WO2018155215A1 - 評価方法、複合評価方法、評価装置、および複合評価装置 - Google Patents

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evaluation index
load
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洋樹 勝又
道雄 玉手
美和子 藤田
達見子 浅野
佑平 鈴木
崇之 皆見
祐太 砂坂
忠則 山田
龍 荒木
バオチョン ヒュー
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富士電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an evaluation method, a composite evaluation method, an evaluation device, and a composite evaluation device.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 6-309420
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-135095 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-233833
  • Such simulation uses an analysis model.
  • the analysis model can be created only after the details of the circuit board and the housing structure of the power converter are determined.
  • electromagnetic noise evaluation by simple measurement can be evaluated only after the power converter is completed. Therefore, the electromagnetic noise evaluation result may become “nonconformity” after the power converter is completed. In this case, EMC filter design, component selection, board artwork, and structural examination must be performed again. There wasn't.
  • the evaluation method may include a step of switching the semiconductor device connected in parallel with the load by a load cable.
  • the evaluation method may include a step of measuring a common mode current flowing through the load cable during the switching operation.
  • the evaluation method may include a step of outputting an evaluation index of radiation noise based on the common mode current.
  • the radiation field intensity of the frequency component included in the common mode current may be calculated as an evaluation index of the radiation noise.
  • the load cable may be at least partially covered with a metal shield.
  • the metal shield may be electrically connected to a conductive member to which the semiconductor device is attached via an insulating material.
  • the conductive member may be part of a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the semiconductor device.
  • the evaluation method may include a step of comparing an evaluation index output to the semiconductor device and an evaluation index output to a reference device different from the semiconductor device.
  • the evaluation method may include a step of evaluating the intensity of the radiation noise of the semiconductor device with respect to the reference device according to the comparison result.
  • the composite evaluation method may be an estimation method for estimating radiation noise of an apparatus including a semiconductor device.
  • the composite evaluation method may include a step of acquiring a plurality of evaluation indexes of the semiconductor device output corresponding to the switching operation under a plurality of conditions by the evaluation method according to any one of items 1 to 6.
  • the composite evaluation method may include a step of estimating a radiation noise of the apparatus by combining a plurality of evaluation indexes.
  • the combination of the evaluation indexes may be the maximum value or the sum of the plurality of evaluation indexes of the semiconductor device.
  • the combination of evaluation indexes may be an average value of a plurality of evaluation indexes of the semiconductor device.
  • the combination of evaluation indexes may be an average value calculated after multiplying the corresponding evaluation indexes among the plurality of evaluation indexes of the semiconductor device by the respective weights corresponding to the plurality of conditions.
  • the evaluation apparatus may include a load electrically connected to the semiconductor device in parallel.
  • the evaluation apparatus may include a load cable that electrically connects the semiconductor device and the load.
  • the evaluation apparatus may include a signal supply unit that supplies a predetermined switching signal to the semiconductor device.
  • the evaluation apparatus may include a detection unit that detects a common mode current flowing through the load cable.
  • the evaluation apparatus may include an evaluation index output unit that outputs an evaluation index of radiation noise of the semiconductor device based on the detection result of the detection unit.
  • the load cable may be a cable that is at least partially covered with a metal shield.
  • the detection unit may be provided at a place other than the cable covered with the metal shield.
  • the metal shield may be electrically connected to a conductive member to which a substrate on which the semiconductor device is disposed via an insulating material is fixed.
  • the conductive member may be part of a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the semiconductor device.
  • the evaluation device may include a power source.
  • the evaluation apparatus may include a plurality of capacitance units connected in parallel to the semiconductor device.
  • At least one of the plurality of capacitors may include a first capacitor and a second capacitor connected in series. The first capacitive element and the second capacitive element may be connected to a reference potential.
  • the semiconductor device may include a first device and a second device connected in series.
  • the load cable may have a first connection line having one end connected to one end of the first device.
  • the load cable may have a second connection line with one end connected to the other end of the first device.
  • the load cable may have a load connected between the other end of the first connection line and the other end of the second connection line.
  • the signal supply unit may supply a switching signal to the second device.
  • the detection unit may include a current probe that detects a common mode current flowing from the first device toward the load in the first connection line and the second connection line.
  • the evaluation apparatus may include a storage unit that stores the evaluation index output by the evaluation index output unit.
  • the evaluation apparatus may include a comparison unit that compares the evaluation index output by the evaluation index output unit with an evaluation index for a reference device different from the semiconductor device stored in the storage unit.
  • the evaluation apparatus may include an evaluation unit that evaluates a relative intensity change of the radiation noise of the semiconductor device according to the comparison result.
  • the evaluation apparatus may include an acquisition unit configured to acquire a plurality of evaluation indexes of the semiconductor device output corresponding to the switching signals under a plurality of conditions by the evaluation apparatus according to any one of items 11 to 20.
  • the evaluation apparatus may include an estimation unit that estimates radiation noise of an apparatus including a semiconductor device by combining a plurality of evaluation indexes.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an evaluation circuit 100 that evaluates switching characteristics of a semiconductor device 10.
  • An example of the result of measuring the switching characteristics of the semiconductor device 10 using the evaluation circuit 100 is shown.
  • the structural example of the evaluation apparatus 200 in this embodiment is shown with the semiconductor device 10 to be evaluated.
  • movement flow of the evaluation apparatus 200 which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of the evaluation index output by the evaluation index output unit 230 according to the present embodiment is shown.
  • the modification of the evaluation apparatus 200 which concerns on this embodiment is shown.
  • the structural example of the composite evaluation apparatus 300 in this embodiment is shown with the database 410.
  • movement flow of the composite evaluation apparatus 300 which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of a current waveform output from the semiconductor device 10 to be evaluated according to the present embodiment is shown.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an evaluation circuit 100 that evaluates the switching characteristics of the semiconductor device 10.
  • the semiconductor device 10 to be evaluated shows an example including a first device 12 and a second device 14 connected in series.
  • FIG. 1 shows an example in which the first device 12 is a diode, and the second device 14 is formed of a combination of diodes connected in reverse parallel to a semiconductor switch such as an IGBT.
  • the evaluation circuit 100 includes a power source 110, a first capacitor unit 120, a second capacitor unit 130, a load reactor 140, and a signal supply unit 150.
  • the power source 110 is a DC power source that outputs a DC voltage VDC .
  • the power source 110 is connected to both ends of the semiconductor device 10.
  • the power source 110 is connected to one end (cathode terminal) of the first device 12 and the other end (emitter terminal) of the second device 14, and supplies a DC voltage to the first device 12 and the second device 14.
  • the other end (anode terminal) of the first device 12 is connected to one end (collector terminal) of the second device 14.
  • the first capacitor unit 120 is connected in parallel with the semiconductor device 10 and smoothes the DC voltage VDC output from the power supply 110.
  • the first capacitor 120 is, for example, a capacitor having a capacitance CDC .
  • capacitance part 120 is an electrolytic capacitor as an example.
  • the second capacitor unit 130 is connected in parallel with the semiconductor device 10 and suppresses a surge voltage.
  • the second capacitive portion 130 is, for example, a capacitor of capacitance C S.
  • the first capacitor unit 120 and the second capacitor unit 130 are desirably capacitors having different capacities. For example, the capacitor C DC is larger than the capacitor C S.
  • the load reactor 140 is connected to both ends of the first device 12.
  • the load reactor 140 has an inductance L as an example.
  • the signal supply unit 150 supplies a predetermined switching signal to the semiconductor device 10.
  • the signal supply unit 150 includes, for example, a pulse generator, an amplifier circuit, and the like, and supplies a pulsed switching signal V S to the gate terminal of the second device 14.
  • the second device 14 switches the electrical connection state (ON state) and disconnection state (OFF state) between the collector terminal and the emitter terminal by supplying the switching signal V S to the gate terminal.
  • the evaluation circuit 100 described above can switch the semiconductor device 10 by supplying a switching signal to the second device 14. Therefore, for example, the switching characteristics of the second device 14 can be acquired by measuring the collector current ic flowing through the collector terminal during the switching operation with an external measuring device or the like.
  • the switching characteristic of the first device 12 can be evaluated by measuring the forward current if flowing in the first device 12 with an external measuring device or the like.
  • the voltage between the collector and emitter terminals of the second device 14 is V ce, and the voltage across the first device 12 is V r .
  • FIG. 2 shows an example of the result of measuring the switching characteristics of the semiconductor device 10 using the evaluation circuit 100.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents voltage value or current value.
  • FIG. 2 shows an example in which the evaluation circuit 100 switches the on state and the off state of the second device 14 by the switching signal V S so that the second device 14 is turned on and turned off.
  • the switching signal V S becomes a high voltage at time t 1 and turns on the second device 14.
  • a current flows from the power source 110 to the second device 14 via the load reactor 140.
  • Current flowing to the second device 14 is observed as a collector current i c, increases substantially constant rate of change di / dt from the time t 1.
  • the rate of change di / dt is expressed by the following equation.
  • the switching signal V S becomes a low voltage at time t 2 and turns off the second device 14.
  • the evaluation circuit 100 when the collector current i c to a predetermined flow, to switch the second device 14 in an off state, may be set the time from time t 1 to time t 2. Thereby, the evaluation circuit 100 can execute the turn-off operation of the second device 14 under the condition of the collector current ic determined in advance. That is, it is possible to measure a transient response when the second device 14 is turned off under a predetermined collector current ic condition.
  • the collector-emitter voltage V ce between the terminals of the collector and the emitter is substantially the same voltage as the direct-current voltage V DC until the time t 1 when the second device 14 is in the off state.
  • the voltage between the terminals V ce is substantially 0V.
  • the first device 12 since the time until t 2 no current, forward current i f becomes substantially 0A.
  • the voltage across V r of the first device 12 until the time t 1 is substantially 0V, the period from time t 1 to time t 2, the a DC voltage V DC and substantially the same voltage.
  • the load reactor 140 works so as to continue the current that has been flowing, so that the current circulates from the load reactor 140 to the path of the first device 12. . Accordingly, forward current i f of the first device 12 rises at time t 2, the current value decreases gradually with time. Incidentally, the rise of the forward current i f at time t 2 of the first device 12, the semi-recovery operation. Then, by turning on the second device 14 while the forward current if flows in the first device 12, the reverse recovery operation of the first device 12 and the turn-on operation of the second device 14 are performed. Can be executed.
  • the evaluation circuit 100 when the predetermined forward current i f flows, to switch the second device 14 to the ON state may set the time from time t 2 to time t 3 . Thereby, the evaluation circuit 100 can execute the reverse recovery operation of the first device 12 and the turn-on operation of the second device 14 under the condition of a predetermined forward current if . That is, it is possible to measure the transient response of the second device 14 and the first device 12 when the second device 14 is turned on under a predetermined forward current if condition.
  • the switching signal V S becomes the high voltage again at the time t 3 and turns on the second device 14.
  • the inter-terminal voltage V ce of the second device 14 becomes substantially the same voltage as the direct-current voltage V DC during the time from the time t 2 to the time t 3 when the second device 14 is in the off state, and is again approximately 0 V from the time t 3. It becomes.
  • the voltage V r across the first device 12 is substantially 0 V from time t 2 to time t 3 , and again becomes substantially the same voltage as the direct-current voltage V DC from time t 3 .
  • the semi-recovery operation of the first device 12 and the turn-off operation of the second device 14 can be observed at least partially in the same time domain with the same switching signal V S.
  • the reverse recovery operation of the first device 12 and the turn-on operation of the second device 14 can be observed at least partially in the same time domain with the same switching signal V S.
  • the signal supply unit 150 supplies a switching signal V S for turning on the second device 14 to the gate terminal of the second device 14.
  • V ce of the second device 14 when the transient response of the collector-emitter terminal voltage V ce of the second device 14 is detected, the turn-on characteristic of the second device 14 can be observed. Further, when the current if flowing in the first device 12 is detected, the quasi-recovery characteristic of the first device 12 can be observed.
  • the signal supply unit 150 supplies a switching signal V S for turning off the second device 14 to the gate terminal of the second device 14.
  • V S switching signal
  • the switching characteristics of the semiconductor device 10 are measured using the evaluation circuit 100, and for example, the semiconductor device 10 evaluated as a non-defective product that satisfies a predetermined standard is shipped to the market or the like.
  • electromagnetic noise generated by the power conversion device may exceed a reference value defined by the EMC standard.
  • EMC filter design, reselection of parts including the semiconductor device 10, substrate artwork, structural examination, etc. must be performed again, resulting in enormous labor and cost. End up.
  • the evaluation apparatus 200 evaluates the switching characteristics of the semiconductor device 10 and evaluates the radiation noise of the semiconductor device 10 and outputs an evaluation index. Thereby, the radiation noise generated by the power conversion device or the like on which the semiconductor device 10 is mounted can be estimated before the power conversion device is completed, thereby reducing labor and cost in the manufacturing process. Such an evaluation apparatus 200 will be described next.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the evaluation apparatus 200 in the present embodiment, together with the semiconductor device 10 to be evaluated.
  • a part of the evaluation device 200 has the same configuration as the evaluation circuit 100 shown in FIG. Therefore, by using the evaluation apparatus 200, the switching characteristics of the semiconductor device 10 described with reference to FIGS. 1 and 2 can be evaluated.
  • the evaluation device 200 includes a power source 110, a first capacitor unit 120, a second capacitor unit 130, a load reactor 140, a signal supply unit 150, a load cable 210, a detection unit 220, and an evaluation index output unit 230. , A storage unit 240, a comparison unit 250, and an evaluation unit 260.
  • the power source 110, the first capacitor unit 120, the second capacitor unit 130, the load reactor 140, and the signal supply unit 150 illustrated in FIG. 3 are the same as the power source 110, the first capacitor unit 120, the second capacitor unit 130, which are described in FIG. Since the operations of the load reactor 140 and the signal supply unit 150 are substantially the same, the same reference numerals are given. Therefore, these descriptions are omitted here.
  • FIG. 3 shows an example in which the semiconductor device 10 to be evaluated includes a first device 12 and a second device 14 connected in series.
  • the first device 12 and the second device 14 are semiconductor switches such as MOSFETs or IGBTs.
  • FIG. 3 shows an example in which the first device 12 and the second device 14 are IGBTs, and diodes are connected in antiparallel to each.
  • the load cable 210 is electrically connected to the semiconductor device 10 to be evaluated.
  • the load cable 210 has a first connection line 212 and a second connection line 214.
  • the first connection line 212 has one end connected to one end of the first device 12 and the other end connected to one end of the load reactor 140.
  • the second connection line 214 has one end connected to the other end of the first device and the other end connected to the other end of the load reactor 140. That is, the load reactor 140 is connected between the other end of the first connection line 212 and the other end of the second connection line 214.
  • One end of the first device 12 is a collector terminal, and the other end is an emitter terminal.
  • the common mode current i rad flowing through the load cable 210 can be expressed as a difference between currents flowing through the first connection line 212 and the second connection line 214 at an arbitrary moment.
  • the detection unit 220 detects the common mode current i rad flowing through the load cable 210. Detection unit 220, for example, by detecting the electric field and / or magnetic field generated in response to the common-mode current i rad, detects the common-mode current i rad. As an example, the detection unit 220 includes a current probe that detects a common mode current flowing from the first device 12 toward the load reactor 140 in the first connection line 212 and the second connection line 214.
  • Evaluation index output unit 230 outputs an evaluation index of radiation noise of semiconductor device 10 based on the detection result of detection unit 220.
  • the evaluation index output unit 230 outputs the frequency component of the common mode current detected by the detection unit 220 as an evaluation index of radiation noise.
  • the evaluation index output unit 230 calculates the radiation field intensity of the frequency component included in the common mode current as an evaluation index of the radiation noise.
  • the evaluation index output unit 230 includes a measuring device such as a spectrum analyzer that performs measurement in the frequency domain, and outputs a measurement result in the frequency domain as an evaluation index.
  • the evaluation index output unit 230 includes a time domain measuring device such as an oscilloscope, performs Fourier transform on the time domain measurement result, converts it to frequency domain data, and outputs it as an evaluation index.
  • the evaluation index output unit 230 supplies the evaluation index to the storage unit 240 and the comparison unit 250.
  • the storage unit 240 stores the evaluation index output by the evaluation index output unit 230.
  • the storage unit 240 stores an evaluation index in association with the evaluation target semiconductor device 10 evaluated by the evaluation apparatus 200.
  • the storage unit 240 stores past evaluation indexes evaluated and output by the evaluation apparatus 200, and functions as a database of evaluation indexes.
  • the storage unit 240 may be provided either inside or outside the evaluation apparatus 200.
  • the storage unit 240 can also be a database connected to the main body of the evaluation apparatus 200 via a network or the like.
  • the comparison unit 250 compares the evaluation index output this time by the evaluation index output unit 230 and a past evaluation index for a reference device different from the semiconductor device 10 stored in the storage unit 240.
  • the semiconductor device 10 may be a device obtained by improving the reference device.
  • the comparison unit 250 compares the evaluation index of the reference device before improvement with the evaluation index of the semiconductor device 10 after improvement.
  • the evaluation unit 260 evaluates the relative intensity change of the radiation noise of the semiconductor device 10 according to the comparison result of the comparison unit 250.
  • the evaluation unit 260 outputs the evaluation result.
  • the evaluation unit 260 outputs the evaluation result to a display device or an external database. Further, the evaluation unit 260 may output the evaluation result in a predetermined format such as a data sheet.
  • the evaluation apparatus 200 executes the switching operation of the semiconductor device 10 described with reference to FIGS. 1 and 2 and evaluates the radiation noise of the semiconductor device 10. Next, the evaluation operation of the semiconductor device 10 by the evaluation apparatus 200 will be described.
  • FIG. 4 shows an operation flow of the evaluation apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the evaluation apparatus 200 performs the operations from S410 to S460 shown in FIG. 4 to evaluate the radiation noise of the semiconductor device 10 to be evaluated.
  • the semiconductor device 10 to which the load cable 210 is electrically connected is caused to perform a switching operation (S410). That is, the switching operation is performed on the semiconductor device 10 connected in parallel with the load by the load cable 210.
  • the signal supply unit 150 supplies the switching signal V S shown in FIG. 2 to the gate terminal of the second device 14, so that the semi-recovery operation and the reverse recovery operation of the first device 12 and the turn-on operation of the second device 14 are performed. And switching operation such as turn-off operation.
  • the detection unit 220 measures the common mode current flowing through the load cable 210 (S420).
  • the evaluation index output unit 230 performs frequency conversion on the time waveform of the common mode current detected by the detection unit 220 to calculate a frequency component.
  • the evaluation index output unit 230 may include a frequency domain measuring device such as a spectrum analyzer and measure the frequency component of the common mode current.
  • the radiation electric field strength is calculated based on the measurement result of the common mode current (S430).
  • the evaluation index output unit 230 calculates the radiation field intensity of the radiation noise of the semiconductor device 10 based on the frequency component of the common mode current.
  • the evaluation index output unit 230 calculates the radiation electric field intensity using the following equation.
  • Equation (2) is a known equation as a theoretical operation equation of dipole antenna radiation.
  • f is the frequency [Hz]
  • l is the dipole line book [m]
  • r is the measurement distance [m]
  • ⁇ is the wave number [m ⁇ 1 ]
  • I is the current [A] flowing through the minute dipole.
  • X is the position on the antenna
  • ⁇ 0 is the permeability of vacuum [H / m]
  • ⁇ 0 is the permittivity of vacuum [F / m]
  • 2 ⁇ f / v 2 ⁇ f ( ⁇ 0 ⁇ ⁇ 0 ) 1/2
  • v is the speed of light [m / s].
  • the evaluation index output unit 230 calculates the radiated electric field strength in a predetermined frequency range. Note that the evaluation device 200 may change the position of the detection unit 220 on the load cable 210 and observe the frequency components of the common mode current at a plurality of positions. In this case, the evaluation index output unit 230 may calculate the radiated electric field intensity according to the frequency components of the common mode current at the plurality of locations, and may combine these to output the evaluation index.
  • a radiation noise evaluation index is output based on the common mode current (S440).
  • the evaluation index output unit 230 outputs the calculated frequency characteristic of the radiated electric field intensity as an evaluation index of radiation noise.
  • the evaluation index is a calculation result (radiated electric field intensity spectrum) of a radiated electric field intensity in a predetermined frequency band such as 30 MHz to 1 GHz.
  • the evaluation index output unit 230 may output and store the evaluation index in the storage unit 240, and may supply the evaluation index to the evaluation unit 260. Further, the evaluation index output unit 230 may output the radiated electric field intensity spectrum as a part of the data sheet of the semiconductor device 10.
  • the evaluation index output to the semiconductor device 10 is compared with the evaluation index output in the past to a reference device different from the semiconductor device 10 (S450).
  • the comparison unit 250 reads a past evaluation index from the storage unit 240 and compares the evaluation index output by the evaluation index output unit 230 with the past evaluation index.
  • the comparison unit 250 calculates a difference spectrum of the evaluation index in a predetermined frequency band.
  • the evaluation unit 260 may use the difference spectrum as a relative intensity change. Further, the evaluation unit 260 may use a value corresponding to a predetermined frequency in the difference spectrum as a relative intensity change. Further, the evaluation unit 260 may use an average value of values corresponding to a plurality of predetermined frequencies as a relative intensity change in the difference spectrum.
  • the evaluation unit 260 outputs a relative intensity change as an evaluation result.
  • the evaluation unit 260 may output an evaluation result for each type of switching operation of the semiconductor device 10. Further, the evaluation unit 260 may output an evaluation result for each position of the detection unit 220 on the load cable 210.
  • the relative intensity change is an index of the relative radiation electric field intensity that is changed by mounting the semiconductor device 10 on the apparatus or the like.
  • the relative intensity change is an indicator of device manufacturing variation or change over time, a difference in structure in which the device is mounted, and the like.
  • the evaluation apparatus 200 can evaluate and output the radiation noise of the semiconductor device 10 by the above operation flow.
  • the evaluation apparatus 200 demonstrated the example which outputs the relative intensity
  • the evaluation apparatus 200 may output an evaluation index indicating an absolute frequency spectrum calculated by the evaluation index output unit 230. Further, the evaluation apparatus 200 may output the frequency component of the common mode current as an evaluation index instead of the intensity spectrum of the radiated electric field intensity. Further, when the evaluation apparatus 200 is an apparatus that outputs an evaluation index, the comparison unit 250 and the evaluation unit 260 may be omitted.
  • FIG. 5 shows an example of an evaluation index output by the evaluation index output unit 230 according to the present embodiment.
  • FIG. 5 shows an example in which the evaluation index output unit 230 calculates the evaluation index of the semiconductor device 10 in the frequency band from 10 MHz to 300 MHz.
  • FIG. 5 shows the result of measuring the radiation noise by causing the semiconductor device 10 to perform the switching operation similar to the switching operation used in deriving “calculation result A” and “calculation result B”. ".
  • FIG. 5 shows a radiation field intensity spectrum calculated from the common mode current i rad flowing through the load cable 210 and the theoretical formula of the radiation of the dipole antenna as “calculation result A”.
  • “calculation result A” substantially coincides with “measurement result”. That is, it can be seen that the main factor of radiation noise emitted from the semiconductor device 10 is dominated by dipole antenna radiation from electrical wiring or the like. Therefore, it can be seen that the evaluation index output by the evaluation apparatus 200 based on the common mode current is an index that accurately represents the radiation noise of the semiconductor device 10.
  • FIG. 5 shows a radiation field intensity spectrum calculated from the theoretical expression of the radiation of the loop antenna as “calculation result B”.
  • “Calculation result B” indicates radiation noise caused by a loop antenna formed by a loop path from one end of the second capacitor unit 130 to the other end of the second capacitor unit 130 via the semiconductor device 10 in FIG. 3.
  • “Calculation result B” is an example of a result obtained by observing the loop current flowing through the loop path during the switching operation of the semiconductor device 10 and calculating from the frequency component of the loop current using the following equation.
  • the loop current may be obtained by observing the current flowing through the semiconductor device 10 during the switching operation of the semiconductor device 10.
  • Expression (3) is a known expression as a theoretical calculation expression of loop antenna radiation.
  • f frequency [Hz]
  • S loop area [m 2 ]
  • ⁇ 0 vacuum permeability [H / m]
  • I current [A] flowing through the loop path
  • r measurement distance.
  • [M] and v are the speed of light [m / s].
  • the evaluation apparatus 200 evaluates the radiation noise of the semiconductor device 10 by observing the common mode current flowing through the load cable 210. Since the common mode current is considered to flow through a stray capacitance between the load cable 210 and the load reactor and a reference potential such as ground, it is desirable that the measurement system maintain such a stray capacitance stably. Therefore, an evaluation apparatus 200 that can measure the common mode current with higher reproducibility will be described below.
  • FIG. 6 shows a modification of the evaluation apparatus 200 according to the present embodiment.
  • the evaluation apparatus 200 of the present modification further includes a metal shield 310, a conductive member 320, and a third capacitor unit 330.
  • the metal shield 310 covers at least a part of the load cable 210. That is, the load cable 210 is a cable at least partially covered with the metal shield 310.
  • the metal shield 310 shields an electrical disturbance to the load cable 210 and keeps the stray capacitance with the load cable 210 at a substantially constant and stable value.
  • the stray capacitance between the metal shield 310 and the load cable 210 is defined as a first stray capacitance.
  • the metal shield 310 is electrically connected to the conductive member 320 to which the semiconductor device 10 is attached via an insulating material.
  • the detection unit 220 is desirably provided at a location other than the cable covered with the metal shield 310.
  • the conductive member 320 is a part of a temperature adjustment unit that adjusts the temperature of the semiconductor device 10.
  • the conductive member 320 is a part of at least one of a heater, a cooling device, and a heat radiating fin.
  • the metal shield 310 and the conductive member 320 are desirably fixed stably.
  • the metal shield 310 and the conductive member 320 are fixed with screws formed of a metal material. Thereby, the contact resistance between the metal shield 310 and the conductive member 320 can be maintained at a substantially constant and stable value.
  • the contact resistance between the metal shield 310 and the conductive member 320 is defined as a first contact resistance.
  • the conductive member 320 has a function of keeping the environmental temperature of the semiconductor device 10 stable. Therefore, it is desirable that the conductive member 320 is directly fixed to the semiconductor device 10.
  • the conductive member 320 is desirably fixed to a substrate to which the semiconductor device 10 is fixed. Thereby, the stray capacitance between the semiconductor device 10 and the conductive member 320 can be maintained at a substantially constant and stable value.
  • the stray capacitance between the semiconductor device 10 and the conductive member 320 is defined as a second stray capacitance.
  • a closed circuit from the semiconductor device 10 to the semiconductor device 10 through the load cable 210, the first stray capacitance, the first contact resistance, the conductive member 320, and the second stray capacitance is provided. It is formed.
  • the closed circuit has a stable stray capacitance and becomes a path through which a common mode current flows.
  • the stray capacitance of the closed circuit can be larger than the stray capacitance between the load cable 210 and the reference potential. Therefore, the common mode current flowing through the load cable 210 flows through a path of almost stable stray capacitance, and has a stable current value with good reproducibility.
  • the evaluation apparatus 200 of the present modification can detect such a stable common mode current, it can output an evaluation index with higher reproducibility.
  • the evaluation apparatus 200 of the present modification includes a plurality of capacitor units connected in parallel to the semiconductor device, and at least one capacitor unit among the plurality of capacitor units is a plurality of capacitor elements connected in series. May be included.
  • the evaluation apparatus 200 illustrated in FIG. 6 illustrates an example in which the third capacitor unit 330 includes a first capacitor element 332 and a second capacitor element 334.
  • the first capacitor 332 and the second capacitor 334 are connected to the reference potential 340.
  • the third capacitor unit 330 is a known circuit used as an EMC filter that reduces radiation noise. By providing such a circuit, the evaluation apparatus 200 can be brought closer to a circuit configuration in which the semiconductor device 10 is actually mounted, and output an evaluation result with higher accuracy.
  • the evaluation device 200 may further include the same type and / or different types of EMC filters in addition to the third capacitance unit 330.
  • the evaluation apparatus 200 can accurately evaluate the radiation noise of the semiconductor device 10 by switching the semiconductor device 10.
  • the switching current of the semiconductor device 10 may change from moment to moment. Since the radiation noise emitted by the semiconductor device 10 is emitted according to such a switching current, the result may be different from the radiation noise calculated according to the common mode current during the switching operation.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the composite evaluation apparatus 300 in this embodiment together with the database 410.
  • the database 410 stores evaluation indexes output from the evaluation apparatus 200.
  • the database 410 preferably stores evaluation indexes output under a plurality of different common mode current conditions in a plurality of different switching operations of the semiconductor device 10.
  • the database 410 may be the storage unit 240 of the evaluation apparatus 200.
  • the composite evaluation apparatus 300 estimates radiation noise emitted by the apparatus including the semiconductor device 10 using such an evaluation index.
  • an apparatus on which the semiconductor device 10 is mounted is called a mounting apparatus.
  • the composite evaluation apparatus 300 includes an acquisition unit 420 and an estimation unit 430.
  • the acquisition unit 420 acquires a plurality of evaluation indexes of the semiconductor device 10 output by the evaluation apparatus 200 in response to switching signals under a plurality of different conditions.
  • the acquisition unit 420 acquires an evaluation index from the database 410 via, for example, a network. Further, the acquisition unit 420 may be directly connected to the database 410 and acquire an evaluation index. In addition, the acquisition unit 420 may acquire information on the output current of the semiconductor device 10.
  • the estimation unit 430 estimates the radiation noise of the mounting device by combining a plurality of evaluation indexes according to the output current of the semiconductor device 10. For example, for each predetermined frequency, the estimation unit 430 adds the radiated electric field intensity corresponding to the frequency of the plurality of evaluation indexes, and calculates the estimated value of the radiated noise. The estimation unit 430 outputs the calculated estimated value.
  • FIG. 8 shows an operation flow of the composite evaluation apparatus 300 according to the present embodiment.
  • the composite evaluation apparatus 300 performs the operations from S510 to S530 shown in FIG. 8 to estimate the radiation noise emitted from the semiconductor device 10 in the mounting apparatus.
  • the current output from the semiconductor device 10 is acquired (S510).
  • the acquisition unit 420 acquires information on current that the mounting apparatus drives and outputs the semiconductor device 10 from the database 410 or the like. Instead of this, the acquisition unit 420 may be connected to the mounting device and acquire output current information from the mounting device. Instead of this, the information on the output current may be input to the acquisition unit 420 by a user of the composite evaluation device 300 such as a designer or user of the mounting device.
  • the evaluation apparatus 200 acquires a plurality of evaluation indexes of the semiconductor device 10 output corresponding to the switching operation under a plurality of conditions (S520).
  • the acquisition unit 420 acquires a combination of a plurality of evaluation indexes corresponding to the output current of the semiconductor device 10.
  • the acquisition unit 420 acquires a corresponding evaluation index according to, for example, the polarity and magnitude of the output current. Further, the acquisition unit 420 may acquire a corresponding evaluation index according to a temporal change in the drive signal.
  • the acquisition unit 420 may calculate a plurality of evaluation indexes by multiplying the evaluation index by a weight corresponding to a temporal change in the output current.
  • the estimation unit 430 estimates the radiation noise of the mounting device by combining the plurality of evaluation indexes acquired by the acquisition unit 420 according to the output current of the semiconductor device 10 (S530).
  • the combination of evaluation indexes used by the estimation unit 430 is, for example, the maximum value or the sum of the plurality of evaluation indexes of the semiconductor device 10.
  • the combination of evaluation indexes used by the estimation unit 430 may be an average value of a plurality of evaluation indexes of the semiconductor device 10.
  • the combination of evaluation indexes used by the estimation unit 430 may be a maximum value or sum of a plurality of evaluation indexes and an average value.
  • the standard of radiation noise of electronic equipment by the International Committee on Radio Interference (CISPR) etc. is defined by quasi-peak value and average value. Therefore, in order to correspond to such a standard value, the estimation unit 430 may estimate the radiation noise using the maximum value and the average value of the plurality of evaluation indexes. Thus, the estimation unit 430 may employ the maximum value and the average value, and the composite evaluation apparatus 300 may output both. In this case, for example, the quasi-peak value can be predicted to some extent from the magnitude relationship of the difference between the output maximum value and average value.
  • the combination of evaluation indices used by the estimation unit 430 is calculated after multiplying a plurality of weights corresponding to the drive signal for driving the semiconductor device 10 by the corresponding evaluation index among the plurality of evaluation indices of the semiconductor device 10. It may be an average value.
  • the composite evaluation apparatus 300 calculates an estimation value of radiation noise by combining evaluation indexes evaluated in advance with high accuracy in accordance with a drive signal for driving the semiconductor device 10, and thus estimates the radiation noise with high accuracy. can do.
  • the composite evaluation apparatus 300 acquires and combines evaluation indexes corresponding to the switching current among a plurality of evaluation indexes evaluated by observing the common mode currents caused by switching operations under various conditions. Thus, since the evaluation index which evaluated the radiation noise corresponding to the common mode current can be used, the composite evaluation apparatus 300 can estimate the radiation noise more accurately.
  • FIG. 9 shows an example of a current waveform output from the semiconductor device 10 to be evaluated according to this embodiment.
  • FIG. 9 shows an example of a sine wave output current for a half cycle of one phase when a three-phase inverter is assumed as the mounting device.
  • the horizontal axis is the time axis
  • the vertical axis indicates the amplitude value of the output current. Note that normalized values were used for the values on the horizontal axis and the vertical axis. Since the output current is a part of the sine wave signal, the horizontal axis, which is the time axis in FIG.
  • the acquisition unit 420 acquires, as an example, an evaluation index that is output according to the turn-on operation of the semiconductor device 10.
  • the acquisition unit 420 may acquire the evaluation index output by the evaluation device 200 under conditions corresponding to the peak value of the amplitude value of the sine wave output current.
  • the acquisition unit 420 may acquire the evaluation index output by the evaluation device 200 under the condition closest to the peak value of the amplitude value of the sine wave output current. For example, the acquisition unit 420 multiplies the evaluation index acquired by the weight according to the output current to acquire a plurality of evaluation indexes.
  • the acquisition unit 420 divides the output current into a plurality of regions according to the amplitude value.
  • FIG. 9 shows four regions from 0 to 0.25, 0, 25 to 0.5, 0, 5 to 0.75, and 0.75 to 1, where the amplitude of the output current is 1 Shows an example of equal division.
  • the acquisition unit 420 calculates the occupancy ratio of the time axis of the output current in each region. For example, in the region where the amplitude intensity is 0 to 0.25, the output current is occupied at the first rising edge and the last falling edge of the time axis. That is, the region having the amplitude intensity from 0 to 0.25 occupies 16% of the phase region with respect to the entire phase region where the output current is 100%, so the occupation ratio is set to 16%.
  • the acquisition unit 420 has an occupancy ratio of 17% for an area with an amplitude intensity of 0.25 to 0.5, 21% occupancy ratio of an area with an amplitude intensity of 0.5 to 0.75, and an amplitude intensity of 0.
  • the occupation ratio of the region from 75 to 1 is assumed to be 46%.
  • Such a distribution of occupancy can be directly replaced by the frequency of occurrence of output current in the three-phase inverter operation, so that the acquisition unit 420 can calculate a plurality of evaluation indexes according to the occupancy.
  • the acquisition unit 420 multiplies the voltage for each frequency of the reference evaluation index acquired in accordance with the peak value of the amplitude value of the output current by 0.16, so that the amplitude intensity ranges from 0 to 0.25.
  • the first evaluation index is calculated.
  • the acquisition unit 420 calculates the second evaluation index in the region where the amplitude intensity is 0.25 to 0.5 by multiplying the reference evaluation index by 0.17.
  • the acquisition unit 420 multiplies the reference evaluation index by 0.21 and 0.46, respectively, so that the third evaluation index and the amplitude intensity in the region where the amplitude intensity is 0.5 to 0.75 are 0.
  • the estimation unit 430 calculates an average value for each frequency of the four evaluation indexes from the first evaluation index to the fourth evaluation index as an estimated value of radiation noise.
  • the estimation unit 430 outputs the calculated estimated value.
  • the composite evaluation apparatus 300 uses a plurality of evaluation indexes in consideration of the frequency of occurrence of the output current and current according to the drive signal, and thus more accurately in response to various drive signals. Radiation noise can be estimated.
  • the example in which the amplitude of the output current is equally divided into four regions has been described.
  • the present invention is not limited to this.
  • the number of divisions of the amplitude of the drive signal may be set to various division numbers.
  • the weight or the like multiplied by the evaluation index may be adjustable according to the output current.
  • the evaluation apparatus 200 and the composite evaluation apparatus 300 can estimate the radiation noise when the semiconductor device 10 is mounted on the apparatus before the semiconductor device 10 is mounted on the apparatus or the like. it can. Even if the current output from the semiconductor device 10 is complicated, the composite evaluation apparatus 300 can estimate the radiation noise by combining the evaluation indices output from the evaluation apparatus 200.
  • the evaluation apparatus 200 by outputting the evaluation index output from the evaluation apparatus 200 as the data sheet of the semiconductor device 10, it is possible to provide meaningful information that facilitates the apparatus design. In this case, it is desirable that the evaluation apparatus 200 outputs an evaluation index together with an evaluation result for a past device. Thereby, for example, it is possible to easily grasp how much the radiation noise is reduced or increased from the devices used in the past, and the apparatus design can be executed smoothly.
  • the driving condition includes a relationship between a gate voltage value input to the gate terminal of the semiconductor device and time.
  • the drive circuit constant includes a gate resistance value, an inductance value of the gate wiring, a capacity, a specification of a power source to be used, and the like. Further, for example, when the radiation noise generated when the semiconductor device is turned on in the lower arm of the half bridge circuit is dominant, the driving condition or driving circuit constant of the semiconductor device in the lower arm is adjusted.
  • a shield plate is provided between the printed circuit board and the semiconductor device where radiation noise is dominant. Or grounding to the ground.
  • the internal resistance value of the device may be adjusted.
  • the shape of the housing (case) used for the module such as adjustment of thickness / material, shape / size / material of wiring (wire, lead frame, etc.) bonded on the surface electrode formed on the semiconductor device, etc. Material adjustment and the like may be performed.
  • the evaluation apparatus 200 and the composite evaluation apparatus 300 have been described as separate independent apparatuses, but the present invention is not limited to such a configuration.
  • the evaluation apparatus 200 and the composite evaluation apparatus 300 may be configured as one apparatus, for example.
  • at least a part of the evaluation apparatus 200 and / or the composite evaluation apparatus 300 may be configured by a computer or the like.
  • the dedicated circuit may include a digital and / or analog hardware circuit, and may include an integrated circuit (IC) and / or a discrete circuit.
  • Programmable circuits include logical sums, exclusive logical sums, negative logical products, negative logical sums, and other logical operations such as field programmable gate arrays (FPGAs) and programmable logic arrays (PLA), flip-flops, etc. , Registers, and memory elements, including reconfigurable hardware circuitry.
  • a computer-readable storage medium may include any tangible device capable of storing instructions to be executed by a suitable device.
  • a computer readable storage medium having instructions stored on the tangible device comprises a product including instructions that can be executed to create a means for performing the operations specified in the flowchart or block diagram. become.
  • Examples of computer readable storage media may include electronic storage media, magnetic storage media, optical storage media, electromagnetic storage media, semiconductor storage media, and the like.
  • Computer-readable storage media include floppy disks, diskettes, hard disks, random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable read only memory (EPROM or flash memory). Electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), static random access memory (SRAM), compact disc read only memory (CD-ROM), digital versatile disc (DVD), Blu-ray (registered trademark) disc, memory stick Integrated circuit cards and the like may be included.
  • RAM random access memory
  • ROM read only memory
  • EPROM or flash memory erasable programmable read only memory
  • EEPROM Electrically erasable programmable read only memory
  • SRAM static random access memory
  • CD-ROM compact disc read only memory
  • DVD digital versatile disc
  • Blu-ray registered trademark
  • Computer readable instructions may include assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine dependent instructions, microcode, firmware instructions, state setting data, and the like.
  • Computer-readable instructions also include object-oriented programming languages such as Smalltalk, JAVA, C ++, etc., and conventional procedural programming languages such as the “C” programming language or similar programming languages, or It may include source code or object code written in any combination of multiple programming languages.
  • the computer readable instructions may be a general purpose computer, special purpose computer, or processor of other programmable data processing device, locally or via a wide area network (WAN) such as a local area network (LAN), the Internet, etc. Or it may be provided in a programmable circuit.
  • WAN wide area network
  • LAN local area network
  • Computer readable instructions can be executed.
  • the processor include a computer processor, a processing unit, a microprocessor, a digital signal processor, a controller, a microcontroller, and the like.

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Abstract

半導体デバイスの放射ノイズを簡便に評価し、半導体デバイスが搭載された装置の放射ノイズを推定する。　負荷ケーブルにより負荷と並列に接続された半導体デバイスにスイッチング動作させる段階と、スイッチング動作中に負荷ケーブルに流れるコモンモード電流を測定する段階と、コモンモード電流に基づき、放射ノイズの評価指標を出力する段階とを備える評価方法および評価装置を提供する。

Description

評価方法、複合評価方法、評価装置、および複合評価装置
　本発明は、評価方法、複合評価方法、評価装置、および複合評価装置に関する。
　従来、インバータおよびＰＷＭ整流器等の電力変換装置をはじめとする電気電子機器が発生する電磁ノイズ（伝導・放射）には、ＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）規格によって限度値が定められており、十分に電磁ノイズを低減することが求められている。このような電力変換装置の動作時に発生する電磁ノイズを、シミュレーションまたは簡易的な測定によって評価する方法が提案されていた（例えば、特許文献１から３参照）。
　特許文献１　特開平６－３０９４２０号
　特許文献２　特開２０１４－１３５０９５号
　特許文献３　特開２００５－２３３８３３号
解決しようとする課題
　このようなシミュレーションは、解析モデルを用いる。しかしながら、当該解析モデルは、電力変換装置の回路基板や筐体構造の詳細が決まった後でなければ作成できない。また、簡易的な測定による電磁ノイズ評価も、電力変換装置が完成した後でなければ評価することができない。したがって、電力変換装置が完成した後に電磁ノイズの評価結果が「規格不適合」となることもあり、この場合、ＥＭＣフィルタ設計、部品選定、基板アートワーク、および構造検討等を再度実施しなければならなかった。
一般的開示
　（項目１）
　評価方法は、負荷ケーブルにより負荷と並列に接続された半導体デバイスにスイッチング動作させる段階を備えてよい。
　評価方法は、前記スイッチング動作中に前記負荷ケーブルに流れるコモンモード電流を測定する段階を備えてよい。
　評価方法は、コモンモード電流に基づき、放射ノイズの評価指標を出力する段階を備えてよい。
　（項目２）
　評価指標を出力する段階は、コモンモード電流に含まれる、周波数成分の放射電界強度を放射ノイズの評価指標として算出してよい。
　（項目３）
　負荷ケーブルは、少なくとも一部が金属シールドで覆われてよい。
　（項目４）
　金属シールドは、半導体デバイスが絶縁材を介して取り付けられる導電性部材と電気的に接続されてよい。
　（項目５）
　導電性部材は、半導体デバイスの温度を調節する温度調節部の一部でよい。
　（項目６）
　評価方法は、半導体デバイスに対して出力した評価指標と、半導体デバイスとは異なる基準デバイスに対して出力した評価指標と、を比較する段階を備えてよい。
　評価方法は、比較結果に応じて、基準デバイスに対する半導体デバイスの放射ノイズの強度を評価する段階を備えてよい。
　（項目７）
　複合評価方法は、半導体デバイスを備える装置の放射ノイズを推定する推定方法でよい。
　複合評価方法は、項目１から６のいずれか一項に記載の評価方法によって、複数の条件におけるスイッチング動作に対応して出力された半導体デバイスの複数の評価指標を取得する段階を備えてよい。
　複合評価方法は、複数の評価指標を組み合わせて装置の放射ノイズを推定する段階を備えてよい。
　（項目８）
　評価指標の組み合わせは、半導体デバイスの複数の評価指標の最大値または和でよい。
　（項目９）
　評価指標の組み合わせは、半導体デバイスの複数の評価指標の平均値でよい。
　（項目１０）
　評価指標の組み合わせは、複数の条件に対応するそれぞれの重みを、半導体デバイスの複数の評価指標のうち対応する評価指標にそれぞれ乗じてから算出する平均値でよい。
　（項目１１）
　評価装置は、半導体デバイスに電気的に並列接続される負荷を備えてよい。
　評価装置は、半導体デバイスと負荷とを電気的に接続する負荷ケーブルを備えてよい。
　評価装置は、半導体デバイスに予め定められたスイッチング信号を供給する信号供給部を備えてよい。
　評価装置は、負荷ケーブルに流れるコモンモード電流を検出する検出部を備えてよい。
　評価装置は、検出部の検出結果に基づき、半導体デバイスの放射ノイズの評価指標を出力する評価指標出力部を備えてよい。
　（項目１２）
　負荷ケーブルは、少なくとも一部が金属シールドで覆われたケーブルでよい。
　（項目１３）
　検出部は、金属シールドで覆われたケーブル以外の箇所に設けられてよい。
　（項目１４）
　金属シールドは、半導体デバイスが絶縁材を介して配置される基板が固定される導電性部材と電気的に接続されてよい。
　（項目１５）
　導電性部材は、半導体デバイスの温度を調節する温度調節部の一部でよい。
　（項目１６）
　評価装置は、電源を備えてよい。
　評価装置は、半導体デバイスにそれぞれ並列に接続される複数の容量部を備えてよい。
　（項目１７）
　複数の容量部のうち、少なくとも１つの容量部は、直列に接続された第１容量素子および第２容量素子を有してよい。
　第１容量素子および第２容量素子の間は、基準電位に接続されてよい。
　（項目１８）
　半導体デバイスは、直列に接続された第１デバイスおよび第２デバイスを含んでよい。
　負荷ケーブルは、一端が第１デバイスの一端に接続される第１接続線を有してよい。
　負荷ケーブルは、一端が第１デバイスの他端に接続される第２接続線を有してよい。
　負荷ケーブルは、第１接続線の他端および第２接続線の他端の間に接続される負荷を有してよい。
　信号供給部は、第２デバイスにスイッチング信号を供給してよい。
　（項目１９）
　検出部は、第１接続線および第２接続線において、第１デバイスから負荷に向かって流れるコモンモード電流を検出する電流プローブを有してよい。
　（項目２０）
　評価装置は、評価指標出力部が出力する評価指標を記憶する記憶部を備えてよい。
　評価装置は、評価指標出力部が出力した評価指標と、記憶部に記憶された半導体デバイスとは異なる基準デバイスに対する評価指標と、を比較する比較部を備えてよい。
　評価装置は、比較結果に応じて、半導体デバイスの放射ノイズの相対的な強度変化を評価する評価部を備えてよい。
　（項目２１）
　評価装置は、項目１１から２０のいずれか一項に記載の評価装置によって、複数の条件におけるスイッチング信号に対応して出力された半導体デバイスの複数の評価指標を取得する取得部を備えてよい。
　評価装置は、複数の評価指標を組み合わせて半導体デバイスを備える装置の放射ノイズを推定する推定部を備えてよい。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
半導体デバイス１０のスイッチング特性を評価する評価回路１００の構成例を示す。 評価回路１００を用いて半導体デバイス１０のスイッチング特性を測定した結果の一例を示す。 本実施形態における評価装置２００の構成例を、評価対象の半導体デバイス１０と共に示す。 本実施形態に係る評価装置２００の動作フローを示す。 本実施形態に係る評価指標出力部２３０が出力する評価指標の一例を示す。 本実施形態に係る評価装置２００の変形例を示す。 本実施形態における複合評価装置３００の構成例を、データベース４１０と共に示す。 本実施形態に係る複合評価装置３００の動作フローを示す。 本実施形態に係る評価対象の半導体デバイス１０が出力する電流波形の一例を示す。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、半導体デバイス１０のスイッチング特性を評価する評価回路１００の構成例を示す。評価対象の半導体デバイス１０は、直列に接続された第１デバイス１２および第２デバイス１４を含む例を示す。図１は、第１デバイス１２がダイオードであり、第２デバイス１４がＩＧＢＴ等の半導体スイッチに逆並列にダイオードが接続されたダイオードの組み合わせからなる例を示す。図１に示す評価回路１００を用いて、第２デバイス１４のターンオン動作およびターンオフ動作等を実行することにより、半導体デバイス１０のスイッチング損失およびサージ電圧等を評価することができる。評価回路１００は、電源１１０と、第１容量部１２０と、第２容量部１３０と、負荷リアクトル１４０と、信号供給部１５０と、を備える。
　電源１１０は、直流電圧ＶＤＣを出力する直流電源である。電源１１０は、半導体デバイス１０の両端に接続される。電源１１０は、例えば、第１デバイス１２の一端（カソード端子）と第２デバイス１４の他端（エミッタ端子）に接続され、第１デバイス１２および第２デバイス１４に直流電圧を供給する。この場合、第１デバイス１２の他端（アノード端子）が第２デバイス１４の一端（コレクタ端子）に接続される。
　第１容量部１２０は、半導体デバイス１０と並列に接続され、電源１１０から出力される直流電圧ＶＤＣを平滑化する。第１容量部１２０は、例えば、容量ＣＤＣのコンデンサである。第１容量部１２０は、一例として、電解コンデンサである。第２容量部１３０は、半導体デバイス１０と並列に接続され、サージ電圧を抑制する。第２容量部１３０は、例えば、容量ＣＳのコンデンサである。第１容量部１２０および第２容量部１３０は、異なる容量のコンデンサであることが望ましく、例えば、容量ＣＤＣは、容量ＣＳよりも大きい容量である。
　負荷リアクトル１４０は、第１デバイス１２の両端に接続される。負荷リアクトル１４０は、一例として、インダクタンスＬを有している。
　信号供給部１５０は、半導体デバイス１０に予め定められたスイッチング信号を供給する。信号供給部１５０は、例えば、パルス発生装置および増幅回路等を有し、第２デバイス１４のゲート端子にパルス状のスイッチング信号ＶＳを供給する。第２デバイス１４は、当該スイッチング信号ＶＳがゲート端子に供給されることにより、コレクタ端子およびエミッタ端子間の電気的な接続状態（オン状態）および切断状態（オフ状態）を切り換える。
　以上の評価回路１００は、スイッチング信号を第２デバイス１４に供給して、半導体デバイス１０をスイッチング動作させることができる。したがって、例えば、スイッチング動作中のコレクタ端子に流れるコレクタ電流ｉｃを外部の測定装置等で測定することで、第２デバイス１４のスイッチング特性を取得することができる。
　また、スイッチング動作中において、第１デバイス１２に流れる順方向電流ｉｆを外部の測定装置等で測定することで、第１デバイス１２のスイッチング特性を評価することができる。なお、第２デバイス１４のコレクタおよびエミッタの端子間電圧をＶｃｅとし、第１デバイス１２の両端電圧をＶｒとする。評価回路１００を用いたスイッチング特性の測定について次に説明する。
　図２は、評価回路１００を用いて半導体デバイス１０のスイッチング特性を測定した結果の一例を示す。図２は、横軸を時間、縦軸を電圧値または電流値とする。図２は、評価回路１００がスイッチング信号ＶＳにより、第２デバイス１４のオン状態およびオフ状態を切り換えて、第２デバイス１４にターンオン動作およびターンオフ動作させた例を示す。
　スイッチング信号ＶＳは、時刻ｔ１においてハイ電圧となり、第２デバイス１４をオン状態にする。第２デバイス１４のコレクタ端子およびエミッタ端子の間が導通になることにより、電源１１０から負荷リアクトル１４０を介して第２デバイス１４へと電流が流れる。第２デバイス１４へと流れる電流は、コレクタ電流ｉｃとして観測され、時刻ｔ１から略一定の変化率ｄｉ／ｄｔで上昇する。ここで、変化率ｄｉ／ｄｔは、次式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、スイッチング信号ＶＳは、時刻ｔ２においてロー電圧となり、第２デバイス１４をオフ状態にする。ここで、評価回路１００は、予め定められたコレクタ電流ｉｃが流れた時点で、第２デバイス１４をオフ状態に切り換えるように、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間を設定してよい。これにより、評価回路１００は、予め定められたコレクタ電流ｉｃの条件における、第２デバイス１４のターンオフ動作を実行することができる。即ち、予め定められたコレクタ電流ｉｃの条件で第２デバイス１４をターンオフ動作させた場合の、過渡応答を測定することができる。
　なお、コレクタおよびエミッタの端子間電圧Ｖｃｅは、第２デバイス１４がオフ状態の時刻ｔ１までの時間において、直流電圧ＶＤＣと略同一の電圧となる。そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間において、第２デバイス１４がオン状態となるので、端子間電圧Ｖｃｅは略０Ｖとなる。また、第１デバイス１２は、時刻ｔ２までの時間は電流を流さないので、順方向電流ｉｆは略０Ａとなる。また、第１デバイス１２の両端電圧Ｖｒは、時刻ｔ１までは略０Ｖであり、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間において、直流電圧ＶＤＣと略同一の電圧となる。
　時刻ｔ２において、第２デバイス１４がオフ状態になると、負荷リアクトル１４０は、流れていた電流を継続させて流すように働くので、当該負荷リアクトル１４０から第１デバイス１２の経路に電流が環流する。したがって、第１デバイス１２の順方向電流ｉｆは、時刻ｔ２において立ち上がり、時間と共に電流値が徐々に減少する。なお、第１デバイス１２の時刻ｔ２における順方向電流ｉｆの立ち上がりを、準回復動作とする。そして、第１デバイス１２に順方向電流ｉｆが流れているうちに、第２デバイス１４をオン状態とすることで、当該第１デバイス１２の逆回復動作と、第２デバイス１４のターンオン動作を実行することができる。
　ここで、評価回路１００は、予め定められた順方向電流ｉｆが流れた時点で、第２デバイス１４をオン状態に切り換えるように、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間を設定してよい。これにより、評価回路１００は、予め定められた順方向電流ｉｆの条件における、第１デバイス１２の逆回復動作および第２デバイス１４のターンオン動作を実行することができる。即ち、予め定められた順方向電流ｉｆの条件で第２デバイス１４をターンオン動作させた場合の、第２デバイス１４および第１デバイス１２の過渡応答を測定することができる。
　このように、スイッチング信号ＶＳは、時刻ｔ３において再びハイ電圧となり、第２デバイス１４をオン状態にする。第２デバイス１４の端子間電圧Ｖｃｅは、第２デバイス１４がオフ状態の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間において、直流電圧ＶＤＣと略同一の電圧となり、時刻ｔ３から再び略０Ｖとなる。また、第１デバイス１２の両端電圧Ｖｒは、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間において、略０Ｖとなり、時刻ｔ３から再び直流電圧ＶＤＣと略同一の電圧となる。
　なお、第１デバイス１２の準回復動作および第２デバイス１４のターンオフ動作は、同一のスイッチング信号ＶＳで、少なくとも一部が同一の時間領域で観測できる。同様に、第１デバイス１２の逆回復動作および第２デバイス１４のターンオン動作も、同一のスイッチング信号ＶＳで、少なくとも一部が同一の時間領域で観測できる。
　例えば、信号供給部１５０が、第２デバイス１４をターンオン動作させるスイッチング信号ＶＳを第２デバイス１４のゲート端子に供給した場合を考える。この場合において、第２デバイス１４のコレクタ・エミッタの端子間電圧Ｖｃｅの過渡応答を検出すると、第２デバイス１４のターンオン特性を観測することができる。また、第１デバイス１２に流れる電流ｉｆを検出すると、第１デバイス１２の準回復特性を観測することができる。
　同様に、信号供給部１５０が、第２デバイス１４をターンオフ動作させるスイッチング信号ＶＳを第２デバイス１４のゲート端子に供給した場合を考える。この場合において、第２デバイス１４のコレクタ・エミッタの端子間電圧Ｖｃｅを検出すると、第２デバイス１４のターンオフ特性を観測することができる。また、第１デバイス１２に流れる電流ｉｆを検出すると、第１デバイス１２の逆回復特性を観測することができる。
　このように、評価回路１００を用いて半導体デバイス１０のスイッチング特性を測定し、例えば、予め定められた基準を満たす良品と評価された半導体デバイス１０が、市場等に出荷される。しかしながら、スイッチング特性が良好な半導体デバイス１０を用いて電力変換装置等を製造しても、当該電力変換装置が発生する電磁ノイズがＥＭＣ規格で定められた基準値を超えてしまうことがある。この場合、電力変換装置が完成した後に、ＥＭＣフィルタ設計、半導体デバイス１０を含む部品の再選定、基板アートワーク、および構造検討等を再度実施しなければならず、膨大な手間とコストが発生してしまう。
　そこで、本実施形態に係る評価装置２００は、半導体デバイス１０のスイッチング特性を評価すると共に、当該半導体デバイス１０の放射ノイズを評価して評価指標を出力する。これにより、当該半導体デバイス１０を搭載した電力変換装置等が発生する放射ノイズを、当該電力変換装置が完成する前に推定することができ、製造過程における手間とコストを低減させる。このような評価装置２００について、次に説明する。
　図３は、本実施形態における評価装置２００の構成例を、評価対象の半導体デバイス１０と共に示す。評価装置２００は、一部が図１に示す評価回路１００と同様の構成である。したがって、評価装置２００を用いることで、図１および図２で説明した半導体デバイス１０のスイッチング特性を評価することができる。評価装置２００は、電源１１０と、第１容量部１２０と、第２容量部１３０と、負荷リアクトル１４０と、信号供給部１５０と、負荷ケーブル２１０と、検出部２２０と、評価指標出力部２３０と、記憶部２４０と、比較部２５０と、評価部２６０と、を備える。
　図３に示す電源１１０、第１容量部１２０、第２容量部１３０、負荷リアクトル１４０、および信号供給部１５０は、図１で説明した電源１１０、第１容量部１２０、第２容量部１３０、負荷リアクトル１４０、および信号供給部１５０の動作と略同一なので、同一の符号を付している。したがって、ここではこれらの説明を省略する。
　なお、図３において、評価対象の半導体デバイス１０は、直列に接続された第１デバイス１２および第２デバイス１４を含む例を示す。ここで、第１デバイス１２および第２デバイス１４は、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ等の半導体スイッチである。図３は、第１デバイス１２および第２デバイス１４がＩＧＢＴで、それぞれにダイオードが逆並列に接続されている例を示す。
　負荷ケーブル２１０は、評価対象の半導体デバイス１０に電気的に接続される。負荷ケーブル２１０は、第１接続線２１２と、第２接続線２１４とを有する。第１接続線２１２は、一端が第１デバイス１２の一端に接続され、他端が負荷リアクトル１４０の一端に接続される。第２接続線２１４は、一端が第１デバイスの他端に接続され、他端が負荷リアクトル１４０の他端に接続される。即ち、負荷リアクトル１４０は、第１接続線２１２の他端および第２接続線２１４の他端の間に接続される。なお、第１デバイス１２の一端はコレクタ端子であり、他端はエミッタ端子である。
　負荷ケーブル２１０を流れるコモンモード電流ｉｒａｄは、任意の瞬間において第１接続線２１２と第２接続線２１４を流れる電流の差分として表現できる。
　検出部２２０は、負荷ケーブル２１０に流れるコモンモード電流ｉｒａｄを検出する。検出部２２０は、例えば、コモンモード電流ｉｒａｄに応じて発生する電界および／または磁界を検出して、当該コモンモード電流ｉｒａｄを検出する。検出部２２０は、一例として、第１接続線２１２および第２接続線２１４において、第１デバイス１２から負荷リアクトル１４０に向かって流れるコモンモード電流を検出する電流プローブを有する。
　評価指標出力部２３０は、検出部２２０の検出結果に基づき、半導体デバイス１０の放射ノイズの評価指標を出力する。評価指標出力部２３０は、検出部２２０が検出したコモンモード電流の周波数成分を放射ノイズの評価指標として出力する。評価指標出力部２３０は、例えば、コモンモード電流に含まれる、周波数成分の放射電界強度を放射ノイズの評価指標として算出する。一例として、評価指標出力部２３０は、スペクトラムアナライザ等の周波数ドメインの測定を実行する測定器を有し、周波数ドメインの測定結果を評価指標として出力する。また、評価指標出力部２３０は、オシロスコープ等の時間ドメインの測定器を有し、時間ドメインの測定結果をフーリエ変換して、周波数ドメインのデータに変換し、評価指標として出力する。評価指標出力部２３０は、評価指標を記憶部２４０および比較部２５０に供給する。
　記憶部２４０は、評価指標出力部２３０が出力する評価指標を記憶する。記憶部２４０は、例えば、当該評価装置２００が評価した評価対象の半導体デバイス１０と対応付けて、評価指標を記憶する。記憶部２４０は、一例として、当該評価装置２００が評価して出力した過去の評価指標を記憶して、評価指標のデータベースとして機能する。なお、記憶部２４０は、当該評価装置２００の内部および外部のいずれかに設けられてもよい。また、記憶部２４０は、ネットワーク等を介して評価装置２００の本体と接続されるデータベースとすることもできる。
　比較部２５０は、評価指標出力部２３０が今回出力した評価指標と、記憶部２４０に記憶された半導体デバイス１０とは異なる基準デバイスに対する過去の評価指標と、を比較する。ここで、半導体デバイス１０は、基準デバイスを改良したデバイスであってよい。この場合、比較部２５０は、改良前の基準デバイスの評価指標と、改良後の半導体デバイス１０の評価指標とを比較する。
　評価部２６０は、比較部２５０の比較結果に応じて、半導体デバイス１０の放射ノイズの相対的な強度変化を評価する。評価部２６０は、評価結果を出力する。評価部２６０は、表示装置、または、外部のデータベース等に評価結果を出力する。また、評価部２６０は、評価結果をデータシート等の予め定められた形式で出力してもよい。
　以上の本実施形態に係る評価装置２００は、図１および図２で説明した半導体デバイス１０のスイッチング動作を実行して、当該半導体デバイス１０の放射ノイズを評価する。評価装置２００による半導体デバイス１０の評価動作について、次に説明する。
　図４は、本実施形態に係る評価装置２００の動作フローを示す。評価装置２００は、図４に示すＳ４１０からＳ４６０の動作を実行して、評価対象の半導体デバイス１０の放射ノイズを評価する。
　まず、負荷ケーブル２１０が電気的に接続された半導体デバイス１０に、スイッチング動作を実行させる（Ｓ４１０）。即ち、負荷ケーブル２１０により負荷と並列に接続された半導体デバイス１０にスイッチング動作させる。例えば、信号供給部１５０は、図２に示すスイッチング信号ＶＳを第２デバイス１４のゲート端子に供給して、第１デバイス１２の準回復動作と逆回復動作、および第２デバイス１４のターンオン動作とターンオフ動作といったスイッチング動作を実行させる。
　そして、半導体デバイス１０のスイッチング動作中に、検出部２２０は、負荷ケーブル２１０に流れるコモンモード電流を測定する（Ｓ４２０）。評価指標出力部２３０は、例えば、検出部２２０が検出したコモンモード電流の時間波形を周波数変換して、周波数成分を算出する。また、評価指標出力部２３０は、スペクトラムアナライザ等の周波数ドメインの計測装置を有し、コモンモード電流の周波数成分を測定してもよい。
　次に、コモンモード電流の測定結果に基づき、放射電界強度を算出する（Ｓ４３０）。評価指標出力部２３０は、例えば、コモンモード電流の周波数成分に基づき、半導体デバイス１０の放射ノイズの放射電界強度を算出する。評価指標出力部２３０は、一例として、次式を用いて、放射電界強度を算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、（数２）式は、ダイポールアンテナ放射の理論演算式として既知の式である。（数２）式のｆは周波数［Ｈｚ］、ｌはダイポールの線路帳［ｍ］、ｒは測定距離［ｍ］、βは波数［ｍ－１］、Ｉは微小ダイポールを流れる電流［Ａ］、ｘはアンテナ上の位置、μ０は真空の透磁率［Ｈ／ｍ］、ε０は真空の誘電率［Ｆ／ｍ］、２πｆ／ｖ＝２πｆ（μ０・ε０）１／２、ｖは光速［ｍ／ｓ］である。
　評価指標出力部２３０は、予め定められた周波数範囲における放射電界強度を算出する。なお、評価装置２００は、負荷ケーブル２１０上の検出部２２０の位置を変更して、複数個所の位置におけるコモンモード電流の周波数成分を観測してよい。この場合、評価指標出力部２３０は、当該複数個所のコモンモード電流の周波数成分に応じて、放射電界強度をそれぞれ算出し、これらを合成して評価指標を出力してもよい。
　次に、コモンモード電流に基づき、放射ノイズの評価指標を出力する（Ｓ４４０）。評価指標出力部２３０は、例えば、算出した放射電界強度の周波数特性を、放射ノイズの評価指標として出力する。ここで、評価指標は、一例として、３０ＭＨｚから１ＧＨｚといった、予め定められた周波数帯域における放射電界強度の算出結果（放射電界強度スペクトル）である。評価指標出力部２３０は、記憶部２４０に評価指標を出力して記憶させてよく、また、評価部２６０に当該評価指標を供給してもよい。また、評価指標出力部２３０は、放射電界強度スペクトルを、半導体デバイス１０のデータシートの一部として出力してもよい。
　次に、半導体デバイス１０に対して出力した評価指標と、半導体デバイス１０とは異なる基準デバイスに対して過去に出力した評価指標と、を比較する（Ｓ４５０）。例えば、比較部２５０は、記憶部２４０から過去の評価指標を読み出し、評価指標出力部２３０が出力した評価指標と、過去の評価指標とを比較する。比較部２５０は、一例として、予め定められた周波数帯域における評価指標の差分スペクトルを算出する。
　次に、比較結果に応じて、半導体デバイス１０の放射ノイズの相対的な強度変化を評価する（Ｓ４６０）。評価部２６０は、例えば、差分スペクトルを相対的な強度変化としてよい。また、評価部２６０は、差分スペクトルにおける予め定められた周波数に対応する値を、相対的な強度変化としてよい。また、評価部２６０は、差分スペクトルにおいて、予め定められた複数の周波数に対応する値の平均値を、相対的な強度変化としてよい。
　評価部２６０は、相対的な強度変化を、評価結果として出力する。評価部２６０は、半導体デバイス１０のスイッチング動作の種類毎に、評価結果を出力してよい。また、評価部２６０は、負荷ケーブル２１０上の検出部２２０の位置毎に、評価結果を出力してもよい。一例として、基準デバイスが過去に装置等に搭載したデバイスの場合、相対的な強度変化は、半導体デバイス１０を当該装置等に搭載することによって変化する相対的な放射電界強度の指標となる。また、基準デバイスが半導体デバイス１０と略同一のデバイスの場合、相対的な強度変化は、デバイスの製造ばらつきまたは継時変化、デバイスが実装される構造の相違等の指標となる。
　本実施形態に係る評価装置２００は、以上の動作フローにより、半導体デバイス１０の放射ノイズを評価して出力することができる。なお、以上の評価装置２００は、過去の評価指標との差分である、相対的な強度変化を評価結果として出力する例を説明したが、これに限定されることはない。評価装置２００は、評価指標出力部２３０が算出する、絶対的な周波数スペクトルを示す評価指標を出力してもよい。また、評価装置２００は、放射電界強度の強度スペクトルに代えて、コモンモード電流の周波数成分を評価指標として出力してもよい。また、評価装置２００が評価指標を出力する装置の場合、比較部２５０および評価部２６０は無くてもよい。
　図５は、本実施形態に係る評価指標出力部２３０が出力する評価指標の一例を示す。図５は、１０ＭＨｚから３００ＭＨｚの周波数帯域における、評価指標出力部２３０が半導体デバイス１０の評価指標を算出した例を示す。また、図５は、「計算結果Ａ」および「計算結果Ｂ」を導出する場合に用いたスイッチング動作と同様のスイッチング動作を半導体デバイス１０に実行させて、放射ノイズを計測した結果を「測定結果」として示す。
　また、図５は、負荷ケーブル２１０を流れるコモンモード電流ｉｒａｄとダイポールアンテナの放射の理論式から計算された放射電界強度スペクトルを「計算結果Ａ」として示す。「計算結果Ａ」および「測定結果」のスペクトルを比較すると、「計算結果Ａ」は、「測定結果」とほぼ一致することがわかる。即ち、半導体デバイス１０から放出される放射ノイズの主要因は、電気配線等からのダイポールアンテナ放射が支配的であることがわかる。したがって、評価装置２００がコモンモード電流に基づいて出力する評価指標は、半導体デバイス１０の放射ノイズを正確に表す指標であることがわかる。
　また、図５は、ループアンテナの放射の理論式から計算された放射電界強度スペクトルを「計算結果Ｂ」として示す。「計算結果Ｂ」は、図３において、第２容量部１３０の一端から半導体デバイス１０を介して第２容量部１３０の他端までのループ経路によって形成されるループアンテナによる放射ノイズを示す。「計算結果Ｂ」は、半導体デバイス１０のスイッチング動作中に、ループ経路を流れるループ電流を観測し、当該ループ電流の周波数成分から、次式を用いて算出された結果の一例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、ループ電流は、半導体デバイス１０のスイッチング動作中の当該半導体デバイス１０を流れる電流を観測して取得してよい。（数３）式は、ループアンテナ放射の理論演算式として既知の式である。（数３）式のｆは周波数［Ｈｚ］、Ｓはループ面積［ｍ２］、μ０は真空の透磁率［Ｈ／ｍ］、Ｉはループ経路を流れる電流［Ａ］、ｒは測定距離［ｍ］、ｖは光速［ｍ／ｓ］である。
　「計算結果Ｂ」および「測定結果」のスペクトルを比較すると、「計算結果Ｂ」は、「測定結果」よりも著しく小さいことがわかる。したがって、評価装置２００がコモンモード電流を検出することで、半導体デバイス１０の放射ノイズを評価できることがわかる。
　以上の本実施形態に係る評価装置２００は、負荷ケーブル２１０に流れるコモンモード電流を観測することにより、半導体デバイス１０の放射ノイズを評価することを説明した。コモンモード電流は、負荷ケーブル２１０および負荷リアクトルと、アース等の基準電位との間の浮遊容量を介して流れると考えられるので、このような浮遊容量を安定に保つ測定系であることが望ましい。そこで、コモンモード電流を更に再現性良く測定できる評価装置２００について次に述べる。
　図６は、本実施形態に係る評価装置２００の変形例を示す。本変形例の評価装置２００において、図２に示された本実施形態に係る評価装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の評価装置２００は、金属シールド３１０と、導電性部材３２０と、第３容量部３３０と、を更に備える。
　金属シールド３１０は、負荷ケーブル２１０の少なくとも一部を覆う。即ち、負荷ケーブル２１０は、少なくとも一部が金属シールド３１０で覆われたケーブルである。金属シールド３１０は、負荷ケーブル２１０に対する電気的な外乱を遮蔽すると共に、負荷ケーブル２１０との間の浮遊容量を略一定の安定な値に保つ。ここで、金属シールド３１０および負荷ケーブル２１０の間の浮遊容量を第１浮遊容量とする。また、金属シールド３１０は、半導体デバイス１０が絶縁材を介して取り付けられる導電性部材３２０と電気的に接続される。なお、検出部２２０は、金属シールド３１０で覆われたケーブル以外の箇所に設けられることが望ましい。
　導電性部材３２０は、半導体デバイス１０の温度を調節する温度調節部の一部である。例えば、導電性部材３２０は、ヒータ、冷却装置、および放熱フィンのうちの少なくとも１つの一部である。金属シールド３１０および導電性部材３２０は、安定に固定されることが望ましい。金属シールド３１０および導電性部材３２０は、一例として、金属材料で形成されたネジで固定される。これにより、金属シールド３１０および導電性部材３２０の間の接触抵抗を略一定の安定な値に保つことができる。ここで、金属シールド３１０および導電性部材３２０の間の接触抵抗を第１接触抵抗とする。
　また、導電性部材３２０は、半導体デバイス１０の環境温度を安定に保つ機能を有する。したがって、導電性部材３２０は、直接的に半導体デバイス１０に固定されることが望ましい。また、導電性部材３２０は、半導体デバイス１０が固定される基板にも固定されることが望ましい。これにより、半導体デバイス１０および導電性部材３２０の間の浮遊容量を略一定の安定な値に保つことができる。ここで、半導体デバイス１０および導電性部材３２０の間の浮遊容量を第２浮遊容量とする。
　金属シールド３１０および導電性部材３２０により、半導体デバイス１０から、負荷ケーブル２１０、第１浮遊容量、第１接触抵抗、導電性部材３２０、および第２浮遊容量を介して半導体デバイス１０への閉回路が形成される。当該閉回路は、安定な浮遊容量を有し、コモンモード電流が流れる経路となる。ここで、当該閉回路の浮遊容量は、負荷ケーブル２１０および基準電位の間の浮遊容量よりも大きくすることができる。したがって、負荷ケーブル２１０に流れるコモンモード電流は、ほとんど安定な浮遊容量の経路を流れることになり、再現性の良い安定な電流値となる。
　本変形例の評価装置２００は、このような安定なコモンモード電流を検出することができるので、より再現性の高い評価指標を出力することができる。
　
　また、本変形例の評価装置２００は、半導体デバイスにそれぞれ並列に接続される複数の容量部を備え、複数の容量部のうち、少なくとも１つの容量部は、直列に接続された複数の容量素子を有してよい。図６に示す評価装置２００は、第３容量部３３０が第１容量素子３３２および第２容量素子３３４を有する例を示す。ここで、第１容量素子３３２および第２容量素子３３４の間は、基準電位３４０に接続される。
　第３容量部３３０は、放射ノイズを低減させるＥＭＣフィルタとして用いられる既知の回路である。評価装置２００は、このような回路を設けることにより、半導体デバイス１０が実際に搭載される回路構成に近づけ、より精度の高い評価結果を出力することができる。評価装置２００は、第３容量部３３０に加えて、同種および／または異なる種類のＥＭＣフィルタ等を更に設けてもよい。
　以上の本実施形態に係る評価装置２００は、半導体デバイス１０をスイッチング動作させて、精度よく半導体デバイス１０の放射ノイズを評価できることを説明した。しかしながら、半導体デバイス１０を実際に装置等に搭載した場合、当該半導体デバイス１０のスイッチング電流は時々刻々と変化することがある。半導体デバイス１０が放出する放射ノイズは、このようなスイッチング電流に応じて放出されるので、スイッチング動作中のコモンモード電流に応じて算出される放射ノイズと比較して異なる結果となることがある。
　このような放射ノイズは、実際に装置等を完成させた後に、完成した装置を電波暗室内に設置して当該スイッチング電流で動作させ、専用のアンテナおよび測定装置等を用いて観測していたので、コストおよび手間等が膨大なものになっていた。しかしながら、評価装置２００は、半導体デバイス１０の種々のスイッチング動作に対する精度の高い評価結果を出力することができるので、このような評価結果を用いて、半導体デバイス１０を装置等に実装した場合に発生する放射ノイズを推定することができる。半導体デバイス１０を搭載した装置の放射ノイズを推定する複合評価装置３００について、次に説明する。
　図７は、本実施形態における複合評価装置３００の構成例を、データベース４１０と共に示す。データベース４１０は、評価装置２００が出力する評価指標を記憶する。データベース４１０は、半導体デバイス１０の複数の異なるスイッチング動作において、それぞれ異なる複数のコモンモード電流の条件において出力された評価指標を記憶することが望ましい。なお、データベース４１０は、評価装置２００の記憶部２４０であってもよい。複合評価装置３００は、このような評価指標を用いて半導体デバイス１０を備える装置が放出する放射ノイズを推定する。ここで、半導体デバイス１０が搭載された装置を、搭載装置と呼ぶ。複合評価装置３００は、取得部４２０と、推定部４３０と、を備える。
　取得部４２０は、評価装置２００によって、異なる複数の条件におけるスイッチング信号に対応して出力された半導体デバイス１０の複数の評価指標を取得する。取得部４２０は、例えば、ネットワーク等を介して、データベース４１０から評価指標を取得する。また、取得部４２０は、データベース４１０に直接接続され、評価指標を取得してよい。また、取得部４２０は、半導体デバイス１０の出力電流の情報を取得してよい。
　推定部４３０は、半導体デバイス１０の出力電流に応じて、複数の評価指標を組み合わせて搭載装置の放射ノイズを推定する。推定部４３０は、例えば、予め定められた周波数毎に、複数の評価指標の当該周波数に対応する放射電界強度を加算して、放射ノイズの推定値を算出する。推定部４３０は、算出した推定値を出力する。
　図８は、本実施形態に係る複合評価装置３００の動作フローを示す。複合評価装置３００は、図８に示すＳ５１０からＳ５３０の動作を実行して、搭載装置において半導体デバイス１０が放出する放射ノイズを推定する。
　まず、半導体デバイス１０が出力する電流を取得する（Ｓ５１０）。取得部４２０は、データベース４１０等から、搭載装置が半導体デバイス１０を駆動して出力させる電流の情報を取得する。これに代えて、取得部４２０は、搭載装置に接続され、搭載装置から出力電流の情報を取得してもよい。これに代えて、取得部４２０は、搭載装置の設計者または使用者等の複合評価装置３００のユーザにより、出力電流の情報が入力されてもよい。
　次に、評価装置２００によって、複数の条件におけるスイッチング動作に対応して出力された半導体デバイス１０の複数の評価指標を取得する（Ｓ５２０）。取得部４２０は、半導体デバイス１０の出力電流に対応して、複数の評価指標の組み合わせを取得する。取得部４２０は、例えば、出力電流の極性および大きさ等に応じて、対応する評価指標を取得する。また、取得部４２０は、駆動信号の時間的な変化に応じて、対応する評価指標を取得してよい。また、取得部４２０は、出力電流の時間的な変化に対応する重みを評価指標に乗じて、複数の評価指標を算出してよい。
　次に、推定部４３０は、半導体デバイス１０の出力電流に応じて、取得部４２０が取得した複数の評価指標を組み合わせて搭載装置の放射ノイズを推定する（Ｓ５３０）。推定部４３０が用いる評価指標の組み合わせは、例えば、半導体デバイス１０の複数の評価指標の最大値または和である。また、推定部４３０が用いる評価指標の組み合わせは、半導体デバイス１０の複数の評価指標の平均値であってもよい。推定部４３０が用いる評価指標の組み合わせは、複数の評価指標の最大値または和と、平均値であってもよい。
　例えば、国際無線障害特別委員会（ＣＩＳＰＲ）等による電子機器の放射ノイズの規格は、準尖頭値および平均値等で定義されている。したがって、このような規格値に対応すべく、推定部４３０は、複数の評価指標の最大値および平均値を用いて放射ノイズを推定してよい。このように、推定部４３０が最大値および平均値を採用して、複合評価装置３００は、両者を出力してよい。この場合、例えば、出力された当該最大値および平均値の差分の大小関係等から、準尖頭値をある程度予測することができる。
　また、推定部４３０が用いる評価指標の組み合わせは、半導体デバイス１０を駆動する駆動信号に対応する複数の重みを、半導体デバイス１０の複数の評価指標のうち対応する評価指標にそれぞれ乗じてから算出する平均値でもよい。
　以上のように、複合評価装置３００は、半導体デバイス１０を駆動する駆動信号に応じて、予め精度良く評価された評価指標を組み合わせて放射ノイズの推定値を算出するので、精度良く放射ノイズを推定することができる。本実施形態に係る複合評価装置３００は、種々の条件のスイッチング動作によるコモンモード電流を観測して評価した複数の評価指標のうち、スイッチング電流に対応する評価指標を取得して組み合わせる。このように、コモンモード電流に対応する放射ノイズをそれぞれ評価した評価指標を用いることができるので、複合評価装置３００は、より正確な放射ノイズを推定することができる。
　図９は、本実施形態に係る評価対象の半導体デバイス１０が出力する電流波形の一例を示す。図９は、搭載装置として三相インバータを想定した場合、一相の半周期分の正弦波出力電流の例を示す。図９は、横軸が時間軸であり、縦軸が出力電流の振幅値を示す。なお、横軸および縦軸の値は、規格化した値を用いた。出力電流が正弦波信号の一部なので、図９の時間軸である横軸は、位相が１８０°の時刻を１００％とした規格化した位相で示す。
　図９に示すように、出力電流の極性がプラスの場合、取得部４２０は、一例として、半導体デバイス１０のターンオン動作に応じて出力された評価指標を取得する。また、取得部４２０は、正弦波の出力電流の振幅値のピーク値に対応する条件において、評価装置２００が出力した評価指標を取得してよい。また、取得部４２０は、正弦波の出力電流の振幅値のピーク値に最も近い条件において、評価装置２００が出力した評価指標を取得してよい。取得部４２０は、例えば、出力電流に応じた重みを取得した評価指標に乗じて、複数の評価指標を取得する。
　取得部４２０は、一例として、出力電流を振幅値に応じて複数の領域に分割する。図９は、出力電流の振幅を、ピーク値を１とした場合の０から０．２５、０，２５から０．５、０，５から０．７５、０．７５から１の、４つの領域に等分割した例を示す。そして、取得部４２０は、各領域における出力電流の時間軸の占有率を算出する。例えば、振幅強度が０から０．２５の領域は、出力電流が時間軸の最初の立ち上がりと最後の立ち下がりにおいて占有する。即ち、振幅強度が０から０．２５の領域は、出力電流が１００％の全体の位相領域に対して１６％の位相領域を占有するので、占有率を１６％とする。
　同様に、取得部４２０は、振幅強度が０．２５から０．５の領域の占有率を１７％、振幅強度が０．５から０．７５の領域の占有率を２１％、振幅強度が０．７５から１の領域の占有率を４６％とする。このような占有率の分布は、三相インバータ動作における出力電流の発生頻度にそのまま置き換えることができるので、取得部４２０は、占有率に応じた複数の評価指標を算出できる。
　即ち、取得部４２０は、出力電流の振幅値のピーク値に応じて取得した、基準となる評価指標の周波数毎の電圧に０．１６を乗じることで、振幅強度が０から０．２５の領域の第１評価指標を算出する。また、取得部４２０は、当該基準となる評価指標に０．１７を乗じることで、振幅強度が０．２５から０．５の領域の第２評価指標を算出する。同様に、取得部４２０は、当該基準となる評価指標に０．２１および０．４６をそれぞれ乗じることで、振幅強度が０．５から０．７５の領域の第３評価指標および振幅強度が０．７５から１の領域の第４評価指標を算出する。推定部４３０は、第１評価指標から第４評価指標の４つの評価指標の周波数毎の平均値を、放射ノイズの推定値として算出する。推定部４３０は、算出した推定値を出力する。
　以上のように、本実施形態に係る複合評価装置３００は、駆動信号に応じて、出力電流電流の発生頻度を考慮した複数の評価指標を用いるので、様々な駆動信号に対応してより正確に放射ノイズを推定することができる。なお、本実施形態において、出力電流の振幅を４つの領域に等分割した例を説明したが、これに限定されることはない。駆動信号の振幅の分割数は、種々の分割数に設定可能でよい。また、評価指標に乗じる重み等も、出力電流に応じて調整可能でよい。
　以上のように、本実施形態に係る評価装置２００および複合評価装置３００は、半導体デバイス１０が装置等に搭載される前の段階において、当該装置に搭載された場合の放射ノイズを推定することができる。また、半導体デバイス１０が出力する電流が複雑であっても、複合評価装置３００は、評価装置２００が出力する評価指標を組み合わせることで、放射ノイズを推定することができる。
　また、評価装置２００が出力する評価指標を当該半導体デバイス１０のデータシートとして出力することにより、装置設計を容易にする有意義な情報を提供できる。なお、この場合、評価装置２００は、過去のデバイスに対する評価結果と共に評価指標を出力することが望ましい。これにより、例えば、過去に用いたデバイスからどの程度放射ノイズが低減または増加するかの指標を容易に把握することができ、装置設計をスムーズに実行することができる。
　装置設計の例としては、予め国際標準規格を満足するように半導体デバイスの駆動条件を決定し、または駆動回路定数の決定を行う。具体的には、駆動条件としては、半導体デバイスのゲート端子に入力するゲート電圧値と時間の関係等である。また、駆動回路定数としては、ゲート抵抗値、ゲート配線のインダクタンス値、容量、使用される電源の仕様等である。さらに、例えばハーフブリッジ回路の下アームにおける半導体デバイスのターンオン時に発生する放射ノイズが支配的であるときは、下アームにおける半導体デバイスの駆動条件または駆動回路定数等を調整する。装置の構造としては、放射ノイズが支配的な半導体デバイスとプリント基板との間にシールド板を設ける、放射ノイズの強弱に応じて装置内の配置を決定する、装置筐体へのシールド板の設置や、グランドへの接地等が上げられる。
　半導体デバイスの設計においては、デバイスの内部抵抗値等を調整してもよい。また、半導体デバイスが搭載されるモジュール設計においては、絶縁基板、樹脂絶縁基板等の枚数、形成されている回路パターン形状・厚み・電流経路等の調整、さらに絶縁基板等に使用される絶縁板の厚み・材料の調整、半導体デバイスに形成される表面電極上に接合される配線（ワイヤー、リードフレーム等）の形状・寸法・材料の調整等、モジュールに使用される筐体（ケース）の形状・材料の調整等を行ってもよい。
　なお、本実施形態において、評価装置２００および複合評価装置３００を別個独立の装置として説明したが、このような構成に限定されることはない。評価装置２００および複合評価装置３００は、例えば、一つの装置として構成されてもよい。また、評価装置２００および／または複合評価装置３００は、少なくとも一部が計算機等で構成されてよい。
　以上の本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよい。フローチャートおよびブロック図におけるブロックは、（１）オペレーションが実行されるプロセスの段階または（２）オペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」として表現されてよい。特定の段階および「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および／またはコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。
　なお、専用回路は、デジタルおよび／またはアナログハードウェア回路を含んでよく、また、集積回路（ＩＣ）および／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、およびプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、および他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
　コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。これにより、当該有形なデバイスに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。
　コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
　コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ等を含んでよい。また、コンピュータ可読命令は、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードを含んでよい。
　コンピュータ可読命令は、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、もしくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、またはプログラマブル回路に提供されてよい。これにより、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、もしくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、またはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成するために、当該コンピュータ可読命令を実行できる。なお、プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０　半導体デバイス、１２　第１デバイス、１４　第２デバイス、１００　評価回路、１１０　電源、１２０　第１容量部、１３０　第２容量部、１４０　負荷リアクトル、１５０　信号供給部、２００　評価装置、２１０　負荷ケーブル、２１２　第１接続線、２１４　第２接続線、２２０　検出部、２３０　評価指標出力部、２４０　記憶部、２５０　比較部、２６０　評価部、３００　複合評価装置、３１０　金属シールド、３２０　導電性部材、３３０　第３容量部、３３２　第１容量素子、３３４　第２容量素子、３４０　基準電位、４１０　データベース、４２０　取得部、４３０　推定部

Claims (21)

  1. 　負荷ケーブルにより負荷と並列に接続された半導体デバイスにスイッチング動作させる段階と、
    　前記スイッチング動作中に前記負荷ケーブルに流れるコモンモード電流を測定する段階と、
    　前記コモンモード電流に基づき、放射ノイズの評価指標を出力する段階と
    　を備える評価方法。
  2. 　前記評価指標を出力する段階は、前記コモンモード電流に含まれる、周波数成分の放射電界強度を前記放射ノイズの評価指標として算出する、請求項１に記載の評価方法。
  3. 　前記負荷ケーブルは、少なくとも一部が金属シールドで覆われている、請求項１または２に記載の評価方法。
  4. 　前記金属シールドは、前記半導体デバイスが絶縁材を介して取り付けられる導電性部材と電気的に接続される、請求項３に記載の評価方法。
  5. 　前記導電性部材は、前記半導体デバイスの温度を調節する温度調節部の一部である、請求項４に記載の評価方法。
  6. 　前記半導体デバイスに対して出力した前記評価指標と、前記半導体デバイスとは異なる基準デバイスに対して出力した前記評価指標と、を比較する段階と、
    　前記比較結果に応じて、前記基準デバイスに対する前記半導体デバイスの前記放射ノイズの強度を評価する段階と、
    　を更に備える請求項１から５のいずれか一項に記載の評価方法。
  7. 　前記半導体デバイスを備える装置の放射ノイズを推定する推定方法であって、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の評価方法によって、複数の条件における前記スイッチング動作に対応して出力された前記半導体デバイスの複数の評価指標を取得する段階と、
    　前記複数の評価指標を組み合わせて前記装置の放射ノイズを推定する段階と
    　を備える複合評価方法。
  8. 　前記評価指標の組み合わせは、前記半導体デバイスの前記複数の評価指標の最大値または和である、請求項７に記載の複合評価方法。
  9. 　前記評価指標の組み合わせは、前記半導体デバイスの前記複数の評価指標の平均値である、請求項７または８に記載の複合評価方法。
  10. 　前記評価指標の組み合わせは、前記複数の条件に対応するそれぞれの重みを、前記半導体デバイスの前記複数の評価指標のうち対応する評価指標にそれぞれ乗じてから算出する平均値である、請求項９に記載の複合評価方法。
  11. 　半導体デバイスに電気的に並列接続される負荷と、
    　前記半導体デバイスと前記負荷とを電気的に接続する負荷ケーブルと、
    　前記半導体デバイスに予め定められたスイッチング信号を供給する信号供給部と、
    　前記負荷ケーブルに流れるコモンモード電流を検出する検出部と、
    　前記検出部の検出結果に基づき、前記半導体デバイスの放射ノイズの評価指標を出力する評価指標出力部と、
    　を備える評価装置。
  12. 　前記負荷ケーブルは、少なくとも一部が金属シールドで覆われたケーブルである、請求項１１に記載の評価装置。
  13. 　前記検出部は、前記金属シールドで覆われたケーブル以外の箇所に設けられる、請求項１２に記載の評価装置。
  14. 　前記金属シールドは、前記半導体デバイスが絶縁材を介して配置される基板が固定される導電性部材と電気的に接続される、請求項１２または１３に記載の評価装置。
  15. 　前記導電性部材は、前記半導体デバイスの温度を調節する温度調節部の一部である、請求項１４に記載の評価装置。
  16. 　電源と、前記半導体デバイスにそれぞれ並列に接続される複数の容量部とを備える、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の評価装置。
  17. 　前記複数の容量部のうち、少なくとも１つの容量部は、直列に接続された第１容量素子および第２容量素子を有し、
    　前記第１容量素子および前記第２容量素子の間は、基準電位に接続される、請求項１６に記載の評価装置。
  18. 　前記半導体デバイスは、直列に接続された第１デバイスおよび第２デバイスを含み、
    　前記負荷ケーブルは、
    　一端が前記第１デバイスの一端に接続される第１接続線と、
    　一端が前記第１デバイスの他端に接続される第２接続線と、
    　前記第１接続線の他端および前記第２接続線の他端の間に接続される負荷と、
    　を有し、
    　前記信号供給部は、前記第２デバイスに前記スイッチング信号を供給する、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の評価装置。
  19. 　前記検出部は、前記第１接続線および前記第２接続線において、前記第１デバイスから前記負荷に向かって流れる前記コモンモード電流を検出する電流プローブを有する、請求項１８に記載の評価装置。
  20. 　前記評価指標出力部が出力する前記評価指標を記憶する記憶部と、
    　前記評価指標出力部が出力した前記評価指標と、前記記憶部に記憶された前記半導体デバイスとは異なる基準デバイスに対する前記評価指標と、を比較する比較部と、
    　前記比較結果に応じて、前記半導体デバイスの前記放射ノイズの相対的な強度変化を評価する評価部と、
    　を更に備える請求項１１から１９のいずれか一項に記載の評価装置。
  21. 　請求項１１から２０のいずれか一項に記載の評価装置によって、複数の条件における前記スイッチング信号に対応して出力された前記半導体デバイスの複数の評価指標を取得する取得部と、
    　前記複数の評価指標を組み合わせて前記半導体デバイスを備える装置の放射ノイズを推定する推定部と、
    　を備える複合評価装置。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7331363B2 (ja) * 2019-01-07 2023-08-23 富士電機株式会社 評価方法、推定方法、評価装置、および複合評価装置
CN110531168B (zh) * 2019-07-22 2021-09-28 同方电子科技有限公司 一种基于数字化接收机的脉冲信号能量检测系统及方法
CN115963330A (zh) * 2023-03-10 2023-04-14 荣耀终端有限公司 线缆辐射发射检测方法、电子设备及系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10307159A (ja) * 1997-05-08 1998-11-17 Nec Corp 放射評価装置および方法
JP2009290938A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Fuji Electric Holdings Co Ltd インバータ装置及びそのノイズ測定方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3047950B2 (ja) 1993-04-27 2000-06-05 三菱電機株式会社 放射ノイズのシミュレーション方法
US6310789B1 (en) * 1999-06-25 2001-10-30 The Procter & Gamble Company Dynamically-controlled, intrinsically regulated charge pump power converter
JP2002257879A (ja) * 2001-03-02 2002-09-11 Nippon Telegraph & Telephone East Corp 雑音検出装置及び検出方法
JP4794819B2 (ja) * 2003-04-02 2011-10-19 キヤノン株式会社 電子機器
WO2004110005A1 (ja) * 2003-06-02 2004-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. データ伝送装置及びデータ伝送方法
JP4561961B2 (ja) * 2004-01-30 2010-10-13 Ｔｄｋ株式会社 信号検出装置
JP2005233833A (ja) 2004-02-20 2005-09-02 Sony Corp 電磁波測定システム
JP5386055B2 (ja) * 2005-08-30 2014-01-15 株式会社日立製作所 特性評価装置および特性評価方法
FR2898441B1 (fr) * 2006-03-13 2008-04-25 Schneider Toshiba Inverter Procede de parametrage d'un convertisseur et convertisseur mettant en oeuvre le procede
CN101458282B (zh) * 2008-12-30 2011-03-16 南京师范大学 高频电路空间电磁辐射特性分析与预估方法
CN201724993U (zh) * 2010-07-01 2011-01-26 苏州泰思特电子科技有限公司 一种用于数字式重力计量设备的辐射噪声测试系统
JP5460653B2 (ja) * 2011-07-14 2014-04-02 本田技研工業株式会社 半導体装置
CN102981086B (zh) * 2012-12-10 2015-05-20 江苏省产品质量监督检验研究院 一种电压驱动型辐射源电磁辐射分析测量方法
JP6245043B2 (ja) * 2014-04-02 2017-12-13 日立金属株式会社 ノイズ抑制ケーブル
JP5705349B2 (ja) 2014-04-25 2015-04-22 株式会社日立製作所 ノイズ解析設計方法およびノイズ解析設計装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10307159A (ja) * 1997-05-08 1998-11-17 Nec Corp 放射評価装置および方法
JP2009290938A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Fuji Electric Holdings Co Ltd インバータ装置及びそのノイズ測定方法

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