JPH02193566A - Dc―dcコンバータ - Google Patents
Dc―dcコンバータInfo
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- JPH02193566A JPH02193566A JP1269189A JP1269189A JPH02193566A JP H02193566 A JPH02193566 A JP H02193566A JP 1269189 A JP1269189 A JP 1269189A JP 1269189 A JP1269189 A JP 1269189A JP H02193566 A JPH02193566 A JP H02193566A
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- JP
- Japan
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- capacitor
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- capacitors
- switches
- switch
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 102
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
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- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、直列接続した複数個のコンデンサを直流電源
により充電して、それらのコンデンサで分圧された電圧
により直流出力電圧を得るスイッチトキャパシタ型のD
C−DCコンバータに関するものである。
により充電して、それらのコンデンサで分圧された電圧
により直流出力電圧を得るスイッチトキャパシタ型のD
C−DCコンバータに関するものである。
例えば特開昭58−58863号公報には、DC−DC
コンバータであるスイッチドキャパシタ変成器が提案さ
れている。
コンバータであるスイッチドキャパシタ変成器が提案さ
れている。
また、本願出願人はこの種のスイッチトキャパシタ型の
DC−DCコンバータを特願昭63−231223号に
よって出願している。第4図はそのDC−DCコンバー
タの要部回路図であり、第5図及び第6図はDC−DC
コンバータの等価回路の回路図である。
DC−DCコンバータを特願昭63−231223号に
よって出願している。第4図はそのDC−DCコンバー
タの要部回路図であり、第5図及び第6図はDC−DC
コンバータの等価回路の回路図である。
第4図において、電圧入力端子t+、 h間にはバッテ
リからなる直流電源10を接続している。−側電圧入力
端子t1はスイッチ1,2の直列回路を介して一側電圧
出力端子tloと接続されている。また他側電圧入力端
子t!は他側電圧出力端子t2゜と接続されている。前
記スイッチ2にはコンデンサC0とスイッチ4との直列
回路が並列接続されており、コンデンサCIとスイッチ
4との接続中間点はスイッチ3を介して他側電圧入力端
子11と接続されている。他側電圧入力端子t2はスイ
ッチ7と8との直列回路を介して前記−側電圧出力端子
t、。
リからなる直流電源10を接続している。−側電圧入力
端子t1はスイッチ1,2の直列回路を介して一側電圧
出力端子tloと接続されている。また他側電圧入力端
子t!は他側電圧出力端子t2゜と接続されている。前
記スイッチ2にはコンデンサC0とスイッチ4との直列
回路が並列接続されており、コンデンサCIとスイッチ
4との接続中間点はスイッチ3を介して他側電圧入力端
子11と接続されている。他側電圧入力端子t2はスイ
ッチ7と8との直列回路を介して前記−側電圧出力端子
t、。
と接続されており、スイッチ8にはコンデンサC2とス
イッチ6との直列回路が並列接続されている。
イッチ6との直列回路が並列接続されている。
そしてスイッチ6とコンデンサC8との接続中間点は、
スイッチ5を介して前記−側電圧入力端子t。
スイッチ5を介して前記−側電圧入力端子t。
と接続されている。また−側電圧出力端子tooは平滑
コンデンサC1を介して他側電圧出力端子t2゜と接続
されており、また両電圧出力端子i10+ h。
コンデンサC1を介して他側電圧出力端子t2゜と接続
されており、また両電圧出力端子i10+ h。
間には負荷11を介装させている。スイッチ1.2゜3
・・・8は例えばMOS−Ft!Tからなっており、コ
ンデンサC,,C,は同一容量に選定されている。
・・・8は例えばMOS−Ft!Tからなっており、コ
ンデンサC,,C,は同一容量に選定されている。
次にこのDC−DCコンバータの動作を第4図乃至第6
図により説明する。
図により説明する。
このDC−DCコンバータのスイッチ1,2・・・8は
、それにオン、オフ制御のためのクロック信号を与える
ことによりスイッチ1.2・・・8がオン、オフ制御さ
れる。またスイッチ1,4.6.7とスイッチ2.3,
5.8とが交互にスイッング動作するようになっている
。電圧入力端子1.、1.間に10■の直流電圧を与え
ると、コンデンサC3と02とで分圧されて電圧出力端
子t、。、 tz。間に5vの直流電圧が出力されるよ
うになっている。いま、コンデンサC2が既に入力電圧
Viと出力電圧Voとの電位差5vで充電されており、
コンデンサCIが放電を完了しているとして、スイッチ
1,4,6.7がオン状態、スイッチ2.3,5.8が
オフ状態になると第5図に示す等価回路となる。それに
より、コンデンサCIは電位差Vi −Vo (=10
−5 =5V)の電圧で充電される。一方、充電が完了
しているコンデンサCtからはその放電によって負荷1
1に対してエネルギーが供給される。次にスイッチ1.
4゜6.7がオフ状態、スイッチ2.3,5.8がオン
状態になると、第6図に示す等価回路となる。
、それにオン、オフ制御のためのクロック信号を与える
ことによりスイッチ1.2・・・8がオン、オフ制御さ
れる。またスイッチ1,4.6.7とスイッチ2.3,
5.8とが交互にスイッング動作するようになっている
。電圧入力端子1.、1.間に10■の直流電圧を与え
ると、コンデンサC3と02とで分圧されて電圧出力端
子t、。、 tz。間に5vの直流電圧が出力されるよ
うになっている。いま、コンデンサC2が既に入力電圧
Viと出力電圧Voとの電位差5vで充電されており、
コンデンサCIが放電を完了しているとして、スイッチ
1,4,6.7がオン状態、スイッチ2.3,5.8が
オフ状態になると第5図に示す等価回路となる。それに
より、コンデンサCIは電位差Vi −Vo (=10
−5 =5V)の電圧で充電される。一方、充電が完了
しているコンデンサCtからはその放電によって負荷1
1に対してエネルギーが供給される。次にスイッチ1.
4゜6.7がオフ状態、スイッチ2.3,5.8がオン
状態になると、第6図に示す等価回路となる。
そうすると、先に放電したコンデンサC2は前記同様に
電位差Vi−Voで充電され、逆に先に充電を完了した
コンデンサC5はその放電により負荷重1にエネルギー
を供給する。そして、このようなスイッチング動作がク
ロック信号の周波数で繰り返されることにより、負荷1
1に対してエネルギーが継続的に供給される。
電位差Vi−Voで充電され、逆に先に充電を完了した
コンデンサC5はその放電により負荷重1にエネルギー
を供給する。そして、このようなスイッチング動作がク
ロック信号の周波数で繰り返されることにより、負荷1
1に対してエネルギーが継続的に供給される。
ここで平滑コンデンサC3はコンデンサC+、 Czか
ら供給されるエネルギーがクロック信号の周波数あるい
はスイッチのオン、オフ動作により高周波数で生じる電
圧変動を平滑化する。なお、入力電圧Vtの変動に対し
て出力電圧Voを安定化するためにクロック信号のパル
ス幅を入力電圧Viに関連してPWM制御している。こ
のようにして、このDC−DCコンバータは、入力電圧
ViをコンデンサC+、 Czで分圧して出力電圧ν0
を得ることにより、入出力電圧比は2:lとなっている
。
ら供給されるエネルギーがクロック信号の周波数あるい
はスイッチのオン、オフ動作により高周波数で生じる電
圧変動を平滑化する。なお、入力電圧Vtの変動に対し
て出力電圧Voを安定化するためにクロック信号のパル
ス幅を入力電圧Viに関連してPWM制御している。こ
のようにして、このDC−DCコンバータは、入力電圧
ViをコンデンサC+、 Czで分圧して出力電圧ν0
を得ることにより、入出力電圧比は2:lとなっている
。
前述したDC−DCコンバータは、直流電源10に接続
された直列接続のコンデンサCIとCtとの接続状態を
切換えることにより、充電されたコンデンサから負荷1
1にエネルギーを供給し、入力電圧ViをコンデンサC
,,C,で分圧した出力電圧Voを得ている。そのため
コンデンサC,,C,の接続状態を切換えるために8個
のスイッチ1.2.3・・・8を必要とする。したがっ
て、DC−DCコンバータは、その回路が複雑化して、
回路部品数も多く大形化してコストアップするという問
題がある。
された直列接続のコンデンサCIとCtとの接続状態を
切換えることにより、充電されたコンデンサから負荷1
1にエネルギーを供給し、入力電圧ViをコンデンサC
,,C,で分圧した出力電圧Voを得ている。そのため
コンデンサC,,C,の接続状態を切換えるために8個
のスイッチ1.2.3・・・8を必要とする。したがっ
て、DC−DCコンバータは、その回路が複雑化して、
回路部品数も多く大形化してコストアップするという問
題がある。
本発明は斯かる問題に鑑み、スイッチの数が少なく、簡
単な回路で、安価に構成できるDC−DCコンバータを
提供することを目的とする。
単な回路で、安価に構成できるDC−DCコンバータを
提供することを目的とする。
本発明に係るDC−OCコンバータは、直流電源に接続
される直列接続の複数個のコンデンサと、該コンデンサ
に並列接続される補助コンデンサと、該補助コンデンサ
を前記コンデンサに接続する複数のスイッチとを備え、
前記スイッチのスイッチング動作により、前記補助コン
デンサを、前記複数のコンデンサに順次的に並列接続す
ることを反復すべく構成してあることを特徴とする。
される直列接続の複数個のコンデンサと、該コンデンサ
に並列接続される補助コンデンサと、該補助コンデンサ
を前記コンデンサに接続する複数のスイッチとを備え、
前記スイッチのスイッチング動作により、前記補助コン
デンサを、前記複数のコンデンサに順次的に並列接続す
ることを反復すべく構成してあることを特徴とする。
直流電源により直列接続したコンデンサが充電される。
補助コンデンサは複数のスイッチにより、直列接続した
コンデンサに順次的に並列接続される。補助コンデンサ
が放電状態にあるときは並列接続したコンデンサにより
充電され、充電状態にあるときは並列接続したコンデン
サへ放電する。
コンデンサに順次的に並列接続される。補助コンデンサ
が放電状態にあるときは並列接続したコンデンサにより
充電され、充電状態にあるときは並列接続したコンデン
サへ放電する。
この充電状態と放電状態とをスイッチのスイッチング動
作により反復する。
作により反復する。
これにより直流電源の電圧が所定の直流電圧に変換され
る。
る。
以下本発明をその実施例を示す図面によって詳述する。
第1図は本発明に係るDC−DCコンバータの要部回路
図である。電圧入力端子t+、 Lx間には、例えばバ
フテリである直流電源10が接続されており、またスイ
ッチS、と補助コンデンサC3とスイッチS2との直列
回路が介装されている。スイッチS、には、コンデンサ
C1とスイッチS、との直列回路が並列接続されている
。スイッチSRにはスイッチS4と、スパイクノイズ除
去用のりアクドルLと、コンデンサC2との直列回路が
並列接続されている。
図である。電圧入力端子t+、 Lx間には、例えばバ
フテリである直流電源10が接続されており、またスイ
ッチS、と補助コンデンサC3とスイッチS2との直列
回路が介装されている。スイッチS、には、コンデンサ
C1とスイッチS、との直列回路が並列接続されている
。スイッチSRにはスイッチS4と、スパイクノイズ除
去用のりアクドルLと、コンデンサC2との直列回路が
並列接続されている。
またスイッチS4とりアクドルLとの接続中間点は前記
スイッチS、とコンデンサC5との接続中間点と接続さ
れている。コンデンサC2とリアクトルLとの接続中間
点は一側電圧出力端子tloと接続されており、コンデ
ンサC2とスイッチS2との接続中間点は前記他側電圧
入力端子t、及び他側電圧出力端子t2゜と接続されて
いる。そして電圧出力端子jl@+t2゜間には負荷1
1を介装させている。前記スイッチSt、 St、 s
、、 Ssは例えばMOS−FBTからなッテイる。ま
た前記リアクトルLのインダクタンスは数μHに、コン
デンサCI+ Cz、Csは同一容量に選定しである。
スイッチS、とコンデンサC5との接続中間点と接続さ
れている。コンデンサC2とリアクトルLとの接続中間
点は一側電圧出力端子tloと接続されており、コンデ
ンサC2とスイッチS2との接続中間点は前記他側電圧
入力端子t、及び他側電圧出力端子t2゜と接続されて
いる。そして電圧出力端子jl@+t2゜間には負荷1
1を介装させている。前記スイッチSt、 St、 s
、、 Ssは例えばMOS−FBTからなッテイる。ま
た前記リアクトルLのインダクタンスは数μHに、コン
デンサCI+ Cz、Csは同一容量に選定しである。
次にこのように構成したDC−DCコンバータの動作を
第1図及びその等何回路を示す第2図、第3図とともに
説明する。このDC−DCコンバータのスイッチSl、
St、 s、、 Stは、それにオン、オフ制御のた
めのクロック信号を与えることによりスイッチS、S2
.S3.S4がオン、オフ制御される。そしてスイッチ
Sr、Stと、スイッチS、、 S3とが交互にスイッ
チング動作するようにクロック信号が与えられるように
なっている。いま、電圧入力端子Ll+t2間にIOV
の直流電圧たる入力電圧Viを与えると、コンデンサC
I+ c2が充電されて夫々の端子電圧はともに5vに
なり、コンデンサCtから負荷11へエネルギーが供給
される。それによりコンデンサC2の端子電圧が低下し
コンデンサC1の端子電圧が上昇することになる。ここ
でスイッチSl、 S、がオン状態に、スイッチSt、
hがオフ状態になると、第2図に示す等何回路となる
。それにより端子電圧が上昇しているコンデンサCIに
より補助コンデンサC5が充電される。続いてスイッチ
SI+ Saがオフ状態に、スイッチS、、 S、がオ
ン状態になると第3図に示す等何回路となる。そのため
充電が完了している補助コンデンサC5がコンデンサC
2に並列接続されて、補助コンデンサC3によりコンデ
ンサC1が充電される。そのためコンデンサC2及び補
助コンデンサC8から負荷11にエネルギーが供給され
て出力電圧Voの低下が抑制されることになる。
第1図及びその等何回路を示す第2図、第3図とともに
説明する。このDC−DCコンバータのスイッチSl、
St、 s、、 Stは、それにオン、オフ制御のた
めのクロック信号を与えることによりスイッチS、S2
.S3.S4がオン、オフ制御される。そしてスイッチ
Sr、Stと、スイッチS、、 S3とが交互にスイッ
チング動作するようにクロック信号が与えられるように
なっている。いま、電圧入力端子Ll+t2間にIOV
の直流電圧たる入力電圧Viを与えると、コンデンサC
I+ c2が充電されて夫々の端子電圧はともに5vに
なり、コンデンサCtから負荷11へエネルギーが供給
される。それによりコンデンサC2の端子電圧が低下し
コンデンサC1の端子電圧が上昇することになる。ここ
でスイッチSl、 S、がオン状態に、スイッチSt、
hがオフ状態になると、第2図に示す等何回路となる
。それにより端子電圧が上昇しているコンデンサCIに
より補助コンデンサC5が充電される。続いてスイッチ
SI+ Saがオフ状態に、スイッチS、、 S、がオ
ン状態になると第3図に示す等何回路となる。そのため
充電が完了している補助コンデンサC5がコンデンサC
2に並列接続されて、補助コンデンサC3によりコンデ
ンサC1が充電される。そのためコンデンサC2及び補
助コンデンサC8から負荷11にエネルギーが供給され
て出力電圧Voの低下が抑制されることになる。
そして、このようなスイッチング動作がクロック信号の
周波数で繰り返されて、負荷11に対してエネルギーが
継続的に供給される。つまり、コンデンサC2のみから
負荷11ヘエネルギーを供給している期間は補助コンデ
ンサC1がコンデンサCIにより充電されており、負荷
11へのエネルギー供給によってコンデンサCtの端子
電圧が低下し始めたときに、充電を完了した補助コンデ
ンサC1がコンデンサC2に並列接続されてコンデンサ
C2を充電する。それによって、コンデンサC2の端子
電圧、即ち出力電圧Voが略一定に保持されることにな
る。
周波数で繰り返されて、負荷11に対してエネルギーが
継続的に供給される。つまり、コンデンサC2のみから
負荷11ヘエネルギーを供給している期間は補助コンデ
ンサC1がコンデンサCIにより充電されており、負荷
11へのエネルギー供給によってコンデンサCtの端子
電圧が低下し始めたときに、充電を完了した補助コンデ
ンサC1がコンデンサC2に並列接続されてコンデンサ
C2を充電する。それによって、コンデンサC2の端子
電圧、即ち出力電圧Voが略一定に保持されることにな
る。
そして入力電圧ViがコンデンサC,,C,により分圧
されて入力電圧Viと出力電圧Voとの比が2:1とな
り、安定した出力電圧Voが得られる。
されて入力電圧Viと出力電圧Voとの比が2:1とな
り、安定した出力電圧Voが得られる。
そして、コンデンサCtはクロック信号の周波数あるい
はスイッチのオン、オフ動作により補助コンデンサC8
が高周波数で放電することにより生じる電圧変動を平滑
化する。
はスイッチのオン、オフ動作により補助コンデンサC8
が高周波数で放電することにより生じる電圧変動を平滑
化する。
なお、入力電圧Viが変動した場合に出力電圧V。
を安定化するために、スイッチSI+ Sz、 S3.
S4をオン、オフ制御するクロック信号の時間幅を入力
電圧Viに関連してPWM制御している。
S4をオン、オフ制御するクロック信号の時間幅を入力
電圧Viに関連してPWM制御している。
このように本発明のpc−ocコンバータは補助コンデ
ンサC8を、直列接続したコンデンサCI+ Ctに順
次的に並列接続するから、補助コンデンサC8を充放電
させるべきスイッチを4個用いればよいことになる。し
たがって直列接続したコンデンサの接続状態を変更する
従来のDC−DCコンパ−夕に比べてスイッチの数が半
減することになる。
ンサC8を、直列接続したコンデンサCI+ Ctに順
次的に並列接続するから、補助コンデンサC8を充放電
させるべきスイッチを4個用いればよいことになる。し
たがって直列接続したコンデンサの接続状態を変更する
従来のDC−DCコンパ−夕に比べてスイッチの数が半
減することになる。
そのため、回路が簡単になり小形化し得て、oc−oc
コンバータのコストがixする。
コンバータのコストがixする。
なお、本実施例では、直流電源に接続される直列接続の
コンデンサの数を2個としているが、その数は何ら限定
されるものではない。即ち、コンデンサの数は人、出力
電圧比に関連して、その数を選定すればよい。また補助
コンデンサの数を1個としているが、その数は限定され
ず、出力容量が大きい場合にはその補助コンデンサの数
を増加させることが必要である。更にスイッチSI+
S!+53、 S、はMOS−FET以外のスイッチ手
段でもよいのは勿論である。
コンデンサの数を2個としているが、その数は何ら限定
されるものではない。即ち、コンデンサの数は人、出力
電圧比に関連して、その数を選定すればよい。また補助
コンデンサの数を1個としているが、その数は限定され
ず、出力容量が大きい場合にはその補助コンデンサの数
を増加させることが必要である。更にスイッチSI+
S!+53、 S、はMOS−FET以外のスイッチ手
段でもよいのは勿論である。
以上詳述したように本発明は、直流電源に接続される直
列接続の複数個のコンデンサの接続状態を変更せずに、
補助コンデンサをそれらのコンデンサに順次的に並列接
続する構成にしたから、補助コンデンサの充放電状態を
切換えるためのスイッチの数を、直列接続のコンデンサ
の接続状態を変更する従来のこの種のDC−DCコンバ
ークに比べて半減できる。
列接続の複数個のコンデンサの接続状態を変更せずに、
補助コンデンサをそれらのコンデンサに順次的に並列接
続する構成にしたから、補助コンデンサの充放電状態を
切換えるためのスイッチの数を、直列接続のコンデンサ
の接続状態を変更する従来のこの種のDC−DCコンバ
ークに比べて半減できる。
したがって、回路が簡単になり回路部品数が減少してD
C−DCコンバータのコストを低減して、安価なりC−
DCコンバータを提供できる優れた効果を奏する。
C−DCコンバータのコストを低減して、安価なりC−
DCコンバータを提供できる優れた効果を奏する。
第1図は本発明に係るDC−DCコンバータの要部回路
図、第2図及び第3図はその等価回路の回路図、第4図
は従来のDC−DCコンバータの要部回路図、第5図及
び第6図はその等価回路の回路図である。 10・・・直流電源 11・・・負荷 i++5・・・電圧入力端子 L、。+ two・・・
電圧出力端子C,、C,・・・コンデンサ C8・・・
補助コンデンサS+、St、Sj、S4・・・スイッチ
特 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人 弁理
士 河 野 登 火弟 図 弔 図 弔 3 図 弔 図 弔 図 弔 図
図、第2図及び第3図はその等価回路の回路図、第4図
は従来のDC−DCコンバータの要部回路図、第5図及
び第6図はその等価回路の回路図である。 10・・・直流電源 11・・・負荷 i++5・・・電圧入力端子 L、。+ two・・・
電圧出力端子C,、C,・・・コンデンサ C8・・・
補助コンデンサS+、St、Sj、S4・・・スイッチ
特 許 出願人 住友金属工業株式会社代理人 弁理
士 河 野 登 火弟 図 弔 図 弔 3 図 弔 図 弔 図 弔 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、直流電源に接続される直列接続の複数個のコンデン
サと、該コンデンサに並列接続される補助コンデンサと
、該補助コンデンサを前記コンデンサに接続する複数の
スイッチとを備え、 前記スイッチのスイッチング動作により、 前記補助コンデンサを、前記複数のコンデンサに順次的
に並列接続することを反復すべく構成してあることを特
徴とするスイッチトキャパシタ型のDC−DCコンバー
タ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1269189A JPH02193566A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Dc―dcコンバータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1269189A JPH02193566A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Dc―dcコンバータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02193566A true JPH02193566A (ja) | 1990-07-31 |
Family
ID=11812402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1269189A Pending JPH02193566A (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | Dc―dcコンバータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02193566A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7099167B2 (en) | 2002-11-26 | 2006-08-29 | Seiko Epson Corporation | Step-down circuit, power supply circuit, and semiconductor integrated circuit |
JP2009201199A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Al-Aid Corp | 降圧型レギュレータおよび半導体集積回路 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1269189A patent/JPH02193566A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7099167B2 (en) | 2002-11-26 | 2006-08-29 | Seiko Epson Corporation | Step-down circuit, power supply circuit, and semiconductor integrated circuit |
JP2009201199A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Al-Aid Corp | 降圧型レギュレータおよび半導体集積回路 |
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