JPH01295671A - 短絡保護機能付dc/dcコンバータ - Google Patents
短絡保護機能付dc/dcコンバータInfo
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- JPH01295671A JPH01295671A JP12545088A JP12545088A JPH01295671A JP H01295671 A JPH01295671 A JP H01295671A JP 12545088 A JP12545088 A JP 12545088A JP 12545088 A JP12545088 A JP 12545088A JP H01295671 A JPH01295671 A JP H01295671A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明はスイッチングトランジスタなどのスイッチング
手段を介し直流電源電圧を繰返し開閉して、この直流電
源電圧と異なる直流電圧を出力する比較的小容量のD
C/DCコンバータであ′って、負荷短絡の保護回路を
備えたものに関するもので、特に前記スイッチング手段
の確実な保護を行う手段を備えたD C/DCコンバー
タに関スる。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。またレベル旧gh、1o−は単にHlLと記
すものとする。
手段を介し直流電源電圧を繰返し開閉して、この直流電
源電圧と異なる直流電圧を出力する比較的小容量のD
C/DCコンバータであ′って、負荷短絡の保護回路を
備えたものに関するもので、特に前記スイッチング手段
の確実な保護を行う手段を備えたD C/DCコンバー
タに関スる。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。またレベル旧gh、1o−は単にHlLと記
すものとする。
第2図はこの種のD C/DCコンバータの回路例を示
す。同図においてVINは電池などの直流入力電源、T
はトランス、1oはこのトランスTの一次巻線W1に直
流入力電源VINを繰返し開閉印加するスイッチングト
ランジスタ、■oはトランスTの2次巻&’lW2の誘
起電圧をダイオードDを介して整流し、平滑コンデンサ
COを介して平滑化して得られる直流出力電圧である。 1は所定の周期で所定の振巾の鋸歯状波電圧■を発振出
力する発振器、 CPIはスイッチングトランジスタ10のベースをオン
、オフ駆動するPWMコンパレータ、3は直流出力電圧
vOを分圧用の抵抗R1,R2を介して分圧して得た検
出電圧Vdと所定の電圧■1とを入力し、この両電圧V
d、VlO差の電圧を増巾し出力するエラーアンプであ
る。なおこのエラーアンプ3は検出電圧Vdが上昇(下
降)するとその出力電圧■を下げる(上げる)ように動
作する。 PWMコンパレータCPIは、前記発振器出力電圧■を
その(−)端子に、また前記エラーアンプ出力電圧■を
その一方の(+)端子に入力するほか、所定の基準電圧
V RHFを分圧用の抵抗R3゜R4を介し分圧して得
た電圧■をそのもう一つの(+)端子に入力している。 そしてこの2つの(+)端子の入力電圧のうち低い側の
電圧と(−)端子の入力電圧■とを比較する。 通常は前記電圧■は電圧■よりも低くなるように設定さ
れており、PWMコンパレータCP1はこのエラーアン
プ出力電圧Oと発振器出力電圧■とを比較してその出力
をH,Lに切換え、スイッチングトランジスタ10をオ
ン、オフする。 この場合、直流出力電圧vOが上昇(下降)すると、エ
ラーアンプ出力電圧■は下降(上昇)するので、PWM
コンパレータCPIの出力電圧のH/Lの時間比、従っ
てスイッチングトランジスタ10のオン/オフの時間比
(単にオン/オフ比ともいう)は減少(増加)し、結果
として直流入力電圧VINや負荷の変動があっても直流
出力電圧VOが一定に保たれるようになっている。 なおここで前記のスイッチングトランジスタ10のオン
/オフ比に代り、いわゆるデユーティ比、即ち デユーティ比=(オン時間)/〔(オン時間)+17時
間)〕=(オン時間)/(オンオフ周期)を考えても、
その増減は、前記オン/オフ比の増減とそれぞれ対応し
ている。 なおまた前記電圧■は前記オン/オフ比(またはデユー
ティ比)が一定の上限を越えぬように制限をかけるため
の電圧となる。 さてこのような比較的小容量のD C/D Cコンバー
タにおいては、主回路の電流値を抵抗で検出し、過電流
や負荷短絡からスイッチングトランジスタ10を保護す
る方式は、電流検出抵抗の損失が大きいことから採用で
きない場合が多い、そこで従来は、負荷短絡による出力
電圧の低下を検出し、この状態がある期間以上継続した
ら、回路動作を停止させて、回路を保護するラッチモー
ド方式の短絡保護回路が多く使用されている。 第2図のコンパレータCP2. CF2およびトラン
ジスタ11はこのような短絡保護回路を構成するもので
ある。なおここでコンパレータCP2とCF2の各(−
)端子に与えられている電圧v2とv3は所定の比較用
の基準電圧であり、コンパレータCP2の出力部に挿入
された抵抗RdとコンデンサCdは遅延回路を構成する
ものである。 即ち定常時には、コンパレータCP2の入力電圧。 即ち、エラーアンプ3の出力電圧Oは基準電圧v2より
低く、従ってコンパレータCP2の出力はしてあり、こ
れによりコンパレータCP3の出力もし、従ってトラン
ジスタ11はオフとなっており、この短絡保護回路はス
イッチングトランジスタ10には何ら影響を及ぼさない
。 しかし出力短絡が起ると、エラーアンプ3の出力は、H
側に振り切れ、PWMコンパレータCPlの出力パルス
のHのパルス巾は制限用入力電圧■により決定される最
大デユーティ比まで広がる。 これと同時にコンパレータCP2の出力もHとなり、前
記遅延回路の抵抗Rd、コンデンサCdにより決まる時
定数によりコンパレータCP3の(+)端子入力電圧が
上昇していく。そしてこの(+)端子入力電圧が基準電
圧■3を越えるとコンパレータCP3の出力がHに反転
し、トランジスタ11がオンとなり、これによりスイッ
チングトランジスタ10がしゃ断され破壊から守られる
。
す。同図においてVINは電池などの直流入力電源、T
はトランス、1oはこのトランスTの一次巻線W1に直
流入力電源VINを繰返し開閉印加するスイッチングト
ランジスタ、■oはトランスTの2次巻&’lW2の誘
起電圧をダイオードDを介して整流し、平滑コンデンサ
COを介して平滑化して得られる直流出力電圧である。 1は所定の周期で所定の振巾の鋸歯状波電圧■を発振出
力する発振器、 CPIはスイッチングトランジスタ10のベースをオン
、オフ駆動するPWMコンパレータ、3は直流出力電圧
vOを分圧用の抵抗R1,R2を介して分圧して得た検
出電圧Vdと所定の電圧■1とを入力し、この両電圧V
d、VlO差の電圧を増巾し出力するエラーアンプであ
る。なおこのエラーアンプ3は検出電圧Vdが上昇(下
降)するとその出力電圧■を下げる(上げる)ように動
作する。 PWMコンパレータCPIは、前記発振器出力電圧■を
その(−)端子に、また前記エラーアンプ出力電圧■を
その一方の(+)端子に入力するほか、所定の基準電圧
V RHFを分圧用の抵抗R3゜R4を介し分圧して得
た電圧■をそのもう一つの(+)端子に入力している。 そしてこの2つの(+)端子の入力電圧のうち低い側の
電圧と(−)端子の入力電圧■とを比較する。 通常は前記電圧■は電圧■よりも低くなるように設定さ
れており、PWMコンパレータCP1はこのエラーアン
プ出力電圧Oと発振器出力電圧■とを比較してその出力
をH,Lに切換え、スイッチングトランジスタ10をオ
ン、オフする。 この場合、直流出力電圧vOが上昇(下降)すると、エ
ラーアンプ出力電圧■は下降(上昇)するので、PWM
コンパレータCPIの出力電圧のH/Lの時間比、従っ
てスイッチングトランジスタ10のオン/オフの時間比
(単にオン/オフ比ともいう)は減少(増加)し、結果
として直流入力電圧VINや負荷の変動があっても直流
出力電圧VOが一定に保たれるようになっている。 なおここで前記のスイッチングトランジスタ10のオン
/オフ比に代り、いわゆるデユーティ比、即ち デユーティ比=(オン時間)/〔(オン時間)+17時
間)〕=(オン時間)/(オンオフ周期)を考えても、
その増減は、前記オン/オフ比の増減とそれぞれ対応し
ている。 なおまた前記電圧■は前記オン/オフ比(またはデユー
ティ比)が一定の上限を越えぬように制限をかけるため
の電圧となる。 さてこのような比較的小容量のD C/D Cコンバー
タにおいては、主回路の電流値を抵抗で検出し、過電流
や負荷短絡からスイッチングトランジスタ10を保護す
る方式は、電流検出抵抗の損失が大きいことから採用で
きない場合が多い、そこで従来は、負荷短絡による出力
電圧の低下を検出し、この状態がある期間以上継続した
ら、回路動作を停止させて、回路を保護するラッチモー
ド方式の短絡保護回路が多く使用されている。 第2図のコンパレータCP2. CF2およびトラン
ジスタ11はこのような短絡保護回路を構成するもので
ある。なおここでコンパレータCP2とCF2の各(−
)端子に与えられている電圧v2とv3は所定の比較用
の基準電圧であり、コンパレータCP2の出力部に挿入
された抵抗RdとコンデンサCdは遅延回路を構成する
ものである。 即ち定常時には、コンパレータCP2の入力電圧。 即ち、エラーアンプ3の出力電圧Oは基準電圧v2より
低く、従ってコンパレータCP2の出力はしてあり、こ
れによりコンパレータCP3の出力もし、従ってトラン
ジスタ11はオフとなっており、この短絡保護回路はス
イッチングトランジスタ10には何ら影響を及ぼさない
。 しかし出力短絡が起ると、エラーアンプ3の出力は、H
側に振り切れ、PWMコンパレータCPlの出力パルス
のHのパルス巾は制限用入力電圧■により決定される最
大デユーティ比まで広がる。 これと同時にコンパレータCP2の出力もHとなり、前
記遅延回路の抵抗Rd、コンデンサCdにより決まる時
定数によりコンパレータCP3の(+)端子入力電圧が
上昇していく。そしてこの(+)端子入力電圧が基準電
圧■3を越えるとコンパレータCP3の出力がHに反転
し、トランジスタ11がオンとなり、これによりスイッ
チングトランジスタ10がしゃ断され破壊から守られる
。
しかしながら第2図のような回路方式においては、負荷
短絡が生じた瞬間からスイッチングトランジスタ10が
しゃ断されるまでの期間中は、PWMコンパレータCP
Iの出力デユーティ比は最大となり、スイッチングトラ
ンジスタ10には過大な電流が流れる。このため、直流
入力電流vINが高くなった場合、トランジスタ10を
保護しきれないという問題点があった。 そこで本発明の課題は負荷短絡時にはPWMコンパレー
タCP1のデユーティ比を所定値以下に下げる手段を備
えたD C/D Cコンバータを提供することにより、
前記の課題を解決することにある。
短絡が生じた瞬間からスイッチングトランジスタ10が
しゃ断されるまでの期間中は、PWMコンパレータCP
Iの出力デユーティ比は最大となり、スイッチングトラ
ンジスタ10には過大な電流が流れる。このため、直流
入力電流vINが高くなった場合、トランジスタ10を
保護しきれないという問題点があった。 そこで本発明の課題は負荷短絡時にはPWMコンパレー
タCP1のデユーティ比を所定値以下に下げる手段を備
えたD C/D Cコンバータを提供することにより、
前記の課題を解決することにある。
前記の課題を解決するために本発明のD C/DCコン
バータは「直流電源電圧(直流入力電源VINなど)を
スイッチング手段(スイッチングトランジスタ10など
)を介し繰返し開閉して(トランスTの1次巻線W1な
どに印加し)(その2次巻線W2の誘起電圧をダイオー
ドDで整流しコンデンサCOで平滑することなどにより
)前記直流電源電圧と異なる直流電圧(直流出力電圧v
Oなど)を出力するD C/D Cコンバータであって
。 前記直流出力電圧を(分圧抵抗R1,R2などで)検出
し、該電圧が一定となるように前記スイッチング手段の
デユーティ比を可変する電圧制御手段(発振器1 、エ
ラーアンプ3.PWMコンパレータCP1など)、 前記直流出力電圧が第1の所定値を(時定数Rd−Cd
などで定まる)所定時間以上、下回ったときは前記スイ
ッチング手段をしゃ断する短絡保護手段(コンパレータ
CP2. CF2. )ランジスタ11.遅延抵抗
Rd、遅延コンデンサCdなど)、を備えたD C/D
Cコンバータにおいて、前記直流出力電圧が少なくと
も前記第1の所定値以上の第2の所定値を下回ったとき
は、前記スイッチング手段のデユーティ比を通常の変動
範囲以下の所定値に固定するデユーティ比引下げ手段(
コンパレータCPIO,)ランジスタ101 、抵抗R
11など)を備えたjものとする。
バータは「直流電源電圧(直流入力電源VINなど)を
スイッチング手段(スイッチングトランジスタ10など
)を介し繰返し開閉して(トランスTの1次巻線W1な
どに印加し)(その2次巻線W2の誘起電圧をダイオー
ドDで整流しコンデンサCOで平滑することなどにより
)前記直流電源電圧と異なる直流電圧(直流出力電圧v
Oなど)を出力するD C/D Cコンバータであって
。 前記直流出力電圧を(分圧抵抗R1,R2などで)検出
し、該電圧が一定となるように前記スイッチング手段の
デユーティ比を可変する電圧制御手段(発振器1 、エ
ラーアンプ3.PWMコンパレータCP1など)、 前記直流出力電圧が第1の所定値を(時定数Rd−Cd
などで定まる)所定時間以上、下回ったときは前記スイ
ッチング手段をしゃ断する短絡保護手段(コンパレータ
CP2. CF2. )ランジスタ11.遅延抵抗
Rd、遅延コンデンサCdなど)、を備えたD C/D
Cコンバータにおいて、前記直流出力電圧が少なくと
も前記第1の所定値以上の第2の所定値を下回ったとき
は、前記スイッチング手段のデユーティ比を通常の変動
範囲以下の所定値に固定するデユーティ比引下げ手段(
コンパレータCPIO,)ランジスタ101 、抵抗R
11など)を備えたjものとする。
この発明は、負荷短絡が生じた瞬間に、PWMコンパレ
ータの出力デユーティ比を強制的に小さくし、その後ス
イッチングトランジスタをしゃ断状態とすることにより
、負荷短絡時のスイッチングトランジスタの保護を確実
にしようとするものである。
ータの出力デユーティ比を強制的に小さくし、その後ス
イッチングトランジスタをしゃ断状態とすることにより
、負荷短絡時のスイッチングトランジスタの保護を確実
にしようとするものである。
第1図は本発明の一実施例としての回路図で第2図に対
応するものである。 第1図においては第2図に対し破線内の回路を追加し、
負荷短絡時にコンパレータCPIO,)ランジメタ10
1.抵抗R11を介しデユーティ比上限制限用の電圧■
を下げ、この電圧■で決まる最大デユーティ比を小さく
絞ることにより、スイッチングトランジスタ10に流れ
る電流を抑えようとするものである。なおここでVIO
はコンパレータCPIOの(+)入力端子に与えられる
基準電圧である。 即ちこのD C/D Cコンバータの出力短絡が生じ、
コンパレータCPIQの入力電圧(つまり直流出力電圧
VOの分圧抵抗R1,R2による分圧値)が基準電圧V
IOより下がると、CPIOの出力がHに反転し、トラ
ンジスタ101をオンさせることにより、分圧抵抗R4
と並列に抵抗R11が接続される形となり、デユーティ
比上限制限用電圧■が下がる。この時の最大デユーティ
比は、定常時の最小デユー与イ比よりも小さくなるよう
に、抵抗R11を選定しておくものとする。コンパレー
タCPIOの基準電圧■lOは、エラーアンプ3の基準
電圧■1よりも小さくし、直流出力電圧■0が定常時の
電圧vOの数分の1程度で、コンパレータCPIOの出
力がHに反転するようにする。 このように各定数を選定すれば、起動時には、電圧■が
下がり、出力デユーティ比は小さく、これにより出力電
圧VOも小さいが、定常時の数分の1の電圧は出力され
るので、この電圧によりコンパレータCPIOの出力は
Lとなり、定常状態へ移行可能である。 出力短絡がある期間継続し、コンデンサCdの電圧が基
準電圧v3を越えるとスイッチングトランジスタ10を
しゃ断するのは従来と同様である。
応するものである。 第1図においては第2図に対し破線内の回路を追加し、
負荷短絡時にコンパレータCPIO,)ランジメタ10
1.抵抗R11を介しデユーティ比上限制限用の電圧■
を下げ、この電圧■で決まる最大デユーティ比を小さく
絞ることにより、スイッチングトランジスタ10に流れ
る電流を抑えようとするものである。なおここでVIO
はコンパレータCPIOの(+)入力端子に与えられる
基準電圧である。 即ちこのD C/D Cコンバータの出力短絡が生じ、
コンパレータCPIQの入力電圧(つまり直流出力電圧
VOの分圧抵抗R1,R2による分圧値)が基準電圧V
IOより下がると、CPIOの出力がHに反転し、トラ
ンジスタ101をオンさせることにより、分圧抵抗R4
と並列に抵抗R11が接続される形となり、デユーティ
比上限制限用電圧■が下がる。この時の最大デユーティ
比は、定常時の最小デユー与イ比よりも小さくなるよう
に、抵抗R11を選定しておくものとする。コンパレー
タCPIOの基準電圧■lOは、エラーアンプ3の基準
電圧■1よりも小さくし、直流出力電圧■0が定常時の
電圧vOの数分の1程度で、コンパレータCPIOの出
力がHに反転するようにする。 このように各定数を選定すれば、起動時には、電圧■が
下がり、出力デユーティ比は小さく、これにより出力電
圧VOも小さいが、定常時の数分の1の電圧は出力され
るので、この電圧によりコンパレータCPIOの出力は
Lとなり、定常状態へ移行可能である。 出力短絡がある期間継続し、コンデンサCdの電圧が基
準電圧v3を越えるとスイッチングトランジスタ10を
しゃ断するのは従来と同様である。
この発明によれば、出力短絡時のスイッチングトランジ
スタのオンのデユーティ比を小さくするようにしたので
、該トランジスタを流れる電流値が小さくなり、直流入
力電圧が高い場合にも、スイッチングトランジスタの確
実な保護が可能である。
スタのオンのデユーティ比を小さくするようにしたので
、該トランジスタを流れる電流値が小さくなり、直流入
力電圧が高い場合にも、スイッチングトランジスタの確
実な保護が可能である。
第1図は本発明の一実施例としての回路図、第2図は第
1図に対応する従来の回路図である。 VIN:直流入力電圧、vO:直流出力電圧、Wl :
1次巻線、W2 :2次巻線、Tニドランス、D=ダイ
オード、CO:平滑コンデンサ、1:発振器、CPI:
PWMコンパレータ、CF2. CF2゜CPIO:
コンパレータ、3:エラーアンプ、10ニスイツチング
トランジスタ、11.101 : I−ランジスタ、R
1〜R4,R11,Rd :抵抗、Cd :コンデンサ
、VREF 、 Vl 〜V3.V10:基準電圧。
1図に対応する従来の回路図である。 VIN:直流入力電圧、vO:直流出力電圧、Wl :
1次巻線、W2 :2次巻線、Tニドランス、D=ダイ
オード、CO:平滑コンデンサ、1:発振器、CPI:
PWMコンパレータ、CF2. CF2゜CPIO:
コンパレータ、3:エラーアンプ、10ニスイツチング
トランジスタ、11.101 : I−ランジスタ、R
1〜R4,R11,Rd :抵抗、Cd :コンデンサ
、VREF 、 Vl 〜V3.V10:基準電圧。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)直流電源電圧をスイッチング手段を介し繰返し開閉
して前記直流電源電圧と異なる直流電圧を出力するDC
/DCコンバータであって、 前記直流出力電圧を検出し、該電圧が一定となるように
前記スイッチング手段のデューティ比を可変する電圧制
御手段、 前記直流出力電圧が第1の所定値を所定時間以上、下回
ったときは前記スイッチング手段をしゃ断する短絡保護
手段、 を備えたDC/DCコンバータにおいて、 前記直流出力電圧が少なくとも前記第1の所定値以上の
第2の所定値を下回ったときは、前記スイッチング手段
のデューティ比を通常の変動範囲以下の所定値に固定す
るデューティ比引下げ手段を備えたことを特徴とする短
絡保護機能付DC/DCコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125450A JPH0691743B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 短絡保護機能付dc/dcコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125450A JPH0691743B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 短絡保護機能付dc/dcコンバータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01295671A true JPH01295671A (ja) | 1989-11-29 |
| JPH0691743B2 JPH0691743B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=14910388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63125450A Expired - Lifetime JPH0691743B2 (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 短絡保護機能付dc/dcコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691743B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7372684B2 (en) | 2004-05-31 | 2008-05-13 | Sony Corporation | Power supply device |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216650A (en) * | 1975-07-29 | 1977-02-08 | Toshiba Corp | Pulse width control circuit |
| JPS59230463A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-25 | Toshiba Corp | 電力変換装置の制御系の異常検出方法 |
| JPS60121959A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-29 | Toshiba Electric Equip Corp | 電源装置 |
| JPS62104426A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-14 | 新電元工業株式会社 | ブ−スタ電源装置 |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP63125450A patent/JPH0691743B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216650A (en) * | 1975-07-29 | 1977-02-08 | Toshiba Corp | Pulse width control circuit |
| JPS59230463A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-25 | Toshiba Corp | 電力変換装置の制御系の異常検出方法 |
| JPS60121959A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-29 | Toshiba Electric Equip Corp | 電源装置 |
| JPS62104426A (ja) * | 1985-10-28 | 1987-05-14 | 新電元工業株式会社 | ブ−スタ電源装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7372684B2 (en) | 2004-05-31 | 2008-05-13 | Sony Corporation | Power supply device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0691743B2 (ja) | 1994-11-14 |
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