JPH06197532A - 電源回路 - Google Patents

電源回路

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JPH06197532A
JPH06197532A JP34050992A JP34050992A JPH06197532A JP H06197532 A JPH06197532 A JP H06197532A JP 34050992 A JP34050992 A JP 34050992A JP 34050992 A JP34050992 A JP 34050992A JP H06197532 A JPH06197532 A JP H06197532A
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JP
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voltage
transistor
current
power supply
supply circuit
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JP34050992A
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English (en)
Inventor
Mikihiro Yamashita
幹弘 山下
Atsushi Isaka
篤 井坂
Kaoru Furukawa
薫 古川
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 200V系のような高レベルの交流入力に対
してもスイッチング素子の損失の増大を防止しうるよう
にする。 【構成】 ダイオードD3とツェナーダイオードD4
は、ベース巻線L3の誘起電圧を検出し、ツェナーダイ
オードD4に印加される電圧がツェナー電圧以上になる
と、ツェナーダイオードD4は導通してトランジスタQ
2にベース電流を供給するようになっている。トランジ
スタQ2は、オンになると、可変抵抗R5を介してトラ
ンジスタQ1に供給されていたベース電流をアースライ
ンに落とすようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリンギングチョークコン
バータ(RCC)方式の電源回路に係り、特に100V
系、200V系等、異なる交流入力に対して出力の一定
化を図る自動電圧切換機能を有する電源回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】自動電圧切換機能を有する従来の電源回
路について、図15,図16を用いて説明する。交流入
力がAC100Vのときは、ベース巻線L3の誘起電圧
がツェナーダイオードD13のツェナー電圧より小さい
ため、トランジスタQ13はオフのままである。従っ
て、トランジスタQ1のエミッタ電流IEによりエミッ
タ抵抗R1の両端に発生する電圧がダイオードD11と
トランジスタQ12のベース−エミッタ電圧の和に達す
ると、トランジスタQ12がオンし、トランジスタQ1
のベース電流IBが零となって、トランジスタQ1がオ
フになる。一方、交流入力がAC240Vのときは、ベ
ース巻線L3の誘起電圧がツェナーダイオードD13の
ツェナー電圧より大きいため、トランジスタQ13がオ
ンしてダイオードD11を短絡する。従って、トランジ
スタQ1のエミッタ抵抗R1の両端に発生する電圧が、
トランジスタQ12のベース−エミッタ電圧に達する
と、トランジスタQ12がオンし、トランジスタQ1を
オフにする。このように、異なる交流入力に対してトラ
ンジスタQ1をオフにするエミッタ電流IEの大きさを
切り換えることにより出力をほぼ一定にして、電池Bへ
供給していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電源回路では、抵抗R6、ベース巻線L3の両端電
圧がブリッジダイオードBDでの整流電圧に左右される
ため、図16(b)に示すように、AC240V接続時
にトランジスタQ1のベース電流IBが大きくなるた
め、その分トランジスタQ1のオンからオフへのスイッ
チング効率を低下させ、このときのスイッチング損失に
よってトランジスタQ1が発熱するという問題があり、
放熱構造を考慮すると小型化にも限界があった。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、200V系のような高レベルの交流入力に対しても
スイッチング素子の損失の増大を防止しうる電源回路を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、交流入力を整流して得られた直流電源の
両端に第1の巻線とスイッチング素子との直列回路が介
在されるとともに、上記スイッチング素子の制御端子に
帰還用の第2の巻線を有し、上記スイッチング素子のオ
ン、オフにより上記直流電源を上記第1の巻線を介して
出力するリンギングチョークコンバータ方式の電源回路
において、上記交流入力の電圧を検出する電圧検出手段
と、検出された上記交流入力の電圧に応じて上記スイッ
チング素子の制御端子に供給される電流レベルを制御す
る制御手段とを備えた構成である(請求項1)。
【0006】また、上記制御手段は、上記スイッチング
素子の電流増幅率に応じて上記電流レベルの調整を可能
にする調整手段を備えている(請求項2)。
【0007】また、上記制御手段は、上記検出された交
流入力の電圧に比例したレベルの電流を出力するもので
ある(請求項3)。
【0008】また、請求項3記載の電源回路において、
上記スイッチング素子を流れるピーク電流を検出する電
流検出手段を備え、上記制御手段は、上記検出電流のレ
ベルに応じて上記電流レベルを制御するものである(請
求項4)。
【0009】また、上記電圧検出手段は、上記スイッチ
ング素子を流れるピーク電流から、上記交流入力の電圧
を検出するものである(請求項5)。
【0010】また、請求項1記載の電源回路において、
上記第1の巻線を介して出力された上記直流電源の出力
を検出する出力検出手段を備え、上記制御手段は、検出
された出力レベルに応じて、上記電流レベルを補正する
ようになされている(請求項6)。
【0011】
【作用】本発明によれば、交流入力電圧が高いときは、
スイッチング素子の制御端子に供給される電流レベルが
低減され、交流入力電圧が高い場合でもスイッチング素
子のオンからオフへの切り換えが高速になり、スイッチ
ング損失が低減する。
【0012】また、請求項2記載の発明によれば、スイ
ッチング素子の電流増幅率が高いときは、スイッチング
素子の制御端子に供給される電流レベルが低減される。
【0013】また、請求項3記載の発明によれば、スイ
ッチング素子の制御端子に供給される電流レベルが交流
入力の電圧に比例してきめ細かに制御されることとな
る。
【0014】また、請求項4記載の発明によれば、スイ
ッチング素子を流れるピーク電流が検出され、この検出
電流によりスイッチング素子の制御端子に供給される電
流レベルがきめ細かに制御される。
【0015】また、請求項5記載の発明によれば、交流
入力がスイッチング素子を流れるピーク電流により検出
され、交流入力電圧が高いときは、スイッチング素子の
制御端子に供給される電流レベルが低減される。
【0016】また、請求項6記載の発明によれば、直流
電源の出力が増大すると、出力の増大に応じてスイッチ
ング素子の制御端子に供給される電流レベルが補正さ
れ、出力が一定レベルに保持される。
【0017】
【実施例】本発明に係る電源回路の第1実施例を図1〜
図3を用いて説明する。なお、図2(a)は交流入力が
AC100V、(b)はAC240Vである。ブリッジ
ダイオードBD1及びコンデンサC1は、交流入力AC
を整流、平滑して得られた直流電源をトランスTの1次
巻線L1に出力するもので、1次側回路となる1次巻線
L1には、さらにスイッチング用のトランジスタQ1と
エミッタ抵抗R1とが直列に接続されている。
【0018】トランスTは、1次巻線L1、2次巻線L
2及びベース巻線L3からなり、スイッチング素子とし
てのトランジスタQ1のオン、オフにより1次巻線L1
に流入する電流がスイッチングされ、これにより2次巻
線L2及びベース巻線L3に電圧が誘起されるようにな
っている。
【0019】2次側回路を構成する2次巻線L2には、
ダイオードD2が直列接続され、2次巻線L2に誘起さ
れた電力をダイオードD1により整流し、出力端子から
電池Bへ直流電流を供給可能にしている。
【0020】トランジスタQ1の制御端子であるベース
には、ベース巻線L3、抵抗R2及びコンデンサC2か
らなるベース回路が接続されている。起動抵抗R6は、
コンデンサC2を充電し、この充電電圧によりトランジ
スタQ1を起動するものである。そして、トランジスタ
Q1のオン立上りに伴う1次巻線L1への電流流入によ
り生じるベース巻線L3の誘起電圧によりトランジスタ
Q1にベース電流IBを供給してこれを急激にオンさせ
るようになっている。
【0021】ダイオードD3とツェナーダイオードD4
は、ベース巻線L3の誘起電圧を検出する電圧検出回路
を構成し、ツェナーダイオードD4に印加される電圧が
ツェナー電圧以上になると、ツェナーダイオードD4は
導通してトランジスタQ2に抵抗R3を介してベース電
流を供給する。トランジスタQ2は、オンになると、可
変抵抗R5を介してトランジスタQ1に供給されている
ベース電流をアースラインに落とすものである。
【0022】次に、この電源回路の動作を説明する。起
動抵抗R6を介して、交流入力を整流、平滑して得られ
た直流電源によりコンデンサC2が充電され、トランジ
スタQ1がベース電流を供給されて、オンする。そし
て、トランジスタQ1のオン立上りに伴う1次巻線L1
への電流流入により生じるベース巻線L3の誘起電圧に
よりコンデンサC2の充電電圧レベルが上昇し、トラン
ジスタQ1が急激にオンする。ここで、交流入力として
AC100Vが接続された場合、電圧検出回路のツェナ
ーダイオードD4に印加される電圧がツェナー電圧以下
になるので、ツェナーダイオードD4は導通せず、トラ
ンジスタQ2はオフになっている。また、トランジスタ
Q1には図2(a)に示すような低レベルのベース電流
Bが供給される。従って、トランジスタQ1は、エミ
ッタ電流IEの増加により、所定レベルで飽和してオフ
になり、スイッチング動作を行う。
【0023】一方、交流入力としてAC240Vが接続
された場合、ベース巻線L3の誘起電圧が増大し、電圧
検出回路のツェナーダイオードD4に印加される電圧が
ツェナー電圧以上になるので、ツェナーダイオードD4
は導通し、トランジスタQ2にベース電流が供給され
る。このため、トランジスタQ2がオンし、ベース電流
Bの一部が可変抵抗R5を介してアースラインに流れ
る。
【0024】このため、トランジスタQ1のベース電流
Bは、トランジスタQ2がオフの場合(図2(b)
中、破線)に比して減少することとなる。従って、トラ
ンジスタQ1は、AC100Vの接続時と同様に、エミ
ッタ電流IEの増加により所定レベルで飽和してオフに
なる。
【0025】このときのベース電流IBを100V接続
時に比して低くなるように設定しておくことにより、図
3に示すように、100V接続時と同レベルの出力電流
を得ることができる。
【0026】なお、可変抵抗R5は一定抵抗でもよい
が、可変抵抗とすることにより、トランジスタQ1の電
流増幅率hFEのバラツキを調整することが可能になる。
【0027】次に、本発明に係る電源回路の第2実施例
を図4〜図7を用いて説明する。なお、第1実施例と同
一物については同一符号を付し、説明を省略する。この
実施例では、ダイオードD3及びツェナーダイオードD
4からなる電圧検出回路に代えて、マイコン1を使用し
ている。
【0028】マイコン1は、入力端子P11で、交流入
力ACの電圧に比例するベース巻線L3の誘起電圧を検
出するものである。また、マイコン1は、図5に示すよ
うに検出した電圧に比例した電圧を出力端子P12から
トランジスタQ2のベースに出力するようになってい
る。
【0029】次に、第2実施例の動作を図6のフローチ
ャートを用いて説明すると、入力端子P11で電圧を検
出し(ステップS1)、その検出電圧に応じて図5に示
す電圧を出力端子P12から出力する(ステップS
2)。トランジスタQ2は、この出力電圧に応じてベー
ス電流が変化する。従って、交流入力電圧が増大するに
伴って、トランジスタQ1に供給されていたベース電流
の内トランジスタQ2へ流れる電流の比率が変化するこ
ととなり、図7に示すように、交流入力電圧のレベルに
関係なく一定の出力電流を得ることができる。
【0030】次に、本発明に係る電源回路の第3実施例
を図8,図9を用いて説明する。図9(a)はトランジ
スタQ6有り、(b)はトランジスタQ6無しの波形図
である。なお、第1実施例と同一物については同一符号
を付し、説明を省略する。
【0031】トランジスタQ3は、トランジスタQ1の
エミッタ電流によりエミッタ抵抗R1の両端に発生する
電圧が所定レベル以上になると、オンするもので、トラ
ンジスタQ3がオンすると、トランジスタQ4がオン
し、トランジスタQ1のベース電流をアースラインにバ
イパスして、トランジスタQ1をオフにするようになっ
ている。
【0032】ダイオードD5とツェナーダイオードD6
は、交流入力電圧に比例するベース巻線L3の誘起電圧
を検出する電圧検出回路を構成し、ツェナーダイオード
D6に印加される電圧がツェナー電圧以上のときは導通
してトランジスタQ5,Q6をオンするようになってい
る。トランジスタQ5は、オン状態では、エミッタ抵抗
R1の電圧がトランジスタQ5オフのときに比して、
(トランジスタQ4のVBE)−(トランジスタQ5のV
CESAT)分だけ低い電圧で、トランジスタQ3をオン
させるものである。
【0033】次に、動作について説明する。交流入力と
して高い電圧が投入された場合、抵抗R6によりトラン
ジスタQ1がオンを開始し、ベース巻線L3の誘起電圧
が、ダイオードD5、トランジスタQ5のVBE電圧及び
ツェナーダイオードD6のツェナー電圧を越え、トラン
ジスタQ5,Q6がオンする。一方、抵抗R1にはトラ
ンジスタQ1オンによりエミッタ電流が流れ、電圧が上
昇する。そして、エミッタ抵抗R1の両端に発生する電
圧が上記のように低いレベルでトランジスタQ3をオン
させる。従って、高い交流入力電圧に対しては、トラン
ジスタQ1のオフタイミングが速くなって、その分オン
時間が短縮されるので、出力電流は増大が抑制され、一
定化される。
【0034】ところが、交流入力電圧が2倍になると、
トランジスタQ1のベース電流も2倍になるので、トラ
ンジスタQ1のベース領域の電荷を放電する時間が長く
なり、この結果図9(b)のtdに示すように、トラン
ジスタQ1が急峻にオフせずその間に生じる損失が増大
することとなる。しかも、交流入力電圧が高くなると、
オン期間が短縮される分発振周波数が上昇するので、損
失は低い交流入力電圧の場合に比べてより増大する。
【0035】そこで、本実施例では、ベースがトランジ
スタQ5のベースに、コレクタが抵抗R7を介してトラ
ンジスタQ1のベースに、エミッタがアースラインに接
続されたトランジスタQ6を設け、トランジスタQ5の
オンと連動してオンさせ、抵抗R7によりトランジスタ
Q1のベース電流の一部を消費させ、ベース電流を低い
交流入力電圧の場合と同様なレベルにするようにしてい
る。
【0036】これによって、図9(a)に示すように、
トランジスタQ1のオフへの移行時間を短縮できる。従
って、トランジスタQ1の電流増幅率hFEに関係無く、
高低の交流入力電圧に対して一定の出力電流を低損失で
得ることができる。
【0037】次に、本発明に係る電源回路の第4実施例
を図10を用いて説明する。なお、第1実施例と同一物
については同一符号を付し、説明を省略する。マイコン
2は、エミッタ抵抗R1の両端に発生する電圧を入力端
子P21から入力して検出し、この検出電圧が所定レベ
ル以上になると、出力端子P22から抵抗R9を介して
トランジスタQ2のベースにオン電圧を出力してこれを
オンさせるものである。そして、トランジスタQ1は、
このトランジスタQ2のオンによりオフにされる。
【0038】また、マイコン2は、入力端子P23でベ
ース巻線L3の誘起電圧を検出し、検出電圧が所定レベ
ル以上であれば、出力端子P24から電圧を出力し、抵
抗R10(>R9)を介してトランジスタQ2に微小の
ベース電流を供給して、トランジスタQ2を飽和領域で
動作させるものである。これにより、トランジスタQ1
のベース電流の一部がトランジスタQ2に流れ、トラン
ジスタQ1のベース電流の増大を抑制することができる
ので、トランジスタQ1の損失が低減されることにな
る。また、マイコン2は、検出電圧が高い場合に、トラ
ンジスタQ2をオンさせるエミッタ抵抗R1の電圧の上
記所定レベルを低下させるようにして、自動電圧切換を
行う。なお、抵抗R10に加えて順次値の異なる抵抗を
並列に接続してトランジスタQ2に供給するベース電流
を制御すれば、さらにきめ細かいトランジスタQ1のベ
ース電流を制御することが可能になる。
【0039】次に、本発明に係る電源回路の第5実施例
を図11,図12を用いて説明する。なお、第2実施例
と同一物については同一符号を付し、説明を省略する。
出力電流検出回路3は、この電源回路の出力電流を検出
するもので、出力電流を電圧として取り出す検出抵抗R
11、増幅器31及び発光ダイオードとフォトトランジ
スタからなるフォトカプラPCで構成されている。この
出力電流検出回路3は、出力電流の増減に応じたフォト
トランジスタの発生電流を入力端子P13に導くように
なっている。
【0040】マイコン1は、第2実施例で説明した機能
に加えて、上記フォトトランジスタに発生する電流を入
力端子P13で電圧として検出し、この検出電圧レベル
に応じて、出力電流が一定になるように出力端子P12
から出力する電圧レベルを補正する機能を有するもの
で、検出電圧Vが所定値V2を越えるときは、出力電圧
を上昇させ、所定値V1未満のときは、出力電圧を低下
させるようになっている。
【0041】次に、第5実施例の動作を図12のフロー
チャートを用いて説明すると、入力端子P11で電圧を
検出し(ステップS11)、その検出電圧に応じて図5
に示したように出力端子P12から電圧を出力する(ス
テップS12)。次に、出力電流をフォトカプラPCの
出力電圧によって入力端子P13で検出し(ステップS
13)、その電圧Vのレベルを判別する(ステップS1
4)。そして、V<V1ならば、出力端子P12から出
力する電圧を低下するように補正して(ステップS1
5)、ステップS13に戻り、V2<Vならば、出力端
子P12から出力する電圧を上昇するように補正して
(ステップS16)、ステップS13に戻り、一方、V
1≦V≦V2ならば、出力電流が適正範囲にあるので、補
正することなく終了する。
【0042】このようにして、出力電流をより精度良く
一定レベルに保持することが可能となる。
【0043】次に、本発明に係る電源回路の第6実施例
を図13を用いて説明する。なお、第1,第3実施例と
同一物については同一符号を付し、説明を省略する。こ
の実施例では、トランジスタQ1のベース電流を制御す
る抵抗R5とトランジスタQ2との間に、発光ダイオー
ドLD1を挿入している。これによって、トランジスタ
Q1の損失を低減するとともに、発光ダイオードLD1
を点灯させて入力電圧が200V系であることを表示す
ることができるので、抵抗R5、トランジスタQ2で消
費する電流を無駄にすることがない。
【0044】次に、本発明に係る電源回路の第7実施例
を図14を用いて説明する。なお、第5実施例と同一物
については同一符号を付し、説明を省略する。この実施
例は、上記図11の第5実施例に加えて、発光ダイオー
ドLD2及び抵抗R5をトランジスタQ2のコレクタ側
に接続すとともに、トランジスタQ2のコレクタ、アー
ス間に抵抗R8を接続したものである。
【0045】交流入力が投入されて、本回路の動作が開
始すると、ベース巻線L3の誘起電圧により発光ダイオ
ードLD2が点灯することとなるので、電源回路が動作
中であることを表示することができる。なお、発光ダイ
オードは、1個に限らず、数を増やしたり、異なる発光
色のものを用いてもよい。また、交流入力電圧が200
V系のときはベース巻線L3の誘起電圧が高くなって、
発光ダイオードLD2の点灯がより明るくなるので、投
入された交流入力を識別することができる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、交流入
力電圧を検出し、入力電圧が高くなると、スイッチング
素子の制御端子に供給される電流レベルを低減するよう
にしたので、スイッチング素子の損失を低減するととも
に、その発熱を抑制することができる。従って、自動電
圧切換機能を有する高効率で小型の電源回路を供給する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源回路の第1実施例を示す回路
図である。
【図2】第1実施例の電源回路のトランジスタQ1のコ
レクタ−エミッタ電圧、エミッタ電流、ベース電流を示
す波形図で、(a)は交流入力がAC100Vの場合、
(b)はAC240Vの場合である。
【図3】第1実施例の入力電圧と出力電流との関係を示
す図である。
【図4】本発明に係る電源回路の第2実施例を示す回路
図である。
【図5】交流入力電圧とマイコンの出力電圧との関係を
示す図である。
【図6】第2実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図7】第2実施例の入力電圧と出力電流との関係を示
す図である。
【図8】本発明に係る電源回路の第3実施例を示す回路
図である。
【図9】第3実施例の電源回路の交流入力240V時の
トランジスタQ1のコレクタ−エミッタ電圧、エミッタ
電流、ベース電流を示す波形図で、(a)はトランジス
タQ6が有る場合、(b)はトランジスタQ6が無い場
合である。
【図10】本発明に係る電源回路の第4実施例を示す回
路図である。
【図11】本発明に係る電源回路の第5実施例を示す回
路図である。
【図12】第5実施例の動作を示すフローチャートであ
る。
【図13】本発明に係る電源回路の第6実施例を示す回
路図である。
【図14】本発明に係る電源回路の第7実施例を示す回
路図である。
【図15】従来の電源回路を示す回路図である。
【図16】同電源回路のトランジスタQ1のコレクタ−
エミッタ電圧、エミッタ電流、ベース電流を示す波形図
で、(a)は交流入力がAC100Vの場合、(b)は
AC240Vの場合である。
【符号の説明】
1,2 マイコン 3 電流検出回路 31 増幅器 C1,C2 コンデンサ D2,D3,D5 ダイオード D4,D6 ツェナーダイオード L1 1次巻線 L2 2次巻線 L3 ベース巻線 PC フォトカプラ Q1 トランジスタ(スイッチング素子) Q2〜Q6 トランジスタ R1〜R3,R5〜R11 抵抗

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流入力を整流して得られた直流電源の
    両端に第1の巻線とスイッチング素子との直列回路が介
    在されるとともに、上記スイッチング素子の制御端子に
    帰還用の第2の巻線を有し、上記スイッチング素子のオ
    ン、オフにより上記直流電源を上記第1の巻線を介して
    出力するリンギングチョークコンバータ方式の電源回路
    において、上記交流入力の電圧を検出する電圧検出手段
    と、検出された上記交流入力の電圧に応じて上記スイッ
    チング素子の制御端子に供給される電流レベルを制御す
    る制御手段とを備えたことを特徴とする電源回路。
  2. 【請求項2】 上記制御手段は、上記スイッチング素子
    の電流増幅率に応じて上記電流レベルの調整を可能にす
    る調整手段を備えていることを特徴とする請求項1記載
    の電源回路。
  3. 【請求項3】 上記制御手段は、上記検出された交流入
    力の電圧に比例したレベルの電流を出力するものである
    ことを特徴とする請求項1記載の電源回路。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の電源回路において、上記
    スイッチング素子を流れるピーク電流を検出する電流検
    出手段を備え、上記制御手段は、上記検出電流のレベル
    に応じて上記電流レベルを制御するものであることを特
    徴とする電源回路。
  5. 【請求項5】 上記電圧検出手段は、上記スイッチング
    素子を流れるピーク電流から、上記交流入力の電圧を検
    出するものであることを特徴とする請求項1記載の電源
    回路。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の電源回路において、上記
    第1の巻線を介して出力された上記直流電源の出力を検
    出する出力検出手段を備え、上記制御手段は、検出され
    た出力レベルに応じて、上記電流レベルを補正するよう
    になされていることを特徴とする電源回路。
JP34050992A 1992-12-21 1992-12-21 電源回路 Pending JPH06197532A (ja)

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