JPS6234075A - 絶縁試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−Ｌユの利用分野］ この発明は、絶縁試験機（絶縁テスター）に関するもの
であり、特に、印刷配線パターンの導通／絶縁試験を行
う試験機において、精度ポイント数が大きく、小型で高
電圧の絶縁試験に適するような絶縁試験機に関するもの
である。

［従来の技術］ 印刷配線基板の各パターン間の絶縁状態を試験する場合
には、一般に、絶縁試験機が用いられている。

この絶縁試験機は、多くのスイッチ回路を何していて、
そのスイッチング素子としては、ゲートリソース間のリ
ーク電流が少ないということで、ＭＯＳＦＥＴが使用さ
れている。

ところで、最近の傾向としては、絶縁試験電圧の高圧化
（例えばｔｏｏｖ程度）に伴い、このスイッチングを行
うＭＯＳＦＥＴにパワー型のＭＯＳＦＥＴが使用される
ようになって来ている。

さて、印刷配線ノ、（板に対応するパターンの絶縁試験
機にあっては、一般に多くのパターンに対応してあらか
じめピンを接触させておき、所定のピンを選択し、選択
されたピンに対応するスイッチ回路を動作させてパター
ン間の電流値を測定するものが・般的であり、この測定
電流値と印加電圧値からその間のリーク抵抗（絶縁抵抗
）を測定することが行われる。

第３図は、このような従来の印刷配線基板に対する導通
／絶縁試験機のスイッチ回路を中心とした原理的な説明
図である。

この回路において、各スイッチ回路は、ＭＯＳＦＥＴで
構成され、切り換えスイッチ１を１〕接点側に切り換え
ることにより導通試験機として動作し、Ｚ接点側に切り
換えるこ七により、絶縁試験機として動作する。

導通試験機としての動作は、まず、測定ポイントに対応
するＭＯＳＦＥＴで構成されるスイッチ回路Ｓ／、Ｓ２
１　　・・番、Ｓｌ、　　・拳Ｓ　ｎと、同様な導通試
験としてのスイッチ回路Ｌ７．Ｌ２゜・・、Ｌ＋、　　
・・、Ｌｎとのうちで４１１定したいパターンＴ、、Ｔ
２．　　・・・、Ｔｎに対応するスイッチ回路がそれぞ
れ選択されて閉じられる。その結果、定電流夕；（２か
ら切り換えスイッチ１の［〕接点側を経て、選択された
スイッチ回路Ｓｉ　　（ｉ＝１〜ｎ）、ピンＰｔ＋　Ｐ
２．ｍｅ、Ｐｎのうちそれに対応するピンＰＩ　　（ｉ
＝１〜ｎ）に電流が供給され、対応するパターンＴｌ　
　（ｉ”ｌ〜ｎ）＋対応するピンＰｋ（ｋ＝１〜ｎ）１
選択されたスイッチ回路Ｌｋ（ｋ＝ｌ−ｎ）を経てアー
スへと電流が流れる。このとき電流の一部は、スイッチ
回路８１に対応するスイッチ回路Ｒ１を経て電圧計３へ
と流れ、電圧計３からアースへと至る。

そこで、電圧計３によりこのときの電圧値が測定され、
定電流源２からの定電流値とこのときの測定電圧とから
選択されたパターンＴ１の導通状態（導通抵抗）が４１
１１定される。

一方、絶縁試験機としての動作は、切り換えスイッチ１
をＺ接点側に明り換えて、測定ポイント（パターン間）
に対応するスイッチ回路Ｓｔ　　（ｉ＝１〜ｎ）と、同
様な絶縁試験機としてのスイッチ回路Ｌ／　＋　Ｌ２　
＋　　”　”＋　Ｌｋ　＋　　”　”＋　Ｌｎのうちか
らスイッチ回路Ｌｋ　　（ｋ＝１〜ｎ）とがそれぞれ選
択されて閉じられる。その結果、定電圧源４から電流計
５．切り換えスイッチ回路ｌのＺ接点を経て、選択され
たスイッチ回路３１．それに対応するピンＰＩ　　（ｉ
＝１〜ｎ）に電流が供給され、対応するパターンＴｌ　
　（ｉ＝ｌ”ｎ）、Ｔｊ（ｊ＝１〜ｎ）を経て、対応す
るピンＰｋ　　（ｋ＝１〜ｎ）＋選択されたスイッチ回
路Ｌｋ　　（ｋ＝１〜ｎ）＋　そしてアースへと電流が
流れる。そこで電流計５によりこのときの電流値が測定
され、その電流値から選択されたパターンＴＩ、Ｔｊ間
の絶縁状態、例えばリーク抵抗ｒｘの値が測定されるも
のである。

ところで、一般に、絶縁試験機の場合にその測定抵抗値
がＩＯＭΩ〜１００ＭΩとなってきており、測定される
電流値は、■測定ポイント当たり、数μへ〜１０μＡ程
度と非常に低い電流値であることから、１つのスイッチ
回路からのリークが大きくなると、測定に及ぼす影響も
それだけ大きくなる。しかも、パワーＭＯ３ＦＥＴでは
、１本当たりのリーク電流値は、数白ｉｎＡともなって
、その影響は、大きい。

一方、最近では、ＩＣ，ＬＳＩ等の電γ部品の高密度化
に伴って、これらの回路の接続を行う印刷配線基板にお
けるパターンの配線密度が高くなり、かつその測定ポイ
ント数も致方、さらには６万、７万ポイントと次第に膨
大な数に達する傾向にある。

［解決しようとする問題点コ このように絶縁試験の電圧の高圧化とリーク電流の増加
、そして測定ポイント数の増加により、絶縁試験では、
その消費電力が大きくなり、発熱量が増加して正確な測
定に影響を与える危険性がある。特にパワー型のＭＯＳ
ＦＥＴを使用した高電圧用の絶縁試験機にあっては、そ
のドライブ回路の消費電力が非常に大きいものとなる。

また、そのため放熱対策として装置が大型化せざるを得
す、−・方では、測定点数の増加により大型化する傾向
にあって、装置のメンテナンスをはじめとして、その操
作性が悪くなるという問題点が生じる。

［発明の目的］ この発明は、このような従来技術にかんがみてなされた
ものであって、このような従来技術の問題点を解決する
とともに、小Ｊ９遍で消費電力の少なく高圧の絶縁試験
に適する絶縁試験機を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ ところで、発熱で大きな問題となるのは、スイッチング
動作中のダイナミックな状態における電力もさることな
がら、通常のスタテックな動作状態における電力の影響
が大きく、これが時間的に集積されて行く点で重置な問
題となる。そこで従来のスイッチ回路として特にパワー
ＭＯ８ＦＥＴを採用したものにあっては、上流側となる
スイッチ回路側のドライブ電圧が高くならざるを得す、
この消費電力が大きな影響を！与える。

この発明は、このような点に着１」シたものであって、
特に−上流側のドライブ回路についてその消費電力を低
（抑えることにより全体の消費電力を減少させて、もっ
て、発熱の低い信頼性の高い絶縁試験機を実現するもの
である。

しかして、このような目的を達成するためのこの発明に
おけるＬ段は、第１のバイポーラトランジスタを１・、
流側のスイッチ回路とし、第２のバイポーラトランジス
タを下流側のスイッチ回路としてこれらを直列に接続し
た回路を１組として、この組を複数個備えていて、ある
組の第１のバイポーラトランジスタと他の組の第２のバ
イポーラトランジスタとを“ＯＮ”状態にしである組の
第１のバイポーラトランジスタから２点を経て他の組の
第２のバイポーラトランジスタへと回路を形成して２点
間の絶縁試験を行うもので、第１のバイポーラトランジ
スタと第２のバイポーラトランジスタとを相補Ｊｌｌ′
！のちのとするというものである。

［作用］ このようにバイポーラトランジスタを採用することによ
り、各スイッチ回路からのリークが減少するのみならず
、第１のバイポーラトランジスタと第２のバイポーラト
ランジスタとを相補型とすることにより下流側となる第
１のバイポーラトランジスタのドライブ回路をフローテ
ングミ源とすることがＩｌｌ能となる。

その結果、絶縁試験機全体の消費電力を減少させること
ができ、発熱が少なく小型で信頼性の高い絶縁試験機を
実現できるものである。

［実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の一実施例について詳細に
説明する。

第１図は、この発明を適用した一実施例である印刷配線
基板に対する導通／絶縁試験機のスイッチ回路を中心と
した原理的な回路図、第２図は、そのドライブ回路のブ
ロック図である。なお、第３図に示すものと同一のもの
は、同一・の符号で示す。

ＱＵ１＋　ＱＵ２＋　　”　”＋　ＱＵＩ、　　”　”
＋　ＱＵｎは、それぞれ定電圧電源４からの電流に対し
て上流側に位置するＰＮＰ型のバイポーラトランジスタ
であって、第２図に見るスイッチ回路Ｓｌ、Ｓ２．・・
・、Ｓｌ、・・、３ｎに対応するものである。一方、Ｑ
ＬＩ、　ＱＬ２．　　＊　”＋　ＱＬＩ、　　ｅ　＊、
　ＱＬｎは、それぞれド流側に位置するＮ　Ｐ　Ｎ　型
のバイポーラトランジスタであって、スイッチ回路Ｌ／
、Ｌ２゜・拳・、Ｌｌ、　　・”＋Ｌｎに対応している
。

そして、各バイポーラトランジスタＱＵＩ、　ＱＵ２゜
・φ、　ＱＵＩ、　　・・、ＱＵｎのエミッタ側は、共
通に切り換えスイッチ１に接続されていて、そのそれぞ
れのベース側は、ドライブ回路ＤＩ、Ｄ２．・や・、Ｄ
ｌ、　　・・＋Ｄｎを介してアナログスイッチ回路１０
の対応する端子にそれぞれ接続されている。一方、各バ
イポーラトランジスタＱＬＩ、　ＱＬ２＋　　”　”＋
　ＱＬｉｅ　　・・ｔ　ＱＬｎのエミッタ側は、共通に
定電圧電源４及び定電流源２のアース対応側に接続され
ていて、そのそれぞれのベース側は、所定の抵抗を介し
てドライブ回路としてのデコーダ１１の対応する端子に
それぞれ接続されている。

そして、これら各バイポーラトランジスタＱ　Ｕｌ。

ＱＵ２．　　＊　１１．　　Ｑｕｌ、　　＠　１１．　
ＱＵｎのコレクタ側は、各バイポーラトランジスタＱＬ
Ｉ、　ＱＬ２．　　・・、ＱＬｌ、・・、ＱＬｎのコレ
クタ側とそれぞれ接続されていて、その接続点には、そ
れぞれピンＰ　ｔ　＋　　Ｒ２，・・・！　　Ｐ　Ｉ　
＋　　・・＋Ｐｎが接続されている。

また、ＱＲｌ、　　ＱＲ２＋　　”　”＋　　ＱＲＬ　
　”　”＋　　ＱＲｎは、そのコレクタか、Ｑｌ、ｌ、
　　Ｑｌ２．　　拳・、　　ＱＬＩ、　　・・。

ＱＬｎと同様にＱＵＩ、　　Ｑｌ２．　−−、　ＱＵｉ
、　　＊　＊、　ＱＯｎのコレクタに接続されたド流側
に位置するＮＰＮＪψ（のバイポーラトランジスタであ
って、スイッチ回路Ｒ／ｌ　Ｒ２１＠１１１１．　Ｒｉ
、１１１１．Ｒｎに対応している。

この各バイポーラトランジスタＱＲＩ、　ＱＲ２，・・
、　ＱＲＩ、　　・・、ＱＲｎのベースは、アナログス
イッチ回路１２の対応する端子にそれぞれ接続されて、
このアナログスイッチ回路１２を介して定電流電＄：ｔ
　１５に接続されている。また、そのそれぞれのエミッ
タは、それぞれ共通に１１１１月３に接続されるととも
に、抵抗Ｒｓを介して定電流源１６に接続されている。

そして各バイポーラトランジスタＱＲＬ　　ＱＲ２＋　
　”　”＋　　ＱＲＬ　　”　”＋　　ＱＲｎのエミッ
タ側及びベース側は、それぞれこれらの定電流１１ｆ１
６．１５を介してそれぞれアースへと接続される。

ここに、抵抗Ｒｓは、”ＯＦ　Ｆ　”状態にある他の回
路のバイポーラトランジスタＱＲｊ（ｊ＝１〜ｎ）が順
方向にバイアスされて動作してしまうのを防ぐために挿
入したレベルシフト用の１１（抗である。

・ツバアナログスイッチ回路１０及び１２は、デコーダ
１３からの選択制御信号に応じて、選択された対応する
スイッチを”ＯＮ”状態とする。

これら各アナログスイッチ回路１０．１２は、図示する
ごとく、それぞれ一端が共通に接続されていて、アナロ
グスイッチ回路１０の他端に当たるそれぞれの入力側端
子側は、各バイポーラトランジスタＱＵＩ、　Ｑｌ２．
　−６．　Ｑｌ、　　＊　＊、　ＱＩＪｎのベース側に
接続され、対応するドライブ回路１）ｌ（ｉ＝１〜ｎ）
を駆動することになる。

ここに、定電流源１４は、各バイポーラトランジスタＱ
ｕｌ、　Ｑｕｚ、　　”　”＋　Ｑｕｉ、　　”　”＋
　ＱＵｎのうちアナログスイッチング１０により選択さ
れたあるバイポーラトランジスタＱＵＩ（ｉ＝ｌ〜ｎ）
のベースに定電流値Ｉを流すものアあって、この電流値
Ｉは、各バイポーラトランジスタＱｔｌｌ、　Ｑｌ２゜
”　”＋　Ｑｕｌ、　　”　”＋　ＱＵｎを”ＯＮ”状
態としてスイッチングするのに１・分な値に設定されて
いる。

また、定電流源１５は、各バイポーラトランジスタＱＲ
Ｉ＋　ＱＲ２＋　　”　”＋　　ＱＲｌ、　　”　”＋
　　ＱＲｎのうち、選択されたあるバイポーラトランジ
スタＱｌ（ｉ＝１〜ｎ　）に対応してアナログスイッチ
ング１２の対応する位置のスイッチが”ＯＮ”とするも
のであって、このことで、選択された対応のバイポーラ
トランジスタＱＲＩ（ｉ＝１〜ｎ　）のベースに定電流
Ｉｂを流す。同様に、この電流値Ｉｂは、各バイポーラ
トランジスタＱＲＩ、　ＱＲ２，・・、ＱＲｌ、・・、
ＱＲｎの１つを“ＯＮ”状態としてスイッチングするの
に１・分な値に設定されている。そして定７ｔＫ流源１
６は、アナログスイッチ回路１２の対応する位置のスイ
ッチが”ＯＮ”状態となることで、前記選択されたバイ
ポーラトランジスタＱＲｉのエミッタに定電流値Ｉｅを
流すものである。

・方、デコーダ１１．１３は、それぞれ制御回路１７か
らの制御信ジノ°に応じて制御されて、デコーダ１３は
、選択すべき第１のピンＰＩ　　（ｉ＝１〜ｎ、第１の
接点）に対応する駆動材−ｊ“をアナログスイッチ回路
１０及び１２に送出する。その結県、第１のピンＰ１に
接続される、選択されたあるバイポーラトランジスタＱ
ｔｌｌ（ｉ＝１〜ｎ）及び選択された対応のバイポーラ
トランジスタＱＲＩ（ｉ＝１〜ｎ）をそれぞれ’ＯＮ”
状態とし、バイポーラトランジスタＱＲＩのベースとエ
ミッタ七にそれぞれＩｂ、Ｉｅの定電流が流されること
になる。

デコーダ１１は、選択すべき第２のピンＰｊ　　（ｊ＝
１〜ｎ）、ｉ≠ｊ、第２の接触点）に対応するバイポー
ラトランジスタＱＬＩ、　Ｑｌ２．　　・・、ＱＬｌ、
　　＊　ｅ、　ＱＬｎの１つＱＬｋ（ｋ＝１〜ｎ）を゛
′ＯＮ″吠態とする駆動信号を対応するバイポーラトラ
ンジスタＱＬｋのベースに送出する。その結果、選択さ
れた第２のピンＰｊに接続されるバイポーラトランジス
タＱＬｋが”ＯＮ”状態となる。

さて、このような構成において導通試験の場合は、定電
流源２の電流１＋αをＩｃとすると、測定すべき２点間
に流れる電流値Ｉｒｘは、次の式のごとくなる。

Ｉｒｘ＝　Ｉｃ　−１ｅ　＋　Ｉｂ ここに、Ｉｃ、Ｉｅ、Ｉｂは、それぞれ定’、ｔｔｉ値
であるので、測定すべき２点間に流れる電流値Ｉｒｘも
定電流値となる。

一方、絶縁試験の場合にあっては、その測定すべき絶縁
抵抗をｒｙとして２点間のｌＪｆ側のバイポーラトラン
ジスタＱＵＩ、　ＱＬｋの飽和電圧を無視すれば、測定
すべき２点間の絶縁抵抗値ｒｙは、次の式のごと（なる
。

ｒｙ　＝Ｖｏ　／　（Ｉｓ−Ｉ） ただし、Ｖｏ　ＨＡ、定電圧電源４の電圧値、ＩＳは、
電Ｍｔ、４＋５の読み値である。

次に第２図を参照してバイポーラトランジスタのドライ
ブ回路Ｉ）ｉ（ｉ＝１〜ｎ）について説明する。

上流側のバイポーラトラン７スタＱＵＩ（ｉ：１〜ｎ）
は、ドライブ回路ＤＩにより駆動されてスイッチングす
るものであり、上流側のバイポーラトランジスタＱＬｉ
（ｉ＝１〜ｎ）は、ドライブ回路２１により駆動されて
スイッチングするものである。

ここで、ドライブ回路１）ｉは、リファレンス電圧側が
フローテングするフローテングミ源であって、その電圧
は、ツェナーダイオードＺＤの値で決定される。なお、
このツェナーダイオードＺＤと上流側のバイポーラトラ
ンジスタＱ旧のドライブ回路２０．２１とは共通にリフ
ァレンス端子側２２に接続されて、定電流源１４を介し
てアースに至る。そしてバイポーラトランジスタＱ旧の
ベースをドライブ回路２０．２１により駆動してスイッ
チングする。

ここで、バイポーラトランジスタＱ旧とＱＬＩとは相補
型となっていて、バイポーラトランジスタＱ旧がＰＮＰ
型トランジスタであることからそのドライブ回路は、−
１−流側の電源電圧値とリファレンス端子側２２の電圧
値との間でフローテングさせたものであっても、ドライ
ブがｉｉ）能となる。そしてこの電源電１１・は、バイ
ポーラトランジスタＱ旧のベース・エミッタ電圧より大
きな所定の値に設定すれば足り、その７１′Ｊ費電力を
小さく押さえることができる。

ところで、バイポーラトランジスタは、コレクタ・ベー
ス間のリーク電流が、Ｉｃｂｏ＝ｌＯ〜５０　ｐＡ程度
と極めて少ないことから、パターンへのリークを最小限
に抑えるのに有効であるばかりでなく、−股にパワーＭ
Ｏ８ＦＥＴよりその形吠は、小型であって、安価である
。そこで配線密度が高い印刷配線基板のように測定ポイ
ントが多いものの場合には、その使用スイッチ回路数が
多くなることから、バイポーラトランジスタの使用は、
装置の小型化に貢献するのみならす、安価な装置を提供
できる利点がある。しかもバイポーラトランジスタを相
補型として上流側のバイポーラトランジスタのドライブ
回路の消費電力を抑えられるので、発熱が低くさらに小
型の絶縁試験機を実現することがｉｉＪ能となる。

以１−説明してきたが、実施例では、上流側のバイポー
ラトランジスタをＰＮＰ型とし、下流側のバイポーラト
ランジスタをＮ　Ｐ　Ｎ　型としているが、これは１−
流側をＮＰＮ型とし、−上流側をＰＮＰ型としてもよい
ことはもちろんである。

また、実施例では、ある上流側のバイポーラトランジス
タ及びある下流側のバイポーラトランジスタを選択して
“ＯＮ”状態としてテストを行う場合について説明して
いるが、テストに当たっては、−上流側のバイポーラト
ランジスタ又は下ｍ　（Ｉｌｌのバイポーラトランジス
タのうち複数のものを選択してそれを“ＯＮ”状態とす
る場合が含まれることはもちろんである。

さらに、実施例では、印刷配線基板のパターンの導通／
絶縁試験の場合の測定を中心に説明しているが、この発
明は、東線の絶縁検査（試験）をはじめとして、バック
ボードの布線専、各種の絶縁検査の測定回路に対して適
用できるものであって、実施例に小す絶縁試験機に限定
されるものでないことはもちろんである。

［発明の効果コ 以Ｉ−の説明から理解できるように、この発明にあって
は、第１のバイポーラトランジスタをｌ−を流側のスイ
ッチ回路とし、第２のバイポーラトランジスタをド流側
のスイッチ回路としてこれらを直列に接続した回路を１
組として、この組を複数個備えていて、ある組の第１の
バイポーラトランジスタと他の組の第２のバイポーラト
ランジスタとを’ＯＮ”状態にしである組の第１のバイ
ポーラトランジスタから２点を経て他の組の第２のバイ
ポーラトランジスタへと回路を形成して２点間の絶縁試
験を行うもので、第１のバイポーラトランジスタと第２
のバイポーラトランジスタとを相補Ｉｆ；１７のものと
しているので、各スイッチ回路からのリークか減少する
のみならす、第１のバイポーラトランジスタのドライブ
回路をフローテングミ源とすることができ、絶縁試験機
全体の消費電力を減少させることができる。

その結果、発熱が少なく小型で高電圧の測定に適し、信
頼性の高い絶縁試験機を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明を適用した一実施例である印刷配線
基板に対する導通／絶縁試験機のスイッチ回路を中心と
した原理的な回路図、第２図は、そのドライブ回路のブ
ロック図、第３図は、従来の印刷配線基板に対する導通
／絶縁試験機のスイッチ回路を中心とした原理的な説明
図である。 ■・・・切り換えスイッチ、 ２．１４，１５．１８・・・定電流源、３・・・電圧計
、４・・・定電圧源、 ５・・・電流計、１０．１２・・・アナログスイッチ回
路、１１．１３・・・デコーダ、１７・・・制御回路、
１８・・・操作パネル（キーボード）、ＱＵＩ、　ＱＵ
２．　ＱＵｉ、　ＱＵｎ、　ＱＬＩ、　ＱＬ２．　ＱＬ
、ｉ。 ＱＬｎ、　　ＱＲＩ、　　Ｑ１０．　　ＱＲＩ、　　Ｑ
Ｒｎ・−・バイポーラトランジスタ、ｓ／、Ｓ２１　Ｓ
＋＋　　３ｎ、Ｒ／ＩＲ２，Ｒｉ、Ｒｎ、Ｌ／、Ｌ２．
Ｌｌ、Ｌｎ・・−ＭＯＳＦＥＴのスイッチ回路、Ｐｉ、
Ｐ２．Ｐｉ、ｐｎ＝ｎピン、Ｉ）７　、　　Ｄ２　、　
　Ｄｉ　、　　Ｄｎ　−ドライブ回路。 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２点間に電圧源から電流を供給し、こ
   れら２点間に流れる電流値を測定して、これら２点間の
   絶縁試験を行う絶縁試験機において、第１のバイポーラ
   トランジスタを上流側のスイッチ回路とし、第２のバイ
   ポーラトランジスタを下流側のスイッチ回路としてこれ
   らを直列に接続した回路を１組として、この組を複数個
   備え、ある組の第１のバイポーラトランジスタと他の組
   の第２のバイポーラトランジスタとを”ＯＮ”状態にし
   て前記ある組の第１のバイポーラトランジスタから前記
   ２点を経て前記他の組の第２のバイポーラトランジスタ
   へと回路を形成して前記２点間の絶縁試験を行うもので
   あって、前記第１のバイポーラトランジスタと前記第２
   のバイポーラトランジスタとは相補型のものであること
   を特徴とする絶縁試験機。