JP2003158877A - 直流電源装置 - Google Patents
直流電源装置Info
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Abstract
できる樹脂成形型のトルク伝達部材を提供すること。 【解決手段】 降圧コンバータ3と、この降圧コンバー
タの出力側に接続されるコンデンサ4と、その両端に入
力端子が結合されるDC−DCコンバータ5とを備えた
直流電源装置において、商用交流入力側で停電が生じた
とき、商用交流電力の停電を示す停電検出信号を受けて
降圧コンバータ3はオフし、DC−DCコンバータ5は
そのまま動作してコンデンサ4に充電されたエネルギー
を負荷7に供給することにより負荷電圧の落ち込みを無
くし、前記商用交流入力が回復したときには、降圧コン
バータ3は突入電流が流れるのを防止する突入電流防止
機能を働かせながら動作を再開する直流電源装置。
Description
圧コンバータとDC−DCコンバータとこれらの間に接
続されたフィルタ用コンデンサを備えた直流電源に関す
る。
直流電源装置の1例を図6により説明すると、商用交流
電源1の商用交流電圧を安定化された直流電圧に変換す
る直流電源2は、力率を向上させるための降圧コンバー
タ3’からなる力率改善回路と、その出力端子間に接続
されたフィルタ用コンデンサ4と、安定化された直流電
圧を出力するDC−DCコンバータ5とその出力端子間
に接続されたバックアップコンデンサ6とからなる。商
用交流電源が正常な場合には、整流器2は負荷7に給電
を行いながら、その直流出力端子8、9間に接続された
蓄電池10を充電している。このような正常な運転状態
において、落雷などによって商用交流電源系に停電が生
じたとすると、商用交流電源ラインに設けられた停電・
停電回復検出回路11がその停電を検出し、停電検出信
号Sgを降圧コンバータ3とDC−DCコンバータ5と
の双方に同時に与え、これらは同時に停止する。つま
り、整流器2は動作を停止する。以後、図示しない商用
交流電源が復帰するまで蓄電池10から直流電力を負荷
7に供給する。
停電・停電回復検出回路11が停電回復を検出し、停電
回復検出信号を降圧コンバータ3’に与えると同時に、
DC−DCコンバータ5にも与える。これに伴い、降圧
コンバータ3’とDC−DCコンバータ5はほぼ同時に
動作を再開する。このとき、フィルタ用コンデンサ4に
充電されたエネルギーはほとんど停電前の値に維持され
ているから、突入電流が流れるおそれは無く、降圧コン
バータ3’もDC−DCコンバータ5も通常の動作状態
に入れる。このような従来の直流電源にあっては、停電
回復時における突入電流の防止対策を施す必要が無いと
いう効果を有していた。したがって、降圧コンバータ
3’は停電回復時にソフトスタート起動機能、又は突入
電流防止機能を働かせる機能を備える必要は無かった。
ように商用交流電源の停電と同時に直流電源2が完全に
動作停止となるため、バックアップコンデンサ6が無け
れば負荷電圧が短時間だけ急低下する負荷電圧落ち込み
現象が生じる。この負荷電圧落ち込み現象は、停電発生
前では蓄電池10の充電が行われており、停電発生後は
放電動作を行うのであるが、直流出力端子8、9と蓄電
池10間における配線のインダクタンスや蓄電池自身の
インピーダンスなどに起因して発生する。つまり、充放
電の切り替わりには短時間要し、配線の長さなどによっ
て異なるが、負荷電圧落ち込み現象が生じる切り替わり
時間は、例えば数ミリ秒から7−8ミリ秒程度である。
この負荷電圧落ち込み現象は、負荷によっては避けなけ
ればならない。
サ6であり、その充放電切り替わり時間にはバックアッ
プコンデンサ6に充電されているエネルギーが負荷7に
放電されるので、負荷電圧落ち込み現象はほとんど発生
しない。この場合、バックアップコンデンサ6のエネル
ギーは直接放電されるために、容量の大きなコンデンサ
が必要とされ、コストアップを招来すると同時に、装置
の小型軽量化を妨げる大きな要因となっていた。
することを目的にし、従来用いていたバックアップコン
デンサを除去し、充放電切り替わり時間には降圧コンバ
ータからなる力率改善回路とDC−DCコンバータとの
間に接続されたフィルタ用コンデンサに充電された電気
エネルギーを利用して、負荷電圧が落ち込むのを防止し
たものである。
前記課題を解決するため、商用交流電圧を整流すると共
にその整流された電圧を降圧する降圧コンバータと、こ
の降圧コンバータの出力側に接続されるコンデンサと、
そのコンデンサの両端に入力端子が結合されるDC−D
Cコンバータとを備えた直流電源装置において、商用交
流入力側で停電が生じたとき、商用交流電力の停電を示
す停電検出信号を受けて前記降圧コンバータはオフし、
前記DC−DCコンバータはそのままパルス幅制御動作
を行って前記コンデンサに充電されたエネルギーを負荷
に供給することにより負荷電圧保持時間を確保し、前記
商用交流入力が回復したときには、前記降圧コンバータ
は突入電流が流れるのを防止する突入電流防止機能を働
かせながら動作を再開する直流電源装置を提供する。
るため、請求項1において、前記DC−DCコンバータ
は前記コンデンサの両端の電圧が動作を保持できる下限
値に低下するまで動作する直流電源装置を提供する。
るため、請求項1において、前記DC−DCコンバータ
は、前記降圧コンバータが停止した後、予め決めた時間
の後で停止する直流電源装置を提供する。
るため、請求項1において、前記DC−DCコンバータ
は前記コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出回路
と、基準電源と、前記電圧検出回路の検出電圧と前記基
準電源の基準電圧とを比較する比較回路とを含む制御部
を備え、前記検出電圧が前記基準電源よりも小さくなる
とき、前記DC−DCコンバータをオフさせる直流電源
装置を提供する。
るため、請求項1において、前記コンデンサは前記DC
−DCコンバータの出力電圧よりも高い電圧値まで充電
されることを特徴とする直流電源装置を提供する。
るため、商用交流電圧を整流すると共にその整流された
電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路と、その昇圧コンバ
ータ回路の出力側に接続される突入電流防止回路と、そ
の突入電流防止回路の出力側に接続されるコンデンサ
と、そのコンデンサの両端に入力端子が結合されるDC
−DCコンバータとを備えた直流電源装置において、商
用交流入力側で停電が生じたとき、商用交流電力の停電
を示す停電検出信号を受けて前記昇圧コンバータ回路は
オフし、前記DC−DCコンバータはそのままパルス幅
制御動作を行って前記コンデンサに充電されたエネルギ
ーを負荷に供給することにより負荷電圧保持時間を確保
し、前記商用交流入力が回復したときには、前記突入電
流防止回路の電流制限機能を働かせた後に、昇圧コンバ
ータ回路を動作させる直流電源装置を提供する。
直流電源装置の一実施例について説明する。この直流電
源装置の特徴は、バックアップコンデンサを除去し、商
用交流電源の停電時には、停電即座に降圧コンバータ3
を停止させ、DC−DCコンバータ5だけ動作をしばら
く継続させて、その入力側のコンデンサ4の電気エネル
ギーを負荷に供給することにより、負荷電圧が落ち込む
のを防ぐところにある。通常、コンデンサ4の電圧はD
C−DCコンバータ5の出力電圧よりもかなり高いの
で、エネルギーの面でDC−DCコンバータ5の出力電
圧に充電されるバックアップコンデンサに比べて、大幅
に有利である。
の記号は相当する部材を示すものとし、この発明で用い
る降圧コンバータ3は停電・停電回復検出器11から停
電回復検出信号を受けるときにはソフトスタート起動、
つまり予め決められた最小のオンパルス幅から徐々にオ
ンパルス幅が大きくなる起動方法で動作を開始する。
の主回路構成は極く一般的なものであり、例えば図5に
示すような構成のものである。この降圧コンバータ3は
整流器3a、IGBT又はFETのようなスイッチング
半導体素子3b、コンデンサ4とLCフィルタを構成す
るインダクタ3c、及びフライホイールダイオード3d
からなり、スイッチング半導体素子3bのデューティサ
イクルに対応する電圧が出力され、コンデンサ4に充電
される。したがって、スイッチング半導体素子3bのデ
ューティサイクルが低いほどコンデンサ4の充電電圧は
低くなり、つまり降圧できる。また、降圧コンバータ3
は一般的にソフトスタート起動、つまり予め決められた
最小のオンパルス幅から徐々にオンパルス幅が大きくな
るように起動する機能を有しているが、従来の場合には
停電回復時にはソフトスタート起動を行う技術思想は無
かった。この実施例の降圧コンバータ3の特徴は、停電
・停電回復検出器11から停電回復検出信号を受けると
きには、その制御回路が有しているソフトスタート機能
が作動し、ソフトスタート起動するところにあり、この
ことが後で述べるように、停電回復時に突入電流が流れ
るのを防止する。なお、DC−DCコンバータ5は極く
一般的なものであり、図示しないが、インバータ回路と
整流回路とフィルタ回路とからなる。
と、商用交流電源系が正常の場合には、停電・停電回復
検出回路11は停電検出信号Sgを発生しないので、降
圧コンバータ3とDC−DCコンバータ5は双方とも定
常の動作を行う。この状態では、降圧コンバータ3によ
りコンデンサ4は商用交流電圧よりも低い電圧に充電さ
れ、DC−DCコンバータ5はコンデンサ4の電圧を入
力電圧として安定化された所定の値の直流電圧を出力す
る。この直流電圧は負荷7に供給されると共に、蓄電池
10にも印加される。
る状態で、時刻t1で落雷などにより商用交流電源系に
停電が生じたとすると、停電・停電回復検出回路11は
停電検出信号Sgを発生し、停電検出信号Sgは降圧コ
ンバータ3だけに与えられる。この停電検出信号Sgを
受けると、直ぐに降圧コンバータ3は動作を停止する
が、DC−DCコンバータ5はコンデンサ4の電圧が所
定の電圧値に低下するまで動作を続ける。つまり停電後
でも、DC−DCコンバータ5はコンデンサ4の電圧を
入力電圧としてパルス幅制御動作を行い、直流出力電圧
の低下を防ごうと動作する。停電直後のDC−DCコン
バータ5の出力電圧と蓄電池の端子電圧は停電直前の電
圧値に実質的に等しいが、コンデンサ4は通常のフィル
タ用コンバータと同程度の容量のものであるので、その
端子電圧はミリ秒のオーダでみても比較的急な勾配で降
下するため、DC−DCコンバータ5はオン幅を広げて
行って設定電圧を維持しようと動作する。
定電圧を維持しきれなくなくなり、その直流出力電圧が
降下を始め、これに伴い出力電流も減少を始めると、蓄
電池10から流れだす電流が増加を始める。その時点が
蓄電池10の前述した充放電切替え時間と同程度、又は
充放電切替え時間が経過していれば、負荷電圧は瞬間的
にもほとんど低下することなく、蓄電池10から負荷7
へ給電を開始することになる。したがって、コンデンサ
4の容量は商用電力の停電時に、前述した充放電切替え
時間と同程度の間はDC−DCコンバータ5が設定電圧
をほぼ維持できる程度の大きさが好ましいが、停電時の
出力特性を従来よりも改善できるという面ではコンデン
サ4の容量はそれよりも小さくても良い。
はそれよりも長い場合でも、停電が回復すると、停電・
停電回復検出回路11は停電回復検出信号Shを降圧コ
ンバータ3に供給する。降圧コンバータ3は停電検出信
号Sgを受けて動作を一旦停止し、停電回復検出信号S
hを受けて動作を再開するときには、必ずソフトスター
ト機能が働く。
遮断して動作を停止させ、次にその入力スイッチを接続
して直流電源装置の動作を再開させる場合にも同様であ
る。したがって、停電時にコンデンサ4がほとんど放電
されてその電圧がかなり低い値になっていたとしても、
降圧コンバータ3のソフトスタート動作により回路に過
大な電流が流れることはない。そして、コンデンサ4が
所定の電圧まで充電されると、DC−DCコンバータ5
は動作を再開し、DC−DCコンバータ5の出力電圧が
蓄電池10の電圧よりも高ければ、DC−DCコンバー
タ5が負荷7に給電すると共に、蓄電池10に充電電力
を供給する。
品を追加することなく、商用交流電力の停電時に、負荷
電圧の落ち込みを小さく抑える、あるいは実質的に負過
電圧の落ち込みを防止することができ、また停電回復時
に降圧コンバータ3とDC−DCコンバータ5間のコン
デンサ4の電圧が非常に低い電圧値になっていたとして
も、降圧コンバータ3のソフトスタート動作により過大
な電流が流れるを確実に防止することができる。
の第2の実施例について説明する。図3において、図1
で示した記号と同じ記号の部材は図1の部材に相当する
ものとする。この実施例では、停電・停電回復検出回路
11からの停電検出信号Sgと停電回復検出信号Sh
が、時間遅延回路又はタイマのような時間設定回路12
を通してDC−DCコンバータ5に与えられ、商用交流
電力が停電すると、降圧コンバータ3は直ぐに動作を停
止するが、DC−DCコンバータ5は時間設定回路12
で設定された時間が経過するまで動作を続け、しかる後
に動作を停止するところに特徴がある。
した実施例の動作と同様であるので説明を省略する。次
に、商用交流電源系に停電が生じたとすると、停電・停
電回復検出回路11は停電検出信号Sgを発生し、停電
検出信号Sgは降圧コンバータ3に与えられると同時
に、時間設定回路12を通してDC−DCコンバータ5
に与えられる。この停電検出信号Sgを受けると直ぐに
降圧コンバータ3は動作を停止する。しかし、DC−D
Cコンバータ5は時間設定回路12の予め設定された時
間が経過するまでは停電検出信号Sgを受けないので、
降圧コンバータ3が動作を停止しても、DC−DCコン
バータ5はコンデンサ4の電圧を入力電圧として動作
し、直流出力電圧を維持する。そして、時間設定回路1
2の予め設定された時間が経過すると、DC−DCコン
バータ5は停電検出信号Sgを受けて動作を停止する。
この間のDC−DCコンバータ5の働き、効果などにつ
いては前述のとおりであるので、説明を省略する。
停電・停電回復検出回路11は停電回復検出信号Shを
降圧コンバータ3に供給すると同時に、時間設定回路1
2を通してDC−DCコンバータ5に与える。降圧コン
バータ3は停電検出信号Sgを受けて動作を一旦停止
し、停電回復検出信号Shを受けて動作を再開するとき
には、必ずソフトスタート起動機能が働くので、停電回
復時には徐々にそのスイッチング素子のオン幅を広げて
行き、過大な電流が流れるのを防ぐ。一方、DC−DC
コンバータ5は時間設定回路12の予め設定された時間
が経過すると安定に動作を再開する。したがって、この
実施例でも回路部品をほとんど追加することなく、商用
交流電力の停電時に、負荷電圧の落ち込みを小さく抑え
る、あるいは実質的に負過電圧の落ち込みを防止するこ
とができる。
について説明を行う。図4において、図1又は図3で示
した記号と同一の記号は相当する部材を示すものとし、
13はフィルタコンデンサとして備えられているコンデ
ンサ4の端子間の電圧を検出する電圧検出器、14はコ
ンデンサ4の許容される最低電圧に対応する基準電圧を
呈する基準源、15は電圧検出器13の検出電圧と基準
源14の基準電圧とを比較し、検出電圧が基準電圧以下
になるとき信号を出力する比較回路、16は停電・停電
回復検出器11から停電検出信号を受けると共に、比較
回路15から信号を受けるとき、停止信号をDC−DC
コンバータ5に与えるAND回路である。
電源系が正常の場合には前記実施例と同じであるので、
説明を省略する。落雷などにより商用交流電源系に停電
が生じたとすると、停電・停電回復検出回路11は停電
検出信号Sgを発生し、停電検出信号Sgは降圧コンバ
ータ3に与えられると同時に、AND回路16の一方の
入力に与えられる。この停電検出信号Sgを受けると直
ぐに降圧コンバータ3は動作を停止する。このときのコ
ンデンサ4の検出電圧は基準源14の基準電圧よりも高
いので、比較回路15は出力信号をAND回路16に供
給しない。したがって、AND回路16は停止信号をD
C−DCコンバータ5に与えないから、停電後、DC−
DCコンバータ5はコンデンサ4の電圧を入力電圧とし
て動作し、直流出力電圧を維持する。
続行に伴い、コンデンサ4の放電が進み、その端子間電
圧が基準源14の基準電圧よりも低下すると、比較回路
15は信号を出力し、AND回路16は停止信号をDC
−DCコンバータ5に与える。これに伴い、DC−DC
コンバータ5は動作を停止し、以後は蓄電池10から負
荷7へ給電される。また、停電が1ミリ秒又はそれ以下
の瞬時停電である場合には、DC−DCコンバータ5が
動作している最中に停電が回復することになり、コンデ
ンサ4の電圧が基準源14の基準電圧よりも低下しない
限りは、停電があっても継続して動作を行う。この実施
例では、DC−DCコンバータ5が安定に動作できる電
圧値以下にコンデンサ4の電圧が低下しようとすると、
DC−DCコンバータ5の動作を停止させることができ
るので、DC−DCコンバータ5の安定な動作状態を確
保することができる。
の例について述べたが、昇圧コンバータでも降圧コンバ
ータの場合とほぼ同様に可能である。ただし、昇圧コン
バータの場合には、降圧コンバータと違って主電流路に
スイッチング半導体素子が存在しないので、ソフトスタ
−ト起動することはできず、したがって、例えばスイッ
チと抵抗とを並列接続した突入電流防止回路が必要とな
る。停電回復時、その停電が長時間にわたる場合には、
どのような制御を行ってもDC−DCコンバータの入力
に接続されたコンデンサの電圧はかなり低下している可
能性がある。この場合には、必ず突入電流防止回路が動
作した後に昇圧コンバータを動作させなければ突入電流
が流れる可能性があり、したがって、停電時には停電信
号により突入電流防止回路のスイッチが開いて停電回復
時には抵抗を介して電流が流れる状態にし、停電回復時
には停電回復信号を受けて所定時間経過後に昇圧コンバ
ータを動作させるといった制御が必要である。
ば、商用交流電力系が停電になると同時に、降圧コンバ
ータが動作停止しても、降圧コンバータとDC−DCコ
ンバータとの間に設けられているコンデンサに充電され
たエネルギーをDC−DCコンバータの入力としてDC
−DCコンバータが動作を続けるので、停電時に負荷電
圧が落ち込むのを防ぐための容量の大きなバックアップ
コンデンサを除去することができ、コストの低減と装置
の小型軽量化を達成することができる。
を示す。
の波形を示す。
を示す。
を示す。
電源装置 3・・降圧コンバータ 4・・コン
デンサ 5・・DC−DCコンバータギヤ部 6・・バッ
クアップコンデンサ 7・・負荷 8、9・・
出力端子 10・・蓄電池 11・・停
電・停電回復検出回路 12・・時間設定回路 13・・電
圧検出器 14・・基準電源 15・・比
較回路 16・・AND回路
Claims (6)
- 【請求項1】 商用交流電圧を整流すると共にその整流
された電圧を降圧する降圧コンバータと、該降圧コンバ
ータの出力側に接続されるコンデンサと、該コンデンサ
の両端に入力端子が結合されるDC−DCコンバータと
を備えた直流電源装置において、 商用交流入力側で停電が生じたとき、商用交流電力の停
電を示す停電検出信号を受けて前記降圧コンバータはオ
フし、前記DC−DCコンバータはそのままパルス幅制
御動作を行って前記コンデンサに充電されたエネルギー
を負荷に供給することにより負荷電圧保持時間を確保
し、前記商用交流入力が回復したときには、前記降圧コ
ンバータは突入電流が流れるのを防止する突入電流防止
機能を働かせながら動作を再開することを特徴とする直
流電源装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 前記DC−DCコンバータは前記コンデンサの両端の電
圧が動作を保持できる下限値に低下するまで動作するこ
とを特徴とする直流電源装置。 - 【請求項3】 請求項1において、 前記DC−DCコンバータは、前記降圧コンバータが停
止した後、予め決めた時間の後で停止することを特徴と
する直流電源装置。 - 【請求項4】 請求項1において、 前記DC−DCコンバータは前記コンデンサの両端の電
圧を検出する電圧検出回路と、基準電源と、前記電圧検
出回路の検出電圧と前記基準電源の基準電圧とを比較す
る比較回路とを含む制御部を備え、前記検出電圧が前記
基準電源よりも小さくなるとき、前記DC−DCコンバ
ータをオフさせることを特徴とする直流電源装置。 - 【請求項5】 請求項1において、 前記コンデンサは前記DC−DCコンバータの出力電圧
よりも高い電圧値まで充電されることを特徴とする直流
電源装置。 - 【請求項6】 商用交流電圧を整流すると共にその整流
された電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路と、該昇圧コ
ンバータ回路の出力側に接続される突入電流防止回路
と、該突入電流防止回路の出力側に接続されるコンデン
サと、該コンデンサの両端に入力端子が結合されるDC
−DCコンバータとを備えた直流電源装置において、 商用交流入力側で停電が生じたとき、商用交流電力の停
電を示す停電検出信号を受けて前記昇圧コンバータ回路
はオフし、 前記DC−DCコンバータはそのままパルス幅制御動作
を行って前記コンデンサに充電されたエネルギーを負荷
に供給することにより負荷電圧保持時間を確保し、 前記商用交流入力が回復したときには、前記突入電流防
止回路の電流制限機能を働かせた後に、昇圧コンバータ
回路を動作させることを特徴とする直流電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001353159A JP2003158877A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001353159A JP2003158877A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 直流電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003158877A true JP2003158877A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19165225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001353159A Pending JP2003158877A (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | 直流電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003158877A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008193830A (ja) * | 2007-02-06 | 2008-08-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 直流電源システムの制御方法 |
JP2012060819A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Omron Automotive Electronics Co Ltd | Dcdcコンバータ |
JP2013222607A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Iwasaki Electric Co Ltd | 電源回路及びそれを用いたled照明装置 |
JP2014514912A (ja) * | 2011-05-06 | 2014-06-19 | オスラム ゲーエムベーハー | 調光可能ledドライバ、および、その制御方法 |
-
2001
- 2001-11-19 JP JP2001353159A patent/JP2003158877A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2014514912A (ja) * | 2011-05-06 | 2014-06-19 | オスラム ゲーエムベーハー | 調光可能ledドライバ、および、その制御方法 |
JP2013222607A (ja) * | 2012-04-17 | 2013-10-28 | Iwasaki Electric Co Ltd | 電源回路及びそれを用いたled照明装置 |
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