JP3145246B2 - 電源装置 - Google Patents

電源装置

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JP3145246B2
JP3145246B2 JP07792294A JP7792294A JP3145246B2 JP 3145246 B2 JP3145246 B2 JP 3145246B2 JP 07792294 A JP07792294 A JP 07792294A JP 7792294 A JP7792294 A JP 7792294A JP 3145246 B2 JP3145246 B2 JP 3145246B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、所定の直流電源を入力
して所定の電圧値の供給電源を発生する安定化電源装置
を複数個収容した電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、カーオーディオ装置のように複
数のユニットからなるシステムに対し、バッテリから出
力される電源をおのおののユニットに対応した供給電源
に変換し、安定化して供給する電源装置は、一般に、シ
ステムレギュレータ装置と呼称されている。
【0003】このシステムレギュレータ装置の一例を図
2に示す。なお、このシステムレギュレータ装置は、4
つのユニットに対して安定化電源を供給する機能を備え
ている。
【0004】同図において、システムレギュレータ装置
1の電源入力端2には、バッテリBTが接続されてい
る。電源入力端2を介して印加された入力電源Viは、
4つの安定化電源装置3,4,5,6の電源電圧入力端
に加えられるとともに、基準電圧発生器7の電源電圧入
力端に加えられている。
【0005】基準電圧発生器7は、入力電源Viに基づ
いて、所定の電圧値の基準電圧Vrを発生するものであ
り、その基準電圧Vrは、安定化電源装置3,4,5,
6の基準電圧入力端に加えられている。
【0006】安定化電源装置3,4,5,6は、入力電
源Viに基づき、基準電圧Vrの値を参照して、あらか
じめ設定されている電圧値の供給電源Vo1,Vo2,
Vo3,Vo4を発生するものであり、それらの供給電
源Vo1,Vo2,Vo3,Vo4は、それぞれ電源出
力端8,9,10,11に加えられている。
【0007】電源出力端8は、カーオーディオシステム
のアンプユニット12に接続され、これにより、アンプ
ユニット12には、安定化された供給電源Vo1が供給
される。電源出力端9は、カーオーディオシステムのラ
ジオ受信ユニット13に接続され、これにより、ラジオ
受信ユニット13には、安定化された供給電源Vo2が
供給される。電源出力端10は、カーオーディオシステ
ムのカセットプレーヤーユニット14に接続され、これ
により、カセットプレーヤーユニット14には、安定化
された供給電源Vo3が供給される。
【0008】また、電源出力端11には、順方向に接続
された逆流防止用ダイオード14を介して、カーオーデ
ィオシステムの制御ユニット16が接続されるととも
に、逆流防止用ダイオード14と制御ユニット16の相
互接続端と、接地との間には、電源バックアップ用コン
デンサ17が接続されている。
【0009】安定化電源装置3の一例を図3に示す。な
お、安定化電源装置4,5,6も、安定化電源装置3と
同一に構成されている。
【0010】同図において、入力電源Viは、pnp型
の出力段トランジスタTRのエミッタ端に接続され、こ
の出力段トランジスタTRのコレクタ端は、分圧抵抗R
1,R2を介して接地されるとともに、コレクタ端の出
力電圧が、供給電源Vo1として出力される。
【0011】分圧抵抗R1,R2は、供給電源Vo1の
電圧値を決定するためのものであり、その分圧値VV
は、誤差増幅器EAのプラス側入力端(検出信号入力
端)に加えられている。また、誤差増幅器EAのマイナ
ス側入力端(基準信号入力端)には、基準電圧Vrが加
えられている。
【0012】誤差増幅器EAは、基準電圧Vrと分圧値
VVとの誤差を検出し、その誤差に対応した制御信号S
Eを出力するものであり、その制御信号SEは、出力段
トランジスタTRのベース端に加えられている。
【0013】したがって、基準電圧Vrと分圧値VVの
間に誤差があると、その誤差をゼロにする方向の制御信
号SEが出力され、この制御信号SEに対応して出力段
トランジスタTRの出力電流が変化する。その結果、供
給電源Vo1の電圧値は、分圧抵抗R1,R2の分圧比
に応じた値に制御される。
【0014】以上の構成で、バッテリBTの電圧が正常
の場合、および、電源入力端2にバッテリBTが適切に
接続されている場合には、安定化電源装置3,4,5,
6、および、基準電圧発生器7には、入力電源Viが印
加され、これにより、基準電圧発生器7から適切な値の
基準電圧Vrが出力されてそれぞれ安定化電源装置3,
4,5,6に加えられる。
【0015】それによって、安定化電源装置3,4,
5,6からは、それぞれに設定された電圧値の供給電源
Vo1,Vo2,Vo3,Vo4が出力され、おのおの
アンプユニット12、ラジオ受信ユニット13、カセッ
トプレーヤーユニット14、および、制御ユニット16
に加えられる。ここで、制御ユニット16は、例えば、
CMOS構造の1チップマイクロコンピュータなどから
構成されるものであり、その消費電流は、100(μ
A)程度の非常に微弱なものである。
【0016】それとともに、電源バックアップ用コンデ
ンサ17には、供給電源Vo4の電圧値に対応した電荷
が保持される。
【0017】この状態で、例えば、車両に大きな振動が
印加されてバッテリBTと電源入力端2との間の接続が
一時的に切断され、電源が瞬断されると、その瞬断が発
生した時点で、安定化電源装置3,4,5,6には、入
力電源Viが供給されなくなるので、安定化電源装置
3,4,5,6からは、供給電源Vo1,Vo2,Vo
3,Vo4が出力されなくなる。このような供給電源V
o1,Vo2,Vo3,Vo4の出力の停止は、入力電
源Viが再度供給されるまで継続される。
【0018】このようにして、供給電源Vo1,Vo
2,Vo3が出力されなくなると、その期間、アンプユ
ニット12、ラジオ受信ユニット13、および、カセッ
トプレーヤーユニット14の動作が停止する。
【0019】一方、供給電源Vo4が停止している期
間、制御ユニット16には、電源バックアップ用コンデ
ンサ17に蓄積された電荷に基づく電源が供給されるの
で、瞬断発生時でも制御ユニット16は適切に動作する
ことができ、瞬断発生前の状態を継続することができ
る。
【0020】このようにして、瞬断発生時でも直前の動
作状態を継続する必要のある制御ユニット16は、電源
バックアップ用コンデンサ17からの電源が供給される
ので、カーオーディオシステムの動作を適切に行うこと
ができる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置には、次のような不都合を生じていた。
【0022】すなわち、この場合、制御ユニット16を
バックアップ可能な時間Taは、次式(I)のようにあ
らわされる。
【0023】 Ta=((Vo−Vm)×C)/Id ・・・ (I)
【0024】ここで、Voは安定化電源装置6の出力電
圧をあらわし、Vmは制御ユニット16の動作限界電圧
値をあらわし、Cは電源バックアップ用コンデンサ17
の容量をあらわし、Idは制御ユニット16の消費電流
の値をあらわす。
【0025】したがって、Cは、次式(II)であらわ
される。
【0026】 C=(Ta×Id)/(Vo−Vm) ・・・ (II)
【0027】ここで、Voを5(V)、Vmを3.5
(V)、Taを30(秒)、Idを100(μA)とす
る。これらの値を式(II)に代入すると、制御ユニッ
ト16を30秒間バックアップするために必要な電源バ
ックアップ用コンデンサ17の容量Cは、次のようにな
る。
【0028】 C=(30×0.0001)/(5−3.5) =0.002
【0029】すなわち、この場合に必要な容量Cは、2
000(μF)になる。
【0030】このようにして、従来、電源バックアップ
用コンデンサ17として、比較的容量の大きいものを備
える必要があり、このように容量が大きなコンデンサは
サイズが大きいので、電源ユニットの小型化の妨げにな
るという不都合を生じていた。また、このことは、言い
換えると、電源ユニットを小型化するために、小さい容
量のコンデンサを電源バックアップ用コンデンサ17と
して用いた場合、制御ユニット16をバックアップ可能
な時間が短いという不都合を生じる。
【0031】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、電源ユニットを小型化できるとともに、バッ
クアップ時間を長くすることができる電源装置を提供す
ることを目的としている。
【0032】
【課題を解決するための手段】本発明の電源装置は、直
流電源電圧Viを入力して所定の電圧値の供給電源を発
生する安定化電源装置3〜6を複数個収容し、これら安
定化電源装置毎に電源出力端8〜11を有する電源装置
において、前記直流電源電圧Viから逆流防止用ダイオ
ード21及びバックアップ用コンデンサ22により形成
されたバックアップ電圧Viaが入力され、基準電圧V
rを出力する基準電圧発生手段7と、前記基準電圧Vr
を指令値とし、前記直流電源電圧を駆動電圧として、所
定値の出力電圧を発生する少なくとも1つの安定化電源
装置3〜5と、前記基準電圧Vrを指令値とし、前記バ
ックアップ電圧を駆動電圧として、所定値の出力電圧を
発生する少なくとも1つの安定化電源装置6と、を備え
たことを特徴とする。また、直流電源電圧Viを入力し
て所定の電圧値の供給電源を発生する安定化電源装置3
〜6を複数個収容し、これら安定化電源装置毎に電源出
力端8〜11を有する電源装置において、前記直流電源
電圧Viから逆流防止用ダイオード21及びバックアッ
プ用コンデンサ22により形成されたバックアップ電圧
Viaが入力され、基準電圧Vrを出力する基準電圧発
生手段7と、前記基準電圧Vrを受け、前記直流電源電
圧Viで駆動されるバッファ手段23と、このバッファ
手段の出力を指令値とし、前記直流電源電圧を駆動電圧
として、所定値の出力電圧を発生する少なくとも1つの
安定化電源装置3〜5と、前記基準電圧Vrを指令値と
し、前記バックアップ電圧を駆動電圧として、所定値の
出力電圧を発生する少なくとも1つの安定化電源装置6
と、を備えたことを特徴とする。
【0033】また、前記基準電圧Vrを指令値とし、前
記バックアップ電圧を駆動電圧として、所定値の出力電
圧を発生する少なくとも1つの安定化電源装置は、その
出力段がPNP型トランジスタから構成されていること
を特徴とする。
【0034】
【作用】本発明によれば、直流電源電圧Viを入力して
所定の電圧値の供給電源を発生する安定化電源装置3〜
6を複数個収容し、これら安定化電源装置毎に電源出力
端8〜11を有する電源装置において、通常の負荷に電
力供給するための、直流電源電圧Viを駆動電圧とし、
所定値の出力電圧を発生する安定化電源装置3〜5と、
マイクロコンピュータ装置を含み電源バックアップを必
要とする負荷(制御ユニット)に電力供給するための、
ダイオード21とコンデンサ22により形成されたバッ
クアップ電圧を駆動電圧とし、所定値の出力電圧を発生
する安定化電源装置6とを備えている。このように、バ
ックアップ用コンデンサ22を直流電源電圧Viで充電
するので、バックアップ用コンデンサに印加される電圧
が大きく、蓄積される電荷量が大きくなる。その結果、
バックアップ可能な時間が長くなる。また、必要なバッ
クアップ時間を得るために備えるべきバックアップ用コ
ンデンサの容量を小さくすることができ、電源ユニット
を小型化することができる。また、バックアップが必要
な安定化電源装置6のみ、バックアップすること、通常
負荷用の安定化電源装置3〜5への基準電圧は、直流電
源電圧Viの瞬断時にオフされるバッファ手段23を介
して供給することから、バックアップ可能な時間がさら
に長くなる。
【0035】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例を詳細に説明する。
【0036】図1は、本発明の一実施例にかかる電源装
置を示している。なお、同図において、図2と同一部分
および相当する部分には、同一符号を付して、その説明
を省略する。
【0037】同図において、システムレギュレータ装置
1の電源入力端2には、バッテリBTが接続されてい
る。電源入力端2を介して印加された入力電源Viは、
安定化電源装置3,4,5の電源電圧入力端に加えられ
ている。
【0038】システムレギュレータ装置1のバックアッ
プ入力端20には、逆流防止用ダイオード21を介し
て、入力電源Viが印加されており、バックアップ入力
端20と接地の間には、電源バックアップ用コンデンサ
22が接続されている。
【0039】また、バックアップ入力端20を介して印
加される入力電源Viaは、基準電圧発生器7に加えら
れるとともに、安定化電源装置6の電源電圧入力端に加
えられている。
【0040】基準電圧発生器7は、入力電源Viaに基
づいて、所定の電圧値の基準電圧Vrを発生するもので
あり、その基準電圧Vrは、安定化電源装置6の基準電
圧入力端に加えられるとともに、バッファ回路23を介
し、基準電圧Vraとして、安定化電源装置3,4,5
の基準電圧入力端に加えられている。また、バッファ回
路23は、入力電源Viが印加されているときにはオン
され、入力電源Viが印加されていないときにはオフす
るものである。
【0041】安定化電源装置3,4,5は、入力電源V
iに基づき、基準電圧Vraの値を参照して、あらかじ
め設定されている電圧値の供給電源Vo1,Vo2,V
o3を発生するものであり、それらの供給電源Vo1,
Vo2,Vo3は、それぞれ電源出力端8,9,10に
加えられている。また、安定化電源装置6は、入力電源
Viaに基づき、基準電圧Vrの値を参照して、あらか
じめ設定されている電圧値の供給電源Vo4を発生する
ものであり、その供給電源Vo4は、電源出力端11に
加えられている。
【0042】電源出力端8は、カーオーディオシステム
のアンプユニット12に接続され、これにより、アンプ
ユニット12には、安定化された供給電源Vo1が供給
される。電源出力端9は、カーオーディオシステムのラ
ジオ受信ユニット13に接続され、これにより、ラジオ
受信ユニット13には、安定化された供給電源Vo2が
供給される。電源出力端10は、カーオーディオシステ
ムのカセットプレーヤーユニット14に接続され、これ
により、カセットプレーヤーユニット14には、安定化
された供給電源Vo3が供給される。電源出力端11に
は、カーオーディオシステムの制御ユニット16が接続
され、これにより、制御ユニット16には、安定化され
た供給電源Vo4が供給される。
【0043】以上の構成で、バッテリBTの電圧が正常
の場合、および、電源入力端2にバッテリ3が適切に接
続されている場合には、電源入力端2には適切に入力電
源Viが印加されており、したがって、安定化電源装置
3,4,5には、入力電源Viが印加される。また、バ
ッファ回路23はオン動作する。
【0044】また、逆流防止用ダイオード21を介し
て、電源入力端2からバックアップ入力端20に入力電
源Viが印加されるので、安定化電源装置6および基準
電圧発生器7には、入力電源Viaが印加される。
【0045】したがって、基準電圧発生器7から適切な
値の基準電圧Vrが出力されて安定化電源装置6に印加
されるとともに、バッファ回路23を介し、基準電圧V
raとしてそれぞれ安定化電源装置3,4,5に加えら
れる。
【0046】それによって、安定化電源装置3,4,
5,6からは、それぞれに設定された電圧値の供給電源
Vo1,Vo2,Vo3,Vo4が出力され、おのおの
アンプユニット12、ラジオ受信ユニット13、カセッ
トプレーヤーユニット14、および、制御ユニット16
に加えられる。
【0047】それとともに、電源バックアップ用コンデ
ンサ22には、入力電源Viaの電圧値に対応した電荷
が保持される。
【0048】この状態で、例えば、車両に大きな振動が
印加された場合で、バッテリBTと電源入力端2との間
の接続が一時的に切断され、電源の瞬断が生じると、そ
の瞬断が発生した時点で、入力電源Viが印加されなく
なる。
【0049】それにより、安定化電源装置3,4,5に
は、入力電源Viが供給されなくなり、安定化電源装置
3,4,5からは、供給電源Vo1,Vo2,Vo3が
出力されなくなる。このような供給電源Vo1,Vo
2,Vo3の出力の停止は、入力電源Viが再度供給さ
れるまで継続される。また、このときには、バッファ回
路23がオフ動作するので、バッファ回路23から基準
電源Vraが出力されない。
【0050】このようにして、供給電源Vo1,Vo
2,Vo3が出力されなくなると、その期間、アンプユ
ニット12、ラジオ受信ユニット13、および、カセッ
トプレーヤーユニット14の動作が停止する。
【0051】一方、入力電源Viが印加されなくなる
と、バックアップ入力端20の電位が、電源入力端2の
電位よりも高くなるので、それ以降、入力電源Viが再
度印加されるまでの期間、電源バックアップ用コンデン
サ22に蓄積された電荷に対応した電源が、入力電源V
iaとして、安定化電源装置6および基準電圧発生器7
に印加される。
【0052】したがって、基準電圧発生器7から所定値
の基準電圧Vrが出力されて安定化電源装置6に印加さ
れるので、安定化電源装置6は、設定された電圧値の供
給電源Vo4を継続して出力し、それによって、制御ユ
ニット16は、電源瞬断発生期間でも適切に動作するこ
とができる。
【0053】さて、本実施例の場合、制御ユニット16
をバックアップ可能な時間Tbは、次式(III)のよ
うにあらわされる。
【0054】 Tb=((Vi−Vs)−Vm)×Ca)/(Id+Ic) ・・・(III)
【0055】ここで、Viは入力電源Viaの電圧をあ
らわし、Vsは安定化電源装置6が設定された電圧(供
給電源Vo4の電圧値)を発生するときに入力電圧と出
力電圧の間に必要な差分(入力電圧>出力電圧)をあら
わし、Vmは制御ユニット16の動作限界電圧値をあら
わし、Caは電源バックアップ用コンデンサ22の容量
をあらわし、Idは制御ユニット16の消費電流の値を
あらわし、Icは安定化電源装置6の消費電流の値をあ
らわす。
【0056】したがって、Caは、次式(IV)であら
わされる。
【0057】 Ca=(Ta×(Id+Ic))/((Vi−Vs)−Vm)) ・・・(IV)
【0058】ここで、Viを12.5(V)、Vsを
0.1(V)、Vmを3.5(V)、Taを30
(秒)、Idを100(μA)、Icを100(μA)
とする。これらの値を式(IV)に代入すると、制御ユ
ニット16を30秒間バックアップするために必要な電
源バックアップ用コンデンサ22の容量Caは、次のよ
うになる。
【0059】 C=(30×(0.0001+0.0001) /((12.5−0.1)−3.5) =0.00067
【0060】すなわち、この場合に必要な容量Cは、6
70(μF)になる。
【0061】このようにして、本実施例では、従来装置
に比べて小さい容量(ほぼ1/3)の電源バックアップ
用コンデンサ22を用いることができる。したがって、
電源バックアップ用コンデンサ22のサイズを大幅に縮
小することができ、その結果、電源ユニットを小型化す
ることができる。
【0062】すなわち、言い換えると、電源ユニットを
小型化するために、小さい容量のコンデンサを電源バッ
クアップ用コンデンサ22として用いた場合、制御ユニ
ット16をバックアップ可能な時間を長くすることがで
きる。
【0063】ところで、上述した実施例では、複数の安
定化電源装置を収容したシステムレギュレータ装置に、
本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、
単体の安定化電源装置についても同様にして適用するこ
とができる。
【0064】また、上述した実施例では、カーオーディ
オシステムの電源ユニットに本発明を適用したが、それ
以外の装置の電源ユニットについても、本発明を同様に
して適用することができる。
【0065】また、上述した実施例では、CMOS構造
の1チップマイクロコンピュータシステムからなる制御
ユニットを電源バックアップしているが、それ以外でも
非常に消費電流が微弱なユニット(例えば、SRAM装
置など)を電源バックアップするものについても、本発
明を同様にして適用することができる。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックアップ用コンデンサを直流電源電圧Viで充電す
るので、バックアップ用コンデンサに印加される電圧が
大きく、蓄積される電荷量が大きくなる。その結果、バ
ックアップ可能な時間が長くなる。また、必要なバック
アップ時間を得るために備えるべきバックアップ用コン
デンサの容量を小さくすることができ、電源ユニットを
小型化することができるという効果を得る。また、バッ
クアップが必要な安定化電源装置のみ、バックアップす
ること、通常負荷用の安定化電源装置への基準電圧は、
直流電源電圧Viの瞬断時にオフされるバッファ手段を
介して供給することから、バックアップ可能な時間をさ
らに長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にかかる電源装置を示したブ
ロック図。
【図2】電源装置の従来例を示したブロック図。
【図3】安定化電源装置の一例を示したブロック図。
【符号の説明】
1 システムレギュレータ 3,4,5,6 安定化電源装置 7 基準電圧発生器 21 逆流防止用ダイオード 22 電源バックアップ用コンデンサ 23 バッファ回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電源電圧を入力して所定の電圧値の
    供給電源を発生する安定化電源装置を複数個収容し、こ
    れら安定化電源装置毎に電源出力端を有する電源装置に
    おいて、 前記直流電源電圧から逆流防止用ダイオード及びバック
    アップ用コンデンサにより形成されたバックアップ電圧
    が入力され、基準電圧を出力する基準電圧発生手段と、 前記基準電圧を指令値とし、前記直流電源電圧を駆動電
    圧として、所定値の出力電圧を発生する少なくとも1つ
    の安定化電源装置と、 前記基準電圧を指令値とし、前記バックアップ電圧を駆
    動電圧として、所定値の出力電圧を発生する少なくとも
    1つの安定化電源装置と、 を備えたことを特徴とする電源装置。
  2. 【請求項2】 直流電源電圧を入力して所定の電圧値の
    供給電源を発生する安定化電源装置を複数個収容し、こ
    れら安定化電源装置毎に電源出力端を有する電源装置に
    おいて、 前記直流電源電圧から逆流防止用ダイオード及びバック
    アップ用コンデンサにより形成されたバックアップ電圧
    が入力され、基準電圧を出力する基準電圧発生手段と、 前記基準電圧を受け、前記直流電源電圧で駆動されるバ
    ッファ手段と、 このバッファ手段の出力を指令値とし、前記直流電源電
    圧を駆動電圧として、所定値の出力電圧を発生する少な
    くとも1つの安定化電源装置と、 前記基準電圧を指令値とし、前記バックアップ電圧を駆
    動電圧として、所定値の出力電圧を発生する少なくとも
    1つの安定化電源装置と、 を備えたことを特徴とする電源装置。
  3. 【請求項3】 前記請求項1,請求項2記載の電源装置
    において、前記基準電圧を指令値とし、前記バックアッ
    プ電圧を駆動電圧として、所定値の出力電圧を発生する
    少なくとも1つの安定化電源装置は、その出力段がPN
    P型トランジスタから構成されていることを特徴とする
    電源装置。
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JP7358500B2 (ja) * 2020-09-08 2023-10-10 株式会社デンソーテン 電源装置

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