JPH10332758A

JPH10332758A - インパルス試験器

Info

Publication number: JPH10332758A
Application number: JP9157916A
Authority: JP
Inventors: Teruo Minami; 照夫南; Takekatsu Kawamura; 雄克川村
Original assignee: BITSUGU BAAN KK; Nikon Corp
Current assignee: BITSUGU BAAN KK; Nikon Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 1998-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】低電圧から高電圧の領域までの広い範囲で安
定的なサージ出力を発生させると共に、安定した高電
圧、大電流のサージ出力を得ること。また、モニタされ
るサージ波形の表示位置がずれないようにする。【解決手段】電圧および電流を制御する制御回路部２
と、高圧発生回路部３と、制御回路部２からのタイミン
グによってサージ出力を発生するサージ発生回路部４と
を備え、サージ発生回路部４に、高電圧領域でサージ出
力を発生させる高圧スイッチング部と、低電圧領域でサ
ージ出力を発生させる低圧スイッチング部とを設け、両
スイッチング部の特性をほぼ同一としている。また、サ
ージ波形をモニタするためのモニタ用トリガ信号を、発
生したサージ出力を利用して生成するモニタトリガ用回
路部１０３を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サージ電圧やサー
ジ電流に対する電子機器や電気設備のブレークダウン
（絶縁破壊）を確認するための試験器に関するもので、
さらに詳細に述べると、サージ電圧等を人為的に発生さ
せる雷サージシミュレータと同様な波形を使用して行う
絶縁耐圧試験に利用されるインパルス試験器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により通信機器や
制御機器等の電子機器や電気設備は、小型化と実装密度
の向上が図られている。このように精密化された電子機
器や電気設備にとって、ノイズ、特に突発的なサージに
よる影響は大きく、電子機器や電気設備の誤動作、故
障、破壊といった被害につながっている。ここで、サー
ジとは、雷等のように短時間に激しく変動する電圧や電
流のことを意味し、一過性で再現性のないものを意味し
ている。

【０００３】このようなサージとしては、雷によるもの
や人体に帯電した静電気が、電子機器や電気設備に接触
したときに発生する放電現象が典型的な例として知られ
ている。特に、雷のような大電力、大電流のサージが電
源ライン等に流入すると、電子機器や電気設備はブレー
クダウン（絶縁破壊）を生じ、破壊されてしまう危険性
が高い。このため、このようなサージによる電子機器の
被害を防止するために、回路的な対策を立てることが重
要になる。この回路的な対策のため、人工的に発生させ
たサージ電圧やサージ電流を電子機器や電気設備に与え
てその影響、特に、ブレークダウンの状況を詳しく調べ
ることが行われている。

【０００４】図２２は、電子機器等のブレークダウンの
状況を調べるため、従来から使用されている雷サージシ
ミュレータの基本回路を示している（特開平２−２９１
９７９号公報等参照）。この雷サージシミュレータは、
サージ発生回路２０１により発生したサージ電圧または
サージ電流を試験対象回路２０２に流すものとなってい
る。そして、両回路２０１，２０２の間に抵抗ＲＯ，Ｒ
Ｐ，ＲＩを介在させて接続し、この接続部から検出用の
電圧Ｖおよび電流Ｉを取り出している。

【０００５】このような回路を有する雷サージシミュレ
ータとしては、図２３のように構成されているものが知
られている。すなわち、サージ発生回路２０１が、雷サ
ージシミュレータとなる雷サージ試験機２１１内に入
り、試験対象回路２０２が被試験体２１２内に入る構成
となっている。雷サージ試験機２１１には、ケーブル２
１３を介して外部より電力が供給される。

【０００６】一方、この雷サージ試験機２１１によっ
て、通信回線絡みの試験を行う場合は、雷サージ試験機
２１１からサージ電圧またはサージ電流が、通信回線２
１４を介して被試験体２１２の試験対象回路２０２に供
給される。そして、検出用の電圧Ｖと検出用の電流Ｉを
取り出し、雷サージ試験機２１１で処理している。な
お、被試験体２１２にはＡＣケーブル２１５が接続され
ると共に、雷サージ試験機２１１からはライン出力ケー
ブル２１６が取り出されている。

【０００７】このような雷サージシミュレータの多く
は、ＩＥＣ（国際電気標準会議）でＩＥＣ１０００−４
−５としてその規格が決められた出力波形を出すものと
なっている。例えば、電源ラインに印加する電圧波形
は、図２４に示すように、ピーク値の３０％の値から９
０％の値までの時間Ｔ０の１．６７倍の時間Ｔ１が１．
２μｓとなり、立上がり開始からピーク値の５０％の値
に落ちるまでの時間Ｔ２が５０μｓとなるように規定さ
れている。これは、この波形が電源ラインに乗る平均的
かつ代表的な波形とされているためである。そして、こ
のような波形を１．２／５０μｓの電圧波形と称してい
る。

【０００８】また、通信回線に印加させるときは、ＣＣ
ＩＴＴ（国際電信電話諮問委員会、なお現在はＩＴＵと
略称されている）で引用された電圧波形を出力するよう
になっている。この電圧波形は、時間Ｔ１が１０μｓで
時間Ｔ２が７００μｓとされている。これは、このよう
な波形が、通信回線に乗る平均的かつ代表的な波形とさ
れているためである。そして、この波形を１０／７００
μｓの電圧波形と称している。なお、各時間Ｔ２の始ま
りは、正確には、時間Ｔ１の始まりと同一部分である
が、立ち上がりが極めて急峻であるため、時間Ｔ２を計
測する際は、便宜的に波形の立ち上がり点から計測開始
している（図２４の点線参照）。

【０００９】雷サージシミュレータは、雷サージ電圧を
かけたときの被試験体２１２の動作確認を目的としてい
る。この動作確認は、ＩＥＣ１０００−４−５という形
で規格として規定されている。一方、ＩＥＣ９５０とし
て規定される規格が存在する。このＩＥＣ９５０は、電
源ラインからのパルス（サージ）の進入による絶縁破壊
の試験を目的とするもので、一種の製品安全試験となっ
ている。そして、その波形としては、ＩＥＣ１０００−
４−５で規定された波形（図２４参照）を使用してい
る。

【００１０】なお、雷サージシミュレータでは、図２４
に示す波形を１個出力し、被試験体２１２が壊れるか壊
れないかの試験および誤動作するか否かの試験を行うの
に対し、ＩＥＣ９５０で規定される試験は、図２４に示
すような波形を何発も間欠的に発生させ、電源がオフさ
れている被試験体２１２にそのサージ出力波形を印加さ
せるものとなっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の雷サージシミュ
レータは、低電圧（１００Ｖ程度）から高電圧（数Ｋ
Ｖ）までの広い範囲でサージ出力を発生させる場合、高
耐圧リレーやイグナイトロンと呼ばれているスイッチン
グ部材を使用している。高耐圧リレーは、低圧の領域ま
で対応できるメリットを有するものの、スイッチ部分で
チャタリングやバウンシング（＝はね戻り）が生じ、連
続した電圧波形を得にくいものとなっている。特に、低
電圧のときに安定した波形を得にくくなっている。これ
は、高電圧であると、気中放電が起こり、チャタリング
等の影響がなくなるのに対し、低電圧の場合、チャタリ
ング等の影響がそのまま出てくるためである。

【００１２】また、イグナイトロンを使用しているもの
の場合、高電圧まで対応できるものは電流が多くとれ
ず、低電圧対応のものであると、大電流を得ることがで
きるが、高電圧に対応できない。このため、イグナイト
ロンを使用する場合、通常その特性に合わせ、例えば、
高電圧に適したものと大電流に適したものの２系統のイ
グナイトロンを採用している。この結果、高価格な製品
となると共に、高電圧領域での電流が大きくならないと
いう問題をかかえている。

【００１３】また、従来の雷サージシミュレータは、最
短で６０秒に１回のパルス波形を出力するものとなって
いるため、ＩＥＣ９５０で規定される試験を行う場合、
６０秒以上の間隔でパルスを発生させる試験にのみ使用
できるものとなる。すなわち、ＩＥＣ９５０で規定され
る出力インパルス波形は、出力電圧として数ｋＶまで必
要となると共に、６０秒以内の間隔の波形も含まれてい
る。しかし、そのような高電圧の出力インパルス波形を
６０秒以内の間隔で発生させることは、電荷をためてお
くのに時間がかかる従来の雷サージシミュレータでは不
可能となっている。

【００１４】このため、従来の雷サージシミュレータで
は、限られた試験しか行えず、ＩＥＣ９５０で規定され
た試験は、実質的には行われていない状態となってい
る。また、電子機器や電気設備のメーカーは、製品の耐
性テストを行い、改善を行う必要があるが、従来の雷サ
ージシミュレータでは、出来上がった製品が壊れるか否
かの試験のみであり、各種の耐性テストが出来ないもの
となっている。

【００１５】また、従来の雷サージシミュレータでは、
サージ出力をモニタする場合、サージ出力を発生させる
ためのトリガパルスを利用してモニタを行うようになっ
ている。すなわち、サージを発生させるためのトリガパ
ルス信号をモニタの表示の基準位置として利用し、オシ
ロスコープ等のモニタにサージ波形を表示している。こ
のため、主放電が遅れたり早まったりすると、表示され
る波形が通常位置からずれることとなり、観察者にとっ
て見にくく、また測定しづらいものとなっている。

【００１６】本発明は、低電圧から高電圧の領域までの
広い範囲で安定的なサージ出力を発生させることができ
ると共に、安定した高電圧、大電流のサージ出力を得る
ことができるインパルス試験器を提供することを目的と
する。また、本発明は、サージ波形をモニタする場合、
モニタされる波形の表示位置がずれないようにし、見易
くかつ測定し易いようにしたインパルス試験器を提供す
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載のインパルス試験器では、電圧および
電流を制御する制御回路部と、高電圧発生回路部と、制
御回路部からのタイミングによってサージ出力を発生す
るサージ発生回路部とを備え、サージ発生回路部に、高
電圧領域でサージ出力を発生させる高圧スイッチング部
と、低電圧領域でサージ出力を発生させる低圧スイッチ
ング部とを設け、両スイッチング部の特性をほぼ同一と
している。

【００１８】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載のインパルス試験器において、高圧スイッチング部
を球ギャップ方式によるスイッチングとし、低圧スイッ
チング部を半導体素子によるスイッチングとし、高圧ス
イッチング部の特性に低圧スイッチング部の特性を合わ
せている。また、請求項３記載の発明では、請求項１ま
たは２記載のインパルス試験器において、低圧スイッチ
ング部の作動領域を１００Ｖから数１００Ｖまでとし、
高圧スイッチング部の作動領域を１００Ｖと数１００Ｖ
の間の値から数ＫＶまでとしている。

【００１９】さらに、請求項４記載の発明では、請求項
１、２または３記載のインパルス試験器において、制御
回路部に、定電流制御回路部を設け、１秒よりも短い時
間内に、サージ出力の電圧となるようにサージ発生回路
部の充放電部を充電している。また、請求項５記載の発
明では、請求項１、２、３または４記載のインパルス試
験器において、サージ出力として、±１．２／５０μｓ
の電圧波形および±８／２０μｓの電流波形からなるコ
ンビネーション波形を発生可能にしている。加えて、請
求項６記載の発明では、請求項１、２、３、４または５
記載のインパルス試験器において、サージ出力を繰り返
し発生できるようにすると共に、サージ出力を同一極性
かつ所定間隔で所定回数発生させた後、その極性を反転
させ、同様の繰り返し間隔でサージ出力を所定回数発生
させることができるようにしている。

【００２０】また、請求項７記載のインパルス試験器で
は、高電圧のサージ出力を発生するインパルス試験器に
おいて、サージ波形をモニタするためのモニタ用トリガ
信号を、発生したサージ出力を利用して生成するモニタ
トリガ用回路部を設けている。

【００２１】さらに請求項８記載の発明では、請求項７
記載のインパルス試験器において、モニタトリガ用回路
部に、サージ出力を分圧するための分圧部と、その分圧
された電圧を変換するトランス部を設け、分圧部を複数
のコンデンサから形成し、トランス部をパルストランス
としている。加えて、請求項９記載の発明では、請求項
７または８記載のインパルス試験器において、サージ出
力の分圧Ｖｐと、設定されたサージ電圧の分圧Ｖｒｅｆ
とを比較する比較部をモニタトリガ用回路部に設け、Ｖ
ｐ＜Ｖｒｅｆとなったときにモニタ用トリガ信号を出力
するようにしている。

【００２２】また、請求項１０記載のインパルス試験器
では、高電圧のサージ出力を発生するインパルス試験器
において、被試験体の絶縁破壊による電圧降下を検出す
るためのストローブ信号を、発生したサージ出力を利用
して生成するストローブ信号発生回路部を設けている。

【００２３】さらに、請求項１１記載の発明では、請求
項１０記載のインパルス試験器において、ストローブ信
号発生回路部に、サージ出力を分圧するための分圧部
と、その分圧された電圧を変換するトランス部を設け、
分圧部を複数のコンデンサから形成し、トランス部をパ
ルストランスとしている。加えて、請求項１２記載の発
明では、請求項１０または１１記載のインパルス試験器
において、サージ出力の分圧Ｖｐと、設定されたサージ
電圧の分圧Ｖｒｅｆとを比較する比較部をストローブ信
号発生回路部に設け、Ｖｐ＜Ｖｒｅｆとなってから所定
時間後に、ストローブ信号を出力するようにしている。

【００２４】本発明のインパルス試験器は、高電圧領域
をカバーする高圧スイッチング部と、低電圧領域をカバ
ーする低圧スイッチング部とを設け、両者の特性をほぼ
同一としている。このため、使用者は、その試験帯域を
考慮することなく、自由にサージ電圧を設定することが
できる。また、スイッチング部を２つに分けているの
で、低圧スイッチング部は低電圧に適した構成にできる
一方、高圧スイッチング部は高電圧に適した構成にでき
る。

【００２５】なお、高圧スイッチング部を球ギャップ方
式とすると、高電圧領域では極めて安定したサージ出力
を得ることができる。加えて、その高圧スイッチング部
の特性に低圧スイッチング部の特性を合わせると、全範
囲に渡って極めて安定したサージ出力を得ることが出来
る。

【００２６】また、本発明のインパルス試験器はサージ
電圧波形等をモニタに表示させるためのモニタ用トリガ
信号や、ブレークダウン後の電流波形をモニタに表示さ
せるためのストローブ信号を、発生したサージ出力を利
用して生成している。そのため、サージ発生のためのト
リガパルスが出た後、主放電が遅れたり早まったりして
も、それらの影響を受けずにモニタすることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のイン
パルス試験器１について、図１から図２０に基づき説明
する。なお、このインパルス試験器１は、上述したＩＥ
Ｃ９５０に適合するサージ電圧・電流のコンビネーショ
ン波形（詳細は後述）とＣＣＩＴＴのサージ電圧波形
（詳細は後述）の計３種類のサージ出力が得られるもの
となっている。ここで、各サージ波形は、上述したＩＥ
Ｃ１０００−４−５に規定された波形となっている。

【００２８】インパルス試験器１の回路構成は、図１に
示すブロックダイヤグラムのように、電圧や電流の制御
やトリガを発生させる制御回路部２と、制御回路部２か
ら電圧と電流の制御を受け、高電圧を発生させ高電圧発
生回路部となる充電高圧発生回路部３と、制御回路部２
からタイミングパルスを受けサージ出力（＝インパル
ス）を発生するサージ発生回路部４とから主に構成され
ている。なお、充電高圧発生回路部３は、極性切替回路
５を含み、サージ発生回路部４は、サージ用スイッチン
グ部６と電圧波形および電流波形の成形を行う波形成形
部７とを含むものとなっている。

【００２９】コンビネーション波形は、１．２／５０μ
ｓの電圧波形と８／２０μｓの電流波形とから構成され
る。一方、ＣＣＩＴＴのサージ電圧波形（以下ＣＣＩＴ
Ｔ波形という）は、１０／７００μｓの電圧波形となっ
ている。

【００３０】ここで電圧波形成形回路は、出力端開放電
圧波形出力であり、電流波形成形回路は、出力端短絡電
流波形となっている。そして、２つの波形成形回路の定
数を適切に選ぶことにより、１個の回路で、電圧波形と
電流波形とを自動的に切り替え出力が出来るようになっ
ている。すなわち、後述する具体的回路中のコンビネー
ション波形成形回路部４８は、出力端開放時に電圧波形
となり、出力端短絡時に電流波形となるものとなってい
る。なお、出力インピーダンスは、次式により定められ
ている。出力インピーダンス＝電圧波形ピーク電圧／電流波形ピ
ーク電流＝２Ω

【００３１】コンビネーション波形は、具体的には図２
に示す２つの波形から構成される。一方の１．２／５０
μｓの電圧波形は、図２（Ａ）に示すように、ピーク値
の３０％の値から９０％までの時間の１．６７倍の時間
Ｔ１、すなわち波頭長が１．２μｓ±３０％で、立ち上
がり開始（ピーク値の３０％と９０％の値を結んだ線と
基線との交点位置）からピーク値の５０％の値に落ちる
までの時間Ｔ２、すなわち波尾長が５０μｓ±２０％と
なっている。他方の８／２０μｓの電流波形は、図２
（Ｂ）に示すように、ピーク値の１０％の値から９０％
までの時間の１．２５倍の時間Ｔ３、すなわち波頭長が
８μｓ±２０％で、波尾長が２０μｓ±２０％となって
いる。

【００３２】ＣＣＩＴＴの波形は、図３に示すとおりと
なっている。すなわち、図２（Ａ）に相当する時間Ｔ５
（波頭長）は、１０μｓ±３０％で時間Ｔ６（波尾長）
は、７００μｓ±２０％とされている。なお、各波尾長
Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６の始まりは、上述したように各波頭長
Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５の始まりと同一部分であるが、全体の
長さに比べ、各立ち上がりが極めて急峻であるため、各
波尾長Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６を計測する際は、便宜的に波形
の立ち上がり点から計測を開始している。また、各波形
は、極性が切り替わることによりマイナス側に立ち下が
る波形となる。このため、各波形は、実際としては、そ
の値の前に±がつくものとなっている。

【００３３】コンビネーション波形をＩＥＣの規格で規
定しているのは、１．２／５０μｓの電圧波形を加えた
とき、絶縁破壊が生ずると、短絡が生じ、その波形はそ
の時点で急激に立ち下がる（図４の矢示Ａ参照）。する
と、その被試験体には、大電流が流れることとなるため
である。その代表的な電流波形が、図２（Ｂ）に示す８
／２０μｓの電流波形であり、図４に示すように、被試
験体が絶縁破壊され短絡すると、その電流波形（図４の
点線）が被試験体に加わるようになっている。

【００３４】図１で示されるブロックダイヤグラムを具
体化したブロック回路は、図５および図６に示すとおり
となっている。すなわち、制御回路部２は、定電流制御
部の一部を構成する差動増幅器１１と、電圧制御を行う
差動増幅器１２と、両差動増幅器１１，１２を加える和
回路１３と、演算増幅器１４等から構成される制御電圧
・電流生成部１５を有している。

【００３５】制御回路部２には、さらに抵抗１６，１７
で分割される分圧回路や抵抗１８の両端の電圧変化を検
出し、制御電圧・電流生成部１５に入力する電圧・電流
検出回路部１９と、制御電圧・電流生成部１５で生成さ
れた制御電圧や制御電流が入力する電圧・電流制御部２
０と、サージ出力のタイミングを制御するタイミング制
御部２１と、サージ出力の電圧を設定するサージ電圧設
定部２２と、コンビネーション波形やＣＣＩＴＴ波形の
設定をする波形設定部２３とが含まれる。なお、タイミ
ング制御部２１には、図示しないその他の各種の設定部
や表示部が接続されており、後述する各種の動作および
表示が行われるようになっている。

【００３６】なお、制御回路部２１は、上述の各構成部
以外に、サージ出力の発生間隔を設定するサージ出力発
生間隔設定部２４と、発生させる各波形の繰り返し数を
設定する繰り返し数設定部２５と、ＬＥＤ等からなる充
電中表示部２６と、発生させる各波形のサージ電圧を表
示するサージ電圧表示部２７と、タイミング制御部２１
および波形設定部２３から状態信号が入力する正負切替
部２８と、波形発生のためのスタート釦等からなるスタ
ート部２９と、緊急時に波形発生を停止させるストップ
釦等からなる停止部３０等を有している。

【００３７】充電高圧発生回路部３は、ＡＣ１００Ｖ等
の交流電源を入力し直流電源に変換する整流部３１と、
先に示した電圧・電流制御部２０と、この電圧・電流制
御部２０の制御を受けて高電圧を発生させる昇圧回路３
２と、正負切替部２８の制御を受けて切り替わるスイッ
チ等からなる極性切替回路５等を有している。

【００３８】サージ発生回路部４は、充放電部４１と、
サージ用スイッチング部６と、波形成形部７とから構成
される。そして、充放電部４１は、充電抵抗４２と、充
放電コンデンサ４３とから主に構成される。サージ用ス
イッチング部６は、トリガパルス発生部４４と、スイッ
チング部４５とから構成される。そしてスイッチング部
４５は、トリガパルス発生部４４からトリガパルスを受
けて高圧のサージ電圧を発生する高圧スイッチング部４
６と、バイポーラパワートランジスタの一種であるＩＧ
ＢＴ（Insulated Gate Bipoler Transister )等からな
る低圧のサージ電圧を発生する低圧スイッチング部４７
とから主に構成される。また、波形成形部７は、コンビ
ネーション波形を整形するコンビネーション波形成形回
路部４８と、ＣＣＩＴＴ波形を成形するＣＣＩＴＴ波形
成形回路部４９とから主に構成される。

【００３９】各波形成形回路部４８，４９で成形された
各波形が高圧端子５０ａとグランド端子５０ｂから構成
される出力端子５０から出力される。なお、放電抵抗
は、ここでは波形整形回路部４８，４９中に入れて、波
形成形用と兼用している。

【００４０】差動増幅器１１によって行う定電流制御
は、少ないパワーで高速に充電が可能となるものであ
る。本実施の形態では、１秒に１回の間隔で４ｋＶの放
電を９９９９９回まで行うことができるものとなってい
るが、この短間隔の放電が行えるのは、定電流充電によ
る高速充電が行えるためである。

【００４１】例えば、図７（Ｃ）に示す従来の定電圧の
充電回路の場合、コンデンサａとして７μＦのものを使
用し、印加電圧ｂとして４ｋＶを印加するとする。これ
を１秒間で充電するとする。すなわち、１秒間でコンデ
ンサａを０Ｖから４ｋＶの電圧を充電し、放電可能な状
態にするとする。すると、図７（Ｄ）に示す完全充電の
９９％の容量までの充電時間（＝コンデンサａと抵抗ｃ
による時定数τの５倍）、すなわち５τが１秒となるた
め、τは２００ｍｓとなる。このため、抵抗ｃは、（２
００×１０^-3ｓ）÷（７×１０^-6Ｆ）＝約３０×１０³
Ωとなる。この結果、電流は、Ｉ＝Ｖ／Ｒより、すなわ
ち（４×１０³Ｖ）÷（３０×１０³Ω）＝０．１３３
Ａとなる。このため、必要な電力Ｐ１は、Ｖ×Ｉ＝４×
１０³Ｖ×０．１３３Ａ＝５３３ワットとなる。

【００４２】一方、これを定電流充電で行うと、Ｑ＝Ｃ
Ｖより、７×１０^-6Ｆ×４×１０³Ｖ＝２８×１０^-3Ｃ
＝２８ｍＣとなる。このクーロン値を１秒間で充電する
となると、流す電流は２８ｍＡとなる。このときの必要
な電力Ｐ２は、４×１０³Ｖ×２８×１０^-3Ｃ＝１１２
ワットとなる。このように、従来の必要な電力Ｐ１に比
べ、この定電流充電のときの必要な電力Ｐ２は約５分の
１となる。すなわち、定電流充電の場合、従来のものに
比べ、電源の大きさとして５分の１のものを使用できる
こととなる。

【００４３】この定電流充電は、図７（Ａ）のような回
路で達成される。すなわち、電流を監視する小さい抵抗
ｄの両端の電圧変化を検出し、この検出結果によって直
流制御トランジスタｅを制御し、電流が一定になるよう
に制御するものである。これは一種の定傾斜電圧となる
もので、充電される電圧は、図７（Ｂ）に示すように、
４ｋＶの充電のときは、その４ｋＶまで定傾斜で充電さ
れ、その後一定となる。これは、電圧Ｖが、（１／Ｃ）
×（電流Ｉと時間ｄｔの積分）で現されることから、電
流Ｉが一定であれば時間と共に所定割合で電圧Ｖが高く
なっていくためである。

【００４４】なお、この定傾斜電圧を得るには、図６の
回路の他に、ランプ回路等で基準スロープを得て、その
基準スロープと合うように分圧電圧を制御する方法もあ
る。このランプ回路の例としては、図８に示すように、
差動増幅器６０と、抵抗６１，６２と、スロープの上限
を調整するための抵抗６３と、スロープ形成のためのチ
ャージ用抵抗６４と、ＣＣＩＴＴ波形用のコンデンサ６
５と、このコンデンサ６５と共に用いられるコンビネー
ション波形用のコンデンサ６６と、コンデンサ６６を無
効にするためのスイッチ６７およびそのスイッチ６７の
保護用の極めて小さな抵抗６８と、コンデンサ６５およ
びコンデンサ６６ののチャージ電荷を放電するためのス
イッチ６９およびそのスイッチ６７の保護用の極めて小
さな抵抗７０とから主に構成されている。

【００４５】そして、抵抗６４とコンデンサ６５，６６
とでコンビネーション波形用の基準スロープを成形す
る。一方、抵抗６４とコンデンサ６５とでＣＣＩＴＴ波
形用の基準スロープを形成する。また、抵抗６３への接
続点を調整することで図７（Ｂ）の平行状態となる電圧
を得ている。なお、コンデンサ６５はコンデンサ６６よ
り１桁以上大きなものとする。

【００４６】このランプ回路では、コンビネーション波
形時、サージ電圧発生と同時にスイッチ６７を開状態か
ら図８の状態にすると共にスイッチ６９を閉状態にし
て、放電する。一方、ＣＣＩＴＴ波形時は、スイッチ６
７は図７の状態として充電し、サージ電圧発生と同時に
スイッチ６９を閉状態として、コンデンサ６５の電荷を
放電する。このように、充電、放電を繰り返して、基準
スロープをサージ発生のたびに得るようにすることがで
きる。

【００４７】図６において、定電流充電される充放電コ
ンデンサ４３は、図９に示すように、コンデンサ８０，
８１から構成される。そして、ショートバー８２をＣＣ
ＩＴＴ側に接続したとき、両コンデンサ８０，８１を合
わせて２０μＦとなるようにされている。なお、コンデ
ンサ８０，８１は、急速充電が可能となるようなオイル
コンデンサ等が使用されている。

【００４８】ショートバー８３がＨＩＧＨ側に設定され
ると、球ギャップ方式で形成されるギャップ８４で高圧
のスイッチングがなされる。この高圧のスイッチング
は、空胴半球状の電極８５と、その電極８５と対向する
同じく空胴半球状の電極８６と、ギャップ８４の空間部
分をイオン化し電流が電極８５から電極８６へ流れ易く
する予備電極８７とから構成される。そして、発生させ
たい電圧によって両電極８５，８６間の距離を変えてい
る。例えば、１ｋＶのときは、その距離を約０．５ｍｍ
とし、４ｋＶのときは２〜３ｍｍとしている。

【００４９】なお、高圧スイッチング部４６と低圧スイ
ッチング部４７の切り替えを行うショートバー８８と、
コンビネーション波形とＣＣＩＴＴ波形の切り替えを行
うショートバー８９，９０が、サージ用スイッチング部
６と波形成形部７に設置されている。

【００５０】高圧スイッチング部４６は、６００Ｖから
４ｋＶに対応し、低圧スイッチング部４７は、１００Ｖ
から１ＫＶまでに対応させ、両者をオーバーラップさせ
ている。そして、球ギャップ方式のスイッチング特性に
合わせ、ＩＧＢＴによるスイッチング特性を調整し、両
者を同等にしている。この結果、低圧側と高圧側との間
で相互にリニアな特性で連続推移するものとなる。ま
た、各波形は、インパルス試験器１内のデータメモリ
（図示省略）に保存され、被試験体の改善、耐性の解析
に利用される。

【００５１】出力端子５０には、オシロスコープ用の電
圧出力端子１０１と、電流出力端子１０２とが接続され
ている。そして、モニタトリガ用回路部１０３でモニタ
用トリガ信号が形成されオシロスコープ１６０でサージ
出力と同期して各波形がモニタされる。

【００５２】このモニタトリガ用回路部１０３は、図１
０に示される構成となっている。すなわち、波形成形部
７に入るサージ出力をコンデンサ１０５，１０６から形
成される分圧部によって分圧し、その分圧電圧を取り出
している。取り出された分圧電圧は、トランス部となる
パルストランス１０７によって高電圧や大電流のサージ
出力から分離される。パルストランス１０７には、整流
回路１０８が接続される。この整流回路１０８によって
負のサージ出力も正のサージ出力に変換される。

【００５３】整流回路１０８からの出力がサージ出力の
分圧Ｖｐとして比較部となるレベルコーパレータ１０９
のプラス側に入り、サージ電圧設定部２２で生成される
トリガ用基準電圧から分圧された電圧がマイナス側にＶ
ｒｅｆとして入力する。レベルコンパレータ１０９の出
力端に成形部１１０が接続され、モニタ用トリガが成形
される。そして、モニタ用トリガ信号がオシロスコープ
１６０に取り込まれる。

【００５４】コンデンサ１０５，１０６による分圧は、
周波数に無関係であることおよび分圧信号の高周波イン
ピーダンスを低くできるので、高周波ノイズの小さいす
なわちＳ／Ｎ比の大きい信号を取り出せることから、正
確なトリガを生成できる効果を有する。なお、コンデン
サ１０５（Ｃ１という）は、コンデンサ１０６（Ｃ２と
いう）に比べ非常に小さな値とすることにより、分圧
は、Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）＝約Ｃ１／Ｃ２となり、上述
の高周波ノイズの小さなものとできる。

【００５５】また、レベルコンパレータ１０９へ入力す
るサージ出力の分圧Ｖｐと、トリガ用基準電圧Ｖｒｅｆ
とは、図１１に示すように一定の比例関係となるので、
サージ出力が立ち上がってから常に一定時間後にモニタ
用トリガ信号を発生させることができる。すなわち、サ
ージ出力の発生に確実に追従させることが可能となる。
なお、従来のモニタ用トリガ信号は、トリガパルス発生
部４５に相当するトリガ生成部によって生成されるトリ
ガ信号を利用している。このため、従来のモニタ用トリ
ガでモニタを行うと、主放電が遅れたり早まったりする
と、モニタ図形が動き測定しにくくなるという問題があ
る。これに対し、このモニタトリガ用回路部１０３を使
用したものでは、取り込みの基準位置が常に一定とな
り、測定し易いものとなる。なお、モニタ用トリガ信号
は、各波形の立ち上がりからｔ２１で示される時間、す
なわち約２５μｓ後の位置が基準位置となり安定的にモ
ニタされる。

【００５６】ここで、モニタトリガ用回路部１０３は、
ストローブ信号発生回路部ともなっている。すなわち、
レベルコンパレータ１０９からは、ブレークダウンによ
る電圧降下を読み出すためのストローブ信号も出力され
る。このストローブ信号は、図１２に示すように、モニ
タ用トリガ信号が発生してから一定時間（ｔ２２）後に
発生する。すなわちサージ出力の立ち上がり開始から一
定時間（ｔ２１＋ｔ２２）後に発生させている。なお、
この一定時間（ｔ２１＋ｔ２２）後の分圧Ｖｐがトリガ
用基準電圧Ｖｒｅｆと比べて一定値以下であれば、ブレ
ークダウン発生とみなしストローブ信号を出力し、一定
値以上であれば、ブレークダウンは起こらなかったとし
てストローブ信号を発生させないようになっている。こ
のｔ２１とｔ２２の合計時間は、通常４０〜５０μｓと
なっている。これは、ブレークダウンは、サージ出力が
発生してから１０〜３０μｓで生じるため、４０〜５０
μｓ後であれば、確実にブレークダウンを検出できるた
めである。

【００５７】なお、オシロスコープ１６０は、各サージ
出力をすべてその内部のメモリ（図示省略）に蓄えてお
り、モニタ用トリガ信号がきた時点で、そのメモリした
サージ出力波形をオシロスコープ１６０の画面に表示す
ることとなる。そして、このインパルス試験器１では、
その表示の際の基準時刻（＝表示位置の基準点）が各サ
ージ出力に対し常に一定となるため、表示波形が見易く
なり、目での解析もし易くなる。

【００５８】以上のような回路構成を有するインパルス
試験器１の外観構成は、図１３および図１４に示すよう
になっている。このインパルス試験器１は、箱形状でそ
の前面側に各種のつまみや設定部があり（図１３参
照）、背面側に電源入力部等がある（図１４参照）。な
お、寸法は、高さ１．７ｍで、幅０．６ｍで、奥行き
０．９ｍとなっている。そして、本体前面の中央部に各
種のつまみや各種のメータが配置され、操作し易く、か
つ見易くしている。また、本体前面の中央部の上方の見
易く操作し易い位置に内蔵のオシロスコープ１６０が配
置されている。

【００５９】次に、このような外観構成を有するインパ
ルス試験器１の前面および背面に配置される各種の設定
部や表示部について説明する。なお、これらの設定部や
表示部のほぼ全てが先に示したタイミング制御部２１に
よって制御されるものとなっている。

【００６０】電源スイッチ１２１は、このインパルス試
験器１の電源スイッチで、「ＰＯＷＥＲ」の表示がなさ
れており、オン時に点灯、オフ時に消灯となる。サージ
極性切替スイッチ１２２は、「ＰＯＳＩ」と「ＮＥＧ
Ａ」の各表示をもつ各釦からなるサージ極性（＋／−）
の切り替えスイッチで、後述するＨＶ−ＯＮスイッチ１
３３がオンの時には切り替え出来ないようになってい
る。よって、ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３をオフ（停止部
３０に相当するストップスイッチ１３５を押す）にして
操作する。なお、＋極性は「ＰＯＳＩ」、−極性は「Ｎ
ＥＧＡ」の各表示となっている。サージ電圧／電流調整
ツマミ１２３は、出力されるサージ電圧とサージ電流を
設定するつまみで、サージ電圧設定部２２の一部となっ
ている。

【００６１】チャージ電圧メータ１２４は、ＬＥＤ等で
構成されているもので、チャージ電圧を表示する。サー
ジ電圧／電流調整ツマミ１２３で設定した電圧までの充
電状況をこのチャージ電圧メータ１２４で確認すること
が出来る。設定電圧に達した時、サージが出力され、こ
のチャージ電圧メータ１２４の指示値は初期状態に戻
る。なお、チャージ電圧は、サージアウト電圧より約１
割位高くなっている。これは、サージアウト電圧（＝サ
ージ出力電圧）は、途中の回路で電圧降下が生じるため
である。チャージ電圧検出ランプ１２５は、充電中表示
部２６に相当し、チャージを行っている間、点灯する。

【００６２】サージ出力電圧メータ１２６は、サージ電
圧表示部２７に相当し、サージ出力電圧の出力値を設定
するメータとなっている。この設定は、サージ電圧／電
流調整ツマミ１２３で行う。シングル／リピート設定ス
イッチ１２７は、「ＲＥＰＥＡＴ」と「ＳＩＮＧＬＥ」
の各表示をもつ各釦からなりサージ出力をシングル（単
発）、リピート（繰り返し）のどちらかに設定するスイ
ッチとなっている。

【００６３】サージ繰り返し回数設定スイッチ１２８
は、繰り返し数設定部２５に相当し、リピートのとき、
繰り返し回数を最大９９９９９回まで設定することが出
来る。サージ繰り返し回数設定スイッチ１２８は、図１
５に示すように５桁の表示の表示部１２８ａとそれぞれ
の表示部１２８ａを減算する減算操作部１２８ｂと、そ
れぞれの表示部１２８ａを加算する加算操作部１２８ｃ
とから構成される。５桁の表示部１２８ａの設定が「０
００００」の場合は作動せず、一方、シングル（単発）
モードのときは、設定が「０００００」の場合でもサー
ジは出力されるようになっている。なお、設定された数
値は、後述するプリセット釦１２９ｂによりプリセット
カウンタ１２９ａにセットされる。

【００６４】プリセットカウンタ１２９ａおよびプリセ
ット釦１２９ｂからなるプリセット部１２９は、リピー
トモードの時、設定回数を表示する。プリセットカウン
タ１２９ａは、減算カウンタとして働き、プリセットカ
ウンタ１２９ａの表示が「０００００」の時は、高圧を
オンに出来ない。なお、再度同じ回数で試験をする場合
は、プリセット釦１２９ｂを押すと、サージ繰り返し回
数設定スイッチ１２８で設定した回数を表示する。イン
ターバル設定スイッチ１３０は、サージ繰り返し回数設
定スイッチ１２８と同様な構成で、３桁の表示部と、そ
れぞれの加算および減算を行う操作釦からなる。そし
て、リピートモードの時、サージの繰り返し間隔を１〜
９９９秒まで設定出来る。また、ＣＣＩＴＴ波形の時は
このインターバル設定スイッチ１３０は働かず、１分間
固定間隔で交互に＋／−波形を出力することとなる。な
お、この間隔を固定ではなく、任意の間隔に設定できる
ようにしても良い。

【００６５】ローカル／ＧＰ−ＩＢ設定スイッチ１３１
は、「ＬＯＣＡＬ」と「ＧＰ−ＩＢ」の表示を有する各
釦からなり、このインパルス試験器１を外部よりＧＰ−
ＩＢ制御するときの設定スイッチとなっている。ローカ
ルに設定した時は、各スイッチが動作状態となり、ＧＰ
−ＩＢに設定した時は、外部制御となる。ＣＯＭＢＩ＋
／−ＴＵＲＮＩＮＧ設定スイッチ１３２は、インパルス
設定スイッチ１３０と同様な構成で、極性を切り替える
時の切り替え時間を設定するスイッチとなっている。コ
ンビネーション波形の時のみ有効で、ＣＣＩＴＴ波形の
時は１分間固定となる。なお、１０．０秒から９９．９
秒のセットが可能で、１０秒未満の数字を設定すると、
ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３をオン出来ないようになって
いる。

【００６６】ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３は、高圧をオン
にするスイッチで、このＨＶ−ＯＮスイッチ１３３をオ
ンした後、スタートスイッチ１３４を押すとチャージを
開始し、インターバル設定時間後、サージが出力され
る。なお、次の場合は、ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３をオ
ンできない。すなわち、各ショートバーの設定違い、ド
アが開いている、インターバルの設定が０秒、プリセッ
トカウンタ１２９ａが「０」、切替時間が１０秒未満、
ブレークダウンが働いているという各場合には、オンで
きない。

【００６７】スタートスイッチ１３４は、スタート部２
９に相当し、このスタートスイッチ１３４用の釦を押す
とチャージを開始し、インターバル設定時間後にサージ
が出力される。なお、安全のためにカバー付きとなって
おり、カバーを持ち上げてスタートスイッチ１３４を押
す。このスタートスイッチ１３４は、ＨＶ−ＯＮスイッ
チ１３３がオンの時のみ動作する。ストップスイッチ１
３５は、停止部３０に相当し、試験を停止または中止す
るとき、このストップスイッチ１３５を押す。すると、
ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３とスタートスイッチ１３４が
オフとなり、高圧がオフされる。

【００６８】絶縁破壊検出表示ランプ１３６は、被試験
体の絶縁破壊を検出し、ランプとブザーで表示する。絶
縁破壊検出機能オンオフ切替及びブザーリセットボタン
１３７は、図１６に示すように、「ＯＦＦ」と「ＯＮ」
と「ＲＥＳＥＴ」の３位置からなり、上に倒すと機能が
オフになるように構成されている。また、下に倒し機能
オンにし、かつ絶縁破壊を検出した時、さらに下に押し
「ＲＥＳＥＴ」の位置までもたらすと、絶縁破壊検出表
示ランプ１３６部分の鳴奏中のブザーが止まる。

【００６９】高圧危険表示ランプ１３８は、「ＤＡＮＧ
ＥＲ」の表示がされており、ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３
（高圧オンスイッチ）をオンにするとその表示部分が点
灯し、試験中に周囲の人に注意を促すものとなってい
る。サージ電圧切替スイッチ１３９は、サージ出力電圧
範囲を設定するスイッチで、「ＨＩＧＨ」表示の釦と
「ＬＯＷ」表示の釦とからなっている。そして、コンビ
ネーション波形の場合９００Ｖから４ｋＶの高圧と、１
００Ｖから９００Ｖの低圧に切り替えるものとなってい
る。一方、ＣＣＩＴＴ波形の場合、８００Ｖから２．５
ｋＶの高圧と、１００Ｖから８００Ｖの低圧に切り替え
るものとなっている。なお、このサージ電圧切替スイッ
チ１３９は、押すごとに交互に切り替わるようになって
いる。

【００７０】波形選択スイッチ１４０は、波形設定部２
３に相当し、サージ波形を設定するものとなっている。
すなわち、コンビネーション波形用の釦とＣＣＩＴＴ波
形用の釦からなり、対応する釦を押すごとにコンビネー
ション波形とＣＣＩＴＴ波形が交互に切り替わる。リモ
ートスイッチ接続用コネクタ１４１は、リモートスイッ
チを接続するためのもので、離れた場所からのスタート
が出来るようにするものである。なお、リモートスイッ
チを接続すると、リモートスイッチ優先となり、スター
トスイッチ１３４は、使用出来なくなる。

【００７１】サージ電圧接続切替部１４２は、サージ出
力電圧の設定を行うもので、図１７に示すような表示お
よび構成からなっている。すなわち、ショートバー８
３，８８とその接続部からなる。サージ電圧切替スイッ
チ１３９で設定した位置のＬＥＤが点灯するので、２回
路とも各ＬＥＤ８３ａ，８３ｂ，８８ａ，８８ｂ中の点
灯位置側に各ショートバー８３，８８を接続する。

【００７２】本体下方部の波形選択接続切替部１４３
は、サージ出力波形の設定を行うもので、図１８に示す
ような表示および構成からなっている。すなわち、ショ
ートバー８２，８９，９０とその接続部からなる。波形
選択スイッチ１４０で設定した位置側にあるＬＥＤが点
灯するので、３回路とも各ＬＥＤ８２ａ，８２ｂ，８９
ａ，８９ｂ，９０ａ，９０ｂ中の点灯位置側にショート
バー８２，８９，９０を接続する。なお、３回路ともＬ
ＥＤの点灯位置に接続しないとサージを発生させること
が出来ない。

【００７３】本体最下方部のアウトプット（サージアウ
ト）端子１４４は、出力端子５０に相当し、サージが直
接出力される。このアウトプット端子１４４に、出力ケ
ーブルを接続して、被試験体にサージを供給する。電圧
モニタ接続コネクタ１４５は、出力電圧波形をモニタす
る際、ここにモニタ出力ケーブルを接続し、もう一方
を、外部のオシロスコープに接続する。なお、出力電圧
は１０００：１で分圧されている。すなわち１ｋＶで、
モニタ側は１Ｖとなる。また、電流モニタ接続コネクタ
１４６は、出力電流波形をモニタする際、ここにモニタ
出力ケーブルを接続し、もう一方を外部のオシロスコー
プに接続する。なお、出力電流は１０００：１で電圧変
換されている。すなわち、１ＫＡで、モニタ側は１Ｖと
なる。

【００７４】Ｖ出力（波形取り込み用）接続コネクタ１
４７は、サージ電圧波形を内蔵のオシロスコープ１６０
に取り込む為のコネクタとなっている。また、Ｉ出力
（波形取り込み用）接続コネクタ１４８は、サージ電流
波形を内蔵のオシロスコープ１６０に取り込むためのコ
ネクタとなっている。さらに、トリガ接続コネクタ１４
９は、サージ電圧／電流波形を内蔵のオシロスコープ１
６０に取り込むためのトリガをオシロスコープ１６０に
出力するための接続コネクタとなっている。

【００７５】扉開閉安全スイッチ１５０は、扉を開くと
開となり、サージ用高圧電源がオン出来ないよう危険防
止の役割を有している。この扉開閉安全スイッチ１５０
は、前面アクリル扉１６１に設けられているが、同様の
安全スイッチが後部扉に１ヶ所、このインパルス試験器
１の左右パネル各１ヶ所に設けられている。さらに、イ
ンパルス試験器１の本体下部には、本体固定用アジャス
タ１５１が設置固定のために設けられている。

【００７６】本体背面側に存在する本機ヒューズ１５２
は、このインパルス試験器１の所要電源用ヒューズで、
その値は１０Ａとなっている。本機電源コネクタ１５３
は、所要電源入力コネクタで、各種の電圧を適宜入力で
きる。この実施の形態では、所要電源電圧はＡＣ１００
Ｖで１０Ａとなっている。

【００７７】本機アース端子１５４は、保安用接地端子
で、人体安全のため、必ずこの端子１５４から屋内の接
地端子に接続するようにする。また、ＧＰ−ＩＢ接続用
コネクタ１５５は、内蔵のオシロスコープ１６０からの
波形出力用ＧＰ−ＩＢインターフェースコネクタとなっ
ている。このＧＰ−ＩＢ接続用コネクタ１５５への接続
によって、このインパルス試験器１を外部よりコントロ
ールする機能を付加させることが出来る。

【００７８】本機ノンヒューズブレーカ１５６は、本体
所要電源用ノンヒューズブレーカで、この実施の形態で
は１０Ａの容量となっている。さらに、後部扉用取っ手
１５７は、後部扉１６２の開閉用で、この扉１６２が完
全に閉まっていないと高圧がオン出来ないようになって
いる。

【００７９】サービスコンセント１５８は、外部出力用
サービスコンセントで、この実施の形態ではＡＣ１００
Ｖで、取り出せる最大電流は３Ａとなっている。また、
サービスコンセント用ヒューズ１５９は、サービス出力
コンセント用ヒューズで、この実施の形態では、３Ａが
内蔵されている。

【００８０】次に、以上のように構成されるインパルス
試験器１による各種試験方法について説明する。

【００８１】まず、このインパルス試験器１によって行
われるブレークダウン検出について説明する。このブレ
ークダウン検出は、サージ電圧の印加によって発生する
絶縁破壊の有無を知るための機能で、何ｋＶのサージ電
圧で絶縁破壊が発生したかを検知するものとなってい
る。

【００８２】この検出は、未知の耐サージ電圧の電気設
備や電気・電子部品を試験する場合に、比較的低めのサ
ージ電圧から試験を開始し、徐々に印加サージ電圧を上
げていく。さらに、印加サージ電圧を増大させて行き、
あるしきい値に達するとそれまでの電圧に比例した電流
と全く異なって急激な電流増加が現れる。これを絶縁破
壊とみなし、ブレークダウンとして検出する。

【００８３】次に、このようなブレークダウン検出を行
う場合の、一般的な操作手順について説明する。ケーブル類および被試験体を接続後、電源スイッチ１
２１をオンする。サージ極性をサージ極性切替スイッチ１２２で決定す
る。なお、リピート時は最初のパルスの極性が選択さ
れ、シングル時は選択された極性のみのサージが得られ
る。サージ繰り返しをシングル／リピート設定スイッチ１
２７で決定する。サージの繰り返しをリピートに設定し
た時は、サージ繰り返し回数設定スイッチ１２８で回数
を設定し、プリセット釦１２９ｂを押すと、プリセット
カウンタ１２９ａに設定値がプリセットされる。コンビネーション波形の時は、サージの間隔をインタ
ーバル設定スイッチ１３０で１．０〜９９．９秒の間に
設定し、極性切替時の間隔をＣＯＭＢＩ＋／−ＴＵＲＮ
ＩＮＧ設定スイッチ１３２で１０．０から９９．９秒の
間に設定する。ＣＣＩＴＴ波形の時は、インターバル設
定スイッチ１３０やＣＯＭＢＩ＋／−ＴＵＲＮＩＮＧ設
定スイッチ１３２の設定に関係なく、１分間固定で＋サ
ージと−サージが交互に出力される。ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３を押す。サージ電圧／電流調整ツマミ１２３で、任意の電圧に
設定する。スタートスイッチ１３４を押す。チャージが開始されると、チャージ電圧検出ランプ１
２５が点灯し、チャージが完了すると、チャージ電圧検
出ランプ１２５が消え、所定の時間が来るとサージが発
生する。

【００８４】コンビネーション波形出力の時は、サージ
極性切替スイッチ１２２で設定した極性のサージを、リ
ピート回数出力後、自動的に逆極性に切り替わり、再度
リピート回数出力し、自動停止する（図１９参照）。Ｃ
ＣＩＴＴ波形の時は、サージ極性切替スイッチ１２２で
設定した極性のサージと逆極性のサージを、各１回を１
サイクルとし、リピート回数繰り返し、自動停止する
（図２０参照）。

【００８５】以上のような一般的動作に加え、特定の試
験に特有な操作を各試験毎に説明する。

【００８６】まず、ＩＥＣ９５０に基づく絶縁耐力試験
方法について説明する。この試験ではコンビネーション
波形を利用する。１．アウトプット（サージアウト）端子１４４の両端子
を、被試験体の一次、二次回路等、または印刷回路基板
等の試験箇所に接続する。２．サージ繰り返し回数設定スイッチ１２８で繰り返し
回数を３回に設定し、プリセット釦１２９ｂを押す。３．シングル／リピート設定スイッチ１２７をリピート
に設定する。４．必要に応じ、サージ極性切替スイッチ１２２で極性
を切り替える。５．サージ電圧切替スイッチ１３９を設定する。すなわ
ち印加する電圧が９００Ｖ以下の時はＬＯＷに、９００
Ｖ以上はＨＩＧＨに設定する。６．波形選択スイッチ１４０をコンビネーション波形に
設定する。７．各ショートバー８２，８３，８８，８９，９０をＬ
ＥＤ８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂ，８８ａ，８８
ｂ，８９ａ，８９ｂ、９０ａ、９０ｂの点灯に従い設定
し、確実にショートバー用つまみ８２ｃ，８３ｃ，８８
ｃ，８９ｃ，９０ｃを締め付ける。８．サージ電圧／電流調整ツマミ１２３でサージ電圧を
必要電圧に調整する。９．ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３を押した後、スタートス
イッチ１３４を押す。１０．絶縁破壊を検出すると、絶縁破壊検出表示ランプ
１３６が点灯し、ブザーが鳴ると共に、全てのサージ発
生動作が停止する。なお、絶縁破壊の確認は、内蔵のオ
シロスコープ１６０でも確認可能となっている。このと
きの波形は、図４に示すような波形となる。

【００８７】この絶縁耐力試験は、印加する電圧の大き
さによって少なくとも、機能絶縁、基礎絶縁および強化
絶縁の３つの絶縁試験に分類され、このインパルス試験
器１では各試験が実施可能となっている。機能絶縁と
は、機器が正しく機能する上で必要な絶縁で、基礎絶縁
とは、感電に対する基礎的な保護の役目をしている絶縁
である。また、強化絶縁とは、ＩＥＣ９５０で規定した
条件のもとで二重絶縁と同程度に感電に対する保護を行
うことができる単一の絶縁体系を指す。

【００８８】ここで、機能絶縁と基礎絶縁とは、同一の
サージ電圧とするのが好ましい。また、強化絶縁につい
ては、機能絶縁等に比べ２倍程度のサージ電圧とするの
が良い。さらに、各絶縁試験では、被試験体の電源側と
なる１次側、変圧され低電圧となる２次側および被試験
体のアース部となる器体側の３ヶ所のうちいずれか２つ
を選んで接続し、サージ電圧を印加するようにしてい
る。一般的に、１次対器体、１次対２次、１次対１次に
比べ、２次対器体、２次対２次では、その印加電圧は若
干低く設定される。

【００８９】なお、生産ラインでの絶縁破壊電圧の評価
による導体間距離評価方法として、次のようなものもあ
る。すなわち、距離を測定して問題がないことが確認さ
れている、塗膜を施していない印刷回路基板等の１０個
のサンプルについて絶縁破壊試験電圧を測定し、その中
の最も低い絶縁破壊電圧より１００Ｖ低い電圧（もちろ
ん、この電圧が絶縁破壊電圧規格値よりも高いことが前
提となる）を生産ラインでの評価電圧として絶縁破壊の
有無を調べる。ただし、絶縁破壊が生じたものでも、ど
こで絶縁破壊が生じたか確認し、その箇所の距離を測定
して所定規格に適合している場合は、問題ありとはしな
いようにするのが好ましい。

【００９０】次に、ＩＥＣ９５０に基づく電気通信回線
の絶縁試験方法について説明する。この試験ではＣＣＩ
ＴＴ波形を利用する。１．アウトプット（サージアウト）端子１４４の高圧側
に、被試験体の、電気通信回線に接続するボード、また
は使用者が接続する他の機器に接続する全ての電線をま
とめて接続する。２．アウトプット（サージアウト）端子１４４の接地側
に、被試験体の、正常使用時に保持したり接触する非接
地金属部および非金属部等を接続する。３．サージ繰り返し回数設定スイッチ１２８で繰り返し
回数を１０回に設定し、プリセット釦１２９ｂを押す。４．シングル／リピート設定スイッチ１２７をリピート
に設定する。５．必要に応じ、サージ極性切替スイッチ１２２で極性
を切り替える。６．サージ電圧切替スイッチ１３９をＨＩＧＨに設定す
る。７．波形選択スイッチ１４０をＣＣＩＴＴ波形に設定す
る。８．各ショートバー８２，８３，８８，８９，９０をＬ
ＥＤ８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８３ｂ，８８ａ，８８
ｂ，８９ａ，８９ｂ、９０ａ、９０ｂの点灯に従い設定
し、確実にショートバー用つまみ８２ｃ，８３ｃ，８８
ｃ，８９ｃ，９０ｃを締め付ける。９．サージ電圧／電流調整ツマミ１２３でサージ電圧を
２．５ｋＶ、あるいは１．５ｋＶに調整する。すなわ
ち、接触する部分が非金属部または非接地の金属部の場
合は２．５ｋＶに、回路部等の場合は１．５ｋＶに設定
する。１０．ＨＶ−ＯＮスイッチ１３３を押した後、スタート
スイッチ１３４を押す。１１．絶縁破壊を検出すると、絶縁破壊検出表示ランプ
１３６が点灯し、ブザーが鳴ると共に、全てのサージ発
生動作が停止する。なお、絶縁破壊の確認は、内蔵のオ
シロスコープ１６０でも確認可能となっている。

【００９１】以上のように、各試験においてブレークダ
ウンを検出すると、コントロールパネルにある絶縁破壊
検出表示ランプ１３６が点灯し、ブザーが鳴る。リピー
トモードで試験を行っているときでも、ブレークダウン
を検出すると全てのサージ発生動作が停止する。また、
サージ発生停止解除、ランプ消灯およびブザー停止に
は、絶縁破壊検出機能オンオフ切替及びブザーリセット
ボタン１３７を一番下にあるリセット側に押す。なお、
ブレークダウン検出機能を使用しないときは、上述のい
わば絶縁破壊検出機能オンオフ切替及びブザーリセット
ボタン１３７をオフ（上側）の位置で使用するようにす
る。

【００９２】このインパルス試験器１を使用すると、Ｉ
ＥＣ９５０の規定の基づく試験が行える他に、被試験体
の耐性テストが可能であり、被試験体のサージ電圧に対
する改善、改良が容易に行える。すなわち、１秒以上の
任意の間隔で、かつ任意の回数でしかも任意の電圧でサ
ージ電圧やサージ電流を被試験体に加えることができ
る。このため、どの時点で被試験体がブレークダウン
（絶縁破壊）を起こすかを正確に確認できる。しかも、
そのブレークダウン時の波形がメモリされるので、解析
も十分行える。

【００９３】なお、上述の実施の形態は、本発明の好適
な実施の形態の例であるが、これに限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変
形実施可能である。例えば、低圧スイッチング部４７と
して、ＩＧＢＴを使用しているが、サイリスタ等の他の
半導体素子としても良い。また、高圧スイッチング４６
としては、空胴半球状の電極８５，８６を使用したが、
図２１に示すように、同様な球ギャップ方式であるサイ
ラトロンの構成を使用したり、高耐圧リレーやイグナイ
トロン等、高圧に適性を有する従来のスイッチング部材
を使用しても良い。なお、高圧での安定性を考えると、
球ギャップ方式が好ましい。

【００９４】図２１（Ａ）で示すサイラトロン使用のさ
い断波発生器１７０は、上述の実施の形態における充電
高圧発生回路部３に相当するインパルス電圧発生器１７
１と、抵抗１７２，１７３と、遅延パルス発生器１７４
と、サイラトロン１７５とから主に構成される。ここ
で、遅延インパルス発生器１７４は、インパルス電圧発
生器１７１による発生電圧を抵抗１７２，１７３で分圧
して遅延ケーブルまたは遅延素子回路により遅らせてサ
イラトロン１７５のグリッドに加えるものである。ここ
で、図中、ｅはさい断波電圧を、Ｇは有孔球ギャップ
を、ｇは始動針端ギャップをそれぞれ示している。この
ようなサイラトロン１７５と同様な構成を本発明のイン
パルス試験器の高圧スイッチング部４６に使用しても良
い。

【００９５】なお、サイラトロンと同様な構成を採用し
て、高圧領域のサージ出力の制御範囲を広くしたいとき
には、図２１（Ｂ）に示すさい断波発生器１８０の考え
方を高圧スイッチング部４６に採用しても良い。すなわ
ち、有孔球ギャップを２つのギャップＧ１，Ｇ２に分割
し、中間球１７６にサージ電圧の約２分の１の直流電圧
を加えるようにする。また、サージ電圧を８〜１５ＫＶ
程度の高い電圧としたいときは、図２１（Ａ）に示すさ
い断波発生器１７０中のサイラトロン１７５を分圧器付
多段球ギャップ方式とする構成と同様な構成を採用する
ことにより達成される。このように、さい断波発生のた
めの装置と同様な機構を、本発明のインパルス試験器で
採用することができる。

【００９６】また、出力する波形としては、コンビネー
ション波形やＣＣＩＴＴ波形の他に、他の各種の波形を
出力するようにしても良い。この場合、充電抵抗４２や
充放電コンデンサ４３等をその波形に対応して、他の値
のものに切り替えることができるようにする。また、制
御回路部２を形成する場合、各実施の形態のように各種
の回路素子で構成するのではなく、マイコン（ＣＰＵ）
等によって形成するようにしても良い。同様に、制御回
路部２の一部であるタイミング制御部２１のみをマイコ
ン化するようにしても良い。

【００９７】さらに、繰り返し間隔を１秒以上としてい
るが、各種の値を変更することによって１秒以下の間隔
とすることもできる。同様に、繰り返し数やサージ電圧
の各値を上記実施の形態の各値ではなく、一層大きな値
や広い値とすることができる。また、±１０／７００μ
ｓの電圧波形も１分間固定の間隔ではなく、１．２／５
０μｓの電圧波形のように、任意の間隔としたり、加え
てコンビネーション波形のようにブレークダウン時に電
流波形を発生させるようにしても良い。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のイ
ンパルス試験器は、スイッチング部を高圧スイッチング
部と低圧スイッチング部に分け、両スイッチング部の特
性をほぼ同一としたので、低電圧から高電圧までの広い
範囲で安定的なサージ出力を得ることができると共に、
安定した高電圧・大電流のサージ出力を得ることが可能
となる。

【００９９】また、請求項２記載の発明では、安定的な
高圧用の球ギャップ方式のスイッチング部の特性に低圧
スイッチング部の特性を合わせているので、一層安定し
た低電圧から高電圧までのサージ出力を得ることができ
る。さらに、請求項３記載の発明は、両スイッチング部
の使用電圧をオーバーラップさせているので、低電圧と
高電圧との間で電圧の途切れがなく、各サージ電圧をス
ムーズに取り出すことができる。

【０１００】また、請求項４記載の発明では、サージ出
力発生のための充電を定電流充電とし、充電時間を１秒
より短くしているので、少ないパワーの電源で高圧の充
電が可能となると共に、１秒間隔という極めて短い間隔
でサージ出力を発生させることができる。このため、従
来と同等のパワーの電源を使用すると、高速充電が可能
となり、サージ出力の発生間隔を従来に比べ短くするこ
とができると共に、各種の試験を行えるものになり、応
用範囲の広いインパルス試験器とすることができる。

【０１０１】また、請求項５記載の発明は、ＩＥＣで規
定されるコンビネーション波形をサージ出力として発生
させることができるので、ＩＥＣで規定される各種の試
験を行えると共に、電流波形によってブレークダウン後
の被試験体の状態を分析でき、被試験体の耐圧に関する
改善、改良を効率的に実施することができる。さらに、
請求項６記載の発明では、設定された間隔でサージ出力
を発生させた後、極性を反転させ、同様の間隔でサージ
出力を発生させているので、従来の６０秒間隔の雷サー
ジシミュレータでは行うことができない各種の試験を行
うことができるようになる。

【０１０２】また、請求項７記載のインパルス試験器
は、モニタ用トリガ信号を、発生したサージ出力を利用
して生成しているので、従来のように主放電が遅れたり
早まったりしても、その遅早の影響を受けずにモニタす
ることが可能となる。さらに、請求項８記載の発明で
は、コンデンサによる分圧でサージ出力を分圧している
ので、正確なトリガを生成できると共にパルストランス
を用いているので、モニタ用トリガ信号の生成部が高電
圧や大電流のサージ出力から分離され安定した信号を取
り出せるものとなる。加えて、請求項９記載の発明では
サージ出力の大きさが変わっても、サージ出力が立ち上
がってから常に一定時間後にモニタ用トリガ信号を得る
ことができる。

【０１０３】また、請求項１０記載のインパルス試験器
は、ブレークダウン後の波形をモニタするためのストロ
ーブ信号を、発生したサージ出力を利用して生成してい
るので、従来のように主放電が遅れたり早まったりして
も、その遅早の影響を受けずに電流波形等をモニタする
ことが可能となる。さらに、請求項１１記載の発明で
は、コンデンサによる分圧でサージ出力を分圧している
ので、正確なトリガを生成できると共にパルストランス
を用いているので、ストローブ信号の生成部が高電圧や
大電流のサージ出力から分離され安定した信号を取り出
せるものとなる。加えて、請求項１２記載の発明ではサ
ージ出力の大きさが変わっても、サージ出力が立ち上が
ってから常に一定時間後にストローブ信号を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のインパルス試験器のブロ
ックダイヤグラムを示す図である。

【図２】本発明のインパルス試験器によって発生するコ
ンビネーション波形を示す図で、（Ａ）は電圧波形を示
し、（Ｂ）は電流波形を示す図である。

【図３】本発明のインパルス試験器によって発生するＣ
ＣＩＴＴ波形を示す図である。

【図４】本発明のインパルス試験器によって被試験体が
絶縁破壊を起こしたときの電圧波形と電流波形の関係を
示す図である。

【図５】本発明の実施の形態のインパルス試験器の詳細
なブロック図である。

【図６】本発明の実施の形態のインパルス試験器の要部
回路図である。

【図７】本発明の実施の形態のインパルス試験器に使用
されている定電流制御を説明するための図で、（Ａ）は
定電流制御の基本回路を示す図で、（Ｂ）は定電流制御
による充電状態を示す図で、（Ｃ）は従来の定電圧制御
の回路を示す図で、（Ｄ）は（Ｃ）の回路での充電状態
を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態のインパルス試験器によっ
て定電流充電を行わせる際の定電流制御の変形例で、ラ
ンプ回路を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態のインパルス試験器のスイ
ッチング部周辺の回路を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態のインパルス試験器のモ
ニタ用トリガ信号を発生するモニタトリガ用回路部周辺
の回路構成図である。

【図１１】図１０のモニタトリガ用回路部で発生するモ
ニタ用トリガ信号の生成を説明するための図で、（Ａ）
はレベルコンパレータに入力する各信号を示し、（Ｂ）
は発生するモニタ用トリガ信号を示す図である。

【図１２】図１０のモニタトリガ用回路部兼ストローブ
信号発生回路部で発生するモニタ用トリガ信号やストロ
ーブ信号等を示す図で、（Ａ）は絶縁破壊が生じたとき
の電圧波形および電流波形を示し、（Ｂ）はモニタ用ト
リガ信号を示し、（Ｃ）はストローブ信号を示す図であ
る。

【図１３】本発明の実施の形態のインパルス試験器の前
面外観を示す図である。

【図１４】本発明の実施の形態のインパルス試験器の背
面外観を示す図である。

【図１５】本発明の実施の形態のインパルス試験器のサ
ージ繰り返し回数設定スイッチを示す図である。

【図１６】本発明の実施の形態のインパルス試験器の絶
縁破壊検出機能オンオフ切替及びブザーリセットボタン
を示す図である。

【図１７】本発明の実施の形態のインパルス試験器のサ
ージ電圧接続切替部を示す図である。

【図１８】本発明の実施の形態のインパルス試験器の波
形選択接続切替部を示す図である。

【図１９】本発明の実施の形態のインパルス試験器によ
って発生する１．２／５０μｓの波形を使用して試験を
行う場合の、サージ出力の発生状態を説明するための図
である。

【図２０】本発明の実施の形態のインパルス試験器によ
って発生するＣＣＩＴＴ波形を使用して試験を行う場合
の、サージ出力の発生状態を説明するための図である。

【図２１】本発明のインパルス試験器の高圧スイッチン
グ部に適用できる他の例を示す図で、（Ａ）はサイラト
ロン使用の基本的なさい断波発生器を示す回路図で、
（Ｂ）は広い範囲での制御電圧発生を可能にするサイラ
トロン使用のさい断波発生器を示す回路図である。

【図２２】従来の雷サージシミュレータに使用されてい
る要部回路図である。

【図２３】従来の雷サージシミュレータの外観および使
用方法を説明するための図である。

【図２４】従来の雷サージシミュレータで生成される電
圧波形を示す図である。

【符号の説明】

１インパルス試験器２制御回路部３充電高圧発生回路部（高電圧発生回路部）４サージ発生回路部５極性切替回路６サージ用スイッチング部７波形成形部１１差動増幅器（定電流制御用）１２差動増幅器（電圧制御用）１３和回路１５制御電圧・電流生成部１９分圧回路部２０電圧・電流制御部２１タイミング制御部４５スイッチング部４６高圧スイッチング部４７低圧スイッチング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧および電流を制御する制御回路部
と、高電圧発生回路部と、上記制御回路部からのタイミ
ングによってサージ出力を発生するサージ発生回路部と
を備え、上記サージ発生回路部に、高電圧領域で上記サ
ージ出力を発生させる高圧スイッチング部と、低電圧領
域で上記サージ出力を発生させる低圧スイッチング部と
を設け、両スイッチング部の特性をほぼ同一としたこと
を特徴とするインパルス試験器。
【請求項２】前記高圧スイッチング部を球ギャップ方
式によるスイッチングとし、前記低圧スイッチング部を
半導体素子によるスイッチングとし、前記高圧スイッチ
ング部の特性に前記低圧スイッチング部の特性を合わせ
たことを特徴とする請求項１記載のインパルス試験器。
【請求項３】前記低圧スイッチング部の作動領域を１
００Ｖから数１００Ｖまでとし、前記高圧スイッチング
部の作動領域を１００Ｖと上記数１００Ｖの間の値から
数ＫＶまでとしたことを特徴とする請求項１または２記
載のインパルス試験器。
【請求項４】前記制御回路部に、定電流制御回路部を
設け、１秒よりも短い時間内に、前記サージ出力の電圧
となるように前記サージ発生回路部の充放電部を充電し
たことを特徴とする請求項１、２または３記載のインパ
ルス試験器。
【請求項５】前記サージ出力として、±１．２／５０
μｓの電圧波形および±８／２０μｓの電流波形からな
るコンビネーション波形を発生可能にしたことを特徴と
する請求項１、２、３または４記載のインパルス試験
器。
【請求項６】前記サージ出力を繰り返し発生できるよ
うにすると共に、前記サージ出力を同一極性かつ所定間
隔で所定回数発生させた後、その極性を反転させ、同様
の繰り返し間隔で前記サージ出力を上記所定回数発生さ
せることができるようにしたことを特徴とする請求項
１、２、３、４または５記載のインパルス試験器。
【請求項７】高電圧のサージ出力を発生するインパル
ス試験器において、サージ波形をモニタするためのモニ
タ用トリガ信号を、発生したサージ出力を利用して生成
するモニタトリガ用回路部を設けたことを特徴とするイ
ンパルス試験器。
【請求項８】前記モニタトリガ用回路部に、前記サー
ジ出力を分圧するための分圧部と、その分圧された電圧
を変換するトランス部を設け、上記分圧部を複数のコン
デンサから形成し、上記トランス部をパルストランスと
したことを特徴とする請求項７記載のインパルス試験
器。
【請求項９】前記サージ出力の分圧Ｖｐと、設定され
たサージ電圧の分圧Ｖｒｅｆとを比較する比較部を前記
モニタトリガ用回路部に設け、Ｖｐ＜Ｖｒｅｆとなった
ときに前記モニタ用トリガ信号を出力するようにしたこ
とを特徴とする請求項７または８記載のインパルス試験
器。
【請求項１０】高電圧のサージ出力を発生するインパ
ルス試験器において、被試験体の絶縁破壊による電圧降
下を検出するためのストローブ信号を、発生したサージ
出力を利用して生成するストローブ信号発生回路部を設
けたことを特徴とするインパルス試験器。
【請求項１１】前記ストローブ信号発生回路部に、前
記サージ出力を分圧するための分圧部と、その分圧され
た電圧を変換するトランス部を設け、上記分圧部を複数
のコンデンサから形成し、上記トランス部をパルストラ
ンスとしたことを特徴とする請求項１０記載のインパル
ス試験器。
【請求項１２】前記サージ出力の分圧Ｖｐと、設定さ
れたサージ電圧の分圧Ｖｒｅｆとを比較する比較部を前
記ストローブ信号発生回路部に設け、Ｖｐ＜Ｖｒｅｆと
なってから所定時間後に、前記ストローブ信号を出力す
るようにしたことを特徴とする請求項１０または１１記
載のインパルス試験器。