JPH03183361A - 多出力電源型スイッチングレギュレータ - Google Patents

多出力電源型スイッチングレギュレータ

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JPH03183361A
JPH03183361A JP1318631A JP31863189A JPH03183361A JP H03183361 A JPH03183361 A JP H03183361A JP 1318631 A JP1318631 A JP 1318631A JP 31863189 A JP31863189 A JP 31863189A JP H03183361 A JPH03183361 A JP H03183361A
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JP
Japan
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output
voltage
circuit
gap
rectifying
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JP1318631A
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Inventor
Jiro Tanuma
田沼 二郎
Akira Hagiwara
明 萩原
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/009Converters characterised by their input or output configuration having two or more independently controlled outputs

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体等のスイッチング特性を利用し、所定
の周波数以上の高周波にて断続制御を行って出力を安定
化する多出力電源型スイッチングレギュレータに関する
ものである。
(従来の技術) 従来、この種の分野の技術としては、例えば、第2図の
ようなものがあった。以下、その構成を図を用いて説明
する。
第2図は、従来の多出力電源型スイッチングレギュレー
タの一措成例を示す回路図である。
このスイッチングレギュレータはフライバック方式であ
り、交流入力重圧(以下、AC電圧という)の入力開閉
用のスイッチ回路]−を有している。
そのスイッチ回R11の出力1則には、ラインフィルタ
2、AC電圧を直流電圧(以下、DC電圧という)に整
流する整流回路3、及び平滑回路4が順次接続されてい
る。さらに、平滑回路4には一次コイル5a、二次コイ
ル5b−1,5b−2、及び三次コイルC5cを存する
高周波トランス5が接続されている。その−・次コイル
5aと三次コイル5cとの間に1ユスイツナング素子で
あるFET6が直列接続されている。
−h−2オ滑[I11′、i8・j・2”)両端にはJ
” E ’丁゛6を起動するための起動囲路゛7が接続
され、その起動回路7、F E T 6のゲート、及び
平滑回路4が、FET6のデユーティ(動作周期〉を制
御する制御回路8に接続されている。
また、高周波t・ランス5の二次コイル5b−1の両端
にはダイオード9a−1およびコンデンサ9a−2から
なる整流平滑回路9aが接続され、その整流平滑回路9
aの出力側には誤差検出回路IO及び出力電圧■1用の
出力端子11a、↓1bが共通接続されている。その上
、二次コイル5b−2にはダイオード9b−1およびコ
ンデンサ9b−2からなる整流平滑回路9bが接続され
、その整流平滑回路9bの出力1則には出力電圧■2用
の出力端子11c、lidが接続されている。
次に、動作を説明する。
スイッチ回路)によりAC電圧が入力されると、ライン
フィルタ2を介して整流回路3でDC電圧に整流される
。そのDC電圧は起動回路7によって分圧され、その分
圧されたDC電圧かFET6のケー1〜に印加され、起
動がかかる。
続いて、一次コイル5aに一次電流が流れ始めた際に三
次コイル5Cに発生する電圧は制御回路8を介してFE
T6のゲートに供給され、FET6が急速にオンされ、
FET6がオフするまでゲート電圧が供給される。また
、FET6がオフになると、三次コイル5cに発生する
電圧はFET6かオン時に比較して極性が反転するため
、FET6のグー1〜電位は制御回路8を介して減少さ
せられ、FET6を急速にオフさせる。このFET6の
オフ状態は、オン期間時にトランス5に蓄積されたエネ
ルギーの二次側及び三次側への放出終了まで継続する。
オフが終了すると、起動回路7によるゲート電圧でFE
T6はオンし、以後、本動作を繰り返す。
整流平滑回路9aは、FET6がオン時にトランス5に
対してエネルギーを蓄積させ、FET6かオフ時にトラ
ンス5に蓄積されていたエネルギーを引き込む。さらに
、出力電圧V1が予め設定した値よりも高いことを誤差
検出回路10により検出された場合、制御回路8により
FET6がオフされる。このような制御により二次側の
出力電圧■↓を一定に保つように動作する。
その上、二次コイル5b−2には二次コイル5b−1と
の巻数比に対応した電圧が発生する。その結果、二次コ
イル5b−■と同じタイミングでダイオード9b−1を
介してコンデンサ9b−2や出力端子11c、lidに
エネルギーが供給される。多出力電源型の場合、電圧安
定のためのコントロールは1つの電圧出力(出力電圧V
l)で行っており、他の出力〈出力電圧V2)はコント
ロールされず、二次コイル5b−1,5b−2の巻数比
より得ていた。
(発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記構成の多出力電源型スイッチングレ
ギュレータでは、次のような課題があった。
誤差検出回路10によりフィードバックされる出力電圧
(以下、コン]へロール出力という)Vlの負荷Qlが
重く、かつフィードバックされない出力電圧(以下、非
コントロール出力という)V2の負荷Q2が軽い場合、
非コントロール出力V2が上昇するという欠点かあった
第3図は、非コントロール出力V2の負荷Q2と非コン
トロー出力V2との関係を示す関係図である。この第3
図が示すように、負荷Q1がql。
q2.q3と上昇して重くなると、ダイオード9a−1
の電圧降下が大きくなり、その分、二次コイル5b−1
の端子電圧が上昇する。そのため、二次コイル5b−2
の端子電圧も二次コイル5b2との巻数比に応じて上昇
する。巻数比が小さくコントロール出力Vlと非コント
ロール出力V2との差が大きくない場合はさほど問題に
ならないか、巻数比が大きい場合はコントロール出力V
】−および非コントロール出力■2差も大きくなり、一
定電圧を出力すべき安定化電源としていは無視できなく
なるという欠点かあった。
この欠点を解決するため、非コントロール出力側にダミ
ー負荷抵抗を設ける解決策もあるが、この解決策では、
ダミー負荷抵抗により回路形成面積の増大および内部温
度上昇の増加を招くという問題があった。
本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、非コ
ンI・ロール出力が増加するという点について解決した
多出力電源型スイッチングレギュレータを提供するもの
である。
〈課題を解決するための手段〉 本発明では、前記課題を解決するために、ギャップを有
する鉄心に一次コイルおよび巻数の異なる複数の二次コ
イルが巻装された高周波トランスと、前記一次コイルに
流れる一次電流をオン・オフするスイッチング素子と、
前記各二次コイルの出力をそれぞれ整流、平滑する複数
の整流平滑回路と、前記各整流平滑回路の内、所定の整
流平滑回路の出力と基準値との差を検出する誤差検出回
路とを備え、前記誤差検出回路の出力に基づき前記スイ
ッチング素子をオン・オフ制御する多出力電源型スイッ
チングレギュレータにおいて、次のような手段を講じた
ものである。
前記所定の整流平滑回路以外の整流平滑回路の出力の変
化を検出する検出手段と、前記検出手段の出力を入力し
、その出力に応じた可変電圧または一定電圧を出力する
駆動手段と、前記ギャップ間に介装され、前記駆動手段
の出力に基づき前記ギャップの距離を変化させる例えば
、電歪素子または機械的手段等で構成したギャップ可変
手段とを設けたものである。
(作用〉 本発明によれば、以上のように多出力電源型スイッチン
グレギュレータを構成したので、検出手段は、非コント
ロール出力の変化を検出するように働き、駆動手段はそ
の検出手段の出力を増幅し、その出力に応じた可変電圧
または一定電圧を出力する。ギャップ可変手段は駆動手
段の出力に基づき、非コントロール出力に接続された二
次コイルのギャップの距離を変化させる。
したがって前記課題を解決できるのである。
(実施例〉 第千図は、本発明の第↓の実施例を示す多出力電源型ス
イッチングレギュレータの回路図である。
このスイッチングレギュレータは、フライバック方式で
あり、AC電圧の入力開閉用のスイッチ回路21を有し
、そのスイッチ回路21の出力1則には、ラインフィル
タ22、AC電圧をDC電圧に整流するためのダイオ−
ドブリッチ構成の整流回路23、及びコンデンサからな
る平滑回路24が順次接続されている。さらに、平滑回
路24には、鉄心25aに一次コイル25b、二次コイ
ル25cm1,25cm2、及び三次コイル25dがそ
れぞれ巻装された高周波トランス25が接続されている
。その一次コイル25bと三次コイル25dとの間には
スイッチング素子であるFET26及び電流検出用の抵
抗27aが直列接続されている。
一方、平滑回路24の両端にはFET26を起動するた
めの起動回#I27が接続されている。この起動回路2
7は、直列接続された抵抗27a。
27bが平滑回路24に並列接続され、抵抗27a、2
7bの接続点N1と平滑回路24の一端とが制御回路2
8にそれぞれ接続されている。
この制御回828は、FET26のオン・オフ動作のデ
ユーティを制御する回路であり、接続点N1と三次コイ
ル25dの一方端との間にNPNトランジスタ28aが
接続され、そのトランジスタ28aのペース・エミッタ
間に抵抗28bが、ベースとFET26のソースとの間
に抵抗28cがそれぞれ接続されている。ここで、この
トランジスタ28a、抵抗28c、28bとで過電流防
止機能を有している。
さらに、トランジスタ28aのベースと三次コイル25
dの他方端との間には受光素子であるホlヘトランジス
タ28d、抵抗28e、及びダイオード28fか直列接
続されている。そして、その三次コイル25dの他方端
とトランジスタ28aのコレクタとの間にFET26の
ドライブ用のコンデンサ28g及び抵抗28hが直列接
続されている。
また、高周波トランス25の二次コイル25c−1の両
端には二次コイル25cm1の出力を整流、平滑する整
流平滑回路2つ一■が接続されている。この整流平滑回
路29−1は、整流用のダイオード29−↓aと平滑用
のコンデンサ2つ一1bとで構成され、その出力側には
誤差検出回路30が並列接続されている。この誤差検出
回路30は、整流平滑回#I29−1の出力と基準電圧
との差を検出し、その検出結果を制御回路28に伝達す
回路であり、コンデンサ31bの両端に、直列接続され
た分圧用の抵抗30d、30eを有している。さらに、
コンデンサ29−1bの両端には、抵抗30a、発光ダ
イオード30b、及び所定の基準電圧が予め設定さhた
シャントレギュレータ30cが直列接続されるとともに
、コントロール出力■1用の出力端子34a、34bが
接続されている。
また、高周波トランス25は二次コイル25cm王の一
方端に接続され、その二次コイル25cm1−と異なる
巻数を有する二次コイル25cm2を備えている。その
二次コイル25cm2の他方端と前記二次コイル25c
m■の一方端との間に、整流平滑回路29−2が接続さ
れている。この整流平滑回路2つ−2は整流用のタイオ
ード292aと平滑用のコンデンサ29−2bとで構成
され、その出力側には接続点Tを介して非コントロール
出力V2用の出力端子34c、34dが接続されている
そして、接続点Tには、検出手段31が接続され、その
検出手段31の出力側には駆動手段32およびギャップ
可変手段33が順次、縦続接続されている。検出手段3
工は、非コントロール出力■2の変化を検出する手段で
あり、ツェナーダイオードで楢戒されている。駆動手段
32は、例えばNPN トランジスタで構成され、検出
手段31の出力を入力し、その出力に対応した可変電圧
または一定電圧を出力する手段である。
第4図は、第1図中の高周波トランス25の概略断面図
である。
この高周波トランス25は、磁力線を通すための鉄心2
5aを有し、その鉄心25aには所定のギャップGl、
2.3が設けられている。さらに、鉄心25aの中央に
は一次コイル251〕が、両側には二次コイル25cm
1.25cm2がそれぞれ巻装され、その一次コイル2
5bの一方端25d−]が起動回路27に、他方端25
1)−2がFET26のドレインにそれぞれ接続されて
いる。
その上、二次コイル25cm1の両端25cm1a、2
5cm1bが整流平滑回路2つ−1の入力側にそれぞれ
接続されている。さらに、二次コイル25cm2の一方
端は二次コイル25cm1の一方端に接続され、他方端
25cm2aが整流平滑回路29−2の入力側に接続さ
れている。
そして、鉄心のギャップG3が設けられている部分の一
端に電歪素子等で構成されたギャップ変化手段33が取
り付けられ、そのギャップ可変手段33の入力端子33
a、33bが駆動回路32にそれぞれ接続されている。
次に、動作を説明する。
スイッチ回路21によりAC電圧が入力されると、ライ
ンフィルタ22を介して整流回路23でDC電圧に整流
される。そのDC電圧は抵抗27a、27bによって分
圧され、その分圧されたDC電圧がFET26のゲート
に印加され、起動がかかる。
例えば′、コントロール出力V1の負荷Q1が大きい場
合、一次コイル25bに一次電流A1が流れ始めた際に
三次コイル25dに発生する電圧は、抵抗28h及びコ
ンデンサ28gを介してFET26のゲートに供給され
る。その結果、FET26か急速にオンされ、FET2
6がオフするまでゲート電圧が供給される。ここで、負
荷Q1が大きくなり、一次電流A1が増加した場合、抵
抗27aに発生したの電圧により、トランジスタ28a
がオンされる。そのため、FET26のゲートの電位は
低下され、FET26がオフされる。また、FET26
がオフ状態に入ると、三次コイル25dに発生ずる電圧
はFET26がオン時に比較して極性が反転するため、
FET26のゲート電位は、抵抗281〕及びコンデン
サ28gを介して減少させられ、FET26を急速にオ
フさせる。
このFET26のオフ状態は、オン期間時に)〜ランス
25に蓄積されたエネルギーの二次コイル25cm1.
25cm2及び三次コイル25dへの放出絆了まで継続
される。オフが終了すると、抵抗27a、27bによる
分圧がFET26のゲートに印加されるのでFET26
はオンされ、以後、本動作を繰り返す。
また、整流平滑回路29−1.29−2は、FET26
がオン時にダイオード29−.1a、292aが逆バイ
アスされ、トランス25にエネルギーを蓄積させ、FE
T26がオフ時にダイオード29−1a、、29−2a
を導通させてコンデンサ29−1b、29−2bヘトラ
ンス25に蓄積されていたエネルギーを移動させる。そ
して、出力端子34a、34’bにコントロール出力V
1を発生させている。
また、コントロール出力V1は抵抗30d、30eによ
り分圧される。コントロール出力V1の負荷Q上が小さ
い場合、出力Vloが高くなり、シャントレーギュレイ
タ30cに設定された基準電圧よりも大きくなると、シ
ャントレーギュレイタ30cが導通状態となり、発光ダ
イオード30bに流れる電流が増大する。このため、そ
の電流に対応した光がホトトランジスタ28dへ発光さ
れ、タイオード28f及び抵抗28eを介してホトトラ
ンジスタ32bに流れる電流が増大される。
すると、トランジスタ28aがオンされ、その結果、F
ET26がオフされる。このように制御されることで、
FET26のスイッチングが速くなり、オン・オフの時
間が短縮され、一次電流Alか抑えられる。
ところが、負荷Q↓が大きい時には、この分圧電圧が、
シャントレーギュレイタ32cに設定された基準電圧よ
りも低いので、シャントレーギュレイタ30cは導通状
態とならない。したがって、発光ダイオード30bは発
光しない。そして、ダイオード29−1aを流れる電流
が増加し、電圧降下も大きくなる。電圧降下刃吠きくな
っても帰還回路である誤差検出回路30は、ダイオード
29−1aのカン−11則にあるため、コントロール出
力■)は変化しない。一方、二次コイル25cm1の端
子電圧はダイオード29−1aの電圧降下分だけ上昇す
る。すると、二次コイル25c2には二次コイル25c
m↓の巻数比で決まる電圧分、上昇する。この時、出力
端子34c、34d間の負荷Q2が大きければ、電圧上
昇分のエネルギーは負荷Q2に流れ、最終的には非コン
1〜ロール出力■2の上昇は少なくて済む。しかし、負
荷Q2が小さい場合は、エネルギーが消費できず、非コ
ントロール出力V2は上昇する。その出力V2の上昇が
検出手段3工のツェナーダイオードで設定された電圧を
越えると駆動手段32が動作し、ギャップG3を変化さ
せる。その結果、トランス25の磁気抵抗が変化する。
第5図は、第4図の高周波トランス25の等価回路を示
す回路図である。第5図において、R1は二次コイル2
5cm1.R2は一次コイル25b、R3は二次コイル
25cm2のそれぞれの磁気抵抗である。例えば、磁束
Φl用の磁路の磁気抵抗R3は、 R3=IQ/μS 但し、μ;磁束Φ■の磁路の透磁率 g;磁束Φ工の磁路の長さ S;磁束Φ↓の磁路の断面積 で示されるので、ギャップG3の変化により、磁気抵抗
R3は変化する。空隙中の透磁率はコイル内の透磁率よ
りも大きいので、僅かなギャップG3の変化で磁気抵抗
R3は大きく変化し、二次コイル25cm2を通る磁束
Φ1を変化させる。二次コイル25cm2の端子電圧、
即ち、非コントロール出力■2が上昇した際、ギャップ
可変手段33の電歪素子を伸長して、ギャップG3を狭
めることで、磁気抵抗R3が大きくなるようする。
二次コイル25cm2を鎖交する磁束Φ(は減少し、こ
の二次コイル25cm2に伝わるエネルギーも減少して
非コントロール出力■2が低下する。
さらに、非コントロール出力V2か正常な電圧になれば
、ギャップ可変手段33の電歪素子が元に縮小され、そ
の結果、ギャップG3が元に戻る。
本実施例は次のような利点を有している。
非コントロール出力■2の上昇時にトランス25のギャ
ップG3を狭めることにより、磁気抵抗りを大きくする
ようにしたのしで、コントロール出力■1の負荷Qlが
大きく、非コントロール出力■2の負荷Q2が小さい時
であっても、コントロール出力V1の上昇を抑止でき、
安定した直流電圧を供給することができる。これにより
、ダミー負荷抵抗を設ける必要性が減少できるので、回
路形成面積が減少すると共に、温度上昇を抑止できる。
さらに、従来のように、非コントロール出力V2の上昇
を抑止できないと、負荷変動範囲が制限されるが、本実
施例では負荷変動範囲を広くすることができる。
第6図は、本発明の第2の実施例を示す多出力電源型ス
イッチングレギュレータの要部構成図であり、第1図中
と共通の要素には同一の符号か付されている。
このスイッチングレギュレータは、第1図中のツェナー
タイオード等からなる検出手段3工とNPNトランジス
タ等からなる駆動手段32とを、演算増幅器31aに置
き換えた構成である。その演算増幅器31aの入力側が
第1図中の接続点Tと基準電圧Vfにとに接続されてい
る。この演算増幅器31aの出力側にはギャップ可変手
段33が接続され、その他の構成は第上図と同一である
非コントロール出力V2が演算増幅器31aに入力され
ると、その演算増幅器31aにおいて、非コントロール
出力V2と基準電圧Vfとの差が検出される。その検出
信号が増幅されて、ギャップ可変手段33へ出力される
。その後、ギャップ可変手段33は、演算増幅器31a
の出力を入力し、その出力に対応して可変的に伸縮する
9本実施例は次のような利点がある。
(1)非コントロール出力V2の変動に対応して、ギャ
ップ可変手段33を可変的に伸縮するようにしたのでせ
、第1の実施例に比較し、変動した非コントロール出力
■2をより短時間に安定させることができる。
(2〉演算増幅器31aのみで、検出手段31および駆
動手段32を構成することができる。
なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。例えば、その変形例として次のようなも
のがある。
(I)第1および第2の実施例では、ギャップ可変手段
33に電歪素子を用いたが、カム等の機械的機構を用い
て構成してもよい。
(II)第1および第2の実施例では、出力電源として
、出力端子34a、34b間の出力電圧であるコントロ
ール出力■1および出力端子34c。
34d間の出力電圧である非コントロール出力V2の2
つの出力電源で構成したが、コントロール出力および゛
非コントロール出力がそれぞれ複数に構成された回路に
も適用できる。
(発明の効果〉 以上詳細に説明したように、非コントロール出力の変動
時に高周波トランスの鉄心にもうけられたギャップの距
離を変化させるようにしたので、磁気抵抗が的確に変化
し、非コントロール出力の変動を抑止することができる
。これにより、従来のようにダミー負荷抵抗を用いない
ので、回路形成面積が縮小し、しかも装置内部の温度上
昇を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第上図は本発明の第↓の実施例を示す多出力電源型スイ
ッチングレギュレータの回銘図、第2図は従来のスイッ
チングレギュレータの構成プロッり図、第3図は非コン
トロール出力の負荷と非コントロール出力との関係図、
第4図は第1図中の高周波トランスの概略断面図、第5
図は第4図の高周波トランスの等価回路を示す回路図、
第6図は本発明の第2の実施例を示す多出力電源型スイ
ノチンダレギュレータの要部楢戒図である。 25・・・・・・高周波l−ランス、25a・・・・・
・鉄心、25b・・・・・・一次コイル、25cm1.
.25cm2・・・・・二次コイル、26・・・・・・
スイッチング素子、291−.29−2・・・・・・整
流平滑回路、30・・・・・・誤差検出回路、31・・
・・・・検出手段、32・・・・・・駆動手段、33・
・・・・・ギャップ可変手段、Al・・・・・・一次電
流、Vl・・・・・・コン1−ロール出力、■2・・・
・・・非コントロール出力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ギャップを有する鉄心に一次コイルおよび巻数の異
    なる複数の二次コイルが巻装された高周波トランスと、
    前記一次コイルに流れる一次電流をオン・オフするスイ
    ッチング素子と、前記各二次コイルの出力をそれぞれ整
    流、平滑する複数の整流平滑回路と、前記各整流平滑回
    路の内、所定の整流平滑回路の出力と基準値との差を検
    出する誤差検出回路とを備え、 前記誤差検出回路の出力に基づき前記スイッチング素子
    をオン・オフ制御する多出力電源型スイッチングレギュ
    レータにおいて、 前記所定の整流平滑回路以外の整流平滑回路の出力の変
    化を検出する検出手段と、 前記検出手段の出力を入力し、その出力に応じた可変電
    圧または一定電圧を出力する駆動手段と、前記ギャップ
    間に介装され、前記駆動手段の出力に基づき前記ギャッ
    プの距離を変化させるギャップ可変手段とを、 設けたことを特徴とする多出力電源型スイッチングレギ
    ュレータ。 2、請求項1記載の多出力電源型スイッチングレギュレ
    ータにおいて、 前記ギャップ可変手段は、 前記駆動手段の出力に基づいて伸縮する電歪素子または
    機械的手段で構成した多出力電源型スイッチングレギュ
    レータ。
JP1318631A 1989-12-07 1989-12-07 多出力電源型スイッチングレギュレータ Pending JPH03183361A (ja)

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JP1318631A Pending JPH03183361A (ja) 1989-12-07 1989-12-07 多出力電源型スイッチングレギュレータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009123935A (ja) * 2007-11-15 2009-06-04 Toyota Industries Corp トランス

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