JPH11231008A - コンデンサ寿命診断装置およびコンデンサ内蔵機器 - Google Patents

コンデンサ寿命診断装置およびコンデンサ内蔵機器

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JPH11231008A
JPH11231008A JP10032642A JP3264298A JPH11231008A JP H11231008 A JPH11231008 A JP H11231008A JP 10032642 A JP10032642 A JP 10032642A JP 3264298 A JP3264298 A JP 3264298A JP H11231008 A JPH11231008 A JP H11231008A
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JP
Japan
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capacitor
voltage
life
capacity
time constant
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JP10032642A
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English (en)
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Yoshimasa Nakamizo
喜雅 中溝
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コンデンサの寿命を的確に診断する。 【解決手段】CPU15により電源電圧の印加の停止後
におけるコンデンサ4の両端間電圧をサンプリングし、
各サンプリング電圧を記憶部16に記憶させ、CPU1
5はこの各サンプリング電圧とサンプリング間隔などか
ら時定数を求め、この時定数と既知の抵抗値とから当該
コンデンサ4の容量を演算し、この容量を所定の容量と
比較して容量抜けの判定を行い、この判定に基づいて寿
命の到来を診断する構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンデンサ寿命診
断装置およびこれを用いたスイッチング電源装置のよう
なコンデンサ内蔵機器に関する。
【0002】
【従来の技術】スイッチング電源装置などの電源装置に
おいては、電解コンデンサが内蔵されている。このよう
な電解コンデンサが内蔵されている機器では、電解コン
デンサは使用環境によっては通常の使用で想定される期
間よりも短い期間で規定値以下に容量抜けし得る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】容量抜けした電解コン
デンサはその寿命が到来したことになるが、このような
コンデンサの容量抜けは外観だけで判定することは比較
的困難であり、したがって、外観だけでの判定は不正確
なものといえる。スイッチング電源装置などではこうし
た容量抜けした電解コンデンサを使用すると出力電圧の
異常上昇などして好ましくない。電解コンデンサの容量
抜けに基づいてコンデンサの寿命を診断する装置も従来
から種々提案されているものの、そのいずれもが電解コ
ンデンサの容量抜けに至るまでの精確な計測に基づいた
ものではなく、したがって、その寿命の診断は不正確で
ある。そのため、寿命の来たコンデンサの交換などが遅
れてしまい不測の事態につながる結果となり得る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明においては、電源
電圧投入あるいは印加停止後の少なくとも一方の時点に
際してのコンデンサの両端間電圧を複数点でサンプリン
グし、各サンプリング電圧から時定数を求め、この求め
た時定数に基づいて前記コンデンサの寿命を診断するこ
とによって上述の課題を解決している。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0006】図1は、本発明のコンデンサ寿命診断装置
が組み込まれたコンデンサ内蔵機器としてのスイッチン
グ電源装置の概略構成図である。図1を参照して、一対
の入力端子1,1に印加された交流電源は全波整流回路
2で全波整流されるとともに、突入電流防止抵抗3を介
して電解コンデンサからなる平滑コンデンサ4(以下、
単にコンデンサという)で平滑化される。この平滑化さ
れた電圧は、コンバータトランス5の一次側巻線6に与
えられる。この一次側巻線6に直列のスイッチング素子
7は制御回路8からの制御信号に応答してオンオフす
る。制御回路8は図示されていない出力電圧検出回路か
らの検出出力に応答して出力電圧を一定の安定電圧に制
御するための前記制御信号を出力するようになってい
る。これによって、コンバータトランス5の二次側巻線
9に誘起された電圧は、整流ダイオード10で整流され
るとともに、コンデンサ11で平滑化されたうえで直流
電圧として一対の出力端子12,12から出力される。
【0007】このようなスイッチング電源装置におい
て、本実施の形態では全波整流回路2とコンバータトラ
ンス5の一次側巻線6との間にあるコンデンサ4の寿命
を診断するためのコンデンサ寿命診断装置13を備えて
いる。
【0008】本実施の形態のコンデンサ寿命診断装置1
3は、電圧検出部14と、CPU15と、記憶部16
と、通報部17と、表示部18とを少なくとも有してい
る。
【0009】電圧検出部14は、コンデンサ両端間電圧
Vcを検出するようになっている。なお、電圧検出部1
4とコンデンサ4との間に図示はしていないが、フォト
カプラ、パルストランスなどの絶縁手段を介在させる。
コンデンサ4両端間電圧Vcの測定方法は各種あり周知
されているので説明を省略する。CPU15は、電源電
圧VDDを駆動電源とされ、電圧検出部からのコンデンサ
両端間電圧Vcを入力する。
【0010】ここで、CPU15は、サンプリング手段
として、交流電源がオンされた後の電源電圧VDDが印
加されている間から、交流電源がオフになってコンデン
サ4の蓄積電圧が低下しても電源電圧VDDがリセット電
圧に低下して動作停止に至るまでの間、コンデンサ4の
両端間電圧を所定のサンプリング間隔でサンプリングす
る。このことについて図2および図3を参照して説明す
る。図2aはコンデンサ4両端間電圧Vcの変化波形、
図2bはCPU15に対する電源電圧VDDの変化波形、
図3はCPU15の動作説明のためのフローチャートを
それぞれ示している。交流電源がオンすると、CPU1
5は、コンデンサ4両端間電圧Vcを所定のサンプリン
グ間隔で複数点−V2,−V1,V0,V1,V2,V3,…
をサンプリングしていく。このサンプリングは、CPU
15に電圧VDDが定常電圧として印加されている間から
電源がオフにされてリセット電圧にまで低下するまでの
間である。ここで、V0は交流電源オフ時でのサンプリ
ング電圧、V4はCPU15の電源電圧VDDがそのリセ
ット電圧になってCPU15が動作停止するためサンプ
リングされない。前記定常状態におけるサンプリング電
圧−V2,−V1,V0は同じ電圧値であり、交流電源オ
フ後からリセットまでのサンプリング電圧V0,V1,V
2、V3はコンデンサ4の容量に応じた変化をする。CP
U15は前記サンプリングした各電圧それぞれを記憶部
16に記憶させる。
【0011】CPU15はまた、演算手段として、記憶
部16に記憶されている複数のサンプリング電圧に基づ
いてコンデンサ4両端間電圧の変化波形をシミュレート
して時定数を演算し、この時定数から当該コンデンサ4
の容量を演算するようになっている。このシミュレート
は、サンプリング間隔と複数点のサンプリング電圧とか
ら時定数カーブつまりコンデンサ4両端間電圧Vcの変
化波形を補間するものである。この補間は周知されてい
るのでその説明は省略する。CPU15は、この補間に
よって得られた時定数カーブから時定数Tを求めるとと
もに、既知の抵抗値例えばスイッチング電源装置におい
てコンデンサ4と接続されている突入電流防止抵抗3の
抵抗値Rとからコンデンサ4の容量C0をT/Rの式か
ら演算して求める。この場合、時定数Tは抵抗3の抵抗
値Rと関係しているのであるが、この抵抗3の抵抗値R
は既知であるので、記憶部16にこの抵抗値Rが記憶さ
れ、CPU15はこの上記演算において記憶部16から
この抵抗値Rを読み出すとよい。
【0012】そして、CPU15は、この演算の結果、
周囲温度の変化による抵抗3の抵抗値Rの変化±ΔR、
コンデンサの容量の変化+ΔCを考慮したコンデンサ4
の理論上の最悪の容量Cr=T/(R±ΔR)+ΔC
(これも記憶部16に記憶されている。)に対して、コ
ンデンサ4の容量C0が、その容量Cr以下であると判
断したときは、コンデンサ4が容量抜けを起こしている
と判断し、通報部17を駆動してこれに接続されている
機器にコンデンサ4が寿命であることを通報するとか、
通報部17それ自体がブザーであれば、これを駆動鳴動
して周囲に知らせるとか、あるいは、表示部18を駆動
してコンデンサ4が容量抜けして寿命がきていることを
表示させる。コンデンサ4が容量抜けしていないとき
も、CPU15は通報部にそのことを通報しても構わな
いし、表示部18にそのことを表示させても構わない。
【0013】なお、記憶部16に測定毎にデータを記憶
させておけば、(n−1)回目の容量とn回目の容量と
を比較してコンデンサ4の容量低下の速度を判定できる
のでその判定からコンデンサ4の容量抜けをより一層事
前に知るための判定のデータとして用いることができ
る。そして、このことによってコンデンサ4の寿命の到
来時期を前以て判定できる。
【0014】なお、上述の実施の形態においては、図2
で示すように電源電圧がオフになった後のコンデンサ4
両端間電圧の低下からそのコンデンサ4の容量抜けの測
定をしていたが、図5で示すように電源電圧が立ち上が
るに際し、その立ち上がり状態がコンデンサ4の前記容
量C0に対応していることを利用しても構わない。ここ
で図5aは図2aに、また図5bは図2bにそれぞれ対
応している。
【0015】なお、上述の実施の形態においては、寿命
診断対象としてのコンデンサはコンバータトランス5の
一次側巻線側のコンデンサ4であったが、二次側巻線9
側のコンデンサ11であっても構わない。二次側巻線9
側の場合は電圧検出部14とコンデンサ11との間にフ
ォトカプラなどの絶縁手段を介在させる必要はない。
【0016】なお、上述の実施の形態においては、この
コンデンサ寿命診断装置13はスイッチング電源装置に
適用されているが、コンデンサ内蔵装置はこれに限定さ
れるものではなく、電解コンデンサを内蔵した機器、装
置のすべてに適用できるものである。
【0017】なお、上述の実施の形態においては、この
コンデンサ寿命診断装置13で診断されるコンデンサは
電解コンデンサであったが、必ずしもこれに限定される
ものではなく、電解コンデンサ以外のコンデンサであっ
ても構わない。
【0018】なお、上述の実施の形態においては、この
コンデンサ寿命診断装置13での診断は、コンデンサ4
の時定数Tのカーブと既知の抵抗値Rとから演算して求
められた容量C0を所定の容量Crと比較し、その演算
容量C0が所定の容量Cr以下のときに容量抜けして寿
命が来ていると診断したが、必ずしもこれに限定される
ものではなく、前回の時定数カーブと今回の時定数カー
ブとを比較し、その比較から前記両時定数カーブが所定
以上に差異があるときは、コンデンサの寿命が来ている
と診断しても構わない。この場合、CPU15は記憶部
15に前回の時定数カーブを記憶させておくとともに、
今回演算で求めた時定数カーブを前回の時定数カーブと
比較することで行うとよい。
【0019】なお、上述の実施の形態においては、この
コンデンサ寿命診断装置13においては、電源電圧の印
加停止には単なる電源スイッチのオンオフによる停止の
みならず、停電による瞬停も含まれるものである。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果を
得られる。
【0021】請求項1の発明によれば、電源電圧投入あ
るいは印加停止後の少なくとも一方の時点に際してのコ
ンデンサの両端間電圧を複数点でサンプリングし、各サ
ンプリング電圧から時定数を求め、この求めた時定数に
基づいてコンデンサの寿命を判定するので、コンデンサ
の寿命診断を適確に行うことができる。
【0022】請求項2の発明によれば、前記寿命の診断
を、前記時定数と所定の既知抵抗値とから前記コンデン
サの容量を求め、この求めた容量を所定の容量と比較す
ることによる容量抜け判定に基づいて行うので、その求
めたコンデンサが容量抜けしていることの判定が正確と
なり、したがって、その容量抜けからコンデンサ寿命の
診断を適確に行うことができる。
【0023】請求項3の発明によれば、コンデンサの寿
命到来を通報あるいは表示できて便利である。
【0024】請求項4の発明によれば、前記コンデンサ
寿命診断装置を備えたコンデンサ内蔵装置であるので、
例えばスイッチング電源装置では電解コンデンサの寿命
を事前に的確に知ることができるので、信頼性の高い装
置となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るコンデンサ寿命診断装
置が内蔵されているコンデンサ内蔵機器としてのスイッ
チング電源装置の回路図
【図2】動作説明に供する図であり、(a)は平滑コン
デンサ両端間電圧の波形変化を示す図、(b)はCPU
の電源電圧の波形変化を示す図
【図3】動作説明に供するフローチャート
【図4】本発明の他の実施の形態における図2に対応す
るもので(a)は平滑コンデンサ両端間電圧の波形変化
を示す図、(b)はCPUの電源電圧の波形変化を示す
【符号の説明】
2 全波整流回路 3 突入電流防止抵抗 4 平滑コンデンサ(電解コンデンサ) 14 電圧検出部 15 CPU 16 記憶部 17 通報部 18 表示部 Vc コンデンサ両端間電圧 VDD CPU電源電圧

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電源電圧投入あるいは印加停止後の少なく
    とも一方の時点に際してのコンデンサの両端間電圧を複
    数点でサンプリングし、各サンプリング電圧から時定数
    を求め、この求めた時定数に基づいて前記コンデンサの
    寿命を診断することを特徴とするコンデンサ寿命診断装
    置。
  2. 【請求項2】前記時定数と所定の既知抵抗値とから前記
    コンデンサの容量を求め、この求めた容量を所定の容量
    と比較することによる容量抜け判定に基づいて前記寿命
    の診断を行うことを特徴とする請求項1に記載のコンデ
    ンサ寿命診断装置。
  3. 【請求項3】前記判定結果を通報あるいは表示する手段
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載のコンデンサ
    寿命診断装置。
  4. 【請求項4】請求項1ないし3いずれかに記載のコンデ
    ンサ寿命診断装置を備えたことを特徴とするコンデンサ
    内蔵機器。
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