JPH03293965A - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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- JPH03293965A JPH03293965A JP2095750A JP9575090A JPH03293965A JP H03293965 A JPH03293965 A JP H03293965A JP 2095750 A JP2095750 A JP 2095750A JP 9575090 A JP9575090 A JP 9575090A JP H03293965 A JPH03293965 A JP H03293965A
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- Japan
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- circuit
- switching element
- load
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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
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は各種電子機器の電源として利用される直流電源
装置に関するものである。
装置に関するものである。
従来の技術
従来の技術としては、例えば第5図の回路図に示したよ
うにスイッチング素子2をオン、オフさせてスイッチン
グトランス4の各巻線より各出力に電力を供給し、制御
されていない出力電圧は、負荷電流によって大きく変動
し、この出力電圧の変動をおさえるためにドロッパ回路
を必要としていた。
うにスイッチング素子2をオン、オフさせてスイッチン
グトランス4の各巻線より各出力に電力を供給し、制御
されていない出力電圧は、負荷電流によって大きく変動
し、この出力電圧の変動をおさえるためにドロッパ回路
を必要としていた。
以下に第5図の回路の動作を説明する。駆動回路1の出
力によってスイッチング素子2がオンのとき、直流電源
3よりスイッチングトランス4にエネルギーが蓄えられ
、スイッチング素子2がオフのときスイッチングトラン
ス4に蓄えられたエネルギーは、スイッチングトランス
4の各出力の二次巻線よりそれぞれ放出され、ダイオー
ド5゜10、コンデンサ6.11で平滑され直流電圧と
なる。
力によってスイッチング素子2がオンのとき、直流電源
3よりスイッチングトランス4にエネルギーが蓄えられ
、スイッチング素子2がオフのときスイッチングトラン
ス4に蓄えられたエネルギーは、スイッチングトランス
4の各出力の二次巻線よりそれぞれ放出され、ダイオー
ド5゜10、コンデンサ6.11で平滑され直流電圧と
なる。
更に負荷7の出力電圧を検出して誤差増幅器9によって
基準電圧8と比較し増幅して駆動回路1に帰還する。こ
の帰還信号によってスイッチング素子2のオン期間を制
御し常に負荷7にかかる電圧を一定に保つ。
基準電圧8と比較し増幅して駆動回路1に帰還する。こ
の帰還信号によってスイッチング素子2のオン期間を制
御し常に負荷7にかかる電圧を一定に保つ。
そして負荷12のトランス巻線電圧は、負荷7のトラン
ス巻線との巻数比で定まるが、実際にはスイッチングト
ランス4にもれ磁束が生じるため負荷電流による変動が
負荷12のトランス巻線電圧の変動となってあられれる
。
ス巻線との巻数比で定まるが、実際にはスイッチングト
ランス4にもれ磁束が生じるため負荷電流による変動が
負荷12のトランス巻線電圧の変動となってあられれる
。
そこで負荷12のトランス巻線電圧を設定電圧より高め
にし、トランジスタ13で降圧して負荷12に直流電圧
を供給する。更に負荷12の出力電圧を検出して差動増
幅器14によって基準電圧15と比較しトランジスタ1
3のベース電流を制御し常に負荷12にかかる電圧を一
定に保つことで各出力電圧の変動を改善している。なお
、図中16は負荷12に並列に接続されたコンデンサで
ある。
にし、トランジスタ13で降圧して負荷12に直流電圧
を供給する。更に負荷12の出力電圧を検出して差動増
幅器14によって基準電圧15と比較しトランジスタ1
3のベース電流を制御し常に負荷12にかかる電圧を一
定に保つことで各出力電圧の変動を改善している。なお
、図中16は負荷12に並列に接続されたコンデンサで
ある。
発明が解決しようとする課題
以上のような従来の回路では、負荷12のトランス巻線
電圧を負荷12にかかる電圧より高めに設定し、トラン
ジスタ13で降圧させるため、負荷電流が大きい場合ト
ランジスタ13の回路損失が大きくなり大型化し高価に
なる欠点があった。
電圧を負荷12にかかる電圧より高めに設定し、トラン
ジスタ13で降圧させるため、負荷電流が大きい場合ト
ランジスタ13の回路損失が大きくなり大型化し高価に
なる欠点があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、高効率、小
型で安価な直流電源装置を提供することを目的としてい
る。
型で安価な直流電源装置を提供することを目的としてい
る。
課題を解決するための手段
上記課組を解決するために本発明は、直流電源にスイッ
チング素子を介して接続した一次巻線を有するスイッチ
ングトランスの二次巻線に、整流平滑回路からなる基本
の出力回路と、整流平滑回路と、出力電圧を検出するヒ
ステリシス特性をもつコンパレータと基準電圧源からな
る補助電圧検出回路と、この補助電圧検出回路によって
制御されるスイッチング素子からなる補助出力回路を1
個用上接続し、上記基本の出力回路に電圧検出回路を接
続し、この電圧検出回路によって五記一次側のスイッチ
ング素子を制御するように構成したものである。
チング素子を介して接続した一次巻線を有するスイッチ
ングトランスの二次巻線に、整流平滑回路からなる基本
の出力回路と、整流平滑回路と、出力電圧を検出するヒ
ステリシス特性をもつコンパレータと基準電圧源からな
る補助電圧検出回路と、この補助電圧検出回路によって
制御されるスイッチング素子からなる補助出力回路を1
個用上接続し、上記基本の出力回路に電圧検出回路を接
続し、この電圧検出回路によって五記一次側のスイッチ
ング素子を制御するように構成したものである。
作用
前記回路構成上することにより補助電圧検出回路によっ
て、一次側スイッチング素子と補助出力回路のスイッチ
ング素子とは非同期でオン、オフのスイッチング動作を
行い、補助出力回路のスイッチング素子のオン、オフに
よって一次側よりスイッチングトランスに蓄えられたエ
ネルギーを各出力に振り分け、1つのスイッチングトラ
ンスを各出力に時間分割で使用することにより、各出力
の電圧をそれぞれ任意の値に制御することができる。
て、一次側スイッチング素子と補助出力回路のスイッチ
ング素子とは非同期でオン、オフのスイッチング動作を
行い、補助出力回路のスイッチング素子のオン、オフに
よって一次側よりスイッチングトランスに蓄えられたエ
ネルギーを各出力に振り分け、1つのスイッチングトラ
ンスを各出力に時間分割で使用することにより、各出力
の電圧をそれぞれ任意の値に制御することができる。
実施例
第1図は、本発明の直流電源装置の一実施例である。
本発明の回路は直流電源21にスイッチング素子22を
介して接続した一次巻線N1を有するスイッチングトラ
ンス23の二次巻線N2に、ダイオード24とコンデン
サ25より構成される整流平滑回路からなる基本の出力
回路上、ダイオード26とコンデンサ27からなる整流
平滑回路と出力電圧を検出するヒステリシス特性をもつ
コンパレータ29と基準電圧源28からなる補助電圧検
出回路とこの補助電圧検出回路によって制御されるスイ
ッチング素子30からなる補助出力回路を1個以上接続
し、上記基本の出力回路に基準電圧源31と誤差増幅器
32よりなる電圧検出回路を接続し、この電圧検出回路
によって上記一次側のスイッチング素子22を制御する
ように構成したものである。
介して接続した一次巻線N1を有するスイッチングトラ
ンス23の二次巻線N2に、ダイオード24とコンデン
サ25より構成される整流平滑回路からなる基本の出力
回路上、ダイオード26とコンデンサ27からなる整流
平滑回路と出力電圧を検出するヒステリシス特性をもつ
コンパレータ29と基準電圧源28からなる補助電圧検
出回路とこの補助電圧検出回路によって制御されるスイ
ッチング素子30からなる補助出力回路を1個以上接続
し、上記基本の出力回路に基準電圧源31と誤差増幅器
32よりなる電圧検出回路を接続し、この電圧検出回路
によって上記一次側のスイッチング素子22を制御する
ように構成したものである。
第1図において、33.34は駆動回路、35゜36は
負荷、37はブリーダ用抵抗である。負荷36にかかる
電圧は、負荷35にかかる電圧より低く設定する。コン
パレータ29は、ΔV2のヒステリシス特性をもち基準
電圧源28の電圧をV2とすると、補助電圧検出回路は
検出電圧がΔv2+v2の値になるとスイッチング素子
30はオンからオフになり、検出電圧がv2の値になる
とスイッチング素子30はオフからオンになるように動
作する。スイッチング素子30のスイッチング周波数は
、スイッチング素子22のスイッチング周波数より低(
設定する。
負荷、37はブリーダ用抵抗である。負荷36にかかる
電圧は、負荷35にかかる電圧より低く設定する。コン
パレータ29は、ΔV2のヒステリシス特性をもち基準
電圧源28の電圧をV2とすると、補助電圧検出回路は
検出電圧がΔv2+v2の値になるとスイッチング素子
30はオンからオフになり、検出電圧がv2の値になる
とスイッチング素子30はオフからオンになるように動
作する。スイッチング素子30のスイッチング周波数は
、スイッチング素子22のスイッチング周波数より低(
設定する。
スイッチング素子30がオンの時スイッチング素子22
がオンの場合、スイッチングトランス23に電力が蓄え
られ、スイッチング素子22がオフになると、負荷36
にかかる電圧は、負荷35にかかる電圧より低く設定し
であるためダイオード24は非導通状態となりスイッチ
ングトランス23に蓄えられた電力はすべてコンデンサ
27で平滑され負荷36に供給され、スイッチング素子
22は、オン、オフを繰り返す。更に、負荷36にかか
る出力電圧を検出して、検出電圧がΔv2+v2になる
までスイッチング素子30は、オン状態となる。このと
き負荷35へは、コンデンサ25の充電エネルギーが供
給される。
がオンの場合、スイッチングトランス23に電力が蓄え
られ、スイッチング素子22がオフになると、負荷36
にかかる電圧は、負荷35にかかる電圧より低く設定し
であるためダイオード24は非導通状態となりスイッチ
ングトランス23に蓄えられた電力はすべてコンデンサ
27で平滑され負荷36に供給され、スイッチング素子
22は、オン、オフを繰り返す。更に、負荷36にかか
る出力電圧を検出して、検出電圧がΔv2+v2になる
までスイッチング素子30は、オン状態となる。このと
き負荷35へは、コンデンサ25の充電エネルギーが供
給される。
そしてスイッチング素子30がオフになりスイッチング
素子22がオンの場合、スイッチングトランス23に電
力が蓄えられ、スイッチング素子22がオフになると、
スイッチングトランス23に蓄えられた電力はすべてコ
ンデンサ25で平滑され負荷35に供給され、スイッチ
ング素子22は、オン、オフを繰り返す。更に負荷36
へは、コンデンサ27の充電エネルギーが供給されるた
め、負荷36にかかる出力電圧は下がっていき検出電圧
がV2になるまでスイッチング素子30は、オフ状態と
なる。
素子22がオンの場合、スイッチングトランス23に電
力が蓄えられ、スイッチング素子22がオフになると、
スイッチングトランス23に蓄えられた電力はすべてコ
ンデンサ25で平滑され負荷35に供給され、スイッチ
ング素子22は、オン、オフを繰り返す。更に負荷36
へは、コンデンサ27の充電エネルギーが供給されるた
め、負荷36にかかる出力電圧は下がっていき検出電圧
がV2になるまでスイッチング素子30は、オフ状態と
なる。
以下スイッチング素子30がオフ状態からオン状態へと
変化していくが前記と同様の動作を行う。
変化していくが前記と同様の動作を行う。
負荷36にかかる出力電圧は以上動作よりスイッチング
素子30のオン、オフによって一定に保たれる。負荷3
5にかかる出力電圧は、検出電圧と基準電圧31と比較
し増幅して駆動回路33に帰還された信号によってスイ
ッチング素子22のオン期間を制御し常に一定に保たれ
る。
素子30のオン、オフによって一定に保たれる。負荷3
5にかかる出力電圧は、検出電圧と基準電圧31と比較
し増幅して駆動回路33に帰還された信号によってスイ
ッチング素子22のオン期間を制御し常に一定に保たれ
る。
第2図にスイッチングトランス23の二次巻線N2の電
圧vsの波形と負荷35.36の出力電圧のリップル電
圧波形を示す。第2図において、V、は負荷35の設定
電圧、V2は負荷36の設定電圧、△V1はコンデンサ
25のリップル電圧、Δv2は、コンデンサ27のリッ
プル電圧、を示す。負荷35の設定電圧v1は、基準電
圧源31の基準電圧となり、負荷36の設定電圧v2は
、基準電圧源28の基準電圧となり、コンデンサ27の
リップル電圧△V2は、コンパレータ29のヒステリシ
ス電圧となるように制御される。
圧vsの波形と負荷35.36の出力電圧のリップル電
圧波形を示す。第2図において、V、は負荷35の設定
電圧、V2は負荷36の設定電圧、△V1はコンデンサ
25のリップル電圧、Δv2は、コンデンサ27のリッ
プル電圧、を示す。負荷35の設定電圧v1は、基準電
圧源31の基準電圧となり、負荷36の設定電圧v2は
、基準電圧源28の基準電圧となり、コンデンサ27の
リップル電圧△V2は、コンパレータ29のヒステリシ
ス電圧となるように制御される。
制御範囲としては、スイッチング素子30のオン。
オフ期間にスイッチング素子22が1回以上オンする時
間が必要さなる。また、TONI 、 TON2 、
TOFF2は、次式で表すことができる。
間が必要さなる。また、TONI 、 TON2 、
TOFF2は、次式で表すことができる。
TON2−哄
0
・・・・・・(2)
7 (l F p 2− ’ 2 A V 2−02
・・・・・・(3)
上記式(1) 、 (2) 、 (3) 、 (4)に
おいて、r−pはスイッチングトランス23のリアクタ
ンス、■、は直流電源21の直流電圧、C1はコンデン
サ25の容量、C2はコンデンサ27の容量、■旧は負
荷35の負荷電流、+02は負荷36の負荷電流を示す
。第3図a、bにToNt 、 TON2 、 TOF
P2の負荷電流1’Of+ IO2による特性図を示
す。
おいて、r−pはスイッチングトランス23のリアクタ
ンス、■、は直流電源21の直流電圧、C1はコンデン
サ25の容量、C2はコンデンサ27の容量、■旧は負
荷35の負荷電流、+02は負荷36の負荷電流を示す
。第3図a、bにToNt 、 TON2 、 TOF
P2の負荷電流1’Of+ IO2による特性図を示
す。
TON2 、 TOFF2において、式c2)2式(3
)より負荷電流I o+ 、 I 02には、出力電
流としてMAX値が定まっているので、T OH2、T
opp2は、ある値以下にならない。そのため、負荷
電流101 、 I 02のMAX値の時、TON2
・TOFF2がTON+より大きな値となる設定をすれ
ば、負荷電流101. 102がそれぞれ無負荷からM
AX負荷までの時の制御が可能となる。この時、負荷電
流101がO^の場合スイッチング素子30は常にオン
状態となり、スイッチング素子22の制御ループがオー
ブン状態となるため、負荷35の出力にはブリーダ用抵
抗37を必要とする。
)より負荷電流I o+ 、 I 02には、出力電
流としてMAX値が定まっているので、T OH2、T
opp2は、ある値以下にならない。そのため、負荷
電流101 、 I 02のMAX値の時、TON2
・TOFF2がTON+より大きな値となる設定をすれ
ば、負荷電流101. 102がそれぞれ無負荷からM
AX負荷までの時の制御が可能となる。この時、負荷電
流101がO^の場合スイッチング素子30は常にオン
状態となり、スイッチング素子22の制御ループがオー
ブン状態となるため、負荷35の出力にはブリーダ用抵
抗37を必要とする。
第4図は、本発明の直流電源装置の他の実施例である。
本発明の回路は直流電源41にスイッチング素子42を
介して接続した一次巻線N1を有するスイッチングトラ
ンス43の二次巻線N2に、ダイオード44とコンデン
サ45より構成される整流平滑回路からなる基本の出力
回路と、ダイオード46と、コンデンサ47からなる整
流平滑回路と、出力電圧を検出するヒステリシス特性を
もつコンパレータ49と基準電圧源48からなる補助電
圧検出回路と、この補助電圧検出回路によって制御され
るスイッチング素子50からなる補助出力回路を1個以
上接続し、上記基本の出力回路に基準電圧源51と誤差
増幅器52よりなる電圧検出回路を接続し、この電圧検
出回路によって上記一次側のスイッチング素子42を制
御するように構成し、上記補助電圧検出回路としてヒス
テリシス特性をもつコンパレータ49と上記補助出力回
路のスイッチング素子50のオフ期間を検出する検出回
路58とその検出回路信号によって基準電圧を制御され
る基準電圧源48より構成したものである。
介して接続した一次巻線N1を有するスイッチングトラ
ンス43の二次巻線N2に、ダイオード44とコンデン
サ45より構成される整流平滑回路からなる基本の出力
回路と、ダイオード46と、コンデンサ47からなる整
流平滑回路と、出力電圧を検出するヒステリシス特性を
もつコンパレータ49と基準電圧源48からなる補助電
圧検出回路と、この補助電圧検出回路によって制御され
るスイッチング素子50からなる補助出力回路を1個以
上接続し、上記基本の出力回路に基準電圧源51と誤差
増幅器52よりなる電圧検出回路を接続し、この電圧検
出回路によって上記一次側のスイッチング素子42を制
御するように構成し、上記補助電圧検出回路としてヒス
テリシス特性をもつコンパレータ49と上記補助出力回
路のスイッチング素子50のオフ期間を検出する検出回
路58とその検出回路信号によって基準電圧を制御され
る基準電圧源48より構成したものである。
第4図において、53.54は駆動回路、55゜56は
負荷、57は抵抗である。
負荷、57は抵抗である。
またオン期間検出回路58は、スイッチング素子50の
オフ期間がある時間以下になると基準電圧源48の基準
電圧を下げるように働く。
オフ期間がある時間以下になると基準電圧源48の基準
電圧を下げるように働く。
負荷55.負荷56にかかるそれぞれの出力電圧の制御
動作は、本発明の前述の実施例の直流電源装置の動作と
同じである。
動作は、本発明の前述の実施例の直流電源装置の動作と
同じである。
スイッチング素子50のオフ期間TOFF2は、式(3
)で表わされ、コンデンサ47の容量C2とコンパレー
タ49のヒステリシス電圧ΔV2は回路定数で一定の値
となり、TOFF2は、負荷56に流れ込む電流!02
のみに依存される。
)で表わされ、コンデンサ47の容量C2とコンパレー
タ49のヒステリシス電圧ΔV2は回路定数で一定の値
となり、TOFF2は、負荷56に流れ込む電流!02
のみに依存される。
負荷56に流れ込む電流rozを大きくして行くと、ス
イッチング素子50のオフ期間TOFF2が小さくなり
、ある時間以下になるとオフ期間検出回路58が動作し
基準電圧源48の基準電圧が下げられ、h荷56にかか
る出力電圧値が下がり負荷56に流れ込む電流1(12
が制限され、電流102の保護動作となる。
イッチング素子50のオフ期間TOFF2が小さくなり
、ある時間以下になるとオフ期間検出回路58が動作し
基準電圧源48の基準電圧が下げられ、h荷56にかか
る出力電圧値が下がり負荷56に流れ込む電流1(12
が制限され、電流102の保護動作となる。
発明の効宋
以上述べてきたように、本発明によれば、損失が大きく
なる電圧を降圧させる素子を必要とせず各出力電圧を制
御することができ、出力数に関係なくスイッチングトラ
ンスの二次巻線が1つとなるのでスイッチングトランス
の構造が簡単になり、全体の発熱が低下し、直流電源装
置の信頼性が向上し、極めて有用なものである。
なる電圧を降圧させる素子を必要とせず各出力電圧を制
御することができ、出力数に関係なくスイッチングトラ
ンスの二次巻線が1つとなるのでスイッチングトランス
の構造が簡単になり、全体の発熱が低下し、直流電源装
置の信頼性が向上し、極めて有用なものである。
第1図は本発明の一実施例における直流電源装置の電気
的回路図、第2図は同要部の電圧波形図、第3図a、b
は同要部の負荷電流特性図、第4図は本発明の他の実施
例の電気的回路図、第5図は従来の直流電源装置の電気
的回路図である。 21・・・・・・直流電源、22.30・・・・・・ス
イッチング素子、23・・・・・・スイッチングトラン
ス、24゜26・・・・・・ダイオード、25.27・
・・・・・コンデンサ、28.31・・・・・・基準電
圧源、29.32・・・・・・誤差増幅器、33.34
・・・・・・駆動回路、35.36・・・・・・負荷。
的回路図、第2図は同要部の電圧波形図、第3図a、b
は同要部の負荷電流特性図、第4図は本発明の他の実施
例の電気的回路図、第5図は従来の直流電源装置の電気
的回路図である。 21・・・・・・直流電源、22.30・・・・・・ス
イッチング素子、23・・・・・・スイッチングトラン
ス、24゜26・・・・・・ダイオード、25.27・
・・・・・コンデンサ、28.31・・・・・・基準電
圧源、29.32・・・・・・誤差増幅器、33.34
・・・・・・駆動回路、35.36・・・・・・負荷。
Claims (2)
- (1)直流電源にスイッチング素子を介して接続した一
次巻線を有するスイッチングトランスの二次巻線に、整
流平滑回路からなる基本の出力回路と、整流平滑回路と
、出力電圧を検出するヒステリシス特性をもつコンパレ
ータと基準電圧源からなる補助電圧検出回路と、この補
助電圧検出回路によって制御されるスイッチング素子か
らなる補助出力回路を1個以上接続し、上記基本の出力
回路に電圧検出回路を接続し、この電圧検出回路によっ
て上記一次側のスイッチング素子を制御するように構成
した直流電源装置。 - (2)直流電源にスイッチング素子を介して接続した一
次巻線を有するスイッチングトランスの二次巻線に、整
流平滑回路からなる基本の出力回路と、整流平滑回路と
、出力電圧を検出するヒステリシス特性をもつコンパレ
ータと基準電圧源からなる補助電圧検出回路と、この補
助電圧検出回路によって制御されるスイッチング素子か
らなる補助出力回路を1個以上接続し、上記基本の出力
回路に電圧検出回路を接続し、この電圧検出回路によっ
て上記一次側のスイッチング素子を制御するように構成
し、上記補助電圧検出回路としてヒステリシス特性をも
つコンパレータと上記補助出力回路のスイッチング素子
のオフ期間を検出する検出回路とその検出回路の信号に
よって基準電圧を制御される基準電圧源よりなる直流電
源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095750A JPH03293965A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2095750A JPH03293965A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 直流電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03293965A true JPH03293965A (ja) | 1991-12-25 |
Family
ID=14146177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2095750A Pending JPH03293965A (ja) | 1990-04-10 | 1990-04-10 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03293965A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008507950A (ja) * | 2004-07-26 | 2008-03-13 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 複数の出力電圧を供給する変換器 |
| JP2012152101A (ja) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Osram Ag | 電源装置 |
| JP2016152727A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | Tdk株式会社 | 制御回路およびスイッチング電源装置 |
| JP2016152708A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | Tdk株式会社 | 制御回路およびスイッチング電源装置 |
| US9960673B2 (en) | 2015-02-16 | 2018-05-01 | Tdk Corporation | Control circuit and switching power supply |
| CN115912676A (zh) * | 2023-02-03 | 2023-04-04 | 中国科学技术大学 | 一种无线充电接收器 |
-
1990
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