JP2016201934A - Deterioration detection device and deterioration detection method of power supply device - Google Patents

Deterioration detection device and deterioration detection method of power supply device Download PDF

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JP2016201934A JP2015081494A JP2015081494A JP2016201934A JP 2016201934 A JP2016201934 A JP 2016201934A JP 2015081494 A JP2015081494 A JP 2015081494A JP 2015081494 A JP2015081494 A JP 2015081494A JP 2016201934 A JP2016201934 A JP 2016201934A
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村上 俊介
Shunsuke Murakami
俊介 村上
芳光 杉浦
Yoshimitsu Sugiura
芳光 杉浦
剛 一木
Takeshi Ichiki
剛 一木
康成 宮澤
Yasunari Miyazawa
康成 宮澤
粛 齋藤
Susumu Saito
粛 齋藤
泰史 角張
Yasushi Kakubari
泰史 角張
桂二 力丸
Keiji Rikimaru
桂二 力丸
満 濱野
Mitsuru Hamano
満 濱野
成幸 今泉
Shigeyuki Imaizumi
成幸 今泉
寛典 茅根
Hironori Kayane
寛典 茅根
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely detect a deterioration of a power supply device by recognizing a precursor of a deterioration of a smoothing capacitor of an auxiliary power supply circuit before occurence of a situation in which the power supply device cannot be activated.SOLUTION: A deterioration detection device for detecting a deterioration of a direct current power supply device having an auxiliary power supply circuit for rectifying and smoothing voltage inducted by an auxiliary coil of a transformer to generate an operation power supply voltage includes: a terminal block provided with a terminal to which the input voltage and the output voltage of the direct current power supply device are applied; rising timing detection means which can detect the rising timing of the input voltage and the output voltage; timing means which can time a power supply startup delay time until the output voltage is started; measurement value information application means which can store or set the existing power supply startup delay time that has already been acquired by the timing means; and determination means which compares the power supply startup delay time timed by the timing means with the existing power supply startup delay time applied from the measurement value information application means, and detects that the power supply startup delay time has changed from decease to increase to determine deterioration.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、トランスを備えた絶縁型の直流電源装置特に低電圧電源装置の劣化を検知するのに利用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a technique effective for use in detecting deterioration of an insulation type DC power supply device including a transformer, particularly a low voltage power supply device.

近年、鉄道車両には、多種多様な電子機器が搭載されており、これらの電子機器に電力を供給する電源装置として、低電圧電源装置も搭載されている。
電源装置は各種電子機器に電力を安定して供給することが要求される一方、電源装置の劣化状態の把握は困難であり、劣化が進むと電源装置が立上がらなくなって、電子機器に電力を供給できない事態が発生するおそれがあるため、電源装置の劣化を検出するための技術の開発が要望されている。
In recent years, various types of electronic devices are mounted on railcars, and a low-voltage power supply device is also mounted as a power supply device that supplies power to these electronic devices.
While power supply devices are required to stably supply power to various electronic devices, it is difficult to grasp the deterioration state of power supply devices. As deterioration progresses, power supply devices cannot start up, and power is supplied to electronic devices. Since there is a possibility that a situation in which the power supply cannot be performed may occur, development of a technique for detecting deterioration of the power supply device is desired.

ところで、鉄道車両に搭載されている低電圧電源装置の劣化は、電源装置に設けられている補助電源装置を構成するアルミ電解コンデンサに起因することが多い。そこで、従来、電源装置の劣化の検出として、アルミ電解コンデンサの劣化を検出もしくは判別する発明が提案されている。かかる発明としては、例えば特許文献1や特許文献2に開示されているものがある。   By the way, the deterioration of the low voltage power supply device mounted on the railway vehicle is often caused by an aluminum electrolytic capacitor constituting the auxiliary power supply device provided in the power supply device. Therefore, an invention for detecting or discriminating deterioration of an aluminum electrolytic capacitor has been conventionally proposed as detection of deterioration of a power supply device. Examples of such an invention include those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特開昭63−165770号公報JP 63-165770 A 特開2004−320870号公報JP 2004-320870 A

上記先願発明のうち、特許文献1に開示されている電解コンデンサの劣化検出回路に関する発明は、電解コンデンサのリップル電圧の振幅が次第に増大することに着目して、電解コンデンサのリップル電圧を比較回路でしきい値と比較することで劣化を検出するというものである。
しかしながら、電解コンデンサの寿命は温度、湿度、振動など電気的条件(使用環境)に依存することが知られているが、各電源装置は使用状況がそれぞれ異なるため、特許文献1に開示されている電解コンデンサの劣化検出回路のように、一律に同一のしきい値で判定する方式では、各コンデンサの特性に応じた最適な劣化判定が困難であるという課題がある。
Among the prior inventions, the invention relating to the electrolytic capacitor deterioration detection circuit disclosed in Patent Document 1 pays attention to the fact that the amplitude of the ripple voltage of the electrolytic capacitor gradually increases. The deterioration is detected by comparing with a threshold value.
However, although it is known that the lifetime of an electrolytic capacitor depends on electrical conditions (use environment) such as temperature, humidity, and vibration, each power supply device is disclosed in Patent Document 1 because the use situation is different. In the method of uniformly determining with the same threshold value as in the electrolytic capacitor deterioration detection circuit, there is a problem that it is difficult to determine the optimal deterioration according to the characteristics of each capacitor.

一方、特許文献2に開示されている電解コンデンサの劣化判定装置は、使用周囲温度に対応した累積稼働時間をカウントして、このカウント値により寿命を判定するというものである。
この特許文献2に開示されている発明の判定方式は、電源装置の使用状況に応じた判定が行なえるという利点があるものの、累積稼働時間をカウントする回路や判別回路およびカウント値を記憶する記憶装置が必要であるため、装置を構成する部品点数が多くコストアップを招くとともに、記憶装置に記憶されているカウント値が何らかの原因で失われると、正確な寿命判定が行なえなくなるという課題がある。
On the other hand, the electrolytic capacitor degradation determination device disclosed in Patent Document 2 counts the cumulative operating time corresponding to the ambient temperature used, and determines the lifetime based on this count value.
Although the determination method of the invention disclosed in Patent Document 2 has an advantage of being able to make a determination according to the usage status of the power supply device, a circuit for counting the cumulative operating time, a determination circuit, and a memory for storing the count value Since the device is necessary, there are problems that the number of parts constituting the device is large and the cost is increased, and if the count value stored in the storage device is lost for some reason, accurate life determination cannot be performed.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電源装置が立上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を確実に検知することができる劣化検知装置および劣化検知方法を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems. Before the occurrence of the situation where the power supply device cannot be started up, the deterioration of the power supply device can be reliably detected by detecting the signs of deterioration of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit. It is an object of the present invention to provide a deterioration detection device and a deterioration detection method that can be detected easily.

上記課題を解決するために、本発明は、
電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の直流電源装置の劣化を検知する劣化検知装置において、
前記直流電源装置から取得された入力電圧と出力電圧が別々に印加される端子を備えた端子台と、
前記端子に印加された入力電圧と出力電圧のそれぞれの立上がりタイミングを検出可能な立上がり検出手段と、
前記立上がり検出手段による検出結果に基づいて、前記入力電圧が立上がってから前記出力電圧が立上がるまでの電源起動遅れ時間を計時可能な計時手段と、
前記計時手段により既に取得した既電源起動遅れ時間を記憶もしくは設定可能な測定値情報付与手段と、
前記計時手段により計時した電源起動遅れ時間と前記測定値情報付与手段から付与される既電源起動遅れ時間とを比較して、電源起動遅れ時間が減少から増加に転じたことを検出した場合に前記直流電源装置の劣化と判定する判定手段と、
を設けるようにしたものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by inputting an output voltage detection signal, and a smoothing capacitor, rectifies the voltage induced in the auxiliary winding of the transformer In a deterioration detection device that detects deterioration of an insulation type DC power supply device having an auxiliary power supply circuit that generates an operating power supply voltage of the power supply control circuit by smoothing,
A terminal block having terminals to which the input voltage and the output voltage acquired from the DC power supply device are applied separately;
Rising detection means capable of detecting the rising timing of each of the input voltage and the output voltage applied to the terminal;
Based on the detection result by the rise detection means, the clock means capable of timing the power supply start delay time from the rise of the input voltage to the rise of the output voltage;
Measurement value information providing means capable of storing or setting the already-started power-on delay time already acquired by the time measuring means,
When the power supply start delay time measured by the time measuring means is compared with the existing power supply start delay time given from the measurement value information giving means, and when it is detected that the power start delay time has changed from decrease to increase, Determining means for determining that the DC power supply device is deteriorated;
Is provided.

上記構成の劣化検知装置によれば、電源装置が立上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を検知することができる。また、電源起動遅れ時間は、各電源装置の平滑用のコンデンサそれぞれの特性の影響を受けるので、電源起動遅れ時間が減少から増加に転じる変換点を検出することで劣化を判定することによって、それぞれの電源装置の使用状況に応じた正確な判定結果が得られる。さらに、累積稼働時間を記憶する記憶装置を設けることなく劣化を検知することができるため、記憶装置に記憶されている測定値が何らかの原因で失われて正確な寿命判定が行なえなくなるという事態が発生するのを回避して電源装置の劣化を確実に検知することができるとともに、劣化検知装置を安価に構成することができる。   According to the deterioration detection device having the above-described configuration, it is possible to detect the deterioration of the power supply device by detecting a sign of the deterioration of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit before the situation where the power supply device cannot be started up. In addition, since the power supply startup delay time is affected by the characteristics of the smoothing capacitors of each power supply device, by determining the deterioration by detecting the conversion point where the power supply startup delay time turns from decreasing to increasing, respectively, An accurate determination result according to the usage status of the power supply apparatus can be obtained. In addition, since deterioration can be detected without providing a storage device that stores the accumulated operating time, the measurement value stored in the storage device may be lost for some reason and an accurate life determination cannot be performed. Thus, it is possible to reliably detect the deterioration of the power supply device and to configure the deterioration detection device at a low cost.

また、望ましくは、前記端子台は、前記補助電源回路により生成され前記電源制御回路に供給される前記動作電源電圧が印加される端子を備え、
前記計時手段は、前記入力電圧が立上がった時点から前記動作電源電圧が所定のレベルに達する時点までの制御回路動作開始時間を計時可能であり、
前記判定手段は、前記電源起動遅れ時間と前記制御回路動作開始時間との差である制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えた場合に前記直流電源装置の劣化と判定可能であるように構成する。
かかる構成によれば、制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えた場合に直流電源装置の劣化と判定可能であるので、前回の測定値がないあるいは失われたとしても劣化判定結果を得ることができる。
Preferably, the terminal block includes a terminal to which the operation power supply voltage generated by the auxiliary power supply circuit and supplied to the power supply control circuit is applied.
The time measuring means can time the control circuit operation start time from the time when the input voltage rises to the time when the operating power supply voltage reaches a predetermined level,
The determination means can determine that the DC power supply device has deteriorated when a control circuit operation repetition time, which is a difference between the power supply activation delay time and the control circuit operation start time, exceeds a predetermined time. Configure to be.
According to such a configuration, it is possible to determine that the DC power supply device has deteriorated when the control circuit operation repetition time exceeds a predetermined time set in advance, so even if the previous measurement value is missing or lost, the deterioration determination is made. The result can be obtained.

さらに、望ましくは、前記判定手段は、
前記電源起動遅れ時間が減少から増加に転じた場合に前記直流電源装置の劣化と判定する第1判定モードと、
前記制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えた場合に前記直流電源装置の劣化と判定する第2判定モードと、
を備え、前記第1判定モードと第2判定モードのいずれかのモードで動作して判定を実行可能に構成する。
これにより、電源起動遅れ時間が減少から増加に転じた場合に電源装置の劣化と判定するモードと、制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えた場合に電源装置の劣化と判定するモードのいずれかを選択できるため、検知対象の電源装置の種類や使用状況に応じて判定モードを使い分けることが可能となり、利便性の高い劣化検知装置を実現することができる。
Further preferably, the determination means includes:
A first determination mode for determining that the DC power supply device is deteriorated when the power supply activation delay time is changed from decrease to increase;
A second determination mode for determining that the DC power supply device is deteriorated when the control circuit operation repetition time exceeds a predetermined time set in advance;
And is configured to be able to execute the determination by operating in one of the first determination mode and the second determination mode.
This makes it possible to determine that the power supply device has deteriorated when the power-on delay time has changed from decrease to increase, and to determine that the power supply device has deteriorated when the control circuit operation repetition time exceeds a preset time. Since any one of the modes to be selected can be selected, the determination mode can be properly used according to the type and usage status of the power supply device to be detected, and a highly convenient deterioration detection device can be realized.

さらに、望ましくは、前記判定手段が前記第1判定モードと第2判定モードのいずれのモードで動作するのかを設定するためのモード切替え手段を備えるように構成する。
これにより、劣化検知装置が実行する判定モードを外部から簡単に選択することができる。
Furthermore, it is desirable to comprise a mode switching means for setting whether the determination means operates in the first determination mode or the second determination mode.
Thereby, the determination mode which a deterioration detection apparatus performs can be selected easily from the outside.

また、本出願の他の発明は、電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の直流電源装置の劣化を検知する劣化検知方法において、
前記直流電源装置から取得された入力電圧の立上がりから前記動作電源電圧が所定のレベルに達するまでの制御回路動作開始時間を計時する第1計時ステップと、
前記直流電源装置から取得された入力電圧の立上がりから前記直流電源装置の出力電圧が立上がるまでの電源起動遅れ時間を計時する第2計時ステップと、
前記第2計時ステップにより計時された前記電源起動遅れ時間を前回測定値として記憶する記憶ステップと、
前記第1計時ステップにより計時された制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えたか否か判定する第1判定ステップと、
前記第2計時ステップにより計時された電源起動遅れ時間と前記前回測定値とを比較して、電源起動遅れ時間が減少から増加に転じたか否か判定する第2判定ステップと、
前記第1判定ステップの判定結果と前記第2判定ステップの判定結果とに基づいて電源装置の劣化を判定する劣化判定ステップと、
前記劣化判定ステップの判定結果を出力する判定結果出力ステップと、
を有するようにしたものである。
In addition, another invention of the present application is proportional to a voltage conversion transformer, a switching element for passing a current intermittently through the primary winding of the transformer, and a current flowing through the primary winding of the transformer. A power supply control circuit for generating and outputting a drive pulse for controlling on and off of the switching element by inputting a voltage and an output voltage detection signal from the secondary side of the transformer, and a smoothing capacitor. In a deterioration detection method for detecting deterioration of an insulated DC power supply device having an auxiliary power supply circuit that rectifies and smoothes a voltage induced in the auxiliary winding to generate an operation power supply voltage of the power supply control circuit,
A first time measuring step of measuring a control circuit operation start time from the rise of the input voltage acquired from the DC power supply device until the operating power supply voltage reaches a predetermined level;
A second time measuring step of measuring a power supply activation delay time from the rise of the input voltage acquired from the DC power supply device to the rise of the output voltage of the DC power supply device;
A storage step of storing the power-on delay time measured by the second timing step as a previous measurement value;
A first determination step of determining whether or not the control circuit operation repetition time measured by the first time measurement step exceeds a predetermined time set in advance;
A second determination step of comparing whether the power activation delay time measured in the second timing step is compared with the previous measurement value, and determining whether the power activation delay time has shifted from a decrease to an increase;
A deterioration determination step of determining deterioration of the power supply device based on the determination result of the first determination step and the determination result of the second determination step;
A determination result output step for outputting a determination result of the deterioration determination step;
It is made to have.

上記した方法によれば、電源装置が立上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を検知することができる。また、制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えたという現象と、電源起動遅れ時間が減少から増加に転じたという現象を検出して劣化を検知するため、より正確な劣化検知が可能となる。   According to the above-described method, it is possible to detect the deterioration of the power supply device by detecting a sign of the deterioration of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit before the situation where the power supply device cannot be started up. In addition, the detection of deterioration by detecting the phenomenon that the control circuit operation repetition time has exceeded a predetermined time set in advance and the phenomenon that the power-on delay time has changed from decreasing to increasing, and more accurate deterioration detection Is possible.

本発明によれば、電源装置が立上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を確実に検知することができるという効果を有する。   According to the present invention, there is an effect that the deterioration of the power supply device can be reliably detected by detecting the sign of the deterioration of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit before the situation that the power supply device cannot be started up occurs. .

本発明に係る直流電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法を適用して好適な直流電源装置の一例としての低電圧電源装置の構成例を示す回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram showing a configuration example of a low-voltage power supply device as an example of a DC power supply device suitable for application of a deterioration detection device and a deterioration detection method for a DC power supply device according to the present invention. 入力電圧投入時の入力電圧と出力電圧と平滑用コンデンサの充電電圧の変化の様子を示すもので、(A)は新しい低電圧電源装置における各電圧の変化、(B)は長期間稼働した低電圧電源装置における各電圧の変化を示す図である。This figure shows how the input voltage, output voltage, and charging voltage of the smoothing capacitor change when the input voltage is turned on. (A) shows the change of each voltage in the new low-voltage power supply device, and (B) shows the low operating voltage for a long time. It is a figure which shows the change of each voltage in a voltage power supply device. 低電圧電源装置の稼働時間と、電源制御用IC動作開始時間Ts、電源制御用ICの起動時動作繰返し時間Tr、電源起動遅れ時間Tdとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the operation time of a low voltage power supply device, IC operation start time Ts for power supply control, operation repetition time Tr at the time of start-up of power supply control IC, and power supply start delay time Td. 本発明に係る電源装置の劣化検知装置の一実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows one Example of the deterioration detection apparatus of the power supply device which concerns on this invention.

以下、本発明に係る電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
先ず、図1を用いて、本発明に係る電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法を適用して好適な直流電源装置の一例としての低電圧電源装置の構成について説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a deterioration detection device and a deterioration detection method for a power supply device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of a low-voltage power supply device as an example of a suitable DC power supply device to which the power supply device deterioration detection device and the deterioration detection method according to the present invention are applied will be described with reference to FIG.

図1に示す低電圧電源装置10は、入力端子INに接続され入力電圧Vinに含まれるノイズを遮断するフィルタ回路11と、一次側巻線Npと二次側巻線Nsおよび補助巻線Nbとを有し上記フィルタ回路11を介して入力される入力電圧Vinを異なる電圧に変換する電圧変換用のトランス12と、このトランス12の一次側巻線Npと直列に接続されたFET(電界効果トランジスタ)からなるスイッチング素子SWと、該スイッチングSWをオン、オフさせる信号GTを生成し出力する電源制御回路13とを有する。電源制御回路13は、半導体集積回路(以下、電源制御用ICと称する)として形成されている。   A low voltage power supply device 10 shown in FIG. 1 includes a filter circuit 11 that is connected to an input terminal IN and blocks noise included in the input voltage Vin, a primary winding Np, a secondary winding Ns, and an auxiliary winding Nb. A voltage converting transformer 12 for converting the input voltage Vin input through the filter circuit 11 into a different voltage, and a FET (field effect transistor) connected in series with the primary winding Np of the transformer 12 And a power supply control circuit 13 that generates and outputs a signal GT for turning on and off the switching SW. The power supply control circuit 13 is formed as a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as a power supply control IC).

本実施形態の低電圧電源装置は、入力端子INにDC100Vのような直流電圧が入力されるが、フィルタ回路11の後段にダイオードブリッジからなる整流回路を接続することで、入力端子INにAC100Vのような交流電圧が入力されるAC−DCコンバータとして構成することも可能である。
上記トランス12の二次側には、二次側巻線Nsと直列に接続された整流用ダイオードD2と、このダイオードD2のカソード端子と二次側巻線Nsの他方の端子との間に接続された平滑用コンデンサC2とが設けられ、一次側のスイッチング素子SWをオン、オフさせて一次側巻線Npに間歇的に電流を流すことで二次側巻線Nsに誘起される交流電圧を整流し平滑することによって、一次側巻線Npと二次側巻線Nsとの巻線比に応じた直流電圧Voutを出力する。鉄道車両搭載用の電源装置では、出力電圧Voutとして5Vや24Vのような電圧を出力する低電圧電源装置が使用される。
In the low-voltage power supply device of this embodiment, a DC voltage such as DC100V is input to the input terminal IN. By connecting a rectifier circuit composed of a diode bridge to the subsequent stage of the filter circuit 11, an AC100V AC voltage is input to the input terminal IN. It is also possible to configure as an AC-DC converter to which such an AC voltage is input.
The secondary side of the transformer 12 is connected between a rectifying diode D2 connected in series with the secondary winding Ns, and between the cathode terminal of the diode D2 and the other terminal of the secondary winding Ns. The smoothing capacitor C2 is provided, and the primary side switching element SW is turned on and off, and an alternating current voltage is induced in the secondary side winding Ns by intermittently passing a current through the primary side winding Np. By rectifying and smoothing, a DC voltage Vout corresponding to the winding ratio between the primary winding Np and the secondary winding Ns is output. In a power supply device mounted on a railway vehicle, a low voltage power supply device that outputs a voltage such as 5 V or 24 V as an output voltage Vout is used.

さらに、本実施形態の低電圧電源装置10においては、トランス12の二次側に、出力電圧Voutの電圧値を検出するための出力電圧検出回路14と、該出力電圧検出回路14に接続され検出電圧に応じた信号を一次側の電源制御用IC13へ伝達するフォトカプラの発光側素子としてのフォトダイオード15aが設けられている。そして、一次側には、上記電源制御用IC13のフィードバック端子FBに接続され、上記出力電圧検出回路14によって駆動されフィードバック端子FBに信号を伝達するフォトカプラの受光側素子としてのフォトトランジスタ15bが設けられており、電源制御用IC13はフォトカプラを介して上記出力電圧検出回路14からフィードバックされる電圧に基づいて、出力電圧Voutが一定となるようにスイッチングSWをオン、オフさせる信号GTを生成する。   Furthermore, in the low-voltage power supply device 10 of the present embodiment, the output voltage detection circuit 14 for detecting the voltage value of the output voltage Vout on the secondary side of the transformer 12 and the output voltage detection circuit 14 connected to the detection A photodiode 15a is provided as a light-emitting side element of a photocoupler that transmits a signal corresponding to the voltage to the power supply control IC 13 on the primary side. On the primary side, a phototransistor 15b is provided as a light receiving side element of a photocoupler that is connected to the feedback terminal FB of the power supply control IC 13, is driven by the output voltage detection circuit 14, and transmits a signal to the feedback terminal FB. Based on the voltage fed back from the output voltage detection circuit 14 via the photocoupler, the power supply control IC 13 generates a signal GT for turning on / off the switching SW so that the output voltage Vout is constant. .

また、この実施形態の低電圧電源装置においては、トランス12の一次側に、上記補助巻線Nbと直列に接続された整流用ダイオードD0と、このダイオードD0のカソード端子と接地点GNDとの間に接続された平滑用コンデンサC0とからなる補助電源回路16が設けられ、該補助電源回路16で整流、平滑された電圧が上記電源制御用IC13の電源電圧端子VCCに印加されている。
これとともに、入力端子INと電源制御用IC13の電源端子VCCとの間に、ダイオードD1および抵抗R1が直列に接続されており、電源が投入されると入力電圧VinからダイオードD1および抵抗R1を介して電源端子VCCに接続されている平滑用コンデンサC0に電荷が供給されて充電されることで、補助巻線Nbに電圧が誘起される前の電源起動時においても電源制御用IC13を動作させることができるように構成されている。そして、コンデンサC0が充電されると電源制御用IC13がスイッチング動作を開始して、トランス12で変換された電圧が出力される。また、スイッチングが開始されると、補助巻線に電圧が誘起され、以降、補助電源回路16によって電源制御用IC13へ動作電圧が供給される。
In the low-voltage power supply device of this embodiment, on the primary side of the transformer 12, there is a rectifying diode D0 connected in series with the auxiliary winding Nb, and between the cathode terminal of the diode D0 and the ground point GND. An auxiliary power supply circuit 16 including a smoothing capacitor C0 connected to the power supply IC 16 is provided, and a voltage rectified and smoothed by the auxiliary power supply circuit 16 is applied to the power supply voltage terminal VCC of the power supply control IC 13.
At the same time, a diode D1 and a resistor R1 are connected in series between the input terminal IN and the power supply terminal VCC of the power supply control IC 13. When the power is turned on, the input voltage Vin passes through the diode D1 and the resistor R1. Thus, the power supply control IC 13 is operated even when the power supply is started before the voltage is induced in the auxiliary winding Nb by charging the smoothing capacitor C0 connected to the power supply terminal VCC. It is configured to be able to. When the capacitor C0 is charged, the power supply control IC 13 starts a switching operation, and the voltage converted by the transformer 12 is output. When switching is started, a voltage is induced in the auxiliary winding, and thereafter, an operating voltage is supplied to the power supply control IC 13 by the auxiliary power supply circuit 16.

上記ダイオードD1は補助巻線Nbに誘起された電圧により入力端子INへ電流が逆流するのを防止する。また、抵抗R1は高抵抗の素子で構成され、補助電源回路16から電源電圧端子VCCへ電圧が供給され始めると、入力端子INから電源制御用IC13の電源端子VCCへ電流が流れないようにする働きをする。
図1の低電圧電源装置においては、上記補助電源回路16を構成する平滑用コンデンサC0としてアルミ電解コンデンサが使用されており、このアルミ電解コンデンサの劣化(寿命)が電源装置の劣化を判定する上で大きな要因となっている。具体的には、低電圧電源装置の繰り返し稼働でアルミ電解コンデンサが劣化すると、次第に容量値が低下し、入力電圧投入後、補助電源の出力電圧が立上がるまでの時間が長くなり、最終的には出力電圧が立上がらなくなってしまう。従って、そのような事態が発生する前にアルミ電解コンデンサを新しいものと交換する必要があり、本実施形態のように劣化の予兆を捉えて判定するのが有効である。
The diode D1 prevents current from flowing backward to the input terminal IN due to the voltage induced in the auxiliary winding Nb. The resistor R1 is composed of a high-resistance element, and prevents a current from flowing from the input terminal IN to the power supply terminal VCC of the power supply control IC 13 when a voltage starts to be supplied from the auxiliary power supply circuit 16 to the power supply voltage terminal VCC. Work.
In the low-voltage power supply device of FIG. 1, an aluminum electrolytic capacitor is used as the smoothing capacitor C0 constituting the auxiliary power supply circuit 16, and the deterioration (life) of the aluminum electrolytic capacitor is used to determine the deterioration of the power supply device. It is a big factor. Specifically, when an aluminum electrolytic capacitor deteriorates due to repeated operation of a low-voltage power supply device, the capacitance value gradually decreases, and after the input voltage is turned on, the time until the output voltage of the auxiliary power supply rises becomes long, and finally The output voltage will not rise. Therefore, it is necessary to replace the aluminum electrolytic capacitor with a new one before such a situation occurs, and it is effective to make a judgment by grasping a sign of deterioration as in this embodiment.

次に、本発明者らが本発明に係る劣化検知技術を開発するに至ったいきさつについて説明する。
本発明者らは、低電圧電源装置の繰り返し稼働で、入力電圧投入後出力電圧が立上がるまでの現象にどのような変化が生じているのか詳しく調べるために、低電圧電源装置に対して加速度試験を行なうとともに、入力電圧投入直後における入力電圧Vinと出力電圧Voutと平滑用コンデンサ(アルミ電解コンデンサ)C0の充電電圧(補助電源回路の出力)Vcの変化の様子を観察した。
Next, how the inventors have developed the deterioration detection technology according to the present invention will be described.
In order to investigate in detail what kind of change has occurred in the phenomenon until the output voltage rises after the input voltage is turned on by repeated operation of the low-voltage power supply device, the present inventors have accelerated the low-voltage power supply device. The test was performed, and changes in the input voltage Vin, the output voltage Vout, and the charging voltage (output of the auxiliary power supply circuit) Vc of the smoothing capacitor (aluminum electrolytic capacitor) Cc immediately after the input voltage was applied were observed.

図2(A)は新しい低電圧電源装置におけるVinと出力電圧Voutと平滑用コンデンサC0の充電電圧Vcの変化の様子を示す波形図、図2(B)は長期間使用した低電圧電源装置におけるVinと出力電圧Voutと平滑用コンデンサC0の充電電圧Vcの変化の様子を示す波形図である。
図2(A)と図2(B)とを比較すると分かるように、図2(A)の新しい低電圧電源装置の場合、平滑用コンデンサC0が所定の電圧まで充電されて電源制御用IC13が動作を開始するとしばらくして出力電圧Voutが立上がり、その後Voutは一定の電圧に維持される。
2A is a waveform diagram showing changes in Vin, the output voltage Vout, and the charging voltage Vc of the smoothing capacitor C0 in a new low-voltage power supply device, and FIG. 2B is a low-voltage power supply device used for a long time. It is a wave form diagram which shows the mode of the change of Vin, the output voltage Vout, and the charging voltage Vc of the capacitor | condenser C0 for smoothing.
As can be seen by comparing FIG. 2A and FIG. 2B, in the case of the new low-voltage power supply device of FIG. 2A, the smoothing capacitor C0 is charged to a predetermined voltage, and the power supply control IC 13 is When the operation is started, the output voltage Vout rises after a while, and then Vout is maintained at a constant voltage.

一方、図2(B)の古い低電圧電源装置の場合、平滑用コンデンサC0が所定の電圧まで充電されて電源制御用IC13が動作を開始しても充電電圧Vcが低下することで起動に失敗して、これを何度か繰り返した後に出力電圧Voutが立上がり、その後Voutは一定の電圧に維持されることが明らかとなった。これは、平滑用コンデンサC0が劣化すると充電電荷量が減少するため、電源制御用IC13が一度動作を開始しても、充電電荷を消費することでコンデンサの電圧が下がり電源制御用IC13がスイッチング制御を開始できないためである。図2(B)の期間Trは電源制御用IC13の起動時動作繰返し時間であり、図2(A)ではこの時間がゼロである。   On the other hand, in the case of the old low-voltage power supply device shown in FIG. 2B, even if the smoothing capacitor C0 is charged to a predetermined voltage and the power supply control IC 13 starts operating, the charge voltage Vc decreases, so that the startup fails. Then, after repeating this several times, it became clear that the output voltage Vout rose, and then Vout was maintained at a constant voltage. This is because when the smoothing capacitor C0 deteriorates, the amount of charge decreases, so even if the power supply control IC 13 starts operating once, the voltage of the capacitor decreases due to consumption of the charge charge, and the power supply control IC 13 performs switching control. It is because it cannot start. A period Tr in FIG. 2B is an operation repetition time when the power supply control IC 13 is activated, and this time is zero in FIG.

また、平滑用コンデンサC0の充電電圧Vcが最初に所定の電圧(ICの動作電圧)に立上がるまでの動作開始時間Tsは、図2(A)の新しい低電圧電源装置よりも図2(B)の古い低電圧電源装置の方が短くなっていることからも分かる。
そこで、本発明者らは、加速度試験により、入力電圧Vinが立上がってから出力電圧Voutが立上がるまでの電源起動遅れ時間Tdと、充電電圧Vcが立上がるまでのIC動作開始時間Tsと、電源制御用IC13の起動時動作繰返し時間Trの経年変化を調べた。その結果を図3に示す。
The operation start time Ts until the charging voltage Vc of the smoothing capacitor C0 first rises to a predetermined voltage (IC operation voltage) is higher than that of the new low-voltage power supply device of FIG. It can also be seen from the fact that the old low-voltage power supply is shorter.
Therefore, the present inventors conducted an acceleration test to determine a power supply start delay time Td from when the input voltage Vin rises to when the output voltage Vout rises, an IC operation start time Ts until the charge voltage Vc rises, The secular change of the operation repetition time Tr at the start-up of the power supply control IC 13 was examined. The result is shown in FIG.

図3において、実線AはIC動作開始時間Tsの変化を、破線BはICの起動時動作繰返し時間Trの変化を、一点鎖線Cは入力電圧Vinが立上がってから出力電圧Voutが立上がるまでの電源起動遅れ時間Tdの変化の様子を示す。なお、図3において、電源起動遅れ時間Tdは、IC動作開始時間Tsと電源制御用ICの起動時動作繰返し時間Trとの和、すなわちTd=Ts+Trである。
従って、上記各時間Td,Ts,Trはそれぞれタイマで計時して取得しても良いが、いずれか2つの時間、例えば電源起動遅れ時間Tdと起動時動作繰返し時間Trを測定し、IC動作開始時間Tsは、Ts=Td−Trなる式を用いて演算で求めるようにしても良い。
In FIG. 3, the solid line A indicates the change in the IC operation start time Ts, the broken line B indicates the change in the operation repetition time Tr when the IC starts up, and the alternate long and short dash line C indicates that the input voltage Vin rises and the output voltage Vout rises. The state of change of the power supply activation delay time Td is shown. In FIG. 3, the power supply activation delay time Td is the sum of the IC operation start time Ts and the operation repetition time Tr during activation of the power supply control IC, that is, Td = Ts + Tr.
Accordingly, each of the times Td, Ts, and Tr may be obtained by measuring with a timer, but any two times, for example, the power-on delay time Td and the start-up operation repetition time Tr are measured to start the IC operation. The time Ts may be obtained by calculation using the equation Ts = Td−Tr.

図3より、電源制御用ICの起動時動作繰返し時間Trはある時点から急に増加すること、電源起動遅れ時間Tdは当初は稼働期間に応じて次第に短くなるもののある程度期間を経過すると反転して増加することが分かった。従って、起動時動作繰返し時間Trを監視してあるしきい値Thを越えたことを検出した場合に劣化と判定するか、電源起動遅れ時間Tdを監視して減少から増加に反転したことを検出した場合に劣化と判定すればよいとの結論に達した。このような事象が発生したとしても、まだ電源装置は立ち上がることができるので、この時点で補助電源回路の平滑用コンデンサを新しいものと交換することで、電源装置が突然立ち上がらなくなるという事態が発生するのを回避することができる。   From FIG. 3, the operation repetition time Tr at the start-up of the power supply control IC suddenly increases from a certain point in time, and the power supply start delay time Td is initially shortened depending on the operation period, but is reversed after a certain period of time has elapsed. It turned out to increase. Therefore, when the start-up operation repetition time Tr is monitored and it is detected that the threshold value Th has been exceeded, it is determined that the deterioration has occurred, or the power-on start-up delay time Td is monitored to detect that it has reversed from decrease to increase. In this case, the conclusion was reached that it should be judged as degraded. Even if such an event occurs, the power supply can still start up. At this point, replacing the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit with a new one causes a situation where the power supply cannot suddenly start up. Can be avoided.

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明に係る電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法の実施例について説明する。
図4には、本発明に係る電源装置の劣化検知装置の一実施例が示されている。
この実施例の劣化検知装置20は、検知対象の低電圧電源装置と接続するためのケーブルの端子が結合される端子台21を有するベースボードB1と、劣化検知のプログラムに従って動作し検知対象の低電圧電源装置からベースボードB1へ入力される電圧に基づいて時間を検出し、劣化の判定を行うワンチップマイコンのようなデータ処理装置25を有するマイコンボードB2と、各ボードに電源電圧を供給するバッテリ31、電源のオン、オフスイッチ32、動作状態等を表示するLED(発光ダイオード)などからなる表示ランプ33、表示切替え用のスライドスイッチ34、判定モードを切り替えるモード切替えスイッチ35などを備えている。
The present invention has been made based on the above findings. Embodiments of a power supply device degradation detection device and degradation detection method according to the present invention will be described below.
FIG. 4 shows an embodiment of a power supply device deterioration detection device according to the present invention.
The deterioration detection device 20 of this embodiment is operated according to a base board B1 having a terminal block 21 to which a terminal of a cable for connection to a low voltage power supply device to be detected is coupled, and a deterioration detection program, and is low in detection target. A microcomputer board B2 having a data processing device 25 such as a one-chip microcomputer that detects time based on a voltage input from the voltage power supply device to the base board B1 and determines deterioration, and supplies a power supply voltage to each board. A battery 31, a power on / off switch 32, a display lamp 33 including an LED (light emitting diode) for displaying an operation state, a display switching slide switch 34, a mode switching switch 35 for switching a judgment mode, and the like are provided. .

ベースボードB1には、上記端子台21の他、該端子台21およびケーブルを介して検知対象の低電圧電源装置から取得した電圧をマイコンボードB2上のデータ処理装置25へ伝達するフォトカプラ22や取得した電圧を増幅してデータ処理装置25へ入力するオペアンプ(増幅器)23、検知条件を設定するためのロータリースイッチ24などが実装されている。データ処理装置25はAD変換器を内蔵しており、オペアンプ(増幅器)23から入力されたアナログ信号をデジタルデータに変換する。ロータリースイッチ24の設定値は、例えば12ビットのパラレルデータとして上記データ処理装置25へ入力される。   In addition to the terminal block 21, the base board B1 includes a photocoupler 22 for transmitting a voltage acquired from the low voltage power supply device to be detected to the data processing device 25 on the microcomputer board B2 via the terminal block 21 and a cable. An operational amplifier (amplifier) 23 that amplifies the acquired voltage and inputs it to the data processing device 25, a rotary switch 24 for setting detection conditions, and the like are mounted. The data processing device 25 includes an AD converter, and converts an analog signal input from the operational amplifier (amplifier) 23 into digital data. The set value of the rotary switch 24 is input to the data processor 25 as, for example, 12-bit parallel data.

一方、マイコンボードB2上には、上記データ処理装置25の他、判定結果等を表示するLCD(液晶パネル)などの表示装置26が実装されている。この実施例では、上記端子台21に3つの端子が設けられ、これらの端子にはケーブルを介して、検知対象の低電圧電源装置の入力電圧Vinと出力電圧Voutと平滑用コンデンサC0の充電電圧Vcが印加される。上記データ処理装置25を構成するワンチップマイコンはROM(リード・オンリ・メモリ:読出し専用メモリ)を内蔵しており、このROMに劣化検知のプログラムが格納され、該プログラムに従って動作する。   On the other hand, on the microcomputer board B2, in addition to the data processing device 25, a display device 26 such as an LCD (Liquid Crystal Panel) for displaying determination results and the like is mounted. In this embodiment, the terminal block 21 is provided with three terminals, and these terminals are connected to the input voltage Vin and output voltage Vout of the low-voltage power supply device to be detected and the charging voltage of the smoothing capacitor C0 via a cable. Vc is applied. The one-chip microcomputer constituting the data processing device 25 has a built-in ROM (read-only memory: read-only memory), a deterioration detection program is stored in the ROM, and operates according to the program.

本実施例の劣化検知装置20は、検知対象の低電圧電源装置から取得されベースボードB1へ供給される入力電圧Vinが立上がったタイミング(図2(B)のt1)と、平滑用コンデンサC0の充電電圧Vcが所定の電圧Vonまで上昇したタイミング(図2(B)のt2)と、出力電圧Voutが立上がったタイミング(図2(B)のt3)を検出するとともに、t1−t2の時間(IC動作開始時間Ts)およびt1−t3の時間(電源起動遅延時間Td)を計時するタイマ機能をデータ処理装置25が有するように構成されている。   The deterioration detection device 20 of this embodiment has a timing (t1 in FIG. 2B) when the input voltage Vin acquired from the low-voltage power supply device to be detected and supplied to the base board B1 rises, and the smoothing capacitor C0. The timing at which the charging voltage Vc increases to the predetermined voltage Von (t2 in FIG. 2 (B)) and the timing at which the output voltage Vout rises (t3 in FIG. 2 (B)) are detected. The data processing device 25 is configured to have a timer function for measuring time (IC operation start time Ts) and time t1 to t3 (power activation delay time Td).

なお、上記のような劣化検知装置を可搬式として構成する場合、上記構成部品のうちベースボードB1とマイコンボードB2とバッテリ31は劣化検知装置のケース内に内蔵し、上記端子台21、電源のオン、オフスイッチ32、状態表示ランプ33、表示切替え用のスライドスイッチ34、判定モード切替えスイッチ35は、一部がケースの表面に露出するようにケースに装着することで装置を構成することができる。
また、電源起動遅れ時間Tdの変換点を判定して劣化を検知する方式の場合には、マイコンに接続され前回の測定値を記憶するためのEEROM(エレクトリカリ・イレーサブル・アンド・プログラマブル・リード・オンリ・メモリ:電気的に書込み消去可能な読出し専用メモリ)のような不揮発性メモリ27を設けても良い。ただし、上記劣化検知装置では、ロータリースイッチ24に前回測定値を設定することで、メモリ27を省略することができる。上記劣化検知装置は、低電圧電源装置に内蔵可能な内蔵式装置としても、可搬式の装置としても構成することができる。
When the above-described deterioration detection device is configured to be portable, the base board B1, the microcomputer board B2, and the battery 31 among the above components are built in the case of the deterioration detection device, and the terminal block 21, the power supply The on / off switch 32, the status display lamp 33, the display switching slide switch 34, and the determination mode switching switch 35 can be mounted on the case so that a part thereof is exposed on the surface of the case to constitute the apparatus. .
In addition, in the case of a method of detecting deterioration by determining the conversion point of the power-on delay time Td, an EEROM (electrically erasable and programmable read / write) connected to the microcomputer for storing the previous measurement value is used. A non-volatile memory 27 such as an only memory (a read-only memory that can be electrically written and erased) may be provided. However, in the deterioration detection device, the memory 27 can be omitted by setting the previous measurement value in the rotary switch 24. The deterioration detection device can be configured as a built-in device that can be built in a low-voltage power supply device or a portable device.

さらに、図4に示す劣化検知装置では、バッテリ31を設けているが、本発明に係る劣化検知装置は、電源装置が立上がらなくなる事態が発生する前に、劣化の予兆を捉えて劣化を検出するものであるので、内蔵式の場合、検知対象の電源装置から電源電圧の供給を受けるように構成することで、バッテリ31を省略することも可能である。この場合、例えば、トランス12の補助巻線に接続される電解コンデンサを検知装置用に別個設けることによって、トランスの一次側から電源の供給を受けて動作するように構成することができる。   Furthermore, although the battery 31 is provided in the deterioration detection device shown in FIG. 4, the deterioration detection device according to the present invention detects deterioration by detecting a sign of deterioration before a situation where the power supply device cannot start up occurs. Therefore, in the case of a built-in type, it is possible to omit the battery 31 by configuring the power supply device to receive power supply voltage from the detection target power supply device. In this case, for example, an electrolytic capacitor connected to the auxiliary winding of the transformer 12 is separately provided for the detection device, so that it can be configured to operate by receiving power supply from the primary side of the transformer.

次に、本実施例の劣化検知装置20がモード切替えスイッチ35を切り替えることで実行する2つの判定モードのそれぞれについて説明する。
第1の判定モードは、電源制御用IC13の動作繰返し時間Trが予め設定されたしきい値Thを越えた場合に劣化と判定するモードである。第2の判定モードは、電源起動遅れ時間Tdが減少から増加へ転じたことつまり変換点を検出した場合に劣化と判定するモードである。
Next, each of the two determination modes executed by the deterioration detection device 20 of the present embodiment by switching the mode changeover switch 35 will be described.
The first determination mode is a mode in which deterioration is determined when the operation repetition time Tr of the power supply control IC 13 exceeds a preset threshold value Th. The second determination mode is a mode for determining deterioration when the power supply activation delay time Td has changed from decrease to increase, that is, when a conversion point is detected.

第1の判定モードで使用するしきい値Thは、データ処理装置25としてのワンチップマイコンに内蔵されているROMに記憶しておいて、今回測定された時間と比較することで実施することができる。一方、第2の判定モードの場合には、測定された時間を不揮発性メモリに記憶して、次回の判定の際に前回の測定時間あるいはロータリースイッチ24の設定値と比較することで、減少から増加へ変換したことを検出することができる。ロータリースイッチ24の設定値は、前述したように、前回測定値としても良いし、予め用意した検知条件を設定値としても良い。
なお、上記第2の判定モードは、それぞれAVR(低電圧電源装置)に対して特別な追加や変更をすることなく、入出力電圧の変化のタイミングを外部からモニターすることで、劣化検知を実現できる。つまり、既存の一般的なAVRに適用できる。
The threshold value Th used in the first determination mode is stored in a ROM built in a one-chip microcomputer as the data processing device 25, and can be implemented by comparing with the time measured this time. it can. On the other hand, in the case of the second determination mode, the measured time is stored in the non-volatile memory, and compared with the previous measurement time or the set value of the rotary switch 24 at the time of the next determination, It is possible to detect the conversion to increase. As described above, the setting value of the rotary switch 24 may be a previous measurement value, or a detection condition prepared in advance may be used as the setting value.
In the second determination mode, deterioration detection is realized by monitoring the input / output voltage change timing from the outside without any special additions or changes to the AVR (low voltage power supply). it can. That is, it can be applied to existing general AVR.

なお、上記実施例の劣化検知装置では、電源制御用IC13の動作繰返し時間Trが予め設定されたしきい値Thを越えた場合に劣化と判定するモードと、電源起動遅れ時間Tdが減少から増加へ変換したことを検出した場合に劣化と判定するモードとを備え、いずれの判定モードで動作するかモード切替えスイッチで選択できるように構成したものについて説明したが、いずれ一方の判定モードでのみ動作する劣化検知装置として構成することも可能である。
さらに、電源起動遅れ時間Tdが減少から増加へ変換したか否か判定する機能と、動作繰返し時間Trが予め設定されたしきい値Thを越えたか否か判定する機能とを備え、2つ判定結果の論理積をとって劣化と決定するようにしてもよい。また、劣化検知装置に上記3つの判定モードを設けて、モード切替えスイッチまたは外部からの指令で、いずれか1つの判定モードで動作可能に構成しても良い。
In the deterioration detection apparatus of the above embodiment, the mode for determining deterioration when the operation repetition time Tr of the power supply control IC 13 exceeds a preset threshold Th and the power supply activation delay time Td increase from a decrease. It has been described that it is equipped with a mode that determines that it has deteriorated when it is detected that it has been converted to, and it can be selected with the mode selector switch to operate in which determination mode, but it operates only in one of the determination modes It is also possible to configure as a deterioration detecting device.
Further, a function for determining whether or not the power activation delay time Td has been converted from decrease to increase and a function for determining whether or not the operation repetition time Tr has exceeded a preset threshold Th are provided. You may make it determine with deterioration by taking the logical product of a result. Further, the above-described three determination modes may be provided in the deterioration detection device, and the deterioration detection device may be configured to be operable in any one of the determination modes in response to a mode switch or an external command.

また、動作繰返し時間Trと電源制御用ICの動作開始時間Tsは、使用するコンデンサによってそれぞれ異なる特性を有するので、両方の特性を反映する電源起動遅れ時間の変換点を検出して判定するモードの方が精度の高い判定結果が得られる。一方、この判定モードを実施するには、前回の測定値を記憶する不揮発性メモリが必要になるので、装置のコストは高くなる。従って、いずれ1つの判定モードで動作する劣化検知装置を構成する場合には、コストを優先するか判定制度を優先するかに応じて、適用する判定モードを決定するようにすればよい。   Further, since the operation repetition time Tr and the operation start time Ts of the power supply control IC have different characteristics depending on the capacitor to be used, a mode in which a determination is made by detecting a conversion point of the power supply start delay time reflecting both characteristics. The determination result with higher accuracy is obtained. On the other hand, in order to implement this determination mode, a non-volatile memory for storing the previous measurement value is required, which increases the cost of the apparatus. Therefore, when configuring a deterioration detection device that operates in any one of the determination modes, the determination mode to be applied may be determined according to whether the cost is prioritized or the determination system is prioritized.

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば上記実施例では、補助電源回路を構成する平滑用コンデンサとしてアルミ電解コンデンサを使用している電源装置について説明したが、アルミ電解コンデンサ以外のコンデンサを使用する電源装置に適用するようにしても良い。また、上記実施例では、鉄道車両に搭載される低電圧電源装置に適用した場合について説明したが、アルミ電解コンデンサを使用する電源装置であれば、鉄道車両搭載用以外の一般的な低電圧電源装置やAC−DCコンバータにも適用することができる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example. For example, in the above embodiment, the power supply device using the aluminum electrolytic capacitor as the smoothing capacitor constituting the auxiliary power supply circuit has been described. However, the power supply device using a capacitor other than the aluminum electrolytic capacitor may be applied. . Moreover, although the said Example demonstrated the case where it applied to the low voltage power supply device mounted in a railway vehicle, if it is a power supply device which uses an aluminum electrolytic capacitor, it will be a general low voltage power supply other than a railway vehicle mounting The present invention can also be applied to devices and AC-DC converters.

10 低電圧電源装置
11 フィルタ回路
12 トランス
13 電源制御回路(電源制御用IC)
14 出力電圧検出回路
16 補助電源回路
20 劣化検知装置
21 端子台
25 データ処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Low voltage power supply device 11 Filter circuit 12 Transformer 13 Power supply control circuit (IC for power supply control)
14 Output Voltage Detection Circuit 16 Auxiliary Power Supply Circuit 20 Deterioration Detection Device 21 Terminal Block 25 Data Processing Device

Claims (5)

電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の直流電源装置の劣化を検知する劣化検知装置であって、
前記直流電源装置から取得された入力電圧と出力電圧が別々に印加される端子を備えた端子台と、
前記端子に印加された入力電圧と出力電圧のそれぞれの立上がりタイミングを検出可能な立上がり検出手段と、
前記立上がり検出手段による検出結果に基づいて、前記入力電圧が立上がってから前記出力電圧が立上がるまでの電源起動遅れ時間を計時可能な計時手段と、
前記計時手段により既に取得した既電源起動遅れ時間を記憶もしくは設定可能な測定値情報付与手段と、
前記計時手段により計時した電源起動遅れ時間と前記測定値情報付与手段から付与される既電源起動遅れ時間とを比較して、電源起動遅れ時間が減少から増加に転じたことを検出した場合に前記直流電源装置の劣化と判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする電源装置の劣化検知装置。
A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by inputting an output voltage detection signal, and a smoothing capacitor, rectifies the voltage induced in the auxiliary winding of the transformer A deterioration detection device for detecting deterioration of an insulation type DC power supply device having an auxiliary power supply circuit that smoothes and generates an operation power supply voltage of the power supply control circuit,
A terminal block having terminals to which the input voltage and the output voltage acquired from the DC power supply device are applied separately;
Rising detection means capable of detecting the rising timing of each of the input voltage and the output voltage applied to the terminal;
Based on the detection result by the rise detection means, the clock means capable of timing the power supply start delay time from the rise of the input voltage to the rise of the output voltage;
Measurement value information providing means capable of storing or setting the already-started power-on delay time already acquired by the time measuring means,
When the power supply start delay time measured by the time measuring means is compared with the existing power supply start delay time given from the measurement value information giving means, and when it is detected that the power start delay time has changed from decrease to increase, Determining means for determining that the DC power supply device is deteriorated;
A deterioration detection device for a power supply device, comprising:
前記端子台は、前記補助電源回路により生成され前記電源制御回路に供給される前記動作電源電圧が印加される端子を備え、
前記計時手段は、前記入力電圧が立上がった時点から前記動作電源電圧が所定のレベルに達する時点までの制御回路動作開始時間を計時可能であり、
前記判定手段は、前記電源起動遅れ時間と前記制御回路動作開始時間との差である制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えた場合に前記直流電源装置の劣化と判定可能であることを特徴とする請求項1に記載の電源装置の劣化検知装置。
The terminal block includes a terminal to which the operation power supply voltage generated by the auxiliary power supply circuit and supplied to the power supply control circuit is applied.
The time measuring means can time the control circuit operation start time from the time when the input voltage rises to the time when the operating power supply voltage reaches a predetermined level,
The determination means can determine that the DC power supply device has deteriorated when a control circuit operation repetition time, which is a difference between the power supply activation delay time and the control circuit operation start time, exceeds a predetermined time. The deterioration detection device for a power supply device according to claim 1, wherein
前記判定手段は、
前記電源起動遅れ時間が減少から増加に転じた場合に前記直流電源装置の劣化と判定する第1判定モードと、
前記制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えた場合に前記直流電源装置の劣化と判定する第2判定モードと、
を備え、前記第1判定モードと第2判定モードのいずれかのモードで動作して判定を実行可能であることを特徴とする請求項2に記載の電源装置の劣化検知装置。
The determination means includes
A first determination mode for determining that the DC power supply device is deteriorated when the power supply activation delay time is changed from decrease to increase;
A second determination mode for determining that the DC power supply device is deteriorated when the control circuit operation repetition time exceeds a predetermined time set in advance;
The deterioration detection device for a power supply device according to claim 2, further comprising a first determination mode and a second determination mode, wherein the determination can be performed.
前記判定手段が前記第1判定モードと第2判定モードのいずれのモードで動作するのかを設定するためのモード切替え手段を備えることを特徴とする請求項3に記載の電源装置の劣化検知装置。   4. The deterioration detection device for a power supply device according to claim 3, further comprising a mode switching unit for setting whether the determination unit operates in the first determination mode or the second determination mode. 電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の直流電源装置の劣化を検知する劣化検知方法であって、
前記直流電源装置から取得された入力電圧の立上がりから前記動作電源電圧が所定のレベルに達するまでの制御回路動作開始時間を計時する第1計時ステップと、
前記直流電源装置から取得された入力電圧の立上がりから前記直流電源装置の出力電圧が立上がるまでの電源起動遅れ時間を計時する第2計時ステップと、
前記第2計時ステップにより計時された前記電源起動遅れ時間を前回測定値として記憶する記憶ステップと、
前記第1計時ステップにより計時された制御回路動作繰返し時間が予め設定された所定の時間を越えたか否か判定する第1判定ステップと、
前記第2計時ステップにより計時された電源起動遅れ時間と前記前回測定値とを比較して、電源起動遅れ時間が減少から増加に転じたか否か判定する第2判定ステップと、
前記第1判定ステップの判定結果と前記第2判定ステップの判定結果とに基づいて電源装置の劣化を判定する劣化判定ステップと、
前記劣化判定ステップの判定結果を出力する判定結果出力ステップと、
を有することを特徴とする電源装置の劣化検知方法。
A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by inputting an output voltage detection signal, and a smoothing capacitor, rectifies the voltage induced in the auxiliary winding of the transformer A deterioration detection method for detecting deterioration of an insulation type DC power supply device having an auxiliary power supply circuit that smoothes and generates an operation power supply voltage of the power supply control circuit,
A first time measuring step of measuring a control circuit operation start time from the rise of the input voltage acquired from the DC power supply device until the operating power supply voltage reaches a predetermined level;
A second time measuring step of measuring a power supply activation delay time from the rise of the input voltage acquired from the DC power supply device to the rise of the output voltage of the DC power supply device;
A storage step of storing the power-on delay time measured by the second timing step as a previous measurement value;
A first determination step of determining whether or not the control circuit operation repetition time measured by the first time measurement step exceeds a predetermined time set in advance;
A second determination step of comparing whether the power activation delay time measured in the second timing step is compared with the previous measurement value, and determining whether the power activation delay time has shifted from a decrease to an increase;
A deterioration determination step of determining deterioration of the power supply device based on the determination result of the first determination step and the determination result of the second determination step;
A determination result output step for outputting a determination result of the deterioration determination step;
A method for detecting deterioration of a power supply device, comprising:
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