JP2000333453A - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、高調波を抑制するためにPFC回路
を備えつつ、休止時には電力消費を削減して、省エネ規
制値を達成することを目的としている。 【解決手段】本発明の直流電源装置は、電源端子に流れ
る電流波形が近似正弦波となるように該電流検出抵抗R
により検出された検出電流に基づきスイッチング素子Q
1を制御するPFC回路2を備えている。コンデンサC
の両端の平滑直流電圧は、DC−DCコンバータ3に供
給され、これにより安定した直流電圧を負荷に供給す
る。負荷電流は、スイッチング素子Q1に流れる電流と
して、フォトダイオードPC−Dによって検出され、規
定値以下のとき、フォトトランジスタPC−Tを介し
て、かつ制御回路4を介して、PFC回路2のスイッチ
ング素子Q1をオフに制御する。これによって、負荷が
75Wのような所定値以下の時には、PFC回路2の機
能をオフに制御する。
を備えつつ、休止時には電力消費を削減して、省エネ規
制値を達成することを目的としている。 【解決手段】本発明の直流電源装置は、電源端子に流れ
る電流波形が近似正弦波となるように該電流検出抵抗R
により検出された検出電流に基づきスイッチング素子Q
1を制御するPFC回路2を備えている。コンデンサC
の両端の平滑直流電圧は、DC−DCコンバータ3に供
給され、これにより安定した直流電圧を負荷に供給す
る。負荷電流は、スイッチング素子Q1に流れる電流と
して、フォトダイオードPC−Dによって検出され、規
定値以下のとき、フォトトランジスタPC−Tを介し
て、かつ制御回路4を介して、PFC回路2のスイッチ
ング素子Q1をオフに制御する。これによって、負荷が
75Wのような所定値以下の時には、PFC回路2の機
能をオフに制御する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電源装置に関
し、特に、交流電源からの交流入力を全波整流回路で整
流し、高調波抑制回路及び平滑回路を経た後、DC−D
Cコンバータにより安定した直流電圧を負荷に供給する
直流電源装置に関する。
し、特に、交流電源からの交流入力を全波整流回路で整
流し、高調波抑制回路及び平滑回路を経た後、DC−D
Cコンバータにより安定した直流電圧を負荷に供給する
直流電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高調波歪が大きい場合、高い周波数の高
調波成分が大きくなるために、交流電力供給側に過剰電
流が流れて、実効電力供給能力を低下させると共に、高
調波成分が他の機器に悪影響を及ぼすので、消費電力7
5W(後年50W)を超える機器には高調波規制が課せ
られている。さらにその上に、省エネ(エネルギースタ
ー基準)も要求されている。情報処理関連の周辺装置
は、動作時と休止時の消費電力差が大きく、休止時には
機種毎に省エネ規制値が課せられている。
調波成分が大きくなるために、交流電力供給側に過剰電
流が流れて、実効電力供給能力を低下させると共に、高
調波成分が他の機器に悪影響を及ぼすので、消費電力7
5W(後年50W)を超える機器には高調波規制が課せ
られている。さらにその上に、省エネ(エネルギースタ
ー基準)も要求されている。情報処理関連の周辺装置
は、動作時と休止時の消費電力差が大きく、休止時には
機種毎に省エネ規制値が課せられている。
【0003】前述したような高調波規制に対応するため
の高調波抑制回路として、電源からの電流波形を正弦波
に近づけることにより、高調波の発生を抑制するものが
種々提案されており、これは、同時に力率の向上を図る
ことが可能であるので、力率改善回路(PFC回路)と
も称せられているものである。
の高調波抑制回路として、電源からの電流波形を正弦波
に近づけることにより、高調波の発生を抑制するものが
種々提案されており、これは、同時に力率の向上を図る
ことが可能であるので、力率改善回路(PFC回路)と
も称せられているものである。
【0004】図3は、このような高調波抑制回路として
PFC回路2を備える従来の直流電源装置を示す図であ
る。交流入力は、全波整流回路1で整流した後、PFC
回路2に入力され、そして、平滑された後、DC−DC
コンバータ3で安定した直流電圧に変換される。図示し
たように、DC−DCコンバータのような高調波の発生
源となる回路を用いた電源装置には、高調波を抑制する
ことが求められる。図示のPFC回路2は、全波整流回
路1の出力側の直流ラインの一方(正側)に接続された
リアクトルLと、該リアクトルLの反対側と他方の直流
ラインと(負側)の間に接続されたスイッチング素子Q
1及び電流検出器としての電流検出抵抗Rとから構成さ
れている。この検出電流に基づき、制御回路4は、スイ
ッチング素子Q1で、電源周波数よりも十分に高い周波
数(例えば20KHz)で断続して、電源端子に流れる
電流波形が近似正弦波となるように制御している。これ
によって、高調波を抑制することが可能となっている。
また、DC−DCコンバータ3の効率は、それを構成す
るトランスTの材質、スイッチング素子Q2の特性、更
に2次側部品の改善により大幅な向上が図られている。
PFC回路2を備える従来の直流電源装置を示す図であ
る。交流入力は、全波整流回路1で整流した後、PFC
回路2に入力され、そして、平滑された後、DC−DC
コンバータ3で安定した直流電圧に変換される。図示し
たように、DC−DCコンバータのような高調波の発生
源となる回路を用いた電源装置には、高調波を抑制する
ことが求められる。図示のPFC回路2は、全波整流回
路1の出力側の直流ラインの一方(正側)に接続された
リアクトルLと、該リアクトルLの反対側と他方の直流
ラインと(負側)の間に接続されたスイッチング素子Q
1及び電流検出器としての電流検出抵抗Rとから構成さ
れている。この検出電流に基づき、制御回路4は、スイ
ッチング素子Q1で、電源周波数よりも十分に高い周波
数(例えば20KHz)で断続して、電源端子に流れる
電流波形が近似正弦波となるように制御している。これ
によって、高調波を抑制することが可能となっている。
また、DC−DCコンバータ3の効率は、それを構成す
るトランスTの材質、スイッチング素子Q2の特性、更
に2次側部品の改善により大幅な向上が図られている。
【0005】しかしながら、このようなPFC回路2に
ついては、高調波を抑制することができるものの、この
回路自体が電力を消費して、休止時の省エネ規制値を達
成することを困難にするという問題を生じている。
ついては、高調波を抑制することができるものの、この
回路自体が電力を消費して、休止時の省エネ規制値を達
成することを困難にするという問題を生じている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明は、か
かる問題を解決し、高調波を抑制するためにPFC回路
を備えつつ、休止時には電力消費を削減して、省エネ規
制値を達成することを目的としている。
かる問題を解決し、高調波を抑制するためにPFC回路
を備えつつ、休止時には電力消費を削減して、省エネ規
制値を達成することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の直流電源装置
は、交流電源からの交流入力を全波整流回路1で整流
し、該全波整流回路1の出力側に、リアクトルLと、ス
イッチング素子Q1及び電流検出抵抗Rとを直列に配置
して、電源端子に流れる電流波形が近似正弦波となるよ
うに該電流検出抵抗Rにより検出された検出電流に基づ
きスイッチング素子Q1を制御するPFC回路2を接続
し、さらに、該スイッチング素子Q1及び電流検出抵抗
Rの両端に平滑用のコンデンサCを接続している。この
コンデンサCの両端からは整流平滑した直流電圧を取り
だしてDC−DCコンバータ3に供給し、該DC−DC
コンバータ3により安定した直流電圧を負荷に供給す
る。負荷電流に相当する電流は、スイッチング素子Q1
に流れる電流として、電流検出抵抗Rの両端に直列調整
抵抗rと共に接続されたフォトダイオードPC−Dによ
って検出される。このフォトダイオードPC−Dからな
る検出手段が、規定値以下の電流を検出したとき、フォ
トトランジスタPC−Tを介して、かつ制御回路4を介
して、PFC回路2のスイッチング素子Q1をオフに制
御する。これによって、負荷が75Wのような所定値以
下の時には、PFC回路2の機能をオフに制御して、P
FC回路2による電力消費を削減することが可能となっ
ている。
は、交流電源からの交流入力を全波整流回路1で整流
し、該全波整流回路1の出力側に、リアクトルLと、ス
イッチング素子Q1及び電流検出抵抗Rとを直列に配置
して、電源端子に流れる電流波形が近似正弦波となるよ
うに該電流検出抵抗Rにより検出された検出電流に基づ
きスイッチング素子Q1を制御するPFC回路2を接続
し、さらに、該スイッチング素子Q1及び電流検出抵抗
Rの両端に平滑用のコンデンサCを接続している。この
コンデンサCの両端からは整流平滑した直流電圧を取り
だしてDC−DCコンバータ3に供給し、該DC−DC
コンバータ3により安定した直流電圧を負荷に供給す
る。負荷電流に相当する電流は、スイッチング素子Q1
に流れる電流として、電流検出抵抗Rの両端に直列調整
抵抗rと共に接続されたフォトダイオードPC−Dによ
って検出される。このフォトダイオードPC−Dからな
る検出手段が、規定値以下の電流を検出したとき、フォ
トトランジスタPC−Tを介して、かつ制御回路4を介
して、PFC回路2のスイッチング素子Q1をオフに制
御する。これによって、負荷が75Wのような所定値以
下の時には、PFC回路2の機能をオフに制御して、P
FC回路2による電力消費を削減することが可能となっ
ている。
【0008】また、本発明の直流電源装置は、負荷電流
に相当する電流として、過電流を検出したとき、前記ス
イッチング素子Q1を制御して出力の制限を行うことが
できる。
に相当する電流として、過電流を検出したとき、前記ス
イッチング素子Q1を制御して出力の制限を行うことが
できる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、例示により詳細
に説明する。図1は、本発明の直流電源装置の一例を示
す図である。交流電源からの交流入力は、全波整流回路
1で整流した後、PFC回路2に入力され、そして、P
FC回路2を構成するリアクトルLとコンデンサCによ
り平滑した後、これをDC−DCコンバータ3の入力側
に入力する。
に説明する。図1は、本発明の直流電源装置の一例を示
す図である。交流電源からの交流入力は、全波整流回路
1で整流した後、PFC回路2に入力され、そして、P
FC回路2を構成するリアクトルLとコンデンサCによ
り平滑した後、これをDC−DCコンバータ3の入力側
に入力する。
【0010】例示したDC−DCコンバータ3自体は周
知のものであり、DC−DCコンバータ3に入力された
整流平滑出力をスイッチング素子(FET)Q2にてス
イッチングしてトランスTの一次側へ供給し、このトラ
ンスTの二次側出力をダイオード、チョークコイル及び
コンデンサによる整流平滑回路にて再び直流に変換する
コンバータ回路となっている。これによって、DC24
V及びDC5Vと例示したような直流電圧を、負荷(周
辺装置)に安定に供給する。
知のものであり、DC−DCコンバータ3に入力された
整流平滑出力をスイッチング素子(FET)Q2にてス
イッチングしてトランスTの一次側へ供給し、このトラ
ンスTの二次側出力をダイオード、チョークコイル及び
コンデンサによる整流平滑回路にて再び直流に変換する
コンバータ回路となっている。これによって、DC24
V及びDC5Vと例示したような直流電圧を、負荷(周
辺装置)に安定に供給する。
【0011】PFC回路2は、全波整流回路1の出力側
の直流ラインの一方(正側)に接続されて、高調波を抑
制するリアクトルLと、該リアクトルLの反対側と他方
の直流ラインと(負側)の間に接続されたスイッチング
素子(FET)Q1及び電流検出器としての電流検出抵
抗Rとから構成されている。この検出電流に基づき、制
御回路4は、スイッチング素子Q1で、電源周波数より
も十分に高い周波数(例えば20KHz)で断続して、
電源端子に流れる電流波形が近似正弦波となるように制
御している。
の直流ラインの一方(正側)に接続されて、高調波を抑
制するリアクトルLと、該リアクトルLの反対側と他方
の直流ラインと(負側)の間に接続されたスイッチング
素子(FET)Q1及び電流検出器としての電流検出抵
抗Rとから構成されている。この検出電流に基づき、制
御回路4は、スイッチング素子Q1で、電源周波数より
も十分に高い周波数(例えば20KHz)で断続して、
電源端子に流れる電流波形が近似正弦波となるように制
御している。
【0012】このように前述の従来技術と同様に動作す
るが、例示の回路はこれに加えて、電流検出抵抗Rの両
端に、抵抗r及びこれと直列接続のフォトダイオードP
C−Dとが接続されており、さらに、このフォトダイオ
ードPC−Dとフォトカプラーを構成するフォトトラン
ジスタPC−Tを備えている。図中、VCCはフォトト
ランジスタPC−Tに電流を供給する電源電圧を示して
いる。フォトダイオードPC−Dは、スイッチング素子
Q1に流れる電流を、フォトトランジスタPC−Tを介
してフィードバックするためのものであり、また、直列
接続の抵抗rは、フォトダイオードPC−Dに流れる電
流を調整するための付属抵抗である。
るが、例示の回路はこれに加えて、電流検出抵抗Rの両
端に、抵抗r及びこれと直列接続のフォトダイオードP
C−Dとが接続されており、さらに、このフォトダイオ
ードPC−Dとフォトカプラーを構成するフォトトラン
ジスタPC−Tを備えている。図中、VCCはフォトト
ランジスタPC−Tに電流を供給する電源電圧を示して
いる。フォトダイオードPC−Dは、スイッチング素子
Q1に流れる電流を、フォトトランジスタPC−Tを介
してフィードバックするためのものであり、また、直列
接続の抵抗rは、フォトダイオードPC−Dに流れる電
流を調整するための付属抵抗である。
【0013】周辺装置が稼働する負荷動作時、DC−D
Cコンバータ3を構成するトランスTの1次側には大き
な電流が要求され、それをリアクトルL側より供給す
る。その供給電力に比例した電流がスイッチング素子Q
1に流れる。負荷電力が大きくなり、過電流になると、
電流検出抵抗R両端の電圧が上がり、制御回路4にフォ
トトランジスタPC−Tを介してフィードバックして、
出力の制限を行う。即ち、過電流保護を行うように、ス
イッチング素子Q1を制御して、そこに流れる電流を制
限する。
Cコンバータ3を構成するトランスTの1次側には大き
な電流が要求され、それをリアクトルL側より供給す
る。その供給電力に比例した電流がスイッチング素子Q
1に流れる。負荷電力が大きくなり、過電流になると、
電流検出抵抗R両端の電圧が上がり、制御回路4にフォ
トトランジスタPC−Tを介してフィードバックして、
出力の制限を行う。即ち、過電流保護を行うように、ス
イッチング素子Q1を制御して、そこに流れる電流を制
限する。
【0014】周辺装置が待機する負荷待機時、負荷の必
要電力は減少し、電流検出抵抗Rの両端の電圧も低下す
る。この時、例えば、75W以下の負荷電力に相当する
電流を検出したとき、電流検出抵抗Rと並列のフォトダ
イオードPC−Dはオフとなるよう、調整抵抗rにより
調整されている。それ故、フォトダイオードPC−Dと
フォト結合されているフォトトランジスタPC−Tもま
たオフとなる。このフォトトランジスタPC−Tの出力
は、スイッチング素子Q1をオン・オフ制御する制御回
路4のON/OFF端子入力をHIGH/LOWに制御
するので、フォトトランジスタPC−Tがオフのとき、
スイッチング素子Q1はオフになる。これによって、リ
アクトルLは単なるコイルになる。つまり、負荷が規定
値75W以下になったとき、スイッチング素子Q1とリ
アクトルLの動作が停止する。これによって、高調波電
流は発生するが、電力損失は削減される。なお、例示の
回路において、フォトカプラーを用いて、負荷電流とし
て、スイッチング素子Q1に流れる電流を検出している
が、負荷電流は必ずしもこの位置で検出する必要はな
い。
要電力は減少し、電流検出抵抗Rの両端の電圧も低下す
る。この時、例えば、75W以下の負荷電力に相当する
電流を検出したとき、電流検出抵抗Rと並列のフォトダ
イオードPC−Dはオフとなるよう、調整抵抗rにより
調整されている。それ故、フォトダイオードPC−Dと
フォト結合されているフォトトランジスタPC−Tもま
たオフとなる。このフォトトランジスタPC−Tの出力
は、スイッチング素子Q1をオン・オフ制御する制御回
路4のON/OFF端子入力をHIGH/LOWに制御
するので、フォトトランジスタPC−Tがオフのとき、
スイッチング素子Q1はオフになる。これによって、リ
アクトルLは単なるコイルになる。つまり、負荷が規定
値75W以下になったとき、スイッチング素子Q1とリ
アクトルLの動作が停止する。これによって、高調波電
流は発生するが、電力損失は削減される。なお、例示の
回路において、フォトカプラーを用いて、負荷電流とし
て、スイッチング素子Q1に流れる電流を検出している
が、負荷電流は必ずしもこの位置で検出する必要はな
い。
【0015】図2は、図1に例示した直流電源装置の電
力損失を説明するための図である。図の縦軸に損失電力
を、横軸に負荷電力を示している。図示したように、電
源装置の全体損失は、DC−DCコンバータで生じる損
失に、PFC回路の損失分を加えたものとなる。例示の
電源装置は、前述したように、電流を検出することによ
り、例えば75W以上か否か、即ち、周辺装置稼働時か
否かを検出して、周辺装置稼働時でないときは、PFC
回路の動作を停止し、図中、ハッチングで示すPFC損
失分を削減するものである。
力損失を説明するための図である。図の縦軸に損失電力
を、横軸に負荷電力を示している。図示したように、電
源装置の全体損失は、DC−DCコンバータで生じる損
失に、PFC回路の損失分を加えたものとなる。例示の
電源装置は、前述したように、電流を検出することによ
り、例えば75W以上か否か、即ち、周辺装置稼働時か
否かを検出して、周辺装置稼働時でないときは、PFC
回路の動作を停止し、図中、ハッチングで示すPFC損
失分を削減するものである。
【0016】
【発明の効果】本発明は、負荷動作時に存在したPFC
回路の損失は、待機時にはなくなり、DC−DCコンバ
ータ分の損失分のみとなるので、電力変換効率は上昇す
る。負荷装置がスリープモード(停止モード)時には、
負荷電力はさらに減少するので、エネルギースター基準
値をクリアしやすくなる。このようにして、所定電力
(例えば75W)を越える機器に課せられている高調波
規制をクリアする一方、休止時にはPFC回路機能をオ
フにすることにより、要求される省エネ規制値もまた達
成することが可能となる。
回路の損失は、待機時にはなくなり、DC−DCコンバ
ータ分の損失分のみとなるので、電力変換効率は上昇す
る。負荷装置がスリープモード(停止モード)時には、
負荷電力はさらに減少するので、エネルギースター基準
値をクリアしやすくなる。このようにして、所定電力
(例えば75W)を越える機器に課せられている高調波
規制をクリアする一方、休止時にはPFC回路機能をオ
フにすることにより、要求される省エネ規制値もまた達
成することが可能となる。
【図1】本発明の直流電源装置の一例を示す図である。
【図2】図1に例示した直流電源装置の電力損失を説明
するための図である。
するための図である。
【図3】高調波抑制回路としてPFC回路を備える従来
の直流電源装置を示す図である。
の直流電源装置を示す図である。
1 全波整流回路 2 PFC回路 3 DC−DCコンバータ 4 制御回路
Claims (5)
- 【請求項1】 交流電源からの交流入力を全波整流回路
で整流し、高調波抑制回路及び平滑回路を経た後、DC
−DCコンバータにより安定した直流電圧を負荷に供給
する直流電源装置において、 負荷電流或いはそれに相当する電流を検出する検出手段
と、 該検出手段が、規定値以下の負荷電流或いはそれに相当
する電流を検出したとき、前記高調波抑制回路の機能を
停止させるよう動作する制御手段と、 から成る直流電源装置。 - 【請求項2】 交流電源からの交流入力を全波整流回路
で整流し、該全波整流回路の出力側に、リアクトルと、
スイッチング素子及び電流検出抵抗とを直列に接続し
て、電源端子に流れる電流波形が近似正弦波となるよう
に該電流検出抵抗により検出された検出電流に基づきス
イッチング素子を制御するPFC回路を接続し、さら
に、該スイッチング素子及び電流検出抵抗の両端に平滑
用のコンデンサを接続すると共に、その両端から整流平
滑した直流電圧を取りだしてDC−DCコンバータに供
給するよう配置し、該DC−DCコンバータにより直流
電圧を負荷に供給する直流電源装置において、 負荷電流に相当する電流を検出する検出手段と、 該検出手段が、規定値以下の電流を検出したとき、前記
PFC回路のスイッチング素子をオフに制御する制御手
段と、 から成る直流電源装置。 - 【請求項3】 前記負荷電流に相当する電流として、前
記スイッチング素子に流れる電流が検出される請求項2
に記載の直流電源装置。 - 【請求項4】 前記負荷電流に相当する電流を、前記電
流検出抵抗の両端に直列接続の調整抵抗と共に接続され
たフォトダイオードにより検出する請求項2に記載の直
流電源装置。 - 【請求項5】 前記負荷電流に相当する電流として、過
電流を検出したとき、前記スイッチング素子を制御して
出力の制限を行う請求項2〜請求項4のいずれかに記載
の直流電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11139498A JP2000333453A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11139498A JP2000333453A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 直流電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000333453A true JP2000333453A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15246685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11139498A Pending JP2000333453A (ja) | 1999-05-20 | 1999-05-20 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000333453A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007514395A (ja) * | 2003-12-15 | 2007-05-31 | システム ゼネラル コーポレーション | Pfc−pwm電力変換器の消費電力を低減する装置 |
JP2014073041A (ja) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Kyocera Document Solutions Inc | 画像形成装置及び電力制御方法 |
JPWO2012104980A1 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-07-03 | 富士通株式会社 | 電源装置、および電子機器システム |
-
1999
- 1999-05-20 JP JP11139498A patent/JP2000333453A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007514395A (ja) * | 2003-12-15 | 2007-05-31 | システム ゼネラル コーポレーション | Pfc−pwm電力変換器の消費電力を低減する装置 |
JP4871135B2 (ja) * | 2003-12-15 | 2012-02-08 | システム ゼネラル コーポレーション | Pfc−pwm電力変換器の消費電力を低減する装置 |
JPWO2012104980A1 (ja) * | 2011-01-31 | 2014-07-03 | 富士通株式会社 | 電源装置、および電子機器システム |
JP2014073041A (ja) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Kyocera Document Solutions Inc | 画像形成装置及び電力制御方法 |
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20050405 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20070731 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |