間に前記第１コイルと直列に少なくとも第２コイルが接続される、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項７】
前記第１測定端子と前記第２測定端子との間に前記第１コイルと並列に少なくとも第２コイルが接続される、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項８】
前記第２コイルの一端は前記第１測定素子に接続され、前記第２コイルの他端は第３測定端子に接続され、
前記第３測定端子とグランドとの間に接続される第２半導体スイッチをさらに備える、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の試験装置。
【請求項９】
前記コイルの特性値を測定する測定部をさらに備える、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルの信頼性試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルには、様々な故障モードがあるため、コイルが正常か異常かを診断するためには故障モードに応じた試験装置を用いることが必要となる。コイルの故障モードは、電流が印加されたときの発熱による電流故障モードと、電圧の印加によって絶縁破壊が起こる絶縁故障モードとに分けられる。絶縁故障モードはさらに、コイルに定格電圧を大きく超える過電圧が印加されることにより絶縁破壊がおきる過電圧故障モードと、定格電圧付近の電圧を繰り返し印加することにより絶縁破壊がおきる寿命故障モードとに分けられる。
【０００３】
電流故障モードにおける異常の有無は、試験対象のコイルに直流電源から診断条件に応じた電流を印加し、その印加後のコイルのＬ(インダクタンス）、Ｑ(品質係数）、Ｒ(レジスタンス）、Ｚ(インピーダンス）などの特性値を測定することで診断できる。
【０００４】
過電圧故障モードにおける異常の有無は、試験対象のコイルに当該コイルの定格電圧を大きく超えるインパルス電圧を印加し、当該コイルの両端に発生する減衰振動電圧を評価することで診断できる。この種の試験装置は、特開２０１２−０５８２２１号公報及び特開２０１７−２１１２８０号公報に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０５８２２１号公報
【特許文献２】特開２０１７−２１１２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
寿命故障モードにおける異常を診断するための信頼性試験装置では、試験対象のコイルに他のモードでの異常が発生しないようにしつつ診断条件に応じた電圧を繰り返し印加する必要がある。したがって、コイルの信頼性試験装置においては、電流故障モードでの異常の発生を防止するために試験対象のコイルへの電流の印加時間が短いことが望ましく、また、過電圧故障モードでの異常が発生しないようにするために試験対象のコイルへ必要以上の大電圧が印加されないことが望ましい。しかしながら、このような要求を満たすコイルの信頼性試験装置はこれまで知られていない。
【０００７】
近年、大電流が流れるコイル用の磁性材料として、磁気飽和が発生しにくい金属磁性材料が用いられている。金属磁性材料からなる磁性成形体においては、絶縁故障モードにおける不良又は故障が発生しやすいので、過電圧故障モードだけではなく寿命故障モードにおける異常の有無を診断する必要性が高い。
【０００８】
本発明の目的は、上述した問題の少なくとも一部を解決又は緩和することである。より具体的な本発明の目的の一つは、コイルの寿命故障モードにおける異常の有無を診断するための信頼性試験装置を提供することである。本発明のこれ以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態による試験装置は、試験評価対象の第１コイルの一端に接続される第１測定端子と、前記第１コイルの他端に接続される第２測定端子と、前記第１測定端子に接続される直流電源と、前記２測定端子とグランドとの間に接続される第１半導体スイッチと、前記第１半導体スイッチをオンオフする駆動部と、を備える。
【００１０】
本発明の一実施形態において、前記第１半導体スイッチはＦＥＴスイッチであり、そのゲートが前記駆動部に接続され、そのドレインが前記第２測定端子に接続され、そのソースがグランドに接続される。
【００１１】
本発明の一実施形態において、前記第１半導体スイッチがオフされたときに前記第１コイルに印加される逆起電力を第１電圧に制限する電圧制限素子をさらに備える。
【００１２】
本発明の一実施形態において、前記電圧制限素子は定電圧ダイオードである。
【００１３】
本発明の一実施形態において、前記第１測定端子と前記第２測定端子との間に前記第１コイルと直列に第２コイルが接続される。
【００１４】
本発明の一実施形態において、前記第１測定端子と前記第２測定端子との間に前記第１コイルと並列に第２コイルが接続される。
【００１５】
本発明の一実施形態において、前記第２コイルの一端は前記第１測定素子に接続され、前記第２コイルの他端は第３測定端子に接続され、前記第３測定端子とグランドとの間に接続される第２半導体スイッチをさらに備える。
【００１６】
本発明の一実施形態による試験装置は、前記第２測定端子とグランドとの間に接続されるコンデンサをさらに備える。
【００１７】
本発明の一実施形態による試験装置は、前記コイルの特性値を測定する測定部をさらに備える。
【発明の効果】
【００１８】
本明細書で開示される試験装置によって、コイルの寿命故障モードにおける異常を診断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態による試験装置の機能を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１の試験装置において発生する逆起電力を説明する概略的なグラフである。
【図３】本発明の別の実施形態による試験装置の機能を概略的に示すブロック図である。
【図４】本発明の別の実施形態による試験装置の機能を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の別の実施形態による試験装置の機能を概略的に示すブロック図である。
【図６】本発明の別の実施形態による試験装置の機能を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。なお、複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一の参照符号が付されている。
【００２１】
まず、図１及び図２を参照して本発明の一実施形態による試験装置１０について説明する。図１は、本発明の一実施形態による試験装置１０の機能を概略的に示すブロック図であり、図２は、試験装置１０において発生する逆起電力を説明する概略的なグラフである。
【００２２】
図示のように、試験装置１０は、試験対象のコイル１２に対して電圧を印加する電圧印加ユニット２０と、コイル１２の故障を診断するための測定を行う測定部３０と、を備える。試験対象のコイル１２は、測定端子１１ａ及び測定端子１１ｂを介して試験装置１０に接続されている。コイル１２は、その一端が測定端子１１ａに接続され、その他端が測定端子１１ｂに接続されている。コイル１２は、測定端子１１ａ及び測定端子１１ｂに直接接続されてもよいし、不図示のプローブを介して間接的に接続されてもよい。測定部３０は、切替部３１ａ及び切替部３１ｂを介して、コイル１２と並列に電圧印加ユニット２０に接続されている。このように、インダクタ１２は、電圧印加ユニット２０又は測定部３０に選択的にに接続される。つまり、インダクタ１２は、切替部３１ａ及び切替部３１ｂの切り替えに応じて、電圧印加ユニット２０及び測定部３０の一方のみと電気的に接続される。
【００２３】
電圧印加ユニット２０は、直流電源２１と、ＭＯＳＦＥＴ２２と、定電圧ダイオード２３と、駆動部２４と、を有する。電圧印加ユニット２０は、切替部３１ａ及び切替部３１ｂによって測定部３０がコイル１２から切り離されている間に動作する。これらの構成要素及び必要に応じてこれら以外の回路要素により、電圧印加ユニット２０は、コイル１２に対して所定の電圧を繰り返し印加することで、実際の回路（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路）において長期的に使用されたのと同様の電圧ストレスを当該コイル１２に与えることができる。
【００２４】
直流電源２１は、測定端子１１ａとグランドとの間に接続されており、試験対象のコイル１２に対して直流電圧ＶDを印加する。
【００２５】
ＭＯＳＦＥＴ２２は、駆動部２４からゲートに印加される印加電圧に応じてオンオフされるＭＯＳ型電界効果トランジスタである。ＭＯＳＦＥＴ２２は、測定端子１１ｂとグランドとの間に接続されている。より具体的には、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲート、ドレイン、及びソースはそれぞれ、駆動部２４、測定端子１１ｂ、及びグランドに接続されている。図２には、ＭＯＳＦＥＴ２２としてＮチャネル型ＭＯＳＦＥＴが示されているが、本発明にはＰチャネル型ＭＯＳＦＥＴも適用可能である。
【００２６】
ＭＯＳＦＥＴ２２は、駆動部２４からの印加電圧によりオンオフされる半導体スイッチの例である。本発明に適用可能な半導体スイッチはＭＯＳＦＥＴ２２に限られない。本発明に適用可能な半導体スイッチとして、ＭＯＳＦＥＴ以外の
様々なＦＥＴを用いることができる。本発明の半導体スイッチとして、ＭＯＳＦＥＴ以外にも、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、バイポーラトランジスタ（Ｂｉｐ−Ｔｒ）、接合型電界効果トランジスタ（Ｊ−ＦＥＴ）、及びこれら以外の各種半導体スイッチが用いられ得る。
【００２７】
駆動部２４は、２値の制御信号Ｓｃに基づいて、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートに対して駆動信号を供給する。制御信号Ｓｃは、例えば、ハイレベルとローベルの２値の信号である。駆動部２４からＭＯＳＦＥＴ２２への駆動信号は、制御信号Ｓｃがローレベルのときに供給されハイレベルのときには供給されない。ＭＯＳＦＥＴ２２においては、駆動部２４からの駆動信号の入力によってＭＯＳＦＥＴ２２のゲート電圧ＶGが閾値電圧を超えるとドレイン・ソース間に電流が流れる。ＭＯＳＦＥＴ２２は、このドレイン・ソース間に流れる電流よりも大きな定格ドレイン電流値を有することが望ましい。駆動部２４によるＭＯＳＦＥＴ２２の駆動態様は本明細書において明示的に説明されたものには限定されない。
【００２８】
定電圧ダイオード２３は、所定の降伏電圧ＶAを有する定電圧ダイオードである。定電圧ダイオード２３は、ＭＯＳＦＥＴ２２のソース・ドレイン間に接続されている。定電圧ダイオード２３は、そのアノードがＭＯＳＦＥＴ２２のドレインに接続され、そのカソードがＭＯＳＦＥＴ２２のソースに接続されている。これにより、定電圧ダイオード２３は、ソース・ドレイン間の電圧をその降伏電圧ＶAに制限することができるので、ＭＯＳＦＥＴ２２がオフされたときに発生する逆起電力からＭＯＳＦＥＴ２２を保護することができる。また、定電圧ダイオード２３により、ＭＯＳＦＥＴ２２のオフ時にコイル１２に印加される逆起電力を降伏電圧ＶAと直流電源の電圧ＶDとの差であるＶA−ＶDに制限することができる。ＭＯＳＦＥＴ２２の耐電圧が逆起電力よりも大きい場合には、定電圧ダイオード２３を省略することができる。定電圧ダイオード２３は、半導体スイッチであるＭＯＳＦＥＴ２２がオフされたときに発生する逆起電力によりコイル１２に印加されるサージ電圧を制限する電圧制限素子の例である。定電圧ダイオード２３は、所定の降伏電圧ＶAを有するダイオードである。降伏電圧には、ツェナー降伏により定まるものと、アバランシェ降伏により定まるものがある。ツェナー降伏により降伏電圧が定まる定電圧ダイオードは、ツェナーダイオードと呼ばれることがある。アバランシェ降伏により降伏電圧が定まる定電圧ダイオードは、アバランシェダイオードと呼ばれることがある。ツェナーダイオード（狭義）とアバランシェダイオードとを総称してツェナーダイオード（広義）と呼ぶこともある。アバランシェ降伏による降伏電圧は、ツェナー降伏による降伏電圧よりも大きくできるため、高い電圧を必要とする試験を行うためには定電圧ダイオード２３としてアバランシェダイオードを用いることが望ましい。
【００２９】
ＭＯＳＦＥＴ２２がオフされたときに発生する逆起電力は、ＭＯＳＦＥＴ２２の出力容量Ｃｏｓｓに反比例する。よって、試験において要求される大きさの逆起電力を少ない電流で発生させることができるように、ＭＯＳＦＥＴ２２の出力容量Ｃｏｓｓは高いことが望ましい。
【００３０】
測定部３０は、コイル１２における異常の有無を診断するための測定を行うように構成される。測定部３０は、測定値を試験装置１０が備えるディスプレイ（不図示）又は外部装置のディスプレイに表示することができる。測定値を表示するディスプレイは、測定部３０に備えられてもよい。
【００３１】
一実施形態において、測定部３０は、コイル１２の特性値を測定するように構成される。測定部３０によって測定可能なコイル１２の特性値には、Ｌ、Ｑ、Ｒ、Ｚ、及びＩＲが含まれる。測定部３０は、コイル１２のＬ、Ｑ、Ｒ、Ｚ、及びＩＲのうちの一又は複数を測定できるように構成されてもよい。コイル１２の特性値は、例えば、ＬＱＲメータ、インピーダンスアナライザ、絶縁抵抗計、及びこれら以外の各種測定装置により測定され得る。つまり、測定部３０は、ＬＱＲメータ、インピーダンスアナライザ、絶縁抵抗計、及びこれら以外の各種測定であってもよい。測定部３０は、測定されたコイル１２に関するインダクタンス値、電気抵抗値、及び／又はこれら以外のコイル１２の故障診断に用いられ得る測定値をディスプレイに表示することができる。試験を行う試験者は、ディスプレイに表示された測定部３０の測定値に基づいてコイル１２における異常の有無を判断することができる。
【００３２】
測定部３０は、記憶部、判定部、表示部、通信部、及び制御部を有していても良い。測定部３０のこれらの構成要素は、例えばバスを介して互いと電気的に接続されている。記憶部は、測定部３０から得られる測定値、コイル１２の異常有無の判定結果、この判定に用いられる閾値、及びこれら以外の試験装置１０の制御に必要な各種情報を記憶することができる。記憶部には、制御プログラムが記憶されてもよい。判定部は、記憶部に記憶されている閾値と測定部３０の測定値を比較することにより、コイル１２における異常の有無を判定するように構成されてもよい。表示部は、測定部３０の測定値、判定部による判定結果、及びこれら以外の各種情報を表示するように構成されてもよい。通信部は、測定部３０の測定値、判定部による判定結果、及びこれら以外の情報を外部装置に送信し、また、必要な情報を外部装置から受信するように構成されてもよい。制御部は、記憶部、判定部、表示部、通信部、及びこれら以外の機能を制御するように構成される。制御部は、記憶部に記憶されている制御プログラムをメモリにロードし、ロードしたプログラムに含まれる命令を実行する演算装置である。
【００３３】
測定部３０は、電圧印加ユニット２０とともに一つの装置に設けられてもよく、電圧印加ユニット２０とは別の装置に設けられてもよい。測定部３０が電圧印加ユニット２０とともに一つの装置に設けられる場合には、測定部３０は、切替部３１ａ及び切替部３１ｂを介して、コイル１２と並列に電圧印加ユニット２０に接続される。電圧印加ユニット２０がコイル１２に電圧を印加する間は、切替部３１ａ及び切替部３１ｂは、電圧印加ユニット２０をコイル１２と接続する一方で測定部３０をコイル１２及び電圧印加ユニット２０から電気的に切り離すように切り替えられる。試験に必要な電圧ストレスの印加が完了した後（例えば、ＭＯＳＦＥＴ２２のオンオフを所定回数行った後）に、測定部３０をコイル１２と接続する一方で電圧印加ユニット２０をコイル１２及び測定部３０から電気的に切り離すように、切替部３１ａ及び切替部３１ｂを切り替える。この切り替え後に、測定部３０によるコイル１２の測定が行われる。測定部３０が電圧印加ユニット２０とは別の装置に設けられる場合には、電圧印加ユニット２０によって必要な電圧の印加が行われたコイル１２を電圧印加ユニット２０から分離し、測定部３０が設けられている装置の測定端子間に当該コイル１２をセットすることで測定部３０による測定が行われる。
【００３４】
次に、試験装置１０の動作について図２を参照して説明する。試験装置１０が有する回路には、コイル１２の寄生容量及び寄生抵抗、並びに、それ以外の寄生成分（寄生容量、寄生インダクタンス、及び寄生抵抗）が存在する。しかしながら、これらの寄生成分は十分に小さな値であるため、試験装置１０の動作に実質的な影響がない限り、試験装置１０の動作の説明においては無視する。
【００３５】
試験装置１０を用いた試験では、まず電圧印加ユニット２０により試験対象のコイル１２に対して試験条件に応じた電圧を試験条件に応じた回数だけ印加することにより、実際の使用環境と同程度の電圧ストレスを当該コイル１２に対して与え、その後、測定部３０により当該電圧ストレスが与えられたコイルの特性値を測定する。以下、電圧印加ユニット２０によりコイル１２に電圧を繰り返し印加する動作、及び、測定部３０によりコイル１２の特性値を測定する動作について順に説明する。
【００３６】
試験を行うために、まず試験対象のコイル１２を測定端子１１ａと測定端子とに接続する。また、切替部３１ａ及び切替部３１ｂをオフして測定部３０を電圧印加ユニット２０から電気的に切り離す。
【００３７】
次に、電圧印加ユニット２０の駆動部２４にローレベルの制御信号Ｓｃが与えられる。駆動部２４は、この制御信号Ｓｃに応じてＭＯＳＦＥＴ２２に対して駆動信号を供給する。この駆動信号によって時刻ｔ１においてゲート電圧ＶGが閾値電圧に達し、これによりＭＯＳＦＥＴ２２がＯＮされる。つまり、時刻ｔ１においてゲート電圧ＶGが閾値電圧に達し、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン・ソース間に電流が流れる。これにより直流電源２１に対してＭＯＳＦＥＴ２２と直列に接続されているコイル１２に対してもコイル電流ＩLが流れる。ゲート電圧ＶGの増加に伴ってコイル電流ＩLも増加するため、コイル電流ＩLの波形は、図示のように三角波形状となる。
【００３８】
次に、制御信号Ｓｃがローレベルからハイレベルに切り替えられると、駆動部２４からＭＯＳＦＥＴ２２へ駆動信号が供給されなくなる。その結果、時刻ｔ２においてゲート電圧ＶGが閾値電圧よりも低くなり、ＭＯＳＦＥＴ２２がＯＦＦされる。ＭＯＳＦＥＴ２２がＯＦＦされると、ドレイン・ソース間及びコイル１２を流れるコイル電流ＩLが瞬時に遮断される。このため、制御装置１０の回路には逆起電力ＶDSが発生し、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン・ソース間及びコイル１２の両端にはそれぞれ当該逆起電力ＶDSに起因するサージ電圧が印加される。この逆起電力が定電圧ダイオード２３の降伏電圧ＶAよりも大きい場合には、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン・ソース間には降伏電圧ＶAと同じ大きさのサージ電圧が印加され、コイル１２の両端には、降伏電圧ＶAと直流電源の電圧ＶDとの差であるＶA−ＶDがサージ電圧として印加される。電圧印加ユニット２０が定電圧ダイオード２３を備えていない場合には、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン・ソース間には逆起電力ＶDSがサージ電圧として印加され、コイル１２の両端には逆起電力ＶDSと直流電源の電圧ＶDとの差に相当する電圧（ＶDS−ＶD）がサージ電圧として印加される。定電圧ダイオード２３の降伏電圧ＶAは、試験条件に応じて適宜定められる。例えば、一定の電圧Ｖ１が繰り返し印可される回路で使用されるコイルの長期信頼性を試験する場合には、ＭＯＳＦＥＴ２２がオフされたときにコイル１２の両端に印加される電圧をＶ１とするために、定電圧ダイオード２３の降伏電圧ＶAはＶ１＋ＶDに設定されてもよい。
【００３９】
次に、制御信号Ｓｃがハイレベルからローレベルに切り替えられると、再び駆動部２４からＭＯＳＦＥＴ２２に対して駆動信号が供給される。その結果、時刻ｔ３においてゲート電圧ＶGが再び閾値電圧に達し、ＭＯＳＦＥＴ２２がＯＮされ、ＭＯＳＦＥＴ２２のドレイン・ソース間にコイル電流ＩLが流れる。次に、制御信号Ｓｃがローレベルからハイレベルに切り替えられると、前回の周期と同様にコイル電流ＩLが瞬時に遮断されて、時刻ｔ４においてＭＯＳＦＥＴ２２がＯＦＦされると電圧印加ユニット２０の回路に逆起電力が生じる。
【００４０】
以降も同様にして、制御信号Ｓｃに基づいてＭＯＳＦＥＴ２２をオンオフすることにより、コイル１２にＭＯＳＦＥＴ２２のオフ時に発生する逆起電力ＶDSに基づくサージ電圧を印加することができる。ＭＯＳＦＥＴ２２のオンオフは、試験条件に応じた回数だけ繰り返される。例えば、１０万回オンオフされた後のコイル１２の信頼性を試験するためには、ＭＯＳＦＥＴのオンオフを１０万回行い、コイルにサージ電圧を１０万回印加する。ＭＯＳＦＥＴ２２又はそれ以外の半導体スイッチは高速でのオンオフが可能であるため、コイル１２に対して、当該コイル１２が使用される実際の回路（例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチング回路）と同様の周波数（例えば数ＭＨｚから数１０ＭＨｚ）で電圧ストレスを加えることができる。コイル１２が使用される実際の回路における周波数よりもさらに高い周波数でＭＯＳＦＥＴ２２又はそれ以外の半導体スイッチをオンオフすることで、電圧ストレス試験を加速して行うことができる。
【００４１】
次に、切替部３１ａ及び切替部３１ｂをオンして、コイル１２を測定部３０と電気的に接続する。測定部３０は、試験目的に応じて、コイル１２のインダクタンス、抵抗、又はこれら以外の特性値を測定する。測定部３０によって測定された測定値は、例えば、ディスプレイに表示されてもよい。試験者は、このディスプレイに表示された測定値に基づいて、コイル１２が正常か異常かを判断することができる。コイル１２が正常か異常かは、試験装置１０又はそれ以外の装置に備えられる演算装置によって、所定のアルゴリズムに従って判定されてもよい。一実施形態においては、測定部３０の測定値を所定の基準値と比較することによりコイル１２における異常の有無を判定してもよい。他の実施形態においては、測定部３０の測定値の時間変化を示す測定プロファイルを予め記憶されている基準プロファイルと比較することによりコイル１２における異常の有無を判定してもよい。
【００４２】
以上のように、実際にコイル１２が使用される回路で想定される電圧ストレスを電圧印加ユニット２０によって印加し、この電圧ストレスが与えられたコイル１２の特性値を測定部３０で測定することにより、測定部の測定値に基づいてコイル１２における異常の有無が診断される。このようにして、コイル１２について長期信頼性が試験される。
【００４３】
次に、図３を参照して、本発明の別の実施形態による試験装置１１０について説明する。図３は、本発明の別の実施形態による試験装置１１０を概略的に示すブロック図である。図３に示す試験装置１１０の構成要素のうち図１の試験装置１０の構成要素と同一又は類似のものには図１と同様の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。
【００４４】
図３に示されている試験装置１１０は、電圧印加ユニット２０に代えて電圧印加ユニット１２０を備えており、この電圧印加ユニット１２０がＭＯＳＦＥＴ２２のドレインとグランドとの間にＭＯＳＦＥＴ２２と並列に設けられた直流電源２５を有する点で試験装置１０と異なっている。直流電源２５により、コイル１２に対してコイル電流ＩLに加えて直流電流を印加することができる。これにより、コイル１２が用いられる実際の回路により近い電流ストレスをコイル１２に加えることができる。、
次に、図４を参照して、本発明の別の実施形態による試験装置２１０について説明する。図４は、本発明の別の実施形態による試験装置２１０を概略的に示すブロック図である。図４に示す試験装置２１０の構成要素のうち図１の試験装置１０の構成要素と同一又は類似のものには図１と同様の参照符号を付し、これらの同一又は類似の構成要素については詳細な説明を省略する。
【００４５】
図４に示されている試験装置２１０は、ＭＯＳＦＥＴのオフ時に発生するサージ電圧を複数のコイルに対して同時に印加するように構成されている点で試験装置１０と異なっている。具体的には、試験装置２１０には、コイル１２ａ及びコイル１２ｂの２つのコイルが接続されている。コイル１２ａは、その一端が測定端子１１ａに接続され、その他端が測定端子１１ｂに接続されている。コイル１２ｂは、その一端が測定端子１１ａに接続され、その他端が測定端子１１ｃに接続されている。
【００４６】
試験装置２１０が備える電圧印加ユニット１２０において、測定端子１１ｂとグランドとの間にはＭＯＳＦＥＴ２２ａが設けられ、測定端子１１ｃとグランドとの間にはＭＯＳＦＥＴ２２ｂが設けられている。ＭＯＳＦＥＴ２２ａ及びＭＯＳＦＥＴ２２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ２２と同様に構成される。図示の実施形態においては、ＭＯＳＦＥＴ２２ａ及びＭＯＳＦＥＴ２２ｂへの駆動信号は単一の駆動部２４から供給される。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２２ａの動作とＭＯＳＦＥＴ２２ｂの動作とは同期する。他の実施形態において、ＭＯＳＦＥＴ２２ｂに対する駆動信号の入力は、ＭＯＳＦＥＴ２２ａに駆動信号を供給する駆動部２４とは別の駆動部（不図示）から行われてもよい。
【００４７】
電圧印加ユニット１２０においては、ＭＯＳＦＥＴ２２ａと並列に定電圧ダイオード２３ａが設けられ、ＭＯＳＦＥＴ２２ｂと並列に定電圧ダイオード２３ｂが設けられる。定電圧ダイオード２３ａ及び定電圧ダイオード２３ｂは、定電圧ダイオード２３と同様に構成される。
【００４８】
ＭＯＳＦＥＴ２２ａがオンからオフに切り替えられると、ＭＯＳＦＥＴ２２ａのドレインとグランドとの間にＭＯＳＦＥＴ２２ａの出力容量に反比例する逆起電力が発生する。コイル１２ａには、この逆起電力に起因するサージ電圧が印加される。同様に、ＭＯＳＦＥＴ２２ｂがオンからオフに切り替えられると、ＭＯＳＦＥＴ２２ｂのドレインとグランドとの間にＭＯＳＦＥＴ２２ｂの出力容量に反比例する逆起電力が発生する。コイル１２ｂには、この逆起電力に起因するサージ電圧が印加される。
【００４９】
計測部３０は、切替部３１ａ、切替部３１ｂ、及びスイッチ３１ｃを介してコイル１２と並列に電圧印加ユニット２２０に接続されている。電圧印加ユニット２２０は、切替部３１ａ切替部３１ｂ、及びスイッチ３１ｃがオフの間に動作する。
【００５０】
試験装置２１０には試験対象のコイルを３個以上接続してもよい。試験装置２１０は、試験対象のコイルの数に応じた数のＭＯＳＦＥＴを有していてもよい。
【００５１】
試験装置２１０によれば、複数のコイル（図示の例では、コイル１２ａ及びコイル１２ｂの２つのコイル）に対して並行にサージ電圧を印加することができる。このように、試験装置２１０によって、複数のコイルに対してサージ電圧を並行して印加することにより、効率よく信頼性試験を行うことができる。
【００５２】
図５及び図６に、本発明のさらに別の実施形態による試験装置が示されている。図５に示されているように、本発明の一実施形態において、試験装置１０には、測定端子１１ａと測定端子１１ｂとの間に２つの試験対象のコイルを直接に接続してもよい。試験装置１０には、試験対象のコイルを３個以上直列に接続してもよい。また、図６に示されているように、本発明の一実施形態において、試験装置１０には、測定端子１１ａと測定端子１１ｂとの間に２つの試験対象のコイルを並列に接続してもよい。試験装置１０には、試験対象のコイルを３個以上並列に接続してもよい。
【００５３】
次に、上記の実施形態による作用効果について説明する。上記の一実施形態における試験装置１０によれば、ＭＯＳＦＥＴ２２がオンされている間は、直流電源２１からの電圧ＶDによりコイル１２及びＭＯＦＳＥＴ２２に電流が流れる。ＭＯＦＳＥＴ２２がオフされると、コイル１２及びＭＯＦＳＥＴ２２のドレイン・ソース間に流れている電流が瞬時に遮断されるため、回路にはコイルに対して直流電源２１の印加電圧ＶDよりも大きな逆起電力が瞬時に発生する。よって、ＭＯＦＳＥＴ２２のオンオフ制御を繰り返すことにより、試験対象のコイル１２に対して、直流電源２１からの印加電圧ＶDよりも大きな逆起電力に応じたサージ電圧を繰り返し印加することができる。このように、試験装置１０によれば、電圧印加ユニット２０の動作により、試験対象のコイル１２に対して実際の使用環境において与えられる電圧ストレスと同様の電圧ストレスを与えることができる。このようにして電圧ストレスが与えられたコイル１２の特性値を測定部３０の測定によって取得することにより、コイル１２の長期信頼性を試験することができる。
【００５４】
寿命故障モードでの故障診断を行うためには、上記の実施形態で説明した手法とは別に、高速動作可能な交流アンプにより直流電源の電圧を増幅し、この増幅された電圧を試験対象のコイルに繰り返し印加することも考えられる。しかしながら、試験対象のコイルに交流アンプにより電圧を印加する場合には、当該コイルに常時電流が流されるため、電流故障モードによる故障が発生しやすい。これに対し、上記の一実施形態においては、逆起電力ＶDSの発生時には、ＭＯＦＳＥＴ２２がオフされて回路が絶縁されているため、試験対象のコイル１２に電流が流れない。これにより、試験対象のコイルに電流故障モードでの故障が発生しにくい。このように、試験装置１０によれば、試験対象のコイル１２に電流故障モードでの故障を発生させずに、寿命故障モードの異常の有無を診断することができる。
【００５５】
上記の一実施形態によれば、定電圧ダイオード２３により、逆起電力の発生時にコイル１２の両端に印加される電圧を制限することができる。具体的には、コイル１２の両端には、逆起電力ＶDSそのものではなく、定電圧ダイオード２３の降伏電圧ＶAと直流電源の電圧ＶDとの差であるＶA−ＶDが印加される。これにより、試験装置１０による電圧印加によってコイル１２に過電圧故障モードによる故障が発生することを防止できる。また、定電圧ダイオード２３により、ＭＯＳＦＥＴ２２に対してその耐電圧を超える電圧が印加されることを防止できる。
【００５６】
上記の一実施形態によれば、試験装置１０に対して、複数のコイルを直列又は並列に接続することができる。これにより、複数のコイルに並行して信頼性試験を行うことができる。したがって、試験装置１０を用いることによりコイルの信頼性試験を効率よく実施することができる。
【００５７】
試験装置１０に関して説明した作用効果は、試験装置１１０及び試験装置２１０においても同様に発揮される。
【００５８】
本明細書で説明された各構成要素の寸法、材料、及び配置は、実施形態中で明示的に説明されたものに限定されず、この各構成要素は、本発明の範囲に含まれうる任意の寸法、材料、及び配置を有するように変形することができる。また、本明細書において明示的に説明していない構成要素を、説明した実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１０，１１０，２１０  試験装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  測定端子
１２，１２ａ，１２ｂ  コイル
２０，１２０，２２０  電圧印加ユニット
２１  直流電源
２２，２２ａ，２２ｂ  ＭＯＳＦＥＴ
２３，２３ａ，２３ｂ  定電圧ダイオード
２４  駆動部
２５  直流電源
３０  測定部
【図１】
2020064026.tif 000003
【図２】
2020064026.tif 000004
【図３】
2020064026.tif 000005
【図４】
2020064026.tif 000006
【図５】
2020064026.tif 000007
【図６】
2020064026.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月1日(2019.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
ＭＯＳＦＥＴ２２がオフされたときに発生する逆起電力は、ＭＯＳＦＥＴ２２の出力容
量Ｃｏｓｓに反比例する。よって、試験において要求される大きさの逆起電力を少ない電
流で発生させることができるように、ＭＯＳＦＥＴ２２の出力容量Ｃｏｓｓは低いことが
望ましい。