KR102369138B1 - 콘덴서의 절연 저항 측정 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 콘텐서의 절연 저항의 고정밀도 또한 고속도의 측정을 가능하게 하는 절연 저항 측정 장치를 제공한다.
(해결 수단) 측정 대상인 콘덴서의 일방의 전극에 접촉하도록 배치된, 정전압 정전류 공급 회로에 접속된 측정 단자, 이 콘덴서의 타방의 전극에 접촉하도록 배치된 측정 단자, 이 측정 단자에 저항 (Ri) 을 통해 접속되어 있는, 연산 증폭기와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 전류 전압 변환 회로, 그리고, 이 전류 전압 변환 회로의 출력측에 접속된 전압 측정구를 포함하는 콘덴서의 절연 저항 측정 장치로서, 전류 전압 변환 회로의 연산 증폭기의 출력측 배선 부분에, 직렬 또한 서로 역방향으로 배열된 한 쌍의 제너 다이오드가 접속되고, 이 제너 다이오드에는 추가로 어스에 접속된 저항이 접속되어 있고, 또한 제너 다이오드와 어스에 접속된 저항 사이의 배선 부분과 상기 연산 증폭기의 입력측 배선 부분이, 병렬 또한 서로 역방향으로 배치된 한 쌍의 다이오드에 의해 접속되어 있고, 또한 상기 저항 (Ri) 에 다이오드가 병렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

콘덴서의 절연 저항 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING INSULATION RESISTANCE OF CAPACITOR}

본 발명은 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에 관한 것으로, 특히 대량의 미소한 콘덴서 (칩 콘덴서) 의 절연 저항을 고속으로 측정하기 위해 유효한 절연 저항 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동화된 칩 콘덴서 검사 선별 장치에 장착하여, 대량의 칩 콘덴서의 절연 저항을 고정밀도 또한 고속으로 측정하기 위해 유효하게 사용할 수 있는 절연 저항 측정 장치에 관한 것이다.

휴대 전화, 스마트폰, 액정 텔레비전, 전자 게임기 등의 소형 전기 제품의 생산량의 증가에 수반하여 이와 같은 전기 제품에 장착되는 미소한 칩 전자 부품의 생산량이 현저하게 증가하고 있다. 대표적인 칩 전자 부품으로는 칩 콘덴서 (칩 캐패시터라고도 부른다) 가 있으며, 이 칩 콘덴서의 대부분은 절연 재료로 이루어지는 본체부와, 본체부의 대향하는 양 단면의 각각에 구비되어 있는 전극으로 형성되어 있다.

최근 칩 전자 부품이 장착되는 전기 제품의 가일층의 소형화 그리고 전기 제품에 장착되는 칩 전자 부품의 개수의 증가에 따라 칩 전자 부품은 극도로 작아지고 있다. 예를 들어, 칩 콘덴서에 대해서는 최근 매우 작은 사이즈 (예, 0402 칩이라 불리는 0.2 ㎜ × 0.2 ㎜ × 0.4 ㎜ 사이즈) 의 칩 콘덴서가 사용되게 되었다. 이와 같은 미소한 칩 콘덴서는, 대량 생산에 의해 1 로트가 수 만 ∼ 수 십만 개와 같은 단위로 생산되고 있다.

전기 제품에 장착되는 칩 전자 부품에 대해서는, 그 칩 전자 부품의 결함에서 기인되는 전기 제품의 불량품률을 낮추기 위해, 통상적으로 대량으로 제조되는 칩 전자 부품의 소요 성능에 관하여 미리 전수 검사가 실시된다. 구체적으로는 칩 콘덴서에 대해서는, 그 전체 수에 대하여 미리 절연 저항이나 정전 용량 등의 전기 특성의 검사가 실시된다.

대량의 칩 콘덴서 등의 칩 전자 부품의 전기 특성의 검사는 고속으로 실시할 필요가 있으며, 그 고속 검사를 자동적으로 실시하기 위한 장치로서, 최근에는 다수의 투공 (透孔) 이 형성된 반송 원반 (칩 전자 부품 가유지판) 을 구비한 칩 전자 부품의 전기 특성의 검사와 선별을 위한 자동화 장치 (즉, 칩 전자 부품 검사 선별 장치) 가 일반적으로 사용되고 있다. 이 반송 원반에는 통상적으로 검사 대상의 칩 전자 부품을 일시적으로 수용 유지하는 다수의 투공이 원주를 따라 3 열 이상의 복수 열로 나열된 상태로 형성되어 있다. 그리고, 이 칩 전자 부품 검사 선별 장치의 사용시에는, 간헐적인 회전 상태에 있는 반송 원반의 투공에 칩 전자 부품을 일시적으로 수용 유지시킨 후, 그 반송 원반의 투공에 유지되어 있는 칩 전자 부품의 각 전극에, 그 반송 원반의 회전 경로를 따라 부착 형성되어 있는 한 쌍의 전극 단자 (검사용 접촉자) 를 접촉시켜 당해 칩 전자 부품의 소정의 전기 특성을 측정하고, 이어서, 그 측정 결과에 기초하여, 칩 전자 부품을 반송 원반의 투공으로부터 소정의 용기에 수용되도록 배출시켜 선별 (혹은 분류) 하는 작업이 실시된다.

즉, 자동화된 최근의 칩 전자 부품의 검사 선별 장치는, 기대 (基臺), 기대에 회전 가능하게 축지지된 칩 전자 부품 반송 원반 (단, 그 칩 전자 부품 반송 원반에는, 대향하는 단면의 각각에 전극을 갖는 칩 전자 부품을 일시적으로 수용할 수 있는 투공의 열이 원주를 따라 3 열 이상 형성되어 있다), 그리고 그 반송 원반의 회전 경로를 따라 순서대로 형성된, 그 반송 원반의 투공에 칩 전자 부품을 공급 수용시키는 칩 전자 부품 공급 수용부 (공급 수용역), 칩 전자 부품의 전기 특성을 검사하는 칩 전자 부품 전기 특성 검사부 (검사역), 그리고 검사가 끝난 칩 전자 부품을 검사 결과에 기초하여 분류하는 칩 전자 부품 분류부 (분류역) 를 포함하는 칩 전자 부품 검사 선별 장치라고 할 수 있다.

칩 전자 부품 검사 선별 장치의 예로는, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 장치를 들 수 있다. 즉, 특허문헌 1 에는, 상기 서술한 구성의 칩 전자 부품 검사 선별 장치를 사용하여, 검사 대상인 칩 전자 부품을 서로 근접 배치한 상태에서 반송 원반의 투공에 수용 유지시키고, 이어서 칩 전자 부품의 각각에 검사기를 접촉자를 통하여 전기적으로 접속시키고, 그리고 그 검사기로부터 각각의 칩 전자 부품에 검사용 전압을 인가하고, 이 검사용 전압의 인가에 의해 각 칩 전자 부품에서 발생하는 전류값을 검사기에 의해 검출하는 공정을 포함하는 칩 전자 부품의 전기 특성을 연속적으로 검사하는 방법의 개량 방법이 기재되어 있다.

한편, 콘덴서의 절연 저항 측정 장치의 예로는, 특허문헌 2 에 기재된 측정 장치가 알려져 있다. 즉, 특허문헌 2 에는, 전원과 이 전원에 접속된 전류 제한 회로, 및 이 전류 제한 회로에 접속되는 측정 대상인 콘덴서 (DUT) 의 일방의 전극에 접촉되는 측정 단자, 이 측정 단자에 접속되는 콘덴서 (DUT) 의 타방의 전극에 접촉되도록 배치된 측정 단자, 이 측정 단자에 접속된 저항 (Ri), 이 저항 (Ri) 에 접속된, 연산 증폭기와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 전류 전압 변환 회로, 그리고, 이 전류 전압 변환 회로의 출력측에 접속된 전압 측정구를 포함하는 절연 저항 측정 장치를 사용하여 누설 전류를 측정함으로써, 콘덴서 (DUT) 의 절연 저항을 측정하는 장치가 개시되어 있다.

특허문헌 2 에 기재된 콘덴서의 절연 저항 측정 장치 (즉, 콘덴서의 누설 전류를 측정함으로써, 콘덴서의 절연 저항을 측정 검사하는 장치) 의 기본 구성을, 그 장치에 장착되어 있는 누설 전류 측정 회로와 함께 첨부 도면의 도 1 에 나타낸다.

도 1 에 있어서, 콘덴서의 절연 저항 측정 장치는, 전원 (접지된 V₁) 과 이 전원에 접속된 전류 제한 회로 (저항 R₁), 및 이 전류 제한 회로에 접속되는 측정 대상인 콘덴서 (DUT) 의 일방의 전극에 접촉하는 측정 단자 (T₁), 이 측정 단자에 접속되는 콘덴서 (DUT) 의 타방의 전극에 접촉하도록 배치된 측정 단자 (T₂), 이 측정 단자에 접속된 저항 (Ri), 이 저항 (Ri) 에 접속된, 연산 증폭기 (11) 와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항 (12) 을 포함하는 전류 전압 변환 회로 (IV amp), 그리고, 이 전류 전압 변환 회로의 출력측에 접속된 전압 측정구 (V) 를 포함하는 장치이다.

즉, 콘덴서의 절연 저항은, 예를 들어 첨부 도면의 도 1 에 나타낸 회로를 포함하는 장치를 사용하여, 먼저 콘덴서 (DUT) 의 충전을 실시하고, 이어서 콘덴서의 충전이 완료된 후에 흐르는 전류 (콘덴서의 누설 전류) 를 검지함으로써 측정할 수 있다. 또한, 이 콘덴서의 누설 전류를 측정하기 위해서는, 누설 전류의 전류값을 전압값으로 변환할 필요가 있기 때문에, 이 전류값으로부터 전압값으로 변환하기 위한 전류 전압 변환 회로를 포함하는, 일반적으로 IV 앰프라고 불리는 회로가 사용된다.

WO2014/010623A1 일본 공개특허공보 평8-262076호

IV 앰프는, 도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 연산 증폭기와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 전류 전압 변환 회로를 포함하는 증폭 장치이다. 또한, IV 앰프는, 그 입력측에 배치되는 저항 (Ri) 도 포함하는 전류 전압 변환 회로라고 이해할 수도 있다.

본 발명의 발명자의 검토에 의하면, 도 1 에 나타난 일반적인 구성의 절연 저항 측정 장치를 사용하여 콘덴서의 절연 저항을 측정한 경우에는, IV 앰프가 포화된다는 문제가 있고, 이 IV 앰프의 포화에 의해 측정에 필요로 하는 시간이 길어지는 것이 판명되었다. 즉, 콘덴서를 충전하기 위해 전원 장치로서 정전류 회로를 구비한 전원 장치를 사용함으로써, 원래는 정전류에서의 충전이 콘덴서의 만충전까지 실시되는 것이지만, 실제로는, 콘덴서가 쇼트되어 있었던 경우 등, 상정 (想定) 한 것보다 큰 전류가 IV 앰프에 흘러들어간 경우, IV 앰프의 이미지너리 쇼트가 붕괴되어, 그 이상 정전류의 충전을 할 수 없게 되는 현상이 발생한다. 이 이미지너리 쇼트의 붕괴에 의해 IV 앰프가 포화되고, 그 결과, 콘덴서의 만충전에 도달하기까지의 소요 시간이 길어지기 쉬워진다. 그 만충전까지의 소요 시간이 길어진다는 문제는, 특히 대량의 콘덴서의 절연 저항을 고속으로 측정할 필요가 있는 경우, 즉, 앞서 서술한 칩 전자 부품 검사 선별 장치를 사용하여 다량의 칩 콘덴서의 절연 저항을 측정하는 것을 의도하고 있는 경우 등에서는, 측정 효율 (단위 시간당으로 전기 특성을 측정할 수 있는 칩 콘덴서의 개수) 의 저하로 이어지기 때문에, 실제 칩 콘덴서의 전기 특성의 측정 작업에 있어서 중대한 문제가 된다.

따라서, 본 발명은 콘덴서, 특히 다량의 미소 사이즈의 콘덴서인 칩 콘덴서의 절연 저항을 고속 또한 고정밀도로 측정하는 것을 가능하게 하는 절연 저항 측정 장치를 제공하는 것을 주된 과제 (목적) 로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명자는 먼저 도 1 에 나타난 구성의 절연 저항 측정 장치를 사용하여 콘덴서의 절연 저항을 측정한 경우에 발생하는 IV 앰프가 포화 현상을 회피하기 위해, 만충전 직전에서의 IV 앰프의 이미지너리 쇼트의 붕괴를 방지하는 수단을 검토하였다. 그리고, 그 검토 결과, IV 앰프에 장착되어 있는 전류 전압 변환 회로 (즉, 연산 증폭기와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 전류 전압 변환 회로) 의 연산 증폭기의 출력측 배선 부분에, 한 쌍의 제너 다이오드를 직렬 또한 서로 역방향으로 배열하여 접속하고, 이어서, 이 한 쌍의 제너 다이오드에, 추가로 어스에 접속된 저항을 접속하고, 또한, 그 한 쌍의 제너 다이오드와 어스에 접속된 저항 사이의 배선 부분과 상기 연산 증폭기의 입력측 배선 부분을, 병렬 또한 서로 역방향으로 배치된 한 쌍의 다이오드로 접속함으로써, 만충전 직전에서의 IV 앰프의 전류 전압 회로의 이미지너리 쇼트의 붕괴를 회피할 수 있는 것을 알아내었다.

본 발명자는 더욱 검토를 계속한 결과, 상기 조건으로 한 쌍의 제너 다이오드를 장착함으로써 이미지너리 쇼트의 붕괴의 회피가 가능해진 전류 전압 회로를 이용하고, 이 전류 전압 회로의 입력측의 저항 (Ri) 에 다이오드를 병렬로 배치 접속함으로써, IV 앰프의 만충전 직전에서의 포화 현상 발생의 억제가 가능해져, 충전 개시부터 만충전까지의 계속적인 정전류에서의 충전 조작이 실현되고, 또, 충전 개시부터 만충전까지의 소요 시간을 단축하는 것이 가능해지는 것을 알아내어, 본 발명에 도달하였다.

따라서, 본 발명은 먼저, 정전압 정전류 공급 회로, 및 이 정전압 정전류 공급 회로에 접속되는 측정 대상인 콘덴서의 일방의 전극에 접촉하는 측정 단자, 이 측정 단자에 접속되는 콘덴서의 타방의 전극에 접촉하도록 배치된 측정 단자, 이 측정 단자에 접속된 저항 (Ri), 이 저항 (Ri) 에 접속된, 연산 증폭기와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 전류 전압 변환 회로, 그리고, 이 전류 전압 변환 회로의 출력측에 접속된 전압 측정구를 포함하는 콘덴서의 절연 저항 측정 장치로서, 상기 전류 전압 변환 회로의 연산 증폭기의 출력측 배선 부분에, 직렬 또한 서로 역방향으로 배열된 한 쌍의 제너 다이오드가 접속되고, 이 한 쌍의 제너 다이오드에는 추가로 어스에 접속된 저항이 접속되어 있고, 또한 그 한 쌍의 제너 다이오드와 어스에 접속된 저항 사이의 배선 부분과 상기 연산 증폭기의 입력측 배선 부분이, 병렬 또한 서로 역방향으로 배치된 한 쌍의 다이오드에 의해 접속되어 있고, 또한 상기 저항 (Ri) 에 다이오드가 병렬로 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에 있다.

또, 본 발명은 연산 증폭기와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 전류 전압 변환 회로로서, 이 연산 증폭기의 출력측 배선 부분에, 직렬 또한 서로 역방향으로 배열된 한 쌍의 제너 다이오드가 접속되고, 이 한 쌍의 제너 다이오드에는 추가로 어스에 접속된 저항이 접속되어 있고, 또한 그 한 쌍의 제너 다이오드와 어스에 접속된 저항 사이의 배선 부분과 상기 연산 증폭기의 입력측 배선 부분이, 병렬 또한 서로 역방향으로 배치된 한 쌍의 다이오드에 의해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전류 전압 변환 회로에도 있다.

본 발명의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치를 사용함으로써, 콘덴서의 절연 저항의 고정밀도 또한 단축된 시간 내에서의 측정이 가능해진다. 따라서, 본 발명의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치는, 특히 대량의 칩 콘덴서의 절연 저항을 검사하기 위해 이용되는 칩 전자 부품 검사 선별 장치에 장착함으로써, 검사 정밀도를 저하시키지 않고, 검사 속도의 향상, 즉, 검사 작업에 필요로 하는 시간의 단축이 가능해진다.

도 1 은 종래의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에서 사용되고 있는 콘덴서의 누설 전류 계측 회로의 예를 나타낸다.
도 2 는 본 발명에 따르는 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에서 사용되는 콘덴서의 누설 전류 계측 회로의 예를 나타낸다.
도 3 은 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치하고 있지 않은 누설 전류 계측 회로를 이용하여, 콘덴서의 누설 전류를 계측한 경우 (참고예) 의 콘덴서의 충전 전압의 변화를 나타내는 데이터의 그래프이다.
도 4 는 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치한 누설 전류 계측 회로 (본 발명의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치의 누설 전류 계측 회로) 를 이용하여, 콘덴서의 누설 전류를 계측한 경우 (본 발명의 실시예) 의 콘덴서의 충전 전압의 변화를 나타내는 데이터의 그래프이다.

본 발명에 따른 콘덴서의 절연 저항 측정 장치의 구성을, 첨부한 도 2 를 참조하면서 설명한다.

도 2 에 나타낸 콘덴서의 절연 저항 장치는, 정전압 정전류 전원 (접지된 Vc) 과 이 전원에 접속된 등가 출력 저항 (Ro), 및 이 등가 출력 저항에 접속되는 측정 대상인 콘덴서 (DUT) 의 일방의 전극에 접촉하는 측정 단자 (T₁), 이 측정 단자에 접속되는 콘덴서 (DUT) 외 타방의 전극에 접촉하도록 배치된 측정 단자 (T₂), 이 측정 단자에 접속된 저항 (Ri), 이 저항 (Ri) 에 병렬로 접속한 다이오드 (D), 저항 (Ri) 에 접속된, 연산 증폭기 (11) 와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항 (12) 을 포함하고, 그리고 연산 증폭기 (11) 의 출력측 배선 부분에, 직렬 또한 서로 역향으로 배열된 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 를 접속하고, 이 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 에 추가로 어스에 접속된 저항 (14) 을 접속하고, 또한 그 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 와 어스에 접속된 저항 (14) 사이의 배선 부분과 연산 중폭기 (11) 의 입력측 배선 부분을, 병렬 또한 역방향으로 배치된 한 쌍의 다이오드 (15) 에 의해 접속되어 구성된 전류 전압 변환 회로 (IV amp-1), 그리고, 이 전류 전압 변환 회로 (IV amp-1) 의 출력측에 접속된 전압 측정구 (V) 를 포함하는 장치이다. 또한, 상기 정전압 정전류 전원과 이 전원에 접속된 등가 출력 저항은, 정전압 정전류 공급 회로를 구성한다.

도 2 로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따른 콘덴서의 절연 저항 측정 장치가 도 1 의 종래의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치와 상이한 것은, 주로, IV 앰프에 장착되어 있는 전류 전압 변환 회로의 연산 증폭기 (11) 의 출력측 배선 부분에, 직렬 또한 서로 역방향으로 배열된 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 를 접속하고, 이 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 에 추가로 어스에 접속된 저항 (14) 을 접속하고, 또한 그 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 와 어스에 접속된 저항 (14) 사이의 배선 부분과 연산 증폭기 (11) 의 입력측 배선 부분을, 병렬 또한 서로 역방향으로 배치된 한 쌍의 다이오드 (15) 에 의해 접속한 점, 그리고 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬로 배치 접속한 점이다.

본 발명의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에 있어서 채용한 신규한 구성의 전류 전압 변환 회로에 삽입된 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 는, 연산 증폭기 (오피 앰프 (11)) 의 출력이 포화되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 출력 전압이 제너 다이오드 (13) 의 브레이크다운 전압을 초과하면, 그 제너 다이오드 (13) 가 작동되고 (즉, ON 이 되고), 이로써 오피 앰프 (11) 의 이미지너리 쇼트가 붕괴되는 것을 방지하고, 이로써 출력 전압이 그 이상 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 한 쌍의 제너 다이오드를 서로 역방향으로 배열한 이유는, 오피 앰프가 플러스 방향으로 포화되지 않은 경우와 마이너스 방향으로 포화되지 않은 경우의 양방에 대응시키기 위함이다.

한편, 한 쌍의 제너 다이오드 (13) 와 어스에 접속된 저항 (14) 사이의 배선 부분과 연산 증폭기 (11) 의 입력측 배선 부분을, 병렬 또한 서로 역향으로 배치된 한 쌍의 다이오드 (병렬 다이오드) (15) 에 의해 접속한 회로는, 제너 다이오드 (13) 의 누설 전류를 바이패스하는 기능을 갖는다. 즉, 새로 삽입한 제너 다이오드는 미소하면서 누설 전류를 발생시키기 때문에, 미소한 전류를 측정하는 경우, 즉 귀환 저항이 높은 경우에는, 그 제너 다이오드로부터의 누설 전류가 귀환 저항에 흐르는 전류에 대해 무시할 수 없는 값이 되는 경우가 있어, 측정 대상인 콘덴서의 누설 전류의 측정값의 오차 원인이 되는 경우가 있다. 병렬 다이오드 (15) 를 포함하는 회로는, 상기 제너 다이오드 (13) 를 오피 앰프의 일단으로부터 떼어내어, 병렬 다이오드 (15) 로부터 어스에 접속된 저항에 의해, 이 제너 다이오드 (13) 로부터의 누설 전류를 어스에 흐르게 하는 기능을 한다. 또한, 제너 다이오드 (13) 의 누설 전류와 「병렬 다이오드 (15) 로부터 어스에 접속된 저항」의 곱인 전압이 병렬 다이오드 (15) 의 ON 전압을 상회하게 된 경우, 즉, 제너 다이오드 (13) 가 브레이크다운된 경우에는, 제너 다이오드 (13) 는 오피 앰프에 접속된 상태가 되어, IV 앰프에 있어서의 이미지너리 쇼트를 유지하는 기능을 한다.

다음으로, 본 발명의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에 있어서, 저항 (Ri) 에 대해 병렬로 접속되도록 장착된 다이오드 (D) 의 작용을 설명한다.

콘덴서의 절연 저항 측정 장치에 장착되어 있는 오피 앰프 (11) 는, 그것이 이상적인 특성을 나타내는 소자라면, 이론상으로는, 저항 (Ri) 을 오피 앰프에 접속할 필요는 없다. 그러나, 오피 앰프가 이상적인 특성을 나타내는 앰프가 아닌 경우에는, 저항 (Ri) 에 접속되어 있지 않은 상태에서는, 오피 앰프의 작동 자체가 불안정해지고, 그 결과, 발진을 일으키는 경우가 있고, 그 경우에는, 정상적인 IV 변환 (전류 전압 변환) 을 실시할 수 없게 된다. 따라서, 실제로 이용되고 있는 콘덴서의 절연 저항 측정 회로에서는, 전술한 바와 같이, 콘덴서 (DUT) 와 오피 앰프 (11) 사이에 저항 (Ri) 이 삽입되어 있다. 이 저항 (Ri) 으로는 통상적으로 수백 Ω 내지 수 kΩ 정도의 저항이 사용된다. 저항 (Ri) 은 그 저항값이 클수록 안정적이 되지만, 이 저항값이 크면, 콘덴서의 정전 용량 (C) 에 의해 시정수 (C × Ri) 를 형성하기 때문에, 그 분량만큼 충전 시간이 불필요하게 걸려, 측정 시간이 연장되게 되어, 측정 시간을 단축하는 데에 방해가 된다. 본 발명의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에서는, 이 저항 (Ri) 에 병렬로 다이오드 (D) 를 배치 접속함으로써 다이오드로 저항 (Ri) 을 바이패스시키고, 이로써, 콘덴서의 충전시에는, 저항 (Ri) 에 콘덴서로부터의 누설 전류가 흐르는 것을 정지시키고, 그리고 충전 완료시 (즉, 누설 전류가 IV 앰프에 흐르고 있을 때) 에는, 저항 (Ri) 이 작동하기 때문에, IV 앰프의 발진을 억제하는 것이 가능해진다.

상기 이유에 의해, 본 발명의 콘덴서의 절연 저항 측정 장치에서는, 측정 회로의 불안정화를 회피하면서, 측정 시간의 단축화가 가능해진다.

또한, 저항 (Ri) 에 병렬로 배치하는 다이오드 (D) 로서는, 저항 (Ri) 의 양단의 전압보다 ON 전압이 낮은 다이오드 (D) 가 선택되지만, 통상적인 다이오드는 0.6 ∼ 0.7 V 의 ON 전압을 나타내는 점에서, 그와 같은 통상적인 다이오드 (예, PN 접합 다이오드) 를 특별히 한정없이 사용할 수 있다.

다음으로 본 발명의 실시예와 참고예를 나타낸다.

실시예

[참고예 1]

첨부 도면의 도 2 에 나타낸 콘덴서의 절연 저항 측정 장치로서, 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치시키지 않는 경우에 있어서 예상되는 「정전류에 의한 콘덴서의 충전 조작에 있어서의 충전시의 전압」은 하기와 같이 나타낸다.

정전류 종료 전압 (Ve) ＝ Vc － I·(Ri ＋ Ro)

Vc : 전원으로부터 공급되는 정전류의 전압

I : 콘덴서 (DUT) 를 흐르는 전류

Ri : 입력 저항 (Ri) 의 저항값

Ro : 출력 저항 (Ro) 의 저항값

즉, 정전류 충전은, 입력 저항 (Ri) 과 출력 저항 (Ro) 의 영향에 의해, 충전 전압이 높아지면 높아질수록, 충전 전류는 낮아질 것으로 예상된다.

다음으로 상기 계산식을 이용하여, Vc ＝ 50 V, Ro ＝ 35 Ω, Ri ＝ 100 Ω, I ＝ 30 mA 인 경우의 충전 전압의 변화를 산출하면, 하기와 같이 계산된다.

Ve ＝ 50 － 0.03 × (35 ＋ 100) ＝ 45.95 (V)

따라서, Ve 가 약 46 V 에 도달할 때까지는, 30 mA 의 정전류 충전이 되지만, 그 이후에는 하기 식에 따른 충전 전류가 된다.

[화학식 1]

상기 계산식으로부터 분명한 바와 같이, 만충전에 가까워질수록 충전 전류는 작아지고, 그 결과, 충전 속도가 저하될 것이 예상된다.

[참고예 2]

첨부 도면의 도 2 에 나타낸 콘덴서의 절연 저항 측정 장치로서, 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치시키지 않는 경우에 있어서 계측된 「정전류에 의한 콘덴서의 충전 조작에 있어서의 충전시의 전압 변화」의 그래프를 도 3 에 나타낸다.

이 전압 변화를 계측한 조건은 하기와 같다.

충전 전압 : 50 V, 충전 전류 : 30 mA, 충전 시간 1 초, 입력 저항 : 1 kΩ, 계측 대상 콘덴서 (DUT) : 10 μF

도 3 으로부터, 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치시키지 않는 경우에는, 정전류 충전 종료 전압이 낮고, 또한 정전류 충전 종료 후에는, 완만한 충전이 행해지고 있는 것이 확인되었다.

[실시예 1]

첨부 도면의 도 2 에 나타낸 콘덴서의 절연 저항 측정 장치 (저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 가 병렬 배치되어 있다) 에 있어서 예상되는 「정전류에 의한 콘덴서의 충전 조작에 있어서의 충전시의 전압」은 하기와 같이 계산된다.

정전류 종료 전압 (Ve) ＝ Vc － (I × Ro ＋ D)

Vc : 전원으로부터 공급되는 정전류의 전압

I : 콘덴서 (DUT) 를 흐르는 전류

Ro : 출력 저항 (Ro) 의 저항값

D : 다이오드의 순방향의 전압

다음으로 상기 계산식을 이용하여, Vc ＝ 50 V, Ro ＝ 35 Ω, I ＝ 30 mA, D : 1.5 V 인 경우의 충전 전압의 변화를 산출하면, 하기와 같이 계산된다.

Ve ＝ 50 － (0.03 × 35 ＋ 1.5) ＝ 47.45 (V)

따라서, Ve 는 다이오드를 배치하지 않았던 경우에 비하면, 약 1.5 V 높아진다. 또, 약 47.5 V 에 도달할 때까지 30 mA 의 정전류 충전을 실시한 후의 충전 전류도 출력 저항의 영향이 적어진 점에서, 하기 계산식으로 나타내는 바와 같이, 개선될 것으로 예상된다.

I ＝ (Vc － Vd － 1.5)/Ro

이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 가 병렬 배치된 경우에는, 다이오드가 병렬 배치되어 있지 않은 경우에 비해, 충전 시간 (충전 완료 시간) 을 대폭 단축하는 것이 가능해질 것으로 예상된다.

[실시예 2]

첨부 도면의 도 2 에 나타낸 콘덴서의 절연 저항 측정 장치 (저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치시키고 있는 경우) 에 있어서 계측된 「정전류에 의한 콘덴서의 충전 조작에 있어서의 충전시의 전압 변화」의 그래프를 도 4 에 나타낸다.

이 전압 변화를 계측한 조건은, 도 3 의 데이터의 측정 조건과 동일하며, 하기와 같다.

충전 전압 : 50 V, 충전 전류 : 30 mA, 충전 시간 : 1 초, 입력 저항 : 1 kΩ, 계측 대상 콘덴서 (DUT) : 10 μF

도 4 로부터, 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치시킨 경우에는, 정전류 충전 종료 전압이 도 3 의 경우에 비해 높고, 또한 정전류 충전 종료 후의 충전 전압도 높게 유지되는 것이 확인되었다.

따라서, 첨부 도면의 도 2 에 나타낸 콘덴서의 절연 저항 측정 장치 (저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치시킨 구성을 갖는다) 에서는, 저항 (Ri) 에 다이오드 (D) 를 병렬 배치시키지 않은 경우에 비해, 충전 완료 시간이 단축되는 것이 확인되었다. 또한, 도 3 과 도 4 를 비교하면, 충전 완료 시간은, 후자 쪽이 약 16 밀리초 단축화되어 있다.

V₁ : 전원
R₁ : 전류 제한 회로의 저항
Vc : 정전압 정전류 전원
Ro : 등가 출력 저항
T₁, T₂ : 측정 단자
DUT : 측정 대상의 콘덴서
I : 전류
Vd : DUT 양단에 걸리는 전압
Ri : 저항
IV amp : IV 앰프 (전류 전압 증폭기)
11 : 연산 증폭기 (오피 앰프)
12 : 저항
13 : 제너 다이오드
14 : 저항
15 : 병렬 다이오드
V : 전압계

Claims (4)

1. 정전압 정전류 공급 회로, 및 이 정전압 정전류 공급 회로에 접속되는 측정 대상인 콘덴서의 일방의 전극에 접촉하는 측정 단자, 이 측정 단자에 접속되는 콘덴서의 타방의 전극에 접촉하도록 배치된 측정 단자, 이 측정 단자에 접속된 저항 (Ri), 이 저항 (Ri) 에 접속된, 연산 증폭기와 이 연산 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 접속된 저항을 포함하는 전류 전압 변환 회로, 그리고, 이 전류전압 변환 회로의 출력측에 접속된 전압 측정구를 포함하는 콘덴서의 절연 저항 측정 장치로서,
   상기 전류 전압 변환 회로의 연산 증폭기의 출력측 배선 부분에, 직렬 또한 서로 역방향으로 배열된 한 쌍의 제너 다이오드가 접속되고, 이 한 쌍의 제너 다이오드에는 추가로 어스에 접속된 저항이 접속되어 있고, 또한 그 한 쌍의 제너 다이오드와 어스에 접속된 저항 사이의 배선 부분과 상기 연산 증폭기의 입력측 배선 부분이, 병렬 또한 서로 역방향으로 배치된 한 쌍의 다이오드에 의해 접속되어 있고, 또한 상기 저항 (Ri) 에 다이오드가 병렬로 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘덴서의 절연 저항 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   정전압 정전류 공급 회로가 정전압 정전류 전원과, 그 전원에 접속된 등가 출력 저항을 포함하는, 콘덴서의 절연 저항 측정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   콘덴서가 칩 콘덴서인, 콘덴서의 절연 저항 측정 장치.
4. 삭제

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