(57)【要約】【課題】  連続測定に適したサージ耐量測定装置を提供する【解決手段】  被測定素子Ｅが接続される一対の接続端子３間に電圧を印加する電圧印加部１と、一対の接続端子３間の電圧値と電流値を測定する測定部２とを備えるものであって、電圧印加部１は、高電位側がインダクタ６を介して前記一対の接続端子３の一方の端子３ａに接続されるとともに低電位側が一対の接続端子３の他方の端子３ｂに接続された直流電源５と、ゲート端子４ａに入力される制御信号Ｐにより導通と開放が制御されるソース端子４ｂとドレイン端子４ｃとを備えるとともに一対の被制御端子３が一対の接続端子３にそれぞれ接続されたスイッチング素子４と、スイッチング素子４のゲート端子４ａにソース端子４ｂとドレイン端子４ｃを所定時間導通させる制御信号Ｐを入力する制御回路７とを有している。【選択図】図１
2006064535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定素子が接続される一対の接続端子間に電圧を印加する電圧印加部と、該一対の接続端子間の電圧値と電流値を測定する測定部とを備えるものであって、電圧印加部は、高電位側がインダクタを介して前記一対の接続端子の一方の端子に接続されるとともに低電位側が前記一対の接続端子の他方の端子に接続された直流電源と、制御端子に入力される制御信号により導通と開放が制御される一対の被制御端子を備えるとともに前記一対の被制御端子が前記一対の接続端子にそれぞれ接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子の制御端子に被制御端子間を所定時間導通させる制御信号を入力する制御回路とを有することを特徴とするサージ耐量測定装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記所定時間を単調増加するように変化させるものであることを特徴とする請求項１記載のサージ耐量測定装置。
【請求項３】
前記測定部は、前記一対の接続端子間の電圧値と電流値に基づいて被測定素子の破壊を判断することを特徴とする請求項１又は２記載のサージ耐量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子のサージ耐量を測定するサージ耐量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
素子の特性には、どの程度の大きさの電圧または電流にまで耐えられるかを示す破壊耐量がある。この破壊耐量には、静電気に対する静電耐量や、サージに対するサージ耐量などがあり、近年、ＤＣ−ＤＣコンバータなどに用いられる、例えばパワーＭＯＳＦＥＴなどの高速スイッチング素子においては、サージ耐量を評価する必要性が増大している。
【０００３】
サージ耐量を測定するためには、素子に短時間、電圧又は電流を印加する必要があり、特許文献１では、ダイオードのサージ耐量測定方法において、ヒューズが溶断するまでの時間によりサージの印加時間を定める技術を開示している。
【特許文献１】特公平６−１４０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された技術によれば、安価な構成でサージ耐量の測定が行えるので有用であるが、異なる条件で測定するには異なる特性を有するヒューズと取り替える必要があり、連続して測定を行えるものではなかった。
【０００５】
本発明は、上記事由を考慮してなされたもので、その目的とするところは、連続測定に適したサージ耐量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、被測定素子が接続される一対の接続端子間に電圧を印加する電圧印加部と、該一対の接続端子間の電圧値と電流値を測定する測定部とを備えるものであって、電圧印加部は、高電位側がインダクタを介して前記一対の接続端子の一方の端子に接続されるとともに低電位側が前記一対の接続端子の他方の端子に接続された直流電源と、制御端子に入力される制御信号により導通と開放が制御される一対の被制御端子を備えるとともに前記一対の被制御端子が前記一対の接続端子にそれぞれ接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子の制御端子に被制御端子間を所定時間導通させる制御信号を入力する制御回路とを有している。
【０００７】
したがって、制御回路によりスイッチング素子の制御端子に入力される制御信号を用いてスイッチング素子の被制御端子間を導通させる時間を変化させ、インダクタに蓄積された磁気エネルギーの量を調整することにより、被測定素子に印加する電圧を変化させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のサージ耐量測定装置において、前記制御回路は、前記所定時間を単調増加するように変化させている。
【０００９】
したがって、制御回路は、制御信号が被制御端子間を導通させる時間を単調増加するようにしたので、被測定素子に印加する電圧を徐々に高くする連続測定を行うことができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２のいずれかに記載のサージ耐量測定装置において、前記測定部は、前記一対の接続端子間の電圧値と電流値に基づいて被測定素子の破壊を判断している。
【００１１】
したがって、被測定素子が破壊したことを知ることができるので、この情報を用いて、例えば被測定素子が破壊した後に電圧を印加することを避けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明によれば、制御回路によりスイッチング素子の制御端子に入力される制御信号を用いてスイッチング素子の被制御端子間を導通させる時間を変化させ、被測定素子に印加する電圧を変化させることができる。したがって、連続測定に適したサージ耐量測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本願発明に係るサージ耐量測定装置の一実施形態について、図１〜図６に基づいて説明する。このサージ耐量測定装置は、図１に示すように電圧印加部１と測定部２とを備えている。そして、この電圧印加部１は、サージ耐量を測定すべき被測定素子Ｅを接続する一対の接続端子３に電圧を印加するものであり、スイッチング素子４と、直流電源５と、インダクタ６と、制御回路７とを有して構成されている。
【００１４】
スイッチング素子４は、例えばＭＯＳＦＥＴであり、制御端子であるゲート端子４ａと、被制御端子であるドレイン端子４ｂとソース端子４ｃとを有している。ドレイン端子４ｂは、接続端子３の一方の端子３ａに、ソース端子４ｃは、接続端子３の他方の端子３ｂにそれぞれ接続されている。このスイッチング素子４は、ゲート端子４ａに入力される制御信号Ｐによりドレイン端子４ｂとソース端子４ｃとの間の導通と開放とが制御される。ここでは、ゲート端子４ａに正電圧が加わるとドレイン端子４ｂからソース端子４ｃに電流が流れるようになっている。
【００１５】
ここで、スイッチング素子４の被制御端子間の耐電圧は、被測定素子Ｅの耐電圧よりも大きいものを用いる必要がある。それは、被測定素子Ｅとスイッチング素子４の被制御端子間とが並列接続になっており、後述のインダクタ６により生じる電圧が双方に印加されるので、仮にスイッチング素子４の被制御端子間の耐電圧が被測定素子Ｅの耐電圧よりも小さければ、先にスイッチング素子４が破壊され、測定ができなくなるためである。
【００１６】
直流電源５は、高電位側が後述のインダクタ６を介して接続端子３の一方の端子３ａに接続され、低電位側が接続端子３の他方の端子３ｂに接続されている。
【００１７】
インダクタ６は、芯材としてのフェライトコアに導線を巻いて形成され、インダクタンスが大きく、多くの磁気エネルギーを蓄積できるようになっている。インダクタ６は、導線の抵抗値と巻数、芯材の材質を変化させることにより、直流抵抗とインダクタンス及び時定数を調整することができ、インダクタ６に直流電圧をかけたときのインダクタ６に流れる電流の時間特性を変化させることができる。例えば、所定の電圧を印加したときの最大電流を大きくするときは、導線に用いる線材の抵抗率を下げることや断面積を大きくすること、巻数を少なくして導線全体の抵抗を小さくすることなどにより調整できる。
【００１８】
制御回路７は、任意波形発生装置であり、スイッチング素子４のゲート端子４ａと端子３ｂとに接続されて、ゲート端子４ａに矩形でパルス状の制御信号Ｐを入力する。スイッチング素子４は、ゲート端子４ａにその制御信号Ｐが入力されると、所定時間、ソース端子４ｂとドレイン端子４ｃとの間が導通される。ここで、所定時間は、制御信号Ｐにより定まるものであり、ここではパルス幅と同一の時間となっている。この制御信号Ｐは、図４に示すように、制御信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…のように連続的に入力され、それぞれのパルス幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…がＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４＜…の関係となるように、つまり、パルス幅Ｔが単調増加するようになっている（この明細書において、制御信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４…を総称するときには制御信号Ｐと、そのパルス幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４…を総称するときにはパルス幅Ｔと記述するものとする。）。この制御回路７は、外部から開始信号ＳＳが入力されると動作を開始し、停止信号ＳＥが入力されると動作を停止する。
【００１９】
測定部２は、接続端子間の電圧値と、接続端子に流れる電流値を測定するものであり、図２に示すように、電圧入力部２ｄと，電流入力部２ｅと、Ａ／Ｄ変換器２ｆと、処理部２ｇと、記憶部２ｈと、表示部２ｃとを有して構成されている。
【００２０】
電圧入力部２ｄは、接続端子３に接続される電圧入力端子２ａを有しており、電圧入力端子２ａ間の電圧信号をＡ／Ｄ変換器２ｆに入力する。一方、電流入力部２ｅは、電流入力用コイル２ｂを有しており、電流入力用コイル２ｂ内を流れる電流により電流入力用コイル２ｂに誘起される電圧信号をＡ／Ｄ変換器２ｆに入力する。Ａ／Ｄ変換器２ｆは、入力された電流値及び電圧値を示すアナログ信号を一定の時間間隔でディジタル信号に変換して処理部２ｇに入力する。
【００２１】
処理部２ｇは、中央処理装置であり、Ａ／Ｄ変換器２ｆから電圧値と電流値のディジタル信号を取得し、記憶部２ｆに記憶させるとともに、表示部２ｃにグラフを表示させる。ここで、記憶部２ｆは、ハードディスクやメモリなどで構成されており、表示部２ｃは、例えば液晶ディスプレイなどで構成されている。
【００２２】
処理部２ｇは、得られた電圧波形と電流波形から、電圧波形の微分値ｄＶ／ｄｔと、電流波形の微分値ｄｉ／ｄｔとを算出し、これらのうちどちらが先に負になるかに基づいて被測定素子Ｅが破壊したかどうかを判断する。これは、図６に示すように、破壊していないときの電圧波形Ｃ５の微分値が負になる点は、電流波形Ｃ７の微分値が負になる点よりも遅く現れ、破壊したときの電圧波形Ｃ６の微分値が負になる点は、電流波形Ｃ７の微分値が負になる点よりも早く現れることに基づくものである。そして、処理部２ｇは、被測定素子Ｅが破壊されたと判断すると、制御回路７に停止信号ＳＥを入力する。
【００２３】
次に、サージ耐量測定装置の外観について、図３を用いて説明する。このサージ耐量測定装置は、導体で形成された筐体Ｃ内に電圧印加部１と測定部２が収納されており、筐体Ｃの一面に、表示部２ｃと、接続端子３である端子３ａ，３ｂが露出して設けられ、その同じ面に操作釦７ａが設けられている。この操作釦７ａは、測定の開始及び終了を指示する押し釦であり、押下すると制御回路７に開始信号ＳＳが入力され、この状態で再度押下すると停止信号が入力される。
【００２４】
被測定素子Ｅの接続端子３への取り付けは、アタッチメント８を用いて行う。アタッチメント８は、素子側アタッチメント８ａと、基礎アタッチメント８ｂとを組み合わせて形成されている。素子側アタッチメント８ａは、樹脂により直方体状に形成されたものであり、その一面に素子に固有のピン配列を差し込める孔が開いている。そして、それらの孔のうち接続端子３に接続する２つのピンに対応する孔のみ、導体により反対側の面の所定の位置まで接続されている。そのため、素子側アタッチメント８ａの素子を差し込んだ面の反対側の面の所定位置には２つの端子が存在している。
【００２５】
一方、基礎アタッチメント８ｂは、樹脂により直方体状に形成されたものであり、そのうちの一面の中央に、素子側アタッチメント８ａを嵌め合わせる凹部を有している。その凹部の底部の表面には、素子側アタッチメント８ａの被測定素子Ｅに対して反対側の面の所定位置に存在する２つの端子の位置に対応して、それらが接触するように２つの端子が設けられている。凹部に存在する２つの端子は、基礎アタッチメント８ｂ内を導体で接続され、この凹部の存在する面とは反対側の面に端子３ａ，３ｂと同じ間隔に設けられた細い棒状のアタッチメント端子８ｃ，８ｄが設けられている。そのため、アタッチメント８に被測定素子Ｅを取り付け、アタッチメント端子８ｃ，８ｄを端子３ａ，３ｂに挿入することにより、被測定素子Ｅの特定のピンを接続端子３に接続することができる。ここで、素子側アタッチメントを素子の種類や、測定するピン番号ごとに準備することにより、被測定素子Ｅの取り付けが容易になるので、測定の効率を上げることができる。
【００２６】
次に、本願発明のサージ耐量測定装置の動作について説明する。被測定素子Ｅをアタッチメント８に接続し、アタッチメント８のアタッチメント端子８ｃ，８ｄを端子３ａ，３ｂに挿入する。そして、測定者が操作釦７ａを押下すると、制御回路７に開始信号ＳＳが入力される。すると、制御回路７は、スイッチング素子４のゲート端子４ａに図４に示す制御信号Ｐを入力する。すると、１回目の制御信号Ｐ１により電圧が与えられている間、スイッチング素子４のソース端子４ｂとドレイン端子４ｃとの間が導通するようになり、直流電源５による電流は、インダクタ６とスイッチング素子４を通る。このとき、インダクタ６には、磁気エネルギーが蓄えられる。それから、パルス間の電圧が与えられていない状態になると、スイッチング素子４のソース端子４ｂとドレイン端子４ｃとの間が開放状態となる。すると、インダクタ６は、自身に流れている電流を流し続けるように働くから、結果として、接続端子３の端子３ａ，３ｂ間にインダクタ６に流れている電流に応じた電圧が発生する。
【００２７】
２回目の制御信号Ｐ２は、１回目の制御信号Ｐ１よりもパルス幅Ｔが大きいので、スイッチング素子４のソース端子４ｂとドレイン端子４ｃの導通する時間が長くなる。すると、インダクタ６に流れる電流は、過渡現象の範囲であれば、１回目の制御信号Ｐ１のときよりも２回目の制御信号Ｐ２のときの方が大きくなる。したがって、接続端子３の端子３ａ，３ｂ間に印加される電圧も１回目の制御信号Ｐ１のときよりも２回目の制御信号Ｐ２のときの方が大きくなる。３回目の制御信号Ｐ３以降も同様である。
【００２８】
一方、処理部２ｇは、それぞれの制御信号Ｐにおいて、記憶部２ｈに記憶された測定し始めてからの電圧波形と電流波形から、各時刻における電圧波形の微分値ｄＶ／ｄｔと、電流波形の微分値ｄｉ／ｄｔとを算出し、これらのうちどちらが先に負になるかに基づいて被測定素子Ｅが破壊したかどうかを判断する。そして、処理部２ｇは、被測定素子Ｅが破壊されたと判断したときに、制御回路７に停止信号ＳＥを送出するので、制御回路７は制御信号Ｐのゲート端子４ａへの入力を停止する。
【００２９】
このようにして得られたサージ耐量の測定結果は、例えば図５のようになる。図５では４回目の制御信号Ｐ４で被測定素子Ｅが破壊された場合について示している。この結果の特性Ｃ１〜Ｃ４により、被測定素子Ｅがどのような電圧電流で破壊されるかを知ることができる。
【００３０】
このように、本願発明のサージ耐量測定装置においては、制御回路７によりスイッチング素子４の制御端子であるゲート端子４ａに入力される制御信号Ｐを用いてスイッチング素子４のソース端子４ｂとドレイン端子４ｃとの間を導通させる時間を変化させ、インダクタ６に蓄積された磁気エネルギーの量を調整することにより、被測定素子Ｅに印加する電圧を変化させることができる。また、スイッチング素子４のソース端子４ｂとドレイン端子４ｃとの間を導通させる時間を単調増加するようにしたので、被測定素子Ｅに印加する電圧を徐々に高くする連続測定に適したサージ耐量測定装置を提供することができる。また、被測定素子Ｅが破壊したことを知ることができるので、この情報を用いて例えば破壊した後に電圧を印加することを避けることができる。
【００３１】
なお、実施形態において、スイッチング素子４にＭＯＳＦＥＴを用いた例について説明したが、それに限るものではなく、他の構成のＦＥＴやトランジスタ、サイリスタなどのように、制御端子に入力される制御信号Ｐにより導通と開放とが制御される一対の被制御端子を備えるものであれば用いることができる。
【００３２】
また、制御信号Ｐが矩形波のパルス信号の場合について説明したが、それに限るものではなく、被制御端子間を所定時間導通させるものであればどのような波形であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本願発明のサージ耐量測定装置の構成を示す回路図である。
【図２】本願発明のサージ耐量測定装置の測定部の構成を示すブロック図である。
【図３】本願発明のサージ耐量測定装置の外観を示す斜視図である。
【図４】制御回路の出力する制御信号を示す波形図である。
【図５】サージ耐量の測定結果を示すグラフ図である。
【図６】１回の制御信号入力に対する接続端子間の電圧値と電流値の変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    電圧印加部
２    測定部
３    接続端子
４    スイッチング素子
４ａ  ゲート端子（制御端子）
４ｂ  ソース端子（被制御端子）
４ｃ  ドレイン端子（被制御端子）
５    直流電源
６    インダクタ
７    制御回路
【図１】
2006064535.tif 000003
【図２】
2006064535.tif 000004
【図３】
2006064535.tif 000005
【図４】
2006064535.tif 000006
【図５】
2006064535.tif 000007
【図６】
2006064535.tif 000008