电源装置及定序器系统的制作方法

专利名称：电源装置及定序器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源装置，特别涉及一种对滤波电容器进行寿 命诊断的电源装置及具有该电源装置的定序器系统，其中，该滤波电 容器用于使交流电力的整流输出平滑化。
背景技术：
当前在电源装置中大量使用以铝电解电容器为代表的寿命部 件，所以可以将电源装置本身视作寿命部件。
另一方面，在电源装置到达使用期限的情况、或电源装置突然 发生故障而导致系统故障的情况下，生产线停止、停机时间延长等， 给用户带来很大影响。
另外，近来在市场上，在电源装置中设置寿命诊断功能，通过 运转中的预防保养而降低维护成本、縮短停机时间这样的用户需求逐 渐增加。
此外，在下述专利文献1中公开了一种直流电源装置，其可以 根据滤波电容器的寿命来检测更换时期，可以对滤波电容器的寿命进 行预测。
专利文献l:特开平11-356036号公报

发明内容
但是，在上述专利文献1等所示的现有技术中，由于仅基于滤 波电容器的输出电压中包含的波纹(ripple)电压、或直接测量的电 容器温度和经过时间的累计，对电源装置进行寿命诊断，并不直接测 量导电线路上的电容器的特性，所以寿命诊断的预测精度不足。因此， 存在即使是例如可以使用IO年的电源装置，也需要采取提前更换电 源装置等预防保养措施，成为使维护成本增加的原因之一等问题。另外，还存在下述电源装置，其与上述专利文献1的方法不同， 在电源装置断开时，对滤波电容器的容量进行实测，通过与初始容量 值进行比较而进行寿命推定。此外，虽然这种方法具有寿命诊断的精 度高的优点，但由于无法在电源装置运转中(以下称为"在线")进行 寿命诊断，所以在进行寿命诊断时，必须使生产线暂时停止，存在使 停机时间增加的问题。
本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种电源 装置以及具有该电源装置的定序器系统，在进行该电源装置的寿命诊 断时，可以一边确保寿命诊断的预测精度， 一边在线进行寿命诊断。
为了解决上述课题，实现目的，本发明所涉及的电源装置对使 交流电力的整流输出平滑化的平滑部所具有的滤波电容器进行老化 诊断，其特征在于，作为所述平滑部的滤波电容器具有第1、第2滤 波电容器，同时，在该第l、第2滤波电容器各自的两端并联连接有 第l、第2放电用电阻，该电源装置构成为，在通常时，所述第l、 第2滤波电容器这两者与导电线路电气连接，在老化诊断时，所述第
1、第2滤波电容器这两者以规定定时交替与所述导电线路电气连接，
且对没有与该导电线路电气连接一侧的滤波电容器进行老化诊断。 发明的效果
根据本发明所涉及的电源装置，由于在使平滑部所具有的第1、
第2滤波电容器这两者以规定定时交替与导电线路电气连接时，对没
有与导电线路电气连接的滤波电容器进行老化诊断，所以具有下述效 果，g卩，可以一边确保寿命诊断的预测精度， 一边在线进行寿命诊断， 其中，该平滑部用于使交流电力的整流输出平滑化。


图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电源装置的结构的电 路图。
图2是用于说明图1所示的电源装置的动作的时序图。
图3是将电容器的状态类别表示在电容器容量的老化曲线上的图。
图4是表示电源装置的显示控制所涉及的控制流程的流程图。 图5是表示本发明的实施方式2所涉及的电源装置的结构的电路图。
图6是表示本发明的实施方式3所涉及的电源装置的结构的电路图。
图7是表示本发明的实施方式4所涉及的电源装置的结构的电 路图。
图8是表示本发明的实施方式5所涉及的电源装置的结构的电 路图。
图9是表示本发明的实施方式6所涉及的电源装置的结构的电 路图。
图IO是表示直接进行老化诊断的电容器和不直接进行老化诊断 的电容器的寿命老化特性的图。
图11是表示本发明的实施方式7所涉及的电源装置的结构的电路图。
图12是表示将温度作为参数的寿命老化特性的图。
图13是将具有不同的寿命老化特性的2个电容器的温度特性与 图10的寿命老化特性对应地示出的图。
图14是表示在实施方式1的电源装置中，为直接进行老化诊断 的电容器设置温度检测单元的结构的图。
图15是表示在实施方式2的电源装置中，为直接进行老化诊断 的电容器设置温度检测单元的结构的图。
图16是表示在实施方式3的电源装置中，为直接进行老化诊断 的电容器设置温度检测单元的结构的图。
图17是表示在实施方式4的电源装置中，为直接进行老化诊断 的电容器设置温度检测单元的结构的图。
图18是表示在实施方式5的电源装置中，为直接进行老化诊断 的电容器设置温度检测单元的结构的图。
图19是表示将本发明的实施方式1 7所涉及的电源装置应用
7于定序器系统中的情况的结构例的图。
符号的说明 10变压器 11 二极管
12负载连接线(高电位侧)
13负载连接线(低电位侧)
14a、 14b、 14k、 14p、 34a、 34b、 42a、 42b开关元件 15a、 15b、 15k、 15p、 15t、 15z、 43a、 43b滤波电容器 16a、 16b、 16k、 16p放电用电阻 17、 47、 53微型计算机 19负载
21、 52电容器电压信息
22、 51诊断控制信号 31a、 31b延迟用电容器
32a、 32b、 33a、 33b、 35a、 35b电阻
36a、 36b耦合电容器
41全波整流电路
45开关控制电路
54a、 54b电压检测电路
56a、 56b、 57a、 57b、 70a、 70b隔离电路
65电容器
66温度检测单元
67温度检测信息
100a、 100b、 100c控制系统
101基本单元
102电源单元
103 CPU单元
104 I/O单元 105网络单元106其他单元
107外部输出用连接器 108外部输入用连接器 109显示器
110、 120寿命检测信号
具体实施例方式
下面，根据附图详细说明本发明所涉及的电源装置及定序器系 统的实施方式。此外，本发明不限定于下述实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的电源装置的结构的电 路图。本实施方式的特征在于，通过在电源装置的二次侧(从电源变 压器观察为负载侧)，将使交流电力的整流输出平滑化的平滑部所具 有的滤波电容器双重化，同时对该双重化的滤波电容器进行老化诊 断，从而对电源装置自身在线进行寿命诊断。
下面，说明图1所示的电源装置的电路结构。在该图中，具有 向电源装置的二次侧电路供给规定的交流电力的变压器10，在将变 压器10的一端和负载19连接的高电位侧的导电线路、即负载连接线 12上插入作为整流单元的二极管11。另外，在二极管11的负载19 侧，作为例如电解电容器的滤波电容器15a，经由作为例如P通道型 MOS开关的开关元件14a，插入在高电位侧的负载连接线12和低电 位侧的导电线路即负载连接线13之间，滤波电容器15a自身的负极 端与低电位侧的负载连接线13连接，同时滤波电容器15a的两端与 用于进行该电容器的寿命诊断的放电用电阻16a连接。在开关元件 14b、滤波电容器15b及放电用电阻16b之间也采用相同的连接结构， 插入至高电位侧的负载连接线12和低电位侧的负载连接线13之间。 艮口，在本实施方式的电源装置中，平滑部构成为具有滤波电容器 15a、 15b;开关元件14a、 14b，它们分别与滤波电容器15a、 15b串 联连接；以及放电用电阻16a、 16b，它们分别与滤波电容器15a、 15b
9并联连接，同时，通过将平滑部所具有的开关元件14a、 14b这两者
导通，由滤波电容器15a、 15b实现平滑部的双重化结构。
另外，作为用于控制上述二次侧电路的控制单元而具有微型计 算机17。更详细地说，微型计算机17基于与滤波电容器15a、 15b 的电压相关的信息(以下称为"电容器电压信息")21,对分别与滤波 电容器15a、 15b连接的开关元件14a、 14b的接通/断开进行控制。 另外，微型计算机17基于电容器电压信息21而对滤波电容器15a、 15b进行老化诊断，同时为了显示该老化诊断的结果，将该老化诊断 的结果向例如LED等显示器(省略图示)通知。
此外，图1所示的结构表示其一个例子，在不脱离本发明的主 旨的范围内，可以进行各种变更。例如，在图l所示的结构中，将配 置在高电位侧的开关元件14a、 14b作为P通道开关元件而进行了说 明，但在理论上来说，开关元件的类型是任意的。但是，从简单地构 成电源装置的观点出发，当然优选与配置各开关元件的位置等对应而 选定适当类型的开关元件。
下面，参照图1以及图2说明图1所示的电源装置的动作。此 外，图2是用于说明图l所示的电源装置的动作的时序图。另外，在 图2中，对于用于诊断双重化电容器中的第1电容器即滤波电容器 15a的诊断阶段，在末尾添加数字'T'，对于用于诊断第2电容器即 滤波电容器15b的诊断阶段，在末尾添加数字"2"。例如，"诊断1"、 "诊断控制信号l"以及"电容器电压信息l"分别是用于诊断滤波电容 器15a的诊断阶段、诊断控制信号以及电容器电压信息。
首先，假定处于向负载供给规定的线路电压(Vcc)，且不对滤 波电容器15a、 15b进行老化诊断的状态(以下将该状态称为"通常 时")。此外，在该通常时，开关元件14a、 14b均维持"接通"状态， 成为使滤波电容器15a、 15b电气连接在高电位侧的负载连接线12 (Vcc)和低电位侧的负载连接线13 (0V)之间的状态。
然后，将从微型计算机17向开关元件14a输出的诊断控制信号 1由"L"变更为"H"。这时，开关元件14a从"接通"变为"断开"的状态， 将滤波电容器15a从负载连接线电气断开。如果将开关元件14a设为"断开"，则积蓄在滤波电容器15a中的电荷通过放电用电阻16a进行 放电。此外，在从微型计算机17向开关元件14a输出信号"H"时， 不从微型计算机17向开关元件14b作为诊断控制信号2而输出信号 "H"。 g卩，不将滤波电容器15a和滤波电容器15b这两者同时从负载 连接线电气断开。
此时，如果将开关元件14a导通时的电阻当作"OQ"，将滤波电 容器15a的电压从Vcc (线路电压)下降至Vref (例如0 Vcc之间 的特定的规定电压)的时间作为放电基准时间Tl,则该放电基准时 间Tl可以由下式表示。
T1 = C1 Rl In (Vcc/Vref) ... (1)
Cl:滤波电容器15a的容量值
Rl:放电用电阻16a的电阻值
微型计算机17对开始放电的滤波电容器15的电压从Vcc变化 至Vref的时间Tml进行测量，同时保存该测量时间Tml 。另外，微 型计算机17基于测量时间Tml，将表示滤波电容器15a的老化状况 的信息输出至LED等显示器。
返回到图2的时序图，在滤波电容器15a的放电进行到一定程 度后，为了使诊断l结束，从微型计算机17向开关元件14a输出的 诊断控制信号1由"H"变更为"L"。这时，开关元件14a从"断开"变为 "接通"的状态，将滤波电容器15a电气连接在负载连接线之间。如果 开关元件14a为"接通"，则滤波电容器15a进行充电，经过规定时间 后，恢复至原来的电压(Vcc)。
然后，对滤波电容器15b进行老化诊断。此外，虽然针对滤波 电容器15b的老化诊断可以在任意的定时进行，但优选在针对开关元 件14a的诊断控制信号1成为"L"，滤波电容器15a中积蓄了足够的 电压，负载连接线的线路电压足够稳定之后进行。
下面，对滤波电容器15b进行老化诊断，该老化诊断与滤波电 容器15a的情况相同，省略其详细说明。此外，滤波电容器15b的电 压从Vcc下降至Vref的放电基准时间T2与放电基准时间Tl相同地 可以由下式表示。T2二C2 R2 In (Vcc/Vref) ... (2) C2:滤波电容器15b的容量值 R2:放电用电阻16b的电阻值
此外，在上述老化诊断中，微型计算机17对滤波电容器15a的 电压从Vcc变化至Vref的时间Tml进行测量，同时基于该测量时间 Tml对滤波电容器15a进行老化诊断，但也可以对从放电开始经过 放电基准时间Tl后的滤波电容器15a的端电压Vml进行测量，同时 基于该测量电压Vml对滤波电容器15a进行老化诊断。
图3是将电容器的状态类别表示在电容器容量的老化曲线上的 图。在该图中，实线K1是表示与电容器的使用期间相对的容量老化 的老化曲线，虚线Ml是表示使电源装置变为无法使用时的容量极限 的容量临界线。另外，通过虚线M1与老化曲线K1的交点Q并与该 虚线Ml正交的虚线M2，是表示电容器可使用期间的边界的使用临 界线。由于电容器是寿命部件，所以如老化曲线K1所示，随着使用 期间的延长，容量不断下降，积蓄电荷量减少。在使用期限超过使用 临界线M2规定的使用极限的情况下，电容器容量小于或等于容量临 界线M1规定的极限值，无法向负载供给稳定性高的电力。
另外，图3所示的老化曲线K1表示电容器容量的通常的(或者 理想的)老化特性，不能保证实际使用的电容器与该老化曲线K1一 致。因此，在本实施方式中，在容量临界线Ml的上方部分(原点的 相反侧)，设置与该容量临界线Ml平行的临界线Ll、 L2，同时， 定义由该临界线Ll、 L2、 Ml分割成的以下4个区间A、 B、 C、 D (参照图3)。
(1) 区间A:正常范围(初期变动期间Ll的上方部分)
(2) 区间B:正常范围(容量稳定期间夹在L1与L2之间的
部分)
(3) 区间C:推荐更换范围(夹在L2与M1之间的部分)
(4) 区间D:老化范围(Ml的下方部分)
此外，在图3所示的例子中，作为决定临界线L1的电容器容量 设定为例如由上述式(1)表示的放电基准时间Tl (图中P点)的
1290%，作为决定临界线L2的容量值设定为例如放电基准时间Tl的 82.5%,作为决定临界线Ml的容量值设定为例如放电基准时间Tl 的80%，当然也可以设定为其他值。
下面，参照图1 图4的各图说明LED等显示器的显示控制功 能。此外，图4是表示电源装置的显示控制所涉及的控制流程的流程 图，在以下的说明中，将对滤波电容器15a进行老化诊断的情况作为 一个例子进行说明。
在图4中，首先从微型计算机17输出诊断控制信号，对滤波电 容器15a的放电时间Tml进行测量，同时确定电容器容量的范围(步 骤S101)。例如，如果滤波电容器15a的放电时间Tml处于放电基 准时间Tl至放电基准时间Tl的90%设定值的范围内，则确定出滤 波电容器15a的电容器容量处于区间A的范围内。另外，例如，如 果滤波电容器15a的放电时间Tml小于或等于放电基准时间Tl的 80%设定值，则确定出滤波电容器15a的电容器容量处于区间D的 范围内。
然后，判定由步骤S101确定的电容器容量是否处于区间A的范 围内(步骤S102)。在确定出的电容器容量处于区间A的范围内的 情况下(步骤S102:是)，在LED等显示器中例如以绿色进行显示 (步骤S103)。另一方面，在确定出的电容器容量不处于区间A的 范围内的情况下(步骤S102:否)，进一步判定确定出的电容器容 量是否处于区间B的范围内(步骤S104)。在确定出的电容器容量 处于区间B的范围内的情况下(步骤S104:是)，在LED等显示器 中例如以橙色进行显示(步骤S105)。另一方面，在确定出的电容 器容量不处于区间B的范围内的情况下(步骤S104:否)，进一步 判定确定出的电容器容量是否处于区间C的范围内(步骤S106)。 在确定出的电容器容量处于区间C的范围内的情况下(步骤S106: 是)，在LED等显示器中例如以红色进行显示(步骤S107)。另一 方面，在确定出的电容器容量不处于区间C的范围内的情况下(步 骤S106:否)，在LED等显示器中例如以红色闪烁地进行显示(步 骤S108)。此外，显示方法也可以是利用7段LED显示器的数字显
13通过上述步骤S101 S108的显示控制的处理，用户可以正确地 把握电源装置中使用的滤波电容器的更换时期、或电源装置自身的更 换时期。
在实施方式1所涉及的说明的最后，对双重化的滤波电容器(滤
波电容器15a、 15b)的各容量值进行说明。在例如将滤波电容器15a 从导电线路(负载连接线12)断开的情况下，暂时仅通过滤波电容 器15b向负载19供给电力。在将滤波电容器的数量从2个减少到1 个的情况下，导电线路中的波纹增加，电源电压的品质下降。因此， 在本实施方式的电源装置中，优选使滤波电容器15a、 15b的各容量 值具有即使在电容器各自单独动作时，也足以向负载供给稳定性高的 电力这样的充分的容量特性。
实施方式2
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的电源装置的结构的电 路图。在图1所示的实施方式1所涉及的电源装置中，滤波电容器采 用双重化结构，但图5所示的实施方式2所涉及的电源装置表示可以 与大于或等于3个的滤波电容器对应的结构。具体地说，在图5所示 的电路结构中，将各滤波电容器(15a、 15b、 ...、 15k、…、15p、…) 经由开关元件(14a、 14b、 ...、 14k、 ...、 14p、…)插入至高电位侧 的负载连接线12和低电位侧的负载连接线13之间，同时，在各滤波 电容器的两端分别连接用于进行寿命诊断的放电用电阻(16a、
16b..... 16k、 ...、 16p、...)。此外，并不需要对所有并联连接的
滤波电容器进行老化诊断，可以如图5所示的滤波电容器(15t、…15z) 那样存在不进行老化诊断的滤波电容器。
在本实施方式的电源装置中，可以使用与实施方式1相同的方 法对各滤波电容器进行老化诊断。但是，在本实施方式的电源装置中， 如上述所示，由于形成在髙电位侧的负载连接线12和低电位侧的负 载连接线13之间插入大于或等于3个滤波电容器的结构，所以具有 与实施方式l不同的特征，下面说明该特征。(诊断间隔的縮短化) 对于实施方式1的电源装置记载有，在对一侧的滤波电容器进 行老化诊断后，对另一侧的滤波电容器进行老化诊断时，优选在线路 电压足够稳定后进行。另一方面，在本实施方式的电源装置中，由于 即使将1个滤波电容器从导电线路上断开，也可以通过其他多个滤波 电容器将线路电压的变动抑制地更低，所以可以使对滤波电容器进行 老化诊断的诊断间隔与实施方式l相比进一步縮短。
(同时对多个滤波电容器进行老化诊断) 虽然也与插入至负载连接线之间的滤波电容器的数量及滤波电 容器自身的容量等有关，但在本实施方式的电源装置中，可以同时对 多个滤波电容器进行老化诊断。例如，在图5中，可以同时(同期)
进行滤波电容器15a的老化诊断和滤波电容器15b的老化诊断。因此，
进行老化诊断的时间并不一定与滤波电容器的数量成正比地增加，可 以与滤波电容器的数量及容量值对应，有效地减少老化诊断的总时 间。
(滤波电容器的容量值的降低)
对于实施方式1的电源装置记载有，优选滤波电容器的各容量 值具有即使在电容器各自单独动作时也足以向负载供给稳定性高的 电力的充分的容量特性。另一方面，在本实施方式的电源装置中，由 于即使在为了进行老化诊断而将1个滤波电容器从导电线路上断开 的情况下，也可以通过其他多个滤波电容器之间的协同作用而将线路 电压的变动抑制地更低，所以与实施方式1的情况相比，可以将滤波 电容器的各容量值抑制得更低。
实施方式3
图6是表示本发明的实施方式3所涉及的电源装置的结构的电 路图。基于图6所示的实施方式3所涉及的电源装置，示出启动电路 的结构，该启动电路对用于将滤波电容器电气连接在负载连接线之间 的各开关元件进行启动控制。具体地说，在图6所示的电路结构中， 针对开关元件14a、 14b，构成由开关元件、电容器以及电阻组合而成的启动电路。此外，对于与图5所示的实施方式2的结构相同或者 等同的构成部分，标注相同标号，省略其说明，同时，在这里仅对与 实施方式l、 2不同的处理进行说明。
在图6中，在开关元件14a的一端(例如，MOSFET的源极端) 与控制端(例如，MOSFET的栅极端)之间连接延迟用电容器31a， 在延迟用电容器31a的两端连接电阻32a。此外，该电阻32a与电阻 33a串联连接而构成对线路电压进行分压的分压电路。另外，延迟用 电容器31a的两端与开关元件34a的各端(例如，双极晶体管的集电 极端、发射极端)连接，开关元件34a的控制端(基极端)与耦合电 容器36a及电阻35a的各一端连接，其中，从微型计算机17输出的 诊断控制信号22经由该耦合电容器36a而输入至该控制端，该电阻 35a用于向开关元件34a施加偏置电压。此外，针对开关元件14b也 构成相同的启动电路。
下面，说明上述启动电路的2个特别的作用(延迟用电容器的 作用、耦合电容器的作用)。 (延迟用电容器的作用)
延迟用电容器31a使开关元件14a接通时的动作减缓，另一方 面，使开关元件14a断开时的动作加快。S卩，在将滤波电容器15a 向导电线路连接的情况下，使开关元件14a从"断开"到"接通"的动作 缓慢地进行。另一方面，在将滤波电容器15a从导电线路上断开的情 况下，使开关元件14a从"接通"到"断开"的动作高速地进行。
在将滤波电容器向导电线路连接的情况下，由于线路电压与滤 波电容器的电压不同，所以在该连接时产生电压变动。该电压变动在 如图1示出的电源装置所示，并联连接的滤波电容器数量较少的情况 下显著。 一方面，由于延迟用电容器如上述所示，使滤波电容器与导 电线路的连接缓慢地进行，所以可以抑制连接时的电压变动。另一方 面，对于延迟用电容器，由于在将滤波电容器从导电线路上断开的情 况下，如上述所示，使滤波电容器从导电线路上的断开高速地进行， 所以可以一边维持断开时的电压，一边迅速地进行随后的老化诊断的 动作。(耦合电容器的作用) 由于耦合电容器36a具有切断直流信号的功能，所以可以仅在 诊断控制信号22发生变化的情况下，对开关元件14a进行控制。因 此，可以可靠地跳转至用于诊断滤波电容器15a的诊断阶段，另外， 可以降低错误地跳转至诊断阶段的概率。
实施方式4
图7是表示本发明的实施方式4所涉及的电源装置的结构的电 路图。在上述各实施方式中，示出了在电源装置的二次侧采用滤波电 容器的双重化结构的情况，在本实施方式中，示出在电源装置的一次 侧采用滤波电容器的双重化结构的情况的结构。此外，基本的连接结 构与上述的各实施方式相同。例如，图7所示的电源装置构成为在 将交流电力变换为直流电力的全波整流电路41与将变换后的直流电 力再次变换为交流电力的开关控制电路45之间，构成图l所示的滤 波电容器的双重化电路，同时微型计算机47对上述双重化电路进行 控制。但是，由于在电源装置的一次侧和二次侧，导电线路的电压水 平不同，所以在选择开关元件、滤波电容器等电路部件时，必须考虑 电压水平的差异。
实施方式5
图8是表示本发明的实施方式5所涉及的电源装置的结构的电 路图。实施方式4示出了下述情况下的结构，即，在电源装置的一次 侧采用滤波电容器的双重化结构，同时将对滤波电容器的老化诊断进 行控制的微型计算机也配置在一次侧的情况，在本实施方式中，示出 将对滤波电容器的老化诊断进行控制的微型计算机配置在二次侧的 情况下的结构。此外，对于与图7所示的实施方式4的结构相同或者 等同的构成部分，标注相同标号，省略其说明，同时，在这里仅对与 实施方式4不同的处理进行说明。
在图8中，将微型计算机53设置在电源装置的二次侧。另外， 在电源装置的一次侧具有电压检测电路54a、 54b，其对滤波电容
17器43a、 43b的各电压进行检测；以及隔离电路56a、 56b、 57a、 57b，
经由这些隔离电路与位于二次侧电路侧的微型计算机53之间进行信 息接收/发送。各隔离电路具有吸收一次侧电路与二次侧电路之间的 动作电压的差异和信号形式(模拟、数字)的差异的功能。例如，在 图8所示的结构中，将由电压检测电路54a、 54b检测出的电容器电 压信息52分别经由隔离电路56a、 56b传输至微型计算机53，另外， 用于对滤波电容器43a、 43b进行老化诊断而从微型计算机53输出的 控制信号，由隔离电路57a、 57b变换为诊断控制信号51，分别向开 关元件42a、 42b输出。
实施方式6
图9是表示本发明的实施方式6所涉及的电源装置的结构的电 路图。本实施方式所涉及的电源装置与图5所示的实施方式2所涉及 的电源装置相比，共通点是直接进行老化诊断的电容器和不直接进行 老化诊断的电容器这两者均与导电线路连接，与此相对，具有如下所 示的不同点。
(1) 首先，在实施方式2中，以经由开关元件与导电线路(负 载连接线12)连接的电容器和不经由开关元件与导电线路连接的电 容器，分别使用寿命时间以及寿命老化特性大致相同的电容器为前 提，但在本实施方式中，经由开关元件与导电线路连接的电容器(在 图9的例子中为电容器65a)和不经由开关元件与导电线路连接的电 容器(在图9的例子中为电容器15t、 ...、 15z)，使用寿命老化特性 不同(寿命时间为任意)的电容器。即，在本实施方式的电源装置中， 使用寿命老化特性不同的2种电容器。
(2) 另外，在实施方式2中，需要设置多个直接进行老化诊断 的电容器，但在本实施方式中，不需要设置多个直接进行老化诊断的 电容器，仅设置1个上述电容器即可。即，在本实施方式中，只要设 置与该1个电容器对应的1个开关元件即可。其结果，本实施方式的 电源装置与图2的电源装置相比较，可以使电路结构简化。
此外，在图9中，示出了设置多个不直接进行老化诊断的电容器、即不经由开关元件进行连接的电容器(15t、 ...、 15Z)的结构， 但只要具有1个上述电容器即可。 (各电容器的寿命老化特性) 图IO是表示直接进行老化诊断的电容器和不直接进行老化诊断 的电容器的寿命老化特性的图。在图10中，以点划线表示的老化特
性R1与直接进行老化诊断的电容器(图9的电容器65a)对应，以 粗实线表示的老化特性Ql与不直接进行老化诊断的电容器(图9的 电容器15t)对应。另外，在图IO所示的老化特性中，与图3所示 的老化曲线对应地，将电容器65a的老化特性表示为
(1) 初期 初中期容量下降率为0 一10%的范围
(2) 中后期容量下降率为一10% 一17.5%的范围
(3) 末期容量下降率为小于或等于一20%的范围。
此外，上述划分是为了方便而作出的，可以以任意方式进行划分。
另外，在图10中，老化特性R1表示与电容器的经过时间(相 当于使用时间)对应而缓慢减少的特性，与此相对，老化特性Q1表 示在初期 初中期 中后期具有大致恒定的容量值，另一方面，在经 过时间的末期而容量值急剧下降的特性。
在这里，如果从电源装置的老化诊断的预测精度方面考虑该老 化特性，则由于具有老化特性Q1的特性的电容器在初中期 中后期 的期间内放电时间的变化量较小，所以难以进行老化状态的检测、或 得到老化状态的检测所需要的预测精度。另一方面，由于具有老化特 性R1的特性的电容器，其放电时间的变化量较大，可以容易地把握 放电时间的变化，所以使老化状态的检测变得容易，可以得到老化状 态的检测所需要的预测精度。
另外，如果从电源装置的性能方面考虑该老化特性，则由于具 有老化特性R1的特性的电容器随时间推移而容量值不断下降，所以 电源装置的能力依赖于该老化特性而下降。另一方面，由于具有老化 特性Q1的特性的电容器，在初中期 中后期的期间内维持大致恒定 的容量值，所以可以维持稳定的电源供给能力。此外，在本实施方式的电源装置中，对于直接进行老化诊断的 电容器和不直接进行老化诊断的电容器的寿命老化特性，选择了具有 容量下降率为一20%的值大致相等的寿命老化特性的电容器，但并不 限定于具有上述关系的寿命老化特性的电容器。例如，在直接进行老 化诊断的电容器的寿命比不直接进行老化诊断的电容器的寿命短的 情况下，只要使容量下降率的阈值比一20%低，使用规定阈值进行老 化诊断即可。与其相反，在直接进行老化诊断的电容器的寿命比不直 接进行老化诊断的电容器的寿命长的情况下，只要使容量下降率的阈 值比一20%高，使用规定阈值进行老化诊断即可。
另外，在本实施方式中，示出了将对平滑部具有的电容器进行 老化诊断的结构应用于电源装置的二次侧的情况，但也可以与实施方
式4相同地，用在电源装置的一次侧。另外，也可以与实施方式5
相同地，构成为将对电容器的老化诊断进行控制的微型计算机配置在 二次侧。
实施方式7
图11是表示本发明的实施方式7所涉及的电源装置的结构的电 路图。本实施方式所涉及的电源装置构成为，在图9所示的实施方式 6所涉及的电源装置的结构的基础上，还具有可以对电容器65a的温 度或者电容器65a周边的环境温度进行测定的温度检测单元66，同 时，将温度检测单元66检测出的检测结果输入至微型计算机17。此 外，对于与图9所示的实施方式6的结构相同或者等同的构成部分， 标注相同标号，省略其说明，同时，在这里仅对与实施方式6不同的 特征进行说明。
图12是表示将温度作为参数的寿命老化特性的图。更详细地说， 将与图10所示的寿命老化特性R1对应的特性作为寿命老化特性Sl (低温侧)示出，同时将随着电容器周边的环境温度增加而变动的寿 命老化特性S2 (中间温度侧)以及寿命老化特性S3 (高温侧) 一起 表示。如图12所示，电容器的寿命老化特性受环境温度影响，例如， 如果寿命老化特性不同，则产生相同的容量下降率的经过时间也发生
20较大变动。因此，为了高精度地进行电容器的老化诊断，对电容器周 边的环境温度持续进行测定的方式成为更优选的实施方式。
图13是将具有不同的寿命老化特性的2个电容器的温度特性与 图10的寿命老化特性对应地表示的图。在图13中，寿命老化特性
Q1、R1分别与图IO所示的特性对应。另一方面，寿命老化特性Q1'、 Rl'表示在例如比表现出寿命老化特性Ql、 Rl这一特性的温度环境 更高的温度环境下持续使用的情况下的特性。如图13所示，在不直 接进行老化诊断的电容器(例如，电容器15t:在这里称为"一侧的电 容器")的特性随着温度环境改变而变化的情况下，直接进行老化诊 断的电容器(例如，电容器65a:在这里称为"另一侧的电容器")的 特性也表现出与一侧的电容器的特性相同的变动倾向。因此，只要把 握另一侧的电容器由环境温度导致的寿命老化特性的变化，就可以使 电容器的寿命老化诊断的预测精度提高。
因此，在本实施方式所涉及的电源装置中，温度检测单元66对 电容器65a的温度或电容器65a周边的环境温度定期进行测定，同时 将测出的温度检测信息67输出至微型计算机17。微型计算机17可 以使用输入的温度检测信息67把握电容器65a、即直接进行老化诊 断的电容器的由环境温度导致的寿命老化特性的变化。此外，通过使 用例如保存有温度、经过时间及放电时间这3个要素之间的关系的参 照表，就可以容易地把握寿命老化特性的变化。
此外，在本实施方式中，示出了在图9所示的实施方式6所涉 及的电源装置中设置温度检测单元66的结构，但图3所示的电容器 的老化曲线也具有与图12相同的温度特性。因此，在实施方式1 5 所涉及的电源装置中，也可以如图14 图18的各图所示，在以直接 进行老化诊断的电容器作为对象，设置与图ll相同的温度检测单元 的基础上，通过把握直接进行老化诊断的电容器由环境温度导致的寿 命老化特性的变化，从而使电容器的寿命诊断的预测精度提高。
实施方式8
图19是表示将本发明的实施方式1 7所涉及的电源装置应用于定序器系统的情况下的结构例的图。在该图所示的定序器系统中，
构成在基本单元101上搭载有电源单元102、 CPU单元103、 I/O单 元104、网络单元105及其他单元106的第1控制系统100a，同时， 通过网络单元105与作为其他控制系统的第2控制系统100b及第3 控制系统100c连接。
电源单元102具有上述的寿命诊断的功能，将表示该寿命诊断 的结果的寿命检测信号110，通过例如电源单元102具有的外部输出 用连接器107以及I/O单元104具有的外部输入用连接器108而传输 至I/O单元104。 CPU单元103可以通过读取传输至I/O单元104的 诊断结果的信息，而将电源单元102进行诊断的结果显示在显示器 109上。此外，也可以将电源单元102进行诊断的结果作为该图以虚 线箭头表示的寿命检测信号120，经由基本单元101传输至CPU单 元103。
另外，即使在如第2控制系统100b及第3控制系统100c那样 不具备CPU单元和显示器的控制系统的情况下，只要将寿命诊断的 诊断结果、即寿命检测信号110经由网络单元传输至第1控制系统即 可。在上述系统结构中，可以如图19示出的例子所示，通过使第1 控制系统100a的CPU单元103读取从第2控制系统100b及第3控 制系统100c经由网络单元传输来的诊断结果的信息，从而利用第1 控制系统100a的显示器109进行显示。
工业实用性
如上述所示，本发明所涉及的电源装置及定序器系统作为可以 在线进行寿命诊断的装置而起作用，特别适用于希望一边在线进行寿 命诊断， 一边确保寿命诊断的预测精度的情况等。
2权利要求
1.一种电源装置，其对使交流电力的整流输出平滑化的平滑部所具有的电容器进行老化诊断，其特征在于，作为所述平滑部的电容器，具有直接进行老化诊断的第1电容器以及不直接进行老化诊断的1个或者多个第2电容器，同时，该第1电容器的各两端并联连接有第1放电用电阻，该电源装置构成为，在通常时，使所有电容器与导电线路电气连接，同时，在老化诊断时，断开所述第1电容器与所述导电线路之间的电气连接。
2. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述第1电容器以及所述第2电容器各自的寿命老化特性不同。
3. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，作为所述第l电容器，具有多个电容器，该电源装置构成为，在所述老化诊断时，使所述第1电容器中至少大于或等于1个电容器与导电线路电气连接，且对没有与该导电线路电气连接的电容器进行老化诊断。
4. 根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述第1电容器经由开关元件与所述导电线路连接。
5. 根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，具有启动单元，其在将所述第1电容器从所述导电线路上电气断开的情况下，使所述开关元件高速启动，在将所述第1电容器与所述导电线路进行电气连接的情况下，使所述开关元件缓慢启动。
6. —种电源装置，其对使交流电力的整流输出平滑化的平滑部所具有的电容器进行老化诊断，其特征在于，作为所述平滑部的电容器，具有第l、第2电容器，同时，在该第l、第2电容器各自的两端并联连接有第1、第2放电用电阻，该电源装置构成为，在通常时，所述第l、第2电容器这两者与导电线路电气连接，在老化诊断时，所述第1、第2电容器这两者以规定的定时交替与所述导电线路电气连接，且对没有与该导电线路电气连接一侧的电容器进行老化诊断。
7. 根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，所述第1、第2电容器分别具有在该第1、第2电容器单独进行动作的情况下的容量值。
8. 根据权利要求6所述的电源装置，其特征在于，所述第l、第2电容器经由开关元件与所述导电线路连接。
9. 根据权利要求8所述的电源装置，其特征在于，具有启动单元，其在将所述第1、第2电容器从所述导电线路上电气断开的情况下，使所述开关元件高速启动，在将所述第l、第2电容器与所述导电线路进行电气连接的情况下，使所述开关元件缓慢启动。
10. 根据权利要求l所述的电源装置，其特征在于，还具有温度检测单元，其对所述第1电容器的温度或该第1电容器周边的环境温度进行测定，基于所述温度检测单元测出的温度检测信息，把握所述第1电容器的寿命老化特性的变化。
11. 根据权利要求l所述的电源装置，其特征在于，具有显示单元，其显示所述第l、第2电容器的老化状态。
12.根据权利要求ll所述的电源装置，其特征在于，所述显示单元至少区分为正常状态、推荐更换状态及老化状态这3种状态类别，来显示所述电容器的状态。
13. —种定序器系统，其特征在于，具有.-权利要求1至12中任意一项所述的电源装置；以及CPU单元，其对表示该电源装置进行寿命诊断的结果的信号进行接收/发送。
全文摘要
本发明提供一种电源装置及具有该电源装置的定序器系统，该电源装置可以一边确保寿命诊断的预测精度，一边在线进行寿命诊断。在使交流电力的整流输出平滑化的平滑部中具有第1、第2滤波电容器(15a、15b)；第1、第2放电用电阻(16a、16b)，它们分别与上述滤波电容器的各自两端并联连接；以及第1、第2开关元件(14a、14b)，它们分别与滤波电容器的各自一端连接。在通常时，第1、第2滤波电容器这两者与导电线路(12)电气连接，在老化诊断时，第1、第2滤波电容器这两者以规定的定时交替与导电线路电气连接，且对没有与导电线路电气连接一侧的滤波电容器进行老化诊断。
文档编号G01R31/00GK101495876SQ20078002874
公开日2009年7月29日 申请日期2007年7月31日 优先权日2006年7月31日
发明者山中孝彦 申请人:三菱电机株式会社