JPS63128270A - 電解コンデンサの劣化検出回路 - Google Patents

電解コンデンサの劣化検出回路

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JPS63128270A
JPS63128270A JP61273014A JP27301486A JPS63128270A JP S63128270 A JPS63128270 A JP S63128270A JP 61273014 A JP61273014 A JP 61273014A JP 27301486 A JP27301486 A JP 27301486A JP S63128270 A JPS63128270 A JP S63128270A
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voltage
circuit
smoothing
capacitor
electrolytic capacitor
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Junji Takano
高野 順二
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/64Testing of capacitors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、交流電圧を整流して直流電圧を得るよう構
成した電源装置における平滑回路番と使用される電解コ
ンデンサの劣化検出回り各番こ関する。
〔従来の技術〕
一般に、交流電圧を直流電圧に変換する安定化電源回路
や、直流入力電圧を交流Gこ変換しべ子息の電圧に変圧
した後整流して直流出力電圧を得るDC−DCコンバー
クを備えたスイノチンダレギュレータ等において、直流
出力の平滑を行うため安価でしかも大容量の得られる電
解コンデンサが使用されている。
このように構成された安定化電源において、電解コンデ
ンサは化学的変化を生じることから経時的劣化を回避す
ることができない。このコンデンサの劣化状態は、経時
的な静電容量の低下に伴い、誘電正接(tanδ)およ
び等価直列抵抗(ESI? )もしくは漏れ電流の増加
特性として現れ、その結果コンデンサが発熱し破損する
危険性がある。
このような観点から、従来よりこの種のコンデンサの劣
化状態を検出する手段として、コンデンサの内部損失の
増大によって生じる発熱やこれに伴うコンデンサの内部
機構もしくは外装体の開城的変形を検出することにより
、コンデンサが劣化破損に至る危険な状態を事前に検知
して回路の保安動作を行う保護方式が種々提案されてい
る。
しかしながら、前述した従来の劣化検出方法は、コンデ
ンサの加熱状態やコンデンサの構成部材の変形等を検出
するため、コンデンサの劣化状態が相当進行した状態で
あり、この間にコンデンサの電気的特性は極めて悪化し
ており、(4頼性の高い電源回路に与える悪影響は極め
て大きい。
そこで、出願人は先に平滑用電解コンデンサのリップル
電流またはリップル電圧を監視してその変化を検出する
ことにより、動作状態にあるコンデンサの劣化を判別す
る平滑用コンデンサの寿命検出装置を提案し、特許出願
を行った。
第3図は、前述した特許出願に係る寿命検出装置の一構
成例を示す回路図である。第3図において、参照符号1
0は変圧器を示し、この変圧器10の二次側に発生ずる
交流電圧をダイオード整流器12および14によって整
流し、得られた直流電圧を平滑用コイル1Gおよび平沼
・用コンデンサ18によって平滑し所要の直流定電圧を
発生させる。さらに、前記平滑用コンデンサ18を流れ
るリップル電流を取出す電流検出器20を設け、この電
流検出器20で検出されたリップル電流を演算増幅器2
2による電流電圧変換回路で電圧信号に変換する。この
信号を演算増幅器24.26からなる平均値検出回路に
入力し、コンデンサ18のリップル電流振幅に比例した
直流電圧を取出す。この電圧を抵抗R1を介して所要の
電圧レベルとして比較器32の一方の入力端に入力する
よう構成する。
また、正常な平滑用コンデンサを使用した場合のリップ
ル電流に基づく電圧レベルを設定する基準電源34を設
け、この基準電源電圧を適宜分圧抵抗R2,R,を介し
て前記比較器32の他方の入力端に基準電圧レベルとし
て入力するよう構成する。従って、比較器32では、前
記基準電圧レベルと、平滑用コンデンサ18の劣化に伴
うリップル電流の低下によって低減する電圧レベルとの
比較が行われ、その偏差が許容レベル以上となった際に
所定の出力信号を出力するよう設定する。この結果、比
較器32の出力信号は、適宜スイッチング素子36もし
くは警報器38を付勢動作させることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前述した平滑用コンデンサの寿命検出装置において、直
流安定化電源回路を流れる負荷電流の変動または周囲温
度の変化に伴ってコンデンサ18のリップル電流または
リップル電圧が変動することがある。そのため、負荷電
流の変動あるいは周囲温度の変化に応じて比較器32に
人力される基準電圧レベルを調整する補償回路を設ける
必要がある。
そこで、本発明の目的は、負荷電流の変動または周囲温
度の変化に伴うリップル電圧または電流の変動を補償し
、平滑用電解コンデンサの劣化状態を常時適正に検出し
て出力信号を発生する電解コンデンサの劣化検出回路を
提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係る電解コンデンサの劣化検出回路は、交流電
圧またはパルス電圧を整流して得られたリップル分を含
む直流電圧が平滑用電解コンデンサを含む平滑回路に供
給され、平滑された電圧を負荷に供給するよう構成した
電源回路において、前記平滑用電解コンデンサの両端の
電圧またば電流のリップル分に応じた検出用信号を入力
し、この検出用信号を所定の基準信号と比較して前記平
滑用電解コンデンサの劣化の判断を行う比較回路を設け
、この比較回路に対し前記電源回路の負荷変動に対する
補償手段および/または周囲温度の変化に対する?il
i 償手段を付加することを特徴とする。
前記の劣化検出回路において、電源回路の負荷変動に対
する補償手段は、電源回路の出力ラインに抵抗器を接続
し、この抵抗器の端子電圧を適宜の電圧信号に変換する
増幅器を設け、この増幅器の出力信号を比較回路の基準
信号に加算するよう構成する。
また、前記の劣化検出回路において、周囲温度の変化に
対する補償手段は、温度検出器の出力信号を比較回路の
基準信号に加算するよう構成する。
〔作用〕
本発明に係る電解コンデンサの劣化検出回路によれば、
交流電圧またはパルス電圧を整流して得られたリップル
分を含む直流電圧が平滑用電解コンデンサを含む平滑回
路に供給され、平滑された電圧を負荷に供給するよう構
成した電源回路において、平滑用電解コンデンサの両端
の電圧または電流のリップル分を所定の基準値と比較し
て前記平滑用電解コンデンサの劣化状態の判定を行うと
共に、電源回路の負荷電流および周囲温度の変動に応じ
て前記基準値を調整することにより、コンデンサの劣化
によるリップル分の変化と電源回路の負荷電流または周
囲温度の変動に伴うリップル分の変化を有効に識別し、
平滑用電解コンデンカ・の劣化状態を適正かつ確実に判
定することができる。
〔実施例〕
次に、本発明に係る電解コンデンサの劣化検出回路の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
第1Mは本発明の劣化検出回路の一実施例を示す直流安
定化電源回路図である。なお、第3図に示す回路と同一
の構成部分については同一の参照符号を付すと共にその
詳細な説明は省略する。すなわち、第1図において、変
圧器1゜の二次側にダイオード整流器12および14と
からなる整流回路および平滑用コイル16および平滑用
コンデン+18とからなる平滑回路を接続して安定化電
源回路を構成する点は第3図に示す回路と同様である。
そこで、本実施例においては、平滑用コンデンサ1日に
対して直列に電流検出器4oを接続すると共に、この電
流検出器4oの再出カ端を摺動抵抗器42の両端に接続
する。さらに、この摺動抵抗器42の中間接続端子を比
較器44の一方の入力端に接続する。また、前記安定化
電源回路の(−)側出カラインに抵抗器R44を接続す
ると共に、この抵抗器R14の電源出方例の接続端を増
幅器46の(+)側入方端に接続し、抵抗器R1tの他
方の接続端を前記摺動抵抗器42の一方の接続ラインに
接続する。この接続ラインをGNDラインとして、前記
増幅器46の(−)側入力端を抵抗R15を介してGN
Dラインと接続する。さらに、基準電圧設定用の電源4
8と抵抗器R17およびRlBとを前記GNDラインに
対して直列接続すると共に、抵抗器R17とR18の接
続点と比較器44の(+)側入力端とを接続する。また
、この比較器44の(+)側入力端に、前記増幅器46
の出力ラインおよび温度検出器50からの信号ラインを
接続する。
さらに、比較器44の出力端に抵抗器R21およびスイ
ッチング素子52を介して警報装置54を接続する。
このように構成した本実施例の安定化電源回路において
、変圧器10の二次側巻線の両端に発生した交流電圧を
ダイオード整流器12および14によって整流した後、
平滑用コイル16および平滑用コンデンサ18によって
平消し直流定電圧を発生させる。ここで、コンデンサ1
8?流れるリップル電流が電流検出器40を介して摺動
抵抗器42に伝送され、この摺動抵抗器42に発生した
電流検出用電圧レベルが比較器44の(−)側入力端に
入力される。この比較器44の(+)側入力端には電源
4日および抵抗器R17,R18によって発生した所定
の基準電圧レベルが入力され、比較器44はこれらの入
力電圧レベルを比較して(−)側端子に入力される検出
用電圧レベルが(+)側端子に入力される基準電圧レベ
ルより低くなった際に高レベルの出力信号を発生する。
この高レベルの出力信号によってスイッチング素子52
が付勢されて発光素子等からなる警報装置54が作動す
る。
ここで、コンデンサ18を流れるリップル電流は、コン
デンサ18が正常状態である時でも回路の負荷電流の変
動に伴って変化する。そこで、本実施例においては、抵
抗器R14の両端に生じる電位降下を増幅器46で増幅
することによって、負荷電流値を適宜の電圧レベルに変
換する。さらに、この電圧レベルを比較器44の(+)
側端子に入力して基準電圧レベルを調整し、負荷電流の
変動に対する補償を行う。
また、コンデンサ18を流れるリップル電流は、周囲温
度の変化によっても変動する。そこで、本実施例におい
ては、温度検出器50によって周囲温度を検知して適宜
の電圧レベルに変換し、これを比較器44の(+)側端
子に入力して基準電圧レベルを調整することによって温
度補償を行う。
第2図は、本発明の別の実施例を示すもので、直流安定
化電源の出力電圧に含まれるリップル電圧を監視するこ
とにより、平滑コンデンサの劣化を検出するよう構成し
たものである。すなわち、本実施例においては、平滑用
コンデンサ】8の片方の接続端をコンデンサC2および
抵抗器R22を介してGNDラインに接続すると共に、
前記コンデンサ1日の他方の接続点を直接GNDライン
に接続する。さらに、前記抵抗器R22に並列に摺動抵
抗器42を接続し、この摺動抵抗器42の中間接続点を
比較器44の(+)側端子に接続する。また、前記安定
化電源回路の(−)側出力端とダイオード整流器14の
入力側端子との間に抵抗器R14を接続配置すると共に
、この抵抗器R14の電源出力側の接続端を増幅器46
の(+)側入力端に接続し、抵抗器1?14の他方の接
続端をGNDラインに接続する。
ここで、前記増幅器46の(−)側入力端は抵抗器R1
5を介してGN’Dラインに接続する。さらに、基準電
圧設定用の電源48と抵抗器R17゜R18を直列接続
すると共に、抵抗器R17とR18の接続点と比較器4
4の(−)側入力端とを接続する。また、この比較器4
4の(−)側入力端に、前記増幅器46の出力ラインお
よび温度検出器50からの信号ラインを接続する。さら
に、比較器44の出力端に抵抗器R20とスイッチング
素子52および抵抗器R21を介して警報装置54を接
続する。
このように構成した本実施例回路において、コンデンサ
18の両端に発生する直流出力電圧に含まれるリップル
電圧が、コンデンサC2および抵抗器R22からなる高
域フィルタ回路を介して摺動抵抗器42の両端に印加さ
れ、このリップル電圧が検出用電圧レベルとして比較器
44の(+)側端子に入力される。比較器44の(−)
側入力端には電源48および抵抗器R17,R18によ
って発生した所定の基準電圧レベルが入力され、比較器
44はこれらの入力電圧レベルを比較して(+)側端子
に入力される検出用電圧レベルが(−)側端子に入力さ
れる基準電圧レベルより高くなった際に高レベルの出力
信号を発生する。この高レベルの出力信号によってスイ
ッチング素子52が付勢されて、発光素子等からなる警
報装置54が動作する。
また、抵抗器R1t、を流れる負荷電流に応じた電圧レ
ベルを増幅器46を介して比較器44の(−)側端子に
入力して基準電圧レベルを調整することにより、負荷電
流の変動に対する補償を行う。さらに、前記比較器44
の(−)側端子に対して温度検出器の検出信号を入力す
ることにより、温度変化に対する補償を行う。
〔発明の効果〕
前述した実施例からも明らかなように、本発明によれば
、交流電圧またはパルス電圧を整流して得られたリップ
ル分を含む直流電圧が平滑用電解コンデンサを含む平滑
回路に供給され、平滑された電圧を負荷に供給するよう
構成した電源回路において、平滑用電解コンデンサの両
端の電圧または電流のリップル分を監視すると共に、コ
ンデンサの劣化によるリップル分の変化と電源回路の負
荷変動や周囲温度の変化に伴うリップル分の増減とを識
別することができ、平滑用電解コンデンサの劣化状態を
適正かつ確実に判定することができる。しかも、これを
平滑用電解コンデンサを動作状態のままで実現できるた
め、従来のような予測的部品交換等の煩雑な手間を要せ
ず、この種の安定化電源回路を経済的かつ能率的に運転
することができる。
以上、本発明の好適な実施例につき説明したが、本発明
の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をな
し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電解コンデンサの劣化検出面1洛
の一実施例を示す安定化電源回路図、第2図は本発明の
別の実施例を示す安定化電源回路図、第3図は平滑用コ
ンデンサの寿命検出装置の一構成例を示す安定化電源回
路図である。 10・・・変圧器 12.14 、28.30・・・ダ
イオード整流器16・・・平滑用コイル  18・・・
平滑用コンデンサ20・・・電流検出器 22,24,
26.46・・・演算増幅器32.44・・・演算増幅
器  34.48・・・電源36.52・・・スイッチ
ング素子 38 、54・・・警報装置40・・・電流
検出器  42・・・摺動抵抗器50・・・温度検出器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流電圧またはパルス電圧を整流して得られたリ
    ップル分を含む直流電圧が平滑用電解コンデンサを含む
    平滑回路に供給され、平滑された電圧を負荷に供給する
    よう構成した電源回路において、前記平滑用電解コンデ
    ンサの両端の電圧または電流のリップル分に応じた検出
    用信号を入力し、この検出用信号を所定の基準信号と比
    較して前記平滑用電解コンデンサの劣化の判断を行う比
    較回路を設け、この比較回路に対し前記電源回路の負荷
    変動に対する補償手段および/または周囲温度の変化に
    対する補償手段を付加することを特徴とする電解コンデ
    ンサの劣化検出回路。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の劣化検出回路におい
    て、電源回路の負荷変動に対する補償手段は、電源回路
    の出力ラインに抵抗器を接続し、この抵抗器の端子電圧
    を適宜の電圧信号に変換する増幅器を設け、この増幅器
    の出力信号を比較回路の基準信号に加算するよう構成し
    てなる電解コンデンサの劣化検出回路。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項記載の劣化検
    出回路において、周囲温度の変化に対する補償手段は、
    温度検出器の出力信号を比較回路の基準信号に加算する
    よう構成してなる電解コンデンサの劣化検出回路。
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