JP2020162238A - Monitoring module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モニタリングモジュールに関する。 The present invention relates to a monitoring module.
スイッチング電源装置には、電圧平滑用として電解コンデンサが用いられることがある。この電解コンデンサは、経年変化により電解液の量が低下するなどして性能が低下し、残存寿命が比較的短いことが知られている。したがって、スイッチング電源装置の残存寿命は、内蔵された電解コンデンサの残存寿命に依存する場合があった。従来、電源装置に用いられる電解コンデンサに流れるリップル電流を測定して、電解コンデンサの劣化状況を監視する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。 An electrolytic capacitor may be used for voltage smoothing in a switching power supply device. It is known that the performance of this electrolytic capacitor deteriorates due to a decrease in the amount of electrolytic solution due to aging, and the remaining life is relatively short. Therefore, the remaining life of the switching power supply may depend on the remaining life of the built-in electrolytic capacitor. Conventionally, there has been disclosed a technique of measuring the ripple current flowing through an electrolytic capacitor used in a power supply device to monitor the deterioration status of the electrolytic capacitor (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記のような従来技術においては、電解コンデンサの入出力電流を直接測定する構成であるため、スイッチング電源装置の内部に組み込むことが求められた。スイッチング電源の内部に回路を追加することなく、スイッチング電源の残存寿命を演算することができれば、スイッチング電源を簡素に構成することができるため好ましい。 However, in the above-mentioned conventional technique, since the input / output current of the electrolytic capacitor is directly measured, it is required to incorporate it inside the switching power supply device. It is preferable if the remaining life of the switching power supply can be calculated without adding a circuit inside the switching power supply, because the switching power supply can be simply configured.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、スイッチング電源の外部からスイッチング電源の残存寿命を演算することができるモニタリングモジュールを提供することを課題とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a monitoring module capable of calculating the remaining life of a switching power supply from the outside of the switching power supply.
本発明の一実施形態は、スイッチング素子と入力側容量素子と出力側容量素子とを備える電源装置と、当該電源装置の出力電流が供給される負荷装置との間に接続される中継端子と、前記電源装置から前記負荷装置に対して前記中継端子を介して流れる出力電流の波形の周波数特性に基づいて、前記電源装置の入力側容量素子に生じる交流リップル電圧の電圧値に応じた交流リップル電圧検出結果を生成する交流リップル検出部と、前記出力電流の波形の周波数特性に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング動作によって生じるスイッチングリップル電圧の電圧値に応じたスイッチングリップル電圧検出結果を生成するスイッチングリップル検出部と、前記交流リップル検出部が出力する前記交流リップル電圧検出結果と、前記入力側容量素子に生じるリップル電圧の基準値である入力側基準値を示す入力側特性情報とに基づいて、前記入力側容量素子の残存寿命を演算する入力側残存寿命演算部と、前記スイッチングリップル検出部が出力する前記スイッチングリップル電圧検出結果と、前記出力側容量素子に生じるリップル電圧の基準値である出力側基準値を示す出力側特性情報とに基づいて、前記出力側容量素子の残存寿命を演算する出力側残存寿命演算部と、前記入力側残存寿命演算部が演算する前記入力側容量素子の残存寿命と、前記出力側残存寿命演算部が演算する前記出力側容量素子の残存寿命とに基づいて、前記電源装置の残存寿命を演算する電源装置残存寿命演算部と、を備えるモニタリングモジュールである。 In one embodiment of the present invention, a power supply device including a switching element, an input side capacitance element, and an output side capacitance element, a relay terminal connected between a load device to which an output current of the power supply device is supplied, and a relay terminal. Based on the frequency characteristics of the waveform of the output current flowing from the power supply device to the load device via the relay terminal, the AC ripple voltage corresponding to the voltage value of the AC ripple voltage generated in the input side capacitive element of the power supply device. The AC ripple detector that generates the detection result and the switching ripple that generates the switching ripple voltage detection result according to the voltage value of the switching ripple voltage generated by the switching operation of the switching element based on the frequency characteristics of the waveform of the output current. Based on the detection unit, the AC ripple voltage detection result output by the AC ripple detection unit, and the input side characteristic information indicating the input side reference value which is the reference value of the ripple voltage generated in the input side capacitive element, the above. The input side remaining life calculation unit that calculates the remaining life of the input side capacitive element, the switching ripple voltage detection result output by the switching ripple detection unit, and the output side that is a reference value of the ripple voltage generated in the output side capacitive element. Based on the output side characteristic information indicating the reference value, the output side remaining life calculation unit that calculates the remaining life of the output side capacitance element and the remaining life of the input side capacitance element calculated by the input side remaining life calculation unit. The monitoring module includes a power supply device remaining life calculation unit that calculates the remaining life of the power supply device based on the remaining life of the output side capacitance element calculated by the output side remaining life calculation unit.
この発明によれば、スイッチング電源の外部からスイッチング電源の残存寿命を演算することができる。 According to the present invention, the remaining life of the switching power supply can be calculated from the outside of the switching power supply.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態のシステム１の一例を示す図である。システム１は、モニタ装置１０と、入力電源２０と、電源装置３０と、負荷装置４０と、外部機器５０と、外部機器６０とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of the system 1 of the present embodiment. The system 1 includes a
入力電源２０とは、例えば、商用電源（単相１００Ｖ〜２４０Ｖ、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）である。
The
電源装置３０は、例えば、スイッチング電源装置（以下、ＳＷ電源装置ともいう。）であって、供給される交流電力を直流電力に変換して出力する。電源装置３０は、入力側端子３１と、出力側端子３２とを備える。入力側端子３１には、第１入力側端子３１Ａ（例えば、Ｌ極の端子）と、第２入力側端子３１Ｂ（例えば、Ｎ極の端子）とがある。出力側端子３２には、第１出力側端子３２１（例えば、正極電位の出力端子）と、第２出力側端子３２２（例えば、負極電位の出力端子）とがある。
また、電源装置３０は、入力側容量素子３３と、スイッチング素子３４と、出力側容量素子３５と、全波整流素子３６とを備える。全波整流素子３６は、入力側端子３１に供給される交流電圧を全波整流し、全波整流電圧として出力する。入力側容量素子３３は、全波整流素子３６が出力する全波整流電圧を平滑化する。スイッチング素子３４は、電源装置３０の制御部（不図示）の制御に基づいてスイッチング動作することによって電圧変換を行う。出力側容量素子３５は、スイッチング素子３４が変換した電圧を平滑化する。
The
Further, the
ここで、入力側容量素子３３及び出力側容量素子３５とは、電解液が内封されたコンデンサ（一例として、アルミニウム電解コンデンサ）である。一般にアルミニウム電解コンデンサは、余剰電解液の量と電解液が封止ゴム（不図示）を通過して蒸発するスピード、そのスピードを決定する温度などによって定まる寿命を有する。ここで、アルミニウム電解コンデンサの寿命とは、静電容量が許容値を下回ったり、誘電正接が許容値よりも大きくなったり、漏れ電流が許容値よりも大きくなった状態をいう。
なお、アルミニウム電解コンデンサの寿命は、周囲温度や負荷率の変化によって、変化する。ここで負荷率とは、電源装置３０の出力電流の設計定格値に対する負荷電流（出力電流Ｉ）の割合である。
Here, the input
The life of the aluminum electrolytic capacitor changes with changes in ambient temperature and load factor. Here, the load factor is the ratio of the load current (output current I) to the design rated value of the output current of the
負荷装置４０とは、例えば、電源装置３０が出力する出力電流Ｉが供給されることにより動作する種々の装置である。負荷装置４０は、負荷装置端子４１を備える。負荷装置端子４１には、第１負荷装置端子４１１（例えば、正極電源端子）と、第２負荷装置端子４１２（例えば、負極電源端子）とがある。
The
なお、上述した各端子は、以下の説明において配線が着脱可能であるものとして説明するが、配線が端子にモールドされているものなど着脱不可能であるものであってもよい。 Although the above-mentioned terminals will be described as having removable wiring in the following description, they may be non-detachable, such as those in which the wiring is molded into the terminals.
外部機器５０とは、例えば、パーソナルコンピュータである。外部機器６０は、例えば、計測器である。外部機器５０及び外部機器６０は、いずれも、モニタ装置１０が出力する情報に基づいて、電源装置３０に関する情報を利用者に提示可能である。
The
［モニタ装置１０の構成］
モニタ装置１０は、モニタリングモジュールとも称し、電源装置３０の出力電流Ｉの状況を監視する。モニタ装置１０は、中継端子１１と、制御部１００と、温度検出部１１０と、電流検出部１２０と、交流リップル検出部１３０と、スイッチングリップル検出部１４０と、通信部１５０と、外部出力部１６０と、表示部１７０とを備える。
[Configuration of monitor device 10]
The
中継端子１１は、電源装置３０の出力側端子３２と、負荷装置４０の負荷装置端子４１とを接続して、電力の供給を中継する端子である。中継端子１１には、第１中継端子１１Ａ１と、第２中継端子１１Ａ２と、第３中継端子１１Ｂ１と、第４中継端子１１Ｂ２とがある。
第１中継端子１１Ａ１と、第２中継端子１１Ａ２とは互いに電気的に接続されている。第１中継端子１１Ａ１には、電源装置３０の第１出力側端子３２１に接続された配線（例えば、正極側配線）が接続される。第２中継端子１１Ａ２には、負荷装置４０の第１負荷装置端子４１１に接続された配線（例えば、正極側配線）が接続される。これにより、電源装置３０の第１出力側端子３２１と、負荷装置４０の第１負荷装置端子４１１とが電気的に接続される。
これと同様に、第３中継端子１１Ｂ１と、第４中継端子１１Ｂ２とは互いに電気的に接続されている。第３中継端子１１Ｂ１には、電源装置３０の第２出力側端子３２２に接続された配線（例えば、負極側配線）が接続される。第４中継端子１１Ｂ２には、負荷装置４０の第２負荷装置端子４１２に接続された配線（例えば、負極側配線）が接続される。これにより、電源装置３０の第２出力側端子３２２と、負荷装置４０の第２負荷装置端子４１２とが電気的に接続される。
The
The first relay terminal 11A1 and the second relay terminal 11A2 are electrically connected to each other. The wiring (for example, the positive electrode side wiring) connected to the first
Similarly, the third relay terminal 11B1 and the fourth relay terminal 11B2 are electrically connected to each other. The wiring (for example, the negative electrode side wiring) connected to the second
すなわち、中継端子１１は、スイッチング素子３４と入力側容量素子３３と出力側容量素子３５とを備える電源装置３０と、当該電源装置３０の出力電流Ｉが供給される負荷装置４０との間に接続される。
That is, the
温度検出部１１０は、温度センサを備えており、電源装置３０の周囲温度を検出する。温度検出部１１０は、検出した電源装置３０の周囲温度に応じた温度検出結果Ｄ１を出力する。
The
電流検出部１２０は、電流センサを備えており、第１中継端子１１Ａ１から第２中継端子１１Ａ２に対して流れる出力電流Ｉを検出する。電流検出部１２０は、検出した出力電流Ｉの電流値に応じた電流検出結果Ｄ２を出力する。
The
交流リップル検出部１３０は、第１中継端子１１Ａ１に接続された正極側入力端子Ｔ１３１と、第３中継端子１１Ｂ１に接続された負極側入力端子Ｔ１３２と、出力端子（入力側残存寿命出力端子Ｔ１３３）とを備える。交流リップル検出部１３０のより具体的な構成について、図２を参照して説明する。
The AC
図２は、本実施形態の交流リップル検出部１３０の構成の一例を示す図である。交流リップル検出部１３０は、バンドパスフィルタ１３１と、差動増幅器１３２とを備える。
バンドパスフィルタ１３１は、正極側入力端子Ｔ１３１と負極側入力端子Ｔ１３２とが接続される。バンドパスフィルタ１３１は、負極側入力端子Ｔ１３２の電位を基準にした正極側入力端子Ｔ１３１の電位の波形のうち、所定の周波数範囲の波形を抽出する。本実施形態のバンドパスフィルタ１３１は、入力電源２０から供給される電圧の周波数に基づく周波数範囲の波形を抽出する。
この一例において、入力電源２０から供給される電圧の周波数が５０Ｈｚ〜６０Ｈｚ（すなわち、商用周波数）である場合、電源装置３０は、この商用周波数の電圧を全波整流して１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの電圧（すなわち、全波整流電圧）を生成する。電源装置３０は、この全波整流電圧について、スイッチング素子３４のスイッチング動作によって電圧変換を行う。
この一例の場合、バンドパスフィルタ１３１は、電源装置３０における全波整流電圧の周波数（例えば、１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚ）に基づいた周波数範囲（例えば、３０Ｈｚ〜２００Ｈｚ）の波形を抽出する。
バンドパスフィルタ１３１は、抽出した波形を差動増幅器１３２に出力する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the AC
In the
In this example, when the frequency of the voltage supplied from the
In the case of this example, the
The
差動増幅器１３２は、例えば、反転入力型のコンパレータとして構成され、バンドパスフィルタ１３１の出力と、基準電位ＶＲ１３との比較結果を出力端子（入力側残存寿命出力端子Ｔ１３３）から出力する。
The
上述したように電源装置３０の入力側容量素子３３は、全波整流素子３６が整流した全波整流電圧を平滑化する。したがって、電源装置３０の出力電圧Ｖの電圧変動（リップル）のうち、全波整流電圧の周波数のリップルには、入力側容量素子３３の性能の状況が現れる。例えば、全波整流電圧の周波数のリップルが所定の基準値以下であれば、入力側容量素子３３の性能が維持されている（又は、入力側容量素子３３の性能が低下していない）と判定することができる。また、全波整流電圧の周波数のリップルが所定の基準値を超えている場合には、入力側容量素子３３の性能が低下していると判定することができる。
以下の説明において、全波整流電圧の周波数のリップル電圧のことを交流リップル電圧（又はＡＣリップル電圧）ともいう。
As described above, the input
In the following description, the ripple voltage at the frequency of the full-wave rectified voltage is also referred to as an AC ripple voltage (or AC ripple voltage).
すなわち、交流リップル検出部１３０は、電源装置３０から負荷装置４０に対して中継端子１１を介して出力される出力電圧Ｖの周波数に基づいて、電源装置３０の入力側容量素子３３に生じる交流リップル電圧の電圧値に応じた交流リップル電圧検出結果Ｒ１を生成する。
That is, the AC
図１に戻り、スイッチングリップル検出部１４０は、第１中継端子１１Ａ１に接続された正極側入力端子Ｔ１４１と、第３中継端子１１Ｂ１に接続された負極側入力端子Ｔ１４２と、出力端子（出力側残存寿命出力端子Ｔ１４３）とを備える。スイッチングリップル検出部１４０のより具体的な構成について、図３を参照して説明する。
Returning to FIG. 1, the switching
図３は、本実施形態のスイッチングリップル検出部１４０の構成の一例を示す図である。スイッチングリップル検出部１４０は、バンドパスフィルタ１４１と、正方向ピークホールド部１４２と、負方向ピークホールド部１４３と、差動増幅器１４４とを備える。
バンドパスフィルタ１４１は、正極側入力端子Ｔ１４１と負極側入力端子Ｔ１４２とが接続される。バンドパスフィルタ１４１は、負極側入力端子Ｔ１４２の電位を基準にした正極側入力端子Ｔ１４１の電位の波形のうち、所定の周波数範囲の波形を抽出する。本実施形態のバンドパスフィルタ１４１は、電源装置３０のスイッチング素子３４によるスイッチング動作の周波数（つまり、スイッチング周波数）に基づく周波数範囲の波形を抽出する。
一例として、電源装置３０のスイッチング周波数が１００ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚである場合、バンドパスフィルタ１４１は、電源装置３０のスイッチング周波数（例えば、１００ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚ）に基づいた周波数範囲（例えば、５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ）の波形を抽出する。
バンドパスフィルタ１４１は、抽出した波形を正方向ピークホールド部１４２及び負方向ピークホールド部１４３に出力する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the switching
In the
As an example, when the switching frequency of the
The
正方向ピークホールド部１４２及び負方向ピークホールド部１４３は、いずれも、いわゆるピークホールド回路を備えている。
正方向ピークホールド部１４２は、バンドパスフィルタ１４１が抽出した波形のうち、電圧が正方向（＋電位方向）の最大値（ピーク値）を保持する。正方向ピークホールド部１４２は、保持した最大値を差動増幅器１４４に出力する。
負方向ピークホールド部１４３は、バンドパスフィルタ１４１が抽出した波形のうち、電圧が負方向（−電位方向）の最大値（ピーク値）、つまり最小値を保持する。負方向ピークホールド部１４３は、保持した最小値を差動増幅器１４４に出力する。
なお、ここでいう最大値又は最小値とは、所定の時間範囲における電圧のピーク値をいう。例えば、正方向ピークホールド部１４２及び負方向ピークホールド部１４３は、所定の測定タイミングごとにピークホールド動作を行い、電圧のピーク値を保持する。この結果、電圧のピーク値は、測定タイミングごとに更新される。
Both the positive direction
The positive direction
The negative direction
The maximum value or the minimum value referred to here means the peak value of the voltage in a predetermined time range. For example, the positive direction
差動増幅器１４４は、正方向ピークホールド部１４２の出力と、負方向ピークホールド部１４３の出力との差分を出力する。
The
上述したように電源装置３０の出力側容量素子３５は、スイッチング素子３４がスイッチング動作することにより発生させた電圧を平滑化する。したがって、電源装置３０の出力電圧Ｖの電圧変動（リップル）のうち、スイッチング周波数に応じた周波数のリップルには、出力側容量素子３５の性能の状況が現れる。例えば、出力電圧Ｖに含まれるスイッチング周波数のリップルが所定の基準値以下であれば、出力側容量素子３５の性能が維持されている（又は、出力側容量素子３５の性能が低下していない）と判定することができる。また、出力電圧Ｖに含まれるスイッチング周波数のリップルが所定の基準値を超えている場合には、出力側容量素子３５の性能が低下していると判定することができる。
以下の説明において、スイッチング周波数に応じた周波数のリップル電圧のことをスイッチングリップル電圧（又はＳＷリップル電圧）ともいう。
As described above, the output
In the following description, the ripple voltage having a frequency corresponding to the switching frequency is also referred to as a switching ripple voltage (or SW ripple voltage).
すなわち、スイッチングリップル検出部１４０は、出力電圧Ｖの波形の周波数に基づいて、スイッチング素子３４のスイッチング動作によって生じるスイッチングリップル電圧の電圧値に応じたスイッチングリップル電圧検出結果Ｒ２を生成する。
That is, the switching
ここで、スイッチングリップル検出部１４０は、出力電圧Ｖに含まれるスイッチングリップル電圧の波形の最大値と最小値との差分を、スイッチングリップル電圧検出結果Ｒ２として生成する。
Here, the switching
図１に戻り、制御部１００は、例えば、マイクロプロセッサを備えており、入力側残存寿命演算部１０１と、出力側残存寿命演算部１０３と、電源装置残存寿命演算部１０５とをその機能部として備える。
Returning to FIG. 1, the
［入力側容量素子の残存寿命の演算］
入力側残存寿命演算部１０１は、交流リップル検出部１３０が出力する交流リップル電圧検出結果Ｒ１と、入力側容量素子３３に生じるリップル電圧の基準値である入力側基準値を示す入力側特性情報Ｃ１とに基づいて、入力側容量素子３３の残存寿命（入力側素子残存寿命Ｒ３）を演算する。
この一例では、入力側基準値とは、入力側容量素子３３の残存寿命の判定しきい値である。入力側特性情報Ｃ１には、この判定しきい値が含まれる。この一例の場合、入力側残存寿命演算部１０１は、交流リップル電圧検出結果Ｒ１が、残存寿命の判定しきい値以下であれば「残存寿命あり」として、残存寿命を演算し、残存寿命の判定しきい値を超えていれば「残存寿命なし」として、残存寿命を演算する。
ここで「残存寿命」とは、ある時点（例えば、現時点）から電源装置３０の寿命が尽きるまでの期間の長さ（例えば、余命）のことをいう。
[Calculation of remaining life of input side capacitive element]
The input side remaining
In this example, the input-side reference value is a threshold value for determining the remaining life of the input-
Here, the "remaining life" refers to the length of the period (for example, the remaining life) from a certain point in time (for example, the present time) to the end of the life of the
なお、上述した残存寿命の判定しきい値は、複数の段階に分けられていてもよい。この場合、入力側残存寿命演算部１０１は、交流リップル電圧検出結果Ｒ１と、判定しきい値との比較の結果、残存寿命の長さを複数の段階に分けて判定してもよい。例えば、入力側残存寿命演算部１０１は、交流リップル電圧検出結果Ｒ１が、第１段階の判定しきい値を超えた場合には、入力側容量素子３３の残存寿命が１年程度であり、第２段階の判定しきい値を超えた場合には、入力側容量素子３３の残存寿命が半年程度であり、第３段階の判定しきい値を超えた場合には、入力側容量素子３３の残存寿命なしと演算してもよい。
The above-mentioned remaining life determination threshold value may be divided into a plurality of stages. In this case, the input-side remaining
また、上述した残存寿命の判定しきい値は、電源装置３０の種類（例えば、製造メーカー、型番など）毎に、個別に設定されていてもよい。この場合、制御部１００は、監視対象の電源装置３０の種類を示す情報を取得し、取得した電源装置３０の種類を示す情報に基づいて、電源装置３０の種類に応じた判定しきい値を選択する。
Further, the above-mentioned remaining life determination threshold value may be set individually for each type of power supply device 30 (for example, manufacturer, model number, etc.). In this case, the
なお、モニタ装置１０は、入力側特性情報Ｃ１を記憶する入力側特性情報記憶部１０２を備えていてもよい。この場合、制御部１００は、入力側特性情報記憶部１０２から入力側特性情報Ｃ１を取得し、取得した入力側特性情報Ｃ１に基づいて入力側容量素子３３の残存寿命を演算する。
また、モニタ装置１０は、入力側特性情報記憶部１０２を備えておらず、入力側特性情報Ｃ１を外部の装置（例えば、情報サーバ装置）から取得するように構成されていてもよい。
The
Further, the
［周囲温度・負荷率による補正］
上述した入力側特性情報Ｃ１には、電源装置３０の周囲温度による判定しきい値の補正情報、及び電源装置３０の負荷率による判定しきい値の補正情報のいずれか、又は両方が含まれていてもよい。
[Correction based on ambient temperature and load factor]
The input-side characteristic information C1 described above includes, or both, correction information of the determination threshold value based on the ambient temperature of the
図４は、本実施形態の判定しきい値の補正情報の一例を示す図である。同図に示すように、判定しきい値の補正情報は、横軸を電源装置３０の周囲温度Ｔと、縦軸を補正係数（以下単に係数ともいう。）として、周囲温度Ｔの変化に対する補正係数の変化を示す。また、判定しきい値の補正情報は、周囲温度Ｔの変化に対する補正係数の変化を、電源装置３０の負荷率ごとに示す。
FIG. 4 is a diagram showing an example of correction information of the determination threshold value of the present embodiment. As shown in the figure, the correction information of the determination threshold value is corrected for a change in the ambient temperature T, with the horizontal axis representing the ambient temperature T of the
同図に示すように入力側特性情報Ｃ１に電源装置３０の周囲温度による判定しきい値の補正情報が含まれる場合、入力側特性情報Ｃ１とは、入力側基準値（例えば、入力側容量素子３３の残存寿命の判定しきい値）を、電源装置３０の周囲温度毎に示す情報であるといえる。
この場合、入力側残存寿命演算部１０１は、温度検出部１１０が出力する温度検出結果Ｄ１にさらに基づいて、入力側容量素子３３の残存寿命を演算する。
As shown in the figure, when the input side characteristic information C1 includes the correction information of the determination threshold value based on the ambient temperature of the
In this case, the input side remaining
また、同図に示すように入力側特性情報Ｃ１に電源装置３０の負荷率による判定しきい値の補正情報が含まれる場合、入力側特性情報Ｃ１とは、入力側基準値（例えば、入力側容量素子３３の残存寿命の判定しきい値）を、電源装置３０の負荷率毎に示す情報であるといえる。
ここで、負荷率とは、上述したように、電源装置３０の種類ごとに定められる出力電流の設計定格値に対する、実際に電源装置３０から出力されている出力電流Ｉの割合である。つまり、入力側特性情報Ｃ１とは、入力側基準値を、電源装置３０の出力電流Ｉの電流値毎に示す情報であるともいえる。
この場合、入力側残存寿命演算部１０１は、電流検出部１２０が出力する電流検出結果Ｄ２にさらに基づいて、入力側容量素子３３の残存寿命を演算する。
Further, as shown in the figure, when the input side characteristic information C1 includes the correction information of the determination threshold value based on the load factor of the
Here, the load factor is, as described above, the ratio of the output current I actually output from the
In this case, the input side remaining
［出力側容量素子の残存寿命の演算］
出力側残存寿命演算部１０３は、上述した入力側残存寿命演算部１０１と同様にして、出力側容量素子３５の残存寿命を演算する。
具体的には、出力側残存寿命演算部１０３は、スイッチングリップル検出部１４０が出力するスイッチングリップル電圧検出結果Ｒ２と、出力側容量素子３５に生じるリップル電圧の基準値である出力側基準値を示す出力側特性情報Ｃ２とに基づいて、出力側容量素子３５の残存寿命（出力側素子残存寿命Ｒ４）を演算する。
この一例では、出力側基準値とは、出力側容量素子３５の残存寿命の判定しきい値である。この場合、出力側特性情報Ｃ２には、出力側容量素子３５の残存寿命の判定しきい値が含まれる。出力側残存寿命演算部１０３は、スイッチングリップル電圧検出結果Ｒ２が、残存寿命の判定しきい値以下であれば残存寿命ありとして、残存寿命を演算し、残存寿命の判定しきい値を超えていれば残存寿命なしとして、残存寿命を演算する。
[Calculation of remaining life of output side capacitive element]
The output-side remaining
Specifically, the output side remaining
In this example, the output-side reference value is a threshold value for determining the remaining life of the output-
なお、出力側残存寿命演算部１０３は、上述した入力側残存寿命演算部１０１が備える、複数段階の判定しきい値による残存寿命の演算、電源装置３０の種類毎の残存寿命の演算、温度・負荷率による残存寿命の補正等の各機能を有している。
例えば、温度による残存寿命の補正機能について、出力側特性情報Ｃ２は、出力側基準値を、電源装置３０の周囲温度毎に示す情報であって、出力側残存寿命演算部１０３は、温度検出部１１０が出力する温度検出結果Ｄ１にさらに基づいて、出力側容量素子３５の残存寿命を演算する。
また、例えば、負荷率による残存寿命の補正機能について、出力側特性情報Ｃ２は、出力電流Ｉの電流値と、出力側基準値との関係を示す情報であって、出力側残存寿命演算部１０３は、電流検出部１２０が出力する電流検出結果Ｄ２にさらに基づいて、出力側容量素子３５の残存寿命（出力側素子残存寿命Ｒ４）を演算する。
これら出力側残存寿命演算部１０３が有する各機能の詳細については、入力側残存寿命演算部１０１が有する機能と同様であるため、その説明を省略する。
The output-side remaining
For example, regarding the function of correcting the remaining life due to temperature, the output side characteristic information C2 is information indicating the output side reference value for each ambient temperature of the
Further, for example, regarding the function of correcting the remaining life based on the load factor, the output side characteristic information C2 is information indicating the relationship between the current value of the output current I and the output side reference value, and is the information indicating the relationship between the output side remaining
Since the details of each function of the output side remaining
電源装置残存寿命演算部１０５は、入力側残存寿命演算部１０１が演算する入力側容量素子３３の残存寿命と、出力側残存寿命演算部１０３が演算する出力側容量素子３５の残存寿命とに基づいて、電源装置３０の残存寿命（電源装置残存寿命Ｒ５）を演算する。
具体的には、電源装置残存寿命演算部１０５は、演算された入力側容量素子３３の残存寿命と出力側容量素子３５の残存寿命とのうち短いほうの残存寿命を、電源装置残存寿命Ｒ５として演算する。
The power supply remaining
Specifically, the power supply device remaining
通信部１５０及び外部出力部１６０はそれぞれ、電源装置残存寿命演算部１０５が演算する電源装置３０の残存寿命（電源装置残存寿命Ｒ５）を示す残存寿命情報を、無線又は有線によって外部機器５０（又は他の外部機器６０）に出力する。なお、外部出力部１６０は、外部出力端子を備えるものとして構成されていてもよい。
ここで、残存寿命情報とは、電源装置３０の残存寿命を示す数値であってもよいし、電源装置３０の残存寿命がない（又は少ない）ことを示す記号や文字列であってもよい。
The
Here, the remaining life information may be a numerical value indicating the remaining life of the
なお、通信部１５０は、電源装置３０の残存寿命が所定値よりも少ない場合に、残存寿命情報を出力するものとして構成されていてもよい。
The
表示部１７０は、例えば、液晶ディスプレイなどの表示デバイスを備えており、電源装置３０の残存寿命を示す残存寿命情報を表示する。
The
[実施形態のまとめ]
以上説明したように、本実施形態のモニタ装置１０は、交流リップル検出部１３０及びスイッチングリップル検出部１４０を備え、電源装置３０の出力電流Ｉのリップルの状態を監視することにより、電源装置３０の残存寿命を演算することができる。
このように構成された本実施形態のモニタ装置１０によれば、電源装置３０の実際の使用状況に応じて演算された残存寿命に基づいて、電源装置３０の運用管理を行うことができる。例えば、本実施形態のモニタ装置１０によれば、電源装置３０の設計寿命（例えば、電源装置３０の保証期間）を超えて電源装置３０を使用する場合であっても、残存寿命が示されることにより、利用者が安心して電源装置３０を使用し続けることができる。つまり、本実施形態のモニタ装置１０によれば、電源装置３０の実際の利用状況における寿命を延ばすことができる。
また、本実施形態のモニタ装置１０は、入力側、出力側の双方の容量素子の残存寿命に基づいて電源装置３０の残存寿命を演算する。このように構成された本実施形態のモニタ装置１０によれば、いずれか一方の容量素子の残存寿命を演算する場合に比べて、電源装置３０の残存寿命の演算精度をより向上させることができる。
[Summary of Embodiment]
As described above, the
According to the
Further, the
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. .. The configurations described in each of the above-described embodiments may be combined.
なお、上記の実施形態における各装置が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。 Each part included in each device in the above embodiment may be realized by dedicated hardware, or may be realized by a memory and a microprocessor.
なお、モニタ装置１０は、制御部１００がメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、制御部１００の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
In the
１…システム、１０…モニタ装置、１１…中継端子、２０…入力電源、３０…電源装置、４０…負荷装置、５０…外部機器、１００…制御部、１０１…入力側残存寿命演算部、１０２…入力側特性情報記憶部、１０３…出力側残存寿命演算部、１０４…出力側特性情報記憶部、１０５…電源装置残存寿命演算部、１１０…温度検出部、１２０…電流検出部、１３０…交流リップル検出部、１４０…スイッチングリップル検出部、１５０…通信部、１６０…外部出力部、１７０…表示部 1 ... System, 10 ... Monitor device, 11 ... Relay terminal, 20 ... Input power supply, 30 ... Power supply device, 40 ... Load device, 50 ... External device, 100 ... Control unit, 101 ... Input side remaining life calculation unit, 102 ... Input side characteristic information storage unit, 103 ... Output side remaining life calculation unit, 104 ... Output side characteristic information storage unit, 105 ... Power supply remaining life calculation unit, 110 ... Temperature detection unit, 120 ... Current detection unit, 130 ... AC ripple Detection unit, 140 ... Switching ripple detection unit, 150 ... Communication unit, 160 ... External output unit, 170 ... Display unit
Claims (7)
前記電源装置から前記負荷装置に対して前記中継端子を介して流れる出力電流の波形の周波数特性に基づいて、前記電源装置の入力側容量素子に生じる交流リップル電圧の電圧値に応じた交流リップル電圧検出結果を生成する交流リップル検出部と、
前記出力電流の波形の周波数特性に基づいて、前記スイッチング素子のスイッチング動作によって生じるスイッチングリップル電圧の電圧値に応じたスイッチングリップル電圧検出結果を生成するスイッチングリップル検出部と、
前記交流リップル検出部が出力する前記交流リップル電圧検出結果と、前記入力側容量素子に生じるリップル電圧の基準値である入力側基準値を示す入力側特性情報とに基づいて、前記入力側容量素子の残存寿命を演算する入力側残存寿命演算部と、
前記スイッチングリップル検出部が出力する前記スイッチングリップル電圧検出結果と、前記出力側容量素子に生じるリップル電圧の基準値である出力側基準値を示す出力側特性情報とに基づいて、前記出力側容量素子の残存寿命を演算する出力側残存寿命演算部と、
前記入力側残存寿命演算部が演算する前記入力側容量素子の残存寿命と、前記出力側残存寿命演算部が演算する前記出力側容量素子の残存寿命とに基づいて、前記電源装置の残存寿命を演算する電源装置残存寿命演算部と、
を備えるモニタリングモジュール。 A relay terminal connected between a power supply device including a switching element, an input side capacitance element, and an output side capacitance element, and a load device to which the output current of the power supply device is supplied.
Based on the frequency characteristics of the waveform of the output current flowing from the power supply device to the load device via the relay terminal, the AC ripple voltage corresponding to the voltage value of the AC ripple voltage generated in the input side capacitive element of the power supply device. AC ripple detector that generates detection results and
A switching ripple detector that generates a switching ripple voltage detection result according to the voltage value of the switching ripple voltage generated by the switching operation of the switching element based on the frequency characteristic of the waveform of the output current.
Based on the AC ripple voltage detection result output by the AC ripple detection unit and the input side characteristic information indicating the input side reference value which is the reference value of the ripple voltage generated in the input side capacitance element, the input side capacitance element The input side remaining life calculation unit that calculates the remaining life of
Based on the switching ripple voltage detection result output by the switching ripple detection unit and the output side characteristic information indicating the output side reference value which is the reference value of the ripple voltage generated in the output side capacitance element, the output side capacitance element Output side remaining life calculation unit that calculates the remaining life of
The remaining life of the power supply device is calculated based on the remaining life of the input-side capacitance element calculated by the input-side capacitance calculation unit and the remaining life of the output-side capacitance element calculated by the output-side capacitance calculation unit. Power supply remaining life calculation unit to calculate,
Monitoring module with.
前記出力側特性情報は、前記出力側基準値を、前記電源装置の周囲温度毎に示す情報を含み、
前記電源装置の周囲温度に応じた温度検出結果を出力する温度検出部
をさらに備え、
前記入力側残存寿命演算部は、前記温度検出部が出力する前記温度検出結果にさらに基づいて、前記入力側容量素子の残存寿命を演算し、
前記出力側残存寿命演算部は、前記温度検出部が出力する前記温度検出結果にさらに基づいて、前記出力側容量素子の残存寿命を演算する
請求項１に記載のモニタリングモジュール。 The input-side characteristic information includes information indicating the input-side reference value for each ambient temperature of the power supply device.
The output side characteristic information includes information indicating the output side reference value for each ambient temperature of the power supply device.
It is further equipped with a temperature detection unit that outputs a temperature detection result according to the ambient temperature of the power supply device.
The input side remaining life calculation unit calculates the remaining life of the input side capacitive element based on the temperature detection result output by the temperature detection unit.
The monitoring module according to claim 1, wherein the output side remaining life calculation unit calculates the remaining life of the output side capacitive element based on the temperature detection result output by the temperature detection unit.
前記出力側特性情報は、前記出力電流の電流値と、前記出力側基準値との関係を示す情報を含み、
前記出力電流の電流値に応じた電流検出結果を出力する電流検出部
をさらに備え、
前記入力側残存寿命演算部は、前記電流検出部が出力する前記電流検出結果にさらに基づいて、前記入力側容量素子の残存寿命を演算し、
前記出力側残存寿命演算部は、前記電流検出部が出力する前記電流検出結果にさらに基づいて、前記出力側容量素子の残存寿命を演算する
請求項１又は請求項２に記載のモニタリングモジュール。 The input-side characteristic information includes information indicating the relationship between the current value of the output current and the input-side reference value.
The output-side characteristic information includes information indicating the relationship between the current value of the output current and the output-side reference value.
It is further provided with a current detector that outputs a current detection result according to the current value of the output current.
The input side remaining life calculation unit calculates the remaining life of the input side capacitive element based on the current detection result output by the current detection unit.
The monitoring module according to claim 1 or 2, wherein the output side remaining life calculation unit calculates the remaining life of the output side capacitive element based on the current detection result output by the current detection unit.
前記スイッチングリップル電圧の最大値と最小値との差分を、前記スイッチングリップル電圧検出結果として生成する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモニタリングモジュール。 The switching ripple detector is
The monitoring module according to any one of claims 1 to 3, wherein the difference between the maximum value and the minimum value of the switching ripple voltage is generated as the switching ripple voltage detection result.
をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモニタリングモジュール。 Any one of claims 1 to 4, further comprising a communication unit that outputs the remaining life information indicating the remaining life of the power supply device calculated by the power supply device remaining life calculation unit to another device wirelessly or by wire. The monitoring module described in.
前記電源装置の残存寿命が所定値よりも少ない場合に、前記残存寿命情報を出力する
請求項５に載のモニタリングモジュール。 The communication unit
The monitoring module according to claim 5, which outputs the remaining life information when the remaining life of the power supply device is less than a predetermined value.
をさらに備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のモニタリングモジュール。 The monitoring module according to any one of claims 1 to 6, further comprising a display unit for displaying information based on the previous remaining life information.
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