JPH04265666A - 帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータ - Google Patents
帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータInfo
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- JPH04265666A JPH04265666A JP2306991A JP2306991A JPH04265666A JP H04265666 A JPH04265666 A JP H04265666A JP 2306991 A JP2306991 A JP 2306991A JP 2306991 A JP2306991 A JP 2306991A JP H04265666 A JPH04265666 A JP H04265666A
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- voltage
- capacitor
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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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小形化に有効な帰還ダ
イオード付き2石フォワードコンバータに関するもので
ある。
イオード付き2石フォワードコンバータに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】コンバータとは、スイッチ素子をスイッ
チングして直流電圧を一旦交流電圧に変え、トランスに
よって昇圧あるいは降圧した後、整流平滑して再び直流
電圧に変換することにより、効率の高い直流電圧の変換
を実現する電力変換器である。従来、この種のコンバー
タとしては、2個のスイッチ素子を用いた図8に示す帰
還ダイオード付き2石フォワードコンバータが知られて
いる。
チングして直流電圧を一旦交流電圧に変え、トランスに
よって昇圧あるいは降圧した後、整流平滑して再び直流
電圧に変換することにより、効率の高い直流電圧の変換
を実現する電力変換器である。従来、この種のコンバー
タとしては、2個のスイッチ素子を用いた図8に示す帰
還ダイオード付き2石フォワードコンバータが知られて
いる。
【0003】この従来例の2石フォワードコンバータの
構成部分として、図中の1は直流入力電源、2は第1の
スイッチ素子、3は第2のスイッチ素子、4はトランス
、5は第1のダイオード、6は第2のダイオード、7は
出力整流用素子、8は出力フライホイール用素子、9は
出力平滑用チョークコイル、10は出力平滑用コンデン
サ、11は負荷、12は第1のスイッチ素子駆動回路、
13は第2のスイッチ素子駆動回路、14はトランス4
の1次巻線、15はトランス4の2次巻線を示している
。
構成部分として、図中の1は直流入力電源、2は第1の
スイッチ素子、3は第2のスイッチ素子、4はトランス
、5は第1のダイオード、6は第2のダイオード、7は
出力整流用素子、8は出力フライホイール用素子、9は
出力平滑用チョークコイル、10は出力平滑用コンデン
サ、11は負荷、12は第1のスイッチ素子駆動回路、
13は第2のスイッチ素子駆動回路、14はトランス4
の1次巻線、15はトランス4の2次巻線を示している
。
【0004】上記におけるトランス4の1次巻線14側
の接続においては、その巻き始めを第1のスイッチ素子
2を通して直流入力電源1のプラス端子に接続し、その
巻き終りを第2のスイッチ素子3を通して直流入力電源
1のマイナス端子に接続している。第1および第2のス
イッチ素子駆動回路12,13の入力にはスイッチ素子
駆動信号Dが接続され、各出力はそれぞれ対応する第1
および第2のスイッチ素子2,3のゲート端子に接続さ
れている。帰還用の第1のダイオード5は、直流入力電
源1のマイナス側からトランス4の1次巻線14の巻き
始めに向かって順方向に接続され、帰還用の第2のダイ
オード6はトランス4の2次巻線4の巻き終りから直流
入力電源1のプラス側に向かって順方向に接続されてい
る。一方、トランス4の2次巻線15側の接続において
は、2次巻線15の巻き始め→出力整流用素子7→出力
平滑用チョークコイル9→出力平滑用コンデンサ10→
2次巻線15の巻き終りという回路が形成され、負荷1
1は出力平滑用コンデンサ10に並列に接続されている
。また、出力フライホイール用素子8が、出力整流用素
子7と出力平滑用チョークコイル9との接続点と2次巻
線15の巻き終りの間に接続されている。
の接続においては、その巻き始めを第1のスイッチ素子
2を通して直流入力電源1のプラス端子に接続し、その
巻き終りを第2のスイッチ素子3を通して直流入力電源
1のマイナス端子に接続している。第1および第2のス
イッチ素子駆動回路12,13の入力にはスイッチ素子
駆動信号Dが接続され、各出力はそれぞれ対応する第1
および第2のスイッチ素子2,3のゲート端子に接続さ
れている。帰還用の第1のダイオード5は、直流入力電
源1のマイナス側からトランス4の1次巻線14の巻き
始めに向かって順方向に接続され、帰還用の第2のダイ
オード6はトランス4の2次巻線4の巻き終りから直流
入力電源1のプラス側に向かって順方向に接続されてい
る。一方、トランス4の2次巻線15側の接続において
は、2次巻線15の巻き始め→出力整流用素子7→出力
平滑用チョークコイル9→出力平滑用コンデンサ10→
2次巻線15の巻き終りという回路が形成され、負荷1
1は出力平滑用コンデンサ10に並列に接続されている
。また、出力フライホイール用素子8が、出力整流用素
子7と出力平滑用チョークコイル9との接続点と2次巻
線15の巻き終りの間に接続されている。
【0005】このように構成されている従来例の回路動
作を図9および図10を参照して説明する。図9は上記
従来例の動作波形図を示し、(a)はスイッチ素子駆動
信号Dの波形であり、スイッチ素子2,3のオン/オフ
のスイッチングを一定周期で制御する。また、(b)は
第1のスイッチ素子2の電圧v1の波形、(c)は第2
のスイッチ素子3の電圧v2の波形、(d)はトランス
4の1次巻線14の電圧vtの波形を示している。図中
のViは直流入力電源1の電圧である。また、図10は
トランス4のリセット動作を説明するための図1の等価
回路を示している。ここで、21は第1のスイッチ素子
2の出力容量、31は第2のスイッチ素子3の出力容量
、41はトランス4の励磁インダクタンスである。図9
において、各スイッチ素子2,3、各駆動回路12,1
3およびトランス4の1次巻線14の特性がそろってい
る場合の回路動作について、以下に述べる。
作を図9および図10を参照して説明する。図9は上記
従来例の動作波形図を示し、(a)はスイッチ素子駆動
信号Dの波形であり、スイッチ素子2,3のオン/オフ
のスイッチングを一定周期で制御する。また、(b)は
第1のスイッチ素子2の電圧v1の波形、(c)は第2
のスイッチ素子3の電圧v2の波形、(d)はトランス
4の1次巻線14の電圧vtの波形を示している。図中
のViは直流入力電源1の電圧である。また、図10は
トランス4のリセット動作を説明するための図1の等価
回路を示している。ここで、21は第1のスイッチ素子
2の出力容量、31は第2のスイッチ素子3の出力容量
、41はトランス4の励磁インダクタンスである。図9
において、各スイッチ素子2,3、各駆動回路12,1
3およびトランス4の1次巻線14の特性がそろってい
る場合の回路動作について、以下に述べる。
【0006】まず、2個のスイッチ素子2,3が同時に
オンすると、トランス4の2次巻線15に電力を供給す
ると共に、トランス4の励磁インダクタンス41にはオ
ン期間に比例した励磁エネルギーが蓄積される。次に、
2個のスイッチ素子2,3が共にオフすると、直流入力
電源1のプラス側→出力容量21→トランス1次巻線1
4→出力容量31→直流入力電源1のマイナス側のルー
トで負荷電流に比例した電流が流れ、出力容量21と出
力容量31は急速に充電され、電圧v1,v2が発生す
る。v1とv2の和の電圧が直流入力電源1の電圧Vi
と等しくなると、トランス4がリセット動作を開始する
。次に、オン期間に蓄えられたトランス4の励磁電流が
、トランス4の1次巻線14の巻き終わり→出力容量3
1→直流入力電源1→出力容量21→トランス4の1次
巻線14の巻き始めのルートで流れ、スイッチ素子2,
3の出力容量21,23を更に充電し、トランス4の励
磁インダクタンス41は励磁インダクタンス41と出力
容量21と出力容量31の直列回路の共振によるリセッ
ト電圧vtを発生する。出力容量21の電圧と出力容量
31の電圧が直流入力電源1の電圧を超え、第1のダイ
オード5と第2のダイオード6がオンすると、スイッチ
素子2,3に印加される電圧とリセット電圧は直流入力
電源1の電圧と等しくなる。次に、励磁インダクタンス
41が励磁エネルギーの全てを放出した後、出力容量2
1,31が放電を開始する。この放電が進むとトランス
4の1次巻線14の電圧は0になり、スイッチ素子2と
スイッチ素子3の電圧の和が直流入力電源1の電圧に等
しくなり、再びオンするまで、一定の電圧を維持する。 この一連の動作において、v1,v2は常に等しい。
オンすると、トランス4の2次巻線15に電力を供給す
ると共に、トランス4の励磁インダクタンス41にはオ
ン期間に比例した励磁エネルギーが蓄積される。次に、
2個のスイッチ素子2,3が共にオフすると、直流入力
電源1のプラス側→出力容量21→トランス1次巻線1
4→出力容量31→直流入力電源1のマイナス側のルー
トで負荷電流に比例した電流が流れ、出力容量21と出
力容量31は急速に充電され、電圧v1,v2が発生す
る。v1とv2の和の電圧が直流入力電源1の電圧Vi
と等しくなると、トランス4がリセット動作を開始する
。次に、オン期間に蓄えられたトランス4の励磁電流が
、トランス4の1次巻線14の巻き終わり→出力容量3
1→直流入力電源1→出力容量21→トランス4の1次
巻線14の巻き始めのルートで流れ、スイッチ素子2,
3の出力容量21,23を更に充電し、トランス4の励
磁インダクタンス41は励磁インダクタンス41と出力
容量21と出力容量31の直列回路の共振によるリセッ
ト電圧vtを発生する。出力容量21の電圧と出力容量
31の電圧が直流入力電源1の電圧を超え、第1のダイ
オード5と第2のダイオード6がオンすると、スイッチ
素子2,3に印加される電圧とリセット電圧は直流入力
電源1の電圧と等しくなる。次に、励磁インダクタンス
41が励磁エネルギーの全てを放出した後、出力容量2
1,31が放電を開始する。この放電が進むとトランス
4の1次巻線14の電圧は0になり、スイッチ素子2と
スイッチ素子3の電圧の和が直流入力電源1の電圧に等
しくなり、再びオンするまで、一定の電圧を維持する。 この一連の動作において、v1,v2は常に等しい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術における2石フォワードコンバータでは、実際
には2個のスイッチ素子のオフタイミングのズレや、2
個のスイッチ素子の出力容量のアンバランスなどがある
ため、前述の様な動作は示さない。このことと、このこ
とによる問題点を以下に述べる。
来の技術における2石フォワードコンバータでは、実際
には2個のスイッチ素子のオフタイミングのズレや、2
個のスイッチ素子の出力容量のアンバランスなどがある
ため、前述の様な動作は示さない。このことと、このこ
とによる問題点を以下に述べる。
【0008】上記従来例において、各スイッチ素子2,
3、各駆動回路12,13およびトランス4の1次巻線
14の特性にアンバランスがある場合の回路は、次によ
うに動作する。第1のスイッチ素子2が第2のスイッチ
素子3よりわずかに早くオフしたと仮定すると、図10
において、直流入力電源1のプラス側→出力容量21→
トランス4の1次巻線14→スイッチ素子3→直流入力
電源1のマイナス側のルートで負荷電流に比例した電流
が流れ、出力容量21は急速に充電され、電圧v1が発
生する。次に、第2のスイッチ素子3がわずかに遅れて
オフすると、電流の流れが、直流入力電源1のプラス側
→出力容量21→トランス4の1次巻線14→出力容量
31→直流入力電源1のマイナス側のルートとなり、出
力容量31を充電し、電圧v2が発生すると共に出力容
量21を更に充電する。そして、v1とv2の和の電圧
が直流入力電源1の電圧に等しくなると、トランス4が
リセット動作を開始する。ここで、リセット開始時の出
力容量21と出力容量31の初期電圧値v1(t1),
v2(t2)を比較すると出力容量21の電圧であるv
1(t1)の方が高い。
3、各駆動回路12,13およびトランス4の1次巻線
14の特性にアンバランスがある場合の回路は、次によ
うに動作する。第1のスイッチ素子2が第2のスイッチ
素子3よりわずかに早くオフしたと仮定すると、図10
において、直流入力電源1のプラス側→出力容量21→
トランス4の1次巻線14→スイッチ素子3→直流入力
電源1のマイナス側のルートで負荷電流に比例した電流
が流れ、出力容量21は急速に充電され、電圧v1が発
生する。次に、第2のスイッチ素子3がわずかに遅れて
オフすると、電流の流れが、直流入力電源1のプラス側
→出力容量21→トランス4の1次巻線14→出力容量
31→直流入力電源1のマイナス側のルートとなり、出
力容量31を充電し、電圧v2が発生すると共に出力容
量21を更に充電する。そして、v1とv2の和の電圧
が直流入力電源1の電圧に等しくなると、トランス4が
リセット動作を開始する。ここで、リセット開始時の出
力容量21と出力容量31の初期電圧値v1(t1),
v2(t2)を比較すると出力容量21の電圧であるv
1(t1)の方が高い。
【0009】次に、図9のt1〜t2の期間において、
オン期間に蓄えられたトランスの励磁電流が、トランス
4の1次巻線14の巻き終わり→出力容量31→直流入
力電源1→出力容量21→トランス4の1次巻線14の
巻き始めのルートで流れ、スイッチ素子の出力容量21
,31を更に充電する。この期間におけるリセット電圧
の上昇は電圧v1の上昇と電圧v2の上昇の和である。 次に、図9の時刻t2において、出力容量21のリセッ
ト開始時の初期電圧値v1(t1)が出力容量31の初
期電圧値v2(t2)より高かったことから、第1のス
イッチ素子2の電圧が第2のスイッチ素子3の電圧より
先に直流入力電源の電圧を超え、第1のダイオード5が
オンする。次に、図9のt2〜t3の期間では、第1の
ダイオード5がオンすることからリセット電圧の上昇が
v2の上昇に等しくなる。次に、励磁インダクタンスが
励磁エネルギーの全てを放出した後、出力容量21,3
1が放電を開始しリセット電圧が低下する。ここで、リ
セット電圧の最大値はt2〜t3の期間においてリセッ
ト電圧の上昇が少なかったことから、直流入力電源1の
電圧に達しないことがあり、リセット電圧が低く抑制さ
れることになる。
オン期間に蓄えられたトランスの励磁電流が、トランス
4の1次巻線14の巻き終わり→出力容量31→直流入
力電源1→出力容量21→トランス4の1次巻線14の
巻き始めのルートで流れ、スイッチ素子の出力容量21
,31を更に充電する。この期間におけるリセット電圧
の上昇は電圧v1の上昇と電圧v2の上昇の和である。 次に、図9の時刻t2において、出力容量21のリセッ
ト開始時の初期電圧値v1(t1)が出力容量31の初
期電圧値v2(t2)より高かったことから、第1のス
イッチ素子2の電圧が第2のスイッチ素子3の電圧より
先に直流入力電源の電圧を超え、第1のダイオード5が
オンする。次に、図9のt2〜t3の期間では、第1の
ダイオード5がオンすることからリセット電圧の上昇が
v2の上昇に等しくなる。次に、励磁インダクタンスが
励磁エネルギーの全てを放出した後、出力容量21,3
1が放電を開始しリセット電圧が低下する。ここで、リ
セット電圧の最大値はt2〜t3の期間においてリセッ
ト電圧の上昇が少なかったことから、直流入力電源1の
電圧に達しないことがあり、リセット電圧が低く抑制さ
れることになる。
【0010】以上のように、2個のスイッチ素子2,3
のオフタイミングに微妙なずれがある実際の動作では、
図10の回路の電圧v1,v2は等しくならず、リセッ
ト電圧vtが低く抑制されるため、トランス4のリセッ
ト期間が長くなる。また、各スイッチ素子2,3および
トランス4の1次巻線14の特性にアンバランスがある
場合についても、同様にリセット電圧vtが低く抑制さ
れるためトランス4のリセット期間が長くなる。このよ
うに、従来例ではリセット期間を長く見込む必要がある
ため、コンバータの小形化に有効な変換周波数の高周波
化を進めるさまたげとなっていた。
のオフタイミングに微妙なずれがある実際の動作では、
図10の回路の電圧v1,v2は等しくならず、リセッ
ト電圧vtが低く抑制されるため、トランス4のリセッ
ト期間が長くなる。また、各スイッチ素子2,3および
トランス4の1次巻線14の特性にアンバランスがある
場合についても、同様にリセット電圧vtが低く抑制さ
れるためトランス4のリセット期間が長くなる。このよ
うに、従来例ではリセット期間を長く見込む必要がある
ため、コンバータの小形化に有効な変換周波数の高周波
化を進めるさまたげとなっていた。
【0011】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、トランスのリセット期
間を最小とすることによって、変換周波数の高周波化が
図れる帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータを
提供することにある。
されたものであり、その目的は、トランスのリセット期
間を最小とすることによって、変換周波数の高周波化が
図れる帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータを
提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の帰還ダイオード付き2石フォワードコン
バータにおいては、トランスの1次巻線の一端に第1の
スイッチ素子を接続し、前記トランスの1次巻線の他端
に第2のスイッチ素子を接続し、前記第1のスイッチ素
子と前記トランスの1次巻線と前記第2のスイッチ素子
の直列回路を直流入力電源に接続し、第1のダイオード
のカソードを前記トランスの1次巻線の一端と前記第1
のスイッチ素子の接続点に接続し、前記第1のダイオー
ドのアノードを直流入力電源のマイナス側に接続し、前
記第2のダイオードのアノードを前記トランスの1次巻
線の他端と前記第2のスイッチ素子の接続点に接続し、
前記第2のダイオードのカソードを直流入力電源のプラ
ス側に接続し、前記第1および第2のスイッチ素子をス
イッチングして、前記トランスの2次巻線側で整流平滑
を行う帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータに
おいて、前記トランスの1次巻線にセンタータップを設
け、該センタータップと前記直流入力電源のプラス側ま
たはマイナス側のいずれかの端子との間に、コンデンサ
または少なくともコンデンサもしくは直列接続のコンデ
ンサと抵抗を含む回路を接続することを特徴としている
。
めに、本発明の帰還ダイオード付き2石フォワードコン
バータにおいては、トランスの1次巻線の一端に第1の
スイッチ素子を接続し、前記トランスの1次巻線の他端
に第2のスイッチ素子を接続し、前記第1のスイッチ素
子と前記トランスの1次巻線と前記第2のスイッチ素子
の直列回路を直流入力電源に接続し、第1のダイオード
のカソードを前記トランスの1次巻線の一端と前記第1
のスイッチ素子の接続点に接続し、前記第1のダイオー
ドのアノードを直流入力電源のマイナス側に接続し、前
記第2のダイオードのアノードを前記トランスの1次巻
線の他端と前記第2のスイッチ素子の接続点に接続し、
前記第2のダイオードのカソードを直流入力電源のプラ
ス側に接続し、前記第1および第2のスイッチ素子をス
イッチングして、前記トランスの2次巻線側で整流平滑
を行う帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータに
おいて、前記トランスの1次巻線にセンタータップを設
け、該センタータップと前記直流入力電源のプラス側ま
たはマイナス側のいずれかの端子との間に、コンデンサ
または少なくともコンデンサもしくは直列接続のコンデ
ンサと抵抗を含む回路を接続することを特徴としている
。
【0013】
【作用】本発明の帰還ダイオード付き2石フォワードコ
ンバータでは、トランスの1次巻線にセンタータップを
設け、このセンタータップをコンデンサまたは少なくと
もコンデンサもしくは直列接続のコンデンサと抵抗を含
む回路で入力直流電源のプラス側またはマイナス側に接
続して、第1および第2の2個のスイッチ素子両端の電
圧をそのオン,オフの状態に関わらず等しくする。これ
によって、2個のスイッチ素子のオン,オフの時点にず
れがあってもトランスのリセット電圧が低く抑制される
ことのないようにし、リセット時間の増大をなくす。こ
のことによって、従来必要としたリセット時間のバラツ
キによるマージンを不用とし、高速動作を可能として、
変換周波数の高周波化を可能にする。
ンバータでは、トランスの1次巻線にセンタータップを
設け、このセンタータップをコンデンサまたは少なくと
もコンデンサもしくは直列接続のコンデンサと抵抗を含
む回路で入力直流電源のプラス側またはマイナス側に接
続して、第1および第2の2個のスイッチ素子両端の電
圧をそのオン,オフの状態に関わらず等しくする。これ
によって、2個のスイッチ素子のオン,オフの時点にず
れがあってもトランスのリセット電圧が低く抑制される
ことのないようにし、リセット時間の増大をなくす。こ
のことによって、従来必要としたリセット時間のバラツ
キによるマージンを不用とし、高速動作を可能として、
変換周波数の高周波化を可能にする。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳
細に説明する。
細に説明する。
【0015】図1は本発明の第1の実施例の構成を示す
回路図である。本実施例を構成するものとして、図中の
1は直流入力電源、2は第1のスイッチ素子、3は第2
のスイッチ素子、4はトランス、5は第1のダイオード
、6は第2のダイオード、7は出力整流用素子、8は出
力フライホイール用素子、9は出力平滑用チョークコイ
ル、10は出力平滑用コンデンサ、11は負荷、12は
第1のスイッチ素子駆動回路、13は第2のスイッチ素
子駆動回路、14はトランス4の1次巻線、15はトラ
ンス4の2次巻線、16はトランス4の1次巻線14の
センタータップ、17はコンデンサである。
回路図である。本実施例を構成するものとして、図中の
1は直流入力電源、2は第1のスイッチ素子、3は第2
のスイッチ素子、4はトランス、5は第1のダイオード
、6は第2のダイオード、7は出力整流用素子、8は出
力フライホイール用素子、9は出力平滑用チョークコイ
ル、10は出力平滑用コンデンサ、11は負荷、12は
第1のスイッチ素子駆動回路、13は第2のスイッチ素
子駆動回路、14はトランス4の1次巻線、15はトラ
ンス4の2次巻線、16はトランス4の1次巻線14の
センタータップ、17はコンデンサである。
【0016】本実施例におけるトランス4の1次巻線1
4側の接続においては、1次巻線14の巻き始めを第1
のスイッチ素子2を通して直流入力電源1のプラス端子
に接続し、その巻き終りを第2のスイッチ素子3を通し
て直流入力電源1のマイナス端子に接続し、その1次巻
線14のセンタータップ16をコンデンサ17を通して
直流入力電源1のマイナス端子側に接続する。また、第
1のダイオード5は、カソードをトランス4の1次巻線
14の巻き始めと第1のスイッチ素子2の接続点に接続
し、アノードを直流入力電源1のマイナス側に接続する
。第2のダイオード6は、アノードをトランス4の1次
巻線14の巻き終わりと第2のスイッチ素子3の接続点
に接続し、カソードを直流電源1のプラス側に接続する
。スイッチ素子2,3としてはFET(電界効果トラン
ジスタ)などの半導体スイッチ素子が好適であり、その
場合にはスイッチ素子駆動回路12,13の出力を各ス
イッチ素子2,3のゲート端子に接続する。スイッチ素
子駆動回路12,13の入力には、同一のスイッチ素子
駆動信号Dを接続する。このように本実施例では、図8
の従来例に比較して、トランス4の1次巻線14にセン
タータップ16を設け、そのセンタータップ16と直流
入力電源1のマイナス端子との間をコンデンサ17を接
続する点が異っている。一方、トランス4の2次巻線1
5側の接続は、図8の従来例と同様である。即ち、2次
巻線15の巻き始め→出力整流用素子7→出力平滑用チ
ョークコイル9→出力平滑用コンデンサ10→2次巻線
15の巻き終りという回路を形成し、負荷11を出力平
滑用コンデンサ10に並列に接続する。また、出力フラ
イホイール用素子8を、出力整流用素子7と出力平滑用
チョークコイル9との接続点と2次巻線15の巻き終り
の間に接続する。
4側の接続においては、1次巻線14の巻き始めを第1
のスイッチ素子2を通して直流入力電源1のプラス端子
に接続し、その巻き終りを第2のスイッチ素子3を通し
て直流入力電源1のマイナス端子に接続し、その1次巻
線14のセンタータップ16をコンデンサ17を通して
直流入力電源1のマイナス端子側に接続する。また、第
1のダイオード5は、カソードをトランス4の1次巻線
14の巻き始めと第1のスイッチ素子2の接続点に接続
し、アノードを直流入力電源1のマイナス側に接続する
。第2のダイオード6は、アノードをトランス4の1次
巻線14の巻き終わりと第2のスイッチ素子3の接続点
に接続し、カソードを直流電源1のプラス側に接続する
。スイッチ素子2,3としてはFET(電界効果トラン
ジスタ)などの半導体スイッチ素子が好適であり、その
場合にはスイッチ素子駆動回路12,13の出力を各ス
イッチ素子2,3のゲート端子に接続する。スイッチ素
子駆動回路12,13の入力には、同一のスイッチ素子
駆動信号Dを接続する。このように本実施例では、図8
の従来例に比較して、トランス4の1次巻線14にセン
タータップ16を設け、そのセンタータップ16と直流
入力電源1のマイナス端子との間をコンデンサ17を接
続する点が異っている。一方、トランス4の2次巻線1
5側の接続は、図8の従来例と同様である。即ち、2次
巻線15の巻き始め→出力整流用素子7→出力平滑用チ
ョークコイル9→出力平滑用コンデンサ10→2次巻線
15の巻き終りという回路を形成し、負荷11を出力平
滑用コンデンサ10に並列に接続する。また、出力フラ
イホイール用素子8を、出力整流用素子7と出力平滑用
チョークコイル9との接続点と2次巻線15の巻き終り
の間に接続する。
【0017】以上のように構成した第1の実施例の動作
および作用を図2および図3を参照して述べる。
および作用を図2および図3を参照して述べる。
【0018】図2は本実施例の動作波形例を示す図であ
り、(a)はスイッチ素子駆動信号Dの波形であり、ス
イッチ素子2,3のオン/オフを一定周期で制御する。 また、(b)は第1のスイッチ素子3の電圧v1の波形
、(c)は第2のスイッチ素子3の電圧v2の波形、(
d)はトランス4の1次巻線14の電圧vtの変化を示
している。ここで、図中のViは直流入力電源1の電圧
である。また、図3はトランス4のリセット動作を説明
するための図1の等価回路図を示す。図中の符号のうち
、図1と同じ構成部分は同一符号で示してある。ここで
、21は第1のスイッチ素子2の出力容量、31は第2
のスイッチ素子3の出力容量、41はトランス4の励磁
インダクタンスである。
り、(a)はスイッチ素子駆動信号Dの波形であり、ス
イッチ素子2,3のオン/オフを一定周期で制御する。 また、(b)は第1のスイッチ素子3の電圧v1の波形
、(c)は第2のスイッチ素子3の電圧v2の波形、(
d)はトランス4の1次巻線14の電圧vtの変化を示
している。ここで、図中のViは直流入力電源1の電圧
である。また、図3はトランス4のリセット動作を説明
するための図1の等価回路図を示す。図中の符号のうち
、図1と同じ構成部分は同一符号で示してある。ここで
、21は第1のスイッチ素子2の出力容量、31は第2
のスイッチ素子3の出力容量、41はトランス4の励磁
インダクタンスである。
【0019】まず、図3の第1のスイッチ素子2と第2
のスイッチ素子3が共にオンしている期間において、前
記センタータップ16と直流入力電源1のマイナス側と
の電圧は、直流入力電源1の電圧の1/2である。従っ
てコンデンサ17は直流入力電源1の電圧Viの1/2
の電圧になる。
のスイッチ素子3が共にオンしている期間において、前
記センタータップ16と直流入力電源1のマイナス側と
の電圧は、直流入力電源1の電圧の1/2である。従っ
てコンデンサ17は直流入力電源1の電圧Viの1/2
の電圧になる。
【0020】次に第1のスイッチ素子2が第2のスイッ
チ素子3より先にオフした場合においては、コンデンサ
17の電圧が前記センタータップ16とトランス4の1
次巻線14の巻き終りの間に印加され、コンデンサ17
が負荷電流に比例した電流で放電し、コンデンサ17の
静電エネルギーが負荷へ供給される。また、逆に第2の
スイッチ素子3が第1のスイッチ素子2より先にオフし
た場合においては、直流入力電源1のプラス側→出力容
量21→トランス4の1次巻線14の巻き始め→トラン
ス4の1次巻線14のセンタータップ16→コンデンサ
17→直流入力電源1のマイナス側という閉回路で、直
流入力電源1のエネルギーが負荷へ供給されると共に、
コンデンサ17が負荷電流に比例した電流で充電される
。ここで、コンデンサ17の容量が、スイッチ素子2,
3の駆動タイミングのズレている期間に負荷電流に比例
した電流で充放電しても、電圧がほぼ一定値であると見
なせる値以上であれば、直流入力電源1のマイナス側と
前記センタータップ16との間の電圧は、スイッチ素子
2,3が共にオンしていた時に引き続き直流入力電源1
の電圧Viの1/2に維持される。
チ素子3より先にオフした場合においては、コンデンサ
17の電圧が前記センタータップ16とトランス4の1
次巻線14の巻き終りの間に印加され、コンデンサ17
が負荷電流に比例した電流で放電し、コンデンサ17の
静電エネルギーが負荷へ供給される。また、逆に第2の
スイッチ素子3が第1のスイッチ素子2より先にオフし
た場合においては、直流入力電源1のプラス側→出力容
量21→トランス4の1次巻線14の巻き始め→トラン
ス4の1次巻線14のセンタータップ16→コンデンサ
17→直流入力電源1のマイナス側という閉回路で、直
流入力電源1のエネルギーが負荷へ供給されると共に、
コンデンサ17が負荷電流に比例した電流で充電される
。ここで、コンデンサ17の容量が、スイッチ素子2,
3の駆動タイミングのズレている期間に負荷電流に比例
した電流で充放電しても、電圧がほぼ一定値であると見
なせる値以上であれば、直流入力電源1のマイナス側と
前記センタータップ16との間の電圧は、スイッチ素子
2,3が共にオンしていた時に引き続き直流入力電源1
の電圧Viの1/2に維持される。
【0021】次にスイッチ素子2と3が共にオフした場
合、オン期間に蓄えられたトランス4の励磁電流が主に
、トランス4の1次巻線14の巻き終わり→出力容量3
1→入力電源1→スイッチ素子2→トランス4の1次巻
線14の巻き始めのルートで流れ、スイッチ素子2,3
の出力容量21,31が充電されるため、電圧v1,v
2が発生する。ここで、コンデンサ17の電圧Vcは引
き続きVi/2であるため以下の式、v1−vt1=V
i−Vi/2=Vi/2…(1)、v2−vt2=Vi
/2…(2)が成立する。vt1,vt2が発生してい
る巻線はターン数が同一であるため、電圧も等しくvt
1=vt2…(3)である。従って(1),(2),(
3)式より、v1=v2となる。この関係はスイッチ素
子2,3の出力容量21,31が異なった値でも維持さ
れる。
合、オン期間に蓄えられたトランス4の励磁電流が主に
、トランス4の1次巻線14の巻き終わり→出力容量3
1→入力電源1→スイッチ素子2→トランス4の1次巻
線14の巻き始めのルートで流れ、スイッチ素子2,3
の出力容量21,31が充電されるため、電圧v1,v
2が発生する。ここで、コンデンサ17の電圧Vcは引
き続きVi/2であるため以下の式、v1−vt1=V
i−Vi/2=Vi/2…(1)、v2−vt2=Vi
/2…(2)が成立する。vt1,vt2が発生してい
る巻線はターン数が同一であるため、電圧も等しくvt
1=vt2…(3)である。従って(1),(2),(
3)式より、v1=v2となる。この関係はスイッチ素
子2,3の出力容量21,31が異なった値でも維持さ
れる。
【0022】従って、リセット電圧の上昇は2個のスイ
ッチ素子2,3にオフのタイミングのズレがあっても、
常にv1の上昇とv2の上昇の和の電圧であることから
リセット電圧が低く抑制されることがない。以上述べた
ように、コンデンサ17はスイッチ素子2の電圧と、ス
イッチ素子3の電圧を常に等しく、リセット電圧が低く
抑制されないことからリセット時間の増大がなく、変換
周波数の高周波化が図れる。
ッチ素子2,3にオフのタイミングのズレがあっても、
常にv1の上昇とv2の上昇の和の電圧であることから
リセット電圧が低く抑制されることがない。以上述べた
ように、コンデンサ17はスイッチ素子2の電圧と、ス
イッチ素子3の電圧を常に等しく、リセット電圧が低く
抑制されないことからリセット時間の増大がなく、変換
周波数の高周波化が図れる。
【0023】次に、本発明の第2の実施例を説明する。
図4は、その構成を示す回路図である。本実施例を構成
する部材として、18は抵抗であり、その他の部材の記
号は図1の第1の実施例と同一であって、本実施例の基
本的な構成は、第1の実施例と同様である。この第2の
実施例が第1の実施例と異なる点は、トランス4のセン
タータップ16と直流入力電源1のマイナス側の間の接
続をコンデンサ17と抵抗18の直列回路で行っている
点である。これ以外の接続構成は第1の実施例と同一で
ある。上記の抵抗18はスイッチ素子2,3が共にオン
している期間において、コンデンサ17に流れる突入電
流を抑制するためのものである。従って、基本的には本
実施例も第1の実施例と同様に動作するので、コンデン
サ17はスイッチ素子2,3がいかなる状態においても
、スイッチ素子2の電圧と、スイッチ素子3の電圧を常
に等しくし、リセット電圧が低く抑制されないことから
リセット時間の増大がなく、変換周波数の高周波化が図
れる。
する部材として、18は抵抗であり、その他の部材の記
号は図1の第1の実施例と同一であって、本実施例の基
本的な構成は、第1の実施例と同様である。この第2の
実施例が第1の実施例と異なる点は、トランス4のセン
タータップ16と直流入力電源1のマイナス側の間の接
続をコンデンサ17と抵抗18の直列回路で行っている
点である。これ以外の接続構成は第1の実施例と同一で
ある。上記の抵抗18はスイッチ素子2,3が共にオン
している期間において、コンデンサ17に流れる突入電
流を抑制するためのものである。従って、基本的には本
実施例も第1の実施例と同様に動作するので、コンデン
サ17はスイッチ素子2,3がいかなる状態においても
、スイッチ素子2の電圧と、スイッチ素子3の電圧を常
に等しくし、リセット電圧が低く抑制されないことから
リセット時間の増大がなく、変換周波数の高周波化が図
れる。
【0024】次に、本発明の第3の実施例を説明する。
図5は、その構成を示す回路図である。本実施例を構成
する部材は図1の第1の実施例と同一である。この第3
の実施例が第1の実施例と異なる点は、コンデンサ17
を、トランス4のセンタータップ16と直流入力電源1
のプラス側に接続している点である。これ以外の接続構
成は、第1の実施例と同一である。このようにセンター
タップ16を接続した場合でも、第1の実施例と同様に
動作できる。すなわち、本実施例もコンデンサ17はス
イッチ素子2,3がいかなる状態においても、スイッチ
素子2の電圧と、スイッチ素子3の電圧を常に等しくし
、リセット電圧が低く抑制されないことからリセット時
間の増大がなく、変換周波数の高周波化が図れる。
する部材は図1の第1の実施例と同一である。この第3
の実施例が第1の実施例と異なる点は、コンデンサ17
を、トランス4のセンタータップ16と直流入力電源1
のプラス側に接続している点である。これ以外の接続構
成は、第1の実施例と同一である。このようにセンター
タップ16を接続した場合でも、第1の実施例と同様に
動作できる。すなわち、本実施例もコンデンサ17はス
イッチ素子2,3がいかなる状態においても、スイッチ
素子2の電圧と、スイッチ素子3の電圧を常に等しくし
、リセット電圧が低く抑制されないことからリセット時
間の増大がなく、変換周波数の高周波化が図れる。
【0025】次に、本発明の第4の実施例を説明する。
図6は、その構成を示す回路図である。本実施例の構成
部材は、図1の第1の実施例における同一符号の部材と
同一である。本実施例が第1の実施例と異なる点は、第
1のダイオード5を省略している点である。本実施例に
よる動作では、2個のスイッチ素子2,3がオフしてい
る期間において、励磁インダクタンス(図示省略、図3
の41に相当)の励磁エネルギー放出により、スイッチ
素子2の出力容量(図示省略、図3の21に相当)とス
イッチ素子3の出力容量(図示省略、図3の31に相当
)が充電される。そして、出力容量31の電圧が直流入
力電源の電圧を超えた場合には第2のダイオード6がオ
ンし、第2のスイッチ素子3に印加される電圧を直流入
力電源1の電圧に抑制する。ここで、本実施例において
も実施例1と同様、コンデンサ17はスイッチ素子2,
3がいかなる状態においても、スイッチ素子2の電圧と
、スイッチ素子3の電圧を常に等しくすることから、第
2のダイオード6がオンすることによって、第2のスイ
ッチ素子3に印加される電圧だけでなく、第1のスイッ
チ素子2に印加される電圧も直流入力電源1の電圧に抑
制される。従って、本実施例でもリセット電圧が低く抑
制されないことから、リセット時間の増大がなく、変換
周波数の高周波化が図れると共に、ダイオードを1本省
略して回路の簡素化が図れる。
部材は、図1の第1の実施例における同一符号の部材と
同一である。本実施例が第1の実施例と異なる点は、第
1のダイオード5を省略している点である。本実施例に
よる動作では、2個のスイッチ素子2,3がオフしてい
る期間において、励磁インダクタンス(図示省略、図3
の41に相当)の励磁エネルギー放出により、スイッチ
素子2の出力容量(図示省略、図3の21に相当)とス
イッチ素子3の出力容量(図示省略、図3の31に相当
)が充電される。そして、出力容量31の電圧が直流入
力電源の電圧を超えた場合には第2のダイオード6がオ
ンし、第2のスイッチ素子3に印加される電圧を直流入
力電源1の電圧に抑制する。ここで、本実施例において
も実施例1と同様、コンデンサ17はスイッチ素子2,
3がいかなる状態においても、スイッチ素子2の電圧と
、スイッチ素子3の電圧を常に等しくすることから、第
2のダイオード6がオンすることによって、第2のスイ
ッチ素子3に印加される電圧だけでなく、第1のスイッ
チ素子2に印加される電圧も直流入力電源1の電圧に抑
制される。従って、本実施例でもリセット電圧が低く抑
制されないことから、リセット時間の増大がなく、変換
周波数の高周波化が図れると共に、ダイオードを1本省
略して回路の簡素化が図れる。
【0026】次に、本発明の第5の実施例を説明する。
図7は、その構成を示す回路図である。本実施例の構成
部材は、図1の第1の実施例における同一符号の部材と
同一である。本実施例が第1の実施例と異なる点は、第
2のダイオード6を省略している点である。このように
しても、前述の第4の実施例と同様に動作可能である。 すなわち、リセット電圧が低く抑制されないことからリ
セット時間の増大がなく、変換周波数の高周波化が図れ
ると共に、ダイオードを1本省略して回路の簡素化が図
れる。
部材は、図1の第1の実施例における同一符号の部材と
同一である。本実施例が第1の実施例と異なる点は、第
2のダイオード6を省略している点である。このように
しても、前述の第4の実施例と同様に動作可能である。 すなわち、リセット電圧が低く抑制されないことからリ
セット時間の増大がなく、変換周波数の高周波化が図れ
ると共に、ダイオードを1本省略して回路の簡素化が図
れる。
【0027】なお、第3,第4,第5の実施例において
、コンデンサ17に突入電流を阻止するための抵抗を第
2の実施例と同様に挿入することが可能である。また、
第2の実施例から、第1のダイオード5または第2のダ
イオード6のいずれかを省略しても、第4または第5の
実施例と同様に動作が可能である。このように本発明は
、その主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様を
取り得るものである。
、コンデンサ17に突入電流を阻止するための抵抗を第
2の実施例と同様に挿入することが可能である。また、
第2の実施例から、第1のダイオード5または第2のダ
イオード6のいずれかを省略しても、第4または第5の
実施例と同様に動作が可能である。このように本発明は
、その主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様を
取り得るものである。
【0028】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータは、スイ
ッチ素子のオフタイミングのわずかなズレや、出力容量
のアンバランスが存在する場合においてもリセット電圧
が低く抑制されないことからリセット時間の増大がなく
、変換周波数の高周波化が図れ、コンバータの小形化が
実現できるという利点がある。
帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータは、スイ
ッチ素子のオフタイミングのわずかなズレや、出力容量
のアンバランスが存在する場合においてもリセット電圧
が低く抑制されないことからリセット時間の増大がなく
、変換周波数の高周波化が図れ、コンバータの小形化が
実現できるという利点がある。
【0029】また、本発明の請求項2の発明によれば、
特に回路構成を簡略化することができ、より一層小形化
できる利点が得られる。
特に回路構成を簡略化することができ、より一層小形化
できる利点が得られる。
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図
【図2】上
記第1の実施例の動作波形例を示す図
記第1の実施例の動作波形例を示す図
【図3】上記第1
の実施例の等価回路図
の実施例の等価回路図
【図4】本発明の第2の実施例を
示す回路図
示す回路図
【図5】本発明の第3の実施例を示す回路図
【図6】本発明の第4の実施例を示す回路図
【図7】本
発明の第5の実施例を示す回路図
発明の第5の実施例を示す回路図
【図8】従来例を示す
回路図
回路図
【図9】上記従来例の動作波形例を示す図
【図10】上
記従来例の等価回路図
記従来例の等価回路図
1…直流入力電源、2…第1のスイッチ素子、3…第2
のスイッチ素子、4…トランス、5…第1のダイオード
、6…第2のダイオード、7…出力整流素子、8…出力
フライホイール用素子、9…出力平滑用チョークコイル
、10…出力平滑用コンデンサ、11…負荷、12…第
1のスイッチ素子駆動回路、13…第2のスイッチ素子
の駆動回路、14…トランス4の1次巻線、15…トラ
ンス4の2次巻線、16…トランス4の1次巻線14の
センタータップ、17…コンデンサ、18…抵抗。
のスイッチ素子、4…トランス、5…第1のダイオード
、6…第2のダイオード、7…出力整流素子、8…出力
フライホイール用素子、9…出力平滑用チョークコイル
、10…出力平滑用コンデンサ、11…負荷、12…第
1のスイッチ素子駆動回路、13…第2のスイッチ素子
の駆動回路、14…トランス4の1次巻線、15…トラ
ンス4の2次巻線、16…トランス4の1次巻線14の
センタータップ、17…コンデンサ、18…抵抗。
Claims (2)
- 【請求項1】 トランスの1次巻線の一端に第1のス
イッチ素子を接続し、前記トランスの1次巻線の他端に
第2のスイッチ素子を接続し、前記第1のスイッチ素子
と前記トランスの1次巻線と前記第2のスイッチ素子の
直列回路を直流入力電源に接続し、第1のダイオードの
カソードを前記トランスの1次巻線の一端と前記第1の
スイッチ素子の接続点に接続し、前記第1のダイオード
のアノードを直流入力電源のマイナス側に接続し、前記
第2のダイオードのアノードを前記トランスの1次巻線
の他端と前記第2のスイッチ素子の接続点に接続し、前
記第2のダイオードのカソードを直流入力電源のプラス
側に接続し、前記第1および第2のスイッチ素子をスイ
ッチングして、前記トランスの2次巻線側で整流平滑を
行う帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータにお
いて、前記トランスの1次巻線にセンタータップを設け
、該センタータップと前記直流入力電源のプラス側また
はマイナス側のいずれかの端子との間に、コンデンサま
たは少なくともコンデンサもしくは直列接続のコンデン
サと抵抗を含む回路を接続することを特徴とする帰還ダ
イオード付き2石フォワードコンバータ。 - 【請求項2】 請求項1記載の帰還ダイオード付フォ
ワードコンバータにおいて、第1のダイオードまたは第
2のダイオードのいずれかを省略したことを特徴とする
帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306991A JPH04265666A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2306991A JPH04265666A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04265666A true JPH04265666A (ja) | 1992-09-21 |
Family
ID=12100116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2306991A Pending JPH04265666A (ja) | 1991-02-18 | 1991-02-18 | 帰還ダイオード付き2石フォワードコンバータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04265666A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011067127A1 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Wandler mit leistungsfaktorkorrektur |
| WO2011067128A1 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Flusswandler mit leistungsfaktorkorrektur |
-
1991
- 1991-02-18 JP JP2306991A patent/JPH04265666A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011067127A1 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Wandler mit leistungsfaktorkorrektur |
| WO2011067128A1 (de) * | 2009-12-02 | 2011-06-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Flusswandler mit leistungsfaktorkorrektur |
| CN102630368A (zh) * | 2009-12-02 | 2012-08-08 | 西门子公司 | 具有功率因数校正的通量转换器 |
| US9755504B2 (en) | 2009-12-02 | 2017-09-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Flux converter with power factor correction |
| US9768702B2 (en) | 2009-12-02 | 2017-09-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Converter with power factor correction |
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