JP3230441B2 - 複数倍電圧整流回路 - Google Patents

複数倍電圧整流回路

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JP3230441B2 JP25377196A JP25377196A JP3230441B2 JP 3230441 B2 JP3230441 B2 JP 3230441B2 JP 25377196 A JP25377196 A JP 25377196A JP 25377196 A JP25377196 A JP 25377196A JP 3230441 B2 JP3230441 B2 JP 3230441B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、負荷の変動に対
する電源電圧変動率を極めて良好となした複数倍電圧整
流回路に関し、特に通常の電子機器のごとく、電源トラ
ンスの2次コイルのセンタータップが接地されている全
波整流方式の正負両極性の直流電源が併設されている場
合には、部品数の増加が僅かですむ、経済的で高性能且
つ安定した性能を有する複数倍電圧整流回路に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、従来から実用化されている複数
倍電圧整流回路を、一例として−3倍圧整流回路の場合
の一般的な構造を図9に、又、具体的な回路構造を図1
1に、それぞれ示す。図9及び図11において、電源ト
ランスTのホット側巻線端Aに対し、逆方向に接続され
た第1のダイオードD5と第1の電荷蓄積用のコンデン
サC5からなる片波整流回路と、同じく電源トランスT
のホット側巻線端の接続点Aに接続された第2の電荷蓄
積用のコンデンサC6と、当該第2の電荷蓄積用のコン
デンサC6の出力側接続点Hから前記片波整流回路のダ
イオードD5のアノード出力側接続点Gに順方向に接続
された第2のダイオードD6、及び接続点Gに接続され
た第3の電荷蓄積用のコンデンサC7と前記コンデンサ
C6の出力側接続点HからコンデンサC7の出力側接続
点Iに逆方向に接続された第3のダイオードD7、並び
に前記コンデンサC7の出力側接続点Iに平滑用コンデ
ンサC4が接続され且つ−3倍電圧の出力端子(−O
p)が導出された構造となっている。尚、同図には、機
器の他の回路に使用するための、電源トランスTを兼用
とし、ブリッジダイオードDo及び平滑コンデンサCo
を有する全波整流方式の正負両極性出力の主電源回路1
が併記されている。
【0003】上記構成の複数倍電圧整流回路の動作を、
動作説明用の図10を使って簡単に説明すると、[1]
接続点Aが接地点GNDに対し負の半サイクルの時、電
流は実線(1)で示すように、コンデンサC5,接続点
G,ダイオードD5の順に流れてコンデンサC5に電圧
Vvの電荷が矢印の向きに蓄積される。[2]次の半サ
イクルで接続点Aが接地点GNDに対し正となった時、
点線(2)で示すように、コンデンサC6,ダイオード
D6と流れるが、この時接続点Gには既にVvの電圧が
かかっているので、電圧Vvの上にトランスTの巻線電
圧が加算されて、コンデンサC6には2Vvの電圧が矢
印の向きにかかる。[3]接続点Aが再度負の半サイク
ルとなった時、上記[1]の動作と共に、接続点Hの電
位はコンデンサC6にかかる電圧2Vvの上にトランス
Tの巻線電圧がかかり、電流は一点鎖線(3)の様に流
れてコンデンサC7には2Vvの電圧が矢印の向きにか
かる。[4]よって接続点I即ち出力端子−Opの電位
は、コンデンサC5の電圧VvとコンデンサC7の電圧
2Vvが加算されて、(−Vv)+(−2Vv)=−3
Vvとなり、通常の片波整流1段の場合の3倍の電圧が
得られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の複数倍
電圧整流回路は、コンデンサC5,コンデンサC6及び
コンデンサC7のそれぞれには、電源トランスTの巻線
に発生したAC電圧の半サイクル毎に電荷蓄積が行わ
れ、出力端子(−Op)即ち接続点Iに対し、コンデン
サC5及びコンデンサC7の蓄積電荷によって負荷電流
が供給されるが、AC入力の1サイクルに対し各々1回
しか蓄積されない。従って、電源トランスTの使用効率
が低いのみならず、電流供給能力が低いので変動負荷に
対する電圧変動率が悪いと言う解決しなければならない
課題を有していた。
【0005】そこで、本発明は、上記した従来の問題点
を解消するために、電源トランスTの巻線の時間的な利
用率を向上させることにより電圧変動率を改善した複数
倍電圧整流回路を提供する事を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】該目的を達成するための
本発明にいう複数倍電圧整流回路を、実施例の説明に於
いて使用する符号を用いて説明すると、本第1発明は、
電源トランスTとブリッジダイオードDo及び第一の平
滑コンデンサCoからなる全波整流方式の正負両極性出
力を有する主電源回路1と、接続点D,E,F及び接続
点D’,E’,F’を有すると共に、接続点Dを入力端
部とし且つ接続点F’を出力端部とする負極性の2倍圧
整流回路21と、接続点Eを入力端部とし且つ接続点F
7を出力端部とする同じく負極性の2倍圧整流回路22
とを電荷蓄積用の第3のコンデンサC3を共通として組
合わせた負極性の2倍圧全波整流回路RE1,…REn
とからなり、当該複数段の2倍圧全波整流回路RE1,
…REnが前記主電源回路1に対して、初段の2倍圧全
波整流回路RE1の接続点Dは前記主電源回路1の電源
トランスTの一方の巻線端部の接続点Aに、接続点Eは
電源トランスTの他方の巻線端部の接続点Bに、又、接
続点Fは前記主電源回路1の負極側出力端子−Vvに夫
々接続されると共に、次段以降は前段の接続点D’,
E’,F’に対応させて次段の接続点D,E,Fがそれ
ぞれ従属接続されており、最終段の2倍圧全波整流回路
REnの接続点F’には第2の平滑コンデンサC4が接
続され、且つ負極性の複数倍電圧の出力端子(−Op)
が導出されている構成となっている。
【0007】又、第2発明は、電源トランスTとブリッ
ジダイオードDo及び第一の平滑コンデンサCoからな
る全波整流方式の正負両極性出力を有する主電源回路1
と、接続点D,E,F及び接続点D’,E’,F’を有
すると共に、接続点Dを入力端部とし且つ接続点F’を
出力端部とする正極性の2倍圧整流回路21’と接続点
Eを入力端部とし且つ接続点F’を出力端部とする同じ
く正極性の2倍圧整流回路22’とを電荷蓄積用の第3
のコンデンサC3を共通として組合わせた正極性の2倍圧
全波整流回路RE1’,…REn’とからなり、当該複
数段の2倍圧全波整流回路RE1’,…REn’が前記
主電源回路1に対して、初段の2倍圧全波整流回路RE
1’の接続点Dは前記主電源回路1の電源トランスTの
一方の巻線端部の接続点Aに、接続点Eは電源トランス
Tの他方の巻線端部の接続点Bに、又、接続点Fは前記
主電源回路1の負極側出力端子(−Vv)に夫々接続さ
れると共に、次段以降は前段の接続点D’,E’,F’
に対応させて次段の接続点D,E,Fがそれぞれ従属接
続されており、最終段の2倍圧全波整流回路REn’の
接続点F’には第2の平滑コンデンサC4が接続され、
且つ負極性の複数倍電圧の出力端子(+Op)が導出さ
れている構成となっている。
【0008】
【発明の実施の形態】このような構成とした複数倍電圧
整流回路を実施するに当たって、一例としてn=1、即
ち2倍圧全波整流回路REnが1段で、出力電圧が−3
Vvである場合を図2、図3を基に説明すると、主電源
回路1は、従来と同じく2次巻線のセンタータップが接
地された電源トランスTと、ブリッジダイオードDo及
び平滑コンデンサCoからなる全波整流方式の正負両極
性出力を有する回路として基板上に装着する。
【0009】又、2倍圧全波整流回路REnは、接続点
Dに接続されている電荷蓄積用の第1のコンデンサC1
と接続点Fに接続されている電荷蓄積用の第3のコンデ
ンサC3及び前記第1のコンデンサC1の出力側の接続
点D’から前記第3のコンデンサC3の入力側接続点F
に順方向に接続されたダイオードD1及び同じく接続点
D’から前記第3のコンデンサC3の出力側の接続点
F’に逆方向に接続されたダイオードD3からなる負極
性の2倍圧整流回路21と、接続点Eに接続されている
電荷蓄積用の第2のコンデンサC2と前記2倍圧整流回
路21と共通で使用される第3のコンデンサC3及び前
記第2のコンデンサC2の出力側の接続点E’から、前
記第3のコンデンサC3の入力側の接続点Fに順方向に
接続されたダイオードD2と同じく、第2のコンデンサ
C2の出力側の接続点E’から前記第3のコンデンサC
3の出力側の接続点F’に逆方向に接続されたダイオー
ドD4からなる同じく負極性の2倍圧整流回路22と
を、前記第3のコンデンサC3を共通として組合わせる
ことにより得られる。
【0010】この2倍圧全波整流回路REnに使用され
ている複数個のコンデンサC1〜C4,ダイオードD1
〜D4、等の部品は全て従来と同一の部品を使用して、
基板、シャーシ上に実装される。ダイオードD1〜D4
はブリッジダイオードを利用することにより、見掛上の
部品数を少なくし、且つ基板上の実装面積を、従来と比
較してそれほど増大させることなく、整流回路を形成す
ることができる。
【0011】又、図1に示す本発明の一般的な形状の複
数倍電圧整流回路は、基板上の接続点D,E,F、接続
点D’,E’,F’に相当する部位の導体を延長し、そ
れに沿って2倍圧全波整流回路REnに相当する導体パタ
ーンを反復してn個形成し、所定の部品を装着すること
により、−(2n+1)倍電圧の直流電源を得ることが
できる。
【0012】又、ブリッジダイオードDo及びダイオー
ドD1〜D4の極性を入れ替え、それに対応して第1の
平滑用コンデンサCo,蓄積用コンデンサC1〜C3及
び第2の平滑用コンデンサC4の極性を入れ替えること
により、第2発明に該当する構成の+(2n+1)倍電
圧の直流電源を得ることができる。
【0013】上記本発明の−3倍圧整流回路を例とし
て、図2を基にその動作を簡単に説明すると、トランス
Tの接続点A−GND間、GND−接続点B間の巻線比
は1:1であるとし、接続点Aの電位をVa、接続点B
の電位をVbで表すと、[1]各点の電位にVa<GN
D<Vbの関係があるとき、電流は実線で表される(1)
の様に、GND→コンデンサCo→ダイオードDo→接
続点Aの順に流れ、コンデンサCoには矢印の方向にV
vの電圧がかかる。[2]次の半サイクルでVa>GN
D>Vbとなった時、電流は点線で表される(2)の様
に、GND→コンデンサCo→ダイオードDo→接続点
Bと流れ、コンデンサCoには矢印の方向にVvの電圧
がかかる。即ち全波整流動作を行う。尚、同図では正極
側のコンデンサCo及び主電源回路1としての出力±V
vは、記載が省略されている。
【0014】[3]また、Va>GND>Vbの時、電
流は1点鎖線で表される(3)の様に、接続点A→コンデ
ンサC1→ダイオードD1→接続点C(又はF)→ダイ
オードDo→接続点Bと流れ、コンデンサC1にA−B
間の電圧2Vvがかかる。[4]Va<GND<Vbの
時には、電流は2点鎖線で表される(4)の様に、接続点
B→コンデンサC2→ダイオードD2→接続点C(又は
F)→ダイオードDo→接続点Aと流れ、コンデンサC
2にA−B間の電圧2Vvがかかる。
【0015】コンデンサC3にかかる電圧については、
[5]Va<GND<Vbの時、Va<GND且つC1
の電荷によって、接続点D’には−2Vvの上に接続点
A−GND間の巻線電圧がかかり、GND→コンデンサ
Co→接続点C(又はF)→コンデンサC3→接続点
F’→ダイオードD3→接続点D’→コンデンサC1→
接続点A(又はD)の方向に電流が流れ、コンデンサC
3には、コンデンサC1とコンデンサCoとの電圧差と
巻線電圧によるチャージ分との和、即ち矢印の方向に2
Vvの電圧が発生する。[6]一方Va>GND>Vb
の時には、Va>GND且つコンデンサC2の電荷によ
って、接続点E’には−2Vvの上にGND−接続点B
間の巻線電圧がかかり、GND→コンデンサCo→接続
点F→コンデンサC3→接続点F’→ダイオードD4→
接続点E’→コンデンサC2→接続点B(又はE)の方
向に電流が流れ、コンデンサC3には、コンデンサC2
とコンデンサCoとの電圧差と巻線電圧によるチャージ
分との和、即ち矢印の方向に2Vvの電圧が発生する。
上記を纏めると、コンデンサC3には交流の半サイクル
ごとにチャージされ、2倍圧全波整流動作を行うことに
なる。
【0016】上記本発明の回路の動作を従来回路と比較
すると、従来回路では負荷点、即ち出力端子−Opに対
し、コンデンサC5とコンデンサC7の電荷蓄積分で電
流が供給されるが、AC入力の1サイクルに対して各々
1回しかチャージされない。これに対し本発明の回路で
は、負荷点、即ち接続点F’(=出力端子−Op)に対
し、コンデンサCoとコンデンサC3の電荷蓄積分で電
流が供給されるが、いずれのコンデンサに接続されてい
る整流回路も全波整流動作を行っているので、AC入力
の1サイクルに対して各々2回のチャージが行われる。
従ってチャージされる回数が多い分だけ負荷変動に対す
る電流供給能力が高い。そのため負荷が変動しても応答
が速く、電源としての電圧変動率は良好である。又、電
源電圧の利用効率が良好である。
【0017】図4に示す第1実施例と、図11に示す従
来回路とについて、主電源回路1に負荷抵抗3(470
Ω)を接続し、且つ−Op端子に負荷抵抗4を接続して
当該負荷抵抗4を0.5秒ごとに2KΩ→1KΩ→…と
なるように、切替え手段5を動作させて1秒周期で反復
変動させた状態で、スイッチオン直後の立上がり部の電
圧変化を図7に、又、負荷抵抗4を反復変動させた場合
の−Op端子の出力電圧変動の状態を図8に、それぞれ
アナログ回路シミュレータによりシミュレートした結果
を示す。シミュレートは、両回路とも平滑コンデンサC
4を除外して行った。図7、図8に於いて、グラフ1は
第1実施例の特性、グラフ2は従来例の特性である。
又、図7には参考として、上記の状態での主電源回路1
の±Vv出力電圧の測定値も示した。
【0018】図7のシミュレーション結果によると、第
1実施例は従来回路と比較して、[1]出力電圧の立上
がりは優れている。[2]次に負荷抵抗を変動させた場
合の変動率は、第1実施例は7.7%に対し従来回路は
14.5%であって、約7.7%改善されている。
【0019】
【実施例】図1は本発明の一般的な回路構成であって、
図2にn=1とした場合の基本回路を示し、第1実施例
として図2に於ける基本回路を具体的にした回路を図4
に示す。
【0020】図4に示す第一実施例は、本第1発明の複
数倍電圧整流回路をn=1とした−3倍圧整流回路であ
って、回路の基本構成は図2に示す回路構成図と同一で
ある。又、基板、各種の部品等は従来と同じ物を使用
し、従来と同様にして組み立てられる。ダイオードD1
〜D4はブリッジダイオードを使用して基板上の実装面
積の増大を防いでいる。言うまでもないがコンデンサC
o,C1〜C4の極性は、各コンデンサにかかる電圧の
極性に対応させて図4に記入された方向に設定接続され
る。この第一実施例の主電源回路1の出力電圧は、±
8.7v、奇数(−3)倍電圧整流回路2の端子(−O
p)での出力電圧は約−26vである。
【0021】図5は複数倍電圧出力を正極性とした第2
発明の構造を示し、図6は第2実施例で、図5に示す第
2発明の回路に於いて、n=1とした場合を具体化した
ものである。主電源回路1のブリッジダイオードCo及
びコンデンサCo、並びに2倍圧全波整流回路REn’
のダイオードD1〜D4の導通方向及びコンデンサC1
〜C4の極性は、前記第1実施例と比較して全て逆方向
となっており、+3倍圧整流回路を得ることができる。
【0022】図2に示す第1実施例の2倍圧全波整流回
路RE1と同タイプの回路部分を、図1に従って複数段
従属的に増設することにより、例えばn=2,3,…と
した場合は、夫々、−5倍圧、−7倍圧、−9倍圧、…
の出力電圧が得られる。又、図6に示す第2実施例の2
倍圧全波整流回路RE1’と同タイプの回路部分を、図
5に従って複数段従属的に増設することにより、n=
2,3,…とした場合、それぞれ、5倍圧、7倍圧、9
倍圧、…の出力電圧を得ることができる。
【0023】以上本発明の代表的と思われる実施例、変
形例について説明したが、本発明は必ずしもこれらの実
施例、変形例の構造のみに限定されるものではなく、本
発明にいう前記の構成要件を備え、本発明にいう目的を
達成し、以下にいう効果を有する範囲内において適宜改
変して実施することができるものである。
【0024】
【発明の効果】本発明にいう複数倍電圧整流回路は、電
荷が蓄積されるコンデンサが、全てAC電圧の1サイク
ルの間に2度チャージされる、いわゆる全波整流動作を
行う方式であるから、従来と比較してチャージされる回
数が多い分だけ負荷変動に対する電流供給能力が高い。
そのため負荷が変動しても応答が速く、電源としての変
動率は良好である。
【0025】更に又、本発明の回路では、負荷電流を供
給するコンデンサのチャージされる回数が多いので、従
来と同じ容量のコンデンサを使用しても、リップルも少
なく電源の利用効率が高いという効果が得られるに至っ
たのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複数倍電圧整流回路の、第1発明の構
成を示す回路図である。
【図2】図1に於いてn=1とした場合の回路構成図で
ある。
【図3】図2に於ける回路の動作を説明するための要部
説明図である。
【図4】第1実施例の具体的な構成を示す回路図であ
る。
【図5】第2発明の構成を示す回路図である。
【図6】第2実施例の具体的な構成を示す回路図であ
る。
【図7】本発明の第1実施例、及び従来例の出力電圧の
立上がりの状態をシミュレートした結果のグラフであ
る。
【図8】本発明の第1実施例、及び従来例の負荷変動に
伴う出力電圧の変動の状態をシミュレートした結果のグ
ラフである。
【図9】従来例の回路図である。
【図10】図9に於ける回路の動作を説明するための要
部説明図である。
【図11】シミュレーションの対象とした従来例の具体
的な構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1 主電源回路 3 主電源回路1の負荷抵抗 4 第1実施例並びに従来例の負荷抵抗 5 負荷抵抗4の切替え手段 21,22 負極性の2倍圧整流回路 21’,22’ 正極性の2倍圧整流回路 T 電源トランス A,B,D,E,F 接続点 D’,E’,F’ 接続点 Co 第一の平滑コンデンサ Do ブリッジダイオード C3 電荷蓄積用の第3のコンデンサ C4 第2の平滑コンデンサ RE 2倍圧全波整流回路 RE1,REn 負極性の2倍圧全波整流回路 RE1’,REn’ 正極性の2倍圧全波整流回路 +Op 複数倍電圧の出力端子 −Op 複数倍電圧の出力端子 +Vv 正極側出力端子 −Vv 負極側出力端子

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電源トランス(T)とブリッジダイオード
    (Do)及び第一の平滑コンデンサ(Co)からなる全波整流方
    式の正負両極性出力を有する主電源回路(1)と、接続点
    (D),(E),(F)及び接続点(D'),(E'),(F')を有すると
    共に、接続点(D) を入力端部とし且つ接続点(F')を出力
    端部とする負極性の2倍圧整流回路(21)と、接続点(E)
    を入力端部とし且つ接続点(F')を出力端部とする同じく
    負極性の2倍圧整流回路(22)とを電荷蓄積用の第3のコ
    ンデンサ(C3)を共通として組合わせた負極性の2倍圧全
    波整流回路(RE1),…(REn)とからなり、当該複数段の2
    倍圧全波整流回路(RE1),…(REn)が前記主電源回路(1)
    に対して、初段の2倍圧全波整流回路(RE1)の接続点(D)
    は前記主電源回路(1)の電源トランス(T) の一方の巻線
    端部の接続点(A)に、接続点(E)は電源トランス(T)の他
    方の巻線端部の接続点(B)に、又、接続点(F) は前記主
    電源回路(1)の負極側出力端子(-Vv)に夫々接続されると
    共に、次段以降は前段の接続点(D'),(E'),(F')に対応
    させて次段の接続点(D),(E),(F)がそれぞれ従属接続
    されており、最終段の2倍圧全波整流回路(REn)の接続
    点(F')には第2の平滑コンデンサ(C4)が接続され且つ、
    複数倍電圧の出力端子(-Op)が導出されていることを特
    徴とする負極性の複数倍電圧整流回路。
  2. 【請求項2】 電源トランス(T)とブリッジダイオード
    (Do)及び第一の平滑コンデンサ(Co)からなる全波整流方
    式の正負両極性出力を有する主電源回路(1)と、接続点
    (D),(E),(F)及び接続点(D'),(E'),(F')を有すると
    共に、且つ接続点(D)を入力端部とし且つ接続点(F')を
    出力端部とする正極性の2倍圧整流回路(21')と、接続
    点(E)を入力端部とし且つ接続点(F')を出力端部とする
    同じく正極性の2倍圧整流回路(22')とを電荷蓄積用の
    第3のコンデンサ(C3)を共通として組合わせた正極性の
    2倍圧全波整流回路(RE1'),…(REn')とからなり、当該
    複数段の2倍圧全波整流回路(RE1'),…(REn')が前記主
    電源回路(1)に対して、初段の2倍圧全波整流回路(RE
    1')の接続点(D)は前記主電源回路(1)の電源トランス(T)
    の一方の巻線端部の接続点(A)に、接続点(E)は電源トラ
    ンス(T)の他方の巻線端部の接続点(B)に、又、接続点
    (F)は前記主電源回路(1)の正極側出力端子(+Vv)に夫々
    接続されると共に、次段以降は前段の接続点(D'),
    (E'),(F')に対応させて次段の接続点(D),(E),(F)が
    それぞれ従属接続されており、最終段の2倍圧全波整流
    回路(REn')の接続点(F')には第2の平滑コンデンサ(C4)
    が接続され且つ複数倍電圧の出力端子(+Op)が導出され
    ていることを特徴とする正極性の複数倍電圧整流回路。
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