JPH0783550B2 - 電源リツプル除去用電解コンデンサの不良判定回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は交流を整流して直流をうる電源回路における整
流後のリツプルを除去するための電解コンデンサの劣化
により増大するリツプルを検出して警報するのに好適な
電源リツプル除去用電解コンデンサの不良判定回路に関
する。

〔従来の技術〕

従来の交流を整流して直流をうる電源回路において整流
後のリツプル除去にはアルミ電解コンデンサが広く使用
されている。しかしアルミ電解コンデンサは他の回路部
品に比べて寿命が短く、アルミ電解コンデンサの内部電
解液の蒸発（ドライアップ）による容量減少のために回
路の故障となりやすい。このことは交流を整流して直流
をうる電源回路をもつスイッチング電源についても指摘
されているが、実際に電解コンデンサの良否を判定でき
るようになっていない。

なおこの種のコンデンサの故障を検出する装置として
は、実公昭37−6230号公報に記載のものがあるが、コン
デンサ回路の断線の検出を主とするコンデンサトリツプ
装置の監視装置に関するもので、コンデンサ回路の断線
の検出方法や装置は補助変成器や故障断電装置などによ
っていて、コンデンサの劣化を検出して警報する点につ
いては配慮されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術はコンデンサトリップ装置におけるコンデ
ンサ回路の断線を検出するものであってコンデンサの劣
化を検出する点について配慮がされておらず、交流を整
流して直流をうる電源回路をもつスイッチング電源など
におけるリップル除去用電解コンデンサの劣化を検出し
て良否を判定することはできない。

本発明の目的は交流を整流して直流をうる電源回路の整
流後のリツプルを除去する電解コンデンサの劣化を検出
して良否を判定することにより、電解コンデンサの寿命
および回路の故障を未然に防止して信頼性を向上できる
電源リツプル除去用電解コンデンサの不良判定回路を提
供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、電源リップル除去用電解コンデンサを有す
る交流直流変換回路の前記電解コンデンサの不良判定回
路において、前記電解コンデンサの出力電圧がリップル
分により所定電圧レベルを下回ったときにパルスを発生
するリップル電圧検出手段と、並列接続されたコンデン
サ及び抵抗で構成され前記リップル電圧検出手段から出
力される前記パルスを入力して積分する積分手段と、該
積分手段の前記コンデンサの出力電圧が所定値を越えた
とき導通する駆動素子と、該駆動素子の導通により警報
を出力する警報手段と、前記駆動素子の導通により前記
電解コンデンサに予備の電解コンデンサを並列に接続す
るスイッチ手段と設けることにより達成される。

〔作用〕

上記電源リツプル除去用電解コンデンサの不良判定回路
では、電源リツプル除去用電解コンデンサのリツプル電
圧をリツプル電圧検出回路により検出し、そのリツプル
電圧検出信号をたとえば積分回路により積分し、その積
分された電圧レベル信号により良否判定信号の出力回路
を駆動して警報を出すことができる。このさいリツプル
電圧検出回路はたとえば電源リツプル除去用電解コンデ
ンサの両端電圧を抵抗分圧する回路を２組もち、抵抗分
圧された一方はそのピーク電圧を保つためコンデンサが
設けられかつ分圧比は抵抗分圧のみの方がより高い分圧
電圧になるように設定され、この２つの分圧電圧が電圧
比較器へ入力されて電圧比較器よりリツプル電圧検出信
号が出力される。このような抵抗分圧回路によると交流
整流後の直流電圧については広範囲な対応が可能とな
る。ついでリツプル電圧検出信号はリツプル電圧の谷に
同期したパルス状の信号となるため積分回路により積分
すると電圧レベル信号となる。このような積分回路によ
ると瞬時停電時や電源投入時の誤検出が防止される。こ
の積分回路の出力電圧レベルが所定電圧以上になると良
否判定信号の出力回路が働らいて電源リツプル除去用電
解コンデンサが劣化したことを警報する。また、警報が
見過ごされた場合でも、予備の電解コンデンサが、劣化
した電解コンデンサに並列に接続されるので、電源不良
が原因となって発生する故障が未然に防止される。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説
明する。

第１図は本発明による電源リツプル除去用電解コンデン
サの不良判定回路の一実施例を示す回路図である。第１
図において、電源リツプル除去用電解コンデンサの不良
判定回路はリツプル電圧検出回路と、リツプル電圧検出
信号の積分回路と、良否判定信号の出力回路とからな
り、その入力端子には電源回路の交流整流後の電源リツ
プル除去用コンデンサの両端電圧入力される。

リツプル電圧検出回路は入力端子間に接続される分圧抵
抗1,2と分圧抵抗3,4からなる２組の抵抗分圧回路を有
し、一方の分圧抵抗3,4からなる抵抗分圧回路には分圧
されたピーク電圧を保持するために分圧抵抗４と並列に
リツプル除去用コンデンサ５が設けられる。この２組の
抵抗分圧回路の分圧比は分圧抵抗1,2による分圧電圧が
分圧抵抗3,4による分圧電圧よりも高くなるように設定
される。

この２組の抵抗分圧回路の分圧抵抗1,2による分圧電圧
と分圧抵抗3,4およびコンデンサ５によりリツプル分を
除去された分圧電圧は電圧比較器をなす差動増幅器のト
ランジスタ６とトランジスタ７のベースにそれぞれ加え
られ、この差動増幅器の出力がリツプル電圧検出信号と
なる。抵抗20は差動増幅器のトランジスタ6,7のエミッ
タ抵抗である。

この差動増幅器のトランジスタ７の負荷にはツエナーダ
イオード８が入るとともに次段のトランジスタ10のベー
スが接続され、次段のトランジスタ10およびエミッタ抵
抗９により定電流回路をなす。この定電流回路のトラン
ジスタ10の負荷にはダイオード21を介して積分回路をな
す蓄積用コンデンサ11と抵抗22の並列回路が接続され、
トランジスタ10のオンによりコンデンサ11が定電流充電
される。リツプル電圧検出信号はリツプルの谷に同期し
たパルス信号となるので、このパルス信号は積分回路に
より積分されて電圧レベル信号に変換され、この積分回
路のコンデンサ11の電圧レベル信号は良否判定信号の出
力回路をなすサイリスタ（トライアツク）12のゲートへ
加えられ、コンデンサ11の電圧の上昇によりサイリスタ
12のターンオン電圧を越えるとサイリスタ12がオンして
出力端子に接続された表示ランプやブザーなどに警報す
る。

第２図は第１図の動作説明用の各部波形例図である。第
２図において、まず第１図の入力端子に接続される電源
リツプル除去用コンデンサが良品の場合には、抵抗分圧
回路の分圧抵抗1,2による分圧電圧Ａは第２図の実線で
示すように交流整流後の直流に含まれるリツプル電圧す
なわちリツプルの山と谷の電圧レベルの高低差は正常値
であり、一方の抵抗分圧回路の分圧抵抗3,4およびリツ
プル除去用コンデンサ５によるリツプル分が除去された
分圧電圧Ｂは上記分圧電圧Ａよりも低く設定されている
ため第２図の一点鎖線で示すような一定の電圧レベルと
なる。このように分圧電圧Ａの方が分圧電圧Ｂよりも常
に高いレベルにあるので、差動増幅器はトランジスタ６
がオンしてトランジスタ７がオフした状態にある。した
がってトランジスタ７がオフしているので次段のトラン
ジスタ10もオフして、このとき積分回路のコンデンサ11
の両端電圧は零Ｖとなって出力回路のサイリスタ（トラ
イアツク）12はオフの状態となる。

つぎに入力端子に接続される電源リツプル除去用コンデ
ンサが劣化してきた場合には、分圧抵抗1,2による分圧
電圧A₁は第２図の破線で示すように交流整流後の直流に
含まれるリツプル電圧が増大してリツプルの谷が異常に
低い値となり、一方の分圧抵抗3,4による分圧電圧Ｂは
コンデンサ５のためにピーク値に保持されてほぼ同じ電
圧レベルとなる。このように分圧電圧A₁と分圧電圧Ｂを
比べるとリツプルの谷の部分では分圧電圧A₁が分圧電圧
Ｂよりも低い電圧レベルになる期間があり、この期間に
差動増幅器のトランジスタ７がオンするので次段のトラ
ンジスタ10もオンとなり、これにより第２図に示すよう
な分圧電圧A₁のリツプルの谷に同期した差動増幅器のパ
ルス波状のリツプル電圧検出信号により、負荷のツェナ
ーダイオード８と次段のトランジスタ10のエミッタ抵抗
９で決まる一定電流Ｃがダイオード21を通して負荷の積
分回路のコンデンサ11へ流れてコンデンサ11を充電す
る。この積分回路のコンデンサ11の両端電圧は抵抗22と
ともにパルス波状の一定電流Ｃが流入するごとに電圧レ
ベルが徐々に上昇し、この積分された電圧レベルが出力
回路のサイリスタ12のターンオン電圧に達するとサイリ
スタ12がオンして出力端子に不良判定信号が出力され
る。したがって出力端子に表示ランプやブザーを接続し
ておけば警報により入力端子に接続された電源リツプル
除去用コンデンサの劣化がわかる。

本実施例によれば、分圧抵抗による抵抗分圧回路を用い
て差動増幅器の入力を非安定化のまま与えるとともに、
積分回路のコンデンサを定電流により充電させているの
で電源変動の影響がなく、交流整流後の直後電圧につい
ては広い電圧範囲にわたって動作可能であり、測定器と
して単体でも利用できる。

第３図は本発明による電源リツプル阻止用コンデンサの
不良判定回路の一実施例を示す交流直流変換回路のブロ
ック図である。第３図において、交流電源23からの交流
を整流器13により整流して直流に変換する交流直流変換
回路は交流整流後の直流に含まれるリップルを除去する
ための電源リップル除去用コンデンサ14を有する。この
交流直流変換回路の整流器13の直流出力には電源リツプ
ル阻止用コンデンサ14の両端電圧を入力とする第１図に
示すような電源リツプル阻止用コンデンサの不良判定回
路15が挿入され、その出力には警報器16とリレー17が並
列に接続されてリレー17が働くとリレー接点が閉じるこ
とにより予備コンデンサ18が電源リツプル除去用電解コ
ンデンサとして機能する。抵抗19は予備コンデンサ18へ
電圧を与えて自然放置による劣化を防止するのと、リレ
ー17がオフ時に予備コンデンサ18へ電流が流れて劣化す
るのを防止するための予備コンデンサ劣化防止抵抗であ
る。

この交流直流変換回路において交流電源23の交流入力を
整流器13により整流した直流出力のリツプルを除去する
ための電源リツプル除去用電解コンデンサ14が劣化した
場合には、電解コンデンサ14の劣化により増大したリツ
プル電圧を本電源リツプル除去用コンデンサの不良判定
回路15により検出し、その出力により警報器16を動作さ
せて警報すると同時にリレー17をオンさせてリレー接点
を通して予備コンデンサ18を充電させることにより電源
リツプル除去用電解コンデンサとして機能するので、電
解コンデンサ14の不良判定警報の認知が遅れても故障と
なることがない。

本実施例によれば、交流直流交換回路の直流出力のリツ
プル除去用電解コンデンサのリツプル電圧を監視してリ
ツプル電圧の増大により電解コンデンサのドライアップ
による劣化を検知して寿命がくる以前に不良判定警報を
出すと同時に予備コンデンサにより容量を増加できるの
で、非常用などの高い信頼性が必要な電源回路や電解コ
ンデンサの劣化が発明してもすぐに変換不能な電源回路
などに特に有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電源リツプル除去用電解コンデンサの
劣化をコンデンサの寿命や回路の故障にいたる以前に検
知または予備電解コンデンサに機能を代替できるので、
電源回路のダウンタイムを最小にするとともに電源回路
の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電源リツプル除去用電解コンデン
サの不良判定回路の一実施例を示す回路図、第２図は第
１図の各部動作波形列図、第３図は本発明による電源リ
ツプル除去用電解コンデンサの不良判定回路の一実施例
を示す交流直流変換回路のブロック図である。 １〜４…分圧抵抗、５……コンデンサ、6,7……差動増
幅用トランジスタ、８……ツェナーダイオード、９……
抵抗、10……トランジスタ、11……積分用コンデンサ、
12……出力用サイリスタ、13……整流器、14……電源リ
ップル除去用電解コンデンサ、15……電源リップル除去
用電解コンデンサの不良判定回路、16……警報器、17…
…リレー、18……予備コンデンサ、19,20,22……抵抗、
21……ダイオード、 23……交流電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源リップル除去用電解コンデンサを有す
   る交流直流変換回路の前記電解コンデンサの不良判定回
   路において、前記電解コンデンサの出力電圧がリップル
   分により所定電圧レベルを下回ったときにパルスを発生
   するリップル電圧検出手段と、並列接続されたコンデン
   サ及び抵抗で構成され前記リップル電圧検出手段から出
   力される前記パルスを入力して積分する積分手段と、該
   積分手段の前記コンデンサの出力電圧が所定値を越えた
   とき導通する駆動素子と、該駆動素子の導通により警報
   を出力する警報手段と、前記駆動素子の導通により前記
   電解コンデンサに予備の電解コンデンサを並列に接続す
   るスイッチ手段とを備えることを特徴とする電源リップ
   ル除去用電解コンデンサの不良判定回路。