JP2018160989A - Deterioration detection apparatus for electric power supply and deterioration detection method - Google Patents

Deterioration detection apparatus for electric power supply and deterioration detection method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a deterioration detection apparatus capable of reliably detecting deterioration of an electric power supply by recognizing a precursor of deterioration of a smoothing capacitor of an auxiliary power supply circuit before occurrence of a situation where the electric power supply cannot be started.SOLUTION: A deterioration detection apparatus detects deterioration of an electric power supply having an auxiliary power supply circuit that generates an operation power supply voltage by rectifying and smoothing voltage induced in an auxiliary winding in a transformer. The deterioration detection apparatus includes: a terminal board comprising a terminal to which a voltage acquired from a predetermined position of the electric power supply is applied; pulse generation means for generating a pulse signal when the voltage applied to the terminal exceeds a predetermined voltage; pulse counting means which can count pulse signals generated by the pulse generation means; and determination means for determining that the electric power supply is deteriorated when the number of pulses counted by the counting means reaches a predetermined number.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、トランスを備えた絶縁型の直流電源装置特に定電圧電源装置の劣化を検知するのに利用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to an effective technique that can be used to detect deterioration of an insulation type DC power supply device including a transformer, particularly a constant voltage power supply device.

近年、鉄道車両には、多種多様な電子機器が搭載されており、これらの電子機器に電力を供給する電源装置として、定電圧電源装置も搭載されている。
電源装置は各種電子機器に電力を安定して供給することが要求される一方、電源装置の劣化状態の把握は困難であり、劣化が進むと電源装置が立ち上がらなくなって、電子機器に電力を供給できない事態が発生するおそれがあるため、電源装置の劣化を検出するための技術の開発が要望されている。 In recent years, various types of electronic devices are mounted on railcars, and a constant voltage power supply device is also mounted as a power supply device that supplies power to these electronic devices.
While power supply devices are required to supply power to various electronic devices stably, it is difficult to grasp the deterioration status of power supply devices. When the deterioration progresses, the power supply device cannot start up and supplies power to electronic devices. Since there is a possibility that a situation that cannot be performed may occur, development of a technique for detecting deterioration of the power supply device is desired.

ところで、鉄道車両に搭載されている定電圧電源装置の劣化は、電源装置に設けられている補助電源装置を構成するアルミ電解コンデンサに起因することが多い。そこで、従来、電源装置の劣化の検出として、アルミ電解コンデンサの劣化を検出もしくは判別する発明が提案されている。かかる発明としては、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているものがある。   By the way, deterioration of a constant voltage power supply device mounted on a railway vehicle is often caused by an aluminum electrolytic capacitor constituting an auxiliary power supply device provided in the power supply device. Therefore, an invention for detecting or discriminating deterioration of an aluminum electrolytic capacitor has been conventionally proposed as detection of deterioration of a power supply device. Examples of such an invention include those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

特開昭６３−１６５７７０号公報JP 63-165770 A 特開２００４−３２０８７０号公報JP 2004-320870 A 特開２０１６−２０１９３４号公報JP, 2006-201934, A

上記先願発明のうち、特許文献１に開示されている電解コンデンサの劣化検出回路に関する発明は、電解コンデンサのリップル電圧の振幅が次第に増大することに着目して、電解コンデンサのリップル電圧を比較回路でしきい値と比較することで劣化を検出するというものである。
しかしながら、電解コンデンサの寿命は温度、湿度、振動など電気的条件（使用環境）に依存することが知られているが、各電源装置は使用状況がそれぞれ異なるため、特許文献１に開示されている電解コンデンサの劣化検出回路のように、一律に同一のしきい値で判定する方式では、各コンデンサの特性に応じた最適な劣化判定が困難であるという課題がある。 Among the prior inventions, the invention relating to the electrolytic capacitor deterioration detection circuit disclosed in Patent Document 1 pays attention to the fact that the amplitude of the ripple voltage of the electrolytic capacitor gradually increases. The deterioration is detected by comparing with a threshold value.
However, although it is known that the lifetime of an electrolytic capacitor depends on electrical conditions (use environment) such as temperature, humidity, and vibration, each power supply device is disclosed in Patent Document 1 because the use situation is different. In the method of uniformly determining with the same threshold value as in the electrolytic capacitor deterioration detection circuit, there is a problem that it is difficult to determine the optimal deterioration according to the characteristics of each capacitor.

一方、特許文献２に開示されている電解コンデンサの劣化判定装置は、使用周囲温度に対応した累積稼働時間をカウントして、このカウント値により寿命を判定するというものである。
この特許文献２に開示されている発明の判定方式は、電源装置の使用状況に応じた判定が行なえるという利点があるものの、累積稼働時間をカウントする回路や判別回路およびカウント値を記憶する記憶装置が必要であるため、装置を構成する部品点数が多くコストアップを招くとともに、記憶装置に記憶されているカウント値が何らかの原因で失われると、正確な寿命判定が行なえなくなるという課題がある。 On the other hand, the electrolytic capacitor degradation determination device disclosed in Patent Document 2 counts the cumulative operating time corresponding to the ambient temperature used, and determines the lifetime based on this count value.
Although the determination method of the invention disclosed in Patent Document 2 has an advantage of being able to make a determination according to the usage status of the power supply device, a circuit for counting the cumulative operating time, a determination circuit, and a memory for storing the count value Since the device is necessary, there are problems that the number of parts constituting the device is large and the cost is increased, and if the count value stored in the storage device is lost for some reason, accurate life determination cannot be performed.

本発明者らは、特許文献１や２に開示されている発明の有する上記課題を解決するために、電源装置が立ち上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を確実に検知するようにした劣化検知装置および劣化検知方法の発明をなし、先に出願した（特許文献３）。
特許文献３の発明は、補助電源回路の平滑用コンデンサが劣化すると電源起動遅れ時間や電源装置が立ち上がるまでの制御回路動作繰返し時間が変化することに着目し、これらの時間を監視することで、電源装置の劣化を検知するようにしたものである。 In order to solve the above-described problems of the inventions disclosed in Patent Documents 1 and 2, the present inventors have found that the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit has deteriorated before the situation where the power supply device cannot be started up occurs. An invention of a deterioration detection device and a deterioration detection method that detect signs and detect the deterioration of a power supply device with certainty has been made and has been filed earlier (Patent Document 3).
The invention of Patent Document 3 pays attention to the fact that when the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit deteriorates, the power supply start delay time and the control circuit operation repetition time until the power supply device starts up change, and by monitoring these times, The deterioration of the power supply device is detected.

しかしながら、電源起動遅れ時間および制御回路動作繰返し時間は、使用する電子部品（ＩＣ，コンデンサ，抵抗等）の個体差によるばらつきがある。また、電源装置の起動開始電圧は、制御用ＩＣによってばらつきがある。そのため、特許文献３の発明にあっては、検知精度を高めるには劣化を判別するための判定値（しきい値）を電源装置ごとに変える必要があり、判定値の設定が面倒であるという不具合がある。
本発明は、上記のような背景の下になされたもので、個体差によるばらつきの影響を受けることなく、かつ電源装置が立ち上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を確実に検知することができる劣化検知装置および劣化検知方法を提供することにある。 However, the power supply startup delay time and the control circuit operation repetition time vary due to individual differences in electronic components (IC, capacitor, resistance, etc.) used. Further, the start-up voltage of the power supply device varies depending on the control IC. Therefore, in the invention of Patent Document 3, it is necessary to change a determination value (threshold value) for determining deterioration for each power supply device in order to increase detection accuracy, and it is troublesome to set the determination value. There is a bug.
The present invention has been made under the background as described above, and the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit is not affected by variations due to individual differences and before the situation that the power supply device does not start up occurs. It is an object of the present invention to provide a deterioration detection device and a deterioration detection method that can detect a deterioration sign and reliably detect deterioration of a power supply device.

上記課題を解決するために、本発明は、
電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の電源装置の劣化を検知する劣化検知装置であって、
前記電源装置の所定部位から取得された電圧が印加されるモニタ端子を備えた端子台と、
前記モニタ端子に印加された電圧が所定の電圧を越えた場合にパルス信号を生成するパルス生成手段と、
前記パルス生成手段により生成されたパルス信号を計数可能なパルス計数手段と、
前記計数手段により計数されたパルス数が所定数に達した場合に前記電源装置の劣化と判定する判定手段と、を備えるようにしたものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides:
A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by inputting an output voltage detection signal, and a smoothing capacitor, rectifies the voltage induced in the auxiliary winding of the transformer A deterioration detection device that detects deterioration of an insulating power supply device having an auxiliary power supply circuit that generates an operating power supply voltage of the power supply control circuit by smoothing;
A terminal block including a monitor terminal to which a voltage acquired from a predetermined part of the power supply device is applied;
Pulse generating means for generating a pulse signal when the voltage applied to the monitor terminal exceeds a predetermined voltage;
Pulse counting means capable of counting the pulse signal generated by the pulse generating means;
And determining means for determining that the power supply device has deteriorated when the number of pulses counted by the counting means reaches a predetermined number.

上記構成の劣化検知装置によれば、電源装置から取得された電圧が所定の電圧を超えた場合に生成されるパルスの数により劣化を判定するため、個体差によるばらつきの影響を受けることなく、かつ電源装置が立ち上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を検知することができる。また、累積稼働時間を記憶する記憶装置を設けることなく劣化を検知することができるため、記憶装置に記憶されているカウント値が何らかの原因で失われて正確な寿命判定が行なえなくなるという事態が発生するのを回避して電源装置の劣化を確実に検知することができるとともに、劣化検知装置を安価に構成することができる。   According to the deterioration detection device having the above configuration, since the deterioration is determined by the number of pulses generated when the voltage acquired from the power supply device exceeds a predetermined voltage, without being affected by variations due to individual differences, In addition, before the occurrence of the situation where the power supply device cannot be started up, it is possible to detect the deterioration of the power supply device by detecting a sign of the deterioration of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit. In addition, since deterioration can be detected without providing a storage device that stores the accumulated operation time, the count value stored in the storage device is lost for some reason, and an accurate life determination cannot be performed. Thus, it is possible to reliably detect the deterioration of the power supply device and to configure the deterioration detection device at a low cost.

ここで、望ましくは、
前記補助電源回路は平滑用のコンデンサを備え、
前記モニタ端子に印加される電圧は、前記補助電源回路の平滑用のコンデンサの充電電圧であるように構成する。
かかる構成によれば、補助電源回路の平滑用コンデンサの充電電圧を監視して所定の電圧を越えた場合に電源装置の劣化と判定するので、監視対象の電圧およびそれを入力するためのモニタ端子の数を少なくすることでき、これにより比較的簡単な回路で検知機能を実現することができ、劣化検知装置の低コスト化を図ることができる。 Here, preferably,
The auxiliary power circuit includes a smoothing capacitor,
The voltage applied to the monitor terminal is configured to be a charging voltage of a smoothing capacitor of the auxiliary power circuit.
According to such a configuration, since the charging voltage of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit is monitored and a predetermined voltage is exceeded, it is determined that the power supply device is deteriorated. Therefore, the voltage to be monitored and the monitor terminal for inputting the voltage to be monitored Thus, the detection function can be realized with a relatively simple circuit, and the cost of the deterioration detection device can be reduced.

また、前記トランスの一次側巻線が接続される入力端子と前記平滑用のコンデンサとの間に接続され、電源起動時に前記平滑用のコンデンサを充電させる電流が流れる抵抗素子を備え、前記モニタ端子に印加される電圧は、前記抵抗素子の両端子の電圧であるように構成してもよい。   The monitor terminal includes a resistance element that is connected between an input terminal to which the primary winding of the transformer is connected and the smoothing capacitor, and through which a current that charges the smoothing capacitor flows when a power source is activated. The voltage applied to may be configured to be the voltage at both terminals of the resistance element.

さらに、望ましくは、前記パルス生成手段は、前記モニタ端子に印加される電圧を分圧する分圧手段と、該分圧手段により分圧された電圧に応じた電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較回路と、前記分圧手段と前記電圧比較回路との間に設けられ直流成分を遮断する直流遮断手段と、を備えるように構成する。
かかる構成によれば、分圧された電圧と基準となる電圧とを比較するため、測定電圧レンジの広い回路が不要となり回路をシンプルにすることができるとともに、直流成分を遮断する直流遮断手段（カップリングコンデンサ）を設けているため、劣化検知装置が電圧の高い電源装置から影響を受けるのを防止することができる。 Further preferably, the pulse generating means is a voltage dividing means for dividing a voltage applied to the monitor terminal, and a voltage for comparing a voltage corresponding to the voltage divided by the voltage dividing means with a predetermined voltage. A comparison circuit, and a DC cutoff means provided between the voltage dividing means and the voltage comparison circuit for cutting off a DC component are configured.
According to such a configuration, since the divided voltage and the reference voltage are compared, a circuit having a wide measurement voltage range is not required, the circuit can be simplified, and a DC blocking unit (blocking a DC component) Since the coupling capacitor is provided, it is possible to prevent the deterioration detection device from being influenced by the power supply device having a high voltage.

また、本出願の他の発明は、
電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の電源装置の劣化を検知する劣化検知方法であって、
電源起動後に前記電源装置から取得された電圧が所定の電圧を繰り返し越えた場合に、その繰り返し数を計数する繰り返し数計数ステップと、
前記繰り返し数計数ステップにより計数された繰り返し数が予め設定された所定の数を越えた場合に電源装置の劣化と判定する劣化判定ステップと、
前記劣化判定ステップの判定結果を出力する判定結果出力ステップと、
を有するようにしたものである。 In addition, other inventions of the present application are:
A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by inputting an output voltage detection signal, and a smoothing capacitor, rectifies the voltage induced in the auxiliary winding of the transformer A deterioration detection method for detecting deterioration of an insulating power supply device having an auxiliary power supply circuit that generates an operation power supply voltage of the power supply control circuit by smoothing;
When the voltage acquired from the power supply device after power-on repeatedly exceeds a predetermined voltage, a repetition number counting step for counting the number of repetitions;
A deterioration determination step for determining the deterioration of the power supply device when the number of repetitions counted in the repetition number counting step exceeds a predetermined number set in advance;
A determination result output step for outputting a determination result of the deterioration determination step;
It is made to have.

上記した方法によれば、電源起動後に電源装置から取得された電圧が所定の電圧を繰り返し越えた場合に、その繰り返し数を計数することにより劣化を判定するため、電源装置が立ち上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を検知することができる。また、複雑な劣化検知回路を設けたり大規模なプログラムを開発することなく越えたという現象と、電源装置の劣化を検知することができるため、装置もしくはシステムの低コスト化を図ることができる。   According to the above-described method, when the voltage acquired from the power supply device after the power supply is started repeatedly exceeds a predetermined voltage, the deterioration is determined by counting the number of repetitions, so that the power supply device cannot be started up. Prior to the occurrence, it is possible to detect the deterioration of the power supply device by detecting a sign of the deterioration of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit. Further, since it is possible to detect the phenomenon of exceeding without providing a complicated deterioration detection circuit or developing a large-scale program and the deterioration of the power supply device, the cost of the device or system can be reduced.

本発明によれば、個体差によるばらつきの影響を受けることなく、かつ電源装置が立ち上がらなくなるという事態が発生する前に、補助電源回路の平滑用コンデンサの劣化の予兆を捉えて電源装置の劣化を確実に検知することができるという効果を有する。   According to the present invention, the deterioration of the power supply device is detected by detecting a sign of the deterioration of the smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit before the occurrence of the situation where the power supply device does not start up without being affected by variations due to individual differences. It has the effect that it can detect reliably.

本発明に係る直流電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法を適用して好適な直流電源装置の一例としての定電圧電源装置の構成例を示す回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram showing a configuration example of a constant voltage power supply device as an example of a DC power supply device suitable for application of a deterioration detection device and a deterioration detection method for a DC power supply device according to the present invention. 入力電圧投入時の入力電圧と出力電圧と平滑用コンデンサの充電電圧の変化の様子を示すもので、（Ａ）は新しい定電圧電源装置における各電圧の変化、（Ｂ）は長期間稼働した定電圧電源装置における各電圧の変化を示す図である。This figure shows how the input voltage, output voltage, and charging voltage of the smoothing capacitor change when the input voltage is turned on. (A) shows the change in each voltage in the new constant voltage power supply, and (B) shows the constant operation for a long time. It is a figure which shows the change of each voltage in a voltage power supply device. 本発明に係る電源装置の劣化検知装置の第１実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 1st Example of the degradation detection apparatus of the power supply device which concerns on this invention. 本発明に係る電源装置の劣化検知装置の第２実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows 2nd Example of the deterioration detection apparatus of the power supply device which concerns on this invention. 第２実施例の劣化検知装置を構成するパルス生成回路の具体的な回路例を示す回路構成図である。It is a circuit block diagram which shows the specific circuit example of the pulse generation circuit which comprises the deterioration detection apparatus of 2nd Example.

以下、本発明に係る電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
先ず、図１を用いて、本発明に係る電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法を適用して好適な電源装置の一例としての定電圧電源装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の定電圧電源装置は、例えばＤＣ１００Ｖのような入力電圧Ｖｉｎが印加される入力端子ＩＮに接続され入力電圧Ｖｉｎに含まれるノイズを遮断する共通のフィルタ回路１１と、フィルタ回路１１の後段に接続された複数の絶縁型の直流電源装置として２つのＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂとを備える。ＤＣ−ＤＣコンバータは、３つ以上設けられていても良い。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a degradation detection device and degradation detection method for a power supply apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of a constant voltage power supply device as an example of a suitable power supply device to which the power supply device deterioration detection device and the deterioration detection method according to the present invention are applied will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the constant voltage power supply device of this embodiment is connected to an input terminal IN to which an input voltage Vin such as DC 100V is applied, for example, and a common filter circuit 11 that cuts off noise included in the input voltage Vin. And two DC-DC converters 10 </ b> A and 10 </ b> B as a plurality of insulated DC power supply devices connected to the subsequent stage of the filter circuit 11. Three or more DC-DC converters may be provided.

本実施形態の定電圧電源装置においては、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂは同一の構成である。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂはそれぞれ、図１に示すように、一次側巻線Ｎｐと二次側巻線Ｎｓおよび補助巻線Ｎｂとを有し上記フィルタ回路１１を介して入力される入力電圧Ｖｉｎを異なる電圧に変換する電圧変換用のトランス１２と、このトランス１２の一次側巻線Ｎｐと直列に接続されたＦＥＴ（電界効果トランジスタ）からなるスイッチング素子ＳＷと、該スイッチングＳＷをオン、オフさせる信号ＧＴを生成し出力する電源制御回路１３とを有する。電源制御回路１３は、半導体集積回路（以下、電源制御用ＩＣと称する）として形成されている。   In the constant voltage power supply device of the present embodiment, the DC-DC converters 10A and 10B have the same configuration. As shown in FIG. 1, each of the DC-DC converters 10A and 10B has a primary side winding Np, a secondary side winding Ns, and an auxiliary winding Nb, and an input voltage inputted through the filter circuit 11. A voltage converting transformer 12 for converting Vin into different voltages, a switching element SW including a FET (field effect transistor) connected in series with the primary side winding Np of the transformer 12, and the switching SW being turned on and off And a power supply control circuit 13 for generating and outputting a signal GT to be output. The power supply control circuit 13 is formed as a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as a power supply control IC).

上記トランス１２の二次側には、二次側巻線Ｎｓと直列に接続された整流用ダイオードＤ２と、このダイオードＤ２のカソード端子と二次側巻線Ｎｓの他方の端子との間に接続された平滑用コンデンサＣ２とが設けられ、一次側のスイッチング素子ＳＷをオン、オフさせて一次側巻線Ｎｐに間欠的に電流を流すことで二次側巻線Ｎｓに誘起される交流電圧を整流し平滑することによって、一次側巻線Ｎｐと二次側巻線Ｎｓとの巻線比に応じた直流電圧Ｖout1を出力する。鉄道車両搭載用の電源装置では、出力電圧Ｖout1として５Ｖまたは１２Ｖや２４Ｖのような電圧を出力するように構成される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａが出力電圧Ｖout1として５Ｖを出力し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ｂが出力電圧Ｖout2として２４Ｖ（あるいは１２Ｖ）を出力するように構成されても良い。   The secondary side of the transformer 12 is connected between a rectifying diode D2 connected in series with the secondary winding Ns, and between the cathode terminal of the diode D2 and the other terminal of the secondary winding Ns. The smoothing capacitor C2 is provided, and the AC voltage induced in the secondary winding Ns is generated by intermittently passing a current through the primary winding Np by turning on and off the primary switching element SW. By rectifying and smoothing, a DC voltage Vout1 corresponding to the winding ratio between the primary winding Np and the secondary winding Ns is output. The power supply device mounted on a railway vehicle is configured to output a voltage such as 5V, 12V, or 24V as the output voltage Vout1. The DC-DC converter 10A may output 5V as the output voltage Vout1, and the DC-DC converter 10B may output 24V (or 12V) as the output voltage Vout2.

さらに、本実施形態の定電圧電源装置においては、各ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂのトランス１２の二次側に、出力電圧Ｖout1，Ｖout2……の電圧値を検出するための出力電圧検出回路１４と、該出力電圧検出回路１４に接続され検出電圧に応じた信号を一次側の電源制御用ＩＣ１３へ伝達するフォトカプラの発光側素子としてのフォトダイオード１５ａが設けられている。そして、一次側には、上記電源制御用ＩＣ１３のフィードバック端子ＦＢに接続され、上記出力電圧検出回路１４によって駆動されフィードバック端子ＦＢに信号を伝達するフォトカプラの受光側素子としてのフォトトランジスタ１５ｂが設けられており、電源制御用ＩＣ１３はフォトカプラを介して上記出力電圧検出回路１４からフィードバックされる電圧に基づいて、出力電圧Ｖｏｕｔが一定となるようにスイッチングＳＷをオン、オフさせる信号ＧＴを生成する。   Further, in the constant voltage power supply device of the present embodiment, the output voltage detection circuit 14 for detecting the voltage values of the output voltages Vout1, Vout2,... On the secondary side of the transformer 12 of each DC-DC converter 10A, 10B. And a photodiode 15a as a light-emitting side element of a photocoupler connected to the output voltage detection circuit 14 and transmitting a signal corresponding to the detection voltage to the primary side power supply control IC 13. On the primary side, a phototransistor 15b is provided as a light receiving side element of a photocoupler that is connected to the feedback terminal FB of the power supply control IC 13, is driven by the output voltage detection circuit 14, and transmits a signal to the feedback terminal FB. Based on the voltage fed back from the output voltage detection circuit 14 via the photocoupler, the power supply control IC 13 generates a signal GT for turning on / off the switching SW so that the output voltage Vout is constant. .

また、この実施形態の定電圧電源装置においては、トランス１２の一次側に、上記補助巻線Ｎｂと直列に接続された整流用ダイオードＤ０と、このダイオードＤ０のカソード端子と接地点ＧＮＤとの間に接続された平滑用コンデンサＣ０とからなる補助電源回路１６が設けられ、該補助電源回路１６で整流、平滑された電圧Ｖsubが上記電源制御用ＩＣ１３の電源電圧端子ＶＣＣに印加されている。
これとともに、入力端子ＩＮと電源制御用ＩＣ１３の電源電圧端子ＶＣＣとの間に、ダイオードＤ１および起動抵抗Ｒ１が直列に接続されており、電源が投入されると入力電圧ＶｉｎからダイオードＤ１および起動抵抗Ｒ１を介して電源電圧端子ＶＣＣに接続されている平滑用コンデンサＣ０に電荷が供給されて充電されることで、補助巻線Ｎｂに電圧が誘起される前の電源起動時においても電源制御用ＩＣ１３を動作させることができるように構成されている。 Further, in the constant voltage power supply device of this embodiment, the primary side of the transformer 12 is connected between the rectifying diode D0 connected in series with the auxiliary winding Nb, and the cathode terminal of the diode D0 and the ground point GND. An auxiliary power supply circuit 16 comprising a smoothing capacitor C0 connected to the power supply IC 16 is provided, and a voltage Vsub rectified and smoothed by the auxiliary power supply circuit 16 is applied to the power supply voltage terminal VCC of the power supply control IC 13.
At the same time, a diode D1 and a starting resistor R1 are connected in series between the input terminal IN and the power supply voltage terminal VCC of the power supply control IC 13. When the power is turned on, the diode D1 and the starting resistor are input from the input voltage Vin. The smoothing capacitor C0 connected to the power supply voltage terminal VCC via R1 is charged by being charged, so that the power supply control IC 13 can be used even when the power supply is started before the voltage is induced in the auxiliary winding Nb. It is comprised so that it can be operated.

そして、コンデンサＣ０が充電されると電源制御用ＩＣ１３がスイッチング動作を開始して、トランス１２で変換された電圧が出力される。また、スイッチングが開始されると、補助巻線に電圧が誘起され、以降、補助電源回路１６によって電源制御用ＩＣ１３へ動作電圧が供給される。
上記ダイオードＤ１は補助巻線Ｎｂに誘起された電圧により入力端子ＩＮへ電流が逆流するのを防止する。また、起動抵抗Ｒ１は高抵抗の素子で構成され、補助電源回路１６から電源制御用ＩＣ１３の電源電圧端子ＶＣＣへ電圧が供給され始めると、入力端子ＩＮから電源電圧端子ＶＣＣへ電流が流れないようにする働きをする。 When the capacitor C0 is charged, the power supply control IC 13 starts a switching operation, and the voltage converted by the transformer 12 is output. When switching is started, a voltage is induced in the auxiliary winding, and thereafter, an operating voltage is supplied to the power supply control IC 13 by the auxiliary power supply circuit 16.
The diode D1 prevents current from flowing backward to the input terminal IN due to the voltage induced in the auxiliary winding Nb. The starting resistor R1 is composed of a high-resistance element. When voltage starts to be supplied from the auxiliary power supply circuit 16 to the power supply voltage terminal VCC of the power supply control IC 13, current does not flow from the input terminal IN to the power supply voltage terminal VCC. To work.

図１の定電圧電源装置においては、上記補助電源回路１６を構成する平滑用コンデンサＣ０としてアルミ電解コンデンサが使用されており、このアルミ電解コンデンサの劣化（寿命）が電源装置の劣化を判定する上で大きな要因となっている。具体的には、定電圧電源装置の繰り返し稼働でアルミ電解コンデンサが劣化すると、次第に容量値が低下し、入力電圧投入後、補助電源の出力電圧が立ち上がるまでの時間が長くなり、最終的には出力電圧が立ち上がらなくなってしまう。従って、そのような事態が発生する前にアルミ電解コンデンサを新しいものと交換する必要があり、本実施形態のように劣化の予兆を捉えて判定するのが有効である。   In the constant voltage power supply device of FIG. 1, an aluminum electrolytic capacitor is used as the smoothing capacitor C0 constituting the auxiliary power supply circuit 16, and the deterioration (life) of the aluminum electrolytic capacitor is used to determine the deterioration of the power supply device. It is a big factor. Specifically, when the aluminum electrolytic capacitor deteriorates due to repeated operation of the constant voltage power supply device, the capacitance value gradually decreases, and after the input voltage is turned on, the time until the output voltage of the auxiliary power supply rises becomes longer. The output voltage will not rise. Therefore, it is necessary to replace the aluminum electrolytic capacitor with a new one before such a situation occurs, and it is effective to make a judgment by grasping a sign of deterioration as in this embodiment.

本実施形態の定電圧電源装置においては、上記補助電源回路１６を構成する平滑用コンデンサＣ０の劣化の予兆を捉えるため、図３に示すような劣化検知装置２０が設けられ、各ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂの補助電源回路１６で生成される電圧Ｖsubが劣化検知装置２０に入力されている。なお、補助電源回路１６の生成電圧Ｖsubの代わりに、起動抵抗Ｒ１の両端子の電圧を取り出して劣化検知装置２０へ入力させるように構成しても良い。
また、図１に示す本実施形態の定電圧電源装置は、入力端子ＩＮにＤＣ１００Ｖのような直流電圧が入力され、直流−直流変換回路として構成されているが、フィルタ回路１１の後段にダイオードブリッジからなる整流回路を接続することで、入力端子ＩＮにＡＣ１００Ｖのような交流電圧が入力されるＡＣ−ＤＣコンバータとして構成することも可能である。その場合、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂは整流回路の後段に接続される。 In the constant voltage power supply device of the present embodiment, in order to detect a sign of deterioration of the smoothing capacitor C0 constituting the auxiliary power supply circuit 16, a deterioration detection device 20 as shown in FIG. 3 is provided, and each DC-DC converter is provided. The voltage Vsub generated by the auxiliary power supply circuits 16A and 10B is input to the deterioration detection device 20. Instead of the generated voltage Vsub of the auxiliary power supply circuit 16, the voltage at both terminals of the starting resistor R <b> 1 may be extracted and input to the deterioration detection device 20.
In addition, the constant voltage power supply device of this embodiment shown in FIG. 1 is configured as a DC-DC conversion circuit in which a DC voltage such as DC 100V is input to the input terminal IN, and is configured as a diode bridge after the filter circuit 11. It is also possible to configure as an AC-DC converter in which an AC voltage such as AC100V is input to the input terminal IN by connecting a rectifier circuit comprising: In that case, the DC-DC converters 10A and 10B are connected to the subsequent stage of the rectifier circuit.

次に、本実施形態の定電圧電源装置における劣化検知装置２０による劣化検知の動作原理について説明する。
本発明者らは、本発明を開発するに当たって、定電圧電源装置の繰り返し稼働で、入力電圧投入後出力電圧が立ち上がるまでの現象にどのような変化が生じているのか詳しく調べるために、定電圧電源装置に対して加速度試験を行なうとともに、入力電圧投入直後における入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔと平滑用コンデンサ（アルミ電解コンデンサ）Ｃ０の充電電圧（補助電源回路の出力）Ｖsubの変化の様子を観察した。 Next, the operation principle of the deterioration detection by the deterioration detection device 20 in the constant voltage power supply device of this embodiment will be described.
In developing the present invention, the present inventors have developed a constant voltage power supply device in order to investigate in detail what phenomenon occurs until the output voltage rises after the input voltage is turned on. An acceleration test is performed on the power supply device, and changes in the input voltage Vin, the output voltage Vout, and the smoothing capacitor (aluminum electrolytic capacitor) C0 charging voltage (output of the auxiliary power supply circuit) Vsub immediately after the input voltage is input are observed. did.

図２（Ａ）は新しい定電圧電源装置におけるＶｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔと補助電源回路の出力電圧（平滑用コンデンサＣ０の充電電圧）Ｖsubの変化の様子を示す波形図、図２（Ｂ）は長期間使用した定電圧電源装置におけるＶｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔと補助電源回路の出力電圧Ｖsubの変化の様子を示す波形図である。なお、図２（Ａ），（Ｂ）において、Ｔｄは出力電圧Ｖｏｕｔが所定の電圧Ｖｈ以上に立ち上がるのに要する電源起動遅れ時間である。
図２（Ａ）と図２（Ｂ）とを比較すると分かるように、図２（Ａ）の新しい定電圧電源装置の場合、平滑用コンデンサＣ０が所定の電圧まで充電されて電源制御用ＩＣ１３が動作を開始するとしばらくして出力電圧Ｖｏｕｔが立ち上がり、その後Ｖｏｕｔは一定の電圧に維持される。 FIG. 2A is a waveform diagram showing changes in Vin, the output voltage Vout, and the output voltage of the auxiliary power supply circuit (charging voltage of the smoothing capacitor C0) Vsub in the new constant voltage power supply device, and FIG. It is a wave form diagram which shows the mode of the change in Vin, the output voltage Vout, and the output voltage Vsub of an auxiliary power circuit in the constant voltage power supply device used for the period. In FIGS. 2A and 2B, Td is a power supply activation delay time required for the output voltage Vout to rise above a predetermined voltage Vh.
As can be seen by comparing FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), in the case of the new constant voltage power supply device of FIG. 2 (A), the smoothing capacitor C0 is charged to a predetermined voltage and the power supply control IC 13 is When the operation starts, the output voltage Vout rises after a while, and then Vout is maintained at a constant voltage.

一方、図２（Ｂ）の古い定電圧電源装置の場合、平滑用コンデンサＣ０が所定の電圧まで充電されて電源制御用ＩＣ１３が動作を開始しても補助電源回路の出力電圧Ｖsubが低下することで起動に失敗して、これを何度か繰り返した後に出力電圧Ｖｏｕｔが立ち上がり、その後Ｖｏｕｔは一定の電圧に維持されることが明らかとなった。これは、平滑用コンデンサＣ０が劣化すると充電電荷量が減少するため、補助電源回路の出力電圧Ｖsubが比較的短い時間（Ｔｓ）で立ち上がり電源制御用ＩＣ１３が一度動作を開始しても、充電電荷を消費することでコンデンサの電圧が下がり電源制御用ＩＣ１３がスイッチング制御を開始できないためである。図２（Ｂ）の期間Ｔｒは電源制御用ＩＣ１３の起動時動作繰返し時間であり、図２（Ａ）ではこの時間がほぼゼロである。また、平滑用コンデンサＣ０が劣化すると、電源起動遅れ時間Ｔｄが短くなる傾向があることを見出した。   On the other hand, in the case of the old constant voltage power supply device of FIG. 2B, the output voltage Vsub of the auxiliary power supply circuit decreases even when the smoothing capacitor C0 is charged to a predetermined voltage and the power supply control IC 13 starts operating. It was found that the output voltage Vout rises after repeating this several times, and then Vout is maintained at a constant voltage. This is because the charge charge amount decreases as the smoothing capacitor C0 deteriorates. Therefore, even if the output voltage Vsub of the auxiliary power supply circuit rises in a relatively short time (Ts) and the power supply control IC 13 starts operating once, the charge charge is reduced. This is because the power supply control IC 13 cannot start the switching control because the capacitor voltage is reduced. A period Tr in FIG. 2B is an operation repetition time when the power supply control IC 13 is activated. In FIG. 2A, this time is almost zero. Further, it has been found that when the smoothing capacitor C0 deteriorates, the power supply activation delay time Td tends to be shortened.

そこで、本発明者らは、電源制御用ＩＣ１３が起動時に起動動作を繰返し期間Ｔｒにおける補助電源回路の出力電圧Ｖsubを監視し、Ｖsubの変動の繰り返し回数を計数することで、平滑用コンデンサＣ０の劣化を検出することとした。なお、入力電圧Ｖｉｎが投入され電圧Ｖsubが上昇する期間Ｔｓにおける平滑用コンデンサＣ０の充電は、起動抵抗Ｒ１を介して流れ込む電流によって行われるとともに、電圧Ｖsubが変動を繰り返す期間Ｔｒにおける平滑用コンデンサＣ０の繰り返し充電も起動抵抗Ｒ１を介して間欠的に流れ込む電流Ｉrによって行われる。そのため、期間Ｔｒにおいては、起動抵抗Ｒ１の端子間電圧（＝Ｉr×Ｒ1）も電圧Ｖsubと同様に変動することとなるので、起動抵抗Ｒ１の端子間電圧の変動回数を計数することによっても、平滑用コンデンサＣ０の劣化を検出することができる。   Therefore, the present inventors monitor the output voltage Vsub of the auxiliary power supply circuit in the repetition period Tr when the power supply control IC 13 starts up, and count the number of repetitions of the variation of Vsub, thereby determining the smoothing capacitor C0. It was decided to detect deterioration. The smoothing capacitor C0 is charged by the current flowing through the starting resistor R1 during the period Ts when the input voltage Vin is applied and the voltage Vsub rises, and the smoothing capacitor C0 during the period Tr in which the voltage Vsub repeatedly fluctuates. Is also performed by the current Ir that flows intermittently through the starting resistor R1. Therefore, in the period Tr, the voltage between the terminals of the starting resistor R1 (= Ir × R1) also varies in the same manner as the voltage Vsub. Therefore, by counting the number of variations in the voltage between the terminals of the starting resistor R1, The deterioration of the smoothing capacitor C0 can be detected.

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである。以下、本発明に係る電源装置の劣化検知装置および劣化検知方法の実施例について説明する。
（第１実施例）
図３には、本発明に係る電源装置の劣化検知装置の第１実施例が示されている。
この実施例の劣化検知装置２０は、検知対象の定電圧電源装置（ＡＶＲ）と接続するためのケーブルの端子が接続されるモニタ端子としてのコネクタ（端子台）２１と、劣化検知のプログラムに従って動作し検知対象の定電圧電源装置からコネクタ２１を介して入力される電圧に基づいて劣化の判定を行うワンチップマイコンのようなデータ処理装置２５と、不揮発性メモリなどからなるデータ記憶媒体２６と、外部のパソコンや表示装置との間でデータの送受信を行う外部インタフェース（Ｉ/Ｆ）２７などを備えている。 The present invention has been made based on the above findings. Embodiments of a power supply device degradation detection device and degradation detection method according to the present invention will be described below.
(First embodiment)
FIG. 3 shows a first embodiment of a power supply device deterioration detection apparatus according to the present invention.
The deterioration detection device 20 of this embodiment operates in accordance with a connector (terminal block) 21 as a monitor terminal to which a terminal of a cable for connection to a constant voltage power supply device (AVR) to be detected is connected, and a deterioration detection program. A data processing device 25 such as a one-chip microcomputer for determining deterioration based on a voltage input via a connector 21 from a constant voltage power supply device to be detected; a data storage medium 26 including a nonvolatile memory; An external interface (I / F) 27 for transmitting / receiving data to / from an external personal computer or display device is provided.

上記データ処理装置２５を構成するワンチップマイコンはＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ：読出し専用メモリ）を内蔵しており、このＲＯＭに劣化検知のプログラムが格納され、該プログラムに従って動作する。
また、劣化検知装置２０は、上記コネクタ２１を介して検知対象の定電圧電源装置内のＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂから取得した入力電圧Ｖｉｎ，出力電圧Ｖout1，Ｖout2を受けて絶縁を確保しつつこれらの電圧の立ち上がりを示す信号に変換してデータ処理装置２５へ入力するフォトカプラ２２、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂの補助電源回路１６（または起動抵抗Ｒ１）から取得した電圧Ｖsub（またはＶres）をデータ処理装置２５内のＡＤ変換回路の入力可能電圧範囲内の電圧に変換するオペアンプ（増幅器）などからなる信号変換器２３Ａ，２３Ｂを備える。 The one-chip microcomputer constituting the data processing device 25 has a built-in ROM (read-only memory: read-only memory), a deterioration detection program is stored in the ROM, and operates according to the program.
Further, the deterioration detection device 20 receives the input voltage Vin, the output voltages Vout1 and Vout2 acquired from the DC-DC converters 10A and 10B in the constant voltage power supply device to be detected through the connector 21, and ensures insulation. The voltage Vsub (or Vres) obtained from the photocoupler 22 that is converted into a signal indicating the rise of these voltages and input to the data processing device 25 and the auxiliary power supply circuit 16 (or starting resistor R1) of the DC-DC converters 10A and 10B. Are provided with signal converters 23A and 23B composed of operational amplifiers (amplifiers) or the like for converting the voltage into a voltage within the input allowable voltage range of the AD conversion circuit in the data processing device 25.

なお、起動抵抗Ｒ１の端子間電圧Ｖresを検知する場合には、コネクタ（端子台）２１に、検知対象の電圧を入力するためのモニタ端子が各ＤＣ−ＤＣコンバータに対してそれぞれ２個設けられる。
また、劣化検知装置２０は、装置内部の回路や電子デバイスに動作電源電圧を供給するバッテリ２８、電源のオン、オフスイッチ２９を備えている。内蔵バッテリ２８を設ける代わりに外部から電源を供給するようにしてもよい。 When detecting the inter-terminal voltage Vres of the starting resistor R1, two monitor terminals for inputting the voltage to be detected are provided in the connector (terminal block) 21 for each DC-DC converter. .
Further, the deterioration detection apparatus 20 includes a battery 28 that supplies an operation power supply voltage to circuits and electronic devices in the apparatus, and a power on / off switch 29. Instead of providing the built-in battery 28, power may be supplied from the outside.

本実施例の劣化検知装置２０は、検知対象の定電圧電源装置の各ＤＣ−ＤＣコンバータから取得された補助電源回路の出力電圧Ｖsub（または起動抵抗Ｒ１の端子間電圧Ｖres）が、電源起動後、最初に電源制御用ＩＣ１３の動作開始電圧Ｖｏｎに達してから、起動に失敗して動作開始電圧Ｖｏｎよりも低くなり、再び動作開始電圧Ｖｏｎまで上昇した回数をデータ処理装置２５が計数することができるように構成されている。
具体的には、オン、オフスイッチ２９がオンされると、データ処理装置２５は定電圧電源装置（ＡＶＲ）の入力電圧Ｖｉｎの立ち上がりをトリガとして、プログラムに従って劣化検知処理を開始する。 In the deterioration detection device 20 of this embodiment, the output voltage Vsub of the auxiliary power supply circuit (or the voltage Vres between terminals of the starting resistor R1) acquired from each DC-DC converter of the constant voltage power supply device to be detected is First, after reaching the operation start voltage Von of the power supply control IC 13, the data processing device 25 may count the number of times that the activation has failed to become lower than the operation start voltage Von and has increased to the operation start voltage Von again. It is configured to be able to.
Specifically, when the on / off switch 29 is turned on, the data processing device 25 starts the deterioration detection process according to the program with the rising of the input voltage Vin of the constant voltage power supply (AVR) as a trigger.

劣化検知処理においては、ＡＤ変換回路の出力に基づいて補助電源回路１６（または起動抵抗Ｒ１）の電圧波形の波の数をカウントし、所定回数を超えたら劣化と判定する。判定結果情報は、記録媒体２６に記録される。また、図示しないが、データ処理装置２５内には、時計機能（ＴＲＣ）が内蔵されており、判定結果情報と共に劣化と判定した時刻情報が記録媒体２６に記録される。記録媒体２６に記録された情報は、外部インタフェース（Ｉ/Ｆ）２７外部のパソコンにより読み出したり、表示装置へ出力して表示させたりすることができるように構成されている。   In the deterioration detection process, the number of waves of the voltage waveform of the auxiliary power supply circuit 16 (or the starting resistor R1) is counted based on the output of the AD conversion circuit. The determination result information is recorded on the recording medium 26. Although not shown, the data processor 25 has a built-in clock function (TRC), and the time information determined to be deteriorated is recorded on the recording medium 26 together with the determination result information. Information recorded on the recording medium 26 can be read out by a personal computer outside the external interface (I / F) 27 or output to a display device for display.

劣化検知処理においては、データ処理装置２５は、電源起動遅れ時間Ｔｄの短縮の程度から劣化の傾向を把握しつつ、起動繰返しを１回でも検知したら、すなわち起動時に電圧ＶsubがＶｏｎを続けて２回以上越えたのを検知したら、定電圧電源装置の劣化と判定しても良いし、起動繰返し数が予め設定した所定回数に達したら定電圧電源装置の劣化と判定しても良い。また、ノイズによる誤検知を防止するため、起動繰返しを続けて２回検知したらアラームを出力するように構成しても良い。なお、５回とか１０回のような所定回数以上検知したらアラームを出力することも考えられるが、本発明者らが対象としている定電圧電源装置では、劣化の進み方が装置によって異なっており、起動繰返しの挙動にばらつきがあった。従って、起動繰返しを１回あるいは２回検知したら劣化と判定するように構成するのが望ましい。   In the deterioration detection process, the data processing device 25 recognizes the tendency of deterioration from the degree of shortening of the power supply activation delay time Td and detects the repeated activation even once, that is, the voltage Vsub continues to be Von at the time of activation. If it is detected that the constant voltage power supply device has been exceeded more than once, it may be determined that the constant voltage power supply device has deteriorated, or may be determined to be deterioration of the constant voltage power supply device when the number of start repetitions reaches a preset number of times. Further, in order to prevent erroneous detection due to noise, an alarm may be output when the activation is repeated twice and detected twice. In addition, although it is conceivable to output an alarm when a predetermined number of times such as 5 times or 10 times is detected, in the constant voltage power supply device targeted by the present inventors, the progress of deterioration differs depending on the device, There was variation in the behavior of repeated start-up. Therefore, it is desirable that the system is determined to be deteriorated when the repeated start-up is detected once or twice.

（第２実施例）
図４には、本発明に係る電源装置の劣化検知装置の第２実施例が示されている。
この実施例の劣化検知装置２０は、図３に示す劣化検知装置２０における上記信号変換器２３Ａ，２３Ｂの代わりに、コネクタ２１を介して検知対象の定電圧電源装置内のＤＣ−ＤＣコンバータ１０Ａ，１０Ｂから取得した補助電源回路の出力電圧Ｖsub（または起動抵抗Ｒ１の端子間電圧Ｖres）のＤＣ成分を遮断しつつ入力電圧波形からパルス信号を生成してデータ処理装置２５へ入力するパルス生成回路２４Ａ，２４Ｂを設けたものである。データ処理装置２５は入力されたパルス信号を計数する機能を備えるように構成される。
この実施例の劣化検知装置においては、入力されたパルス信号を計数して、パルスを２個もしくは所定個数検知したら、定電圧電源装置の劣化と判定される。 (Second embodiment)
FIG. 4 shows a second embodiment of the deterioration detection device for a power supply device according to the present invention.
The deterioration detection device 20 of this embodiment has a DC-DC converter 10A in a constant voltage power supply device to be detected via a connector 21 instead of the signal converters 23A and 23B in the deterioration detection device 20 shown in FIG. A pulse generation circuit 24A that generates a pulse signal from the input voltage waveform and inputs it to the data processor 25 while blocking the DC component of the output voltage Vsub (or the inter-terminal voltage Vres of the starting resistor R1) of the auxiliary power supply circuit acquired from 10B. , 24B are provided. The data processing device 25 is configured to have a function of counting input pulse signals.
In the deterioration detection apparatus of this embodiment, the input pulse signal is counted, and if two or a predetermined number of pulses are detected, it is determined that the constant voltage power supply apparatus is deteriorated.

次に、劣化検知装置２０を構成するパルス生成回路２４Ａ，２４Ｂの具体的な回路例を、図５を用いて説明する。
図５に示すパルス生成回路２４Ａ（２４Ｂ）は、補助電源回路の出力電圧Ｖsubが入力されるコネクタ２１上のモニタ端子ＭＴと接地点との間に直列に接続された抵抗Ｒ２，Ｒ３からなる分圧回路４１と、抵抗Ｒ２とＲ３との接続ノードに接続されたＤＣ成分を遮断するためのカップリングコンデンサ４２と、振幅を制限したり信号の急峻な変化を抑制したりするためのダイオードＤ３，Ｄ４および抵抗Ｒ４，Ｒ５と、ボルテージフォロワなどからなるバッファアンプ４３と、電圧比較用のコンパレータ４４と、電源電圧ＶＤＤを抵抗Ｒ６とＲ７で分圧してコンパレータ４４における比較電圧としての参照電圧Ｖrefを生成する分圧回路４５などを備える。 Next, specific circuit examples of the pulse generation circuits 24A and 24B constituting the deterioration detection device 20 will be described with reference to FIG.
The pulse generation circuit 24A (24B) shown in FIG. 5 includes resistors R2 and R3 connected in series between the monitor terminal MT on the connector 21 to which the output voltage Vsub of the auxiliary power supply circuit is input and the ground point. A voltage capacitor 41, a coupling capacitor 42 for cutting off a DC component connected to a connection node between the resistors R2 and R3, and a diode D3 for limiting the amplitude and suppressing a steep change in the signal. D4, resistors R4 and R5, a buffer amplifier 43 including a voltage follower, a voltage comparison comparator 44, and a power supply voltage VDD is divided by resistors R6 and R7 to generate a reference voltage Vref as a comparison voltage in the comparator 44 A voltage dividing circuit 45 is provided.

カップリングコンデンサ４２を設けることで、電源装置（ＤＣ−ＤＣコンバータ）の接地電位とパルス生成回路２４の接地電位を分離することができる。また、分圧回路４１を設けているのは、平滑用コンデンサＣ０の電圧は、起動時に起動抵抗Ｒ１から流れ込む電流により５０Ｖを超えるピーク値があり、電圧変動幅が大きいためである。監視する電圧が起動抵抗Ｒ１の端子電圧Ｖresである場合には、バッファアンプ３３の代わりに差動アンプを用いるようにすればよい。
分圧回路４１と４５の分圧比を適宜設定して、参照電圧Ｖrefが電源制御用ＩＣ１３の動作開始電圧Ｖｏｎに対応する電圧になるように構成することで、電圧ＶsubがＶｏｎを越えるとコンパレータ４４の出力がローレベルからハイレベルに反転し、起動の繰り返しが発生するとパルス信号が生成され、データ処理装置２５へ供給されて、パルス数が計数される。 By providing the coupling capacitor 42, the ground potential of the power supply device (DC-DC converter) and the ground potential of the pulse generation circuit 24 can be separated. The voltage dividing circuit 41 is provided because the voltage of the smoothing capacitor C0 has a peak value exceeding 50 V due to the current flowing from the starting resistor R1 at the time of starting, and the voltage fluctuation range is large. When the monitored voltage is the terminal voltage Vres of the starting resistor R1, a differential amplifier may be used instead of the buffer amplifier 33.
By appropriately setting the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuits 41 and 45 so that the reference voltage Vref becomes a voltage corresponding to the operation start voltage Von of the power supply control IC 13, the comparator 44 when the voltage Vsub exceeds Von. Is inverted from the low level to the high level, and when the activation is repeated, a pulse signal is generated and supplied to the data processing device 25, and the number of pulses is counted.

上記の説明から分かるように、第１および第２の実施例の劣化検知装置２０によれば、検知対象の定電圧電源装置（ＡＶＲ）に対して特別な追加や変更をすることなく、補助電源回路の出力電圧Ｖsub（または起動抵抗Ｒ１の端子間電圧Ｖres）を外部からモニタすることで、劣化検知を実現できる。
なお、図３および図４においては、２つのＤＣ−ＤＣコンバータの劣化を検知するものを示したが、コネクタ２１に補助電源回路の出力電圧Ｖsub（または起動抵抗Ｒ１の端子間電圧Ｖres）を入力する３個以上の端子を設けるとともに、各端子に対応してパルス生成回路２４を設けて、３個以上のＤＣ−ＤＣコンバータの劣化を同時に検知することも可能である。 As can be seen from the above description, according to the deterioration detection devices 20 of the first and second embodiments, the auxiliary power supply is not added or changed to the constant voltage power supply device (AVR) to be detected. Deterioration detection can be realized by monitoring the output voltage Vsub of the circuit (or the voltage Vres across the terminals of the starting resistor R1) from the outside.
3 and 4 show the detection of deterioration of the two DC-DC converters, the output voltage Vsub of the auxiliary power supply circuit (or the inter-terminal voltage Vres of the starting resistor R1) is input to the connector 21. It is also possible to provide three or more terminals and to provide a pulse generation circuit 24 corresponding to each terminal to simultaneously detect deterioration of the three or more DC-DC converters.

また、上記第１および第２の実施例の劣化検知装置では、バッテリ２８を設けているが、本発明に係る劣化検知装置は、電源装置が立ち上がらなくなる事態が発生する前に、劣化の予兆を捉えて劣化を検出するものであるので、内蔵式の場合、検知対象の電源装置から電源電圧の供給を受けるように構成することで、バッテリ２８を省略することも可能である。この場合、例えば、トランス１２の補助巻線に接続される電解コンデンサを検知装置用に別個設けることによって、トランスの一次側から電源の供給を受けて動作するように構成することができる。   Further, in the deterioration detection devices of the first and second embodiments, the battery 28 is provided. However, the deterioration detection device according to the present invention provides a sign of deterioration before the situation where the power supply device cannot be started up. In the case of a built-in type, it is possible to omit the battery 28 by being configured to receive supply of power supply voltage from the power supply device to be detected. In this case, for example, an electrolytic capacitor connected to the auxiliary winding of the transformer 12 is separately provided for the detection device, so that it can be configured to operate by receiving power supply from the primary side of the transformer.

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば上記実施例では、データ処理装置がソフトウェア処理によってパルス数を計数するようにしているが、コンパレータの４４の後段にカウンタ回路を設けて、データ処理装置がカウンタ回路の値を読み込む構成であっても良い。また、図５の回路において、バッファアンプ４３を省略した回路や、コンパレータ４４の代わりにインバータを用いた回路に置き換えることも可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the said Example. For example, in the above embodiment, the data processing device counts the number of pulses by software processing. However, the counter circuit is provided after the comparator 44 and the data processing device reads the value of the counter circuit. Also good. 5 can be replaced with a circuit in which the buffer amplifier 43 is omitted or a circuit using an inverter instead of the comparator 44.

さらに、上記実施例では、補助電源回路を構成する平滑用コンデンサとしてアルミ電解コンデンサを使用している電源装置について説明したが、アルミ電解コンデンサ以外のコンデンサを使用する電源装置に適用するようにしても良い。また、上記実施例では、鉄道車両に搭載される定電圧電源装置に適用した場合について説明したが、アルミ電解コンデンサを使用する電源装置であれば、鉄道車両搭載用以外の一般的な定電圧電源装置やＡＣ−ＤＣコンバータにも適用することができる。   Further, in the above embodiment, the power supply device using the aluminum electrolytic capacitor as the smoothing capacitor constituting the auxiliary power supply circuit has been described. However, the power supply device using a capacitor other than the aluminum electrolytic capacitor may be applied. good. Moreover, although the said Example demonstrated the case where it applied to the constant voltage power supply device mounted in a rail vehicle, if it is a power supply device which uses an aluminum electrolytic capacitor, it will be a general constant voltage power supply other than for rail vehicle mounting The present invention can also be applied to devices and AC-DC converters.

１０Ａ，１０Ｂ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１ フィルタ回路
１２ トランス
１３ 電源制御回路（電源制御用ＩＣ）
１４ 出力電圧検出回路
１６ 補助電源回路
２０ 劣化検知装置
２１ コネクタ（端子台）
２３Ａ，２３Ｂ 信号変換器
２４Ａ，２４Ｂ パルス生成回路
２５ データ処理装置
４１ 分圧回路（分圧手段）
４２ カップリングコンデンサ（直流遮断手段）
４４ コンパレータ（電圧比較回路） 10A, 10B DC-DC converter 11 Filter circuit 12 Transformer 13 Power supply control circuit (IC for power supply control)
14 Output voltage detection circuit 16 Auxiliary power supply circuit 20 Deterioration detection device 21 Connector (terminal block)
23A, 23B Signal converter 24A, 24B Pulse generation circuit 25 Data processing device 41 Voltage dividing circuit (voltage dividing means)
42 Coupling capacitor (DC blocking means)
44 Comparator (voltage comparison circuit)

Claims (5)

電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の電源装置の劣化を検知する劣化検知装置であって、
前記電源装置の所定部位から取得された電圧が印加されるモニタ端子を備えた端子台と、
前記モニタ端子に印加された電圧が所定の電圧を越えた場合にパルス信号を生成するパルス生成手段と、
前記パルス生成手段により生成されたパルス信号を計数可能なパルス計数手段と、
前記計数手段により計数されたパルス数が所定数に達した場合に前記電源装置の劣化と判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする電源装置の劣化検知装置。 A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by inputting an output voltage detection signal, and a smoothing capacitor, rectifies the voltage induced in the auxiliary winding of the transformer A deterioration detection device that detects deterioration of an insulating power supply device having an auxiliary power supply circuit that generates an operating power supply voltage of the power supply control circuit by smoothing;
A terminal block including a monitor terminal to which a voltage acquired from a predetermined part of the power supply device is applied;
Pulse generating means for generating a pulse signal when the voltage applied to the monitor terminal exceeds a predetermined voltage;
Pulse counting means capable of counting the pulse signal generated by the pulse generating means;
A determination unit that determines that the power supply device has deteriorated when the number of pulses counted by the counting unit reaches a predetermined number;
A deterioration detection device for a power supply device, comprising: 前記補助電源回路は平滑用のコンデンサを備え、
前記モニタ端子に印加される電圧は、前記補助電源回路の平滑用のコンデンサの充電電圧であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置の劣化検知装置。 The auxiliary power circuit includes a smoothing capacitor,
2. The deterioration detection device for a power supply device according to claim 1, wherein the voltage applied to the monitor terminal is a charging voltage of a smoothing capacitor of the auxiliary power supply circuit. 前記トランスの一次側巻線が接続される入力端子と前記平滑用のコンデンサとの間に接続され、電源起動時に前記平滑用のコンデンサを充電させる電流が流れる抵抗素子を備え、
前記モニタ端子に印加される電圧は、前記抵抗素子の両端子の電圧であることを特徴とする請求項２に記載の電源装置の劣化検知装置。 A resistance element connected between an input terminal to which the primary winding of the transformer is connected and the smoothing capacitor, and through which a current for charging the smoothing capacitor flows when a power supply is activated;
The deterioration detection device for a power supply device according to claim 2, wherein the voltage applied to the monitor terminal is a voltage at both terminals of the resistance element. 前記パルス生成手段は、前記モニタ端子に印加される電圧を分圧する分圧手段と、該分圧手段により分圧された電圧に応じた電圧と所定の電圧とを比較する電圧比較回路と、前記分圧手段と前記電圧比較回路との間に設けられ直流成分を遮断する直流遮断手段と、を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電源装置の劣化検知装置。   The pulse generation means includes a voltage dividing means for dividing a voltage applied to the monitor terminal, a voltage comparison circuit for comparing a voltage corresponding to the voltage divided by the voltage dividing means with a predetermined voltage, 4. The deterioration detection device for a power supply device according to claim 1, further comprising: a DC blocking unit that is provided between the voltage dividing unit and the voltage comparison circuit and blocks a DC component. 5. 電圧変換用のトランスと、該トランスの一次側巻線に間欠的に電流を流すためのスイッチング素子と、前記トランスの一次側巻線に流れる電流に比例した電圧と前記トランスの二次側からの出力電圧検出信号が入力されることで前記スイッチング素子をオン、オフ制御する駆動パルスを生成し出力する電源制御回路と、平滑用のコンデンサを備え前記トランスの補助巻線に誘起された電圧を整流・平滑して前記電源制御回路の動作電源電圧を生成する補助電源回路とを有する絶縁型の電源装置の劣化を検知する劣化検知方法であって、
電源起動後に前記電源装置から取得された電圧が所定の電圧を繰り返し越えた場合に、その繰り返し回数を計数する繰り返し回数計数ステップと、
前記繰り返し回数計数ステップにより計数された繰り返し回数が予め設定された所定の回数を越えた場合に電源装置の劣化と判定する劣化判定ステップと、
前記劣化判定ステップの判定結果を出力する判定結果出力ステップと、
を有することを特徴とする電源装置の劣化検知方法。 A transformer for voltage conversion, a switching element for intermittently passing a current through the primary winding of the transformer, a voltage proportional to the current flowing through the primary winding of the transformer, and a secondary side of the transformer A power supply control circuit that generates and outputs a drive pulse for controlling on / off of the switching element by inputting an output voltage detection signal, and a smoothing capacitor, rectifies the voltage induced in the auxiliary winding of the transformer A deterioration detection method for detecting deterioration of an insulating power supply device having an auxiliary power supply circuit that generates an operation power supply voltage of the power supply control circuit by smoothing;
When the voltage acquired from the power supply device after power-on repeatedly exceeds a predetermined voltage, a repeat count step for counting the repeat count;
A deterioration determination step for determining that the power supply device is deteriorated when the number of repetitions counted in the repetition number counting step exceeds a predetermined number of times set in advance;
A determination result output step for outputting a determination result of the deterioration determination step;
A method for detecting deterioration of a power supply device, comprising:
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