JPH09264913A - 直流安定化電源の連続診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】システム等の直流安定化電源の監視する装置に
おいて、装置をコンパクトで安価なものとし、小さなシ
ステム等にも取付けが可能で、しかも小さな値であるリ
ップル分の増減も正確に検出でき、直流安定化電源の精
度のよい連続監視を可能とする。 【解決手段】直流安定化電源Ａの出力する直流電圧信号
を入力し、この直流電圧信号に含まれる交流成分をハイ
パスフィルター２で分離して交流電圧とし、この交流電
圧値（リップル分）を比較回路４で予め設定した交流電
圧レベルと比較し、アナログ処理によりコンデンサの劣
化によるリップル分の増大を検出する。リップル分が増
大すると警報等を出力するなどして、直流安定化電源１
の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータや
シーケンスコントローラ等のシステム電源などに用いら
れる直流安定化電源の連続診断装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】システム電源などに用いられる直流安定
化電源は、入力側電圧の変動および負荷側の変動に対し
て出力直流電圧または電流を一定範囲内に保つようにし
た電源装置であり、直流安定化電源はシステム本体等の
信頼性を左右する重要な要素である。このような直流安
定化電源に変動や異常が生じた場合にはシステム本体等
の機能に大きな影響を与えるため、従来においては、直
流安定化電源の良否や劣化進行度合いを自動的に監視診
断する装置が提案されている（特開平３−１３１７７５
号公報）。

【０００３】これは、図６に示すように、直流安定化電
源Ａの複数個の電圧電源部の出力直流電圧信号を入力部
５０により入力し、各整合部５１で電圧値を拡大・縮小
することによりレベル合わせを行い、チャンネルコント
ローラ５２により各直流電圧信号を順次Ａ／Ｄ変換部５
３に出力し、Ａ／Ｄ変換された直流電圧信号のディジタ
ル信号が演算機能をもつＣＰＵ部５４に送られる。

【０００４】ＣＰＵ部５４では、ディジタル信号に変換
された直流電圧信号の上限値と下限値の平均から直流電
圧値を検出し、また上限値と下限値との差から交流成分
の波高値を算出する。これら直流電圧値と交流成分の波
高値は、それぞれ予め設定した直流電圧レベル，波高値
レベルと比較され、その差から各電圧電源部の性能監視
・劣化診断がなされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の監視診断方式においては、次のような問題点が
ある。

【０００６】 この方式では、ＣＰＵを搭載した大が
かりな診断装置となり、小さな直流安定化電源の診断に
は不適である。

【０００７】 ディジタル処理を行うことから、ノイ
ズ的なｋＨｚ以上の周波数をもつリップル電圧の測定に
不適である。

【０００８】 出力直流電圧をそのまま入力している
ため、直流電圧値に対する交流成分の値が小さくなり、
交流分の精度に問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題点を解消すべく
考案されたもので、その目的は、装置をコンパクトで安
価なものとすることができ、小さなシステム等にも取付
けが可能で、しかも小さな値であるリップル分の増減も
正確に検出でき、直流安定化電源の精度のよい連続監視
が可能な直流安定化電源の連続診断装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、図１の１ａ部分の回路構成で示すよう
に、直流安定化電源の出力する直流電圧信号を入力し、
この直流電圧信号に含まれる交流成分を分離して交流電
圧とし、この交流電圧値（リップル分）を予め設定した
交流電圧レベルと比較し、その差から前記直流安定化電
源の良否を判定する。

【００１１】直流電圧信号に含まれる交流成分の取り出
しには、小型のハイパスフィルターを用いることがで
き、得られた交流電圧の大きさは比較回路によりレベル
判定することができる。回路構成は全てアナログ信号と
して処理することができるため、従来のディジタル処理
のようなサンプリング時間に関係なく、連続監視が可能
となる。また、ディジタル処理では、アナログ−ディジ
タル変換装置を有することになり、余分なコストアップ
となる。さらに、本発明では１つの直流電源に対して１
つの監視装置で完結しており、しかもアナログ処理によ
り非常にコンパクトに仕上がっている。そのため、どん
な小さなシステムの電源装置の監視にも容易に取付け可
能となる。

【００１２】直流安定化電源の良否は出力直流電圧に含
まれる交流成分の大きさ（リップル分）で判定すること
ができる。このリップル分は負荷電流の大きさによって
大きく左右される。即ち、直流安定化電源内に設置され
ているコンデンサＣと負荷抵抗Ｒによる時定数ＣＲが大
きい程、リップル分は小さくなる。また、直流安定化電
源のコンデンサには電解コンデンサが使用され、このコ
ンデンサは経年変化により劣化していく。この劣化によ
りコンデンサＣが小さくなり、時定数ＣＲの値が小さく
なり、リップル分の増大となる。図４に直流安定化電源
の出力電圧波形の例を示す。この図において、ａの部分
は電源内部の抵抗ｒとコンデンサＣで定まる部分であ
る。ｂ部分は負荷抵抗ＲとコンデンサＣで大きく左右さ
れ、使用中の負荷抵抗Ｒの変化で大きく変化する。

【００１３】従来の出力直流電圧をそのまま入力してデ
ィジタル処理を行う方法では、直流電圧値に対して小さ
い値のリップル分の測定が困難であるが、本発明では、
ハイパスフィルターで取り出した交流成分の大きさを判
定することで、負荷の増減によるリップル分の増減を精
度よく確実に検出することができる。また、比較回路に
おけるレベル設定を適宜調整することにより、負荷電流
の大きさにより変化するリップルに対応させることがで
き、負荷の要求する直流電圧の質を常時監視することが
できる。

【００１４】また、前述のリップル分を判定する連続監
視装置のみでも目的を達成することができるが、この機
能に、図１の１ｂ部分の回路構成で示すように、直流安
定化電源からの直流電圧信号の直流電圧値を予め設定し
た直流電圧レベルと比較し、その差から前記直流安定化
電源の良否を判定する機能を付加するようにしてもよ
い。この場合、コンデンサ劣化によるリップルの増大の
検出に加えて、直流安定化電源の故障による電源電圧の
上昇および降下を検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示する実施例
に基づいて詳細に説明する。図１に、この発明に係る直
流安定化電源の連続診断装置の１実施例を示す。図２，
図３はその変形例である。図１において、直流安定化電
源Ａには、負荷Ｂと、本発明に係る連続診断装置１が接
続されている。この連続診断装置１は、コンデンサ劣化
によるリップルの増大を検出・判定する部分１ａと、直
流安定化電源の故障による電源電圧の上昇・降下を検出
・判定する部分１ｂからなる。

【００１６】１ａ部分は、ハイパスフィルター２と、増
幅回路３と、比較回路４と、レベル設定部５と、発光ダ
イオード６と、リレー７からなり、ハイパスフィルター
２により直流安定化電源１の出力直流電圧信号に含まれ
る交流成分のみを取り出して交流電圧値（リップル分）
を得、これを増幅回路３を介して比較回路４に送る。

【００１７】比較回路４では、交流電圧値が任意に設定
可能なレベル設定部５から送られてきた交流電圧レベル
と比較される。交流電圧値が交流電圧レベルよりも大き
い場合には、発光ダイオード６が点灯し、リレーコイル
７ａの励磁により接点７ｂが閉じて警報が出力される。
これにより、コンデンサの劣化によるリップル分の増大
が検出される。

【００１８】１ｂ部分は、増幅回路１０と、２つの比較
回路１１・１２と、上限レベル設定部１３と、下限レベ
ル設定部１４と、発光ダイオード１５と、リレー１６か
らなり、一般的に使用されている直流電源装置のレベル
設定部と同様の構造となっている。比較回路１１および
１２で、直流安定化電源１の出力直流電圧信号が上限レ
ベル設定部１３の上限直流電圧レベルおよび下限レベル
設定部１４の下限直流電圧レベルと比較される。直流電
圧値が上下限レベルの範囲外になると、発光ダイオード
１５が点灯し、リレーコイル１６ａの励磁により接点１
６ｂが閉じて警報が出力される。これにより、直流安定
化電源１の故障による電源電圧の上昇および降下が検出
される。

【００１９】次に、通常、直流安定化電源の重大な故
障、つまり直流電圧の降下についてはシステムの停止等
で発見がしやすい。そこで、図２に示すように、リップ
ルの監視のみを行う１ａ部分のみの設置も可能である。
この装置の構成は、図１の１ａ部分の構成と同じである
が、比較回路４とレベル設定部５などを増設し、リップ
ルの大きさの判定を２段，３段，…とすることにより、
コンデンサーの劣化状態を監視することができ、コンデ
ンサー取替時期の判定が可能となる。

【００２０】また、直流安定化電源１の重大な故障によ
る電圧降下は図５に示すような波形となる。この図の故
障発生Ａ点よりの電圧降下状態は、多くの周波数を含ん
だ交流分ということができる。従って、前記交流分がハ
イパスフィルター２を通過し、比較回路４によりＬＥＤ
やブザーなどによる警報が出力され（この点は実験でも
確認済みである）、１ａ部分のみでも直流安定化電源１
の重大な故障を検出・判定することができる。

【００２１】なお、図３に示すように、１ａ部分と１ｂ
部分をブロック化し、自由に分離しあるいは組み合わせ
ることも可能である。また、レベル設定部の設定レベル
は容易に設定できる構造とすることにより、現状に合わ
せた設定、つまり負荷の要求するリップル等に容易に設
定することができる。

【００２２】以上のような連続監視装置は、例えばコン
ピュータやシーケンスコントローラ等のシステムの電源
監視はもちろんのこと、小型でコンパクトとすることが
できるため、ディジタル式計装発信器等の直流安定化電
源の監視にも容易に取付け可能である。従来のＣＰＵを
搭載して複数個の電圧電源部の出力電圧をディジタル処
理する装置（特開平３−１３１７７５号公報）では、監
視装置そのものが大規模となり、小さいなシステムの直
流安定化電源ではどちらが主体装置であるか疑問とな
り、取付けに無駄が生じる。

【００２３】また、現在まで一般的には１〜２回／年の
電圧およびリップル測定を実施し、直流安定化電源の信
頼性を保つ努力をしていたが、測定した時の負荷が軽負
荷である場合、リップル分の値が小さくなり、異常発見
が遅れていた。また、従来の出力直流電圧をそのまま入
力してディジタル処理を行う方法でも、リップル分の正
確な測定が困難である。これに対して、本発明では、ハ
イパスフィルターで取り出した交流成分の大きさを比較
回路で判定することで、リップル分の増減を精度よく確
実に検出することができる。また、レベル設定を適宜調
整することにより、負荷電流の大きさにより変化するリ
ップルに対応させることができる。さらに、直流電圧信
号の直流電圧値を予め設定した直流電圧レベルと比較す
ることにより、コンデンサ劣化によるリップルの増大の
検出と同時に、直流安定化電源の故障による電源電圧の
上昇および降下も検出することができる。以上より、負
荷の要求する直流電圧の質を常時監視することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】この発明は、直流安定化電源の出力する
直流電圧信号を入力し、この直流電圧信号に含まれる交
流成分を分離して交流電圧とし、この交流電圧値を予め
設定した交流電圧レベルと比較し、その差から前記直流
安定化電源の良否を判定するように構成したため、次の
ような効果を有する。

【００２５】(1) 直流電圧信号に含まれる交流成分を取
り出し、得られた交流電圧の大きさでレベル判定し、ア
ナログ処理を行うため、連続監視が可能となり、また安
価でコンパクトな装置とすることができる。これによ
り、どんな小さなシステム等の電源装置の監視にも容易
に取付け可能となり、システム全体およびプラント全体
の信頼性が向上し、安定稼働が実現できる。

【００２６】(2) ハイパスフィルターで取り出した交流
成分の大きさを判定することで、直流電圧値に対して小
さい値のリップル分の増減を精度よく確実に検出するこ
とができる。さらに、レベル設定を適宜調整することに
より、負荷電流の大きさにより変化するリップルに対応
させることができ、負荷の要求する直流電圧の質を常
時、精度よく確実に連続監視することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る直流安定化電源の連続診断装置
の１実施例を示すブロック図である。

【図２】図１の連続診断装置においてリップル監視装置
のみとした例を示すブロック図である。

【図３】図１の連続診断装置において分離形監視装置と
した例を示すブロック図である。

【図４】直流安定化電源の出力電圧波形の例を示すグラ
フである。

【図５】直流安定化電源の重大な故障による電圧降下を
示すグラフである。

【図６】従来の直流定電圧電源監視システムを示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

Ａ…直流安定化電源 Ｂ…負荷 １…連続診断装置 ２…ハイパスフィルター ３…増幅回路 ４…比較回路 ５…レベル設定部 ６…発光ダイオード ７…リレー １０…増幅回路 １１…比較回路 １２…比較回路 １３…上限レベル設定部 １４…下限レベル設定部 １５…発光ダイオード １６…リレー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流安定化電源の出力する直流電圧信号
   を入力し、この直流電圧信号に含まれる交流成分を分離
   して交流電圧とし、この交流電圧値を予め設定した交流
   電圧レベルと比較し、その差から前記直流安定化電源の
   良否を判定することを特徴とする直流安定化電源の連続
   診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の直流安定化電源の連続
   診断装置において、直流安定化電源からの直流電圧信号
   の直流電圧値を予め設定した直流電圧レベルと比較し、
   その差から前記直流安定化電源の良否を判定することを
   特徴とする直流安定化電源の連続診断装置。