JP2012032185A - 絶縁検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微小な放電の発生を確実に検出でき、一対の配線パターン間の絶縁状態を正確に検出する。
【解決手段】反転入力端子が絶縁検査の対象となる一対の配線パターン３，４のうちの配線パターン４に接続されると共に非反転入力端子が基準電位Ｇに接続され、かつ出力端子と反転入力端子との間に帰還回路１６ｂが接続された演算増幅器１６ａを有し、検査電圧Ｖ１の印加時に一対の配線パターン３，４間に流れる検査電流Ｉ１を配線パターン４を介して入力すると共に演算増幅器１６ａで電圧信号Ｖ４に変換して出力する電流検出部１６を有する絶縁検査装置１であって、演算増幅器１６ａにおける反転入力端子の電圧Ｖ５が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときに、一対の配線パターン３，４間に放電が発生したことを示す放電検出信号Ｓ１を出力する放電検出部１８を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板に形成された配線パターン間の絶縁状態を検査する絶縁検査装置であって、特に、絶縁検査中に配線パターン間に放電（スパーク）が発生したか否かを検出可能な絶縁検査装置に関するものである。

この種の絶縁検査装置として、下記特許文献１に開示された絶縁検査装置が知られている。この絶縁検査装置は、一対の配線パターン間への電圧印加（直流電圧の印加）によって発生するスパークを検出するスパーク検出回路を備えている。このスパーク検出回路は、一対の配線パターン間にスパークが発生した場合に、印加している可変電圧源の出力電圧が急低下するため、この電圧変化を検出することによりスパークの発生を検出している。このスパーク検出回路は、例えば、サンプリングホールド回路および比較器等を備えて構成されて、印加されている直流電圧を検出する電圧計から出力される電圧信号を所定の周期でサンプリングし、前回の電圧信号と今回の電圧信号とを比較する。この比較の結果、スパーク検出回路は、電圧波形の立ち下がり（今回電圧が前回電圧より小さくなる状態）を検出したときにスパーク発生信号を出力する。

特許３５４６０４６号公報（第６頁、第１図）

ところが、上記の絶縁検査装置には、以下の課題が存在している。すなわち、従来の絶縁検査装置のスパーク検出回路では、一対の配線パターン間に印加している可変電圧源の出力電圧の急低下（電圧変化）を検出することによりスパークの発生を検出している。しかしながら、一対の配線パターンからスパーク検出回路までの配線が長くならざるを得ない構成や、一対の配線パターンとスパーク検出回路との間に複数の切替スイッチ（検査対象とする一対の配線パターンを変更してスパーク検出回路に接続するための切替スイッチ）が配設されている構成では、放電（スパーク）の発生の際に可変電圧源の出力電圧に生じる電圧降下が配線間に存在する容量成分や切替スイッチの持つ容量成分によって低減されて、特に微小な放電によって生じる電圧降下については上記の各容量成分によってほとんど吸収される。このため、スパーク検出回路において、このような微小な放電の発生を検出できないことがあるという課題が存在している。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、微小な放電の発生を確実に検出でき、一対の配線パターン間の絶縁状態を正確に検出し得る絶縁検査装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載の絶縁検査装置は、絶縁検査の対象となる一対の配線パターン間に印加する検査電圧を生成する電圧生成部と、反転入力端子が前記一対の配線パターンのうちの一方の配線パターンに接続されると共に非反転入力端子が基準電位に接続され、かつ出力端子と前記反転入力端子との間にレンジ設定回路が接続された演算増幅器を有し、前記検査電圧の印加時に当該一対の配線パターン間に流れる検査電流を当該一方の配線パターンを介して入力すると共に前記演算増幅器で電圧信号に変換して出力する電流電圧変換部と、前記検査電圧の印加時における前記一対の配線パターン間の電圧値および当該検査電圧の電圧値のいずれか一方の電圧値と、前記電流電圧変換部によって変換された前記電圧信号に基づく前記検査電流の電流値とに基づいて前記一対の配線パターン間の絶縁抵抗値を算出すると共に当該算出した絶縁抵抗値に基づいて当該一対の配線パターン間の絶縁状態を判別する処理部とを備えた絶縁検査装置であって、前記演算増幅器における前記反転入力端子の電圧が予め規定された基準電圧を超えたときに、前記一対の配線パターン間に放電が発生したことを示す放電検出信号を前記処理部に出力する放電検出部を備え、前記処理部は、前記放電検出信号を入力したときに前記一対の配線パターンの絶縁状態を不良と判別する。

請求項２記載の絶縁検査装置は、請求項１記載の絶縁検査装置において、前記レンジ設定回路は、前記演算増幅器の前記出力端子と前記反転入力端子との間に切替スイッチによって切り替え接続可能に配設された複数の基準抵抗で構成され、ツェナーダイオードおよび当該ツェナーダイオードに直列に接続された電流制限抵抗で構成されて前記レンジ設定回路に並列に接続されるバイパス回路を備えている。

請求項１記載の絶縁検査装置では、放電検出部が、電流電圧変換部を構成する演算増幅器における反転入力端子の電圧と基準電圧とを比較して、この電圧が基準電圧を超えたときに、放電の発生を示す放電検出信号を処理部に出力する。したがって、この絶縁検査装置によれば、放電の発生時において検査電圧に発生する電圧降下が僅かであって、この電圧降下が、配線間に存在する容量成分などによって吸収されるような微小な放電についても、確実に検出することができるため、放電の発生の際における誤った絶縁抵抗値の算出を回避することができる結果、絶縁検査の精度を向上させることができる。

また、請求項２記載の絶縁検査装置では、いずれのレンジ設定回路が演算増幅器に接続されていたとしても（いずれの測定レンジであったとしても）、放電の発生の際には、バイパス回路が作動するため、バイパス回路を構成するツェナーダイオードのツェナー電圧と、バイパス回路を構成する電流制限抵抗に検査電流が流れることに起因して電流制限抵抗の両端間に発生する電圧との合成電圧が、電流電圧変換部を構成する演算増幅器の反転入力端子の電圧となる。したがって、この絶縁検査装置によれば、いずれの測定レンジに設定されていたとしても、放電検出部において放電の発生を検出する際の検査電流の電流値を揃えることができる。すなわち、各測定レンジにおいて、同じ検査電流の電流値で、つまり同じ感度で放電の発生（発生の開始）を検出することができる。これにより、この絶縁検査装置によれば、放電の発生を検出するときの微小電流レンジでの検査電流の電流値（感度）が、他の測定レンジでの電流値（感度）と比較して小さく（感度が高く）なり過ぎるといった事態を回避することができる。

絶縁検査装置１の構成を示す構成図である。 電流検出部２６の回路図である。

以下、絶縁検査装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

最初に、絶縁検査装置１の構成について、図面を参照して説明する。なお、一例として、回路基板２に形成された複数の配線パターンのうちの配線パターン３，４間の絶縁状態を検査する例を挙げて説明する。

図１に示す絶縁検査装置１は、一例として回路基板２に形成された複数の配線パターンについての絶縁状態（隣接する他の配線パターンとの間の絶縁状態）を検査する絶縁検査装置であって、複数のプローブ１１（１１ａ，１１ｂ，・・・）、接続切替部１２、電圧生成部１３、電圧検出部１４、第１Ａ／Ｄ変換部１５、電流検出部１６、第２Ａ／Ｄ変換部１７、放電検出部１８、処理部１９および表示部２０を備えている。また、絶縁検査装置１は、絶縁検査中に検査対象の配線パターン間に放電（スパーク）が発生したか否かを検出する機能を備えている。

複数のプローブ１１は、回路基板２に形成された複数の配線パターンのうちの対応する１本の配線パターンにそれぞれ接触可能に構成されている。図１では、複数のプローブ１１のうちのプローブ１１ａが、対応する配線パターン３に接続され、プローブ１１ｂが、対応する配線パターン４に接続されている状態が示されている。接続切替部１２は、一例として複数の切替スイッチ１２ａで構成されて、処理部１９によって各切替スイッチ１２ａのオン・オフ状態が制御されることにより、ケーブル２２を介して基板側端子Ｔｐにそれぞれ接続された複数のプローブ１１のうちの検査対象とする任意の一対の配線パターンに接続されている一対のプローブ１１のうちの一方を電圧生成部１３および電圧検出部１４に接続される一の検出側端子Ｔｄに接続すると共に、他方を電流検出部１６および放電検出部１８に接続される他の検出側端子Ｔｄに接続する。

また、各ケーブル２２は、一般的に束ねられた状態で敷設されるため、各ケーブル２２相互間には、容量成分Ｃ１が形成されている。また、接続切替部１２内には、複数の切替スイッチ１２ａが近接した状態で配設されるため、各切替スイッチ１２ａ相互間には、容量成分Ｃ２が形成されている。

電圧生成部１３は、処理部１９によって制御されることにより、予め規定された電圧値の検査電圧Ｖ１（一例として、基準電位（一例としてグランド電位）Ｇを基準した正の直流電圧（一例として＋１２５Ｖ））を生成して、接続切替部１２の一の検出側端子Ｔｄに出力する。電圧検出部１４は、一対の入力端子が接続切替部１２における一対の検出側端子Ｔｄ，Ｔｄに接続されて、一対の検出側端子Ｔｄ，Ｔｄ間に発生する電圧Ｖ２を検出する。また、電圧検出部１４は、検出した電圧Ｖ２を後段に配設された第１Ａ／Ｄ変換部１５の入力電圧範囲内となる電圧の検出信号Ｖ３に増幅して出力する。第１Ａ／Ｄ変換部１５は、検出信号Ｖ３を予め規定されたサンプリング周期でサンプリングして電圧データＤｖに変換すると共に、この電圧データＤｖを処理部１９に出力する。

なお、電圧検出部１４は、電圧Ｖ２を検出することにより、絶縁検査の対象としている一対の配線パターン間の電位差を検出するものであるが、上記したように電圧検出部１４と絶縁検査の対象としている一対の配線パターンとを接続するケーブル２２および接続切替部１２にはそれぞれ容量成分Ｃ１，Ｃ２が存在している。このため、一対の配線パターン間の電圧が実際には急激に変化している状態（放電が発生している状態）においても、この電圧の変化が容量成分Ｃ１，Ｃ２によって弱められる（鈍らせられる）ため、電圧Ｖ２は一対の配線パターン間の電圧（真の電圧）とは一致しない状態で変化する。特に、微小な放電の際に生じる一対の配線パターン間の電圧の変化は僅か（微小）であるため、この電圧の変化が容量成分Ｃ１，Ｃ２によってほとんど吸収される。このため、微小な放電が発生したとしても、電圧Ｖ２はほとんど変化しない場合がある。したがって、電圧検出部１４では、微小な放電の発生に起因して一対の配線パターン間の電圧に生じる微小な電圧変化については、検出が困難となっている。

電流検出部１６は、検査電圧Ｖ１の印加時に、一対の配線パターン間に流れる検査電流Ｉ１を検出すると共に、検査電流Ｉ１の電流値に比例した電圧値の電圧信号Ｖ４に変換して出力する。具体的には、電流検出部１６は、非反転入力端子が基準電位Ｇに接続され、反転入力端子が接続切替部１２の他の検出側端子Ｔｄに接続された演算増幅器１６ａと、切替スイッチとレンジ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３との直列回路が複数並列に接続されて構成されて、演算増幅器１６ａの出力端子と反転入力端子との間に接続された帰還回路（レンジ設定回路でもある）１６ｂとを備え、電流電圧変換部として構成されている。本例では一例として、測定レンジとして、１０ＭΩレンジ、１００ＭΩレンジおよび１０００ＭΩレンジが規定され、各測定レンジに対応して３本のレンジ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が切替スイッチによって切り替え接続可能に配設されている。また、レンジ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各抵抗値は、上記した検査電圧Ｖ１（１２５Ｖ）および第２Ａ／Ｄ変換部１７の入力設定範囲（０〜−５Ｖ。入力定格範囲（０〜−１０Ｖ）の半分の範囲）に対応して、４００ｋΩ、４ＭΩおよび４０ＭΩに規定されている。また、一例として、電流検出部１６を構成する演算増幅器１６ａの出力電圧範囲は、±１０Ｖの範囲に規定されているものとする。

したがって、電流検出部１６を構成する演算増幅器１６ａが正常に作動している状態（演算増幅器１６ａの非反転入力端子と反転入力端子との間のバーチャルショートが維持されている状態）において、電流検出部１６が各測定レンジにおいて正常に検出し得る検査電流Ｉ１の上限電流値は、以下のように算出される。
１０ＭΩレンジ：１２．５μＡ（＝５Ｖ／４００ｋΩ）
１００ＭΩレンジ：１．２５μＡ（＝５Ｖ／４ＭΩ）
１０００ＭΩレンジ：０．１２５μＡ（＝５Ｖ／４０ＭΩ）

第２Ａ／Ｄ変換部１７は、電圧信号Ｖ４を予め規定されたサンプリング周期（第１Ａ／Ｄ変換部１５のサンプリング周期と同期し、かつ同一の周期）でサンプリングして電流データＤｉに変換すると共に、この電流データＤｉを処理部１９に出力する。

放電検出部１８は、一例としてコンパレータ１８ａおよび一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２（同じツェナー電圧Ｖｚ１）で構成されて、コンパレータ１８ａの一対の入力端子のうちの一方の入力端子（本例では一例として、非反転入力端子）が接続切替部１２の他の検出側端子Ｔｄに接続され、他方の入力端子（本例では一例として、反転入力端子）が基準電圧Ｖｒｅｆ（予め規定された正の電圧）に規定されている。また、一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２は、カソード端子同士が接続されることによって互いに逆向きに直列接続され、この状態でコンパレータ１８ａの一方の入力端子（非反転入力端子）と基準電位Ｇとの間に接続されている。この場合、基準電圧Ｖｒｅｆは、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のツェナー電圧Ｖｚ１よりも低い電圧に規定されている。本例では一例として、ツェナー電圧Ｖｚ１は７Ｖであり、基準電圧Ｖｒｅｆは＋５Ｖに規定されている。この構成により、放電検出部１８は、検出側端子Ｔｄの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆ以下のときにはＬｏｗレベルとなり、検出側端子Ｔｄの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときにはＨｉｇｈレベルとなる放電検出信号Ｓ１を出力する。つまり、放電検出部１８は、検出側端子Ｔｄの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときにのみ放電検出信号Ｓ１を出力するように構成されている。なお、検出側端子Ｔｄの電圧は、一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２により、下限が電圧（−Ｖｚ１）で、上限が電圧（＋Ｖｚ１）の電圧範囲に制限される。なお、発明の理解を容易にするため、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の順方向電圧はゼロボルトであるものとする。

本例では一例として、一対の配線パターン間の絶縁状態が正常な場合の絶縁抵抗が５００ＭΩ以上であるとして規定し、このときに流れる検査電流（漏れ電流）Ｉ１は、０．２５μＡ（＝１２５Ｖ／５００ＭΩ）であり、また一例として、一対の配線パターン間の絶縁状態に異常が生じる（つまり、一対の配線パターン間の絶縁抵抗が低下する）ことによって一対の配線パターン間に放電が発生したときには、演算増幅器１６ａの非反転入力端子と反転入力端子との間のバーチャルショートが維持されていると仮定した場合に、この漏れ電流の数十倍から数百倍の検査電流Ｉ１が流れ得る。一例として、絶縁状態の異常により、一対の配線パターン間の絶縁抵抗が１．２５ＭΩにまで低下したときには、バーチャルショートが維持されているとの仮定の基において、１００μＡ（＝１２５Ｖ／１．２５ＭΩ）の検査電流Ｉ１が流れる。

この条件下で、各測定レンジにおいて、放電が発生したときに演算増幅器１６ａの反転入力端子に発生する電圧Ｖ５は、放電の発生時に流れる検査電流Ｉ１の変化の早さが演算増幅器１６ａにとって追従可能なものである場合には、いずれの測定レンジにおいても、出力電圧を−１０Ｖ（下限値）に低下させるまでの間は演算増幅器１６ａが正常にフィードバック動作して、上記のバーチャルショートの状態を維持するために基準電位Ｇに規定される。また、その後に、検査電流Ｉ１がさらに増大したときには、この検査電流Ｉ１が流れることによってレンジ抵抗の両端間に発生する電圧がこの出力電圧（−１０Ｖ）に積み上げられることにより、演算増幅器１６ａでは上記のバーチャルショートが維持されない状態となって、電圧Ｖ５は正電圧に移行して上昇する。

具体的には、放電が発生しているときの一対の配線パターン間の絶縁抵抗は１．２５ＭΩに低下する。このため、検査電流Ｉ１の流れる経路において、１０００ＭΩレンジでは、（１２５Ｖ−１．２５ＭΩ×Ｉ１＝−１０Ｖ＋４０ＭΩ×Ｉ１）の関係式が成り立つことから、検査電流Ｉ１は、３．２７μＡまで増加し、電圧Ｖ５は、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のない状態であれば、１２０．９Ｖまで上昇するが、本例ではツェナーダイオードＺＤ２によって７Ｖに制限される。同様にして、１００ＭΩレンジでは、（１２５Ｖ−１．２５ＭΩ×Ｉ１＝−１０Ｖ＋４ＭΩ×Ｉ１）の関係式が成り立つことから、検査電流Ｉ１は、２５．７μＡまで増加し、電圧Ｖ５は、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のない状態であれば、９２．８Ｖまで上昇するが、本例ではツェナーダイオードＺＤ２によって７Ｖに制限される。また、１０ＭΩレンジでは、（１２５Ｖ−１．２５ＭΩ×Ｉ１＝−１０Ｖ＋４００ｋΩ×Ｉ１）の関係式が成り立つことから、検査電流Ｉ１は、８１．８μＡまで増加し、電圧Ｖ５は、ツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２のない状態であれば、２２．７Ｖまで上昇するが、本例ではツェナーダイオードＺＤ２によって７Ｖに制限される。

本例では、いずれの測定レンジにおいて放電が発生したとしても、その発生を放電検出部１８が検出し得るように、基準電圧Ｖｒｅｆは、上記したようにツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧Ｖｚ１（＝７Ｖ）を下回る電圧（一例として＋５Ｖ）に規定されている。

なお、コンパレータ１８ａの一方の入力端子（本例では一例として、非反転入力端子）を基準電圧Ｖｒｅｆ（予め規定された正の電圧）に規定し、他方の入力端子（本例では一例として、反転入力端子）を接続切替部１２の他の検出側端子Ｔｄに接続する構成を採用することもできる。この構成では、放電検出信号Ｓ１の極性が上記の構成とは反転する（電圧Ｖ５がＬｏｗレベルのときに放電検出信号Ｓ１が出力されたことになる）。

処理部１９は、一例としてＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示せず）で構成されて、接続切替部１２および電圧生成部１３に対する制御処理、および絶縁検査処理を実行する。表示部２０は、一例としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などのディスプレイ装置で構成されて、絶縁検査処理の結果を表示する。

次に、絶縁検査装置１の動作について、図面を参照して説明する。なお、絶縁検査を行う回路基板２については、図外の基板保持部に保持されて、規定された検査位置に予め配置されているものとする。

この状態において、絶縁検査装置１では、処理部１９が、絶縁検査処理を実行する。この絶縁検査処理では、処理部１９は、まず、接続切替部１２に対する制御を実行して、複数の配線パターンのうちの絶縁検査対象とする一対の配線パターン３，４とケーブル２２を介して接続されている各基板側端子Ｔｐのうちの一方（配線パターン３と接続されている基板側端子Ｔｐ）を２つの検出側端子Ｔｄのうちの一の検出側端子Ｔｄに接続させ、かつ各基板側端子Ｔｐのうちの他方（配線パターン４と接続されている基板側端子Ｔｐ）を２つの検出側端子Ｔｄのうちの他の検出側端子Ｔｄに接続させる。

次いで、処理部１９は、電圧生成部１３に対する制御を実行して、検査電圧Ｖ１の生成を開始させる。これにより、検査電圧Ｖ１が、接続切替部１２、ケーブル２２およびプローブ１１ａを介して配線パターン３に供給されて、一対の配線パターン３，４間に印加される。

この状態において、電圧検出部１４は、一対の検出側端子Ｔｄ，Ｔｄ間に発生する電圧Ｖ２を検出すると共に、検出信号Ｖ３に増幅して出力する。次いで、第１Ａ／Ｄ変換部１５が、検出信号Ｖ３をサンプリングして電圧データＤｖに変換して、処理部１９に出力する。一方、電流検出部１６は、検査電圧Ｖ１の印加時に、電圧生成部１３、接続切替部１２、ケーブル２２、プローブ１１ａ、配線パターン３、配線パターン４、ケーブル２２、接続切替部１２、帰還回路１６ｂの経路に流れる検査電流Ｉ１を電流電圧変換して、電圧信号Ｖ４として出力する。次いで、第２Ａ／Ｄ変換部１７が、電圧信号Ｖ４をサンプリングして電流データＤｉに変換して、処理部１９に出力する。

続いて、処理部１９は、電圧データＤｖおよび電流データＤｉを入力すると共に、放電検出部１８から放電検出信号Ｓ１が出力されているか否かを判別する。

この場合において、一対の配線パターン３，４間に放電が発生していないとき、つまり、絶縁状態が正常なときには、上記したように、電流検出部１６の帰還回路１６ｂ（レンジ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれか）に流れる検査電流Ｉ１は、０．２５μＡ以下の極めて低い電流値であるため、電流検出部１６は、反転入力端子と非反転入力端子と間のバーチャルショート状態を正常に維持した状態で、正常に電流電圧変換動作を実行して、電圧信号Ｖ４を出力する。また、演算増幅器１６ａの反転入力端子の電圧（つまり反転入力端子に発生する電圧：検出側端子Ｔｄの電圧）Ｖ５は、基準電位Ｇと同電位（０Ｖ：基準電圧Ｖｒｅｆ以下）となり、放電検出部１８は、放電検出信号Ｓ１をＬｏｗレベルで出力する。つまり、放電検出部１８は、放電検出信号Ｓ１の出力を停止している。

したがって、処理部１９は、放電検出部１８からの放電検出信号Ｓ１の出力を検出しないため、一対の配線パターン３，４間に放電が発生していないと判別して、電圧データＤｖに基づいて一対の配線パターン３，４間の電圧値（電圧Ｖ２の電圧値。この場合には、一対の配線パターン３，４間の電位差でもある）を算出すると共に、電流データＤｉに基づいて一対の配線パターン３，４間に流れる電流値（検査電流Ｉ１の電流値）を算出する。次いで、処理部１９は、算出した電圧値および電流値に基づいて、一対の配線パターン３，４間の絶縁抵抗値Ｒｉｓを算出して、表示部２０に表示させる。これにより、絶縁検査処理が完了する。

一方、一対の配線パターン３，４間に放電が発生している場合には、検査電圧Ｖ１に生じる電圧降下が僅かなものであり、これによって電圧検出部１４が検出している電圧Ｖ２にこの電圧降下の影響が現れていないときであったとしても、電流検出部１６の帰還回路１６ｂ（レンジ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のいずれか）に流れる検査電流Ｉ１の電流値は、一対の配線パターン３，４間の絶縁状態が正常なときに流れる電流値（例えば上記したように０．２５μＡ以下）と比較して、極めて大きな電流値（１０００ＭΩレンジでは３．２７μＡ、１００ＭΩレンジでは２５．７μＡ、１０ＭΩレンジでは８１．８μＡ）となる。このため、演算増幅器１６ａは、反転入力端子と非反転入力端子と間のバーチャルショート状態を正常に維持し得ない状態に移行する。したがって、演算増幅器１６ａの反転入力端子の電圧（検出側端子Ｔｄの電圧）Ｖ５は、基準電圧Ｖｒｅｆを超える電圧（ツェナーダイオードＺＤ２のツェナー電圧Ｖｚ１（＝７Ｖ））となる。これにより、放電検出部１８は、放電検出信号Ｓ１をＨｉｇｈレベルで出力する（放電検出信号Ｓ１を出力する）。

したがって、処理部１９は、放電検出部１８からの放電検出信号Ｓ１の出力を検出して、一対の配線パターン３，４間に放電が発生していると判別する。このようにして放電が発生している場合には、正確な絶縁抵抗値Ｒｉｓの算出が行えない。このため、処理部１９は、電圧データＤｖおよび電流データＤｉに基づく絶縁抵抗値Ｒｉｓの算出、および表示部２０への表示は実行せずに、放電が発生した旨を表示部２０に表示させる。これにより、絶縁検査処理が完了する。

このように、この絶縁検査装置１によれば、放電検出部１８が、電流検出部１６を構成する演算増幅器１６ａにおける反転入力端子の電圧Ｖ５と基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、電圧Ｖ５が基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときに、放電の発生を示す放電検出信号Ｓ１を処理部１９に出力する。したがって、放電の発生時において検査電圧Ｖ１に発生する電圧降下が僅かであって、この電圧降下が上記の各容量成分Ｃ１，Ｃ２によって吸収されるような微小な放電についても、確実に検出することができるため、放電の発生の際における誤った絶縁抵抗値Ｒｉｓの算出を回避することができる結果、絶縁検査の精度を向上させることができる。

なお、上記の電流検出部１６では、上記したように、放電が発生したとして検出される検査電流Ｉ１の電流値が、１０ＭΩレンジでは８１．８μＡ、１００ＭΩレンジでは２５．７μＡ、１０００ＭΩレンジでは３．２７μＡというように、各測定レンジにおいて大きく相違する（ばらつく）ため、各測定レンジにおいて同じかまたはより近い値にできるのが好ましい。また、微小電流レンジである１０００ＭΩレンジでの電流値（感度）が、他の測定レンジでの電流値（感度）と比較して小さく（感度が高く）なり過ぎるため、より大きな電流値（より低い感度）とするのが好ましい。これを実現する電流検出部２６について、図２を参照して説明する。なお、電流検出部１６と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略する。

電流検出部２６では、電流検出部１６の構成に加えて、互いに逆向きに直列接続された一対のツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４、およびツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４に直列に接続されてツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４を流れる電流をツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４の定格電流範囲内に制限する抵抗（電流制限抵抗）Ｒ４で構成されるバイパス回路１６ｃが、帰還回路１６ｂに対して並列に接続されている。本例では、各ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４として、一例としてツェナー電圧Ｖｚ２が７Ｖのツェナーダイオードを使用し、一例として抵抗値が２５ｋΩの抵抗を電流制限抵抗Ｒ４として使用する。

この場合、いずれの測定レンジにおいても、放電の発生時に、電圧Ｖ５が基準電圧Ｖｒｅｆ（本例では、５Ｖ）に達する前に、バイパス回路１６ｃが作動して（本例では、ツェナーダイオードＺＤ４がオンして）、その後は、検査電流Ｉ１がこのバイパス回路１６ｃを経由して流れるように、ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４のツェナー電圧Ｖｚ２が規定されている。具体的には、電圧Ｖ５が５Ｖに達する前に、放電の発生時に検査電流Ｉ１が流れることに起因して各レンジ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の両端間に発生する電圧により、バイパス回路１６ｃが作動するように（ツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４（本例ではツェナーダイオードＺＤ４）がオンするように）、ツェナー電圧Ｖｚ２が上記したように７Ｖに規定されている。

この構成により、いずれの測定レンジにおいても、放電の発生時に検査電流Ｉ１が流れることに起因して各レンジ抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の両端間に発生する電圧が７Ｖに達したときには、その後にこの両端間の電圧が７Ｖを下回るまでの間、バイパス回路１６ｃが作動して、検査電流Ｉ１はこのバイパス回路１６ｃを経由して流れる。このため、バイパス回路１６ｃが作動している状態において、式（−１０Ｖ＋Ｖｚ２＋２５ｋΩ×Ｉ１）で規定される電圧（検出側端子Ｔｄの電圧）Ｖ５が、検査電流Ｉ１の増加に伴って上昇する。なお、発明の理解を容易にするため、ツェナーダイオードＺＤ３の順方向電圧はゼロボルトであるものとしている。これにより、この電圧Ｖ５が上昇して基準電圧Ｖｒｅｆ（５Ｖ）に達し、さらに基準電圧Ｖｒｅｆを超えたときには、放電検出部１８が、放電検出信号Ｓ１をＨｉｇｈレベルで出力する（放電検出信号Ｓ１を出力する）ため、処理部１９は、放電検出部１８からの放電検出信号Ｓ１の出力を検出して、一対の配線パターン３，４間に放電が発生していると判別する。

具体的には、１０ＭΩレンジでは、レンジ抵抗Ｒ１（４００ｋΩ）に検査電流Ｉ１が流れることにより、このレンジ抵抗Ｒ１の両端間に発生する電圧が７Ｖ（ツェナー電圧Ｖｚ２）になったときに（検査電流Ｉ１が１７．５μＡに達したときに）、バイパス回路１６ｃが作動して、検査電流Ｉ１がこのバイパス回路１６ｃを経由して流れ始める。その後に、検査電流Ｉ１がさらに増加して３２０μＡに達したときに、検査電流Ｉ１が流れることによって電流制限抵抗Ｒ４の両端間に発生する電圧が８Ｖ（＝３２０μＡ×２５ｋΩ）となって、ツェナー電圧Ｖｚ２（７Ｖ）を含めたバイパス回路１６ｃ全体の両端間の電圧（電流制限抵抗Ｒ４の両端間に発生する電圧とツェナー電圧Ｖｚ２との合成電圧）が１５Ｖ（＝７Ｖ＋８Ｖ）に達する。これにより、電圧Ｖ５が５Ｖ（＝１５Ｖ−１０Ｖ）となり、基準電圧Ｖｒｅｆ（５Ｖ）に達することから、検査電流Ｉ１がその後さらに増加したときには、電圧Ｖ５が基準電圧Ｖｒｅｆを超えるため、放電検出部１８がこれを検出して、放電検出信号Ｓ１を出力する。

また、１００ＭΩレンジでは、レンジ抵抗Ｒ２（４ＭΩ）に検査電流Ｉ１が流れることにより、このレンジ抵抗Ｒ２の両端間に発生する電圧が７Ｖになったときに（検査電流Ｉ１が１．７５μＡに達したときに）、バイパス回路１６ｃが作動して、検査電流Ｉ１がこのバイパス回路１６ｃを経由して流れ始める。その後に、検査電流Ｉ１がさらに増加して３２０μＡに達したときに、検査電流Ｉ１が流れることによって電流制限抵抗Ｒ４の両端間に発生する電圧が８Ｖ（＝３２０μＡ×２５ｋΩ）となって、ツェナー電圧Ｖｚ２（７Ｖ）を含めたバイパス回路１６ｃ全体の両端間の電圧が１５Ｖに達する。これにより、電圧Ｖ５が５Ｖ（＝１５Ｖ−１０Ｖ）となり、基準電圧Ｖｒｅｆ（５Ｖ）に達することから、検査電流Ｉ１がその後さらに増加したときには、電圧Ｖ５が基準電圧Ｖｒｅｆを超えるため、放電検出部１８がこれを検出して、放電検出信号Ｓ１を出力する。

また、１０００ＭΩレンジでは、レンジ抵抗Ｒ３（４０ＭΩ）に検査電流Ｉ１が流れることにより、このレンジ抵抗Ｒ３の両端間に発生する電圧が７Ｖになったときに（検査電流Ｉ１が０．１７５μＡに達したときに）、バイパス回路１６ｃが作動して、検査電流Ｉ１がこのバイパス回路１６ｃを経由して流れ始める。その後に、検査電流Ｉ１がさらに増加して３２０μＡに達したときに、検査電流Ｉ１が流れることによって電流制限抵抗Ｒ４の両端間に発生する電圧が８Ｖ（＝３２０μＡ×２５ｋΩ）となって、ツェナー電圧Ｖｚ２（７Ｖ）を含めたバイパス回路１６ｃ全体の両端間の電圧が１５Ｖに達する。これにより、電圧Ｖ５が５Ｖ（＝１５Ｖ−１０Ｖ）となり、基準電圧Ｖｒｅｆ（５Ｖ）に達することから、検査電流Ｉ１がその後さらに増加したときには、電圧Ｖ５が基準電圧Ｖｒｅｆを超えるため、放電検出部１８がこれを検出して、放電検出信号Ｓ１を出力する。

このように、このバイパス回路１６ｃを有する電流検出部２６を備えた構成の絶縁検査装置１では、いずれの測定レンジに設定されていたとしても、放電の発生の際には、バイパス回路１６ｃが作動するため、バイパス回路１６ｃを構成するツェナーダイオードＺＤ４のツェナー電圧Ｖｚ２と、バイパス回路１６ｃを構成する電流制限抵抗Ｒ４に検査電流Ｉ１が流れることに起因して電流制限抵抗Ｒ４の両端間に発生する電圧との合成電圧が、電流検出部１６を構成する演算増幅器１６ａにおける反転入力端子の電圧Ｖ５となる。したがって、この絶縁検査装置１によれば、いずれの測定レンジに設定されていたとしても、放電検出部１８において放電の発生を検出する際の検査電流Ｉ１の電流値を揃えることができる。すなわち、各測定レンジにおいて、同じ検査電流Ｉ１の電流値で、つまり同じ感度で放電の発生（発生の開始）を検出することができる。これにより、この絶縁検査装置１によれば、微小電流レンジである１０００ＭΩレンジでの電流値（感度）が、他の測定レンジでの電流値（感度）と比較して小さく（感度が高く）なり過ぎるといった事態を回避することができる。

なお、上記の電流検出部２６では、演算増幅器１６ａの出力端子側から反転入力端子側に向かう電流が流れた場合においても、電圧Ｖ５の上昇を制限するために、互いに逆向きに直列接続された一対のツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２を上記のように接続し、かつバイパス回路１６ｃが上記のように作動させるために、互いに逆向きに直列接続された一対のツェナーダイオードＺＤ３，ＺＤ４を電流制限抵抗Ｒ４に直列に接続する構成を採用しているが、検査電流Ｉ１の流れる向きが、常に図２に示す矢印の向き（演算増幅器１６ａの反転端子に流れ込む向き）である場合には、ツェナーダイオードＺＤ１の配設を省略して、コンパレータ１８ａの一方の入力端子（非反転入力端子）と基準電位Ｇとの間にツェナーダイオードＺＤ２のみを接続する構成にすることもできると共に、ツェナーダイオードＺＤ３の配設を省略して、ツェナーダイオードＺＤ４と電流制限抵抗Ｒ４の直列回路でバイパス回路１６ｃを構成することもできる。

また、上記の例では、一対の配線パターン３，４間の電圧値と、一対の配線パターン３，４間に流れる検査電流Ｉ１の電流値とに基づいて、一対の配線パターン３，４間の絶縁抵抗値Ｒｉｓを算出しているが、一対の配線パターン３，４に電圧生成部１３から印加される検査電圧Ｖ１が既知の場合には、一対の配線パターン３，４間の電圧値に代えて検査電圧Ｖ１に基づいて、絶縁抵抗値Ｒｉｓを算出することもできる。

１ 絶縁検査装置
２ 回路基板
３，４ 配線パターン
１３ 電圧生成部
１６ 電流検出部
１６ａ 演算増幅器
１６ｂ 帰還回路
１６ｃ バイパス回路
１８ 放電検出部
１９ 処理部
Ｇ 基準電位
Ｉ１ 検査電流
Ｒｉｓ 絶縁抵抗値
Ｓ１ 放電検出信号
Ｖ１ 検査電圧
Ｖ４ 電圧信号
Ｖｒｅｆ 基準電圧

Claims (2)

1. 絶縁検査の対象となる一対の配線パターン間に印加する検査電圧を生成する電圧生成部と、
   反転入力端子が前記一対の配線パターンのうちの一方の配線パターンに接続されると共に非反転入力端子が基準電位に接続され、かつ出力端子と前記反転入力端子との間にレンジ設定回路が接続された演算増幅器を有し、前記検査電圧の印加時に当該一対の配線パターン間に流れる検査電流を当該一方の配線パターンを介して入力すると共に前記演算増幅器で電圧信号に変換して出力する電流電圧変換部と、
   前記検査電圧の印加時における前記一対の配線パターン間の電圧値および当該検査電圧の電圧値のいずれか一方の電圧値と、前記電流電圧変換部によって変換された前記電圧信号に基づく前記検査電流の電流値とに基づいて前記一対の配線パターン間の絶縁抵抗値を算出すると共に当該算出した絶縁抵抗値に基づいて当該一対の配線パターン間の絶縁状態を判別する処理部とを備えた絶縁検査装置であって、
   前記演算増幅器における前記反転入力端子の電圧が予め規定された基準電圧を超えたときに、前記一対の配線パターン間に放電が発生したことを示す放電検出信号を前記処理部に出力する放電検出部を備え、
   前記処理部は、前記放電検出信号を入力したときに前記一対の配線パターンの絶縁状態を不良と判別する絶縁検査装置。
2. 前記レンジ設定回路は、前記演算増幅器の前記出力端子と前記反転入力端子との間に切替スイッチによって切り替え接続可能に配設された複数の基準抵抗で構成され、
   ツェナーダイオードおよび当該ツェナーダイオードに直列に接続された電流制限抵抗で構成されて前記レンジ設定回路に並列に接続されるバイパス回路を備えている請求項１記載の絶縁検査装置。

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