JP6907828B2 - ラインノイズ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラインノイズ試験装置に関する。

下記非特許文献１には、方形波インパルスノイズ試験器が公開されている。この方形波インパルスノイズ試験器は、所謂ＥＭＣ試験器の一種であり、電源ラインを介して被試験装置（電気機器）に侵入するインパルスノイズに対する耐性を評価するために、上記電源ラインにインパルスノイズが付加された交流電源を試験用電源として被試験装置に供給する。このような方形波インパルスノイズ試験器は、交流電源発生部とインパルスノイズ発生部とを備えており、ラインノイズ試験器あるいはラインノイズ試験装置とも言われている。

株式会社ノイズ研究所 テストラボ船橋、「方形波インパルスノイズ試験」、［online］、［平成２９年９月１日検索］、インターネット＜www.noiseken.co.jp/uploads/photos0/211.pdf＞

ところで、一般的な被試験装置は、上記交流電源を直流電源に変換する電源回路を備えている。この電源回路は、整流ダイオードや平滑コンデンサ等からなる整流回路を基本的に備えている。ラインノイズ試験装置が出力する試験用電源は、このような被試験装置の電源回路に入力される。

しかしながら、ラインノイズ試験装置によるラインノイズ試験を終えた被試験装置では、電源回路の平滑コンデンサが充電状態のままになる虞がある。この平滑コンデンサが充電状態にあると、例えば被試験装置に触れた作業者が感電する虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ラインノイズ試験後の被試験装置による感電を防止することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、ラインノイズ試験装置に係る第１の解決手段として、ノイズ信号が重畳した電源を試験用電源として被試験装置の電源回路に出力するラインノイズ試験装置であって、前記ノイズ信号を発生するノイズ発生回路と、一端が前記ノイズ発生回路に接続され、他端が前記電源の供給元に接続されたＬＣローパスフィルタと、前記ノイズ発生回路及び前記ＬＣローパスフィルタと前記被試験装置との間に設けられ、前記電源回路に充電された電荷を放電させる放電回路とを備え、前記放電回路は、前記被試験装置のラインノイズ試験後に前記電荷を放電させる、という手段を採用する。

本発明では、ラインノイズ試験装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記放電回路は、前記電源回路に接続された一対の電源ラインの差電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記差電圧が所定のしきい値以上の場合に前記電荷を放電させる、という手段を採用する。

本発明では、ラインノイズ試験装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記放電回路は、所定の抵抗値を有する抵抗器を備え、当該抵抗器を介して前記電荷を放電させる、という手段を採用する。

本発明では、ラインノイズ試験装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記放電回路は、前記ＬＣローパスフィルタ及び前記ノイズ発生回路と前記被試験装置との接続を乖離させる開閉器を備え、当該開閉器によって前記ＬＣローパスフィルタ及び前記ノイズ発生回路と前記被試験装置との接続を乖離させた状態で前記電荷を放電させる、という手段を採用する。

本発明では、ラインノイズ試験装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記放電回路は、前記電荷の放電指示を受け付ける操作部を備える、という手段を採用する。

本発明によれば、ラインノイズ試験後に放電回路によって被試験装置の電源回路に充電された電荷を放電させることができるので、ラインノイズ試験後の被試験装置による感電を防止することが可能である。

本発明の一実施形態に係るラインノイズ試験装置及び被試験装置の回路図である。 本発明の一実施形態に係るラインノイズ試験装置の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るラインノイズ試験装置は、図１に示すように、別体として構成された試験装置本体Ｍ及びノイズ波形生成回路Ｎ、また試験装置本体Ｍとノイズ波形生成回路Ｎとを接続する接続線Ｃを備える。試験装置本体Ｍは、外部から供給される交流電源（商用電源）にノイズ波形生成回路Ｎから入力されたノイズ信号を重畳させ、試験用電源として被試験装置Ｅに出力する。

ノイズ波形生成回路Ｎは、パルス状のノイズ信号を発生するノイズ発生回路であり、一対の出力端子を備えている。このノイズ波形生成回路Ｎは、上記試験用電源を一対の出力端子から接続線Ｃに出力する。接続線Ｃは、試験装置本体Ｍとノイズ波形生成回路Ｎとを電気的に接続する信号線であり、例えば同軸ケーブルである。この接続線Ｃは、試験装置本体Ｍから入力されたノイズ信号を試験装置本体Ｍに伝送する。

試験装置本体Ｍについてさらに詳しく説明すると、この試験装置本体Ｍは、ＬＣフィルタ１、第１カップリングコンデンサ２、第２カップリングコンデンサ３、放電回路４及びＡＣ／ＤＣコンバータ５を備えている。ただし、ＡＣ／ＤＣコンバータは入力が直流電圧の場合はＤＣ／ＤＣコンバータとなる。

ＬＣフィルタ１は、一方の入出力端子（２つの端子ａ、ｂ）と他方の入出力端子（２つの端子ｃ、ｄ）を備える４端子回路であり、一方の入出力端子と一方の出力端子との間にコイル１ａが設けられ、一方の出力端子と他方の出力端子との間にコンデンサ１ｂが設けられている。このＬＣフィルタ１は、交流電源を通過させると共に、ノイズ波形生成回路２から出力されるノイズ信号が交流電源（商用電源）に流れ込むことを防止するＬＣローパスフィルタである。

第１カップリングコンデンサ２は、ＬＣフィルタ１の端子ｃとノイズ波形生成回路Ｎの一方の出力端子との間に設けられている。すなわち、第１カップリングコンデンサ２は、一端がＬＣフィルタ１の端子ｃに接続され、他端がノイズ波形生成回路Ｎの一方の出力端子に接続されている。

第２カップリングコンデンサ３は、ＬＣフィルタ１の端子ｄとノイズ波形生成回路Ｎの他方の出力端子との間に設けられている。すなわち、第２カップリングコンデンサ３は、一端がＬＣフィルタ１の端子ｄに接続され、他端がノイズ波形生成回路Ｎの他方の出力端子に接続されている。このような第１、第２カップリングコンデンサ２、３は、ノイズ波形生成回路ＮをＬＣフィルタ１に交流的に、つまり直流結合を廃した状態で結合させる。

放電回路４は、ＬＣフィルタ１と被試験装置Ｅとの間に設けられ、一方の入出力端子（２つの端子ｅ、ｆ）と他方の入出力端子（２つの端子ｇ、ｈ）を備える４端子回路である。この放電回路４は、図示するように、第１リレー４ａ、第２リレー４ｂ、放電トランジスタ４ｃ、放電抵抗器４ｄ、放電ダイオード４ｅ、電圧検出回路４ｆ、放電スイッチ４ｇ、解除スイッチ４ｈ、ＬＥＤ４ｉ、電流制限抵抗器４ｊ及びリレー駆動回路４ｋを備えており、被試験装置Ｅの電源回路に充電された電荷を強制放電させる。

なお、このような放電回路４において、上記端子ｅは、ＬＣフィルタ１の端子ｃに接続されている。また、上記端子ｆは、ＬＣフィルタ１の端子ｄに接続されている。また、上記端子ｇは、被試験装置Ｅの一方の入力ラインに接続されている。さらに、上記端子ｈは、被試験装置Ｅの他方の入力ラインに接続されている。

第１リレー４ａは、一方の固定接点が端子ｅに接続され、他方の固定接点が第２リレー４ｂの一方の固定接点に接続されている。この第１リレー４ａは、ＬＣフィルタ１及びノイズ発生回路Ｎと被試験装置Ｅとの接続を乖離させる開閉器である。第２リレー４ｂは、一方の固定接点が第１リレー４ａの他方の固定接点に接続され、他方の固定接点が端子ｇに接続されている。

すなわち、第１リレー４ａ及び第２リレー４ｂは、端子ｅと端子ｇとの間に直列接続されている。このような第１リレー４ａは、リレー駆動回路４ｋの第１出力端子から供給される第１切替信号によって開閉動作が制御され、また第２リレー４ｂは、リレー駆動回路４ｋの第２出力端子から供給される第２切替信号によって開閉動作が制御される。

放電トランジスタ４ｃは、コレクタ端子が上記第１リレー４ａと第２リレー４ｂとの接続点に接続され、エミッタ端子が端子ｆ及び端子ｈに接続され、ベース端子がリレー駆動回路４ｋの第３出力端子に接続されている。放電抵抗器４ｄは、所定の抵抗値を有する抵抗器であり、一端が第１リレー４ａと第２リレー４ｂとの接続点に接続され、他端が放電ダイオード４ｅのカソード端子に接続されている。

放電ダイオード４ｅは、アノード端子が端子ｇに接続され、カソード端子が放電抵抗器４ｄの他端に接続されている。すなわち、放電抵抗器４ｄ及び放電ダイオード４ｅは、直列回路として第１リレー４ａと第２リレー４ｂとの接続点と端子ｇとの間に設けられている。また、この直列回路における電流の流れ方向は、端子ｇから第１リレー４ａと第２リレー４ｂとの接続点に向かう方向である。

電圧検出回路４ｆは、一対の入力端子と１つの出力端子とを備えており、一方の入力端子が端子ｇに接続され、他方の入力端子が端子ｆ及び端子ｈに接続され、出力端子がリレー駆動回路４ｋの第１入力端子に接続されている。この電圧検出回路４ｆは、端子ｇの電圧つまり被試験装置Ｅの電源回路に接続された一方の電源ラインの電圧と端子ｈの電圧つまり被試験装置Ｅの電源回路に接続された他方の電源ラインの電圧との差電圧を検出してリレー駆動回路４ｋに出力する。

放電スイッチ４ｇは、一方の端子がリレー駆動回路４ｋの第２入力端子に接続され、他方の端子がＡＣ／ＤＣコンバータ５の正電圧出力端子に接続されている。この放電スイッチ４ｇは、作業者が操作する開閉スイッチであり、放電回路４に対する作業者の放電指示を受け付ける操作部である。

解除スイッチ４ｈは、一方の端子がリレー駆動回路４ｋの第３入力端子に接続され、他方の端子がＡＣ／ＤＣコンバータ５の正電圧出力端子に接続されている。この解除スイッチ４ｈは、作業者が操作する開閉スイッチであり、作業者がリレー駆動回路４ｋに対して被試験装置Ｅにおける放電処理の解除を指示するために設けられている。

ＬＥＤ４ｉは、アノード端子がＡＣ／ＤＣコンバータ５の正電圧出力端子に接続され、カソード端子が電流制限抵抗器４ｊの一端に接続されている。このようなＬＥＤ４ｉは、リレー駆動回路４ｋによって制御される被試験装置Ｅの放電処理、つまり放電中かあるいは放電停止状態かを示す状態表示器である。電流制限抵抗器４ｊは、一端がＬＥＤ４ｉのカソード端子に接続され、他端がリレー駆動回路４ｋの第４出力端子に接続されている。この電流制限抵抗器４ｊは、上記ＬＥＤ４ｉに流れる駆動電流の大きさ、つまりＬＥＤ４ｉの発光量を調節するために設けられている。

リレー駆動回路４ｋは、電圧検出回路４ｆから入力される電圧比較信号並びに放電スイッチ４ｇ及び解除スイッチ４ｈの開閉状態に基づいて、第１リレー４ａ及び第２リレー４ｂ並びに放電トランジスタ４ｃを制御する。なお、このリレー駆動回路４ｋが行う制御処理については、以下の動作説明で詳細を説明する。

ＡＣ／ＤＣコンバータ５は、一方の入力端子がＬＣフィルタ１の端子ｃに接続され、他方の入力端子がＬＣフィルタ１の端子ｄに接続された直流電源回路であり、試験用電源に含まれる交流電源から直流電源を生成して上記放電回路４に供給する。

また、本実施形態における被試験装置Ｅは、被試験装置Ｅの電源ラインから見た入力インピーダンスとして静電容量を有する。この静電容量は、図１に示すように、被試験装置Ｅに備えられた電源回路、つまり試験用電源に含まれる交流電源がら直流電源を生成する整流回路の平滑コンデンサ６（容量性負荷）に起因するものである。

続いて、このように構成された本実施形態に係るラインノイズ試験装置の動作について、図２に示すフローチャートを参照して詳しく説明する。

このラインノイズ試験装置では、ラインノイズ試験の準備が終了すると（ステップＳ１）、作業者は放電スイッチ４ｇを押下する（ステップＳ２）。そして、リレー駆動回路４ｋは、この放電スイッチ４ｇの押下を検知すると、最初に第１リレー４ａ及び第２リレー４ｂを「ＯＮ」状態から「ＯＦＦ」状態に設定変更する（ステップＳ３）。この結果、ＬＣフィルタ１及びノイズ波形生成回路Ｎは、被試験装置Ｅから切り離された状態となる。そして、リレー駆動回路４ｋは、この状態において電圧検出回路４ｆから入力される差電圧が所定のしきい値以上か否かを判断する（ステップＳ４）。

ここで、上記差電圧は、被試験装置Ｅの電源回路に接続された一対の電源ラインの電圧の差分である。この差電圧が所定のしきい値以上の状態は、被試験装置Ｅの平滑コンデンサ６が充電状態にあることを意味する。したがって、上記ステップＳ４の判断が「Ｙｅｓ」の場合は、被試験装置Ｅの電源回路が充電状態にある場合であり、ステップＳ４の判断が「Ｎｏ」の場合は、被試験装置Ｅの電源回路が充電状態にない場合である。

リレー駆動回路４ｋは、上記ステップＳ４の判断結果が「Ｙｅｓ」の場合、放電トランジスタ４ｃを「ＯＦＦ状態」から「ＯＮ状態」に切替える（ステップＳ５）。この結果、被試験装置Ｅの電源回路に充電された電荷は、放電ダイオード４ｅ及び放電抵抗器４ｄを介して放電される。すなわち、被試験装置Ｅの電荷は、放電抵抗器４ｄによって放電速度が制限された状態で順次放電され、もって被試験装置Ｅの電源回路における充電状態が解消される。

この状態において解除スイッチ４ｈが押下されると（ステップＳ６）、リレー駆動回路４ｋは、放電トランジスタ４ｃを「ＯＮ状態」から「ＯＦＦ状態」に切替える（ステップＳ７）。この結果、被試験装置Ｅの電源回路の放電状態が解消される。そして、リレー駆動回路４ｋは、放電トランジスタ４ｃを「ＯＦＦ状態」に設定した後、第１リレー４ａ及び第２リレー４ｂを「ＯＦＦ」状態から「ＯＮ状態」に切替える（ステップＳ８）。

第１リレー４ａ及び第２リレー４ｂが「ＯＮ状態」に設定されることにより、ＬＣフィルタ１及びノイズ波形生成回路Ｎは、被試験装置Ｅに接続された状態となり、ラインノイズ試験を行い得る状態になる。

本実施形態によれば、放電回路４がラインノイズ試験後に被試験装置Ｅの電源回路に充電された電荷を放電させるので、被試験装置Ｅによる感電を確実に防止することが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、差電圧がしきい値以上の場合に放電トランジスタ４ｃをＯＮ状態に設定して被試験装置Ｅにおける電源回路の電荷を放電させたが、本発明はこれに限定されない。差電圧の大小に関わりなく、放電スイッチ４ｇが操作されたら無条件に放電トランジスタ４ｃをＯＮ状態に設定して電源回路の電荷を放電させてもよい。この場合、電圧検出回路４ｆは不要になるので、削除してもよい。

（２）上記実施形態では、解除スイッチ４ｈが操作されると電源回路の放電を解除したが、本発明はこれに限定されない。例えば、放電トランジスタ４ｃのＯＮ状態になると所定時間を計時を開始するタイマを設け、当該タイマがタイムアップした時点、つまり放電トランジスタ４ｃがＯＮ状態に設定されてから所定時間が経過した時点で電源回路の放電を自動的に解除してもよい。

（３）上記実施形態では、放電回路４がＬＣフィルタ１と一体に設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＬＣフィルタ１、第１カップリングコンデンサ２及び第２カップリングコンデンサ３を一体に構成し、これに対して放電回路４を別体として構成してもよい。

Ｅ 被試験装置
Ｍ 試験装置本体
Ｎ ノイズ波形生成回路
１ ＬＣフィルタ
２ 第１カップリングコンデンサ
３ 第２カップリングコンデンサ
４ 放電回路
４ａ 第１リレー
４ｂ 第２リレー
４ｃ 放電トランジスタ
４ｄ 放電抵抗器
４ｅ 放電ダイオード
４ｆ 電圧検出回路
４ｇ 放電スイッチ
４ｈ 解除スイッチ
４ｉ ＬＥＤ
４ｊ 電流制限抵抗器
４ｋ リレー駆動回路
５ ＡＣ／ＤＣコンバータ
６ 平滑コンデンサ

Claims (4)

1. ノイズ信号が重畳した電源を試験用電源として被試験装置の電源回路に出力するラインノイズ試験装置であって、
   前記ノイズ信号を発生するノイズ発生回路と、
   一端が前記ノイズ発生回路に接続され、他端が前記電源に接続されたＬＣローパスフィルタと、
   前記ＬＣローパスフィルタ及び前記ノイズ発生回路と前記被試験装置との間に設けられ、前記電源回路に充電された電荷を放電させる放電回路とを備え、
   前記放電回路は、前記電源回路に接続された一対の電源ラインの差電圧を検出する電圧検出回路を備え、前記被試験装置のラインノイズ試験後において前記差電圧が所定のしきい値以上の場合に前記電荷を放電させることを特徴とするラインノイズ試験装置。
2. 前記放電回路は、所定の抵抗値を有する抵抗器を備え、当該抵抗器を介して前記電荷を放電させることを特徴とする請求項１記載のラインノイズ試験装置。
3. 前記放電回路は、前記ＬＣローパスフィルタ及び前記ノイズ発生回路と前記被試験装置との接続を乖離させる開閉器を備え、当該開閉器によって前記ＬＣローパスフィルタ及び前記ノイズ発生回路と前記被試験装置との接続を乖離させた状態で前記電荷を放電させることを特徴とする請求項１または２記載のラインノイズ試験装置。
4. 前記放電回路は、前記電荷の放電指示を受け付ける操作部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のラインノイズ試験装置。

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