JP2019032272A

JP2019032272A - 伝導ノイズ可視化装置および伝導ノイズ可視化方法

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Publication number: JP2019032272A
Application number: JP2017154237A
Authority: JP
Inventors: ファーハンマハムド; Farhan Mahmood; 岡本　健; Takeshi Okamoto; 健岡本; 雄一郎奥川; Yuichiro Okugawa; 佳春秋山; Yoshiharu Akiyama; 貴章井渕; Takaaki Ibuchi; 舟木　剛; Takeshi Funaki; 剛舟木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Osaka University NUC
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Osaka University NUC
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: JP6915780B2

Abstract

【課題】パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴って発生する伝導ノイズの、時間軸上における伝達経路を可視化することが可能な伝導ノイズ可視化装置を提供する。【解決手段】電源回路を対象にパワー半導体デバイスのスイッチング動作をトリガとして検出し、任意の測定分解能に応じた各測定ポイントＰ(0,0)…(m,n)で、任意の測定時間ｔ０，ｔ１，…，ｔＬ毎に磁界強度Ｈｔ０，Ｈｔ１，…，ＨｔＬを測定し、各測定ポイントＰ(0,0)…(m,n)にそれぞれその測定時間ｔ０，ｔ１，…，ｔＬのデータと測定した磁界強度Ｈｔ０，Ｈｔ１，…，ＨｔＬのデータとを対応付けて記憶する。測定ポイントＰ(0,0)…(m,n)毎に最大の磁界強度Ｈmaxが得られた測定時間ｔｎ…を抽出し、抽出した各測定時間ｔｎ…の時間順にその最大磁界強度Ｈmaxが対応付けられた測定ポイントＰ(m,n)を、電源回路の画像データＧにマッピング（描画）し、伝導ノイズの伝達経路ＮＬとして表示させる。【選択図】図７

Description

本発明は、電気・電子機器が発する伝導妨害波（伝導ノイズ）を測定（可視化）するための伝導ノイズ可視化装置および伝導ノイズ可視化方法に関する。

電気・電子機器の内部回路において、伝導ノイズのノイズ源の特定や、伝達経路を可視化することを目的に、ICやLSI等の半導体から発生する磁界を測定する試験（磁界プローブ法）が行われる（例えば、非特許文献１参照。）。

本試験では、測定対象の近傍において、磁界プローブを用いて、測定点における磁界強度と、磁界強度の周波数特性を測定し、その結果から、測定点と磁界強度を平面上にマッピングすることで、ノイズ源等を特定している。

また、静電気等の過渡的な電磁界が回路に及ぼす影響を可視化し、時間軸上における伝導ノイズの伝達経路を可視化すること目的に、静電気放電（ESD: Electro Static Discharge）ガンと磁界プローブを用いて、ESDガンにより静電気を印加し、そのタイミングで、測定点における磁界強度と、その時間（位相）特性を測定する手法も提案されている（例えば、非特許文献２参照。）。

International Standard IEC 61967-6, "Measurement of Conducted Emissions, Magnetic Probe Method" 白鳥, 他, "EMC可視化ソリューション-ノイズと静電気の可視化を実現-," 電磁環境工学情報EMC. No. 341, pp.103-113, 2016

SiC（シリコンカーバイト）やGaN（窒化ガリウム）等を用いたワイドバンドギャップパワー半導体デバイスは、電気・電子機器の電源回路として組み込まれている。これらパワー半導体デバイスからの伝導ノイズは、常時スイッチング動作を行っているという特性上、スイッチング動作の速度に起因する一定の間隔で発生している。

時間軸上における、伝導ノイズの伝達経路を可視化する際に、前記従来の手法では、印加された静電気に伴って発生する伝導ノイズの伝達経路を、測定対象の回路に対応した平面（回路平面）上に各測定点で測定した静電気の強度を色の濃淡で表し、これを複数の測定時間毎に生成した複数枚の各回路平面として時間順に見比べるようにして可視化することはできる。しかしながら、前記パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴って発生する伝導ノイズの伝達経路の可視化はできていない。

本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、半導体デバイスのスイッチング動作に伴って発生する伝導ノイズの、時間軸上における伝達経路を可視化することを可能にする伝導ノイズ可視化装置および伝導ノイズ可視化方法を提供することを目的とする。

本発明に係る伝導ノイズ可視化装置は、被測定回路のスイッチング動作に伴いトリガを検出するトリガ検出手段と、前記被測定回路に任意に設定された各測定点において、前記トリガ検出手段により検出されたトリガの検出時点から任意に設定された測定時間毎に磁界強度を測定する磁界強度測定手段と、前記磁界強度測定手段により測定された前記測定時間毎の磁界強度のうち、最大の磁界強度が測定された測定時間を抽出する測定時間抽出手段と、前記測定時間抽出手段により抽出された、前記最大の磁界強度が測定された測定時間に基づいて、当該測定時間に対応する測定点を示す画像を前記被測定回路の画像データと合成して表示部に表示させる表示制御手段と、を備えている。

本発明によれば、半導体デバイスのスイッチング動作に伴って発生する伝導ノイズの、時間軸上における伝達経路を可視化することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る伝導ノイズ可視化装置１０の機能の構成を示すブロック図。前記伝導ノイズ可視化装置１０の構成を示すブロック図。前記伝導ノイズ可視化装置１０のカメラ２２により撮影した電源回路３０の画像データＧと当該画像データＧ上での各測定ポイントＰとの関係を示す図。前記電源回路３０の機能の構成を示すブロック図。前記伝導ノイズ可視化装置１０の伝導ノイズ可視化処理を示すフローチャート。前記伝導ノイズ可視化装置１０の伝導ノイズ可視化処理に従い、被測定回路の各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)において各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得した磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、被測定回路の画像データＧにマッピングしたイメージを示す図。前記伝導ノイズ可視化装置１０の伝導ノイズ可視化処理に従い生成された伝導ノイズ伝達経路Ｎ_Ｌの可視化イメージを示す図。本発明の第２実施形態に係る伝導ノイズ可視化装置１０Ａの機能の構成を示すブロック図。前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い、被測定回路の各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)において各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得した指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ａ）での磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、被測定回路の画像データＧにマッピングしたイメージを示す図。前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い生成された指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ａ）での伝導ノイズ伝達経路Ｎ_Ｌの可視化イメージを示す図。前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い、被測定回路の各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)において各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得した指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ｂ）での磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、被測定回路の画像データＧにマッピングしたイメージを示す図。前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い生成された指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ｂ）での伝導ノイズ伝達経路Ｎ_Ｌの可視化イメージを示す図。

以下図面により本発明の実施の形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る伝導ノイズ可視化装置１０の機能の構成を示すブロック図である。

この第１実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０は、画像撮影部１１、トリガ部１２、磁界測定部１３、データ入出力部１４、記憶部１５、制御部１６、表示部１７から構成され、パワー半導体デバイスを搭載した電源回路３０を対象に、伝導ノイズの伝達経路を可視化する機能を有する。

前記画像撮影部１１は、前記電源回路３０を撮影する。

前記トリガ部１２は、前記電源回路３０のスイッチング動作に伴うトリガを検出する。

前記磁界測定部１３は、前記電源回路３０に設定する各測定ポイント（測定点）の磁界強度を測定する。

前記データ入出力部１４は、前記電源回路３０に各測定ポイントを設定するための測定分解能、前記トリガの検出時点からの複数の測定タイミングを設定するための各測定時間等のデータを入力し、また、測定結果に応じたデータを出力する。

前記記憶部１５は、前記画像撮影部１１により撮影された電源回路３０の画像データ、前記データ入出力部１４により入力された測定分解能に応じた各測定ポイントや各測定時間等のデータ、前記磁界測定部１３により測定された前記各測定ポイントにおける前記測定時間毎の磁界強度のデータ等を記憶する。

前記制御部１６は、前記画像撮影部１１による撮影機能、撮影された画像データを前記記憶部１５に記憶させる機能、前記磁界測定部１３により測定される磁界強度のデータを前記各測定ポイントのそれぞれにおいて前記測定時間毎にそのピーク値を取得して前記記憶部１５に記憶させる機能、前記記憶部１５に記憶された画像データと前記各測定ポイントのそれぞれにおける前記測定時間毎の磁界強度のピーク値のデータとに基づいて、前記表示部１７に前記電源回路３０における伝導ノイズの伝達経路を表示させる機能等の制御を行なう。

図２は、前記伝導ノイズ可視化装置１０の構成を示すブロック図である。

この伝導ノイズ可視化装置１０は、制御用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２１を備え、当該制御用ＰＣ２１において、伝導ノイズ可視化処理のプログラムを実行することで、前記伝導ノイズの伝達経路を可視化する機能を実現する。

前記制御用ＰＣ２１には、カメラ２２、オシロスコープ２３を接続し、当該オシロスコープ２３に電圧プローブ２４と磁界プローブ２５を接続する。また、前記制御用ＰＣ２１には、前記磁界プローブ２５を前記電源回路３０上の各測定ポイントに移動して走査させるためのプローブ移動機（スキャナ）２６を接続する。前記制御用ＰＣ２１は、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶部２７、液晶カラーディスプレイなどの表示部２８を備える。

前記図１で示した画像撮影部１１は、カメラ２２により実現し、トリガ部１２、磁界測定部１３は、オシロスコープ２３、電圧プローブ２４、磁界プローブ２５により実現し、データ入出力部１４、記憶部１５、制御部１６、表示部１７は、制御用ＰＣ２１およびプローブ移動機２６により実現する。

図３は、前記伝導ノイズ可視化装置１０のカメラ２２により撮影した電源回路３０の画像データＧと当該画像データＧ上での各測定ポイントＰとの関係を示す図である。

前記電源回路３０に対する各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)の細かさは、前記制御用ＰＣ２１において、ユーザ操作に応じて入力される任意の測定分解能に応じて設定される。

図４は、前記電源回路３０の機能の構成を示すブロック図である。

前記電源回路３０は、電源４０と負荷５０との間に設置され、パワー半導体デバイスやトランス等を用いて電力を変換する電力変換回路３１、当該電力変換回路３１内のパワー半導体デバイスに駆動用の電圧を供給するドライブ回路３２、そして、入出力の電圧、電流を観測し、その結果に基づき、前記ドライブ回路３２が供給する電圧の周波数やON/OFFのタイミングを制御する制御回路３３により構成される。

ここで、前記電力変換回路３１内パワー半導体デバイスのスイッチング動作は、前記ドライブ回路３２から供給される電圧により制御されるため、伝導ノイズ、および、当該伝導ノイズに伴う磁界が発生するタイミングも、前記ドライブ回路３２から供給される電圧に依存する。このことから、トリガ検出用の電圧プローブ２４を、前記ドライブ回路３２の出力端に設置することにより、前記パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴って伝導ノイズが発生するタイミングで、測定開始のトリガを得ることができる。

このように構成された伝導ノイズ可視化装置１０は、前記制御用ＰＣ２１のＣＰＵが前記伝導ノイズ可視化処理のプログラムに記述された命令に従い装置内各部の動作を制御し、ソフトウエアとハードウエアとが協働して動作することにより、以下の動作説明で述べるような、各種の機能を実現する。

次に、前記構成の伝導ノイズ可視化装置１０の動作について説明する。

図５は、前記伝導ノイズ可視化装置１０の伝導ノイズ可視化処理を示すフローチャートである。

先ず、制御用ＰＣ２１をユーザが操作し、前記電源回路３０に各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)を設定するための測定分解能、前記電圧プローブ２４によるトリガの検出時点からの複数の測定タイミングを設定するための各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌを入力する。入力された測定分解能と各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌのデータは記憶部２７に記憶される。

制御用ＰＣ２１をユーザが操作し、伝導ノイズ可視化処理の開始を指示すると、予め所定の位置に配置された被測定回路としての電源回路３０が、カメラ２２により撮影され、撮影された画像データＧは記憶部２７に記憶される（ステップＳ１）。

制御用ＰＣ２１は、図３で示したように、前記記憶部２７に記憶された画像データＧを、前記測定分解能のデータに応じて分割し、各測定ポイントをその位置情報である二次元座標Ｐ(0,0)(0,1)…(m,n)として決定し前記記憶部２７に記憶する（ステップＳ２）。

そして前記制御用ＰＣ２１は、前記記憶部２７に記憶された各測定ポイントの位置情報Ｐ(0,0)(0,1)…(m,n)のうち、原点の位置情報Ｐ(0,0)をプローブ移動機２６に転送し、前記磁界プローブ２５を前記電源回路３０の最初の測定ポイントＰ(0,0)に移動させる（ステップＳ３）。

電源回路３０（図４参照）におけるドライブ回路３２の出力端に設置した電圧プローブ２４により、予め設定された一定の電圧（電力変換回路３１内パワー半導体デバイスをスイッチング動作させるための電圧）が測定されることで、オシロスコープ２３を介して、前記制御用ＰＣ２１によりトリガを検出すると（ステップＳ４（Ｙｅｓ））、当該トリガの検出時点から前記記憶部２７に記憶された各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に、磁界プローブ２５によりオシロスコープ２３を介して測定されている磁界強度のデータが取得される（ステップＳ５）。

制御用ＰＣ２１は、前記電源回路３０の前記測定ポイントＰ(0,0)の位置での各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得された各磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、当該測定ポイントの位置情報Ｐ(0,0)と当該各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌのデータとに対応付けて記憶部２７に記憶させる（ステップＳ６）。この際、前記各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得された各磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータのうち、更にそのピーク値から任意の差分（例えば［−５dB］）の範囲内のデータだけを記憶させ、データ量の削減を図る。

すると、制御用ＰＣ２１は、前記電源回路３０に対する磁界プローブ２５の今回の移動位置（測定ポイント）が、前記記憶部２７に記憶されている最終の測定ポイントに到達したか否かを判断する（ステップＳ７）。

ここでは、今回の測定ポイントＰ(0,0)は、最終の測定ポイントではないと判断されるので（ステップＳ７（Ｎｏ））、当該今回の測定ポイントＰ(0,0)の次の測定ポイントの位置情報Ｐ(0,1)をプローブ移動機２６に転送し、前記磁界プローブ２５を前記電源回路３０の次の測定ポイントＰ(0,1)に移動させる（ステップＳ８）。

そして、前記磁界プローブ２５の移動後の測定ポイントＰ(0,1)において、前記同様に、前記電圧プローブ２５により測定されている電圧に応じたトリガ検出時点からの各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に、前記磁界プローブ２５により測定されている磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータが取得され、当該測定ポイントの位置情報Ｐ(0,1)と各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌのデータとに対応付けられて記憶部２７に記憶される（ステップＳ４〜Ｓ６）。

この後、制御用ＰＣ２１が、前記ステップＳ４〜Ｓ８の処理を同様に繰り返し実行することで、前記電源回路３０の全ての測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)における前記各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎の磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータが取得され、記憶部２７に記憶される。

そして、前記電源回路３０に対する磁界プローブ２５の今回の移動位置（測定ポイント）が、前記記憶部２７に記憶されている最終の測定ポイントに到達したと判断されると（ステップＳ７（Ｙｅｓ））、前記ステップＳ４〜Ｓ８に従い実行した電源回路３０の全測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)を対象とする時間軸上での磁界強度の取得およびその記憶の処理を終了し、ステップＳ９の処理に進む。

図６は、前記伝導ノイズ可視化装置１０の伝導ノイズ可視化処理に従い、被測定回路の各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)において各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得した磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、被測定回路の画像データＧにマッピングしたイメージを示す図である。ここで、画像データＧにマッピングする磁界強度Ｈの強弱は、色の濃淡により表現する。

すなわち、制御用ＰＣ２１は、前記記憶部２７に記憶された、電源回路（被測定回路）３０の各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)での各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎の磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌに対応する画像データを、図６に示すように、当該電源回路３０の画像データＧにマッピング（描画合成）して表示部２８に表示させることで、ユーザは、前記電源回路３０の各部Ｐ(0,0)(0,1)…(m,n)において、電力変換回路３１内パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴い生じている伝導ノイズの磁界強度の時間（位相）特性を、目視で確認できる。

次に制御用ＰＣ２１は、前記記憶部２７に記憶された各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)毎に、各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌにおける磁界強度Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌを比較し、そのうち最大の磁界強度Ｈmaxが得られた測定時間ｔ_ｎmaxを抽出し、当該抽出した測定時間ｔ_ｎmaxを該当する測定ポイントの位置情報Ｐ(m,n)に対応付けて記憶する（ステップＳ９）。

そして制御用ＰＣ２１は、前記ステップＳ９において記憶部２７に記憶された各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)毎の最大磁界強度Ｈmaxが得られた測定時間ｔ_ｎmaxのデータに基づいて、例えば図７（Ａ）（Ｂ）…（Ｃ）に示すように、当該測定時間ｔ_ｎmaxの時間順に、同測定時間ｔ_ｎmaxに対応付けられた測定ポイントＰ(m,n)に対応する画像データを、前記電源回路３０の画像データＧに順次マッピング（描画合成）し、図７（Ｄ）に示すように、伝導ノイズの伝達経路Ｎ_Ｌとして表示部２８に表示させる（ステップＳ１０）。

図７は、前記伝導ノイズ可視化装置１０の伝導ノイズ可視化処理に従い生成された伝導ノイズ伝達経路Ｎ_Ｌの可視化イメージを示す図である。

これによりユーザは、前記電源回路３０において、電力変換回路３１内パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴い生じている伝導ノイズの伝達経路Ｎ_Ｌを、目視で確認できる。

したがって、前記構成の伝導ノイズ可視化装置１０によれば、被測定回路としての電源回路３０を対象に、パワー半導体デバイスのスイッチング動作をトリガとして検出し、予め入力された測定分解能に応じた各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)において、予め入力された任意の測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に磁界強度Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌを測定し、当該各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)に、それぞれその測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌのデータと、測定した磁界強度Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータと、を対応付けて記憶する。そして、前記測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)毎に最大の磁界強度Ｈmaxが対応付けられた測定時間ｔ_ｎ…を抽出し、抽出した各測定時間ｔ_ｎ…の時間順に、その最大磁界強度Ｈmaxが対応付けられた測定ポイントＰ(m,n)に対応する画像データを、前記電源回路３０を撮影した画像データＧにマッピング（描画合成）し、伝導ノイズの伝達経路Ｎ_Ｌとして表示部２８に表示させる。

これにより、パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴って発生する伝導ノイズの、時間軸上における伝達経路を可視化することが可能になる。

（第２実施形態）
図８は、本発明の第２実施形態に係る伝導ノイズ可視化装置１０Ａの機能の構成を示すブロック図である。

この第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａは、画像撮影部１１、トリガ部１２、磁界測定部１３、データ入出力部１４、記憶部１５、制御部１６、表示部１７、周波数フィルタ部１８から構成され、パワー半導体デバイスを搭載した電源回路３０を対象に、周波数帯域を指定した伝導ノイズの伝達経路を可視化する機能を有する。

すなわち、この第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａは、前記図１で示した第１実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０と比較して、磁界測定部１３により測定した伝導ノイズの磁界強度を、周波数フィルタ部１８において予め指定された周波数帯域の磁界強度に制限して取得する点で異なる。

前記周波数フィルタ部１８は、前記図２で示した伝導ノイズ可視化装置１０の制御用ＰＣ２１において、ユーザ操作に応じて入力された制限すべき周波数帯域の中心周波数（例えばｆ_Ａ）と任意の帯域幅（例えば0.1*ｆ_Ａ）のデータに基づいて、磁界プローブ２５からオシロスコープ２３を介して測定される伝導ノイズの磁界強度のうち、該当する周波数帯域の成分のみを通過させて取得するディジタルフィルタにより構成する。

そして、前記構成の第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａでは、前記図５で示した伝導ノイズ可視化処理のステップＳ５において、各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得する磁界強度のデータを、前記ディジタルフィルタにより指定の周波数帯域の成分のみを通過させるフィルタ処理を施して取得する。

すなわち、電源回路３０（図４参照）におけるドライブ回路３２の出力端に設置した電圧プローブ２４により、予め設定された一定の電圧（電力変換回路３１内パワー半導体デバイスをスイッチング動作させるための電圧）が測定されることで、オシロスコープ２３を介して、前記制御用ＰＣ２１によりトリガを検出すると（ステップＳ４（Ｙｅｓ））、当該トリガの検出時点から前記記憶部２７に記憶された各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に、磁界プローブ２５によりオシロスコープ２３を介して測定されている磁界強度のデータが、指定の周波数帯域に制限されたピーク値として取得される（ステップＳ５）。

制御用ＰＣ２１は、前記電源回路３０の測定ポイントＰ(m,n)の位置での各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に前記指定の周波数帯域に制限して取得された各磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、当該測定ポイントの位置情報Ｐ(m,n)と当該各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌのデータとに対応付けて記憶部２７に記憶させる（ステップＳ６）。

これ以外の処理については、前記第１実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０での伝導ノイズ可視化処理と同様に行われるため、その詳細な説明は省略する。

図９は、前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い、被測定回路の各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)において各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得した指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ａ）での磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、被測定回路の画像データＧにマッピングしたイメージを示す図である。

図１０は、前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い生成された指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ａ）での伝導ノイズ伝達経路Ｎ_Ｌの可視化イメージを示す図である。

図１１は、前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い、被測定回路の各測定ポイントＰ(0,0)(0,1)…(m,n)において各測定時間ｔ_０，ｔ_１，…，ｔ_Ｌ毎に取得した指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ｂ）での磁界強度（ピーク値）Ｈｔ_０，Ｈｔ_１，…，Ｈｔ_Ｌのデータを、被測定回路の画像データＧにマッピングしたイメージを示す図である。

図１２は、前記第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａの伝導ノイズ可視化処理に従い生成された指定の周波数帯域幅（0.1*ｆ_Ｂ）での伝導ノイズ伝達経路Ｎ_Ｌの可視化イメージを示す図である。

したがって、前記構成の第２実施形態の伝導ノイズ可視化装置１０Ａによれば、パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴って発生する伝導ノイズのうち、ユーザが任意に指定した周波数帯域の伝導ノイズについて、時間軸上における伝達経路を可視化することが可能になる。

なお、前記各実施形態において記載した伝導ノイズ可視化装置１０（１０Ａ）による各処理の手法、すなわち、図５〜図７および図９〜図１２に示す伝導ノイズ可視化処理等の各手法は、何れもコンピュータに実行させることができるプログラムとして、メモリカード（ＲＯＭカード、ＲＡＭカード等）、磁気ディスク（フロッピ（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の外部記録装置の媒体に格納して配布することができる。そして、電子装置（伝導ノイズ可視化装置１０（１０Ａ））のコンピュータ（制御用ＰＣ２１（ＣＰＵ））は、この外部記録装置の媒体に記録されたプログラムを記憶装置に読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、前記各実施形態において説明した伝導ノイズ可視化の機能を実現し、前述した手法による同様の処理を実行することができる。

また、前記各手法を実現するためのプログラムのデータは、プログラムコードの形態としてネットワーク上を伝送させることができ、このネットワークに接続されたコンピュータ装置から前記プログラムのデータを電子装置に取り込んで記憶装置に記憶させ、前述した伝導ノイズ可視化の機能を実現することもできる。

本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が異なる形態にして組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

１０…伝導ノイズ可視化装置（第１実施形態）、
１０Ａ…伝導ノイズ可視化装置（第２実施形態）、
１１…画像撮影部、１２…トリガ部、１３…磁界測定部、１４…データ入出力部、
１５…記憶部、１６…制御部、１７…表示部、１８…周波数フィルタ部、
２１…制御用ＰＣ、２２…カメラ、２３…オシロスコープ、２４…電圧プローブ、
２５…磁界プローブ、２６…プローブ移動機、２７…制御用ＰＣの記憶部、
２８…制御用ＰＣの表示部、３０…電源回路、Ｇ…電源回路の画像データ、
Ｐ(0,0)〜Ｐ(m,n)…測定ポイント、ｔ_０〜ｔ_Ｌ…測定時間、
Ｈｔ_０〜Ｈｔ_Ｌ…磁界強度、ＮＬ…伝導ノイズの伝達経路。

Claims

被測定回路のスイッチング動作に伴いトリガを検出するトリガ検出手段と、
前記被測定回路に任意に設定された各測定点において、前記トリガ検出手段により検出されたトリガの検出時点から任意に設定された測定時間毎に磁界強度を測定する磁界強度測定手段と、
前記磁界強度測定手段により測定された前記測定時間毎の磁界強度のうち、最大の磁界強度が測定された測定時間を抽出する測定時間抽出手段と、
前記測定時間抽出手段により抽出された、前記最大の磁界強度が測定された測定時間に基づいて、当該測定時間に対応する測定点を示す画像を前記被測定回路の画像データと合成して表示部に表示させる表示制御手段と、
を備えた伝導ノイズ可視化装置。
前記磁界強度測定手段により測定された前記測定時間毎の磁界強度のうち、最大の磁界強度から任意の差分の範囲内の磁界強度のデータを、該当する測定点および測定時間と対応付けて記憶するデータ記憶手段を、さらに備え、
前記測定時間抽出手段は、前記データ記憶手段により記憶された各測定点における測定時間毎の磁界強度のうち、最大の磁界強度が測定された測定時間を抽出する、
請求項１に記載の伝導ノイズ可視化装置。
前記磁界強度測定手段は、前記被測定回路に任意に設定された各測定点において、前記トリガ検出手段により検出されたトリガの検出時点から任意に設定された測定時間毎に任意に設定された周波数帯域内の磁界強度を測定する、
請求項１または請求項２に記載の伝導ノイズ可視化装置。
前記表示制御手段は、前記測定時間抽出手段により抽出された、前記最大の磁界強度が測定された測定時間の時間順に、当該測定時間に対応する測定点を示す画像を前記被測定回路の画像データと合成して表示部に表示させる、
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の伝導ノイズ可視化装置。
前記被測定回路は、パワー半導体デバイスを用いて電力を変換する電力変換回路と、前記パワー半導体デバイスに駆動用の電圧供給するドライブ回路とを有する電源回路とを含み、
前記トリガ検出手段は、前記ドライブ回路の出力端に設置した電圧プローブを有し、当該電圧プローブにより測定される電圧に基づいて、前記パワー半導体デバイスのスイッチング動作に伴いトリガを検出する、
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の伝導ノイズ可視化装置。
前記被測定回路を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された被測定回路の画像データを対象に、任意の測定分解能に応じて当該被測定回路の測定点を設定する測定点設定手段と、
を、さらに備えた請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の伝導ノイズ可視化装置。
前記磁界強度測定手段は、磁界強度を測定する磁界プローブと、前記磁界プローブを前記被測定回路上で移動させるプローブ移動手段とを有し、前記磁界プローブを前記プローブ移動手段により前記被測定回路に任意に設定された各測定点に移動させ、当該各測定点おいて、前記トリガ検出手段により検出されたトリガの検出時点から任意に設定された測定時間毎に磁界強度を測定する、
請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載の伝導ノイズ可視化装置。
表示部を備えた電子装置の制御部により被測定回路における伝導ノイズの伝達経路を可視化するための伝導ノイズ可視化方法であって、
前記被測定回路のスイッチング動作に伴いトリガを検出し、
前記被測定回路に任意に設定された各測定点において、前記トリガの検出時点から任意に設定された測定時間毎に磁界強度を測定し、
前記測定された前記測定時間毎の磁界強度のうち、最大の磁界強度が測定された測定時間を抽出し、
前記抽出された前記最大の磁界強度が測定された測定時間に基づいて、当該測定時間に対応する測定点を示す画像を前記被測定回路の画像データと合成して前記表示部に表示させる、
ようにした伝導ノイズ可視化方法。