JPH08251910A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電源装置を構成する部品の残寿命を管理して
再利用の可能性を判断できるようにする。 【構成】 少なくともアルミ電解デンサを含むモジュー
ル化された整流回路１と、該整流回路１に接続され少な
くともアルミ電解コンデンサを含むモジュール化された
複数のＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃとを備えた電源
装置において、ＣＰＵ５は、前記モジュール化された整
流回路１、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ〜２
ｃの残寿命を内包された各アルミ電解コンデンサの残寿
命に基づいて算出し、算出された前記モジュール化され
た整流回路１、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ
〜２ｃの残寿命を操作・表示部４に表示する。なお、残
寿命の算出は、対応する負荷の仕事量、ＤＣ−ＤＣコン
バータ２ａ〜２ｃの稼働時間、環境温度、自己熱損失等
の稼働状態を示す各種のパラメータに基づいて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源装置に関し、特に
アルミ電解コンデンサを有する電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流電源を直接整流して使用するライン
オペレート型のスイッチング式電源装置では、一般に、
整流方式として経済性高いコンデンサ入力型整流方式が
採用され、整流用のコンデンサとしては大容量に応じ得
るアルミ電解コンデンサが多く使用されている。また、
ＤＣ−ＤＣコンバータの２次側で脈流を平滑する平滑用
としても、アルミ電解コンデンサが多く使用されてい
る。

【０００３】しかし、アルミ電解コンデンサは、電気化
学的な作用を利用した部品であり、電解液を使用してい
るために電極材間に摩耗故障が発生しやすく、その寿命
は長くても５０００〜１００００時間、通常は２０００
〜３０００である。このアルミ電解コンデンサの寿命
は、温度に対してはアレニウスの法則に従って変化する
とされ、温度が１０℃上昇すると、寿命が半分になる。

【０００４】このため、アルミ電解コンデンサを使用し
た電源装置を搭載した電子機器では、電源装置（アルミ
電解コンデンサ）の長寿命化を図る場合は、使用環境温
度を低下させると共にアルミ電解コンデンサ自身の発熱
も抑制すべく、コンデンサに流れるリップル電流が許容
値に対して十分のマージンを持つように機器の回路を設
計し、かつアルミ電解コンデンサとしては、発熱の原因
となる等価直列抵抗値の低いコンデンサを使用してい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は、上記
のように電源装置（アルミ電解コンデンサ）の長寿命化
を図ることはできても、アルミ電解コンデンサの残寿命
を検知することはできなかった。

【０００６】このため、従来は、整流回路内のアルミ電
解コンデンサやＤＣ−ＤＣコンバータ内のアルミ電解コ
ンデンサの寿命が尽きる前にこれら部品を使用した電源
装置を搭載した電子機器の他の部品に故障が発生した
り、或いは買い替え等により当該電子機器が回収された
としても、アルミ電解コンデンサや、アルミ電解コンデ
ンサを含むモジュール化された整流回路やＤＣ−ＤＣコ
ンバータ、或いはモジュール化された整流回路やＤＣ−
ＤＣコンバータを含む電源装置全体を再利用できるか否
かを判断できず、電源装置を交換するか、或いは電子機
器全体を廃棄しており、資源の無駄使いを招いていた。

【０００７】本発明は、このような電源装置の現状に鑑
みてなされたものであり、その目的は、電源装置を構成
する部品の残寿命を管理して再利用の可能性を判断でき
るようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、少なくともアルミ電解コン
デンサを含む整流回路と、該整流回路に接続され少なく
ともアルミ電解コンデンサを含む複数のＤＣ−ＤＣコン
バータとを備えた電源装置において、前記整流回路、お
よび複数のＤＣ−ＤＣコンバータ内の各アルミ電解コン
デンサの残寿命を算出する算出手段と、該算出手段によ
り算出された各アルミ電解コンデンサの残寿命を出力す
る出力制御手段とを備えている。

【０００９】上記目的を達成するため、請求項２記載の
発明は、少なくともアルミ電解コンデンサを含む整流回
路と、該整流回路に接続され少なくともアルミ電解コン
デンサを含む複数のＤＣ−ＤＣコンバータとを備えた電
源装置において、前記整流回路、および複数のＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータ内の各アルミ電解コンデンサの残寿命を算
出する算出手段と、該算出手段により算出された各アル
ミ電解コンデンサの残寿命を出力する出力制御手段と、
前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータを対応する負荷を駆動
する場合にのみ起動するコンバータ制御手段とを備えて
いる。

【００１０】上記目的を達成するため、請求項３記載の
発明では、請求項１、または請求項２記載の前記算出手
段は、前記整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの稼働状
態を示す各種のパラメータに基づいて各アルミ電解コン
デンサの残寿命を算出するように構成されている。

【００１１】上記目的を達成するため、請求項４記載の
発明では、請求項３記載の前記算出手段は、負荷の仕事
量、前記整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの稼働時
間、環境温度、自己熱損失等のパラメータに基づいて各
アルミ電解コンデンサの残寿命を算出するように構成さ
れている。

【００１２】上記目的を達成するため、請求項５記載の
発明では、請求項４記載の前記算出手段は、１つの負荷
を複数のＤＣ−ＤＣコンバータにより並列駆動している
場合に、並列駆動中のＤＣ−ＤＣコンバータに故障が発
生し、故障していない残りのＤＣ−ＤＣコンバータによ
り駆動するときは、前記負荷の仕事量を補正して駆動に
係るＤＣ−ＤＣコンバータ内のアルミ電解コンデンサの
残寿命を算出するように構成されている。

【００１３】上記目的を達成するため、請求項６記載の
発明は、少なくともアルミ電解コンデンサを含むモジュ
ール化された整流回路と、該整流回路に接続され少なく
ともアルミ電解コンデンサを含むモジュール化された複
数のＤＣ−ＤＣコンバータとを備えた電源装置におい
て、前記モジュール化された整流回路、および複数のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの残寿命を内包された各アルミ電解
コンデンサの残寿命に基づいて算出する算出手段と、該
算出手段により算出された前記モジュール化された整流
回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を出
力する出力制御手段とを備えている。

【００１４】上記目的を達成するため、請求項７記載の
発明は、少なくともアルミ電解コンデンサを含むモジュ
ール化された整流回路と、該整流回路に接続され少なく
ともアルミ電解コンデンサを含むモジュール化された複
数のＤＣ−ＤＣコンバータとを備えた電源装置におい
て、前記モジュール化された整流回路、および複数のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの残寿命を内包された各アルミ電解
コンデンサの残寿命に基づいて算出する算出手段と、該
算出手段により算出された前記モジュール化された整流
回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を出
力する出力制御手段と、前記モジュール化された複数の
ＤＣ−ＤＣコンバータを対応する負荷を駆動する場合に
のみ起動するコンバータ制御手段とを備えている。

【００１５】上記目的を達成するため、請求項８記載の
発明では、請求項６、または請求項７記載の前記算出手
段は、前記モジュール化された整流回路、各ＤＣ−ＤＣ
コンバータの稼働状態を示す各種のパラメータに基づい
て該モジュール化された整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバ
ータの残寿命を算出するように構成されている。

【００１６】上記目的を達成するため、請求項９記載の
発明では、請求項８記載の前記算出手段は、負荷の仕事
量、前記モジュール化された整流回路、各ＤＣ−ＤＣコ
ンバータの稼働時間、環境温度、自己熱損失等のパラメ
ータに基づいて該モジュール化された整流回路、各ＤＣ
−ＤＣコンバータの残寿命を算出するように構成されて
いる。

【００１７】上記目的を達成するため、請求項１０記載
の発明では、請求項９記載の前記算出手段は、１つの負
荷を前記モジュール化された複数のＤＣ−ＤＣコンバー
タにより並列駆動している場合に、並列駆動中のＤＣ−
ＤＣコンバータに故障が発生し、故障していない残りの
ＤＣ−ＤＣコンバータにより駆動するときは、前記負荷
の仕事量を補正して駆動に係るＤＣ−ＤＣコンバータの
残寿命を算出するように構成されている。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明では、前記算出手段は、前
記整流回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータ内の各
アルミ電解コンデンサの残寿命を算出し、前記出力制御
手段は、算出された各アルミ電解コンデンサの残寿命を
出力することにより、電源装置を構成する部品（アルミ
電解コンデンサ）の残寿命を管理して再利用の可能性を
判断できるようにする。

【００１９】請求項２記載の発明では、前記算出手段
は、前記整流回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータ
内の各アルミ電解コンデンサの残寿命を算出し、前記出
力制御手段は、算出された各アルミ電解コンデンサの残
寿命を出力し、前記コンバータ制御手段は、前記複数の
ＤＣ−ＤＣコンバータを対応する負荷を駆動する場合に
のみ起動することにより、電源装置を構成する部品（ア
ルミ電解コンデンサ）の残寿命を管理して再利用の可能
性を判断できるようにすると共に、部品（ＤＣ−ＤＣコ
ンバータ）の寿命を延ばすようにする。

【００２０】請求項３記載の発明では、請求項１、また
は請求項２記載の前記算出手段は、前記整流回路、各Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータの稼働状態を示す各種のパラメータ
に基づいて各アルミ電解コンデンサの残寿命を算出する
ことにより、請求項１または請求項２と同様の作用・効
果が得られるようにする。

【００２１】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
前記算出手段は、負荷の仕事量、前記整流回路、各ＤＣ
−ＤＣコンバータの稼働時間、環境温度、自己熱損失等
のパラメータに基づいて各アルミ電解コンデンサの残寿
命を算出することにより、請求項１または請求項２と同
様の作用・効果が得られるようにする。

【００２２】請求項５記載の発明では、請求項４記載の
前記算出手段は、１つの負荷を複数のＤＣ−ＤＣコンバ
ータにより並列駆動している場合に、並列駆動中のＤＣ
−ＤＣコンバータに故障が発生し、故障していない残り
のＤＣ−ＤＣコンバータにより駆動するときは、前記負
荷の仕事量を補正して駆動に係るＤＣ−ＤＣコンバータ
内のアルミ電解コンデンサの残寿命を算出することによ
り、請求項１または請求項２と同様の作用・効果が得ら
れるようにする。

【００２３】請求項６記載の発明では、前記算出手段
は、前記モジュール化された整流回路、および複数のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの残寿命を内包された各アルミ電解
コンデンサの残寿命に基づいて算出し、前記出力制御手
段は、算出された前記モジュール化された整流回路、お
よび複数のＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を出力するこ
とにより、電源装置を構成するモジュール化された部品
の残寿命を管理してモジュール単位での再利用の可能性
を判断できるようにする。

【００２４】請求項７記載の発明では、前記算出手段
は、前記モジュール化された整流回路、および複数のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータの残寿命を内包された各アルミ電解
コンデンサの残寿命に基づいて算出し、前記出力制御手
段は、算出された前記モジュール化された整流回路、お
よび複数のＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を出力し、前
記コンバータ制御手段は、前記モジュール化された複数
のＤＣ−ＤＣコンバータを対応する負荷を駆動する場合
にのみ起動することにより、電源装置を構成するモジュ
ール化された部品の残寿命を管理してモジュール単位で
の再利用の可能性を判断できるようにすると共に、部品
（モジュール化されたＤＣ−ＤＣコンバータ）の寿命を
延ばすようにする。

【００２５】請求項８記載の発明では、請求項６、また
は請求項７記載の前記算出手段は、前記モジュール化さ
れた整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの稼働状態を示
す各種のパラメータに基づいて該モジュール化された整
流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を算出するこ
とにより、請求項６、または請求項７と同様の作用・効
果が得られるようにする。

【００２６】請求項９記載の発明では、請求項８記載の
前記算出手段は、負荷の仕事量、前記モジュール化され
た整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの稼働時間、環境
温度、自己熱損失等のパラメータに基づいて該モジュー
ル化された整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命
を算出することにより、請求項６、または請求項７と同
様の作用・効果が得られるようにする。

【００２７】請求項１０記載の発明では、請求項９記載
の前記算出手段は、１つの負荷を前記モジュール化され
た複数のＤＣ−ＤＣコンバータにより並列駆動している
場合に、並列駆動中のＤＣ−ＤＣコンバータに故障が発
生し、故障していない残りのＤＣ−ＤＣコンバータによ
り駆動するときは、前記負荷の仕事量を補正して駆動に
係るＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を算出することによ
り、請求項６、または請求項７と同様の作用・効果が得
られるようにする。

【００２８】

【実施例】

［第１実施例］本発明の第１実施例を図１ないし図３を
参照して説明する。図１は、第１実施例による電源装置
を適用した電子機器の構成を示すブロック図であり、図
２は図１の整流回路の構成を示す回路図、図３は図１の
ＤＣ−ＤＣコンバータの構成を示す回路図である。

【００２９】本実施例における電源装置では、交流電源
Ｅに整流回路１が接続され、該整流回路１には、複数の
出力系統（負荷３ａ，３ｂ，３ｃ）にそれぞれ電力を供
給するＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃが互いに並列に
接続されている。これらの整流回路１とＤＣ−ＤＣコン
バータ２ａ〜２ｃとは、それぞれ各回路ブロックごとに
モジュール化されている。

【００３０】整流回路１は、図２に示すように、交流電
源Ｅに接続される入力端子ｔ１，ｔ２間にダイオードブ
リッジＤＢ１が接続され、ダイオードブリッジＤＢ１の
出力端子ｔ３，ｔ４間に平滑コンデンサ（アルミ電解コ
ンデンサ）Ｃ１が接続されている。

【００３１】また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃ
は、それぞれの出力電流と出力電圧とは異なるが、構成
そのものは同一であり、図３に示すように、整流回路１
の出力端子ｔ３，ｔ４に接続される入力端子ｔ５，ｔ６
間に、トランスＴ１の一次側巻線と電力スイッチング素
子Ｑとが直列に接続されている。また、トランスＴ１の
二次側巻線の一端にダイオードＤ１の陽極側が接続さ
れ、ダイオードＤ１の陰極側には、ダイオードＤ２の陰
極側が接続され、ダイオードＤ２の陽極側は、トランス
Ｔ１の二次側巻線の他端に接続されている。

【００３２】また、ダイオードＤ１の陰極側とダイオー
ドＤ２の陰極側の接続点に、チョークコイルＬの一端が
接続され、チョークコイルＬの他端とトランスＴ１の二
次側巻線の他端間に、平滑コンデンサ（アルミ電解コン
デンサ）Ｃｓが接続され、チョークコイルＬと平滑コン
デンサＣｓの接続点と、コンバータの出力端子ｔ７間
に、過電流検出回路１２が接続されている。さらに、平
滑コンデンサＣｓと並列に、コンバータの出力電圧を検
出する電圧検出回路１３と、コンバータに生じる過電圧
を検出する過電圧検出回路１４が接続され、電圧検出回
路１３、過電圧検出回路１４及び過電流検出回路１２の
出力端子には、フォトカプラ１５が接続されている。

【００３３】このフォトカプラ１５の出力端子は、スイ
ッチング動作の制御を行なうＰＷＭ回路１６に接続さ
れ、ＰＷＭ回路１６の出力端子が電力スイッチング素子
Ｑに接続されている。また、コンバータには、過電流検
出回路１２に接続され、過電流検出信号が出力される過
電流検出端子ｔ９、過電圧検出回路１４に接続され、過
電圧検出信号が出力される過電圧検出端子ｔ１０、及び
動作制御信号がフォトカプラ１５に入力される動作制御
信号入力端子ｔ１１が設けられ、動作制御信号入力端子
ｔ１１と、過電圧検出回路１４間には、陰極側を過電圧
検出回路１４に接続してダイオード１７が接続され、過
電圧検出信号の出力時には、動作制御信号の入力が禁止
されるようになっている。

【００３４】本実施例では、図１に示すように、電子機
器全体の動作を制御するＣＰＵ５が設けられ、このＣＰ
Ｕ５は、Ｉ／Ｏポート６を介して、負荷３ａ〜３ｃの駆
動を制御すると共にＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃの
動作／非動作を制御し、さらに整流回路１およびＤＣ−
ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃの各モジュールの残寿命等を
管理する。

【００３５】Ｉ／Ｏポート６には、本電子機器に対する
動作指示を行ったり、各モジュールの残寿命、異常等を
表示したりする操作・表示部４が接続されている。ＣＰ
Ｕ５には、各負荷３ａ〜３ｃの動作タイミングや動作時
間を管理するタイマＩＣ７、各種の制御プログラムや、
負荷ごとの稼働時の重み付変数など各種の固定データを
格納するＲＯＭ８、通電時間、稼働状況などのデータが
一時的に格納されるＲＡＭ９が接続され、ＲＡＭ９には
バックアップ電源１０が接続されている。

【００３６】次に、本実施例の動作を図４及び図５を参
照して説明する。図４は負荷動作処理タスクを示すフロ
ーチャート、図５は負荷監視タスクを示すフローチャー
トである。

【００３７】本電子機器の電源スイッチ（図示省略）が
オンされると、整流回路１によって交流電源Ｅから供給
された交流電力が直流に変換される。そして、ＣＰＵ５
は、本電子機器の動作シーケンスに従った制御プログラ
ム信号に基づいて、稼働時に必要な負荷３ａ〜３ｃに対
応するＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃを作動させる。
すなわち、操作・表示部４、ＣＰＵ５、タイマＩＣ７等
のシステム制御回路に対して電力供給を行うＤＣ−ＤＣ
コンバータ（図示省略）だけは常時作動状態となってい
るが、それ以外の負荷３ａ〜３ｃへの電力供給を行うＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃは、対応する負荷３ａ〜
３ｃを作動させる必要のある場合にのみ作動状態とな
る。

【００３８】この場合、動作シーケンスに従って、負荷
３ａのタスクが読み出されると、図４（ａ）に示すよう
に、ステップＳ１でデータエリアがクリアされ、ステッ
プＳ２でＤＣ−ＤＣコンバータ２ａが動作中である旨を
示すＡフラグが“１”に設定され、ステップＳ３で負荷
３ａに対応するＤＣ−ＤＣコンバータ２ａが作動され、
ＤＣ−ＤＣコンバータ２ａから負荷３ａに電力が供給さ
れる。そして、ステップＳ４では、ＤＣ−ＤＣコンバー
タ２ａからの電力によって、負荷３ａの動作が実行さ
れ、その後、ステップＳ５で負荷３ａが処理待ちの状態
となり、ステップＳ６でＤＣ−ＤＣコンバータ２ａの作
動を停止し、ステップＳ７において、負荷３ａのフラグ
が“０”に戻されて処理が終了する。

【００３９】また、負荷３ｂのタスクが読み出される
と、図４（ｂ）に示すように、ステップＳ１ないしステ
ップＳ７に対応するステップＳ１１ないしステップＳ１
７に従って、同図（ａ）の場合と同様に負荷動作処理タ
スクが実行される。同様に、負荷３ｃのタスクが読み出
されると、図４（ｃ）に示すように、ステップＳ１ない
しステップＳ７に対応するステップＳ２１ないしステッ
プＳ２７に従って、同図（ａ）の場合と同様に負荷動作
処理タスクが実行される。

【００４０】これらのタスクの実行に際しては、負荷に
電力を供給するＤＣ−ＤＣコンバータのみが駆動され、
負荷３ａ〜３ｃが同時に駆動される場合、或いは別々に
駆動される場合の何れでも、ＯＳ（オペレーティングシ
ステム）のタイムシェアリング機能によって実行され
る。また、過電流検出回路１２で過電流が検出され、或
いは過電圧検出回路１４で過電圧が検出されると、ＣＰ
Ｕ５によって、過電流または過電圧が検出されたＤＣ−
ＤＣコンバータの動作は停止される。

【００４１】次に、負荷の稼働監視タスクを図５のフロ
ーチャートに従って説明する。

【００４２】図５に示すように、タイマＩＣ７によるタ
イマ割込みにより、一定時間ごとに各負荷が動作中であ
るか否かを示す動作フラグを確認する負荷監視タスクが
実行される。

【００４３】この負荷監視タスクでは、ステップＳ３１
で負荷３ａが動作中であるか否かを示すＡフラグが
“１”に設定されているか否により、負荷３ａが動作中
であるか否かが判別され、この判別の結果、負荷３ａが
動作中であれば、ステップＳ３２に進んで、負荷３ａの
動作時間のカウント数が設定値（使用機器に応じて、寿
命係数を補正する値）に達したか否かが判別され、その
結果、設定値に達していなければ、指定アドレスの内
容、すなわち負荷３ａの動作時間のカウント数が＋１さ
れて、ステップＳ３４に進む。なお、ステップＳ３１に
て負荷３ａが動作中でないと判別されたとき、ステップ
Ｓ３２にて負荷３ａの動作時間のカウント数が設定値に
達したと判別されたときは、そのままステップＳ３４に
進む。

【００４４】ステップＳ３４では、負荷３ｂが動作中で
あるか否かを示すＢフラグが“１”に設定されているか
否により、負荷３ｂが動作中であるか否かが判別され、
この判別の結果、負荷３ｂが動作中であれば、ステップ
Ｓ３５に進んで、負荷３ｂの動作時間のカウント数が設
定値に達したか否かが判別され、その結果、設定値に達
していなれば、指定アドレスの内容、すなわち負荷３ｂ
の動作時間のカウント数が＋１されて、ステップＳ３７
に進む。なお、ステップＳ３４にて負荷３ｂが動作中で
ないと判別されたとき、ステップＳ３５にて負荷３ｂの
動作時間のカウント数が設定値に達したと判別されたと
きは、そのままステップＳ３７に進む。

【００４５】ステップＳ３７では、負荷３ｃが動作中で
あるか否かを示すＣフラグが“１”に設定されているか
否により、負荷３ｃが動作中であるか否かが判別され、
この判別の結果、負荷３ｃが動作中であれば、ステップ
Ｓ３８に進んで、負荷３ｃの動作時間のカウント数が設
定値に達したか否かが判別され、その結果、設定値に達
していなれば、指定アドレスの内容、すなわち負荷３ｃ
の動作時間のカウント数が＋１されて、終了する。

【００４６】このようにして得られる各負荷３ａ〜３ｃ
の動作時間のカウント数と、ＲＯＭ８にプリセットされ
た各負荷３ａ〜３ｃの状態変数とにより、後述するよう
に、各負荷３ａ〜３ｃの稼働率と各モジュール（すなわ
ちアルミ電解コンデンサＣ１、Ｃｓ）ごとの残寿命が演
算される。

【００４７】コンバータモジュールの寿命は、負荷の稼
働率により規定される。この負荷の稼働率は、１回の仕
事量、または規定された仕事量を当該電子機器、または
当該モジュール内のアルミ電解コンデンサの有効寿命で
定量化し、 稼働率（Ｂｒｔ）＝仕事量／有効寿命（ＬＴｅ） …（１） で表される。（１）式において、仕事量は、稼働時にお
ける１サイクル分のタイマ割込みのカウント数と、状態
変数とにより規定される値である。ここで状態変数は、
負荷の単位時間の仕事量の差に応じて設定されるもので
あって、カウントされた仕事時間での仕事量を定量化す
るための変数であり、仕事量、割込時間、カウント数、
状態変数の間には、（２）式が成立する。 仕事量＝割込時間×カウント数×状態変数 …（２）

【００４８】また、負荷の稼働時間をＢｔとすると、
（３）式が成立する。 稼働時間（Ｂｔ）＝稼働率（Ｂｒｔ）×動作回数 …（３）

【００４９】一方、有効寿命（ＬＴｅ）は、規定温度、
環境温度、自己発熱を用いて次式で表される。 有効寿命（ＬＴｅ）＝規定寿命・２-M … （４） （４）式において、規定寿命はカタログ等で規定されて
いる寿命であり、Ｍは次式で示される。 Ｍ＝（規定温度−環境温度）／１０−自己発熱／Ｋ …（５） （５）式で規定温度は、カタログ等で規定されている使
用温度で、Ｋはコンデンサの形状等で定まる定数（５〜
１０）である。自己発熱の寿命への影響は、リップル電
流重畳により規定された寿命の場合には無視することが
できるため、自己発熱を“０”として求めることができ
る。

【００５０】そして、コンバータモジュールの残寿命Ｒ
ＬＴｃｏｎは（６）式で表される。 残寿命（ＲＬＴｃｏｎ）＝有効寿命（ＬＴｅ）−稼働時間（Ｂｔ）…（６）

【００５１】一方、整流回路部（整流回路モジュール）
の寿命の演算は、待機侍と稼働侍での電力消費量の差に
より、環境温度（各モジュールの発熱による温度上昇）
と自己発熱とが異なるために複雑なものとなる。しか
し、本実施例では、稼働侍のリップル電流を許容値以下
に設定することで、自己発熱分を無視して各モジュール
の発熱による環境温度の影響のみを考慮して、整流回路
モジュールの残寿命の演算を（７）、（８）式に基づい
て行なう。 稼働時寿命（ＬＴｂｓｙ）＝規定寿命×２-M1 …（７） Ｍ１＝｛規定温度−（環境温度＋△Ｔ）｝／１０ …（８） （８）式において、温度上昇△Ｔは以下のように演算さ
れる。

【００５２】各コンバータモジュールの出力電力をＰn
o、変換効率をηn、モジュールの内部損失電力をＰen、
この内で放熱器に取り付けられた素子での熱損失Ｐsnに
基づく熱拡散を５０％とすると、モジュール内での熱損
失Ｐinは、（９）式で与えられる。 Ｐin＝Ｐen−０．５Ｐsn ＝Ｐno（１／ηn−１）−０．５Ｐsn …（９）

【００５３】各モジュールによる全熱損失Ｐは、Ｐ＝Σ
Ｐinであるから、電源の各モジュールの包絡体積の熱抵
抗をθeとして、これら各モジュールによる温度上昇△
Ｔは（１０）式で求められる。 △Ｔ＝θe×Ｐ ＝θe×Σ｛Ｐno（１／ηn−１）−０．５Ｐsn｝…（１０）

【００５４】また、待機時の寿命は、待機時には無負荷
で殆ど電流は流れず、自己発熱を“０”とすることがで
きるので、（１１）、（１２）式で求められる。 待機寿命（ＬＴｓｔｂ）＝規定寿命×２-M2 …・（１１） Ｍ２＝｛（規定温度−環境温度）／１０｝ … （１２）

【００５５】これらの式に基づいて、整流回路モジュー
ルの残寿命ＬＴは、（１３）、（１４）式で表される。 残寿命（ＬＴ）＝待機寿命（ＬＴｓｔｂ）−稼働時間（Ｂｔ）×Ｎ…（１３） Ｎ＝待機侍寿命（ＬＴｓｔｂ）／稼働時寿命（ＬＴｂｓｙ）… （１４）

【００５６】以上に説明した演算を行なうことにより、
各モジュールごとに残寿命を求め、そして、残寿命が予
め設定した基準値以下になると、その旨の警告メッセー
ジを操作・表示部４に表示することにより、ユーザに当
該モジュールの交換等を促して、各モジュールの寿命管
理が行なわれる。なお、残寿命が予め設定した基準値以
下にならなくても、各モジュールごとの残寿命を操作・
表示部４に表示するようにしてもよい。

【００５７】また、コンバータから発せられる過電流信
号及び過電圧信号に基づいて、ＣＰＵ５の制御により当
該コンバータの動作を停止すると共に、異常（故障）が
発生した旨のメッセージを操作・表示部４に表示し、ユ
ーザに当該モジュールの交換等を促すことが可能とな
る。

【００５８】なお、これらメッセージに応答して、モジ
ュールが交換された場合には、ＲＡＭ９に書込まれてい
る交換に係る旧モジュールの残寿命データや稼働率デー
タなどの履歴を、交換に係る新モジュールに対応するデ
ータに書換えることにより、新モジュールに対する寿命
管理を同様に行うことが可能となる。

【００５９】また、作動させるべき負荷に対応するＤＣ
−ＤＣコンバータのみを作動させることにより、電力消
費量を大幅に削減し、機器内部の温度上昇を抑えて、各
モジュール、すなわち電解コンデンサの寿命を延ばすと
共に、当該電子機器のランニングコストを低減すること
が可能となる。

【００６０】［第２実施例］図６は第２実施例の構成を
示すブロック図であり、図１に示した第１実施例に係る
部分と同一部分には同一符号が付されている。

【００６１】第２実施では、図１に示した第１実施例と
同様のＤＣ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｃの他に、ＤＣ−
ＤＣコンバータ２ｄが新たに設けられている。これらＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ２ａ〜２ｄとして標準品を使用し、
その定格出力電流は、１Ａ〜２Ａとなっている。

【００６２】そして、本実施例では、ＣＰＵ５の制御の
下に、負荷３ａ〜３ｃの電流容量を監視し、上記定格出
力電流より大きな電流を必要とする負荷については、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ２ｄと当該負荷の専用のＤＣ−ＤＣ
コンバータとを並列に接続して、当該負荷を並列駆動す
る。なお、図６では、負荷３ｃを並列駆動する場合の接
続例が示されている。

【００６３】このように、並列駆動している最中に並列
駆動に係るＤＣ−ＤＣコンバータが故障して、電力を出
力できなくなったときは、並列駆動に係る他の正常なＤ
Ｃ−ＤＣコンバータだけで負荷を駆動することになる
が、この場合は、その影響を寿命計算の補正計数により
吸収することにより、正確な残寿命を算出するようにし
ている。

【００６４】すなわち、並列駆動している最中に並列駆
動に係るＤＣ−ＤＣコンバータが故障した場合には、Ｒ
ＡＭ９内の並列時補正係数格納領域から対応する負荷の
状態変数を補正するための補正係数を読出し、この補正
係数に基づいて上記状態変数の数値を補正する。このよ
うに補正することにより、上記算出式をそのまま利用し
て、正確な残寿命を算出することが可能となる。

【００６５】本実施例によると、第１実施例で得られる
効果に加えて、負荷の電流容量が予め設定した基準値を
上回る状態となった場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ２ｄ
を該負荷に対応するＤＣ−ＤＣコンバータに並列に接続
して、過電流容量発生に対処することが可能になり、ま
た、ＤＣ−ＤＣコンバータの異常時に、該ＤＣ−ＤＣコ
ンバータに代えて、ＤＣ−ＤＣコンバータから該負荷に
電力を供給すると共に、その場合のＤＣ−ＤＣコンバー
タの残寿命を、上記算出式をそのまま利用して正確に算
出することが可能となる。

【００６６】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ことなく、例えば、整流回路やＤＣ−ＤＣコンバータが
モジュール化されていない場合に適用することができ
る。この場合は、整流回路やＤＣ−ＤＣコンバータ内の
アルミ電解コンデンサ自体の残寿命を直接算出するよう
にすればよい。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明よれば、電
源装置を構成する部品、すなわち整流回路やＤＣ−ＤＣ
コンバータ内のアルミ電解コンデンサ、或いは少なくと
もアルミ電解コンデンサを含みモジュール化された整流
回路やＤＣ−ＤＣコンバータをの残寿命を管理して再利
用の可能性を判断できるようになり、電源装置を構成す
る部品が使用可能であるにも拘らず無駄に廃棄すること
なく、資源を有効に活用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による電源装置を適用した
電子機器の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の整流回路の構成を示す回路図である。

【図３】図１のＤＣ−ＤＣコンバータの構成を示す回路
図である。

【図４】負荷動作処理タスクを示すフローチャートであ
る。

【図５】負荷監視タスクを示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２実施例による電源装置を適用した
電子機器の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…整流回路 ２ａ〜２ｄ…ＤＣ−ＤＣコンバータ ３ａ〜３ｃ…負荷 ４…操作・表示部 ５…ＣＰＵ ６…Ｉ／Ｏポート ７…タイマＩＣ ８…ＲＯＭ ９…ＲＡＭ １０…バックアップ電源 １２…過電流検出回路 １４…過電圧検出回路 Ｃ１、Ｃｓ…アルミ電解コンデンサ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともアルミ電解コンデンサを含む
   整流回路と、該整流回路に接続され少なくともアルミ電
   解コンデンサを含む複数のＤＣ−ＤＣコンバータとを備
   えた電源装置において、 前記整流回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータ内の
   各アルミ電解コンデンサの残寿命を算出する算出手段
   と、 該算出手段により算出された各アルミ電解コンデンサの
   残寿命を出力する出力制御手段と、 を備えたことを特徴とする電源装置。
2. 【請求項２】 少なくともアルミ電解コンデンサを含む
   整流回路と、該整流回路に接続され少なくともアルミ電
   解コンデンサを含む複数のＤＣ−ＤＣコンバータとを備
   えた電源装置において、 前記整流回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータ内の
   各アルミ電解コンデンサの残寿命を算出する算出手段
   と、 該算出手段により算出された各アルミ電解コンデンサの
   残寿命を出力する出力制御手段と、 前記複数のＤＣ−ＤＣコンバータを対応する負荷を駆動
   する場合にのみ起動するコンバータ制御手段と、 を備えたことを特徴とする電源装置。
3. 【請求項３】 前記算出手段は、前記整流回路、各ＤＣ
   −ＤＣコンバータの稼働状態を示す各種のパラメータに
   基づいて各アルミ電解コンデンサの残寿命を算出するこ
   とを特徴とする請求項１、または請求項２記載の電源装
   置。
4. 【請求項４】 前記算出手段は、負荷の仕事量、前記整
   流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの稼働時間、環境温
   度、自己熱損失等のパラメータに基づいて各アルミ電解
   コンデンサの残寿命を算出することを特徴とする請求項
   ３記載の電源装置。
5. 【請求項５】 前記算出手段は、１つの負荷を複数のＤ
   Ｃ−ＤＣコンバータにより並列駆動している場合に、並
   列駆動中のＤＣ−ＤＣコンバータに故障が発生し、故障
   していない残りのＤＣ−ＤＣコンバータにより駆動する
   ときは、前記負荷の仕事量を補正して駆動に係るＤＣ−
   ＤＣコンバータ内のアルミ電解コンデンサの残寿命を算
   出することを特徴とする請求項４記載の電源装置。
6. 【請求項６】 少なくともアルミ電解コンデンサを含む
   モジュール化された整流回路と、該整流回路に接続され
   少なくともアルミ電解コンデンサを含むモジュール化さ
   れた複数のＤＣ−ＤＣコンバータとを備えた電源装置に
   おいて、 前記モジュール化された整流回路、および複数のＤＣ−
   ＤＣコンバータの残寿命を内包された各アルミ電解コン
   デンサの残寿命に基づいて算出する算出手段と、 該算出手段により算出された前記モジュール化された整
   流回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を
   出力する出力制御手段と、 を備えたことを特徴とする電源装置。
7. 【請求項７】 少なくともアルミ電解コンデンサを含む
   モジュール化された整流回路と、該整流回路に接続され
   少なくともアルミ電解コンデンサを含むモジュール化さ
   れた複数のＤＣ−ＤＣコンバータとを備えた電源装置に
   おいて、 前記モジュール化された整流回路、および複数のＤＣ−
   ＤＣコンバータの残寿命を内包された各アルミ電解コン
   デンサの残寿命に基づいて算出する算出手段と、 該算出手段により算出された前記モジュール化された整
   流回路、および複数のＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を
   出力する出力制御手段と、 前記モジュール化された複数のＤＣ−ＤＣコンバータを
   対応する負荷を駆動する場合にのみ起動するコンバータ
   制御手段と、 を備えたことを特徴とする電源装置。
8. 【請求項８】 前記算出手段は、前記モジュール化され
   た整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの稼働状態を示す
   各種のパラメータに基づいて該モジュール化された整流
   回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を算出すること
   を特徴とする請求項６、または請求項７記載の電源装
   置。
9. 【請求項９】 前記算出手段は、負荷の仕事量、前記モ
   ジュール化された整流回路、各ＤＣ−ＤＣコンバータの
   稼働時間、環境温度、自己熱損失等のパラメータに基づ
   いて該モジュール化された整流回路、各ＤＣ−ＤＣコン
   バータの残寿命を算出することを特徴とする請求項８記
   載の電源装置。
10. 【請求項１０】 前記算出手段は、１つの負荷を前記モ
    ジュール化された複数のＤＣ−ＤＣコンバータにより並
    列駆動している場合に、並列駆動中のＤＣ−ＤＣコンバ
    ータに故障が発生し、故障していない残りのＤＣ−ＤＣ
    コンバータにより駆動するときは、前記負荷の仕事量を
    補正して駆動に係るＤＣ−ＤＣコンバータの残寿命を算
    出することを特徴とする請求項９記載の電源装置。