JPH05260733A - スイッチング電源装置の起動電源回路 - Google Patents
スイッチング電源装置の起動電源回路Info
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- JPH05260733A JPH05260733A JP5579492A JP5579492A JPH05260733A JP H05260733 A JPH05260733 A JP H05260733A JP 5579492 A JP5579492 A JP 5579492A JP 5579492 A JP5579492 A JP 5579492A JP H05260733 A JPH05260733 A JP H05260733A
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- power supply
- auxiliary
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Abstract
(57)【要約】
【目的】スイッチング素子Q1を駆動し出力電圧Vou
tを定電圧制御する制御回路2の電源を作るシリーズレ
ギュレータとしての抵抗R1および起動電圧安定化素子
Q2の常時の損失を減じ、装置の信頼性や効率の向上を
計り、かつ小形化を計る。 【構成】起動時は定電圧制御部11は素子Q2にゲート
電圧VGを与え、これにより制御回路2は上記シリーズ
レギュレータの作る補助電圧Vsによって動作を開始す
るが、その後は主トランスT11の補助巻線N3からダ
イオードD11,D12を介して制御回路2に電力が供
給される。定電圧制御部は11はこれを検知するとゲー
ト電圧VGをオフし素子Q2をオフさせる。
tを定電圧制御する制御回路2の電源を作るシリーズレ
ギュレータとしての抵抗R1および起動電圧安定化素子
Q2の常時の損失を減じ、装置の信頼性や効率の向上を
計り、かつ小形化を計る。 【構成】起動時は定電圧制御部11は素子Q2にゲート
電圧VGを与え、これにより制御回路2は上記シリーズ
レギュレータの作る補助電圧Vsによって動作を開始す
るが、その後は主トランスT11の補助巻線N3からダ
イオードD11,D12を介して制御回路2に電力が供
給される。定電圧制御部は11はこれを検知するとゲー
ト電圧VGをオフし素子Q2をオフさせる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流電源をスイッチング
素子を介し繰返し開閉し、新たな直流電源を作り出すス
イッチング電源装置におけるスイッチング素子を起動す
る電源回路、特に電力損失を低減し、装置の変換効率を
高めるようにしたスイッチング電源装置の起動電源回路
に関する。
素子を介し繰返し開閉し、新たな直流電源を作り出すス
イッチング電源装置におけるスイッチング素子を起動す
る電源回路、特に電力損失を低減し、装置の変換効率を
高めるようにしたスイッチング電源装置の起動電源回路
に関する。
【0002】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。
しくは相当部分を示す。
【0003】
【従来の技術】図3は、広く一般的に使用されている起
動電源回路を含むスイッチング電源装置の原理図であ
る。同図においてVinは直流入力電圧、Voutは直
流出力電圧、T1は主トランス、N1,N2はこの主ト
ランスの1次巻線,2次巻線、Q1はこの主トランス1
次巻線N1を介して直流入力電圧Vinを開閉するスイ
ッチング素子(この例ではFET)、2はスイッチング
素子Q1のゲートを制御駆動する制御回路、1はこの制
御回路2の電源(起動電源)を作り出す起動電源回路で
ある。
動電源回路を含むスイッチング電源装置の原理図であ
る。同図においてVinは直流入力電圧、Voutは直
流出力電圧、T1は主トランス、N1,N2はこの主ト
ランスの1次巻線,2次巻線、Q1はこの主トランス1
次巻線N1を介して直流入力電圧Vinを開閉するスイ
ッチング素子(この例ではFET)、2はスイッチング
素子Q1のゲートを制御駆動する制御回路、1はこの制
御回路2の電源(起動電源)を作り出す起動電源回路で
ある。
【0004】なおD1はスイッチング素子Q1の開閉に
よって主トランス2次巻線N2に発生する電圧を出力端
子OUT側に導く逆流阻止ダイオード、L1はこのダイ
オードD1の出力電圧を平滑化するための平滑用チョー
クコイル、C2は同じく平滑コンデンサ、D2はダイオ
ードD1のオフ時にチョークコイルL1の電流を転流さ
せる転流ダイオードである。
よって主トランス2次巻線N2に発生する電圧を出力端
子OUT側に導く逆流阻止ダイオード、L1はこのダイ
オードD1の出力電圧を平滑化するための平滑用チョー
クコイル、C2は同じく平滑コンデンサ、D2はダイオ
ードD1のオフ時にチョークコイルL1の電流を転流さ
せる転流ダイオードである。
【0005】この図3の回路においては制御回路2は通
常、スイッチング素子Q1を所定周期で繰返し開閉し、
その際、素子Q1のオン時間の割合を制御して主トラン
スT1の2次巻線N2側に入力直流電圧Vinと異なる
安定した新たな直流出力電圧Voutを作り出す。とこ
ろで起動電源回路1は、この図3の回路の起動時にも制
御回路2に安定した直流電源(便宜上補助電源という)
を供給してスイッチング素子Q1の動作を安定に行わせ
るための回路であり、この起動電源回路1は抵抗R1,
R2,起動電圧安定化素子(この場合トランジスタ)Q
2,ツエナダイオードZd等からなる。ここで抵抗R1
は制御回路2に流入する電流を制限し、抵抗R2は安定
化素子Q2にベース電流を流すためと、ツエナダイオー
ドZdにツェナ電流を流すための役割を持ち、安定化素
子Q2は制御回路2の起動電圧を安定化させるために抵
抗R1および素子Q2部の電圧降下量を増減させるため
の役割を持つ。そしてツエナダイオードZdは安定化素
子Q2の出力電圧(補助電圧)としてのエミッタ電圧を
ほぼ一定とするために、素子Q2のベース電位を一定に
保つ役割を持つ。またC1は補助電源の平滑コンデンサ
である。
常、スイッチング素子Q1を所定周期で繰返し開閉し、
その際、素子Q1のオン時間の割合を制御して主トラン
スT1の2次巻線N2側に入力直流電圧Vinと異なる
安定した新たな直流出力電圧Voutを作り出す。とこ
ろで起動電源回路1は、この図3の回路の起動時にも制
御回路2に安定した直流電源(便宜上補助電源という)
を供給してスイッチング素子Q1の動作を安定に行わせ
るための回路であり、この起動電源回路1は抵抗R1,
R2,起動電圧安定化素子(この場合トランジスタ)Q
2,ツエナダイオードZd等からなる。ここで抵抗R1
は制御回路2に流入する電流を制限し、抵抗R2は安定
化素子Q2にベース電流を流すためと、ツエナダイオー
ドZdにツェナ電流を流すための役割を持ち、安定化素
子Q2は制御回路2の起動電圧を安定化させるために抵
抗R1および素子Q2部の電圧降下量を増減させるため
の役割を持つ。そしてツエナダイオードZdは安定化素
子Q2の出力電圧(補助電圧)としてのエミッタ電圧を
ほぼ一定とするために、素子Q2のベース電位を一定に
保つ役割を持つ。またC1は補助電源の平滑コンデンサ
である。
【0006】この起動電源回路1の構成はいわゆるシリ
ーズレギュレータと呼ばれるもので、この場合、補助電
圧(つまり平滑コンデンサC1の両端電圧)Vsは入力
電圧Vinの変動にかかわらず、 Vs=VZD−VBE に保たれる。但し VZD:ツエナダイオードZdのツエナ電圧、VBE:安定
化素子Q2のベース・エミッタ間電圧、である。
ーズレギュレータと呼ばれるもので、この場合、補助電
圧(つまり平滑コンデンサC1の両端電圧)Vsは入力
電圧Vinの変動にかかわらず、 Vs=VZD−VBE に保たれる。但し VZD:ツエナダイオードZdのツエナ電圧、VBE:安定
化素子Q2のベース・エミッタ間電圧、である。
【0007】図3の回路でスイッチング電源としての機
能は、制御回路2へ電源供給がされることにより開始さ
れる。まず、入力電圧Vinがこの装置のIN−GND
端子間に印加されると、起動電源回路1により制御回路
2に適した起動電圧Vsが制御回路2に供給される。こ
れによりスイッチング素子Q1のゲート・ソース間にス
イッチング信号が印加され、電源のスイッチング動作が
開始し、通常の運転状態となる。
能は、制御回路2へ電源供給がされることにより開始さ
れる。まず、入力電圧Vinがこの装置のIN−GND
端子間に印加されると、起動電源回路1により制御回路
2に適した起動電圧Vsが制御回路2に供給される。こ
れによりスイッチング素子Q1のゲート・ソース間にス
イッチング信号が印加され、電源のスイッチング動作が
開始し、通常の運転状態となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図3の回
路では入力電圧Vinと補助電圧Vsとの差は抵抗R1
と素子Q2のコレクタ・エミッタとの直列回路に印加さ
れ、かつこの直列回路に制御回路2の消費電流が流れる
ため、この直列回路での電力損失が大きく、素子Q2が
発熱しストレスとなり装置の信頼性の低下を来たすと共
に、電力変換効率を低下させ、さらには装置の小形化を
妨げるという問題があった。
路では入力電圧Vinと補助電圧Vsとの差は抵抗R1
と素子Q2のコレクタ・エミッタとの直列回路に印加さ
れ、かつこの直列回路に制御回路2の消費電流が流れる
ため、この直列回路での電力損失が大きく、素子Q2が
発熱しストレスとなり装置の信頼性の低下を来たすと共
に、電力変換効率を低下させ、さらには装置の小形化を
妨げるという問題があった。
【0009】そこで本発明はスイッチング電源運転時に
おける補助電源の電圧を安定化する素子Q2の発熱を抑
えることのできる起動電源回路を提供することを課題と
する。
おける補助電源の電圧を安定化する素子Q2の発熱を抑
えることのできる起動電源回路を提供することを課題と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の起動電源回路は、第1の直流電圧(入
力電圧Vinなど)を半導体スイッチング素子(Q1な
ど)を介し繰返し開閉して第2の直流電圧(出力電圧V
outなど)を作り出すスイッチング電源装置であっ
て、半導体制御素子(起動電圧安定化素子Q2など)の
オン抵抗を利用して前記第1の直流電圧を分圧し、第3
の直流電圧(補助電圧Vsなど)を作り出す手段(抵抗
R1,定電圧制御部11,補助電源平滑コンデンサC1
など)と、この第3の直流電圧により作動し前記半導体
スイッチング素子を制御するスイッチング素子制御手段
(制御回路2など)とを備えたスイッチング電源装置に
おいて、前記半導体スイッチング素子の作動に基づいて
前記第3の直流電圧に代わる第4の直流電圧を生成する
手段と、この第4の直流電圧の確立を検出して前記半導
体制御素子をオフ側に制御する手段(定電圧制御部11
など)とを備えたものとする。
めに、請求項1の起動電源回路は、第1の直流電圧(入
力電圧Vinなど)を半導体スイッチング素子(Q1な
ど)を介し繰返し開閉して第2の直流電圧(出力電圧V
outなど)を作り出すスイッチング電源装置であっ
て、半導体制御素子(起動電圧安定化素子Q2など)の
オン抵抗を利用して前記第1の直流電圧を分圧し、第3
の直流電圧(補助電圧Vsなど)を作り出す手段(抵抗
R1,定電圧制御部11,補助電源平滑コンデンサC1
など)と、この第3の直流電圧により作動し前記半導体
スイッチング素子を制御するスイッチング素子制御手段
(制御回路2など)とを備えたスイッチング電源装置に
おいて、前記半導体スイッチング素子の作動に基づいて
前記第3の直流電圧に代わる第4の直流電圧を生成する
手段と、この第4の直流電圧の確立を検出して前記半導
体制御素子をオフ側に制御する手段(定電圧制御部11
など)とを備えたものとする。
【0011】また請求項2のの起動電源回路では、請求
項1に記載の起動電源回路において、前記半導体スイッ
チング素子はその開閉によって前記第1の直流電圧をト
ランス(主トランジスタ11など)の1次巻線(N1な
ど)に断続印加するものであり、前記第4の直流電圧を
生成する手段はこのトランスの何れかの巻線(補助巻線
N3など)から(ダイオードD11,D12などを介
し)該直流電圧を生成するものであるようにする。
項1に記載の起動電源回路において、前記半導体スイッ
チング素子はその開閉によって前記第1の直流電圧をト
ランス(主トランジスタ11など)の1次巻線(N1な
ど)に断続印加するものであり、前記第4の直流電圧を
生成する手段はこのトランスの何れかの巻線(補助巻線
N3など)から(ダイオードD11,D12などを介
し)該直流電圧を生成するものであるようにする。
【0012】
【作用】補助電圧Vsを入力電圧Vinからシリーズ・
レギュレータを介して作り、スイッチング電源起動後は
電圧Vsを主トランスの3次巻線から得るようにする。
そして3次巻線の出力直流電圧が確立したのちはシリー
ズレギュレータの素子Q2をオフする。
レギュレータを介して作り、スイッチング電源起動後は
電圧Vsを主トランスの3次巻線から得るようにする。
そして3次巻線の出力直流電圧が確立したのちはシリー
ズレギュレータの素子Q2をオフする。
【0013】
【実施例】次に図1および図2を用いて本発明の実施例
を説明する。図1は本発明の一実施例としての原理構成
図で図3に対応するものである。図1の起動電源回路1
Aにおいては制御回路2の電源としての補助電源の電圧
Vsは、シリーズレギュレータを構成する起動電圧安定
化素子Q2(この場合FET)の出力電圧として得られ
るほかに、1次巻線N1,2次巻線N2,補助巻線N3
を持つ新たな主トランスT11の補助巻線N3の整流出
力としても得られるように構成されている。この場合、
補助巻線N3は定常運転時において Vs<(N3/N1)Vin となるように巻線比が決定される。なおR1は従来と同
様、制御回路2に流入する電流を制限する抵抗、D1
1,D12は電流の逆流を防止して補助巻線N3の整流
出力を補助電源平滑コンデンサC1間に作り出すための
ダイオード、定電圧制御部11は起動電圧安定化素子Q
2のゲート電圧VGを制御して補助電圧Vsを一定に保
つように動作する。また制御回路2は従来同様、出力電
圧Voutの定電圧制御を行う。
を説明する。図1は本発明の一実施例としての原理構成
図で図3に対応するものである。図1の起動電源回路1
Aにおいては制御回路2の電源としての補助電源の電圧
Vsは、シリーズレギュレータを構成する起動電圧安定
化素子Q2(この場合FET)の出力電圧として得られ
るほかに、1次巻線N1,2次巻線N2,補助巻線N3
を持つ新たな主トランスT11の補助巻線N3の整流出
力としても得られるように構成されている。この場合、
補助巻線N3は定常運転時において Vs<(N3/N1)Vin となるように巻線比が決定される。なおR1は従来と同
様、制御回路2に流入する電流を制限する抵抗、D1
1,D12は電流の逆流を防止して補助巻線N3の整流
出力を補助電源平滑コンデンサC1間に作り出すための
ダイオード、定電圧制御部11は起動電圧安定化素子Q
2のゲート電圧VGを制御して補助電圧Vsを一定に保
つように動作する。また制御回路2は従来同様、出力電
圧Voutの定電圧制御を行う。
【0014】いま図1の回路に入力電圧Vinが印加さ
れると、抵抗R2を通じて定電圧制御部11に電圧が印
加され、起動電圧安定化素子Q2が導通状態になるよう
に、そのゲート電圧VGを発生させる。素子Q2が導通
状態になることにより、補助電源の平滑コンデンサC1
を充電し、補助電圧Vsを上昇させる。補助電圧Vsが
制御回路2の動作開始電圧になると、制御回路2はスイ
ッチング素子Q1のゲートにスイッチング信号を送り始
め、スイッチング電源として全体が動作し始める。これ
により補助巻線N3の両端にV3なる電圧が発生し、補
助電源平滑コンデンサC1に電力を供給し始め、補助巻
線N3による供給電圧が定電圧制御部11による素子Q
2側からの電圧供給を上回ると、定電圧制御部11がス
イッチング電源が動作し始めたことを検出して、素子Q
2を制御するゲート電圧VGを素子Q2がオフとなる方
向に変化させ、入力電圧Vin側から抵抗R1に流れる
電流ルートIR1を遮断する。これにより、起動当初にお
ける抵抗R1,素子Q2によるシリーズレギュレータ動
作から、補助巻線N3,ダイオードD1,D2によるス
イッチングレギュレータ動作に補助電源が切換わり、素
子Q2の能動領域と、抵抗R1の電圧降下とによる発熱
を無くしている。
れると、抵抗R2を通じて定電圧制御部11に電圧が印
加され、起動電圧安定化素子Q2が導通状態になるよう
に、そのゲート電圧VGを発生させる。素子Q2が導通
状態になることにより、補助電源の平滑コンデンサC1
を充電し、補助電圧Vsを上昇させる。補助電圧Vsが
制御回路2の動作開始電圧になると、制御回路2はスイ
ッチング素子Q1のゲートにスイッチング信号を送り始
め、スイッチング電源として全体が動作し始める。これ
により補助巻線N3の両端にV3なる電圧が発生し、補
助電源平滑コンデンサC1に電力を供給し始め、補助巻
線N3による供給電圧が定電圧制御部11による素子Q
2側からの電圧供給を上回ると、定電圧制御部11がス
イッチング電源が動作し始めたことを検出して、素子Q
2を制御するゲート電圧VGを素子Q2がオフとなる方
向に変化させ、入力電圧Vin側から抵抗R1に流れる
電流ルートIR1を遮断する。これにより、起動当初にお
ける抵抗R1,素子Q2によるシリーズレギュレータ動
作から、補助巻線N3,ダイオードD1,D2によるス
イッチングレギュレータ動作に補助電源が切換わり、素
子Q2の能動領域と、抵抗R1の電圧降下とによる発熱
を無くしている。
【0015】図2は補助巻線電圧V3とその平滑電圧と
しての補助電圧Vsとの関係の原理説明図である。ここ
でt2はスイッチング素子Q1のオン/オフの周期、t
1は同じく素子Q1のオン時間である。この場合補助巻
線電圧V3のピーク値はVin×(N3/N1)とな
り、補助電圧Vsは、 Vs=Vin×(N3/N1)×(t1/t2) となる。
しての補助電圧Vsとの関係の原理説明図である。ここ
でt2はスイッチング素子Q1のオン/オフの周期、t
1は同じく素子Q1のオン時間である。この場合補助巻
線電圧V3のピーク値はVin×(N3/N1)とな
り、補助電圧Vsは、 Vs=Vin×(N3/N1)×(t1/t2) となる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、シリーズレギュレータ
によってスイッチング素子を駆動する制御回路の電源を
作りスイッチング電源装置を起動したのち、スイッチン
グ電源装置の主トランスの補助巻線から前記制御回路へ
直流電力を供給してシリーズレギュレータの動作を停止
させるようにしたので、本発明は、スイッチング動作開
始前にスイッチング制御回路に電源が必要な、あらゆる
スイッチング電源装置に適用でき、従来方式に比べ効率
よく制御回路に電力を供給でき、また補助電源回路の熱
ストレスを軽減でき、製品の寿命及び信頼性の向上、小
型化が期待できる。さらに、電力変換効率の向上も図れ
る。
によってスイッチング素子を駆動する制御回路の電源を
作りスイッチング電源装置を起動したのち、スイッチン
グ電源装置の主トランスの補助巻線から前記制御回路へ
直流電力を供給してシリーズレギュレータの動作を停止
させるようにしたので、本発明は、スイッチング動作開
始前にスイッチング制御回路に電源が必要な、あらゆる
スイッチング電源装置に適用でき、従来方式に比べ効率
よく制御回路に電力を供給でき、また補助電源回路の熱
ストレスを軽減でき、製品の寿命及び信頼性の向上、小
型化が期待できる。さらに、電力変換効率の向上も図れ
る。
【図1】本発明の一実施例としての原理構成図
【図2】図1の主トランス補助巻線から得られる補助電
圧の原理説明図
圧の原理説明図
【図3】図1に対応する従来の原理構成図
【符号の説明】 1A 起動電源回路 2 制御回路 11 定電圧制御部 Vin 入力直流電圧 Vout 出力直流電圧 Vs 補助電圧 Q1 スイッチング素子 Q2 起動電圧安定化素子 T11 主トランス N1 1次巻線 N2 2次巻線 N3 補助巻線 D1 ダイオード D2 ダイオード D11 ダイオード D12 ダイオード L1 平滑用チョークコイル C1 補助電源平滑コンデンサ C2 出力電圧平滑コンデンサ R1 抵抗 R12 抵抗
Claims (2)
- 【請求項1】第1の直流電圧を半導体スイッチング素子
を介し繰返し開閉して第2の直流電圧を作り出すスイッ
チング電源装置であって、 半導体制御素子のオン抵抗を利用して前記第1の直流電
圧を分圧し、第3の直流電圧を作り出す手段と、この第
3の直流電圧により作動し前記半導体スイッチング素子
を制御するスイッチング素子制御手段とを備えたスイッ
チング電源装置において、 前記半導体スイッチング素子の作動に基づいて前記第3
の直流電圧に代わる第4の直流電圧を生成する手段と、 この第4の直流電圧の確立を検出して前記半導体制御素
子をオフ側に制御する手段とを備えたことを特徴とする
スイッチング電源装置の起動電源回路。 - 【請求項2】請求項1に記載の起動電源回路において、
前記半導体スイッチング素子はその開閉によって前記第
1の直流電圧をトランスの1次巻線に断続印加するもの
であり、 前記第4の直流電圧を生成する手段はこのトランスの何
れかの巻線から該直流電圧を生成するものであることを
特徴とするスイッチング電源装置の起動電源回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5579492A JPH05260733A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | スイッチング電源装置の起動電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5579492A JPH05260733A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | スイッチング電源装置の起動電源回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05260733A true JPH05260733A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=13008822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5579492A Pending JPH05260733A (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | スイッチング電源装置の起動電源回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05260733A (ja) |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP5579492A patent/JPH05260733A/ja active Pending
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