CN109729751B - 评价方法、综合评价方法、评价装置及综合评价装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种评价方法、综合评价方法、评价装置及综合评价装置，对半导体器件的辐射噪声进行简便评价，并推定搭载了半导体器件的装置的辐射噪声。该评价方法具备：使通过负载电缆与负载并联连接的半导体器件进行开关动作的阶段；在开关动作过程中测定流过负载电缆的共模电流的阶段；以及基于共模电流输出辐射噪声的评价指标的阶段。

Description

评价方法、综合评价方法、评价装置及综合评价装置
技术领域
本发明涉及评价方法、综合评价方法、评价装置及综合评价装置。
背景技术
以往，对于以逆变器和PWM整流器等功率转换装置为代表的电气电子设备所产生的电磁噪声(传导和辐射)，按照EMC(电磁兼容)标准规定了限值，要求充分地降低电磁噪声。提出了通过仿真或简单的测定来评价这种功率转换装置在工作时产生的电磁噪声的方法(例如参照专利文献1～3)。
专利文献1：日本专利特开平6-309420号
专利文献2：日本专利特开平2014-135095号
专利文献3：日本专利特开2005-233833号
本发明所要解决的技术问题
上述仿真使用分析模型。但该分析模型必须要在功率转换装置的电路基板和壳体的具体结构决定了之后才能生成。另外，通过简单的测定来评价电磁噪声也必须在功率转换装置制造完成之后才能进行评价。因此，在功率转换装置制造完成之后，电磁噪声的评价结果有可能是“不符合标准”，而在这种情况下，必须再次进行EMC滤波器设计、零部件选定、基板布线和结构研究等等。
发明内容
(第一项)
评价方法可以具有使通过负载电缆与负载并联连接的半导体器件进行开关动作的阶段。
评价方法可以具有在所述开关动作过程中测定流过所述负载电缆的共模电流的阶段。
评价方法可以具备基于共模电流来输出辐射噪声的评价指标的阶段。
(第二项)
输出评价指标的阶段可以计算共模电流中包含的频率分量的辐射电场强度来作为辐射噪声的评价指标。
(第三项)
负载电缆可以至少有一部分被金属屏蔽罩覆盖。
(第四项)
金属屏蔽罩可以与其上隔着绝缘构件安装半导体器件的导电性构件进行电连接。
(第五项)
导电性构件可以是调节半导体器件的温度的温度调节部的一部分。
(第六项)
评价方法可以具备将针对半导体器件输出的评价指标与针对不同于半导体器件的基准器件输出的评价指标进行比较的阶段。
评价方法可以具备根据比较结果来评价半导体器件相对于基准器件的辐射噪声强度的阶段。
(第七项)
综合评价方法可以是推定具备半导体器件的装置的辐射噪声的推定方法。
综合评价方法可以具备利用第一至第六项中任一项所述的评价方法，获取与多个条件下的开关动作分别对应地输出的半导体器件的多个评价指标的阶段。
综合评价方法可以具备将多个评价指标组合起来推定装置的辐射噪声的阶段。
(第八项)
评价指标的组合可以是半导体器件的多个评价指标的最大值或多个评价指标之和。
(第九项)
评价指标的组合可以是半导体器件的多个评价指标的平均值。
(第十项)
评价指标的组合可以是将与多个条件分别对应的各个加权分别乘以半导体器件的多个评价指标中的对应的评价指标而计算出的平均值。
(第十一项)
评价装置可以具备与半导体器件并联电连接的负载。
评价装置可以具备将半导体器件与负载电连接的负载电缆。
评价装置可以具备向半导体器件提供预先设定的开关信号的信号提供部。
评价装置可以具备检测负载电缆中流过的共模电流的检测部。
评价装置可以具备基于检测部的检测结果来输出半导体器件的辐射噪声的评价指标的评价指标输出部。
(第十二项)
负载电缆可以至少有一部分被金属屏蔽罩覆盖。
(第十三项)
检测部可以设置在电缆中的被金属屏蔽罩覆盖的部位以外的部位。
(第十四项)
金属屏蔽罩可以与其上固定有隔着绝缘构件配置半导体器件的基板的导电性构件进行电连接。
(第十五项)
导电性构件可以是调节半导体器件的温度的温度调节部的一部分。
(第十六项)
评价装置可以具备电源。
评价装置可以具备与半导体器件分别并联连接的多个电容部。
(第十七项)
多个电容部中的至少一个电容部可以具有串联连接的第一电容元件和第二电容元件。
基准电位可以连接在第一电容元件与第二电容元件之间。
(第十八项)
半导体器件可以包含串联连接的第一器件和第二器件。
负载电缆可以具有一端连接至第一器件的一端的第一连接线。
负载电缆可以具有一端连接至第一器件的另一端的第二连接线。
负载电缆可以具有连接在第一连接线的另一端与第二连接线的另一端之间的负载。
信号提供部可以将开关信号提供给第二器件。
(第十九项)
检测部可以在第一连接线和第二连接线具有检测从第一器件流向负载的共模电流的电流探针。
(第二十项)
评价装置可以具备存储评价指标输出部输出的评价指标的存储部。
评价装置可以具备将评价指标输出部输出的评价指标、与存储在存储部中的针对不同于半导体器件的基准器件的评价指标进行比较的比较部。
评价装置可以具备根据比较结果来评价半导体器件的辐射噪声的相对强度变化的评价部。
(第二十一项)
评价装置可以具备获取部，利用第十一至第二十项中任一项所述的评价装置，获取与多个条件下的开关信号分别对应地输出的半导体器件的多个评价指标。
评价装置可以具备将多个评价指标组合起来推定具备半导体器件的装置的辐射噪声的推定部。
上述发明的概要并不是对本发明的所有必要特征的列举。这些特征群的亚组合也可以构成发明。
附图说明
图1表示对半导体器件10的开关特性进行评价的评价电路100的结构例。
图2表示使用评价电路100测定半导体器件10的开关特性的结果的一例。
图3中一并示出了本实施方式的评价装置200的结构例和评价对象的半导体器件10。
图4表示本实施方式所涉及的评价装置200的工作流程。
图5表示本实施方式所涉及的评价指标输出部230输出的评价指标的一例。
图6表示本实施方式所涉及的评价装置200的变形例。
图7中一并示出了本实施方式的综合评价装置300的结构例和数据库410。
图8表示本实施方式所涉及的综合评价装置300的工作流程。
图9表示本实施方式所涉及的评价对象的半导体器件10输出的电流波形的一例。
具体实施方式
下面，通过发明的实施方式对本发明进行说明，但以下的实施方式并不是对权利要求书所涉及的发明进行的限定。另外，实施方式中说明的特征的组合并不全是解决本发明的技术问题的技术手段所必需的。
图1表示对半导体器件10的开关特性进行评价的评价电路100的结构例。所示为评价对象的半导体器件10包括串联连接的第一器件12和第二器件14的例子。图1示出了第一器件12为二极管，第二器件14为二极管与IGBT等半导体开关反向并联连接的二极管组合的示例。使用图1所示的评价电路100，使第二器件14进行导通动作和截止动作等，从而可以评价半导体器件10的开关损耗和浪涌电压等。评价电路100具备电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140和信号提供部150。
电源110是输出直流电压VDC的直流电源。电源110连接在半导体器件10的两端。电源110例如与第一器件12的一端(阴极端子)和第二器件14的另一端(发射极端子)连接，向第一器件12和第二器件14提供直流电压。这种情况下，第一器件12的另一端(阳极端子)与第二器件14的一端(集电极端子)连接。
第一电容部120与半导体器件10并联连接，对从电源110输出的直流电压VDC进行平滑化。第一电容部120例如是电容值为CDC的电容器。第一电容部120例如是电解电容器。第二电容部130与半导体器件10并联连接，用于抑制浪涌电压。第二电容部130例如是电容值为CS的电容器。第一电容部120和第二电容部130优选为不同电容值的电容器，例如电容值CDC是大于电容值CS的电容值。
负载电抗器140连接在第一器件12的两端。负载电抗器140例如具有电感值L。
信号提供部150向半导体器件10提供预先设定的开关信号。信号提供部150例如具有脉冲发生装置和放大电路等，向第二器件14的栅极端子提供脉冲状的开关信号VS。第二器件14的栅极端子接收到该开关信号VS，则集电极端子与发射极端子之间在电连接状态(导通状态)与切断状态(截止状态)之间进行切换。
上述的评价电路100能够向第二器件14提供开关信号，使半导体器件10进行开关动作。因此，例如通过用外部的测定装置等测定开关动作过程中流过集电极端子的集电极电流ic，能够得到第二器件14的开关特性。
另外，通过用外部的测定装置等测定开关动作过程中流过第一器件12的正向电流if，能够评价第一器件12的开关特性。将第二器件14的集电极与发射极的端子间电压设为Vce，将第一器件12的两端电压设为Vr。下面，对使用评价电路100测定开关特性的情况进行说明。
图2表示使用评价电路100测定半导体器件10的开关特性的结果的一例。图2中，横轴为时间，纵轴为电压值或电流值。图2示出了评价电路100根据开关信号VS来切换第二器件14的导通状态和截止状态，从而使第二器件14进行导通动作和截止动作的例子。
开关信号VS在时刻t1成为高电压，第二器件14变为导通状态。第二器件14的集电极端子与发射极端子之间导通，从而有电流从电源110经由负载电抗器140流向第二器件14。流向第二器件14的电流被作为集电极电流ic来测量，从时刻t1起以基本恒定的变化率di/dt上升。这里，变化率di/dt用下式来表示。
【数学式1】
Figure BDA0001964648660000071
开关信号VS在时刻t2成为低电压，第二器件14变为截止状态。这里，评价电路100可以设定时刻t1到时刻t2的时间，使得在预先设定的集电极电流ic流过的时刻，第二器件14切换到截止状态。由此，评价电路100能够在预先设定的集电极电流ic的条件下执行第二器件14的截止动作。即，能够测定在预先设定的集电极电流ic的条件下使第二器件14进行截止动作时的瞬态响应。
集电极与发射极的端子间电压Vce在第二器件14变为截止状态的时刻t1之前的时间内，是与直流电压VDC大致相同的电压。然后，在时刻t1到时刻t2的时间内，第二器件14变为导通状态，因此端子间电压Vce变为约0V。第一器件12在时刻t2之前的时间内没有电流流过，因此正向电流if为约0A。第一器件12的两端电压Vr在时刻t1之前为约0V，在时刻t1到时刻t2的时间内，成为与直流电压VDC大致相同的电压。
在时刻t2，第二器件14变为截止状态，负载电抗器140开始工作，以使流过的电流继续流动，因此，电流在该负载电抗器140到第一器件12的路径中环流。因而，第一器件12的正向电流if在时刻t2上升，之后电流值随着时间流逝慢慢减小。第一器件12在时刻t2的正向电流if的上升为正向恢复动作。然后，在第一器件12中流过正向电流if的期间将第二器件14变为导通状态，从而能够执行该第一器件12的反向恢复动作和第二器件14的导通动作。
这里，评价电路100可以设定时刻t2到时刻t3的时间，使得在预先设定的正向电流if流过的时刻，第二器件14切换到导通状态。从而，评价电路100能够在预先设定的正向电流if的条件下执行第一器件12的反向恢复动作和第二器件14的导通动作。即，能够测定在预先设定的正向电流if的条件下使第二器件14进行导通动作时的第二器件14和第一器件12的瞬态响应。
由此，开关信号VS在时刻t3再次成为高电压，第二器件14变为导通状态。第二器件14的端子间电压Vce在第二器件14变为截止状态的时刻t2到时刻t3的时间内为与直流电压VDC大致相同的电压，时刻t3之后再次变为约0V。第一器件12的两端电压Vr在时刻t2到时刻t3的时间内为约0V，时刻t3之后再次变为与直流电压VDC大致相同的电压。
从而，可以用同一个开关信号VS并在至少有一部分相同的时间区域内观测到第一器件12的正向恢复动作和第二器件14的截止动作。同样，也可以用同一个开关信号VS并在至少有一部分相同的时间区域内观测到第一器件12的反向恢复动作和第二器件14的导通动作。
考虑例如信号提供部15将使第二器件14进行导通动作的开关信号VS提供给第二器件14的栅极端子的情况。在此情况下检测第二器件14的集电极与发射极的端子间电压Vce的瞬态响应，则能够观测到第二器件14的导通特性。另外，检测第一器件12中流过的电流if，能够观测到第一器件12的正向恢复特性。
同样，考虑信号提供部150将使第二器件14进行截止动作的开关信号VS提供给第二器件14的栅极端子的情况。在此情况下检测第二器件14的集电极与发射极的端子间电压Vce，则能够观测到第二器件14的截止特性。另外，检测第一器件12中流过的电流if，则能够观测到第一器件12的反向恢复特性。
由此，使用评价电路100测定半导体器件10的开关特性，例如被评价为是符合预先设定的基准的合格品的半导体器件10才会投入市场等。然而，即使用开关特性良好的半导体器件10来制造功率转换装置等，该功率转换装置所产生的电磁噪声也可能超过EMC标准所规定的基准值。这种情况下，需要在功率转换装置制造完成之后再次实施EMC滤波器设计、包括半导体器件10在内的零部件重新选定、基板布线设计和结构研究等，从而会产生繁琐的步骤和高昂的成本。
因此，本实施方式所涉及的评价装置200不仅评价半导体器件10的开关特性，而且还评价该半导体器件10的辐射噪声并输出评价指标。从而，能够在搭载有该半导体器件10的功率转换装置等制造完成之前推定该功率转换装置所产生的辐射噪声，从而减少制造过程中的步骤并降低成本。下面，对这样的评价装置200进行说明。
图3中一并示出了本实施方式的评价装置200的结构例和评价对象的半导体器件10。评价装置200的一部分结构与图1所示的评价电路100相同。因此，通过使用评价装置200，能够评价图1和图2所说明的半导体器件10的开关特性。评价装置200具备电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140、信号提供部150、负载电缆210、检测部220、评价指标输出部230、存储部240、比较部250和评价部260。
图3所示的电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140和信号提供部150与图1中说明的电源110、第一电容部120、第二电容部130、负载电抗器140和信号提供部150的动作基本相同，因此对其标注相同的标号。这里省略对它们的说明。
图3中，示出了评价对象的半导体器件10包括串联连接的第一器件12和第二器件14的例子。这里，第一器件12和第二器件14是MOSFET或IGBT等半导体开关。图3示出了第一器件12和第二器件14都是IGBT且分别与二极管反向并联连接的例子。
负载电缆210与评价对象的半导体器件10电连接。负载电缆210具有第一连接线212和第二连接线214。第一连接线212的一端连接至第一器件12的一端，另一端连接至负载电抗器140的一端。第二连接线214的一端连接至第一器件的另一端，另一端连接至负载电抗器140的另一端。即，负载电抗器140连接在第一连接线212的另一端与第二连接线214的另一端之间。第一器件12的一端是集电极端子，另一端是发射极端子。
负载电缆210中流过的共模电流irad可以用任意瞬间流过第一连接线212与第二连接线214的电流差分来表现。
检测部220检测流过负载电缆210的共模电流irad。检测部220例如检测根据共模电流irad产生的电场和/或磁场，从而检测该共模电流irad。检测部220例如在第一连接线212和第二连接线214上具有检测从第一器件14流向负载电抗器140的共模电流的电流探针。
评价指标输出部230基于检测部220的检测结果，输出半导体器件10的辐射噪声的评价指标。评价指标输出部230输出检测部220检测出的共模电流的频率分量作为辐射噪声的评价指标。评价指标输出部230例如计算共模电流中包含的频率分量的辐射电场强度来作为辐射噪声的评价指标。例如，评价指标输出部230具有波谱分析仪等用于测定频域的测定器，输出频域的测定结果来作为评价指标。评价指标输出部230还具有示波器等时域测定器，对时域的测定结果进行傅里叶变换，将其变换成频域的数据并作为评价指标输出。评价指标输出部230将评价指标提供给存储部240和比较部250。
存储部240存储评价指标输出部230输出的评价指标。存储部240例如将评价指标与该评价装置200评价的评价对象的半导体器件10对应地存储。存储部240例如存储该评价装置200评价并输出的过去的评价指标，起到评价指标数据库的功能。存储部240可以设置在该评价装置200的内部或者外部。存储部240也可以作为经由网络等与评价装置200的主体相连接的数据库。
比较部250将评价指标输出部230本次输出的评价指标与存储在存储部240中的不同于半导体器件10的基准器件过去的评价指标进行比较。这里，半导体器件10可以是对基准器件进行改良后的器件。这种情况下，比较部250将改良前的基准器件的评价指标与改良后的半导体器件10的评价指标进行比较。
评价部260根据比较部250的比较结果，评价半导体器件10的辐射噪声的相对强度变化。评价部260输出评价结果。评价部260向显示装置或外部的数据库等输出评价结果。评价部260还可以用数据表等预先设定的格式来输出评价结果。
以上本实施方式的评价装置200执行图1和图2所说明的半导体器件10的开关动作，评价该半导体器件10的辐射噪声。下面，对于评价装置200对半导体器件10的评价动作进行说明。
图4表示本实施方式所涉及的评价装置200的工作流程。评价装置200执行图4所示的S410～S460的动作，对评价对象的半导体器件10的辐射噪声进行评价。
首先，使与负载电缆210电连接的半导体器件10执行开关动作(S410)。即，使通过负载电缆210与负载并联连接的半导体器件10进行开关动作。例如，信号提供部150将图2所示的开关信号VS提供给第二器件14的栅极端子，使第一器件12的正向恢复动作和反向恢复动作、第二器件14的导通动作和截止动作这样的开关动作得以执行。
然后，在半导体器件10进行开关动作的过程中，检测部220测定负载电缆210中流过的共模电流(S420)。评价指标输出部230例如对检测部220检测出的共模电流的时间波形进行频率变换，计算出频率分量。评价指标输出部230也可以具有波谱分析仪等频域的测量装置，测定共模电流的频率分量。
然后，基于共模电流的测定结果，计算辐射电场强度(S430)。评价指标输出部230例如基于共模电流的频率分量，计算出半导体器件10的辐射噪声的辐射电场强度。评价指标输出部230例如使用下式来计算出辐射电场强度。
【数学式2】
Figure BDA0001964648660000121
这里，数学式2是公知的偶极天线辐射理论计算式。数学式2中的f为频率[Hz]，l为偶极子的线路长度[m]，r为测定距离[m]，β为波数[m-1]，I为流过微小偶极子的电流[A]，x为天线上的位置，μ0为真空磁导率[H/m]，ε0为真空介电常数[F/m]，2πf/v＝2πf(μ0·ε0)1/2，v为光速[m/s]。
评价指标输出部230计算出预先设定的频率范围内的辐射电场强度。评价装置200可以变更负载电缆210上检测部220的位置，从而观测多处位置上的共模电流的频率分量。这种情况下，评价指标输出部230可以根据该多处位置共模电流的频率分量，分别计算出辐射电场强度，并将这些辐射电场强度合成来输出评价指标。
然后，基于共模电流，输出辐射噪声的评价指标(S440)。评价指标输出部230例如输出计算出的辐射电场强度的频率特性作为辐射噪声的评价指标。这里，评价指标例如是30MHz～1GHz这样预先设定的频带中的辐射电场强度的计算结果(辐射电场强度频谱)。评价指标输出部230可以向存储部240输出评价指标并存储，还可以向评价部260提供该评价指标。评价指标输出部230也可以将辐射电场强度频谱作为半导体器件10的数据表的一部分来输出。
然后，针对半导体器件10输出的评价指标与针对不同于半导体器件10的基准器件过去输出的评价指标进行比较(S450)。例如，比较部250从存储部240读取过去的评价指标，对评价指标输出部230输出的评价指标和过去的评价指标进行比较。比较部250例如计算出预先设定的频带下的评价指标的差分频谱。
接着，根据比较结果，评价半导体器件10的辐射噪声的相对强度变化(S460)。评价部260例如也可以将差分频谱作为相对强度变化。评价部260还可以将差分频谱中与预先设定的频率相对应的值作为相对强度变化。评价部260还可以将差分频谱中与预先设定的多个频率相对应的值的平均值作为相对强度变化。
评价部260将相对强度变化作为评价结果输出。评价部260也可以根据半导体器件10的每种开关动作来输出评价结果。评价部260可以输出负载电缆210上检测部220的每个位置的评价结果。例如，在基准器件是过去搭载在装置等上的器件的情况下，相对强度变化成为半导体器件10搭载在该装置等上时发生变化的相对辐射电场强度的指标。另外，在基准器件是与半导体器件10大致相同的器件的情况下，相对强度变化成为器件制造偏差或随时间变化、器件安装结构差异等的指标。
本实施方式所涉及的评价装置200通过上述动作流程，能够评价半导体器件10的辐射噪声并输出。以上说明了评价装置200将与过去的评价指标之差即相对强度变化作为评价结果而输出的例子，但并不限于此。评价装置200也可以输出评价指标输出部230计算出的表示绝对频谱的评价指标。评价装置200也可以输出共模电流的频率分量作为评价指标，来代替辐射强度的强度频谱。评价装置200是输出评价指标的装置的情况下，也可以不设置比较部250和评价部260。
图5表示本实施方式所涉及的评价指标输出部230输出的评价指标的一例。图5表示在10MHz～300MHz的频带中，评价指标输出部230算出半导体器件10的评价指标的例子。图5中，使半导体器件10执行与得出“计算结果A”和“计算结果B”时所用的开关动作相同的开关动作并将测量辐射噪声所得到的结果用“测定结果”来表示。
图5中，基于流过负载电缆210的共模电流irad和偶极天线的辐射理论计算式计算出的辐射电场强度频谱用“计算结果A”表示。通过对“计算结果A”和“测定结果”的频谱进行比较，可知“计算结果A”和“测定结果”基本一致。即，可知从半导体器件10放出的辐射噪声的主要原因是来自电线等的偶极天线辐射占据了主导地位。因而，可知评价装置200基于共模电流输出的评价指标是正确表现出半导体器件10的辐射噪声的指标。
图5中，根据环形天线辐射理论计算式计算出的辐射电场强度频谱用“计算结果B”表示。“计算结果B”表示在图3中从第二电容部130的一端经由半导体器件10到第二电容部130的另一端为止的环路所形成的环形天线所产生的辐射噪声。“计算结果B”是在半导体器件10进行开关动作过程中，观测流过环路的环路电流并根据该环路电流的频率分量，使用下式计算出的结果的一例。
【数学式3】
Figure BDA0001964648660000151
环路电流可以通过在半导体器件10进行开关动作的过程中观测流过该半导体器件10的电流来获取。数学式3是公知的环形天线辐射理论计算式。数学式3中的f为频率[Hz]，S为环路面积[m2],μ0为真空磁导率[H/m]，I为流过环路的电流[A]，r为测定距离[m]，v为光速[m/s]。
通过对“计算结果B”和“测定结果”的频谱进行比较，可知“计算结果B”明显小于“测定结果”。因此可知，评价装置200通过检测共模电流，能够评价半导体器件10的辐射噪声。
以上说明了本实施方式的评价装置200通过观测负载电缆210中流过的共模电流，来评价半导体器件10的辐射噪声的情况。由于认为共模电流会经由负载电缆210及负载电抗器与接地等基准电位之间的寄生电容而流过，因此希望测定系统能够确保该寄生电容稳定。因此，下面对能够以更好的再现性测定共模电流的评价装置200进行说明。
图6表示本实施方式所涉及的评价装置200的变形例。本变形例的评价装置200中，对与图2所示的本实施方式的评价装置200的动作大致相同的部件标注相同的标号，并省略说明。本变形例的评价装置200还具备金属屏蔽罩310、导电性构件320和第三电容部330。
金属屏蔽罩310覆盖负载电缆210的至少一部分。即，负载电缆210是至少有一部分被金属屏蔽罩310覆盖的电缆。金属屏蔽罩310用于屏蔽负载电缆210所受到的电子干扰，并且确保其与负载电缆210之间的寄生电容为基本固定的稳定值。这里，将金属屏蔽罩310与负载电缆210之间的寄生电容设为第一寄生电容。金属屏蔽罩310与经由绝缘构件安装了半导体器件10的导电性构件320进行电连接。检测部220优选为设置在电缆中的被金属屏蔽罩310覆盖的部位以外的部位。
导电性构件320是调节半导体器件10的温度的温度调节部的一部分。例如，导电性构件320是加热器、冷却装置和散热翅片中的至少一个的一部分。金属屏蔽罩310和导电性构件320优选为被稳定地固定。金属屏蔽罩310和导电性构件320例如通过由金属材料形成的螺钉固定。从而，能够保证金属屏蔽罩310和导电性构件320之间的接触电阻为基本固定的稳定值。这里，将金属屏蔽罩310与导电性构件320之间的接触电阻设为第一接触电阻。
导电性构件320还具有维持半导体器件10的环境温度稳定的功能。因此，优选的是导电性构件320直接固定在半导体器件10上。另外优选的是导电性构件320也固定在固定有半导体器件10的基板上。从而，能够保证半导体器件10和导电性构件320之间的寄生电容为基本固定的稳定值。这里，将半导体器件10与导电性构件320之间的寄生电容设为第二寄生电容。
利用金属屏蔽罩310和导电性构件320，从半导体器件10经由负载电缆210、第一寄生电容、第一接触电阻、导电性构件320和第二寄生电容到半导体器件10形成闭合回路。该闭合回路具有稳定的寄生电容，成为共模电流流过的路径。这里，该闭合电路的寄生电容可以大于负载电缆210和基准电位之间的寄生电容。因此，负载电缆210中流过的共模电流流过的是寄生电容基本稳定的路径，从而成为再现性良好的稳定电流值。
本变形例的评价装置200能够检测出上述稳定的共模电流，因此能够输出再现性更高的评价指标。
另外，本变形例的评价装置200可以具备与半导体器件分别并联连接的多个电容部，多个电容部中的至少一个电容部具有串联连接的多个电容元件。图6所示的评价装置200表示第三电容部330具有第一电容元件332和第二电容元件334的例子。这里，第一电容元件332和第二电容元件334之间连接了基准电位340。
第三电容部330是用作为降低辐射噪声的EMC滤波器的公知电路。评价装置200通过设置这样的电路，从而接近半导体器件10实际搭载的电路结构，能够输出更高精度的评价结果。评价装置200除了具备第三电容部330之外，也可以进一步设置同种和/或不同种的EMC滤波器等。
以上说明了本实施方式所涉及的评价装置200使半导体器件10进行开关动作，从而能够高精度地评价半导体器件10的辐射噪声。但是，在半导体器件10实际搭载于装置等的情况下，该半导体器件10的开关电流有可能是时刻变化的。半导体器件10放出的辐射噪声是根据这样的开关电流放出的，因此有可能输出与根据开关动作过程中的共模电流计算出的辐射噪声相比为不同的结果。
这样的辐射噪声是在实际完成了装置等的制造之后，将制造完成后的装置设置到电波暗室内并使其在该开关电流下进行动作，再用专用的天线和测定装置等观测得到的，因此其成本很高，步骤等也很烦琐。然而，评价装置200能够针对半导体器件10的各种开关动作输出高精度的评价结果，因此使用这样的评价结果，能够推定将半导体器件10安装到装置等上后所产生的辐射噪声。下面，说明对搭载了半导体器件10的装置的辐射噪声进行推定的综合评价装置300。
图7中一并示出了本实施方式的综合评价装置300的结构例和数据库410。数据库410存储评价装置200输出的评价指标。优选的是数据库410对于半导体器件10的多种不同的开关动作，分别存储在多个不同的共模电流条件下输出的评价指标。数据库410也可以是评价装置200的存储部240。综合评价装置300使用上述评价指标，对具备半导体器件10的装置所放出的辐射噪声进行推定。这里，将搭载了半导体器件10的装置称为搭载装置。综合评价装置300具备获取部420和推定部430。
获取部420利用评价装置200，获取与多个不同条件下的开关信号相对应地输出的半导体器件10的多个评价指标。获取部420例如经由网络等从数据库410获取评价指标。获取部420还可以与数据库410直接连接来获取评价指标。获取部420也可以获取半导体器件10的输出电流的信息。
推定部430根据用于半导体器件10的输出电流，将多个评价指标加以组合来对搭载装置的辐射噪声进行推定。推定部430例如针对预先设定的每一个频率，将多个评价指标中与该频率对应的辐射电场强度相加，计算出辐射噪声的推定值。推定部430输出所计算出的推定值。
图8表示本实施方式所涉及的综合评价装置300的工作流程。综合评价装置300执行图8所示的S510～S530的动作，对搭载装置上由半导体器件10放出的辐射噪声进行推定。
首先，获取半导体器件10输出的电流(S510)。获取部420从数据库410等获取搭载装置驱动半导体器件10并使其输出的电流的信息。获取部420也可以与搭载装置连接，从搭载装置获取输出电流的信息以代替上述方式。获取部420还可以由搭载装置的设计者或使用者等综合评价装置300的用户来对输出电流的信息进行输入以代替上述方式。
接着，利用评价装置200，获取与多个条件下的开关动作相对应地输出的半导体器件10的多个评价指标(S520)。获取部420对应于半导体器件10的输出电流获取多个评价指标的组合。获取部420例如根据输出电流的极性和大小等，获取对应的评价指标。获取部420也可以根据驱动信号的时间变化来获取对应的评价指标。获取部420还可以将评价指标乘上与输出电流的时间变化相对应的加权，来计算多个评价指标。
然后，推定部430根据半导体器件10的输出电流，将获取部420所获取的多个评价指标加以组合来对搭载装置的辐射噪声进行推定(S530)。推定部430所用的评价指标的组合例如是半导体器件10的多个评价指标的最大值或它们的和。推定部430所用的评价指标的组合也可以是半导体器件10的多个评价指标的平均值。推定部430所用的评价指标的组合还可以是多个评价指标的最大值或它们的和、以及平均值。
例如，国际无线电干扰特别委员会(CISPR)等规定的电子设备辐射噪声的标准由准峰值和平均值等定义。因此，为了应对上述标准值，推定部430也可以使用多个评价指标的最大值和平均值来推定辐射噪声。由此，推定部430采用最大值和平均值，综合评价装置300也可以输出这两者。在这种情况下，例如根据所输出的该最大值和平均值的差分的大小关系等，能够在一定程度上预测准峰值。
推定部430所用的评价指标的组合也可以是驱动半导体器件10的驱动信号所对应的多个加权分别乘以半导体器件10的多个评价指标中相对应的评价指标而计算出的平均值。
如上所述，综合评价装置300根据驱动半导体器件10的驱动信号，将预先评价为精度高的评价指标加以组合来计算辐射噪声的推定值，因此能够高精度地推定辐射噪声。本实施方式所涉及的综合评价装置300观测多种条件下的开关动作所产生的共模电流，获取评价得到的多个评价指标中与开关电流对应的评价指标并加以组合。由此，能够使用分别对共模电流所对应的辐射噪声进行了评价的评价指标，因此综合评价装置300能够更加准确地推定辐射噪声。
图9表示本实施方式所涉及的评价对象的半导体器件10输出的电流波形的一例。图9示出假设搭载装置为三相逆变器时一相的半个周期的正弦波输出电流的例子。图9中，横轴为时间轴，纵轴表示输出电流的振幅值。横轴和纵轴的值使用归一化后的值。输出电流是正弦波信号的一部分，因此图9的时间轴即横轴用相位为180°的时刻被设为100％的归一化后的相位来表示。
如图9所示，在输出电流的极性为正的情况下，获取部420例如获取根据半导体器件10的导通动作而输出的评价指标。获取部420也可以在与正弦波的输出电流的振幅值的峰值对应的条件下获取评价装置200输出的评价指标。获取部420还可以在与正弦波的输出电流的振幅值的峰值最接近的条件下获取评价装置200输出的评价指标。获取部420例如将与输出电流相应的加权与所获取的评价指标相乘来获取多个评价指标。
获取部420例如根据振幅值将输出电流分割成多个区域。图9表示将输出电流的振幅等分为峰值为1时的0～0.25、0.25～0.5、0.5～0.75、0.75～1这4个区域的例子。然后，获取部420计算各区域中输出电流在时间轴上的占有率。例如，在振幅强度为0～0.25的区域，输出电流占据时间轴的最开始的上升沿和最后的下降沿。即，在振幅强度为0～0.25的区域，相对于100％的总相位区域，输出电流占据了16％的相位区域，因此占有率为16％。
同样，获取部420在振幅强度为0.25～0.5的区域中的占有率为17％，在振幅强度为0.5～0.75的区域中的占有率为21％，在振幅强度为0.75～1的区域中的占有率为46％。上述占有率的分布能够直接替换成三相逆变器动作的输出电流的发生频度，因此获取部420能够算出与占有率相应的多个评价指标。
即，获取部420将根据输出电流的振幅值的峰值而获取的成为基准的评价指标在每个频率下的电压乘以0.16，可以计算出振幅强度在0～0.25区域内的第一评价指标。获取部420通过将该成为基准的评价指标乘以0.17，可以计算出振幅强度在0.25～0.5区域内的第二评价指标。同样，获取部420将该成为基准的评价指标分别乘以0.21和0.46，可以计算出振幅强度在0.5～0.75区域内的第三评价指标和振幅强度在0.75～1区域内的第四评价指标推定部430计算第一评价指标～第四评价指标这4个评价指标在每个频率下的平均值来作为辐射噪声的推定值。推定部430输出所计算出的推定值。
如上所述，本实施方式所涉及的综合评价装置300根据驱动信号，使用考虑了输出电流的发生频度的多个评价指标，因此能够对应于各种驱动信号而对辐射噪声进行更准确的推定。本实施方式中，说明了将输出电流的振幅等分成4个区域的例子，但并不限于此。驱动信号的振幅分割数可以设定为各种分割数。与评价指标相乘的加权等也可以根据输出电流进行调整。
如上所述，本实施方式所涉及的评价装置200和综合评价装置300能够在半导体器件10搭载到装置等之前的阶段，对搭载到该装置后的辐射噪声进行推定。另外，即使半导体器件10输出的电流十分复杂，综合评价装置300也能通过将评价装置200输出的评价指标加以组合，来对辐射噪声进行推定。
另外，通过将评价装置200输出的评价指标作为该半导体器件10的数据表来输出，能够提供对于简化装置设计来说有意义的信息。这种情况下，优选的是评价装置200将针对过去的器件的评价结果与评价指标一并输出。从而，例如能够容易地从过去使用的器件掌握辐射噪声降低或增加了多少的指标，能够顺利地进行装置设计。
装置设计例如有预先决定半导体器件的驱动条件或决定驱动电路常数，以满足国际标准的要求。具体而言，驱动条件为输入到半导体器件的栅极端子的栅极电压值与时间的关系等。另外，驱动电路常数为栅极电阻值、栅极布线的电感值、电容值、所使用电源的规格等。而且，例如在半桥电路的下桥臂中的半导体器件导通时产生的辐射噪声占支配性地位时，调整下桥臂的半导体器件的驱动条件或驱动电路常数等。作为装置的结构，可以举出在辐射噪声占支配性地位的半导体器件与印刷基板之间设置屏蔽板、根据辐射噪声的强弱决定装置内的配置、在装置壳体上设置屏蔽板、与接地处的接地等。
在设计半导体器件时，也可以调整器件的内部电阻值等。另外，在设计搭载半导体器件的模块时，也可以调整绝缘基板、树脂绝缘基板等的块数、调整所形成的电路图案形状、厚度、电流路径等、调整绝缘基板等上使用的绝缘板的厚度、材料、调整与形成在半导体器件上的表面电极相接合的布线(导线、引线框等)的形状、尺寸、材料等、调整模块所用壳体(外壳)的形状、材料等。
本实施方式中，将评价装置200和综合评价装置300作为各自独立的装置进行了说明，但并不限于此结构。评价装置200和综合评价装置300例如也可以作为一个装置来构成。评价装置200和/或综合评价装置300的至少一部分也可以由计算机等构成。
以上本发明的各种实施方式可以参照流程图和框图进行记载。流程图和框图中的功能框可以用(1)执行操作的流程中的阶段或(2)具有执行操作的功能的装置的“部”来表现。特定的阶段和“部”可以由专用电路、与存储在计算机可读存储介质中的计算机可读指令一同提供的可编程电路和/或与存储在计算机可读记录介质上的计算机可读指令一同提供的处理器来安装。
专用电路可以包含数字和/或模拟硬件电路，还可以包含集成电路(IC)和/或分立电路。可编程电路例如包含现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑阵列(PLA)等进行逻辑或、逻辑异或、逻辑与非、逻辑或非及其它逻辑运算的包含触发器、寄存器和存储元件的可重构硬件电路。
计算机可读记录介质可以包含任何能够存储由合适的设备来执行的指令的有形设备。从而，具有存储在该有形设备中的指令的计算机可读记录介质将为了生成用于执行流程图或框图所指定的操作的单元而能执行的指令包含在内地制造出产品。计算机可读记录介质例如可以包含电子记录介质、磁记录介质、光记录介质、电磁记录介质、半导体记录介质等。
计算机可读存储介质的更加具体的例子可以包含软盘(注册商标)、磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦写可编程只读存储器(EPROM或闪存)、带电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读光盘(CD-ROM)、数字化多用途光盘(DVD)、蓝光盘(注册商标)、记忆棒、集成电路卡等。
计算机可读指令可以包含汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器依赖指令、微代码、固件指令、状态设定数据等。另外，计算机可读指令还可以包括Smalltalk、JAVA(注册商标)、C++等面向对象程序语言、“C”程序语言或包含同样的程序语言的现有的过程型程序语言在内的一个或多个程序语言的任意组合所表述的源代码或目标代码。
计算机可读指令可以经由本地或局域网(LAN)、互联网等广域网(WAN)提供给常用的计算机、特殊目的的计算机、或者其它可编程数据处理装置的处理器或可编程电路。从而，常用的计算机、特殊目的的计算机、或者其它可编程数据处理装置的处理器或可编程电路能够执行该计算机可读指令，以生成用于执行流程图或框图所指定的操作的单元。处理器例如包括计算机处理器、处理单元、微处理器、数字信号处理器、控制器、微控制器等。
应当注意的是，权利要求书、说明书和附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、顺序、步骤、阶段等的各处理的执行顺序只要没有特别明确地示出“之前”、“先前”等，或者在之后的处理要用到之前的处理的输出的情况下，可以按照任意的顺序来实现。权利要求书、说明书和附图中的动作流程中，为了方便说明，使用了“首先”、“然后”等，但并不意味着一定要按照这样的顺序来实施。
标号说明
10半导体器件；12第一器件；14第二器件；100评价电路；110电源；120第一电容部；130第二电容部；140负载电抗器；150信号提供部；200评价装置；210负载电缆；212第一连接线；214第二连接线；220检测部；230评价指标输出部；240存储部；250比较部；260评价部；300综合评价装置；310金属屏蔽罩；320导电性构件；330第三电容部；332第一电容元件；334第二电容元件；340基准电位；410数据库；420获取部；430推定部。

Claims (21)

1.一种评价方法，其特征在于，包括：
使通过负载电缆与负载并联连接的半导体器件进行开关动作的阶段；
在所述开关动作的过程中测定流过所述负载电缆的共模电流的阶段；以及
基于所述共模电流输出辐射噪声的评价指标的阶段,
所述半导体器件包含第一器件，
所述负载电缆具有：
一端连接至所述第一器件的一端的第一连接线；
一端连接至所述第一器件的另一端的第二连接线；以及
连接在所述第一连接线的另一端与所述第二连接线的另一端之间的所述负载。
2.如权利要求1所述的评价方法，其特征在于，
在输出所述评价指标的阶段中，计算所述共模电流所包含的频率分量的辐射电场强度并将其作为所述辐射噪声的评价指标。
3.如权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，
所述负载电缆的至少一部分被金属屏蔽罩覆盖。
4.如权利要求3所述的评价方法，其特征在于，
所述金属屏蔽罩与其上隔着绝缘构件安装所述半导体器件的导电性构件进行电连接。
5.如权利要求4所述的评价方法，其特征在于，
所述导电性构件是调节所述半导体器件的温度的温度调节部的一部分。
6.如权利要求1或2所述的评价方法，其特征在于，还包括：
将针对所述半导体器件输出的所述评价指标与针对不同于所述半导体器件的基准器件输出的所述评价指标进行比较的阶段；以及
根据比较结果来评价所述半导体器件相对于所述基准器件的所述辐射噪声的强度的阶段。
7.一种综合评价方法，是推定具备半导体器件的装置的辐射噪声的推定方法，其特征在于，包括：
利用如下评价方法，获取与多个条件下的开关动作分别对应地输出的所述半导体器件的多个评价指标的阶段；以及
将所述多个评价指标加以组合来推定所述装置的辐射噪声的阶段，
所述评价方法包括：
使通过负载电缆与负载并联连接的所述半导体器件进行开关动作的阶段；
在所述开关动作的过程中测定流过所述负载电缆的共模电流的阶段；以及
基于所述共模电流输出辐射噪声的评价指标的阶段,
所述半导体器件包含第一器件，
所述负载电缆具有：
一端连接至所述第一器件的一端的第一连接线；
一端连接至所述第一器件的另一端的第二连接线；以及
连接在所述第一连接线的另一端与所述第二连接线的另一端之间的所述负载。
8.如权利要求7所述的综合评价方法，其特征在于，
所述评价指标的组合是所述半导体器件的所述多个评价指标的最大值或它们的和。
9.如权利要求7或8所述的综合评价方法，其特征在于，
所述评价指标的组合是所述半导体器件的所述多个评价指标的平均值。
10.如权利要求9所述的综合评价方法，其特征在于，
所述评价指标的组合是将与所述多个条件分别对应的各个加权分别乘以所述半导体器件的所述多个评价指标中的对应的评价指标而计算出的平均值。
11.一种评价装置，其特征在于，包括：
将半导体器件与负载电连接的负载电缆；
向所述半导体器件提供预先设定的开关信号的信号提供部；
检测流过所述负载电缆的共模电流的检测部；以及
基于所述检测部的检测结果来输出所述半导体器件的辐射噪声的评价指标的评价指标输出部，
所述半导体器件包含第一器件，
所述负载电缆具有：
一端连接至所述第一器件的一端的第一连接线；
一端连接至所述第一器件的另一端的第二连接线；以及
连接在所述第一连接线的另一端与所述第二连接线的另一端之间的所述负载。
12.如权利要求11所述的评价装置，其特征在于，
所述负载电缆的至少一部分被金属屏蔽罩覆盖。
13.如权利要求12所述的评价装置，其特征在于，
所述检测部设置于所述电缆中的被所述金属屏蔽罩覆盖的部位以外的部位。
14.如权利要求12或13所述的评价装置，其特征在于，
所述金属屏蔽罩与其上固定有隔着绝缘构件配置所述半导体器件的基板的导电性构件进行电连接。
15.如权利要求14所述的评价装置，其特征在于，
所述导电性构件是调节所述半导体器件的温度的温度调节部的一部分。
16.如权利要求11、12、13中的任一项所述的评价装置，其特征在于，具备电源、与所述半导体器件分别并联连接的多个电容部。
17.如权利要求16所述的评价装置，其特征在于，
所述多个电容部中的至少一个电容部具有串联连接的第一电容元件和第二电容元件，
基准电位连接在所述第一电容元件与所述第二电容元件之间。
18.如权利要求11、12、13中的任一项所述的评价装置，其特征在于，
所述半导体器件包含与所述第一器件串联连接的第二器件，所述信号提供部向所述第二器件提供所述开关信号。
19.如权利要求18所述的评价装置，其特征在于，
所述检测部具有电流探针，其在所述第一连接线和所述第二连接线检测从所述第一器件流向所述负载的所述共模电流。
20.如权利要求11、12、13中的任一项所述的评价装置，其特征在于，还包括：
存储所述评价指标输出部所输出的所述评价指标的存储部；
将所述评价指标输出部输出的所述评价指标与存储在所述存储部中的针对不同于所述半导体器件的基准器件的所述评价指标进行比较的比较部；以及
根据比较结果来评价所述半导体器件的所述辐射噪声的相对强度变化的评价部。
21.一种综合评价装置，其特征在于，包括：
利用如下评价装置，获取与多个条件下的开关信号分别对应地输出的半导体器件的多个评价指标的获取部；以及
将所述多个评价指标加以组合来推定具备所述半导体器件的装置的辐射噪声的推定部，
所述评价装置包括：
将所述半导体器件与负载电连接的负载电缆；
向所述半导体器件提供预先设定的开关信号的信号提供部；
检测流过所述负载电缆的共模电流的检测部；以及
基于所述检测部的检测结果来输出所述半导体器件的辐射噪声的评价指标的评价指标输出部，
所述半导体器件包含第一器件，
所述负载电缆具有：
一端连接至所述第一器件的一端的第一连接线；
一端连接至所述第一器件的另一端的第二连接线；以及
连接在所述第一连接线的另一端与所述第二连接线的另一端之间的所述负载。
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