JP6970140B2 - 電源ユニットの検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、電源ユニットの検査装置に関する。

一般に、外部の交流電源から供給される電力によって動作する電気機器は、電源ユニットを内蔵している。電源ユニットは、外部の交流電源から入力される電流を直流電流に変換して、電気機器内部の電気回路等に供給するために用いられる。この電源ユニットは、動作時に各種のノイズを発生させるおそれがある。具体的には、周囲の空中にノイズとなる不要な電磁波を放射したり、電源ユニットの入力、及び出力側それぞれの電流経路を経由して周囲の機器にノイズを伝搬させたりすることがある。そのため、電源ユニットを製造するメーカーは、電源ユニットに対してノイズ対策を施すとともに、実際に製造した電源ユニットから発生するノイズをどの程度抑えられているかを事前に検査して、目標とする性能を確保している。

電源ユニットを内蔵した電気機器を実際に使用すると、電源ユニットを単体で検査したときには発生しなかったノイズが電源ユニットから発生することがある。このような事態が生じると、電源ユニットを単体で検査しても事前に十分なノイズ対策ができているかを確認することができず、電源ユニットの製造開発に支障が生じることになる。

本発明は上述した実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、電源ユニットを実際に使用した時に発生するおそれがあるノイズを、事前の検査で発見することのできる電源ユニットの検査装置、及び検査方法を提供することにある。

本発明に係る電源ユニットの検査装置は、電気機器に搭載されて使用される電源ユニットから発生するノイズを測定するための電源ユニットの検査装置であって、前記電源ユニットの検査時に、前記電源ユニットのグラウンドに電気的に接続される導電体と、前記電源ユニットから供給される電力を消費する負荷と、一端が前記導電体に電気的に接続される少なくとも１本のダミーケーブルと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る電源ユニットの検査方法は、電気機器に搭載されて使用される電源ユニットの検査方法であって、前記電源ユニットのグラウンドに対して、少なくとも１本のダミーケーブルを電気的に接続する工程と、前記ダミーケーブルが接続された状態で、前記電源ユニットから負荷に対して電力を供給させる工程と、前記負荷に対して電力が供給されている状態で、前記電源ユニットから発生するノイズを測定する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る検査システムは、電気機器に搭載されて使用される電源ユニットと、前記電源ユニットから発生するノイズを測定するための検査装置と、を含む検査システムであって、前記検査装置は、前記電源ユニットの検査時に、前記電源ユニットのグラウンドに電気的に接続される導電体と、前記電源ユニットから供給される電力を消費する負荷と、一端が前記導電体に電気的に接続される少なくとも１本のダミーケーブルと、を備えることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る電源ユニットの検査装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る電源ユニットの検査装置の本体部を正面方向から見た断面図である。 検査装置による検査の対象となる電源ユニットが搭載される電気機器の使用例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電源ユニットの検査装置１の概略構成を示す図であって、背面上方から見た斜視図である。検査装置１は、電源ユニット２が発生させるノイズを測定するために用いられる装置であって、図１に示されるように、フレーム１１と、台座１２と、負荷１３と、電源ケーブル１４と、複数のダミーケーブル１５と、を含んで構成されている。なお、図１において検査装置１は、その本体部がテーブルＴの上に配置されている。また、図２は検査装置１のフレーム１１内の様子を示す図であって、検査装置１の本体部を正面方向から見た断面図である。

本実施形態において電源ユニット２は、コンピュータ５０に搭載されて使用されるためのものである。ここで、コンピュータ５０の使用状況の具体例について、図３を用いて説明する。コンピュータ５０は、例えば家庭用ゲーム機等であって、電源ユニット２を内蔵している。電源ユニット２は電源ケーブル５１経由で外部の交流電源と接続され、この電源ケーブル５１経由で入力される電力を直流電流に変換してコンピュータ５０内部の電気回路や電子部品に供給する。

また、コンピュータ５０は、複数の接続機器が接続された状態で使用されることが想定されている。具体的に、コンピュータ５０に対して表示装置５２、操作デバイス５３、及び通信機器５４の３個の接続機器が接続されることが想定されている。

表示装置５２は、液晶ディスプレイ等であって、映像信号を伝送する信号ケーブル５５を介してコンピュータ５０と接続される。表示装置５２は、コンピュータ５０から信号ケーブル５５経由で送信される映像信号を受信し、その映像信号に応じた映像を表示する。また、表示装置５２には電源ケーブル５６が接続され、表示装置５２はこの電源ケーブル５６を経由して外部の電源から供給される電力によって動作する。

操作デバイス５３は、家庭用ゲーム機のコントローラ等であって、ＵＳＢ等の通信規格に基づく信号ケーブル５７を介してコンピュータ５０と接続される。操作デバイス５３は、ユーザーから各種の操作入力を受け付けて、その内容を示す操作情報を信号ケーブル５７経由でコンピュータ５０に送信する。なお、操作デバイス５３は内蔵された充電池等の内部電源が供給する電力、又は信号ケーブル５７経由でコンピュータ５０から供給される電力によって動作する。そのため、表示装置５２と異なり、操作デバイス５３に対して電源供給のための電源ケーブルは接続されていない。

さらに本実施形態では、操作デバイス５３に対してヘッドセット５８が接続可能になっている。ヘッドセット５８は、信号ケーブル５９を介して操作デバイス５３に接続される。ヘッドセット５８は、信号ケーブル５７及び信号ケーブル５９を経由してコンピュータ５０から送信される音声信号に応じた音声を再生したり、装着したユーザーの発話内容を示す音声信号を信号ケーブル５９及び信号ケーブル５７経由でコンピュータ５０に送信したりする。操作デバイス５３と同様に、ヘッドセット５８も内蔵された充電池等の内部電源が供給する電力によって動作し、電源ケーブルは接続されていない。なお、ヘッドセット５８の代わりに音声再生に特化したヘッドホンが接続されてもよい。

通信機器５４は、コンピュータ５０とは別のパーソナルコンピュータ等のコンピュータであって、信号ケーブル６０を介してコンピュータ５０と接続され、コンピュータ５０との間で各種のデータを授受する。ここで信号ケーブル６０は、例えばＬＡＮケーブル等であってよい。通信機器５４には電源ケーブル６１が接続され、通信機器５４はこの電源ケーブル６１経由で外部の電源から供給される電力によって動作する。

検査装置１は、電源ユニット２が上述したコンピュータ５０に搭載された際の動作環境と近い動作環境で動作できるように構成されている。以下、検査装置１を構成する要素について、図１及び図２を用いて説明する。

フレーム１１は、略直方体形状のケースであって、金属板などの導電体によって形成されている。フレーム１１内には、負荷１３が設置されている。このフレーム１１は、コンピュータ５０のフレームシャーシに対応している。

台座１２は、フレーム１１の上面に配置されている。検査対象となる電源ユニット２は、この台座１２上に設置される。台座１２は、金属板などの導電体によって形成されており、フレーム１１と電気的に接続されている。ここでは台座１２は、導電性のガスケット１２ａによってフレーム１１と接続されているものとする。この台座１２に対して電源ユニット２の筐体をねじ止めなどで固定することで、電源ユニット２のグラウンドは台座１２及びフレーム１１と電気的に接続されている。

負荷１３は、フレーム１１内に配置されており、その入力側は検査装置１が備える電源入力端子（不図示）と接続されている。電源ユニット２の検査時には、電源ユニット２の出力端子と検査装置１の電源入力端子が接続される。これにより、電源ユニット２から供給される電力が負荷１３に入力される。

図２では、負荷１３はフレーム１１内でフレーム１１と連結された金属板上に設置されている。この負荷１３は、コンピュータ５０内で電源ユニット２から供給される電力によって動作する電気回路等に対応する。負荷１３は、コンピュータ５０内の電気回路等と同程度の電力を消費するものであることが望ましい。また、負荷１３は、スイッチ等の操作によって消費電力が変化するものであってもよい。こうすれば、負荷１３の消費電力を変化させることによって様々な動作条件で電源ユニット２のノイズ測定を行うことができる。

負荷１３のグラウンドは、フレーム１１と電気的に接続されている。これにより、負荷１３のグラウンドは、フレーム１１、及び台座１２を介して電源ユニット２のグラウンドと接続され、電源ユニット２と負荷１３のグラウンドが共通化している。

電源ケーブル１４は、電源ユニット２に接続されて、交流電源から供給される電力を電源ユニット２に入力する。電源ケーブル１４は、例えば１００Ｖや２３０Ｖの交流電源から供給される電力を電源ユニット２に入力するものであってよい。電源ケーブル１４は、コンピュータ５０に電力を供給するために用いられる電源ケーブル５１と同じものであってもよい。少なくとも電源ケーブル１４は、コンピュータ５０の使用時に使用される電源ケーブル５１と同程度の長さを備えることが望ましい。

複数のダミーケーブル１５は、いずれも導線を内蔵し、その導線の一端がフレーム１１の外面に電気的に接続されている。なお、ダミーケーブル１５の導線は、例えばネジ止めやはんだ付けなど、各種の方法でフレーム１１の外面に接続されてよい。これにより、各ダミーケーブル１５は、フレーム１１、及び台座１２を介して電源ユニット２のグラウンドに接続されることになる。本実施形態では、各ダミーケーブル１５はフレーム１１の上面に接続されている。なお、複数のダミーケーブル１５は、互いに遠ざかるようにフレーム１１から放射状に配置されている。

これらのダミーケーブル１５は、それぞれ、コンピュータ５０の使用時にコンピュータ５０に対して接続される接続ケーブルに対応している。具体的に本実施形態では、前述したように表示装置５２、操作デバイス５３、及び通信機器５４の３個の接続機器がコンピュータ５０に対して直接接続されることが想定されており、そのためコンピュータ５０には、電源ユニット２に電源を供給する電源ケーブル以外に３本の接続ケーブルが接続することになる。この３本の接続ケーブルに対応して、ダミーケーブル１５ａ、１５ｂ、及び１５ｃの３本のダミーケーブル１５がフレーム１１に接続されている。すなわち、ダミーケーブル１５ａは、コンピュータ５０と表示装置５２を接続する信号ケーブル５５、及び表示装置５２にさらに接続される電源ケーブル５６に対応している。ダミーケーブル１５ｂは、コンピュータ５０と操作デバイス５３を接続する信号ケーブル５７、及び操作デバイス５０とさらにその先のヘッドセット５８とを接続する信号ケーブル５９に対応している。ダミーケーブル１５ｃは、コンピュータ５０と通信機器５４を接続する信号ケーブル６０、及び通信機器５４にさらに接続される電源ケーブル６１に対応している。

コンピュータ５０に各種のケーブルを介して接続機器が接続された状態では、これらのケーブルが一種のアンテナとして作用し、電源ユニット２からのノイズを放射、又は伝搬することがある。そこで本実施形態に係る電源ユニットの検査装置１は、実際の電源ユニット２使用時にコンピュータ５０に接続されることが想定されるケーブルに対応するダミーケーブル１５を備えることで、コンピュータ５０を実際に使用した際に発生し得るノイズと近い内容のノイズを電源ユニット２から発生させることが期待できる。このダミーケーブル１５は、電源ユニット２に対してアンテナとして作用することを目的としたものなので、フレーム１１に接続される側と逆側の端部は何らかの機器に接続されるわけではなく、信号や電力を伝送する用途で使用されるものでもない。

なお、各ダミーケーブル１５はアンテナとして作用すればよいので、コンピュータ５０に接続される対応するケーブルと同じ材質や太さの導線を備える必要は必ずしもない。また、各ダミーケーブル１５は、それぞれ１本で複数のケーブルに対応することとしているが、対応するケーブルと同じように複数本のケーブルに分かれておらずともよく、１本のケーブルであってよい。一方、コンピュータ５０に接続されるケーブルと近い作用を奏するために、各ダミーケーブル１５の長さは、対応するケーブルの長さに近いことが望ましい。すなわち、ダミーケーブル１５ａは対応する信号ケーブル５５と電源ケーブル５６の長さの合計に相当する長さを有することが望ましい。同様に、ダミーケーブル１５ｂは信号ケーブル５７と信号ケーブル５９の長さの合計に相当する長さを有することが望ましく、ダミーケーブル１５ｃは信号ケーブル６０と電源ケーブル６１の長さの合計に相当する長さを有することが望ましい。ただし、コンピュータ５０に接続される各種ケーブルの長さは、常に一定であるとは限らず、様々な長さのケーブルが接続される可能性がある。そのため、各ダミーケーブル１５の長さも、対応するケーブルの長さと完全に一致している必要はない。

複数のダミーケーブル１５の中には、フレーム１１に接続される側と逆側の一端が開放端となっているものが含まれている。また、フレーム１１に接続される側と逆側の一端が接地されているものが含まれている。両者の違いは、各ダミーケーブル１５が外部電源に接続される電源ケーブルに対応しているか否かに応じて決定されている。すなわち、電源ケーブル５６に対応するダミーケーブル１５ａ、及び電源ケーブル６１に対応するダミーケーブル１５ｃのそれぞれは、その一端が床面において接地されている。これは、これらの電源ケーブル５６及び６１がコンピュータ５０の使用時に外部電源に接続されることに対応している。一方、内部の充電池等の内部電源で動作したり、コンピュータ５０から供給される電力によって動作したりすることで、直接的に電源ケーブルが接続されない操作デバイス５３及びヘッドセット５８に対応するダミーケーブル１５ｂは、その一端が開放されており、接地されていない。これにより、ダミーケーブル１５ａ及び１５ｃは一種のループアンテナとして作用し、ダミーケーブル１５ｂは一種のモノポールアンテナとして作用する。これらは、コンピュータ５０に接続される各ケーブルの作用と類似するものとなる。

以下、以上説明した検査装置１を用いた電源ユニット２のノイズ測定の流れの一例について説明する。まず、検査対象となる電源ユニット２を台座１２に固定する。これにより、負荷１３のグラウンドと電源ユニット２のグラウンドがフレーム１１、及び台座１２を介して電気的に接続されるとともに、各ダミーケーブル１５がフレーム１１、及び台座１２を介して電源ユニット２のグラウンドに電気的に接続された状態になる。その後、電源ユニット２と負荷１３を接続し、電源ケーブル１４を電源ユニット２に接続する。そして、電源ケーブル１４経由で電源ユニット２に交流電力を供給し、電源ユニット２を動作させる。電源ユニット２は供給される電力を直流電流に変換し、負荷１３に入力して電力を消費させる。

このように電源ユニット２を動作させた状態において、電源ユニット２から発生するノイズの測定を行う。具体的には、電源ユニット２の周囲に設置した測定器を用いて、電源ユニット２から放射される電磁波の強度を測定する。このとき、測定器の位置を変化させたり、電源ユニット２が搭載された検査装置１全体を回転させたりすることで、電源ユニット２から複数の方向に放射される電磁波を測定することが望ましい。また、このような電磁波の測定を正確に行うために、検査装置１を電波暗室内に設置した状態で測定を行うことが望ましい。また、電源ケーブル１４の上流側（電源ユニット２と逆側）や、各ダミーケーブル１５の先端側（電源ユニット２と逆側）の位置に測定器を取り付けて、ケーブル経由で伝搬するノイズ電流を測定する。これにより、各種の経路で電源ユニット２から発生するノイズの強さを測定し、発生するノイズが目標とする基準以下になっているか否かを検証することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る電源ユニットの検査装置１によれば、コンピュータ５０の使用時に近い動作環境で電源ユニット２を動作させ、コンピュータ５０に搭載された状態に比較的近いノイズを電源ユニット２から発生させることができる。これにより、コンピュータ５０に実際に電源ユニット２を搭載した状態で試験を行うことなく、コンピュータ５０に電源ユニット２を搭載した際に発生するノイズの強さを検証することができる。

なお、本発明の実施の形態は、以上説明したものに限られない。例えば以上の説明では、電源ユニット２はコンピュータ５０に内蔵されることとしたが、電源ユニット２はコンピュータ５０に限らず、各種の電気機器に内蔵されるものであってよい。この場合にも、電源ユニット２が内蔵される電気機器の使用時に、電気機器に接続される接続機器までのケーブルに対応したダミーケーブル１５を接続した状態で電源ユニット２の検査を行うことによって、実際の使用時に発生しうるノイズの大きさを事前に検査することができる。また、以上の説明におけるダミーケーブル１５の総数や接地されるダミーケーブル１５の数、一端が開放されるダミーケーブル１５の数も例示に過ぎず、電源ユニット２が搭載される電気機器に接続することが想定されるケーブルの数や接続機器の接続形態に応じて変化してよい。

また、以上の説明におけるフレーム１１の構造は例示に過ぎず、これと異なる構造を有してもよい。また、以上の説明ではフレーム１１と電気的に接続された台座１２に電源ユニット２を設置することとしたが、フレーム１１に電源ユニット２を直接接続してもよい。この場合、台座１２はなくともよい。また、ダミーケーブル１５はフレーム１１ではなく台座１２に接続されることとしてもよい。いずれにせよ、電源ユニット２のグラウンドと電気的に接続される導電体に対してダミーケーブル１５の一端を電気的に接続させることによって、ダミーケーブル１５をアンテナとして作用させ、コンピュータ５０搭載時に比較的近いノイズを電源ユニット２から発生させることができる。

１ 検査装置、２ 電源ユニット、１１ フレーム、１２ 台座、１２ａ ガスケット、１３ 負荷、１４ 電源ケーブル、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ ダミーケーブル、５０ コンピュータ、５１，５６，６１ 電源ケーブル、５２ 表示装置、５３ 操作デバイス、５４ 通信機器、５５，５７，５９，６０ 信号ケーブル、５８ ヘッドセット。

Claims (10)

1. 電気機器に搭載されて使用される電源ユニットから発生するノイズを測定するための電源ユニットの検査装置であって、
   前記電源ユニットの検査時に、前記電源ユニットのグラウンドに電気的に接続される導電体と、
   前記電源ユニットから供給される電力を消費する負荷と、
   一端が前記導電体に電気的に接続される少なくとも１本のダミーケーブルと、
   を備え、
   前記ダミーケーブルは、前記導電体に接続される側と逆側の一端が接地される
   ことを特徴とする電源ユニットの検査装置。
2. 電気機器に搭載されて使用される電源ユニットであって、電源ケーブルに接続され、当該電源ケーブル経由で外部電源から入力される電力を供給する電源ユニットから発生するノイズを測定するための電源ユニットの検査装置であって、
   前記電源ユニットの検査時に、前記電源ユニットのグラウンドに電気的に接続される導電体と、
   前記電源ケーブルが前記電源ユニットに接続された状態で、前記電源ケーブル経由で外部電源から前記電源ユニットに入力され、前記電源ユニットから供給される電力を消費する負荷と、
   一端が前記導電体に電気的に接続される、前記電源ケーブルとは別の少なくとも１本のダミーケーブルと、
   を備えることを特徴とする電源ユニットの検査装置。
3. 請求項１又は２に記載の電源ユニットの検査装置において、
   前記電気機器は、複数の接続機器を接続するために複数の接続ケーブルが接続された状態で使用され、
   前記導電体には、前記複数の接続ケーブルに対応する複数のダミーケーブルが接続される
   ことを特徴とする電源ユニットの検査装置。
4. 請求項３に記載の電源ユニットの検査装置において、
   前記複数のダミーケーブルのうちの少なくとも１本は、前記導電体に接続される側と逆側の一端が開放端となっている
   ことを特徴とする電源ユニットの検査装置。
5. 請求項３又は４に記載の電源ユニットの検査装置において、
   前記複数の接続機器のうち、外部から供給される電力によって動作する接続機器に対応するダミーケーブルは、前記導電体に接続される側と逆側の一端が接地され、それ以外のダミーケーブルは、前記導電体に接続される側と逆側の一端が開放端となっている
   ことを特徴とする電源ユニットの検査装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電源ユニットの検査装置であって、
   前記負荷のグラウンドが、前記導電体に電気的に接続されている
   ことを特徴とする電源ユニットの検査装置。
7. 電気機器に搭載されて使用される電源ユニットの検査方法であって、
   前記電源ユニットのグラウンドに対して、少なくとも１本のダミーケーブルを電気的に接続し、当該ダミーケーブルの前記グラウンドに接続される側と逆側の一端を接地する工程と、
   前記ダミーケーブルが接続された状態で、前記電源ユニットから負荷に対して電力を供給させる工程と、
   前記負荷に対して電力が供給されている状態で、前記電源ユニットから発生するノイズを測定する工程と、
   を含むことを特徴とする電源ユニットの検査方法。
8. 電気機器に搭載されて使用される電源ユニットの検査方法であって、
   前記電源ユニットのグラウンドに対して、少なくとも１本のダミーケーブルを電気的に接続する工程と、
   前記ダミーケーブルとは別の電源ケーブルを前記電源ユニットに接続する工程と、
   前記ダミーケーブル及び前記電源ケーブルが接続された状態で、外部電源から前記電源ケーブル経由で前記電源ユニットに入力される電力を、前記電源ユニットから負荷に対して供給させる工程と、
   前記負荷に対して電力が供給されている状態で、前記電源ユニットから発生するノイズを測定する工程と、
   を含むことを特徴とする電源ユニットの検査方法。
9. 電気機器に搭載されて使用される電源ユニットと、
   前記電源ユニットから発生するノイズを測定するための検査装置と、
   を含む検査システムであって、
   前記検査装置は、
   前記電源ユニットの検査時に、前記電源ユニットのグラウンドに電気的に接続される導電体と、
   前記電源ユニットから供給される電力を消費する負荷と、
   一端が前記導電体に電気的に接続される少なくとも１本のダミーケーブルと、
   を備え、
   前記ダミーケーブルは、前記導電体に接続される側と逆側の一端が接地される
   ことを特徴とする検査システム。
10. 電気機器に搭載されて使用される電源ユニットであって、電源ケーブルに接続され、当該電源ケーブル経由で外部電源から入力される電力を供給する電源ユニットと、
    前記電源ユニットから発生するノイズを測定するための検査装置と、
    を含む検査システムであって、
    前記検査装置は、
    前記電源ユニットの検査時に、前記電源ユニットのグラウンドに電気的に接続される導電体と、
    前記電源ケーブルが前記電源ユニットに接続された状態で、前記電源ケーブル経由で外部電源から前記電源ユニットに入力され、前記電源ユニットから供給される電力を消費する負荷と、
    一端が前記導電体に電気的に接続される、前記電源ケーブルとは別の少なくとも１本のダミーケーブルと、
    を備えることを特徴とする検査システム。

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