JP2005245092A - スイッチング電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォトカプラが実際に寿命に近いことを判定して通知する信頼性に優れたスイッチング電源装置を提供する。
【解決手段】 スイッチング電源装置１は、フォトカプラＰＨのフォトダイオードＬＥＤに流れる電流（フォトダイオード電流ＩD）に基づき、フォトカプラＰＨの劣化状態を検出して通知する劣化検出手段３を備え、フォトダイオードＬＥＤに流れる電流値からフォトカプラＰＨが劣化して寿命に近いことを判定し、通知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は絶縁トランスの二次側から一次側にフォトカプラを介して帰還をかけ、直流電源出力の安定化を図るスイッチング電源装置に係り、特にフォトカプラのフォトダイオードに流れる電流に基づいてフォトカプラの寿命を判定するスイッチング電源装置に関する。

従来のスイッチング電源装置において、絶縁トランスの二次側から一次側に帰還をかけ、直流電源出力の安定化を図るフォトカプラは、重要な役割を担っている。

フォトカプラの寿命は、出力側のフォトトランジスタに流れるコレクタ電流ＩCと入力側のフォトダイオードに流れる電流ＩDの比である電流伝達率ＣＴＲ（Current Transfer Ratio）＝（ＩC÷ＩD）×１００（％）で表わされ、電流、発熱による温度、時間的経過に伴う電流伝達率ＣＴＲの低下が劣化となり、寿命に至る。

フォトカプラの電流伝達率ＣＴＲは、主にフォトダイオードの発光効率、フォトダイオードおよびフォトトランジスタ相互間の光結合効率、フォトトランジスタの受光効率と直流増幅率ｈFEなどの要因により決定される。

従来のフォトカプラの寿命判定は、本出願人が「特許文献１」（制御機器）に開示したように、制御機器内蔵のフォトカプラの累積使用時間をタイマでカウントして記憶し、累積使用時間が設定値に達すると、寿命と判定して通報表示を行い、表示を見た使用者はフォトカプラが故障する前に制御機器を交換するように構成される。
特開平５−８９３１５号公報

従来のフォトカプラの寿命判定は、累積使用時間が設定値に達したことで実行するため、実際には、フォトカプラの寿命に充分余裕がある場合にも、フォトカプラやフォトカプラが搭載された機器（スイッチング電源装置も含む）を交換しなければならず、交換作業の無駄や経済的デメリットが生じる課題がある。

この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的はフォトカプラが実際に寿命に近いことを判定して通知する信頼性に優れたスイッチング電源装置を提供することにある。

前記課題を解決するためこの発明に係るスイッチング電源装置は、絶縁トランスの二次側から一次側にフォトカプラを介して帰還をかけ、直流電源出力の安定化を図るスイッチング電源装置において、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流に基づき、フォトカプラの劣化状態を検出して通知する劣化検出手段を備えたことを特徴とする。

この発明に係るスイッチング電源装置は、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流に基づき、フォトカプラの劣化状態を検出して通知する劣化検出手段を備えたので、フォトダイオードに流れる電流値からフォトカプラが劣化して寿命に近いことを判定し、通知することができる。

また、この発明に係る劣化検出手段は、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流を電圧に変換して検出する電流検出手段と、基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、電流検出手段から供給される検出電圧と基準電圧生成手段から供給される基準電圧を比較し、検出電圧が基準電圧を越える場合に寿命と判定する寿命判定手段と、寿命判定手段から供給される判定信号で寿命を通知する通知手段とを備えたことを特徴とする。

この発明に係る劣化検出手段は、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流を電圧に変換して検出する電流検出手段と、基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、電流検出手段から供給される検出電圧と基準電圧生成手段から供給される基準電圧を比較し、検出電圧が基準電圧を越える場合に寿命と判定する寿命判定手段と、寿命判定手段から供給される判定信号で寿命を通知する通知手段とを備えたので、フォトダイオード電流を変換した検出電圧と実際の寿命が近い劣化に設定した基準電圧を比較して寿命を判定して通知することができる。

さらに、この発明に係る劣化検出手段は、フォトカプラの寿命判定モードを実行するスイッチ手段を備え、スイッチ手段からのスイッチ信号に基づいて負荷を切り離すとともに、通知手段を接続することを特徴とする。

この発明に係る劣化検出手段は、フォトカプラの寿命判定モードを実行するスイッチ手段を備え、スイッチ手段からのスイッチ信号に基づいて負荷を切り離すとともに、通知手段を接続するので、負荷や外乱に影響されないフォトカプラの寿命（劣化）を判定することができる。

また、この発明に係る基準電圧生成手段は、フォトカプラのパッケージ温度、直流電源出力および絶縁トランスの一次側交流入力に対応した量に基づいて基準電圧を生成し、補正することを特徴とする。

この発明に係る基準電圧生成手段は、フォトカプラのパッケージ温度、直流電源出力および絶縁トランスの一次側交流入力に対応した量に基づいて基準電圧を生成し、補正するので、劣化に伴う寿命判定から温度、直流電源出力および交流入力の変動に伴う誤判定を回避することができる。

さらに、この発明に係る基準電圧生成手段は、フォトカプラのパッケージ温度をサーミスタで検出し、対応する温度電圧に変換することを特徴とする。

この発明に係る基準電圧生成手段は、フォトカプラのパッケージ温度をサーミスタで検出し、対応する温度電圧に変換するので、パッケージ温度の変化を対応する温度電圧に変換して基準電圧に取り込むことができる。

また、この発明に係る通知手段は、可聴報知器および可視表示器のいずれか一方または双方を備えたことを特徴とする。

この発明に係る通知手段は、可聴報知器および可視表示器のいずれか一方または双方を備えたので、フォトカプラの交換を表示や音声で通知することができる。

この発明に係るスイッチング電源装置は、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流に基づき、フォトカプラの劣化状態を検出して通知する劣化検出手段を備えたので、フォトダイオードに流れる電流値からフォトカプラが劣化して寿命に近いことを判定し、通知することができ、フォトカプラの実際の寿命を把握して信頼性の向上を図ることができる。

また、この発明に係る劣化検出手段は、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流を電圧に変換して検出する電流検出手段と、基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、電流検出手段から供給される検出電圧と基準電圧生成手段から供給される基準電圧を比較し、検出電圧が基準電圧を越える場合に寿命と判定する寿命判定手段と、寿命判定手段から供給される判定信号で寿命を通知する通知手段とを備えたので、フォトダイオード電流を変換した検出電圧と実際の寿命が近い劣化に設定した基準電圧を比較して寿命を判定して通知することができ、フォトカプラの交換時期を正確に知ることができる。

さらに、この発明に係る劣化検出手段は、フォトカプラの寿命判定モードを実行するスイッチ手段を備え、スイッチ手段からのスイッチ信号に基づいて負荷を切り離すとともに、通知手段を接続するので、負荷や外乱に影響されないフォトカプラの寿命（劣化）を判定することができ、寿命まで充分な余裕があるにも拘わらず、フォトカプラを交換する無駄ならびに経済的なデメリットを回避することができる。

また、この発明に係る基準電圧生成手段は、フォトカプラのパッケージ温度、直流電源出力および絶縁トランスの一次側交流入力に対応した量に基づいて基準電圧を生成し、補正するので、劣化に伴う寿命判定から温度、直流電源出力および交流入力の変動に伴う誤判定を回避することができ、フォトカプラの寿命を正確に判定することができる。

さらに、この発明に係る基準電圧生成手段は、フォトカプラのパッケージ温度をサーミスタで検出し、対応する温度電圧に変換するので、パッケージ温度の変化を対応する温度電圧に変換して基準電圧に取り込むことができ、基準電圧を補正して正確に寿命を判定することができる。

この発明に係る通知手段は、可聴報知器および可視表示器のいずれか一方または双方を備えたので、フォトカプラの交換を表示や音声で通知することができ、フォトカプラが故障する前に交換することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本発明はスイッチング電源装置に内蔵されたフォトカプラの寿命を電流伝達率ＣＴＲの劣化に関連したフォトダイオードの電流によって判定するものである。

図１はこの発明に係るスイッチング電源装置の一実施の形態要部ブロック構成図である。図１において、スイッチング電源装置１は、入力端子Ａ，Ｂから入力される交流電源ＶAC（例えば、商用電源１００／２００Ｖ、周波数５０／６０Ｈｚ）を整流するダイオードＤ１〜ダイオードＤ４のダイオードブリッジＤＢで構成される全波整流器、ダイオードブリッジＤＢで整流された脈流を一次直流電圧ＶD1に平滑する平滑コンデンサＣ１、ＤＣ−ＤＣコンバータの制御を実行する制御ＩＣ−２、一次巻線ＬP，二次巻線ＬSおよび補助巻線ＬH1を備えた絶縁トランスＴ、制御ＩＣ−２からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号で一次直流電圧ＶD1を断続し、一次巻線ＬPに高周波パルスを発生させるＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１、制御ＩＣ−２からフォトトランジスタ電流ＩCを引き込むフォトカプラＰＨのフォトトランジスタＱで電源装置の一次側を構成する。

また、スイッチング電源装置１は、二次巻線ＬSに誘導された高周波パルスを半波整流するダイオードＤ６、ダイオードＤ６で半波整流された脈流を平滑する平滑コンデンサＣ２、平滑コンデンサＣ２で平滑された直流成分に重畳したリップル成分を低減して直流出力電圧ＶD2を出力するチョークコイルＬO、 直流出力電圧ＶD2と接地（ＧＮＤ）間に直列接続したフォトカプラＰＨのフォトダイオードＬＥＤ，高抵抗器Ｒ１，ポイント♯ａとポイント♯ｂ間に接続した劣化検出手段３およびシャントレギュレータ４で電源装置の二次側を構成する。なお、シャントレギュレータ４には、直流出力電圧ＶD2を高抵抗器Ｒ２および高抵抗器Ｒ３で分割したポイント♯ｃの電圧を印加する。また、負荷Ｌには、出力端子Ｃ，Ｄを介して直流出力電圧ＶD2が供給される。さらに、スイッチ挿入ポイントｓ１およびスイッチ挿入ポイントｓ２は、フォトカプラＰＨの寿命を判定する際、電源装置から負荷Ｌを切り離して無負荷状態で実行するためのスイッチ（後述する）を挿入する。

ここで、フォトカプラＰＨのフィードバックを用いたスイッチング電源装置の制御について説明する。フォトカプラＰＨのフォトダイオードＬＥＤにフォトダイオード電流ＩDが流れると、フォトダイオードＬＥＤが発光し、発光した光がフォトカプラＰＨのパッケージ内を伝送してフォトトランジスタＱに到達し、フォトトランジスタＱにフォトトランジスタ電流ＩCが流れる。

フォトトランジスタＱが制御ＩＣ−２からフォトトランジスタ電流ＩCを引き込むと、制御ＩＣ−２はフォトトランジスタ電流ＩCに対応したＰＷＭ信号をＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１供給し、ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ１をＰＷＭ信号に応じたパルス幅で高周波のスイッチングを実行させ、一次直流電圧ＶD1を一次巻線ＬPを介して断続する。

一次巻線ＬPに発生した高周波のパルス電源が二次巻線ＬSに誘導し、ダイオードＤ６、平滑コンデンサＣ２およびチョークコイルＬOで整流・平滑ならびにリップルが除去されて直流出力電圧ＶD2が発生する。

フォトダイオード電流ＩD→フォトトランジスタ電流ＩC→ＰＷＭ信号発生→ＭＯＳＦＥＴ−Ｑ1のスイッチング→一次巻線ＬPに高周波のパルス電源が発生→二次巻線ＬSに高周波のパルス電源の誘導→パルス電源の整流・平滑、リップルのフィルタリング→直流出力電圧ＶD2の発生を繰り返して直流出力電圧ＶD2が安定してフィードバック系が形成される。

次に、フォトカプラＰＨの劣化と直流出力電圧ＶD2の関係について説明する。例えば、フォトダイオード電流ＩDが１ｍＡ、フォトトランジスタ電流ＩCも１ｍＡでフォトカプラＰＨの初期の電流伝達比ＣＴＲ（Current Transfer Ratio）が１００％（ＩC×１００／ＩD）の時、直流出力電圧ＶD2が２４Ｖになるように、制御ＩＣ−２およびシャントレギュレータ４が設定されているとする。

フォトカプラＰＨの劣化は、電流伝達比ＣＴＲの低下となって現れ、直流出力電圧ＶD2（＝２４Ｖ）に保持するのに必要なフォトトランジスタ電流ＩC（＝１ｍＡ）を流すために、フォトダイオード電流ＩDが１ｍＡから増加する現象で捉えられる。

そして、フォトダイオード電流ＩDが増加しても電流伝達比ＣＴＲが低下し、フォトトランジスタ電流ＩCを１ｍＡに保持できなくなり、直流出力電圧ＶD2も２４Ｖを越えて増加する場合、フォトカプラＰＨの寿命と判断する。

したがって、本発明の基本的な技術思想は、無負荷状態でフォトカプラＰＨのフォトダイオード電流ＩDを対応する検出電圧で検出し、フォトカプラＰＨの寿命に近い基準電圧と比較し、検出電圧が基準電圧を超える場合には、寿命と判断して通知するものである。

図１において、劣化検出手段３は、フォトカプラＰＨのフォトダイオードＬＥＤに流れるフォトダイオード電流ＩDに基づき、フォトカプラＰＨの劣化状態を検出して通知する。

シャントレギュレータ４は、フォトカプラＰＨが劣化してフォトダイオード電流ＩD（例えば、初期値１ｍＡ）に、より多くの電流値が必要になった場合、直流出力電圧ＶD2（例えば、２４Ｖ）をわずかだけ（例えば、ΔＶ）増加するだけで、ポイント♯ｃの電圧をほんの僅か増加｛（ΔＶ×Ｒ３）／（Ｒ２＋Ｒ３）｝するだけでフォトダイオード電流ＩDを充分増加することが可能となる。なお、フォトダイオード電流ＩDの増加分に伴うフォトダイオードＬＥＤ、高抵抗器Ｒ１および劣化検出手段３の電圧降下分は、シャントレギュレータ４のポイント♯ｂ−接地（ＧＮＤ）間で吸収する。

図６にシャントレギュレータの一般的な構成図を示す。図６において、シャントレギュレータ４は、演算増幅器ＯＰで構成した誤差増幅器と、ツェナーダイオードＺＤと、高抵抗器ＲBと、トランジスタＱａで構成し、演算増幅器ＯＰのプラス（＋）入力に直流出力電圧ＶD2を高抵抗器Ｒ２と高抵抗器Ｒ３で分圧した電圧Ｖａを供給し、演算増幅器ＯＰのマイナス（−）入力にツェナーダイオードＺＤの基準電圧ＶFを入力する。

電圧Ｖａと基準電圧ＶFの誤差分（＝Ｖａ−ＶF）を演算増幅器ＯＰが増幅し、増幅した量に応じてトランジスタＱａを駆動して初期状態のフォトダイオード電流ＩD（＝１ｍＡ）を流す。フォトダイオード電流ＩD（＝１ｍＡ）に対応してフォトトランジスタＱにフォトトランジスタ電流ＩC（＝１ｍＡ）が流れ、直流出力電圧ＶD2が２４Ｖに保持される。

フォトカプラＰＨが何らかの原因、例えば経時変化、温度上昇などで劣化して電流伝達率ＣＴＲが低下し、初期状態の条件ではフォトトランジスタ電流ＩCが１ｍＡを流すことができなく減少すると、直流出力電圧ＶD2が増加（例えば、αＶ）することにより、電圧Ｖａもα×Ｒ３／（Ｒ２＋Ｒ３）Ｖ上昇してシャントレギュレータ４がフォトダイオード電流ＩDを１ｍＡを越えて増加させる。

フォトダイオード電流ＩDの増加により、フォトトランジスタ電流ＩCも増加して１ｍＡ近傍になると、直流出力電圧ＶD2が（２４＋α）Ｖより低下した（２４＋Δ）Ｖ（αＶ＞ΔＶ）で安定する。

この現象は、フォトカプラＰＨが劣化して寿命に近付くまで維持するが、フォトダイオード電流ＩDが充分多く流れるので、フォトダイオード電流ＩDを観測することにより、直流出力電圧ＶD2が規格上限（例えば、２４Ｖ＋１Ｖ）を超えない正常範囲で、フォトカプラＰＨの劣化状態を判断することができる。なお、フォトダイオード電流ＩDの検出は、ポイント♯ａ−ポイント♯ｂ間に劣化検出手段３の電流検出抵抗ＲDを挿入し、抵抗の電圧降下の検出電圧ＶDで検出する。

図２はこの発明に係る劣化検出手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。図２において、劣化検出手段３は、電流検出手段５、基準電圧生成手段６、寿命判定手段７、通知手段８を備える。

電流検出手段５は、電流検出抵抗ＲD、増幅器などで構成し、フォトカプラＰＨのフォトダイオードＬＥＤに流れるフォトダイオード電流ＩDを電流検出抵抗ＲDで電圧に変換し、変換した電圧を増幅して検出電圧ＶDを寿命判定手段７に供給する。

基準電圧生成手段６は、経時変化、温度変動、一次側の電圧変動、直流出力電圧変動に応じて基準電圧ＶRを発生し、基準電圧ＶRを寿命判定手段７に提供する。

寿命判定手段７は、コンパレータなどの比較器で構成し、電流検出手段５から供給される検出電圧ＶDと基準電圧生成手段６から提供される基準電圧ＶRとを比較し、検出電圧ＶDが基準電圧ＶRを超える場合（ＶD＞ＶR）には、フォトカプラＰＨの寿命が近いと（寿命と見なして）判断し、判定信号ＨOを通知手段８に供給する。

通知手段８は、表示器などで構成し、寿命判定手段７から供給される判定信号ＨOに基づいて音声や表示で寿命を通知する。

図３はこの発明に係る劣化検出回路の一実施の形態構成図である。図３において、劣化検出手段３を構成する劣化検出回路９は、電流検出手段５を構成する電流検出回路１０、基準電圧生成手段６を構成する基準電圧発生回路１１、寿命判定手段７を構成する寿命判定回路１２、通知手段８を構成する通知回路１３を備える。

電流検出回路１０は、電流検出抵抗ＲD、演算増幅器ＯＰ１で構成した差動増幅器で構成し、フォトダイオード電流ＩDを電流検出抵抗ＲDで電圧に変換し、演算増幅器ＯＰ１で作動増幅して得られた検出電圧ＶDを寿命判定回路１２に供給する。

基準電圧発生回路１１は、経時変化によるフォトカプラＰＨの劣化を基本に、一次側対応電圧、二次側対応電圧および温度電圧を検出する検出回路、一次側対応電圧、二次側対応電圧および温度電圧を演算する加減算回路で構成し、加減算回路で演算した基準電圧ＶRを寿命判定回路１２に提供する。

寿命判定回路１２は、演算増幅器ＯＰ２で比較器を構成し、電流検出回路１０から供給される検出電圧ＶDと基準電圧発生回路１１から提供される基準電圧ＶRとを比較し、検出電圧ＶDが基準電圧ＶRを越える場合（ＶD＞ＶR）には、フォトカプラＰＨの寿命と判定して、例えばハイレベルの判定信号ＨOを通知回路１３に供給する。

通知回路１３は、トランジスタなどのスイッチング素子、表示器１４で構成し、寿命判定回路１２から供給される判定信号ＨOでトランジスタＱ２をオン状態にし、表示器１４を駆動して表示や音声でフォトカプラＰＨの寿命を通知する。

表示器１４は、発光ダイオードなどの可視表示器およびブザーなどの可聴報知器のいずれか一方、または双方で構成し、フォトカプラＰＨの寿命を表示や音声で通知し、フォトカプラＰＨの交換を促がす。なお、スイッチ挿入ポイントｓ３およびスイッチ挿入ポイントｓ４は、フォトカプラＰＨの寿命を判定する時以外に、誤動作で表示器１４が動作することを防止するためのスイッチ（後述する）を挿入する。

このように、この発明に係る劣化検出手段３は、フォトカプラＰＨのフォトダイオードＬＥＤに流れる電流（フォトダイオード電流ＩD）を電圧（検出電圧ＶD）に変換して検出する電流検出手段５と、基準電圧ＶRを生成する基準電圧生成手段６と、電流検出手段５から供給される検出電圧ＶDと基準電圧生成手段６から供給される基準電圧ＶRを比較し、検出電圧ＶDが基準電圧ＶRを越える場合（ＶD＞ＶR）に寿命と判定する寿命判定手段７と、寿命判定手段７から供給される判定信号ＨOで寿命を通知する通知手段８とを備えたので、フォトダイオード電流ＩDを変換した検出電圧ＶDと実際の寿命が近い劣化に設定した基準電圧ＶRを比較して寿命を判定して通知することができ、フォトカプラの交換時期を正確に知ることができる。

また、この発明に係る通知手段８は、可聴報知器および可視表示器のいずれか一方または双方を備えたので、フォトカプラＰＨの交換を表示や音声で通知することができ、フォトカプラが故障する前に交換することができる。

図４はこの発明に係る基準電圧生成手段の一実施の形態回路構成図である。図４において、図２に示す基準電圧生成手段６を構成する基準電圧発生回路１１は、一次側対応電圧ＶPを発生する一次電圧検出回路と、二次側対応電圧ＶSを発生する二次電圧検出回路と、フォトカプラＰＨのパーケージ温度を電圧に変換した温度電圧ＶTを発生する温度検出回路と、一次側対応電圧ＶP、二次側対応電圧ＶSおよび温度電圧ＶTを加減算して基準電圧ＶRを発生する演算増幅器ＯＰ３で構成する。

一次電圧検出回路は、絶縁トランスＴの補助巻線ＬH2に誘導する一次側交流入力（一次巻線ＬPに発生する高周波パルス電源）をダイオードＤ７で半波整流し、平滑コンデンサＣ４で平滑した直流電圧を高抵抗器で分圧した一次側対応電圧ＶPを発生し、一次側対応電圧ＶPを演算増幅器ＯＰ３のマイナス（−）入力に供給する。

二次電圧検出回路は、直流出力電圧ＶD2を高抵抗器で分圧した二次側対応電圧ＶSを発生し、二次側対応電圧ＶSを演算増幅器ＯＰ３のマイナス（−）入力に供給する。

温度検出回路は、直流出力電圧ＶD2を３端子レグレータで一定電圧に降圧し、一定電圧からツェナーダイオードＺＤ１で定電圧を生成し、ツェナーダイオードＺＤ１と並列に、フォトカプラＰＨのパッケージに貼り付けたサーミスタＲTと高抵抗器を直列接続してフォトカプラＰＨのパッケージ温度に応じて変化するサーミスタＲTの抵抗値による電圧変化を温度電圧ＶTとして検出し、温度電圧ＶTを演算増幅器ＯＰ３のプラス（＋）入力に供給する。

演算増幅器ＯＰ３は、加減算器を構成し、マイナス（−）入力に供給される一次側対応電圧ＶPおよび二次側対応電圧ＶS、プラス（＋）入力に供給される温度電圧ＶTに加減算の演算を施して演算結果を基準電圧ＶRとして出力し、基準電圧ＶRを図２に示す寿命判定手段７（図３に示す寿命判定回路１２）に提供する。

一次側対応電圧ＶPおよび二次側対応電圧ＶSは、基準電圧ＶRを増加するように作用し、絶縁トランスＴの一次側高周波パルスの増加および二次側直流出力電圧ＶD2の増加によるフォトカプラＰＨの寿命が速まる誤動作を防止する。

温度電圧ＶTは、フォトカプラＰＨが温度上昇に対して劣化が進行することから、フォトカプラＰＨのパッケージ温度の増加によるフォトカプラＰＨの寿命が速まることに対応する。なお、サーミスタＲTは、温度上昇に対して負の温度係数を有し、フォトカプラＰＨのパッケージ温度が上昇すると抵抗値が低下する特性を備える。また、基準電圧発生回路１１は、フォトカプラＰＨが初期状態で、絶縁トランスＴの一次側および二次側の電圧も正常状態で、フォトカプラＰＨの予測寿命に対応した基準電圧ＶRを設定するように構成する。

このように、この発明に係る基準電圧生成手段６は、フォトカプラＰＨのパッケージ温度、直流電源出力（直流出力電圧ＶD2）および絶縁トランスＴの一次側交流入力（高周波パルス）に対応した量に基づいて基準電圧ＶRを生成し、補正するので、劣化に伴う寿命判定から温度、直流電源出力および交流入力の変動に伴う誤判定を回避することができ、フォトカプラの寿命を正確に判定することができる。

また、この発明に係る基準電圧生成手段６は、フォトカプラＰＨのパッケージ温度をサーミスタＲTで検出し、対応する温度電圧ＶTに変換するので、パッケージ温度の変化を対応する温度電圧ＶTに変換して基準電圧ＶRに取り込むことができ、基準電圧を補正して正確に寿命を判定することができる。

図５はこの発明に係るスイッチ手段の実施の形態構成図である。図５において、劣化検出手段３は、フォトカプラＰＨの寿命判定モードを実行するスイッチ手段１５を備える。

スイッチ手段１５は、手動で操作する寿命判定モードキー、直流出力電圧ＶD2の出力端のスイッチ挿入ポイントｓ１−スイッチ挿入ポイントｓ２間に挿入するスイッチＳＷ１、通知回路１３のスイッチ挿入ポイントｓ３−スイッチ挿入ポイントｓ４間に挿入するスイッチＳＷ２で構成し、寿命判定モードキーを押下することによりスイッチ信号を発生し、スイッチＳＷ１をオープン状態にして負荷Ｌを電源装置１から切り離すとともに、スイッチＳＷ２をショート状態にして表示器１４を通知回路１３（通知手段８）に接続する。

スイッチＳＷ１は、寿命判定モード時に負荷Ｌを電源装置１から切り離して無負荷状態にし、負荷Ｌが接続されていることに起因する直流出力電圧ＶD2の変動を防止し、フォトカプラＰＨそのものの寿命判定を実行可能にする。

スイッチＳＷ２は、寿命判定モードを除いて表示器１４を通知回路１３（通知手段８）から切り離し、劣化検出手段３の誤動作に起因する表示器１４の表示を禁止し、寿命判定モード時に表示器１４を通知回路１３に接続してフォトカプラＰＨが寿命になると表示器１４でその旨を表示して通知する。

このように、この発明に係る劣化検出手段３は、フォトカプラＰＨの寿命判定モードを実行するスイッチ手段１５を備え、スイッチ手段１５からのスイッチ信号に基づいて負荷Ｌを切り離すとともに、通知手段８を接続するので、負荷Ｌや外乱に影響されないフォトカプラＰＨの寿命（劣化）を判定することができ、寿命まで充分な余裕があるにも拘わらず、フォトカプラを交換する無駄ならびに経済的なデメリットを回避することができる。

以上説明したように、この発明に係るスイッチング電源装置１は、フォトカプラＰＨのフォトダイオードＬＥＤに流れる電流（フォトダイオード電流ＩD）に基づき、フォトカプラＰＨの劣化状態を検出して通知する劣化検出手段３を備えたので、フォトダイオードＬＥＤに流れる電流値からフォトカプラＰＨが劣化して寿命に近いことを判定し、通知することができ、フォトカプラの実際の寿命を把握して信頼性の向上を図ることができる。

本発明に係るスイッチング電源装置は、フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流値からフォトカプラが劣化して寿命に近いことを判定し、通知することができ、フォトカプラを用いて制御するあらゆるスイッチング電源装置に適用することができる。

この発明に係るスイッチング電源装置の一実施の形態要部ブロック構成図 この発明に係る劣化検出手段の一実施の形態要部ブロック構成図 この発明に係る劣化検出回路の一実施の形態構成図 この発明に係る基準電圧生成手段の一実施の形態回路構成図 この発明に係るスイッチ手段の実施の形態構成図 シャントレギュレータの一般的な構成図

符号の説明

１ スイッチング電源装置
２ 制御ＩＣ
３ 劣化検出手段
４ シャントレギュレータ
５ 電流検出手段
６ 基準電圧生成手段
７ 寿命判定手段
８ 通知手段
９ 劣化検出回路
１０ 電流検出回路
１１ 基準電圧発生回路
１２ 寿命判定回路
１３ 通知回路
１４ 表示器
１５ スイッチ手段
ＰＨ フォトカプラ
ＬＥＤ フォトダイオード、
ＩD フォトダイオード電流
ＩC フォトトランジスタ電流
Ｑ フォトトランジスタ
Ｑ１ ＭＯＳＦＥＴ
Ｑａ，Ｑ２ トランジスタ
Ｔ 絶縁トランス
ＬP 一次巻線
ＬS 二次巻線
ＬH1，ＬH2 補助巻線
ＤＢ ダイオードブリッジ
Ｄ１〜Ｄ７ ダイオード
ＺＤ，ＺＤ１ ツェナーダイオード
Ｃ１〜Ｃ４ 平滑コンデンサ
ＯＰ，ＯＰ１〜ＯＰ３ 演算増幅器
ＶAC 交流電源
ＶD 検出電圧
ＶR 基準電圧
ＨO 判定信号
ＶP 一次側対応電圧
ＶS 二次側対応電圧
ＶT 温度電圧
ＶD1 一次直流電圧
ＶD2 直流出力電圧
♯ａ〜♯ｃ ポイント
ｓ１〜ｓ４ スイッチ挿入ポイント
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ
ＲT サーミスタ
ＲD 電流検出抵抗

Claims (6)

1. 絶縁トランスの二次側から一次側にフォトカプラを介して帰還をかけ、直流電源出力の安定化を図るスイッチング電源装置において、
   前記フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流に基づき、前記フォトカプラの劣化状態を検出して通知する劣化検出手段を備えたことを特徴とするスイッチング電源装置。
2. 前記劣化検出手段は、前記フォトカプラのフォトダイオードに流れる電流を電圧に変換して検出する電流検出手段と、基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、前記電流検出手段から供給される検出電圧と前記基準電圧生成手段から供給される基準電圧を比較し、検出電圧が基準電圧を越える場合に寿命と判定する寿命判定手段と、前記寿命判定手段から供給される判定信号で寿命を通知する通知手段と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のスイッチング電源装置。
3. 前記劣化検出手段は、前記フォトカプラの寿命判定モードを実行するスイッチ手段を備え、前記スイッチ手段からのスイッチ信号に基づいて負荷を切り離すとともに、前記通知手段を接続することを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
4. 前記基準電圧生成手段は、前記フォトカプラのパッケージ温度、直流電源出力および前記絶縁トランスの一次側交流入力に対応した量に基づいて基準電圧を生成し、補正することを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。
5. 前記基準電圧生成手段は、前記フォトカプラのパッケージ温度をサーミスタで検出し、対応する温度電圧に変換することを特徴とする請求項４記載のスイッチング電源装置。
6. 前記通知手段は、可聴報知器および可視表示器のいずれか一方または双方を備えたことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。

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