JP2008016561A - コンデンサの減圧による急速放電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層コンデンサの検査における絶縁抵抗の測定の時間の短縮のために、充電後のコンデンサの放電時間を短縮する必要が生じた。
【解決手段】 コンデンサの充電後の電圧印加時において絶縁抵抗の測定の完了後、前記印加電圧より低い同極性の電圧値を一定時間印加して、印加電圧と同極性の電圧値との電位差を吸収し減圧する手段を特徴とする急速放電方法である。
応用例として、前記印加電圧より低い減圧した同極性の印加電圧値を、段階的に被検査物のコンデンサに印加する事を特徴とする。同方法を用いた測定器、検査装置とする。
【選択図】 図４

Description

コンデンサの急速放電方法であり、コンデンサの検査、測定及びその装置、機器等に用いられる。

近年、電子機器の普及に伴いコンデンサの需要が増え、製造メーカでは検査における絶縁抵抗の測定において、その時間の短縮化が急務となった。
電気特性における絶縁抵抗検査では、初期不良を発見するため、短時間で検査を行なうために被検査物のコンデンサに定格電圧を越える測定電圧を初め印加して充電を行なっていた。工程内において急速放電を行なうために充電された電位の逆電圧を加え０Ｖに至らしめていた。
この様に放電を行なっていたため、コンデンサの劣化を早く起こさせる原因となっていた。

なお、コンデンサの検査方法において検査測定後の残留電圧を除去するものとして、下記特許文献１があるが、上記、放電時間の短縮する問題を解決するものではない。
特開２００４−２８１７０９

被検査物であるコンデンサの絶縁抵抗検査工程において、充電を行なった後に検査
測定を行い、その後に放電を行なう。この検査工程の終了までの時間の短縮化の為に、放電時間を早める必要があった。
しかしながら急速放電を行なうために過度な逆電圧を加える方法では、コンデンサ及び電源装置への負荷が過大になり、コンデンサ及びコンデンサに印加する逆電圧発生のための電源装置の劣化を招いていた。また、逆電圧を加えてコンデンサの放電を行なう場合でも、放電までにはかなりの時間が掛かっていた。よって、コンデンサ及び電源の劣化を起こさせないで、より短時間でコンデンサの放電を行い減圧を行なう方法が求められていた。

充電された被検査物、被測定物のコンデンサの端子電圧未満の同極性の電圧値を印加して、コンデンサの端子電圧未満の同極性の電圧値との電位差を吸収して減圧する手段による。

前記コンデンサの端子電圧未満の同極性の電圧値を一定時間印加した後に、段階的に減少した電圧値を印加して減圧する手段による。

被測定物、被検査物のコンデンサの端子と、測定、検査のための前記コンデンサの端子電圧未満の印加電圧との電位差の吸収回路として次の様に行なう。
オペアンプの入力端子にコントロール電圧値E1０を入力し、前記オペアンプからの出力値E20を、増幅手段に入力し、前記増幅手段に電圧E３０を印加し、前記増幅手段の出力値E４0に抵抗R２を直列に介して電圧値E５0を被検査物のコンデンサに一定時間に印加すると共に、前記印加電圧値E５0を抵抗R１を介して前記オペアンプの入力端子に帰還させて、前記被検査物のコンデンサに充電された端子の電圧値E６0を減圧する手段による。

前記増幅手段がNPNタイプのNチャンネルまたはPNPタイプのPチャンネルの電界効果型トランジスタのFETであって、各々の前記のトランジスタにプラスマイナスの電圧値E３０を与え、被検査物、被測定物のコンデンサの端子にプラス、マイナスの両極性を切り替えた電圧値E５０を印加する手段による。

NチャンネルまたはPチャンネルの前記増幅手段が並列に回路構成され、電圧値E30の分電圧を保持する手段による。

コンデンサの絶縁抵抗測定器において、充電後の被検査物、被測定物のコンデンサ
に減圧による急速放電方法を用いる手段を用いる。

充電後の被検査物、被測定物のコンデンサの端子電圧を減圧し、急速放電を行うことができる。

また、充電後の被検査品、測定品のコンデンサの両端電圧未満の同極性電圧値を一定時間印加して減圧することにより、被検査物、被測定物のコンデンサ、電源装置の劣化を防ぐ事に対する緩衝機能とする事ができる。

この方法によると、充電完了後のコンデンサの蓄電電圧を３００ms以内で９０％以下の電圧に急速に減圧することが可能となった。

この方法によれば、被検査物、被測定物コンデンサへの印加電圧値をプラス、マイナスの両極性に切り替えができる。

よって、コンデンサの絶縁抵抗の測定及び検査において、短時間で多量のコンデンサの検査を行なうことができる様になった。

また、この急速放電方法はコンデンサの絶縁抵抗測定器等の検査装置、測定器具に応用できる。

被検査物、被測定物のコンデンサに充電して一定の印加電圧における絶縁抵抗値等を測定し、充電されたコンデンサの蓄電圧未満の電位を印加させ、放電させる。蓄電されたコンデンサの端子電圧より低い電圧を加え緩衝機能としつつ、短時間にて電位差を吸収し、放電させる様に減圧制御を行なう。

以下、本発明に係わる実施例として、コンデンサの検査の絶縁抵抗の測定時における、コンデンサの放電時間を短縮する方法及びその応用例を示す。また、コンデンサは積層コンデンサを用いたものを実施例として示す。

オペアンプA1の入力端子にコントロール電圧値E1０を入力し、前記オペアンプA1からの出力値E20を、増幅手段B1・・・Bn、C1・・・Cnに入力し、前記増幅手段B１・・・Bn、C1・・・Cｎに電圧値E３０を印加し、前記増幅手段B1・・・Bnの出力値E４0に抵抗R２を直列に介して電圧値E６0を被検査物のコンデンサに一定時間に印加すると共に、前記印加電圧値E５0を抵抗R１を介して前記オペアンプA1の入力端子に帰還させて、前記被検査物のコンデンサに充電された端子と同極性の電圧値E５０を印加して減圧することを特徴とする急速放電方法である。

前記増幅手段B1・・・Bn、C1・・・Cnは、トランジスタアンプによる増幅を実施例として示した。トランジスタアンプはダーリントン接続でもよい。増幅手段はハイパワーアンプとして電界効果型トランジスタの電圧で制御するFET等の容量の大きい素子を用いる場合もある。

前記増幅手段がNチャンネルまたはPチャンネルのFETであって、各々プラスマイナスの電圧値E３０を与え、被検査物、被測定物のコンデンサの端子にプラス、マイナスの両極性を切り替えた電圧値E５０を印加する。

Nチャンネルのトランジスタの増幅手段には、プラスの極性の電圧値E30を与え、プラス極性の電圧値E４０を出力する。Pチャンネルのトランジスタの増幅手段にはマイナス極性の電圧値E30を与え、プラス極性の電圧値E40を出力し、抵抗R２を介して被検査物、被測定物のコンデンサに電圧値E５０を印加する。

NチャンネルまたはPチャンネルの増幅手段が並列に回路構成され、電圧値E30の分電圧を保持している。並列に配置されたNチャンネルの増幅手段をB1、・・・・Bｎと示す。また並列に配置されたPチャンネルの増幅手段をC1、・・・・Cｎと示す。

Nチャンネルの増幅手段B1、・・・・Bｎに加える電圧値E３０は、プラス１ボルトからプラス２００ボルトまで印加している。
Pチャンネルのアンプ手段C1、・・・・Cｎに加える電圧値E３０は、マイナス１ボルトからプラス２００ボルトまで印加している。

使用方法１として、Nチャンネルの増幅手段B1、・・・・Bｎに加える電圧値E３０を、プラス１ボルトからプラス２００ボルトで用いる。この時の場合は、Pチャンネルの増幅手段のC1、・・・・Cｎに加える電圧値E３０は、０ボルトとする。
使用方法２として、逆にPチャンネルの増幅手段のC1、・・・・Cｎに加える電圧値E３０を、マイナス１ボルトからマイナス２００ボルトで用いる場合は、増幅手段B1、・・・・Bｎに加える電圧値E３０は、０ボルトとする。
この時、被検査物、被測定物のコンデンサに充電されていた蓄電気はR２を通り電流はPチャンネルのトランジスタの方へ流れ込む。
説明では、増幅手段はハイポーラ型のトランジスタアンプにて説明したが、ユニポーラ型の電界効果型トランジスタのFETの場合も半導体として同じ作用を行なう。

オペアンプＡ１の入力端子に加えられる電圧値Ｅ１０は、コントロール電源からのコントロール電圧であり。本実施例では１〜２０ボルト及び２１〜２００ボルトの加算電圧値を加えられる。
オペアンプA1はコントロール応答性の確保によっては並列に用い、その出力は合わさって、増幅手段B1・・・Bn、C1・・・Cｎへ入力される。

出力電圧E５０は、R１を介して回帰しオペアンプA1の入力値であるコントロール電圧値E10との差を０電位にしょうとする作用が働く制御を行なう。
この様に被検査品のコンデンサに一定の印加電圧値Ｅ５０を加えながら、蓄電された被検査物のコンデンサの電流を放電しR2を通りPタイプのトランジスタへ流し込むので、コンデンサの両端電圧とコンデンサへの印加電圧E５０の電位差を吸収し、急速に被検査物のコンデンサの両端電圧は減圧する。
電圧値E3０は、被検査物のコンデンサの端子電圧値より少なくするため、減圧時に印加する電圧値E30はそれぞれ可変とできる様になっている。

また、印加電圧値E４０は、被検査物のコンデンサの端子電圧値E６0より少ない事を特徴としている。
この様にして、充電後の被検査物のコンデンサの蓄電電圧による端子電圧E６0を３００msec以内で９０％以下の電圧に減圧することができる。

図２は充電されたコンデンサに減圧を行なわないで、一定の抵抗値を接続して自然放電させた時の波形である。

図３は本発明の印加電圧を与えての減圧方法で行なった時の積層コンデンサの両端電圧である。この様に充電された 被検査物、被測定物の積層コンデンサの両端の電圧が０Vに至るまでの放電時間Ｔ１は短時間に行なうことができる。
コンデンサの両端子電圧値E60より低い電圧値E50を印加する時間Ｔ１が長い程、減圧の波形はア．イ．ウ．に示す様に急速に減圧され電圧値が０Ｖに至る。

図４は本発明を表すコンデンサに印加電圧を与えた時の波形である。
充電後の披検査物、被測定物の積層コンデンサに印加電圧Ｅ１を与えておいて絶縁抵抗の測定を完了後、前記印加電圧値Ｅ１と同じ極性の電圧値０ｖ〜Ｅ１未満の電圧値E２を一定時間Ｔ１で印加して減圧することを特徴とする放電方法を示す状態の波形である。この様にして、積層コンデンサの充電圧は急速に放電され電位差を吸収し減圧され、電位が低下する。

充電のためのE1の電圧選定は、積層コンデンサ１に掛かる実効電圧Eを越えない様に、多段で印加することで、積層コンデンサにダメージを与えずに短時間で充電を完了させ、規定の絶縁抵抗値に短時間で到達させて、漏れ電流測定を短時間で終了させる様になる。その後に放電を行なうため、前記印加した電圧未満の低い電圧を印加し減圧するものである。

以下、本発明の実施の被検査物、被測定物のコンデンサの絶縁抵抗の測定後の放電のための減圧方法について詳細に述べる。
積層コンデンサのチップサイズは、例えば１６０８から３２２５と多種多様ある。
本実験に用いた積層コンデンサは「２１２５」で、その容量は１０μFである。
例えば、積層コンデンサの両端に加えられた電位E１は６ボルトで１．５秒印加後に減圧制御を行い、３００msec後の電圧を０．６V以下である事を測定し判定とした。

コンデンサへの充電完了後の印加電圧Ｅ１にて検査、測定を行い、前記電圧印加終了の１９msec前、１０msec前、終了直前前の３回の測定と判定を行なった後、コンデンサの端子電圧未満の電圧を印加し急速放電し減圧させる。その後、印加電圧Ｅ３０は、±０〜２００V、１V単位で、減圧時間は０〜９９msec、1msec毎とした。
時間短縮のために急速減圧させるための電圧E２、E3は５〜２００Vのリニアの任意の電圧を掛け減圧時間の短縮を計った。

以下に、減圧のための印加電圧と、その時の放電時間を示す。
+２００Vにて８．０秒印加し、その後０．８秒にて放電を完了した。
+１００Vにて５．０秒印加し、その後０．５秒にて放電を完了した。
+ ５０Vにて３．０秒印加し、その後０．４秒にて放電を完了した。
−１９９Vにて７．９秒印加し、その後０．７秒にて放電を完了した。
− ９９Vにて４．９秒印加し、その後０．３秒にて放電を完了した。
− ４９Vにて２．９秒印加し、その後０．２秒にて放電を完了した。
コンデンサの電圧印加終了１９msec前、１０msec前、終了直前前の３回の判定を行なう様にした。その時のコンデンサの良品判定の数値は省略する。

以下被試験物、被測定物のコンデンサへの電圧の印加方法の応用例を示す。

図５は、充電後のコンデンサの測定時の印加電圧Ｅ１において絶縁抵抗の測定を行い印加電圧Ｅ１より低い電圧Ｅ３を印加する前に時間T3にて放置し、その後に電圧Ｅ３をT４を印加して減圧することを特徴としている。

図６は、充電後のコンデンサの測定時の印加電圧Ｅ１において絶縁抵抗の測定を行い印加電圧Ｅ１より低い印加電圧Ｅ３をＴ４時間印加し、その後に印加電圧０ｖを時間T５で電圧を印加して、段階的に減圧した印加電圧値を、被検査物のコンデンサに印加する事を特徴としている。

図７は、充電後のコンデンサの測定時の印加電圧Ｅ１において絶縁抵抗の測定を行い印加電圧Ｅ１より低い電圧Ｅ３を時間T4時間印加して減圧する。その後に電圧Ｅ３より低い電圧Ｅ２を時間T６印加して、段階的に減圧した印加電圧値を、被検査物のコンデンサに印加する事を特徴としている。

この様に図５、図６、図７の波形の電圧をコンデンサに印加した場合にも、同様に充電時間を短縮できる。
波形については本例としては方形波または矩形波を示した。その波形はいかような波形でもよく、図５、図６、図７、に示す波形の段数はいとわない。
また、実施例として図４、図５、図６、図７において、印加電圧Ｅ１は充電後のコンデンサの測定時の印加電圧としたが、コンデンサの絶縁抵抗等の検査、測定を目的に設定した電圧である。しかしコンデンサの放電を行なう前におけるコンデンサに実施する項目、検査は、これに限るものではない。

以上の実施例の様に、充電後の積層コンデンサの印加電圧時において絶縁抵抗の測定を完了後、前記印加電圧値より低い電圧値を一定時間印加して減圧することを特徴とする急速放電方法とする事ができる。
本発明の急速放電方法により、測定、検査のために印加電圧にて短時間に測定し、その電圧を急速放電することが可能なコンデンサの絶縁抵抗測定器とする事もできる。
また、本発明は、通常セラミック積層コンデンサの充電にも用いたがアルミコンデンサの充電に用いることが可能である。

被測定物のコンデンサに上記減圧の急速放電方法を用いたコンデンサの絶縁抵抗測定器、検査装置、テスタ等に応用できる。

減圧を行なう為の電位差を吸収する回路例 コンデンサの通常の放電波形 発明の方法のコンデンサの減圧による両端電圧 本発明の放電手段によるコンデンサへの印加電圧による減圧 本発明の放電手段による減圧の応用例 本発明の放電手段による減圧の応用例 本発明の放電手段による減圧の応用例

符号の説明

A1 オペアンプ
B1・・・Bn NPN型の増幅手段
C1・・・Cｎ PNP型の増幅手段
R1 抵抗
R2 抵抗
E10 オペアンプへのコントロール電源からのコントロール入力電圧値
E20 オペアンプの出力電圧値
E30 増幅手段への入力電圧
E40 増幅手段からの出力電圧
E50 減圧電圧
E1 被測定物への検査時の印加電圧
E2、E3 減圧電圧
T１、T2、T３、T4、T5、T6 時間

Claims (7)

1. 充電されたコンデンサの端子電圧未満の同極性の電圧値を印加して、電位差を吸収して減圧することを特徴とする急速放電方法。
2. 前記コンデンサの端子電圧未満の同極性の電圧値を一定時間印加した後に、段階的に減少した電圧値を印加して減圧する事を特徴とする請求項１記載の急速放電方法。
3. オペアンプの入力端子に電圧値E1０を入力し、前記オペアンプからの出力電圧値E20を増幅手段に入力し、前記手段に電圧値E３０を印加し、前記増幅手段の出力値E４0に抵抗R２を直列に介して電圧値E５0を被検査物のコンデンサに一定時間に印加すると共に、前記電圧値E５0を抵抗R１を介して前記オペアンプの入力端子に帰還させて、減圧することを特徴とする請求項１記載の急速放電方法。
4. 前記、増幅手段がNチャンネルまたはPチャンネルタイプのトランジスタであって、前記増幅手段に電圧値E３０を与え、前記コンデンサの端子にプラス、マイナスの両極性を切り替えた電圧値E５０を印加する事を特徴とする請求項３記載の急速放電方法。
5. NチャンネルまたはPチャンネルの前記増幅手段が並列に回路構成され、電圧値E30の分電圧を保持することを特徴とする請求項３記載の急速放電方法。
6. 充電後の前記コンデンサの蓄電電圧による端子電圧E６0が３００msec以内で９０％以下の電圧に減圧する事を可能とする請求項１記載の急速放電方法。
7. 請求項１記載の急速放電方法を用いたコンデンサの検査装置、測定機器。

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