JP2000112540A - 直流安定化電源装置 - Google Patents

直流安定化電源装置

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JP2000112540A
JP2000112540A JP10287897A JP28789798A JP2000112540A JP 2000112540 A JP2000112540 A JP 2000112540A JP 10287897 A JP10287897 A JP 10287897A JP 28789798 A JP28789798 A JP 28789798A JP 2000112540 A JP2000112540 A JP 2000112540A
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Koji Shirai
孝司 白井
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入出力端子P1,P2間に直列にパワートラ
ンジスタTr1を介在し、出力電圧Voの分圧抵抗R
1,R2による分圧値が基準電圧Vrefよりも低くな
る程、誤差アンプ13が大きな制御電流を供給し、その
制御電流を制御トランジスタTr2によって増幅してパ
ワートランジスタTr1のベース電流を制御することに
よって、前記出力電圧Voを所定の定電圧に維持するよ
うにした電圧降下型の直流安定化電源装置11におい
て、待機時の電力消費を低減する。 【解決手段】 前記制御電流をバイパスするなどして、
過電流や短絡などからパワートランジスタTr1を保護
する保護回路16へ電力供給を行う定電流回路17に対
して、直列にトランジスタTr11を設け、それを、ベ
ース電流IB をベース抵抗Rsで電流−電圧した端子電
圧によって、トランジスタTr12を介して、ON/O
FF制御する。こうして、待機時には保護回路16への
電力供給を無くす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、所望とする定電圧
で安定化した直流電圧を出力する直流安定化電源装置に
関し、特にその待機時の電力消費の低減に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、典型的な従来技術の直流安定化
電源装置1の電気回路図である。この直流安定化電源装
置1は、入力端子p1への入力電圧vinを降圧して所
定の定電圧voに安定化させて、出力端子p2から負荷
rlへ出力する。前記入力端子p1と、出力端子p2と
の間の電源ライン2には、パワートランジスタ(この図
5の例では、PNP型のバイポーラトランジスタ)tr
1が、直列に介在されている。
【0003】出力端子p2からの出力電圧voは、平滑
コンデンサcによって安定化されており、その出力電圧
voは分圧抵抗r1,r2で分圧されて、誤差アンプ3
に入力される。誤差アンプ3は、基準電圧源4の基準電
圧vrefと、前記出力電圧voの分圧値とを比較し、
負荷rlが重くなるなどして、分圧値が低くなる程、大
きな制御電流を制御トランジスタtr2へ出力する。制
御トランジスタtr2は、パワートランジスタtr1の
ベースラインに介在されており、したがって前記出力電
圧voが低くなる程、該パワートランジスタtr1のベ
ース電流が増加し、出力電流ioが増加して、前記出力
電圧voが一定に維持される。
【0004】前記誤差アンプ3から制御トランジスタt
r2への制御信号ライン5には、各種の保護回路6が介
在されている。保護回路6は、たとえば該保護回路6が
過電流保護回路である場合には、出力電流ioの過電流
を検知すると、前記誤差アンプ3から制御トランジスタ
tr2への制御信号をトランジスタtr3によってバイ
パスし、これによって制御トランジスタtr2のコレク
タ電流、すなわちパワートランジスタtr1のベース電
流が減少して、出力電流ioの抑制が行われる。前記保
護回路6へは、定電流回路7によって、前記電源ライン
2から電力供給が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年の省エネルギ対象
品目の拡大および省エネルギに関する意識の高まりによ
って、電子機器には省電力化が求められており、特に待
機時の省電力化は強く要望されている。
【0006】しかしながら、上述のように構成される直
流安定化電源装置1では、負荷側回路がバックアップ動
作を行っているような待機時においても、保護回路6へ
は、定常負荷時と同様の電力供給が行われている。この
保護回路6での消費電力は、負荷rlでの電力消費に比
べて、前記定常付加時には相対的に微小であるけれど
も、待機時には相対的に大きな割合を占めることにな
る。したがって、オーディオビジュアル機器などのよう
に、待機時間が圧倒的に長く、かつ待機時の電力消費
が、リモートコントローラの受信回路だけというよう
に、極めて小さい場合には、前記保護回路6の電力消費
が大きな問題となってくる。
【0007】本発明の目的は、待機時の電力消費を低減
することができる直流安定化電源装置を提供することで
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る直
流安定化電源装置は、出力電圧に応答してパワー素子の
制御端子への制御電流を制御することによって前記出力
電圧を所望とする定電圧に安定化させるとともに、保護
回路が、前記パワー素子の素子破壊を保護するようにし
た直流安定化電源装置において、前記パワー素子の負荷
状態を検出する負荷状態検出手段と、前記負荷状態検出
手段の検出結果に応答し、検出された負荷状態が予め定
めるレベルよりも軽い場合には、前記保護回路への電源
供給を遮断する通電制御手段とを含むことを特徴とす
る。
【0009】上記の構成によれば、パワー素子の制御電
流や出力電流を検知する電流検知抵抗などの負荷状態検
出手段によって軽負荷状態が検知されると、その軽負荷
状態では、過電流保護や短絡保護などの保護動作を行う
必要がないので、通電制御手段は、保護回路への電源供
給を遮断する。
【0010】したがって、待機時における電力消費を低
減することができる。
【0011】また、請求項2の発明に係る直流安定化電
源装置では、前記パワー素子は、バイポーラトランジス
タで構成され、前記通電制御手段は、前記パワー素子の
ベース電流を電圧変換する検出抵抗と、入力電源ライン
と前記保護回路との間に直列に介在され、前記検出抵抗
の端子間電圧が予め定める値以上となると導通するスイ
ッチング手段とを備えて構成されることを特徴とする。
【0012】上記の構成によれば、パワー素子のベース
電流を検出抵抗によって電圧変換し、定常負荷時には、
これによる端子間電圧が予め定める値以上となってスイ
ッチング手段が導通し、保護回路への電源供給を行う。
【0013】したがって、軽負荷状態検出のために、負
荷側回路に特別な構成を設けることなく、電源装置側だ
けで対応することができるとともに、検出抵抗がベース
電流ラインに介在されるので、出力電流から検知する構
成に比べて、損失を少なくすることができる。
【0014】さらにまた、請求項3の発明に係る直流安
定化電源装置では、前記パワー素子は、マルチコレクタ
型のバイポーラトランジスタで構成され、前記通電制御
手段は、コレクタ電流の一部を電流−電圧変換するバイ
アス抵抗と、入力電源ラインと前記保護回路との間に直
列に介在され、前記バイアス抵抗の端子間電圧が予め定
める値以上となると導通するスイッチング手段とを備え
て構成されることを特徴とする。
【0015】上記の構成によれば、パワー素子のコレク
タ電流の一部をバイアス抵抗によって電流−電圧変換
し、定常負荷時には、これによる端子間電圧が予め定め
る値以上となってスイッチング手段が導通し、保護回路
への電源供給を行う。
【0016】したがって、軽負荷状態検出のために、負
荷側回路に特別な構成を設けることなく、電源装置側だ
けで対応することができるとともに、出力電流に比例し
た電流から軽負荷状態を検知するので、ベース電流から
検知する構成に比べて、周囲温度変化による該パワー素
子の電流増幅率の変化の影響などを受けることなく、正
確に軽負荷状態を検知することができる。
【0017】また、請求項4の発明に係る直流安定化電
源装置では、前記パワー素子は、バイポーラトランジス
タで構成され、前記通電制御手段は、前記パワー素子と
直列に介在される電流検知抵抗と、入力電源ラインと前
記保護回路との間に直列に介在され、前記電流検知抵抗
の端子間電圧が予め定める値以上となると導通するスイ
ッチング手段とを備えて構成されることを特徴とする。
【0018】上記の構成によれば、パワー素子の出力電
流を電流検知抵抗によって電流−電圧変換し、定常負荷
時には、これによる端子間電圧が予め定める値以上とな
ってスイッチング手段が導通し、保護回路への電源供給
を行う。
【0019】したがって、軽負荷状態検出のために、負
荷側回路に特別な構成を設けることなく、電源装置側だ
けで対応することができるとともに、出力電流そのもの
から軽負荷状態を検知するので、ベース電流から検知す
る構成に比べて、該パワー素子の電流増幅率の影響など
を受けることなく、正確に軽負荷状態を検知することが
できる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施の第1の形態につい
て、図1および図2に基づいて説明すれば以下の通りで
ある。
【0021】図1は、本発明の実施の第1の形態の直流
安定化電源装置11の電気回路図である。この直流安定
化電源装置11は、入力端子P1への入力電圧Vinを
降圧して所定の定電圧Voに安定化させて、出力端子P
2から負荷RLへ出力する。前記入力端子P1と、出力
端子P2との間の電源ライン12には、パワートランジ
スタ(この図1の例では、PNP型のバイポーラトラン
ジスタ)Tr1が、直列に介在されている。
【0022】出力端子P2からの出力電圧Voは、平滑
コンデンサCによって安定化されており、その出力電圧
Voは分圧抵抗R1,R2で分圧されて、誤差アンプ1
3に入力される。誤差アンプ13は、基準電圧源14の
基準電圧Vrefと、前記出力電圧Voの分圧値とを比
較し、負荷RLが重くなるなどして、分圧値が低くなる
程、大きな制御電流を制御トランジスタTr2へ出力す
る。制御トランジスタTr2は、パワートランジスタT
r1のベースラインに介在されており、したがって前記
出力電圧Voが低くなる程、該パワートランジスタTr
1のベース電流が増加し、出力電流Ioが増加して、前
記出力電圧Voが一定に維持される。
【0023】前記誤差アンプ13から制御トランジスタ
Tr2への制御信号ライン15には、各種の保護回路1
6が介在されている。保護回路16は、前記誤差アンプ
13から制御トランジスタTr2への制御信号をトラン
ジスタTr3によってバイパスし、これによって制御ト
ランジスタTr2のコレクタ電流、すなわちパワートラ
ンジスタTr1のベース電流を抑制して、出力電流Io
を抑制する保護動作を行う。
【0024】注目すべきは、この直流安定化電源装置1
1では、前記保護回路16へは、トランジスタTr11
から定電流回路17を介して、前記電源ライン12から
電力供給が行われる。この直流安定化電源装置11で
は、前記電源ライン12から定電流回路17への間に直
列に介在される前記トランジスタTr11とともに、該
トランジスタTr11を制御するトランジスタTr12
と、パワートランジスタTr1のベース電流ラインに直
列に介在されるベース抵抗Rsとが設けられている。
【0025】ベース抵抗Rsは、前記パワートランジス
タTr1のベース電流、すなわち制御トランジスタTr
2のエミッタ電流IB を電流−電圧変換する。その端子
電圧は、NPN型の前記トランジスタTr12に与えら
れており、したがって前記ベース電流IB が所定値以上
の定常負荷状態となると、該トランジスタTr12が導
通し、これによってトランジスタTr11のベース電流
が流れて該トランジスタTr11が導通し、定電流回路
17から保護回路16への電源供給が行われる。
【0026】これに対して、前記ベース電流IB が前記
所定値未満の待機状態では、ベース抵抗Rsの端子電圧
は低く、したがってトランジスタTr12,Tr11が
遮断し、定電流回路17から保護回路16への電源供給
は遮断される。こうして、待機時における電力消費を低
減することができる。
【0027】図2は、前記保護回路16の一構成例を示
す電気回路図である。この図2で示す保護回路は過熱保
護回路であり、前記定電流回路17からの定電流は、分
圧抵抗R11,R12に与えられている。この分圧抵抗
R11,R12の接続点P10は、前記制御トランジス
タTr2のベースに接続されている。これらの抵抗R1
1,R12の分圧比および前記定電流回路17からの電
流値は、前記定電流によって前記接続点P10に発生す
る電圧が、通常使用周囲温度範囲で、かつ定常負荷状態
でのパワートランジスタTr1の発熱によって、トラン
ジスタTr3が導通しない電圧に設定されている。
【0028】したがって、過電流や負荷RLの短絡など
によって負荷電流Ioが増加し、パワートランジスタT
r1が加熱して、これによってトランジスタTr3の導
通電圧Vbeが低下し、前記接続点P10の電圧以下と
なると、該トランジスタTr3が導通し、前記制御信号
ライン15を流れる制御電流をバイパスして、パワート
ランジスタTr1のベース電流を抑制し、保護動作を行
う。
【0029】この図2で示す過熱保護回路は最も簡単な
構成例であり、他の構成例が用いられてもよく、また保
護回路16として、短絡保護回路などの他の保護回路お
よびそれらの組合わせが用いられてもよいことは言うま
でもない。
【0030】本発明の実施の第2の形態について、図3
に基づいて説明すれば以下の通りである。
【0031】図3は、本発明の実施の第2の形態の直流
安定化電源装置21の電気回路図である。この直流安定
化電源装置21は、前述の直流安定化電源装置11に類
似し、対応する部分には同一の参照符号を付して、その
説明を省略する。注目すべきは、この直流安定化電源装
置21では、パワートランジスタTr1aをマルチコレ
クタ構造として、そのコレクタ電流の一部を、分圧抵抗
R3,R4によって電流−電圧変換するとともに、それ
らの接続点P3の電圧で、前記トランジスタTr12を
駆動している。
【0032】したがって、パワートランジスタTr1a
は、前述のパワートランジスタTr1に比べて、素子コ
ストが上昇するけれども、前記ベース電流IB から待機
状態を検知する場合に比べて、周囲温度変化によるパワ
ートランジスタTr1aの電流増幅率hfeの変化の影
響などを受けることなく、コレクタ電流から、すなわち
出力電流Ioから、正確に、待機状態を検知することが
できる。
【0033】本発明の実施の第3の形態について、図4
に基づいて説明すれば以下の通りであう。
【0034】図4は、本発明の実施の第3の形態の直流
安定化電源装置31の電気回路図であり、前述の直流安
定化電源装置11,21に類似し、対応する部分には同
一の参照符号を付して、その説明を省略する。この直流
安定化電源装置31では、パワートランジスタTr1と
直列に、電源ライン12に電流検知抵抗Rpが介在され
ており、その端子間電圧が所定値以上となると、トラン
ジスタTr13が導通して、前記トランジスタTr11
のベース電流が引抜かれ、保護回路16への通電が行わ
れる。
【0035】したがって、定常負荷時における電力消費
は若干増大するけれども、前記パワートランジスタTr
1aのように、素子コストの上昇を招くことなく、また
電流増幅率hfeの変化の影響などを受けることなく、
コレクタ電流から、すなわち出力電流Ioから、正確
に、待機状態を検知することができる。
【0036】上述の各直流安定化電源装置11,21,
31は入出力端子P1,P2間の電源ライン12に、パ
ワートランジスタTr1としてPNP型のバイポーラト
ランジスタを介在した電圧降下型の直流安定化電源装置
であるけれども、大電流用途などでパワートランジスタ
Tr1はNPN型であってもよく、また入力電圧よりも
高い出力電圧を得ることができるスイッチング電源装置
であってもよい。
【0037】
【発明の効果】請求項1の発明に係る直流安定化電源装
置は、以上のように、パワー素子の素子破壊を保護する
保護回路を備える直流安定化電源装置において、該パワ
ー素子の制御電流や出力電流から軽負荷状態が検知され
ると、前記保護回路への電源供給を遮断する。
【0038】それゆえ、待機時における電力消費を低減
することができる。
【0039】また、請求項2の発明に係る直流安定化電
源装置は、以上のように、バイポーラトランジスタから
成る前記パワー素子の制御電流をベース抵抗で電流−電
圧変換し、その端子間電圧が予め定める値以上となる定
常負荷時には、スイッチング手段が導通して、保護回路
への電源供給を行う。
【0040】それゆえ、軽負荷状態検出のために、負荷
側回路に特別な構成を設けることなく、電源装置側だけ
で対応することができるとともに、検出抵抗がベース電
流ラインに介在されるので、出力電流から検知する構成
に比べて、損失を少なくすることができる。
【0041】さらにまた、請求項3の発明に係る直流安
定化電源装置は、以上のように、前記パワー素子をマル
チコレクタ型のバイポーラトランジスタとし、そのコレ
クタ電流の一部をバイアス抵抗で電流−電圧変換し、そ
の端子間電圧が予め定める値以上となる定常負荷時に
は、スイッチング手段が導通して、保護回路への電源供
給を行う。
【0042】それゆえ、軽負荷状態検出のために、負荷
側回路に特別な構成を設けることなく、電源装置側だけ
で対応することができるとともに、出力電流に比例した
電流から軽負荷状態を検知するので、ベース電流から検
知する構成に比べて、周囲温度変化による該パワー素子
の電流増幅率の変化の影響などを受けることなく、正確
に軽負荷状態を検知することができる。
【0043】また、請求項4の発明に係る直流安定化電
源装置は、以上のように、バイポーラトランジスタから
成る前記パワー素子と直列に電流検知抵抗を介在し、そ
の端子間電圧が予め定める値以上となる定常負荷時に
は、スイッチング手段が導通して、保護回路への電源供
給を行う。
【0044】それゆえ、軽負荷状態検出のために、負荷
側回路に特別な構成を設けることなく、電源装置側だけ
で対応することができるとともに、出力電流そのものか
ら軽負荷状態を検知するので、ベース電流から検知する
構成に比べて、該パワー素子の電流増幅率の影響などを
受けることなく、正確に軽負荷状態を検知することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1の形態の直流安定化電源装
置の電気回路図である。
【図2】前記直流安定化電源装置における保護回路の一
例を示す電気回路図である。
【図3】本発明の実施の第2の形態の直流安定化電源装
置の電気回路図である。
【図4】本発明の実施の第3の形態の直流安定化電源装
置の電気回路図である。
【図5】典型的な従来技術の直流安定化電源装置の電気
回路図である。
【符号の説明】
11,21,31 直流安定化電源装置 12 電源ライン 13 誤差アンプ 14 基準電圧源 15 制御信号ライン 16 保護回路 17 定電流回路 C 平滑コンデンサ R1,R2;R11,R12 分圧抵抗 R3,R4 分圧抵抗(バイアス抵抗) RL 負荷 Rp 電流検知抵抗 Rs ベース抵抗 Tr1,Tr1a パワートランジスタ(パワー素
子) Tr2 制御トランジスタ Tr3,Tr11,Tr12,Tr13 トランジス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力電圧に応答してパワー素子の制御端子
    への制御電流を制御することによって前記出力電圧を所
    望とする定電圧に安定化させるとともに、保護回路が、
    前記パワー素子の素子破壊を保護するようにした直流安
    定化電源装置において、 前記パワー素子の負荷状態を検出する負荷状態検出手段
    と、 前記負荷状態検出手段の検出結果に応答し、検出された
    負荷状態が予め定めるレベルよりも軽い場合には、前記
    保護回路への電源供給を遮断する通電制御手段とを含む
    ことを特徴とする直流安定化電源装置。
  2. 【請求項2】前記パワー素子は、バイポーラトランジス
    タで構成され、 前記通電制御手段は、前記パワー素子のベース電流を電
    圧変換する検出抵抗と、入力電源ラインと前記保護回路
    との間に直列に介在され、前記検出抵抗の端子間電圧が
    予め定める値以上となると導通するスイッチング手段と
    を備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の直
    流安定化電源装置。
  3. 【請求項3】前記パワー素子は、マルチコレクタ型のバ
    イポーラトランジスタで構成され、 前記通電制御手段は、コレクタ電流の一部を電流−電圧
    変換するバイアス抵抗と、入力電源ラインと前記保護回
    路との間に直列に介在され、前記バイアス抵抗の端子間
    電圧が予め定める値以上となると導通するスイッチング
    手段とを備えて構成されることを特徴とする請求項1記
    載の直流安定化電源装置。
  4. 【請求項4】前記パワー素子は、バイポーラトランジス
    タで構成され、 前記通電制御手段は、前記パワー素子と直列に介在され
    る電流検知抵抗と、入力電源ラインと前記保護回路との
    間に直列に介在され、前記電流検知抵抗の端子間電圧が
    予め定める値以上となると導通するスイッチング手段と
    を備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の直
    流安定化電源装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007538475A (ja) * 2004-05-19 2007-12-27 インターナショナル レクティファイアー コーポレイション 高く、かつ広い作動電圧レンジのためのバイアス回路を備えるゲートドライバー出力ステージ
CN106796437A (zh) * 2014-09-16 2017-05-31 日立汽车系统株式会社 传感器装置
JP2020145924A (ja) * 2020-06-03 2020-09-10 エイブリック株式会社 スイッチングレギュレータ

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