JPS5827871B2 - コンデンサの寿命検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンデンサの寿命検知装置に関し、特にコンデ
ンサの寿命をリーク電流の変化によって検知するように
したものである。

一般に電子機器等においては、種々のコンデンサを備え
ているが、このコンデンサが寿命末期に至りリーク電流
が増大すると誤動作や事故がしばしば発生する。

特に、大容量の電解コンデンサを備えた電源回路あるい
はコンデンサに充電した充電エネルギーを利用してキセ
ノンランプを閃光放電させてその発光エネルギーにより
記録体上に粉体トナーで形成された可視像を永久像とし
てフラッシュ定着するファクシミリ、プリンタ、複写機
等の充電回路にあっては、コンデンサが寿命末期に至り
リーク電流が増大することによりコンデンサ内部にガス
が発生し、このガスを外部に逃すために設けられた安全
弁が作動して大きな爆発音を発し、周囲に不安を与える
と共にガスの飛散により周辺回路に悪影響を与えるとい
う問題点を有している。

従って本発明の目的は、コンデンサの寿命劣下、特にリ
ーク電流の増大による電子機器あるいは周囲に対する悪
影響を未然に防止し得るようにしたコンデンサの寿命検
知装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明による寿命検知
装置は、コンデンサの充電電圧が所定値に達したら充電
を停止し、所定値以下になったら再充電を行うことによ
り、充電電圧をほぼ一定値に保持するコンデンサ充電回
路と、前記コンデンサの充電停止から再充電開始までの
時間間隔を予め定められた時間間隔と比較し、前記充電
停止から再充電開始までの時間間隔が予め定められた時
間間隔より短いときリーク電流の増大によるコンデンサ
の寿命劣化を示すアラーム信号を出力する充放電時間間
隔監視回路とから構成したものである。

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるコンデンサの寿命検知装置の一実
施例を示す回路図であって、大別してコンデンサ充電回
路１と充放電時間間隔監視回路（以下、監視回路という
）２とから構成される。

コンデンサ充電回路１において、直流電源１ａには制御
スイッチ１ｂを介して充電用のコンデンサ１ｃ（寿命検
知の対象となるコンデンサ）が並列接続されている。

さらに、このコンデンサ１ｃには、充電電圧Ｖを分圧し
て接続点に分圧電圧ｖＤを得る可変抵抗器１ｄおよび１
ｅの直列体が並列接続されている。

また、（１）電源と直流電源１ａのアース間には抵抗１
ｆを介して所定の基準電圧Ｖｚを発生するツェナーダイ
オード１ｇが接続され、このツェナーダイオード１ｇの
両端に得られる基準電圧Ｖｚは比較器１ｈに入力される
。

そして、比較器１ｈの一方の入力にはコンデンサ１ｃの
充電電圧Ｖを可変抵抗器１ｄ、１ｅによって分圧した分
圧電圧ＶＤが入力され、この比較器１ｈにおいて基準電
圧ＶＺと分圧電圧ＶＤが比較される。

比較器１ｈはＶｌ）≧Ｖｚのとき充電停止を示す゛Ｌ″
レベルの比較信号、ＶＤくＶｚのとき充電開始を示す”
■（”レベルの比較信号を制御スイッチ１ｂに出力する
。

制御スイッチ１ｂは、比較器１ｈから写えられる比較信
号ｃｐが゛Ｌ″レベルのときオフとなりコンデンサ１Ｃ
に対する充電電流の供給を停止し、比較信号ｃｐが゛１
■″レベルのときオンとなりコンデンサ１ｃに対する充
電電流の供給を開始する。

従って、このコンデンサ充電回路１は一種の定電圧回路
と考えることができる。

監視回路２において、２ａは比較器１ｈから出力される
比較信号ｃｐの立下りによってトリガされパルス幅τの
ワンショットパルスＭを出力する単安定マルチバイブレ
ークであって、パルス幅τは寿命検知対象となるコンデ
ンサ１ｃのリーク電流が正常な範囲の値における充電停
止から再充電開始までに相当する時間幅に設定される。

２ｂは、単安定マルチバイブレーク２ａが比較信号Ｃ０
の立下りによってトリガされた後、比較信号Ｃｐがワン
ショットパルスＭの出力期間中において″Ｈｌ＋レベル
になったときその一致信号をコンデンサ１ｃの寿命劣化
を示すアラーム信号Ａとして出力するアンドゲートであ
る。

以下、この実施例の動作を第２図波形図および第３図タ
イムチャートを用いて説明する。

まず、直流電源１ａの電源投入スイッチ（図示せず）が
オンされると、初期状態においてコンデンサ１ｃの充電
電圧■はゼロであるため、ＶＤ〈Ｖｚとなり比較器１ｈ
から充電開始を示す”Ｈ１ルベルの比較信号ｃｐが出力
され、これによって制御スイッチ１ｂがオンし、この制
御スイッチ１ｂを介してコンデンサ１ｃに充電電流が供
給され始め、コンデンサＩＣの充電電圧Ｖは第２図波形
図に示すように時間経過に伴って徐々に」−昇する。

そして、ｔ＝ｔ１において、充電電圧Ｖによる分圧電圧
ｖＤがｖＤ−ｖｚとなると、比較器１ｈはコンデンサ１
ｄの充電電圧ｖが所定値に達したものと判断し、制御ス
イッチ１ｂに対して充電停止を示す゛Ｌ″レベルの比較
信号ｃｐを出力する。

このため、制御スイッチ１ｂはオフとなり、コンデンサ
１ｃに対する充電電流の供給は停止される。

その後、コンデンサ１Ｃのリーク電流および可変抵抗器
ｉｄ、ｌｅを介しての充電電荷の放電によりコンデンサ
１ｃの充電電圧Ｖは徐々に低下する。

そして、ｔ−ｔ２で充電電圧Ｖによる分圧電圧ＶＤがＶ
Ｄ＜Ｖ２となると、比較器１ｈから充電開始を示す’Ｈ
”レベルの比較信号Ｃｐが出力され、これによってコン
デンサ１ｃには再び充電電流が供給される。

なお、充電電圧Ｖがどこまで降下したとき比較器１ｈが
充電開始を示す“Ｉ（” レベルの比較信号Ｃｐを出力
するかは、比較器１ｈの比較判断のスレシホールドレベ
ルによって定まり、第２図波形図ではこのスレシホール
ドレベルをＶｓとして示している。

その後、を二ｔ３において充電電圧■による分圧電圧Ｖ
ＤがｖＤ＝ｖＺになると、コンデンサ１ｃに対する充電
は停止される。

従って、コンデンサ１ｃは、基準電圧Ｖｚと比較器１ｈ
により制御されたほぼ一定の充電電圧Ｖが所定値Ｖｃと
して保持されるようになる。

そして可変抵抗器１ｄ、１ｅの抵抗値を寿命検知対象と
なるコンデンサ１ｃの正常時の特性に対応して予め設定
しておけば、コンデンサ１ｃに対する充放電周期はこの
コンデンサ１ｃのリーク電流の変化に対応して変化する
ことになる。

すなわち、コンデンサ１ｃが寿命末期に至ってリーク電
流が増大すると、充放電周期は短くなる。

従って、コンデンサ１Ｃの充放電周期を正常時のそれと
比較することによってコンデンサ１ｃの寿命劣化を検知
することができる。

この場合、コンデンサ１ｃの充放電周期を示す信号は、
比較器１ｈから出力される比較信号ｃｐに対応し、比較
信号Ｃｐが”Ｌ＋＋レベルになってから（充電停止にな
ってから）”Ｈ”レベルになるまで（再充電開始になる
まで）の時間間隔Ｔを監視することによって寿命劣化を
検知できる。

第３図ａは比較器１ｈから出力される比較信号ｃｐの波
形図であり、この比較信号Ｃｐの゛Ｌ″レベル期間Ｔ１
．Ｔ２．Ｔ３はコンデンサ１Ｃのリーク電流の増大に伴
って短くなる。

そして、この比較信号Ｃｐは監視回路２に入力され、そ
の立下りで単安定マルチバイブレーク２ａがトリガされ
、この単安定マルチバイブレーク２ａから所定パルス幅
τのワンショットパルスＭが出力されル（第３図ｂ）。

そして、比較信号ｃｐの゛Ｌ″レベル期間Ｔ１がパルス
幅τよりも長ければ、アンドゲート２ｂは一方の入力が
″ＬＩＴレベル、他方が″Ｈｕレベルとなるためにアン
ドが成立せず、アラーム信号Ａは出力されない。

次に、比較信号ｃｐの”ＬＩＴレベル期間Ｔ２がパルス
幅τよりも短くなると、第３図Ｃに示すようにアンドゲ
ート２ｂはパルス幅Ｔ２−τのアラーム信号Ａをコンデ
ンサ１ｃの寿命劣化を示す信号として出力する。

このアラーム信号Ａは、電子機器等のアラーム表示器の
７駆動係号あるいはコンデンサ１ｃを充電していた直流
電源１ａの電源オフ信号として用いられる。

このように、この実施例によれば簡単な構成でコンデン
サのリーク電流の増大による寿命劣化を検知でき、コン
デンサの爆発等による種々の悪影響あるいはリーク電流
の増大による電子機器の誤動作を未然に防止できる。

特に、この実施例では、コンデンサ１ｃの充電時間の監
視ではなく、放電時間の監視を行っているために微小な
リーク電流の増大も検知可能である。

その理由は、通常コンデンサ１ｃに対する充電電流の方
がリーク電流に比較して極めて大きく、このため充電時
間に現われる変化は極めて小さく、その微小変化を精度
良く検知することができないからである。

第４図は本発明によるさらに他の実施例を示す回路図で
あって、キセノンランプ等の閃光エネルギーを得るため
のコンデンサ充電回路に適用したものである。

なお、同図において第１図と同一部分は同一記号を用い
ている。

第４図において、第３図との相異点は監視回路２の単安
定マルチバイブレーク２ａのリセット端子（Ｒ）にキセ
ノンランプ点灯信号Ｐを接続したことである。

なお、キセノンランプ（図示せず）はキセノンランプ点
灯スイッチ（図示せず）を介してコンデンサ１ｃに並列
接続され、コンデンサ１ｃの充電エネルギーがキセノン
ランプで閃光エネルギーとして発せられる。

このように構成されたコンデンサの寿命検知装置におい
て、コンデンサ１ｃのリーク電流の増大による寿命検知
動作は第１図の回路図と同様であるので省略し、キセノ
ンランプ点灯時のみの動作を第５図タイムチャートを用
いて説明する。

まず、コンデンサ１ｃに対する充電がｔ１時点で停止さ
れると、単安定マルチバイブレータ２ａは比較信号ｃｐ
の立下りでトリガされる。

そして、この直後のｔ２時点でキセノンランプ点灯スイ
ッチがオンされると、コンデンサ１ｃの充電電荷はキセ
ノンランプによって瞬時に放電される。

すると、コンデンサ１ｃの充電電圧がゼロとなるため分
圧電圧ＶＤ＜基準電圧Ｖｚとなって比較器１ｈは再び充
電開始を示す゛Ｈ″レベルの比較信号Ｃｐを４３時点で
出力するが、ｔ２時点で単安定マルチバイブレーク２ａ
はキセノンランプ点灯信号Ｐでリセットされる。

従って、キセノンランプ点灯時におけるコンデンサ１ｃ
の充電停止から再充電開始までの時間間隔は正常な時間
間隔てより短くなるが、単安定マルチバイブレーク２ａ
がリセットされるためにアンドゲート２ｂのアンド条件
は成立することはなくなる。

従って、アンドゲート２ｂはコンデンサ１ｃのリーク電
流の増大による充放電時間間隔が所定時間間隔より短く
なったときのみアラーム信号を送出するようになる。

なお、監視回路２は第６図に示すように、比較信号Ｃｐ
の立下り微分信号を得る微分回路２ｃと、この微分回路
２ｃから出力される微分信号ｄＣｐにより計時を開始し
、所定時間に達したらタイマ信号を出力するタイマ２ｄ
と、微分信号ｄＣｐによってセットし、タイマ信号とキ
セノンランプ点灯信号Ｐのオア回路２ｅによるオア信号
によってリセットするフリップフロップ２ｆとから構成
するようにしてもよい。

以上説明したように本発明によるコンデンサの寿命検知
装置は、コンデンサの充電停止から充電再開までの時間
間隔を監視することにより、リーク電流の増大によるコ
ンデンサの寿命劣化を検知するようにしたものである。

このため、コンデンサの爆発等による種々の悪影響ある
いはリーク電流の増大による電子機器等の誤動作を未然
に防止できる。

特に、微小なリーク電流の変化も検知可能であるなど極
めて優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコンデンサの寿命検知装置の一実
施例を示す回路図、第２図はコンデンサの充電電圧を示
す波形図、第３図は寿命検知動作を説明するためのタイ
ムチャート、第４図は本発明による他の実施例を示す回
路図、第５図は第４図に示した回路の動作を説明するた
めのタイムチャート、第６図は監視回路２の他の例を示
す回路図である。 １・・・・コンデンサ充電回路、１ａ・・・・・・直流
電源、１ｂ・・・・・・制御スイッチ、１ｃ・・・・・
・コンデンサ、１ｄ。 １ｅ・・・・・・可変抵抗器、１ｆ・・・・・・抵抗、
１ｇ・・・・・・ツェナーダイオード、１ｈ・・・・・
・比較器、２・・・・・・充放電時間間隔監視回路（監
視回路）、２ａ・・・・・・単安定マルチバイブレータ
、２ｂ・・・・・・アンドゲート、２ｃ・・・・・・微
分回路、２ｄ・・・・・・タイマ、２ｅ・・・・・・オ
ア回路、２ｆ・・・・・・フリップフロップ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンデンサの充電電圧が所定値に達したら充電を停
   止し、所定値以下になったら再充電を行うことにより充
   電電圧をほぼ一定値に保持するコンデンサ充電回路と、
   前記コンデンサの充電停止から再充電開始までの時間間
   隔を予め定められた時間間隔と比較し、前記充電停止か
   ら再充電開始までの時間間隔が予め定められた時間間隔
   より短いときコンデンサの寿命劣化を示すアラーム信号
   を出力する充放電時間間隔監視回路とを具備することを
   特徴とするコンデンサの寿命検知装置。