JPH06118113A - サーモモジュールの異常検出装置 - Google Patents

サーモモジュールの異常検出装置

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JPH06118113A
JPH06118113A JP4289658A JP28965892A JPH06118113A JP H06118113 A JPH06118113 A JP H06118113A JP 4289658 A JP4289658 A JP 4289658A JP 28965892 A JP28965892 A JP 28965892A JP H06118113 A JPH06118113 A JP H06118113A
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Kesao Maruyama
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーモモジュールの不良を確実かつ的確に検
出し、信頼性及び安定性を高めるとともに、極めて容易
かつ低コストに実施する。 【構成】 スイッチングレギュレータMに接続したサー
モモジュールSの異常を検出する異常検出装置1を構成
するに際して、特に、スイッチングレギュレータMの電
流及び電圧のフィードバック制御回路2における電流検
出部3及び電圧検出部4からの各検出電圧Ei、Evに
基づく比例電圧値Edを得る分圧回路部5と、分圧回路
部5から得る比例電圧値Edと基準電圧値Esを比較
し、比例電圧値Edが基準電圧値Esよりも小さくなっ
たときに不良検出信号Soを出力する比較処理回路部6
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体を冷却するための
冷水器等に用いて好適なサーモモジュールの異常検出装
置に関する。
【0002】
【従来技術及び課題】従来、スイッチングレギュレータ
に内蔵して負荷側(サーモモジュール側)の異常を検出
する異常検出装置は知られている。
【0003】この種の異常検出装置は負荷側におけるシ
ョート不良等の異常に基づく過電流を検出し、かつ抑制
することにより、スイッチングレギュレータを保護する
ものであり、例えば、回路中に接続した電流検出抵抗に
より過電流を検出し、これに基づいてスイッチングレギ
ュレータの出力を制限又は遮断制御していた。
【0004】ところで、サーモモジュール(電子冷却素
子)は図2に符号Sで示すように、P形素子51pとN
形素子51nを用いたペルチェ素子51を複数配列して
構成するとともに、各ペルチェ素子51…の一端(上
端)に形成される冷却面51fにセラミック絶縁板52
を介して不図示の被冷却部側を、また、ペルチェ素子5
1の他端(下端)に放熱器53をそれぞれ取付けてい
た。
【0005】このため、サーモモジュールSはその構成
から、ショート不良の発生する可能性は比較的小さく、
むしろ、使用による熱膨張及び収縮の繰り返しによって
発生する取付部分の剥離に基づく接触不良或いは断線が
大きな問題となり、特に、接触不良は回路抵抗の上昇に
より冷却能力の低下を招くとともに、断線は冷却不能を
来すため、信頼性の高い安定した冷却を行えない難点が
あった。
【0006】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、サーモモジュールの不良を
確実かつ的確に検出し、信頼性及び安定性を高めること
ができるとともに、極めて容易かつ低コストに実施でき
るサーモモジュールの異常検出装置の提供を目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はスイッチングレ
ギュレータMに接続したサーモモジュールSの異常を検
出する異常検出装置1を構成するに際して、特に、スイ
ッチングレギュレータMの電流及び電圧のフィードバッ
ク制御回路2における電流検出部3及び電圧検出部4か
らの各検出電圧Ei、Evに基づく比例電圧値Edを得
る分圧回路部5と、分圧回路部5から得る比例電圧値E
dと基準電圧値Esを比較し、比例電圧値Edが基準電
圧値Esよりも小さくなったときに不良検出信号Soを
出力する比較処理回路部6を備えてなることを特徴とす
る。
【0008】この場合、分圧回路部5は比例電圧値Ed
を得る単一の変換抵抗R3と、変換抵抗R3と電圧検出
部4間に接続した電圧側入力抵抗R1と、変換抵抗R3
と電流検出部3間に接続した電流側入力抵抗R2を備え
て構成できる。また、不良検出信号Soに基づいて警報
を発するアラーム部7を備えて構成できる。
【0009】
【作用】本発明に係る異常検出装置1によれば、フィー
ドバック制御回路2における電流検出部3から得る検出
電圧Eiが分圧回路部5に付与されることにより、入力
抵抗R1と変換抵抗R3の直列回路に検出電圧Eiによ
る検出電流が流れるとともに、電圧検出部4から得る検
出電圧Evが分圧回路部5に付与されることにより、入
力抵抗R2と変換抵抗R3の直列回路に検出電圧Evに
よる検出電流が流れる。この結果、変換抵抗R3の両端
には電圧降下による比例電圧値Edが発生し、この比例
電圧値Edは比較処理回路部6における一方の入力部
(反転入力部)に付与される。
【0010】よって、正常時にはサーモモジュールSに
流れる電流は本来の大きさとなるため、検出電圧Ei及
び検出電圧Evも共に本来の大きさを維持し、比較処理
回路部6における反転入力部に付与される比例電圧値E
dは比較処理回路部6における他方の入力部(非反転入
力部)に付与される基準電圧値Es以上の大きさとな
り、比較処理回路部6からの不良検出信号Soの出力は
ない。
【0011】一方、サーモモジュールSの寿命或いは故
障等によりサーモモジュールSの回路抵抗が上昇した場
合、電流検出部3から得る検出電圧Eiは正常時に対し
て低下する方向に変化するとともに、電圧検出部4から
得る検出電圧Evは正常時に対してそのまま或いは若干
増加する方向に変化する。したがって、比較処理回路部
6における反転入力部に付与される比例電圧値Edは比
較処理回路部6における非反転入力部に付与される基準
電圧値Esよりも小さくなり、比較処理回路部6は不良
検出信号Soを出力する。この場合、アラーム部7を設
けることにより、不良検出信号Soによってアラーム部
7から警報が発せられ、サーモモジュールSの寿命或い
は故障等を検出できる。
【0012】このように、異常検出装置1はスイッチン
グレギュレータMにおける電流及び電圧のフィードバッ
ク制御回路2を直接利用することにより実現される。
【0013】
【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。
【0014】まず、本発明に係る異常検出装置1を含む
スイッチングレギュレータMの構成について、図1を参
照して説明する。
【0015】図1において、11は商用交流電源の入力
部、12は直流電圧を得る一次側の整流平滑回路、13
は整流平滑回路12から得る直流電圧をスイッチングし
てパルス電圧に変換するインバータ、14はインバータ
13から得るパルス電圧を昇圧する昇圧トランス、15
は昇圧トランス14の二次側出力から直流電圧を得る二
次側の整流平滑回路、16は極性切換部、17は直流出
力部(スイッチングレギュレータMの出力部)である。
【0016】また、3は電流検出抵抗18を用いた電流
検出部、4は電圧検出部、19は偏差増幅用アンプ2
0、21を用いた誤差増幅部、22、23は基準電圧
源、24はPWM(パルス幅変調)回路であり、以上に
より、電流及び電圧のフィードバック制御回路2を構成
する。なお、この場合、電流検出部3及び電圧検出部4
は二次側の整流平滑回路15と極性切換部16間に接続
するとともに、電流検出部3の出力側は偏差増幅用アン
プ20の非反転入力部に接続し、他方、電圧検出部4の
出力側は偏差増幅用アンプ21の非反転入力部に接続す
る。一方、偏差増幅用アンプ20、21の反転入力部に
は基準電圧源22、23をそれぞれ接続するとともに、
各偏差増幅用アンプ20、21の出力はOR論理により
PWM回路24の入力側に付与する。また、25は制御
入力部、26は演算部であり、演算部26は極性切換部
16を切換制御するとともに、基準電圧源22、23の
大きさを調整する。
【0017】他方、Sは直流出力部17と接地間に接続
したサーモモジュール(電子冷却素子)であり、その詳
細は図2に示す。サーモモジュールSは前述のように、
P形素子51pとN形素子51nを用いたペルチェ素子
51を複数配列して構成するとともに、各ペルチェ素子
51…の一端(上端)に形成される冷却面51fにセラ
ミック絶縁板52を介して不図示の被冷却部側を、ま
た、ペルチェ素子51の他端(下端)に放熱器53をそ
れぞれ取付けていた。
【0018】一方、1はサーモモジュールSの不良を検
出する異常検出装置である。この異常検出装置1はフィ
ードバック制御回路2における電流検出部3及び電圧検
出部4からの各検出電圧Ei、Evに基づく比例電圧値
Edを得る分圧回路部5と、分圧回路部5から得る比例
電圧値Edと基準電圧値Esを比較し、比例電圧値Ed
が基準電圧値Esよりも小さくなったときに不良検出信
号Soを出力する比較処理回路部6と、不良検出信号S
oに基づいて警報を発するアラーム部7を備えて構成す
る。
【0019】分圧回路部5は比例電圧値Edを得るため
の一端を接地した単一の変換抵抗R3と、変換抵抗R3
の他端と電流検出部3間に接続した電流側入力抵抗R1
と、変換抵抗R3の他端と電圧検出部4間に接続した電
圧側入力抵抗R2により構成する。また、比較処理回路
部6はコンパレータ6cを利用し、コンパレータ6cの
反転入力部に変換抵抗R3の他端を接続するとともに、
コンパレータ6cの非反転入力部は抵抗R4、R5から
なる分圧回路31を介して前記基準電圧源23に接続す
る。さらにまた、アラーム部7は警報ランプ又は警報ブ
ザー等を利用できる。
【0020】次に、本発明に係る異常検出装置1の動作
を含むスイッチングレギュレータMの全体動作について
図1及び図3を参照して説明する。
【0021】まず、スイッチングレギュレータMにおい
て、入力部11に入力する商用交流電源の交流電圧は、
整流平滑回路12により整流及び平滑され、これによ
り、直流電圧を得る。この直流電圧はインバータ13に
よりPWM回路24からのスイッチング信号によってス
イッチングされ、パルス電圧に変換される。パルス電圧
は昇圧トランス14により昇圧されるとともに、昇圧ト
ランス14の二次側出力は整流平滑回路15により整流
及び平滑され、これにより、所定の大きさに変換された
直流電圧を得る。そして、整流平滑回路15から出力す
る直流電圧によって電流検出抵抗18及び極性切換部1
6を介してサーモモジュールSに出力電流が流れる。
【0022】また、この際、電流検出部3及び電圧検出
部4から得る検出電圧Ei及びEvは、それぞれ偏差増
幅用アンプ20、21に付与され、基準電圧源22、2
3から付与される基準電圧Esi、Esvとの偏差分が
増幅され、その増幅された偏差分に基づいてPWM回路
24から出力するスイッチング信号のパルス幅が制御さ
れる。これにより、インバータ13におけるスイッチン
グのタイミングが制御され、検出電圧Ei、Evが基準
電圧Esi、Esvに一致するようにフィードバック制
御される。なお、制御入力部25に付与される制御信号
により極性切換部16の極性が切換制御されるととも
に、基準電圧源22、23における基準電圧Esi、E
svの大きさが調整される。
【0023】他方、フィードバック制御回路2における
電流検出部3から得る検出電圧Eiが分圧回路部5に付
与されることにより、入力抵抗R1と変換抵抗R3の直
列回路に検出電圧Eiによる検出電流が流れるととも
に、電圧検出部4から得る検出電圧Evが分圧回路部5
に付与されることにより、入力抵抗R2と変換抵抗R3
の直列回路に検出電圧Evによる検出電流が流れる。こ
の結果、変換抵抗R3の両端には電圧降下による比例電
圧値Edが発生し、この比例電圧値Edは比較処理回路
部6における一方の入力部(反転入力部)に付与され
る。
【0024】よって、正常時にはサーモモジュールSに
流れる電流は本来の大きさとなるため、検出電圧Ei及
び検出電圧Evも共に本来の大きさを維持し、比較処理
回路部6における反転入力部に付与される比例電圧値E
dは、比較処理回路部6における他方の入力部(非反転
入力部)に付与される基準電圧値Es以上となり、比較
処理回路部6からの不良検出信号Soの出力はない。こ
の場合、検出電圧Ei、検出電圧Ev、比例電圧値Ed
(Edo)及び基準電圧値Esの関係は、図3中、特性
線P1のようになる。
【0025】一方、サーモモジュールSの寿命或いは故
障等によりサーモモジュールSの回路抵抗が上昇した場
合、電流検出部3から得る検出電圧Eiは正常時に対し
て低下する方向に変化するとともに、電圧検出部4から
得る検出電圧Evは正常時に対してそのまま或いは若干
増加する方向に変化する。したがって、比較処理回路部
6における反転入力部に付与される比例電圧値Edは比
較処理回路部6における非反転入力部に付与される基準
電圧値Esよりも小さくなるため、比較処理回路部6の
出力状態は反転し、不良検出信号Soを出力するととも
に、これによりアラーム部7は警報を発する。よって、
サーモモジュールSにおける寿命或いは故障等に基づく
不良を速やかに検出できるとともに、確実かつ的確に検
出できる。この場合、検出電圧Ei、検出電圧Ev、比
例電圧値Ed(Eda)及び基準電圧値Esの関係は、
図3中、特性線P2のようになり、特性線P2は斜線部
で示すアラーム領域Zaに移動する。このようなアラー
ム領域Za、つまり、不良を検出するための検出点は分
圧回路部5及び分圧回路31における各抵抗R1〜R5
の値を選定することにより任意に設定できる。
【0026】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、スイッチングレギュレータの電流検出部及び電
圧検出部は、二次側の整流平滑回路と極性切換部の間に
設けた場合を例示したが、昇圧トランスと二次側の整流
平滑回路の間に設けてもよい。また、不良検出信号は必
要によりスイッチングレギュレータの出力を停止させる
などの制御信号として利用することもできる。その他、
細部の回路構成、手法等において、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で任意に変更できる。
【0027】
【発明の効果】このように、本発明はスイッチングレギ
ュレータに接続したサーモモジュールの異常を検出する
サーモモジュールの異常検出装置において、スイッチン
グレギュレータの電流及び電圧のフィードバック制御回
路における電流検出部及び電圧検出部からの各検出電圧
に基づく比例電圧値を得る分圧回路部と、分圧回路部か
ら得る比例電圧値と基準電圧値を比較し、比例電圧値が
基準電圧値よりも小さくなったときに不良検出信号を出
力する比較処理回路部を備えてなるため、次のような顕
著な効果を奏する。
【0028】 サーモモジュールの寿命或いは故障等
に基づく不良を確実かつ的確に検出でき、信頼性及び安
定性を高めることができる。
【0029】 スイッチングレギュレータにおける既
存回路の一部を直接利用できるため、極めて容易かつ低
コストに実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る異常検出装置のブロック回路図、
【図2】同異常検出装置の検出対象となるサーモモジュ
ールの原理構成図、
【図3】同異常検出装置の検出原理を説明するための特
性図、
【符号の説明】
1 異常検出装置 2 フィードバック制御回路 3 電流検出部 4 電圧検出部 5 分圧回路部 6 比較処理回路部 7 アラーム部 M スイッチングレギュレータ S サーモモジュール Ei 検出電圧 Ev 検出電圧 Ed 比例電圧値 Es 基準電圧値 So 不良検出信号 R1 電圧側入力抵抗 R2 電流側入力抵抗 R3 変換抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スイッチングレギュレータに接続したサ
    ーモモジュールの異常を検出するサーモモジュールの異
    常検出装置において、スイッチングレギュレータの電流
    及び電圧のフィードバック制御回路における電流検出部
    及び電圧検出部からの各検出電圧に基づく比例電圧値を
    得る分圧回路部と、分圧回路部から得る比例電圧値と基
    準電圧値を比較し、比例電圧値が基準電圧値よりも小さ
    くなったときに不良検出信号を出力する比較処理回路部
    を備えてなることを特徴とするサーモモジュールの異常
    検出装置。
  2. 【請求項2】 分圧回路部は比例電圧値を得る単一の変
    換抵抗と、変換抵抗と電圧検出部間に接続した電圧側入
    力抵抗と、変換抵抗と電流検出部間に接続した電流側入
    力抵抗を備えることを特徴とする請求項1記載のサーモ
    モジュールの異常検出装置。
  3. 【請求項3】 不良検出信号に基づいて警報を発するア
    ラーム部を備えることを特徴とする請求項1記載のサー
    モモジュールの異常検出装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007033261A (ja) * 2005-07-27 2007-02-08 Ricoh Co Ltd 異常検知方法、異常検知装置及び画像形成装置
JP2007298288A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Ricoh Co Ltd 電子装置、及びその接続部の接触状態検出装置
JP2008309710A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Sumitomo Electric Ind Ltd デバイス評価装置およびデバイス評価方法
CN102798817A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 比亚迪股份有限公司 一种继电器故障检测电路及其故障检测方法

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