JPH0646574A - 容量性負荷の駆動回路 - Google Patents

容量性負荷の駆動回路

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JPH0646574A
JPH0646574A JP5090958A JP9095893A JPH0646574A JP H0646574 A JPH0646574 A JP H0646574A JP 5090958 A JP5090958 A JP 5090958A JP 9095893 A JP9095893 A JP 9095893A JP H0646574 A JPH0646574 A JP H0646574A
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Naotake Tatsumi
尚毅 辰巳
Hiroshi Nagai
弘 長井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 トランスを大型化することなく、大きな出力
を取り出す。 【構成】 第1のトランジスタTr1 、第1のコンデン
サC11、第1の抵抗R11、第2のコンデンサC12、第2
の抵抗R12からなる第1のインバータI1 に対して、ト
ランスTに第2の一次巻線L21及び第2の帰還巻線L22
を設け、第2の一次巻線L21にエミッタが接続された第
2のトランジスタTr2 と、そのコレクタとベース間に
接続された第3のコンデンサC21と、第2のトランジス
タTr2のコレクタとベース間に接続された第3の抵抗
R21と、第3の抵抗R21の他端とトランスTの第2の帰
還巻線L22の間に接続された第4のコンデンサC22と、
第4のコンデンサC22と第3の抵抗R21の接続点と第2
のトランジスタTr2 のコレクタ間に接続された第4の
抵抗R22からなり、第1のインバータI1 と電流及び電
圧が逆位相となる第2のインバータI2 を付加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は容量性負荷の駆動回路に
関し、詳しくは、分散型EL発光素子や圧電素子に正弦
波状の交流電圧を印加する容量性負荷の駆動回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、容量性負荷の一種である分散型
EL発光素子は、誘電物質中に特殊な蛍光物質を分散し
て含有させた発光体を二枚の電極でサンドイッチ式に挾
んだコンデンサの構造を有し、その電極間に交流電圧を
印加すると発光体の蛍光物質に交流電界が加わり発光す
る。また、このEL発光素子は、印加電圧の大きさ及び
周波数に比例して輝度が増大するので、商用交流電源電
圧を印加するよりも、乾電池、蓄電池或は商用交流電圧
を整流した直流電圧を、インバータと称される駆動回路
を介して高周波、高電圧の交流電圧に変換して点灯する
場合が多い。
【0003】この種のインバータの従来回路例を図7に
示して説明する。
【0004】上記インバータI1 は、一次巻線L11、帰
還巻線L12及び二次巻線L2 からなるトランスTを具備
し、そのトランスTの二次巻線L2 に接続されたEL発
光素子1に正弦波状の交流電圧を印加する。具体的に
は、エミッタがトランスTの一次巻線L11に接続された
トランジスタTr1 と、そのコレクタとベース間に接続
され、積分回路の時定数を設定する第1のコンデンサC
11と、一端がトランジスタTr1 のベースに接続され、
第1のコンデンサC11と共に積分回路を構成し、同時に
トランジスタTr1 のバイアスを設定する第1の抵抗R
11と、第1の抵抗R11の他端とトランスTの帰還巻線L
12の間に接続された直流遮断用の第2のコンデンサC12
と、第2のコンデンサC12及び第1の抵抗R11の接続点
とトランジスタTr1 のコレクタ間に接続されたバイア
ス設定用の第2の抵抗R12と、直列接続された一次巻線
L11、帰還巻線L12及び二次巻線L2 からなるトランス
Tとで構成され、その直列接続された一次巻線L11、帰
還巻線L12及び二次巻線L2にEL発光素子1が並列接
続される。尚、図中、A,BはそれぞれGND端子、電
源端子である。
【0005】このインバータI1 では、主にトランスT
の各巻線L11,L12,L2 のインダクタンスを加算した
インダクタンスと、EL発光素子1のキャパシタンスに
より決定される周期で、トランスTの各巻線L11,
L12,L2 に交流電流が発生し、その電流によって帰還
巻線L12の両端に発生する起電圧がトランジスタTr1
を順バイアスとする期間のみトランジスタTr1 によっ
て一次巻線L11に駆動電流が流れ、トランスTにエネル
ギーを注入することにより、そのエネルギーの損失を補
償し、発振動作をする。
【0006】ここで、図8は各部の電圧電流波形で、
(a)はインバータの出力電圧、(b)は一次巻線L11
の両端電圧、(c)は電源(図示せず)から電源端子B
とトランジスタTr1 を経て一次巻線L11に流れる電流
をそれぞれ示す。尚、図中、アはトランジスタTr1 か
ら一次電流が流れてエネルギーがトランスTに注入され
ている期間を、イはトランスTの各巻線L11,L12,L
2 によるインダクタンスとEL発光素子1のキャパシタ
ンスによる自由振動が行われる期間を、ウは交流振動の
正の半サイクルを、エは交流振動の負の半サイクルをそ
れぞれ示す。
【0007】EL発光素子1を駆動する場合、出力電圧
は正弦波状であることが望ましく、上記インバータI1
では、第1の抵抗R11と第1のコンデンサC11による積
分回路により急激なトランジスタTr1 のエミッタ電流
の増加を制限してその出力電圧が正弦波状となるように
調整する。このようにして、上記EL発光素子1の両端
には、トランスTの各巻線L11,L12,L2 比と、その
各巻線L11,L12,L2 によるインダクタンスと、EL
発光素子1のキャパシタンスによる共振回路のQによっ
て決定される大きさで、主にトランスTの各巻線L11,
L12,L2 のインダクタンスを加算したインダクタンス
とEL発光素子1のキャパシタンスにより決定される周
波数の交流電圧が印加される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のインバータI1 では、図8(c)に示すようにトラ
ンジスタTr1 によってエネルギーが供給される期間は
最大でも交流振動の半分の周期[図中(ウ)]であり、
もう半周期[図中(エ)]ではトランジスタTr1 が逆
バイアスとなることからエネルギーの供給が行われず、
トランスTの各巻線L11,L12,L2 によるインダクタ
ンスとEL発光素子1のキャパシタンスによる自由振動
によって振動が継続される。一方、注入されるエネルギ
ーの大きさは、概略、注入期間の時間的な長さと一次電
流の大きさを乗じた値に比例する。つまり、大きなエネ
ルギーを注入し、大きな出力を得ようとした場合、注入
期間が一定であれば一次電流を大きくする必要があり、
一次電流の大きさが一定であれば注入期間を長くする必
要がある。
【0009】しかしながら、上述したようにエネルギー
の注入期間は最大でも半周期であり、動作原理上、それ
以上にすることができず限界である。また、一次電流を
大きくしすぎると、トランスTが磁気的に飽和し、トラ
ンジスタTr1 とトランスTの巻線に過大な電流が流
れ、トランジスタTr1 やトランスTの発熱、破壊、回
路の効率の低下等の好ましくない状況が発生する。従っ
て、一般的には、大きな出力を取り出そうとする場合に
は、一次電流を増やし、それによって発生する磁気的な
飽和を防ぐため、トランスTの寸法、コアの断面積を大
きくする必要があってトランスTが大型化するという問
題があった。
【0010】また、図8(a)に示すように上記トラン
ジスタTr1 が動作する半周期[図中(ウ)]と、その
トランジスタTr1 が非動作状態にある半周期[図中
(エ)]とでは、インバータの出力電圧波形が対称とな
らず、直流成分が発生し、EL発光素子1において、マ
イグレーションと称される集電帯での銀析出が発生し、
ショート状態発生の原因となる虞があった。また、上述
した従来のインバータでは、出力電圧の可変やON−O
FFなどの制御が困難であった。
【0011】そこで、本発明は上記問題点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、トランスを大
型化することなく、大きな出力を取り出し得ると共に、
容易に出力電圧の可変、ON−OFF等の制御ができる
容量性負荷の駆動回路を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段として、本発明は、一次巻線、帰還巻線及
び二次巻線からなるトランスを具備し、そのトランスの
二次巻線に一端が接続された容量性負荷に正弦波状の交
流電圧を印加する容量性負荷の駆動回路において、エミ
ッタがトランスの第1の一次巻線に接続され、コレクタ
が電源に接続された第1のトランジスタと、該トランジ
スタのベースに一端が接続され、他端が交流的に接地さ
れた第1のコンデンサと、一端が第1のトランジスタの
ベースに接続された第1の抵抗と、その他端とトランス
の第1の帰還巻線の間に接続された第2のコンデンサ
と、第2のコンデンサ及び第1の抵抗の接続点と電源又
は電源とは別に設けた電圧源との間に接続された第2の
抵抗からなる第1の駆動回路と、上記トランスに第2の
一次巻線及び第2の帰還巻線を設け、第2の一次巻線に
エミッタが接続され、コレクタが電源に接続された第2
のトランジスタと、該トランジスタのベースに一端が接
続され、他端が交流的に接地された第3のコンデンサ
と、第2のトランジスタのコレクタとベース間に接地さ
れた第3の抵抗と、第3の抵抗の他端とトランスの第2
の帰還巻線の間に接続された第4のコンデンサと、第4
のコンデンサと第3の抵抗の接続点と電源又は電源とは
別に設けた電圧源との間に接続された第4の抵抗からな
り、第1の駆動回路と電流及び電圧が逆位相となる第2
の駆動回路とを具備したことを特徴とする。
【0013】
【作用】本発明に係る容量性負荷の駆動回路では、第1
の駆動回路と第2の駆動回路とを交互に動作させてトラ
ンスにエネルギーを供給する。つまり、エネルギーが供
給される交流振動の半周期では、第1の駆動回路の第1
のトランジスタを動作させ、次の半周期では、第2の駆
動回路の第2のトランジスタを動作させることにより、
上記交流振動の一周期に亘ってエネルギーを供給する。
これにより、上記トランスを最大限に利用できる。
【0014】また、第1の駆動回路と第2の駆動回路と
を交互に動作させてトランスにエネルギーを供給するこ
とにより、一周期あたりのエネルギー注入期間を長くす
ることができ、そのトランスの一次電流のピーク値の低
減化が図れ、磁気的に飽和しにくくなることからトラン
スの小型化が図れる。また、トランスの一次巻線に線径
の小さいものが使用でき、トランジスタよりも電流耐量
の小さいものが使用できる。
【0015】また、トランジスタのベース回路に設けた
CR積分回路のコンデンサを交流的に接地すると共に、
第1および第2のトランジスタにバイアス電流を供給す
る第2、第4の抵抗の一端をスイッチを介して電源に接
続したので、インバータの動作が安定となり、負荷がE
L発光素子の場合は、出力電圧波形が正弦波に近くな
り、発光効率が向上する。また、出力電圧の可変、ON
−OFFなどの制御もできる。
【0016】
【実施例】本発明に係る容量性負荷の駆動回路の第1の
実施例を図1乃至図2に示して説明する。尚、図7及び
図8と同一又は相当部分には同一参照符号を付して重複
説明は省略する。ここで、図2の(c)は第1のトラン
ジスタTr1 を経て第1の一次巻線L11に流れる電流
を、(d)は第2のトランジスタTr2 を経て第2の一
次巻線L21に流れる電流を示す。
【0017】本発明の第1の特徴は、図1に示すよう
に、第1のインバータI1 と第2のインバータI2 とを
電流及び電圧が逆位相となるように対称配置したことで
ある。
【0018】また、第2の特徴は、トランジスタのベー
ス回路にCRの積分回路を設け、かつベースに一端を接
続したコンデンサの他端を交流的に接地して動作の安定
化をはかると共に、第1および第2のトランジスタにバ
イアス電流を供給する第2、第4の抵抗の一端をスイッ
チ等を介して電源に接続して出力電圧の制御を容易にし
たことである。
【0019】具体的に、図1の第1の実施例では、第1
のインバータI1 として図7の回路が使用できる。第2
のインバータI2 は、エミッタがトランスTの第2の一
次巻線L21に接続された第2のトランジスタTr2 と、
そのコレクタとベース間に接続された第3のコンデンサ
C21と、一端が第2のトランジスタTr2 のベースに接
続された第3の抵抗R21と、第3の抵抗R21の他端とト
ランスTの第2の帰還巻線L22の間に接続された第4の
コンデンサC22と、第4のコンデンサC22と第3の抵抗
R21の接続点と第2のトランジスタTr2 のコレクタ間
に接続された第4の抵抗R22とで構成される。
【0020】上記トランスTは、第1のインバータI1
に接続された第1の一次巻線L11、第1し帰還巻線
L12、二次巻線L2 と、第2のインバータI2 に接続さ
れた第2の一次巻線L21、第2の帰還巻線L22とが直列
接続され、その第1及び第2の一次巻線L11,L21、帰
還巻線L12,L22及び二次巻線L2 にEL発光素子1が
並列接続される。第1及び第2の一次巻線L11,L21、
帰還巻線L12,L22はそれぞれの巻線に発生する誘導起
電圧が第1及び第2のインバータI1 ,I2 に対し互い
に逆位相となるように巻回される。また、上記EL発光
素子1は、上記トランスTの二次巻線L2 と接地間に接
続されている。
【0021】上記構成からなる第1のインバータI1 で
は、電源電圧の印加により、従来と同様、主にトランス
Tの第1の一次巻線L11と第1の帰還巻線L12と二次巻
線のインダクタンスを加算したインダクタンスとEL発
光素子1のキャパシタンスにより決定される周期で、ト
ランスTの第1の各巻線に交流電流が発生し、その電流
によって第1の帰還巻線L12の両端に発生する起電圧が
第1のトランジスタTr1 を順バイアスとする期間の
み、第1のトランジスタTr1 によって第1の一次巻線
L11に駆動電流が流れ、トランスにエネルギーを注入す
る。
【0022】一方、第2のインバータI2 では、主にト
ランスTの第1の一次巻線L11の第1の帰還巻線L12と
二次巻線L2 のインダクタンスを加算したインダクタン
スとEL発光素子1のキャパシタンスにより決定される
周期で、トランスTの第2の各巻線に交流電流が発生
し、その電流によって第2の帰還巻線L22の両端に発生
する起電圧が第2のトランジスタTr2 を順バイアスと
する期間のみ、第2のトランジスタTr2 によって第2
の一次巻線L21に駆動電流が流れ、トランスTにエネル
ギーを注入する。
【0023】ここで、上記第1の帰還巻線L12に発生す
る起電圧によって第1のトランジスタTr1 に印加され
るバイアス電圧と第2の帰還巻線L22に発生する起電圧
によって第2のトランジスタTr2 に印加されるバイア
ス電圧とは互いに逆位相となるようにトランスTの巻線
が施されていることから、第1のトランジスタTr1と
第2のトランジスタTr2 は同時に順方向にバイアスさ
れることはなく、図2(c),(d)に示すように各一
次巻線L11,L21に流れる電流は互いに180度位相が
異なったものとなる。従って、第1のインバータI1 と
第2のインバータI2 とが交互に動作してトランスTに
エネルギーを供給することになる。つまり、交流振動の
半周期[図中(ウ)]では、第1のインバータI1 の第
1のトランジスタTr1 が動作し、次の半周期[図中
(エ)]では、第2のインバータI2 の第2のトランジ
スタTr2 が動作することにより、上記交流振動の一周
期に亘ってエネルギーが供給される。
【0024】また、図2(a)に示すように上記第1の
トランジスタTr1 が動作する半周期[図中(ウ)]
と、第2のトランジスタTr2 が動作する半周期[図中
(エ)]とでは、インバータの出力電圧波形がほぼ対称
となるので、直流成分が発生することなく、EL発光素
子1において、マイグレーションが生じることもない。
【0025】更に、第1のインバータI1 と第2のイン
バータI2 との交互動作により、交流振動の一周期に亘
ってエネルギーが供給されるので、図2c,dに示すよ
うにトランスTの一次電流のピーク値Pを低減させるこ
とができる。その結果、磁気的に飽和しにくくなること
からトランスの小型化が図れ、また、トランスTの第1
及び第2の一次巻線L11,L21に線径の小さいものが使
用でき、第1及び第2のトランジスタTr1 ,Tr2 に
電流耐量の小さいものが使用できる。
【0026】尚、本実施例は本発明を実現する一手段を
示したもので、本発明の実施手段を限定するものではな
い。図3に本発明の第1実施例の変形例を示す。例え
ば、EL発光素子1の一端は、図1に示した実施例では
GND端子Aに接続されているが、図3(a)に示すよ
うに第2の帰還巻線L22に接続してもよいし、図3
(b)に示すように第2の一次巻線L21に接続してもよ
い。図3(a),(b)に示した実施例の効果は、基本
的に図1のものと同様である。
【0027】次に、図4に本発明の第2の実施例を示
す。図に示すように、第1のコンデンサC11と第3のコ
ンデンサC21の一端を接地接続しても図1と同様の効果
が得られる。また、図5の第3の実施例に示すように、
第1のコンデンサC11と第2の抵抗R12の接続点と、第
2のコンデンサC21と第4の抵抗R22の接続点とを互い
に接続し、その接続点Nを電源とは別に設けた電圧源E
に接続しても良いし、図6の第4の実施例に示すよう
に、前記接続点Nをトランジスタによるスイッチを介し
て電源に接続しても良い。図5の接続によれば、図1と
同様の効果が得られる他、電圧源Eの発生する電圧を可
変することでインバータの出力電圧を変えることがで
き、負荷として接続されるEL発光素子1の輝度を変え
ることができる。
【0028】また、図6の接続によれば、図1と同様の
効果が得られる他、トランジスタによるスイッチを外部
制御端子Dに加える電圧によりON/OFFさせること
によってインバータの発振動作をON/OFFすること
ができる。尚、図6ではスイッチとしてトランジスタを
用いる例を示したが、トランジスタに限定されることな
く、FET、リレーなどスイッチング機能を有するもの
であればどのようなものでも使用でき、同様の効果が実
現できる。
【0029】図1、図3、図4、図5、図6に示すどの
回路も、コンデンサC11とC21の他端は共に交流的に接
地された状態である。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、第1と第2の駆動回路
の交互動作により、トランスに、交流振動の一周期に亘
ってエネルギーを供給することができ、一周期あたりの
エネルギー注入期間を長くできることから、一次電流の
ピーク値を低減でき、磁気的に飽和しにくくできて、ト
ランスの小型化が図れる。また、トランジスタのベース
回路にCRの積分回路を入れ、コンデンサの他端を交流
的に接地したので、インバータの動作が安定になる。
【0031】また、同様の理由により、トランスの一次
電流のピーク値の低減化が図れ、トランスの一次巻線に
線径の小さなものが使用でき、トランジスタに電流耐量
の小さいものを使用できる。
【0032】更に、容量性負荷がEL発光素子の場合、
駆動回路の出力電圧波状が対称となるので、発光効率が
向上すると共に直流成分が発生することなくマイグレー
ションが生じることもない。また、積分回路のコンデン
サとトランジスタにバイアス電流を供給する抵抗の接続
点をスイッチを介して電源に接続したので、スイッチの
制御により容易に出力電圧制御ができ、EL発光素子の
輝度の制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る容量性負荷の駆動回路の第1の
実施例を示す回路図。
【図2】 図1の駆動回路の各部での電圧電流波形図
で、(a)はインバータの出力電圧波形図、(b)は一
次巻線の両端電圧波形図、(c)は第1の一次巻線に流
れる電流波形図、(d)は第2の一次巻線に流れる電流
波形図。
【図3】 本発明の第1の実施例の変形例を示す回路
図。
【図4】 本発明の第2の実施例を示す回路図。
【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】 容量性負荷の駆動回路の従来例を示す回路
図。
【図8】 図7の駆動回路の各部での電圧電流波形図
で、(a)はインバータの出力電圧波形図、(b)は一
次巻線の両端電圧波形図、(c)は一次巻線に流れる電
流波形図。
【符号の説明】
1 容量性負荷(例えば分散型EL発光素子) T トランス L11 第1の一次巻線 L12 第1の帰還巻線 L2 二次巻線 L21 第2の一次巻線 L22 第2の帰還巻線 Tr1 第1のトランジスタ Tr2 第2のトランジスタ C11 第1のコンデンサ C12 第2のコンデンサ C21 第3のコンデンサ C22 第4のコンデンサ R11 第1の抵抗 R12 第2の抵抗 R21 第3の抵抗 R22 第4の抵抗 I1 第1の駆動回路(インバータ) I2 第2の駆動回路(インバータ) E 電圧源 SW スイッチ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一次巻線、帰還巻線及び二次巻線からなる
    トランスを具備し、そのトランスの二次巻線に一端が接
    続された容量性負荷に正弦波状の交流電圧を印加する容
    量性負荷の駆動回路において、エミッタがトランスの第
    1の一次巻線に接続され、コレクタが電源に接続された
    第1のトランジスタと、該トランジスタのベースに一端
    が接続され、他端が交流的に接地された第1のコンデン
    サと、一端が第1のトランジスタのベースに接続された
    第1の抵抗と、その他端とトランスの第1の帰還巻線の
    間に接続された第2のコンデンサと、第2のコンデンサ
    及び第1の抵抗の接続点と電源又は電源とは別に設けた
    電圧源との間に接続された第2の抵抗からなる第1の駆
    動回路と、上記トランスに第2の一次巻線及び第2の帰
    還巻線を設け、第2の一次巻線にエミッタが接続され、
    コレクタが電源に接続された第2のトランジスタと、該
    トランジスタのベースに一端が接続され、他端が交流的
    に接地された第3のコンデンサと、第2のトランジスタ
    のコレクタとベース間に接続された第3の抵抗と、第3
    の抵抗の他端とトランスの第2の帰還巻線の間に接続さ
    れた第4のコンデンサと、第4のコンデンサと第3の抵
    抗の接続点と電源又は電源とは別に設けた電圧源との間
    に接続された第4の抵抗からなり、第1の駆動回路と電
    流及び電圧が逆位相となる第2の駆動回路とを具備した
    ことを特徴とする容量性負荷の駆動回路。
  2. 【請求項2】前記第1のコンデンサの一端が第1のトラ
    ンジスタのベースに接続され、他端が第1のトランジス
    タのコレクタに接続され、かつ前記第2のコンデンサの
    一端が第2のトランジスタのベースに接続され、他端が
    第2のトランジスタのコレクタに接続されたことを特徴
    とする請求項1記載の容量性負荷の駆動回路。
  3. 【請求項3】前記第1のコンデンサの一端が第1のトラ
    ンジスタのベースに接続され、他端が電源の接地端子に
    接続され、かつ前記第2のコンデンサの一端が第2のト
    ランジスタのベースに接続され、他端が電源の接地端子
    に接続されたことを特徴とする請求項1記載の容量性負
    荷の駆動回路。
  4. 【請求項4】前記第1のコンデンサの一端が第1のトラ
    ンジスタのベースに接続され、第2の抵抗の一端が第2
    のコンデンサ及び第1の抵抗の接続点に接続され、第3
    のコンデンサの一端が第2のトランジスタのベースに接
    続され、第4の抵抗の一端が第4のコンデンサと第3の
    抵抗の接続点に接続され、前記第1,第3のコンデンサ
    の各他端と、第2,第4の抵抗の各他端とが共に接続さ
    れ、その接続点がスイッチを介して電源に接続されたこ
    とを特徴とする請求項1記載の容量性負荷の駆動方法。
  5. 【請求項5】前記第1のコンデンサの一端が第1のトラ
    ンジスタのベースに接続され、第2の抵抗の一端が第2
    のコンデンサ及び第1の抵抗の接続点に接続され、第3
    のコンデンサの一端が第2のトランジスタのベースに接
    続され、第4の抵抗の一端が第4のコンデンサと第3の
    抵抗の接続点に接続され、前記第1,第3のコンデンサ
    の各他端と、第2,第4の抵抗の各他端とが共に接続さ
    れ、その接続点が電圧源を介して接地されたことを特徴
    とする請求項1記載の容量性負荷の駆動回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6082071A (ja) * 1983-10-05 1985-05-10 Toshiba Electric Equip Corp トランジスタインバ−タ
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