JPH08233884A

JPH08233884A - コンデンサの寿命評価装置

Info

Publication number: JPH08233884A
Application number: JP3805295A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Iwase; 健弘岩瀬
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】高周波領域でのコンデンサの寿命評価を容易
にすることができるコンデンサの寿命評価装置の提供。【構成】出力信号の周波数を調節する周波数設定部2
とパルス幅を設定するパルス幅設定部3 とを有する発振
手段1 と、商用電圧を整流する整流手段5 と、直列に配
設される可変式の負荷抵抗8 とともに整流手段と並列に
配設されるものであって発振手段の出力信号に基づいて
負荷抵抗にパルス電流を印荷するスイッチング手段7
と、同じく整流手段と並列に寿命評価用のコンデンサ11
を配設するとともに該コンデンサの劣化をリップル電圧
及びリップル電流の変化で検出する検出手段10と、を有
してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波領域で使用され
るコンデンサの寿命評価装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータ照明等の回路において、電圧
平滑用のコンデンサとして、アルミ電解コンデンサがよ
く用いられている。このコンデンサは、例えば４０ｋＨ
ｚの高周波領域で使用されるため、コンデンサに負担が
かかりやすく、長期使用においてその劣化が大きいこと
がある。そこで、このような使用環境にあるコンデンサ
の寿命を評価するために、そのコンデンサを有する回路
基板に連続的に電圧を印荷して、コンデンサに流れる電
流におけるリップル電流の経時変化を計測して、コンデ
ンサの寿命を評価することが行われている。図８はその
回路基板の概略を示す回路図で、商用電圧を整流する整
流手段5 と、整流手段5 に並列に配設されるコンデンサ
11と、高周波電流を作る制御手段20と、を有するととも
に、負荷抵抗8 と直列に照明器具のランプ21を配設して
いる。

【０００３】また、特開昭６３−８１２７６号に開示さ
れるように、交流電圧またはパルス電圧を整流した直流
電圧がコンデンサ11を含む平滑回路に供給され、平滑さ
れた電圧を負荷抵抗8 に供給するように構成した電源回
路において、コンデンサ11に流れる電流におけるリップ
ル電流の経時的な変化を検出することにより、コンデン
サ11の寿命評価を行っているものもある（図９）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したコンデンサの
寿命評価装置は、コンデンサのリップル電流を測定する
ことで、動作状態にあるコンデンサの寿命を容易に評価
することができる。しかし、前者のコンデンサを有する
回路基板は、一般に商品として用いられている回路基板
であるため、コンデンサの寿命評価のためのコンデンサ
の試験条件は、その回路基板の商品としての仕様に影響
を受ける。すなわち、その商品としての仕様と異なる試
験条件をコンデンサに与えることができない。従って、
そのコンデンサの寿命評価に長い試験時間がかかった
り、コンデンサの寿命に与える高周波領域の要因の分析
が難しい。また、後者の寿命評価装置は、直流電圧のみ
がコンデンサに供給されるため、高周波領域でのコンデ
ンサの使用を考慮したものではない。

【０００５】本発明は、かかる事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、高周波領域でのコンデン
サの寿命評価を容易にすることができるコンデンサの寿
命評価装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１記載のコンデンサの寿命評価装置は、出
力信号の周波数を調節する周波数設定部を有する発振手
段と、商用電圧を整流する整流手段と、直列に配設され
る負荷抵抗とともに整流手段と並列に配設されるもので
あって発振手段の出力信号に基づいて負荷抵抗にパルス
電流を印荷するスイッチング手段と、同じく整流手段と
並列に寿命評価用のコンデンサを配設するとともに該コ
ンデンサの劣化を検出する検出手段と、を有してなる構
成としている。

【０００７】また、請求項２記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１記載の発振手段に、出力信号のパル
ス幅を調節するパルス幅設定部を設けてなる構成として
いる。

【０００８】また、請求項３記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１または２記載の負荷抵抗を、抵抗値
の調節ができる可変抵抗で形成してなる構成としてい
る。

【０００９】また、請求項４記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１乃至３記載の検出手段が、コンデン
サの電圧または電流を検出してなる構成としている。

【００１０】また、請求項５記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１乃至４記載のコンデンサを、所定温
度にする温度調節手段を設けてなる構成としている。

【００１１】また、請求項６記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１乃至５記載のコンデンサを、大気圧
より低い圧力状態下に設置する圧力調節手段を設けてな
る構成としている。

【００１２】

【作用】請求項１記載の構成によれば、発振手段により
パルス電流の周波数を変化することができるため、その
周波数を増加することでコンデンサの劣化を促進するこ
とにより、短時間でコンデンサの寿命評価をすることが
できる。

【００１３】また、請求項２記載の構成によれば、請求
項１の作用に加えて、発振手段によりパルス電流の周波
数を変化することができるため、多くのパルス電流の仕
様からなる試験条件でコンデンサの寿命評価をすること
ができる。

【００１４】また、請求項３記載の構成によれば、請求
項１または２の作用に加えて、負荷抵抗の抵抗値を変化
することでパルス電流の電流値を変化することができる
ため、さらに多くのパルス電流の仕様からなる試験条件
でコンデンサの寿命評価をすることができる。

【００１５】また、請求項４記載の構成によれば、請求
項１乃至３のいずれかの作用に加えて、コンデンサの電
圧または電流を測定することでリップル電圧またはリッ
プル電流の変化を検出できるため、寿命評価が容易とな
る。

【００１６】また、請求項５記載の構成によれば、請求
項１乃至４のいずれかの作用に加えて、コンデンサを温
度調節手段でもってそのコンデンサの最高使用温度にす
ることにより、コンデンサの内部の電解液を外部へ流出
しやすくできるため、さらにコンデンサの劣化を促進し
て寿命評価を短時間にすることができる。

【００１７】また、請求項６記載の構成によれば、請求
項１乃至５のいずれかの作用に加えて、コンデンサを圧
力調節手段でもって大気圧より低い圧力状態下に設置す
ることにより、コンデンサの内部の電解液を外部へ流出
しやすくできるため、より一層コンデンサの劣化を促進
して寿命評価を短時間にすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のコンデンサの寿命評価装置の
一実施例を図１乃至図７に基づいて説明する。なお、従
来例で説明したものと基本的な機能が同様な部材には、
同一の符号を付している。コンデンサの寿命評価装置
は、図１に示すように、周波数設定部2 とパルス幅設定
部3 を有する発振手段1 と、整流手段5 と、スイッチン
グ手段7 と、検出手段10と、を主要構成部材としてい
る。

【００１９】発振手段1 は、発振する出力信号を後述す
るスイッチング手段7 に出力するもので周波数設定部2
、パルス幅設定部3 及び発振回路4 を有する。周波数
設定部2 は、出力信号の周波数を調節するもので、例え
ばダイヤル等を回転することで、周波数を例えば４０ｋ
Ｈｚから１００ｋＨｚの範囲の任意の値に設定できる。
パルス幅設定部3 は、出力信号のパルス幅を調節するも
ので、これも例えばダイヤル等を回転することで、パル
ス幅を例えば２．５μｓから２５０μｓの任意の値に設
定できる。発振回路4 は、周波数設定部2 及びパルス幅
設定部3 の設定に基づいて発振する出力信号を後述する
スイッチング手段7 に出力する。

【００２０】整流手段5 は、１００Ｖの商用電圧を整流
するもので、図４（ａ）に示す正弦波形からなる電圧
を、図４（ｂ）に示すように全波整流する。6 はトラン
スで、商用電圧と整流手段5 を絶縁する。

【００２１】スイッチング手段7 は、発振手段1 の出力
信号に基づいて負荷抵抗8 にパルス電流を印荷するもの
で、Ｖ−ＭＯＳのトランジスタで形成され、直列に配設
される負荷抵抗8 とともに整流手段5 と並列に配設され
る。この負荷抵抗8 は、抵抗値が可変な可変抵抗で形成
される。従って、負荷抵抗8 に印荷されるパルス電流
は、図５に示すように、周期Ｔ（周波数の逆数）、パル
ス幅Ｓ、電流値Ｈから形成されるもので、電流値Ｈは、
例えば１Ａから５Ａである。9 はフィルタで、パルス電
流を矩形波にするために、ノイズ成分を除去するもので
ある。

【００２２】検出手段10は、整流手段5 と並列に配設さ
れる寿命評価用のコンデンサ11の電流及び電圧を検出す
るもので、コンデンサ11の両端の電圧を検出する電圧計
（図示せず）と、その電圧計の電圧よりコンデンサ11に
流れる電流を算出する電流変換器（図示せず）を有す
る。具体的には、図４（ｃ）に示す電圧を検出し、図４
（ｄ）に示す電流をコンデンサ11の抵抗値より算出す
る。そして、この図において、Ｖ１はリップル電圧、Ａ
１はリップル電流であり、このリップル電圧及びリップ
ル電流の変化より、コンデンサ11の寿命を評価する。ま
た、コンデンサ11は、寿命評価の対象となる試験用の例
えばアルミ電解コンデンサである。

【００２３】12は温度調節手段で、コンデンサ11を所定
の温度にする。具体的には、恒温槽であって、ヒータ12
a に通電することにより、例えばコンデンサ11のカタロ
グで規定されている最高使用温度（例えば１０５℃）に
コンデンサ11がなるよう調節する。

【００２４】13は圧力調節手段で、コンデンサ11を大気
圧より低い圧力状態下に設置する。具体的には、恒温槽
の内部の空気を抜く真空ポンプで、大気圧より真空まで
の任意の圧力、例えば１０^-3Ｔｏｒｒにコンデンサ11の
周囲を設定することができる。

【００２５】次に、この寿命評価装置の動作及び評価方
法について説明する。まず、パルス電流の仕様を決める
ために、発振手段1 の周波数設定部2 で周波数を、パル
ス幅設定部3 でパルス幅を、負荷抵抗8 で電流値を設定
する。この設定に基づき、スイッチング手段7 は負荷抵
抗8 にパルス電流を印荷する。一方、整流手段5 で整流
された電圧はコンデンサ11に印荷され、検出手段10は、
図４（ｃ）（ｄ）に示すコンデンサ11の電圧及び電流を
検出する。また、コンデンサ11は温度調節手段12でもっ
て、１０５℃に保たれるとともに、圧力調節手段13でも
って真空状態にする。これは、温度が上がるほど、また
は圧力が低くなるほど、コンデンサ11が劣化、すなわち
電解液が流出してコンデンサ11の抵抗値が増加するため
であり、このようにすることにより寿命評価のための試
験時間を短縮できる。

【００２６】このコンデンサ11の電圧及び電流は、試験
時間が経過するに従い、図４（ｅ）（ｆ）に示す電圧及
び電流となる。すなわち、リップル電圧Ｖ１はＶ２に増
加し、リップル電流Ａ１はＡ２に減少する。図６はパル
ス電流の周波数が４０ｋＨｚにおけるリップル電圧の変
化を示す図であり、リップル電圧が増加すると、コンデ
ンサ11の容量が減少する。また、図７は圧力調節手段で
コンデンサ11の周囲を真空にした場合の、試験時間の短
縮を示した図である。

【００２７】このコンデンサの寿命評価装置は、高周波
領域のパルス電流を印荷することにより、コンデンサ11
に負担を与え、また、そのコンデンサ11の商品としての
使用状態より過酷なパルス電流を与えることで、劣化を
促進して試験時間を短縮することができる。しかも、パ
ルス電流は、その周波数、パルス幅、電流値を各種変化
することができるため、異なった試験条件を設定できる
ので、コンデンサ11の寿命の解析が容易となる。ところ
で、コンデンサ11の容量を２０％低下させるのに、従来
のパルス電流の周波数が４０ｋＨｚの商品を用いた寿命
評価では、３０００時間から５０００時間必要とした
が、本実施例では約１０００時間の試験時間で寿命を評
価することができる。

【００２８】なお、本実施例において、コンデンサの寿
命評価をリップル電圧及びリップル電流を用いたが、要
はパルス電流を変化できることが重要であって、コンデ
ンサの容量、誘電正接（ｔａｎδ）、重量等の変化を直
接測定して評価してもよい。また、検出手段において、
リップル電圧を電圧計で測定してからリップル電流を算
出したが、リップル電流を変流器で測定してからリップ
ル電圧を算出してもよい。さらに、本実施例では、パル
ス電流の周波数、パルス幅、電流値を設定できるように
し、温度調節手段及び圧力調節手段を設けたが、必ずし
も全てを必要とするものではなく、コンデンサの寿命評
価の仕方によっては、その一部を削除してもよい。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載のコンデンサの寿命評価装
置は、発振手段によりパルス電流の周波数を変化するこ
とができるため、その周波数を増加することでコンデン
サの劣化を促進することにより、短時間でコンデンサの
寿命評価をすることができるので、効率的である。

【００３０】また、請求項２記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１の効果に加えて、発振手段によりパ
ルス電流の周波数を変化することができるため、多くの
パルス電流の仕様からなる試験条件でコンデンサの寿命
評価をすることができるので、コンデンサに寿命につい
ての解析が容易となる。

【００３１】また、請求項３記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１または２の効果に加えて、負荷抵抗
の抵抗値を変化することでパルス電流の電流値を変化す
ることができるため、さらに多くのパルス電流の仕様か
らなる試験条件でコンデンサの寿命評価をすることがで
きるので、コンデンサに寿命についての解析がさらに容
易となる。

【００３２】また、請求項４記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１乃至３のいずれかの効果に加えて、
コンデンサの電圧または電流を測定することでリップル
電圧またはリップル電流の変化を検出できるため、寿命
評価が容易となるので、さらに効率的である。

【００３３】また、請求項５記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１乃至４のいずれかの効果に加えて、
コンデンサを温度調節手段でもってそのコンデンサの最
高使用温度にすることにより、コンデンサの内部の電解
液を外部へ流出しやすくできるため、さらにコンデンサ
の劣化を促進して寿命評価を短時間にすることができる
ので、より効率的である。

【００３４】また、請求項６記載のコンデンサの寿命評
価装置は、請求項１乃至５のいずれかの効果に加えて、
コンデンサを圧力調節手段でもって大気圧より低い圧力
状態下に設置することにより、コンデンサの内部の電解
液を外部へ流出しやすくできるため、より一層コンデン
サの劣化を促進して寿命評価を短時間にすることができ
るので、より一層効率的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すコンデンサの寿命評価
装置の概略構成を示す回路図である。

【図２】その寿命評価装置のブロック図である。

【図３】その温度調節手段及び圧力調節手段を示す概略
図である。

【図４】その寿命評価装置の電圧及び電流を示す波形図
である。

【図５】その寿命評価装置のパルス電流の波形図であ
る。

【図６】その寿命評価装置におけるコンデンサのリップ
ル電圧の変化を示す波形図である。

【図７】その寿命評価装置におけるコンデンサの容量の
変化を示す図である。

【図８】本発明の従来例を示すコンデンサを有する回路
基板の概略回路図である。

【図９】本発明の別の従来例を示すコンデンサの寿命評
価装置の回路図である。

【符号の説明】

1 発振手段 2 発振手段の周波数設定部 3 発振手段のパルス幅設定部 5 整流手段 7 スイッチング手段 8 負荷抵抗 10 検出手段 11 コンデンサ 12 温度調節手段 13 圧力調節手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力信号の周波数を調節する周波数設
定部を有する発振手段と、商用電圧を整流する整流手段
と、直列に配設される負荷抵抗とともに整流手段と並列
に配設されるものであって発振手段の出力信号に基づい
て負荷抵抗にパルス電流を印荷するスイッチング手段
と、同じく整流手段と並列に寿命評価用のコンデンサを
配設するとともに該コンデンサの劣化を検出する検出手
段と、を有してなるコンデンサの寿命評価装置。
【請求項２】前記発振手段に、出力信号のパルス幅
を調節するパルス幅設定部を設けてなる請求項１記載の
コンデンサの寿命評価装置。
【請求項３】前記負荷抵抗を、抵抗値の調節ができ
る可変抵抗で形成してなる請求項１または２記載のコン
デンサの寿命評価装置。
【請求項４】前記検出手段は、コンデンサの電圧ま
たは電流を検出してなる請求項１乃至３記載のコンデン
サの寿命評価装置。
【請求項５】前記コンデンサを、所定温度にする温
度調節手段を設けてなる請求項１乃至４記載のコンデン
サの寿命評価装置。
【請求項６】前記コンデンサを、大気圧より低い圧
力状態下に設置する圧力調節手段を設けてなる請求項１
乃至５記載のコンデンサの寿命評価装置。