JPH0340079Y2 - - Google Patents
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- JPH0340079Y2 JPH0340079Y2 JP1987057351U JP5735187U JPH0340079Y2 JP H0340079 Y2 JPH0340079 Y2 JP H0340079Y2 JP 1987057351 U JP1987057351 U JP 1987057351U JP 5735187 U JP5735187 U JP 5735187U JP H0340079 Y2 JPH0340079 Y2 JP H0340079Y2
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- Japan
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- output
- voltage
- rectangular wave
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
- H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
- H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
- H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS 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
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
- H02M1/007—Plural converter units in cascade
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
技術分野
本考案は、カスケージング方式のスイツチング
レギユレーターに関するものであり、特に入力電
圧を昇制圧するトランスフオーマを利用すること
なく、所望とする低電圧を得ることのできるスイ
ツチングレギユレーターに関するものである。
レギユレーターに関するものであり、特に入力電
圧を昇制圧するトランスフオーマを利用すること
なく、所望とする低電圧を得ることのできるスイ
ツチングレギユレーターに関するものである。
背景技術
一般的にパワーシステム、すなわちスイツチン
グレギユレーターは、家庭用か産業用AC電源を
一定するDC電圧を望むとき、入力電圧を昇制圧
するトランスフオーマを利用するから、全体シス
テムの量が大きくなり、効率が70%以下に低減す
る欠点があつた。
グレギユレーターは、家庭用か産業用AC電源を
一定するDC電圧を望むとき、入力電圧を昇制圧
するトランスフオーマを利用するから、全体シス
テムの量が大きくなり、効率が70%以下に低減す
る欠点があつた。
すなわち、100V以上の商用交流電源から、
10V前後の低い電圧の直流電圧を得ようとすると
き、いわゆるインバータ方式のスイツチングレギ
ユレーターが広く使用されている。インバータ方
式のスイツチングレギユレーターにおいては、電
圧を変換するのにトランスフオーマすなわち変圧
器が使用されている。このトランスフオーマは、
スイツチング周波数が交流電源の周波数より高い
ので、商用交流電源用のトランスフオーマに比較
すれば小型に構成することができるけれども、あ
る程度の大きさを有し、また変換効率も十分に大
きくはない。
10V前後の低い電圧の直流電圧を得ようとすると
き、いわゆるインバータ方式のスイツチングレギ
ユレーターが広く使用されている。インバータ方
式のスイツチングレギユレーターにおいては、電
圧を変換するのにトランスフオーマすなわち変圧
器が使用されている。このトランスフオーマは、
スイツチング周波数が交流電源の周波数より高い
ので、商用交流電源用のトランスフオーマに比較
すれば小型に構成することができるけれども、あ
る程度の大きさを有し、また変換効率も十分に大
きくはない。
スイツチングレギユレーターの方式として、い
わゆるチヨツパ方式のものは、トランスフオーマ
を利用しないで直接直流電圧を低下させることが
できる。しかしながら、チヨツパ方式のスイツチ
ングレギユレーターにおいては、入力電圧をスイ
ツチング動作のデユーテイ値に対応して低下させ
るので、電圧を大きく低下させるときには制御が
困難となる。また、商用交流電源と出力との間を
トランスフオーマで電気的に絶縁することができ
ないので、スイツチングレギユレーターの故障に
よつて商用交流電源電圧が直接出力に表れてしま
つたり、出力回路の短絡などの影響が商用交流電
源の入力側に直接表れてしまうという問題点があ
る。
わゆるチヨツパ方式のものは、トランスフオーマ
を利用しないで直接直流電圧を低下させることが
できる。しかしながら、チヨツパ方式のスイツチ
ングレギユレーターにおいては、入力電圧をスイ
ツチング動作のデユーテイ値に対応して低下させ
るので、電圧を大きく低下させるときには制御が
困難となる。また、商用交流電源と出力との間を
トランスフオーマで電気的に絶縁することができ
ないので、スイツチングレギユレーターの故障に
よつて商用交流電源電圧が直接出力に表れてしま
つたり、出力回路の短絡などの影響が商用交流電
源の入力側に直接表れてしまうという問題点があ
る。
考案が解決すべき問題点
そこで本考案は、従来のスイツチングレギユレ
ーターの欠点を解消すべく案出したのであつて、
入力電圧を昇制圧するトランスフオーマを利用す
ることなく、使用者が望むところのDC電圧を得
ることができるカスケージング(cascading)方
式を利用するスイツチングレギユレーターを提供
することを目的とするのである。
ーターの欠点を解消すべく案出したのであつて、
入力電圧を昇制圧するトランスフオーマを利用す
ることなく、使用者が望むところのDC電圧を得
ることができるカスケージング(cascading)方
式を利用するスイツチングレギユレーターを提供
することを目的とするのである。
問題点を解消するための手段
本考案は、交流電源からの交流電力を整流して
直流電力を導出する整流手段1と、 矩形波信号の発生および停止が制御可能な矩形
波発生手段3と、 整流手段1からの直流出力が与えられ、その電
流値が予め定める値以下となるように制限する電
流制限手段2と、 電流制限手段2からの直流出力が与えられ、矩
形波信号に応答してスイツチング動作を行い、与
えられた直流出力を断続して平滑することによつ
て、電圧の低下した直流出力を導出する第1のチ
ヨツパ手段5,6と、 第1チヨツパ手段5,6からの直流出力の電圧
をスイツチング動作によつて低下させて直流出力
を導出するための第2チヨツパ手段7と、 第2チヨツパ手段7からの直流出力を帰還する
ためのフイードバツク手段8と、 フイードバツク手段8を介して帰還された直流
出力を、予め定める第1基準電圧と比較し、その
比較結果を表す信号を導出する比較手段11と、 矩形波発生手段3からの矩形波信号に応答し、
矩形波を積分した結果を表す信号を導出する積分
回路10と、 積分回路10および第1チヨツパ手段5,6か
らの出力に応答し、積分回路10からの出力と第
2基準電圧を比較した結果を表す信号と、第1チ
ヨツパ手段5,6からの直流出力の電圧を第3基
準電圧と比較した結果を表す信号との論理積を表
す信号を導出し、第2チヨツパ手段7のスイツチ
ング動作を制御して第2チヨツパ手段7からの出
力電圧を制御する出力電圧制御手段12と、 積分回路10およびフイードバツク手段8から
の出力に応答し、積分回路10からの出力電圧が
第1基準電圧以下であるとき、またはフイードバ
ツク手段8からの出力が第1基準電圧以上である
とき、矩形波発生手段3からの矩形波の発生を停
止させる矩形波制御手段13とを含むことを特徴
とするカスケージング方式のスイツチングレギユ
レーターである。
直流電力を導出する整流手段1と、 矩形波信号の発生および停止が制御可能な矩形
波発生手段3と、 整流手段1からの直流出力が与えられ、その電
流値が予め定める値以下となるように制限する電
流制限手段2と、 電流制限手段2からの直流出力が与えられ、矩
形波信号に応答してスイツチング動作を行い、与
えられた直流出力を断続して平滑することによつ
て、電圧の低下した直流出力を導出する第1のチ
ヨツパ手段5,6と、 第1チヨツパ手段5,6からの直流出力の電圧
をスイツチング動作によつて低下させて直流出力
を導出するための第2チヨツパ手段7と、 第2チヨツパ手段7からの直流出力を帰還する
ためのフイードバツク手段8と、 フイードバツク手段8を介して帰還された直流
出力を、予め定める第1基準電圧と比較し、その
比較結果を表す信号を導出する比較手段11と、 矩形波発生手段3からの矩形波信号に応答し、
矩形波を積分した結果を表す信号を導出する積分
回路10と、 積分回路10および第1チヨツパ手段5,6か
らの出力に応答し、積分回路10からの出力と第
2基準電圧を比較した結果を表す信号と、第1チ
ヨツパ手段5,6からの直流出力の電圧を第3基
準電圧と比較した結果を表す信号との論理積を表
す信号を導出し、第2チヨツパ手段7のスイツチ
ング動作を制御して第2チヨツパ手段7からの出
力電圧を制御する出力電圧制御手段12と、 積分回路10およびフイードバツク手段8から
の出力に応答し、積分回路10からの出力電圧が
第1基準電圧以下であるとき、またはフイードバ
ツク手段8からの出力が第1基準電圧以上である
とき、矩形波発生手段3からの矩形波の発生を停
止させる矩形波制御手段13とを含むことを特徴
とするカスケージング方式のスイツチングレギユ
レーターである。
また本考案は、前記電流制限手段2は、矩形波
発生手段3からの出力に応答し、電流値が予め定
める値以下であるとき前記矩形波信号を第1チヨ
ツパ手段5,6に与えて直流出力を導出させ、前
記電流値が予め定める値を超えるとき前記矩形波
信号を第1チヨツパ手段5,6に与えないで直流
出力を停止させることを特徴とする。
発生手段3からの出力に応答し、電流値が予め定
める値以下であるとき前記矩形波信号を第1チヨ
ツパ手段5,6に与えて直流出力を導出させ、前
記電流値が予め定める値を超えるとき前記矩形波
信号を第1チヨツパ手段5,6に与えないで直流
出力を停止させることを特徴とする。
また本考案は、前記第1チヨツパ手段5,6
は、複数のチヨツパ手段5,6が縦続接続されて
いることを特徴とする。
は、複数のチヨツパ手段5,6が縦続接続されて
いることを特徴とする。
また本考案は、前記各チヨツパ手段5,6,7
は与えられる直流電力の電圧を1/2に減少させて
直流出力を導出するように構成されていることを
特徴とする。
は与えられる直流電力の電圧を1/2に減少させて
直流出力を導出するように構成されていることを
特徴とする。
作 用
本考案に従えば、交流電源を整流した直流出力
は整流手段1から電流制限手段2を介して第1チ
ヨツパ手段5,6に与えられる。第1チヨツパ手
段5,6は、与えられた直流出力の電圧を矩形波
信号に応答するスイツチング動作によつて低下さ
せて直流出力を導出する。この出力は第2チヨツ
パ手段7に与えられる。第2チヨツパ手段7から
の出力は、フイードバツク手段8を介して比較手
段11に与えられ、比較手段11によつて第1基
準電圧と比較される。矩形波発生手段3からの矩
形波信号は、積分回路10において積分される。
出力電圧制御手段12は、積分回路10からの出
力を第2基準電圧と比較し、第1チヨツパ手段
5,6からの直流出力の電圧を基準電圧と比較
し、これらの比較結果の論理積を表す信号を導出
して、第2チヨツパ手段7からの出力電圧を制御
する。矩形波制御手段13は、積分回路10から
の出力電圧が基準電圧以下であるとき、またはフ
イードバツク手段8からの出力が第1基準電圧以
上であるとき、矩形波発生手段3からの矩形波の
発生を停止させる。したがつて、交流電源からの
交流電力を整流した直流出力を、第2チヨツパ手
段7から所望の電圧値の直流出力として得ること
ができる。直流出力電圧が予め定める値を超える
ときには、矩形波信号の発生を停止し、積分回路
10からの出力電圧が第1基準電圧未満に低下す
れば、直流出力を停止させた状態に保つことがで
きる。
は整流手段1から電流制限手段2を介して第1チ
ヨツパ手段5,6に与えられる。第1チヨツパ手
段5,6は、与えられた直流出力の電圧を矩形波
信号に応答するスイツチング動作によつて低下さ
せて直流出力を導出する。この出力は第2チヨツ
パ手段7に与えられる。第2チヨツパ手段7から
の出力は、フイードバツク手段8を介して比較手
段11に与えられ、比較手段11によつて第1基
準電圧と比較される。矩形波発生手段3からの矩
形波信号は、積分回路10において積分される。
出力電圧制御手段12は、積分回路10からの出
力を第2基準電圧と比較し、第1チヨツパ手段
5,6からの直流出力の電圧を基準電圧と比較
し、これらの比較結果の論理積を表す信号を導出
して、第2チヨツパ手段7からの出力電圧を制御
する。矩形波制御手段13は、積分回路10から
の出力電圧が基準電圧以下であるとき、またはフ
イードバツク手段8からの出力が第1基準電圧以
上であるとき、矩形波発生手段3からの矩形波の
発生を停止させる。したがつて、交流電源からの
交流電力を整流した直流出力を、第2チヨツパ手
段7から所望の電圧値の直流出力として得ること
ができる。直流出力電圧が予め定める値を超える
ときには、矩形波信号の発生を停止し、積分回路
10からの出力電圧が第1基準電圧未満に低下す
れば、直流出力を停止させた状態に保つことがで
きる。
また本考案の好ましい実施態様に従えば、電流
制限手段2は、直流出力の電流値が予め定める値
以下であるとき矩形波発生手段3からの矩形波信
号を第1チヨツパ手段5,6に与え、電流値が予
め定める値を超えるとき矩形波信号を第1チヨツ
パ手段5,6に与えないので、直流出力の電流が
過大になつたときには第1チヨツパ手段からの直
流出力が導出されなくなり、直流出力を停止させ
ることができる。
制限手段2は、直流出力の電流値が予め定める値
以下であるとき矩形波発生手段3からの矩形波信
号を第1チヨツパ手段5,6に与え、電流値が予
め定める値を超えるとき矩形波信号を第1チヨツ
パ手段5,6に与えないので、直流出力の電流が
過大になつたときには第1チヨツパ手段からの直
流出力が導出されなくなり、直流出力を停止させ
ることができる。
また本考案の好ましい実施態様に従えば、第1
チヨツパ手段5,6は複数のチヨツパ手段5,6
が継続接続されているので、各チヨツパ手段5,
6あたりの電圧の低下率を大きくしないでも、全
体として大きな電圧の低下を図ることができる。
チヨツパ手段5,6は複数のチヨツパ手段5,6
が継続接続されているので、各チヨツパ手段5,
6あたりの電圧の低下率を大きくしないでも、全
体として大きな電圧の低下を図ることができる。
また本考案の好ましい実施態様に従えば、各チ
ヨツパ手段5,6,7が与えられる直流電力の直
流電圧を1/2に減少させて直流出力を導出する。
直流電圧を1/2にするのは、矩形波信号のデユー
テイ比が約50%のときであるので、制御のために
与える矩形波信号の発生は容易である。
ヨツパ手段5,6,7が与えられる直流電力の直
流電圧を1/2に減少させて直流出力を導出する。
直流電圧を1/2にするのは、矩形波信号のデユー
テイ比が約50%のときであるので、制御のために
与える矩形波信号の発生は容易である。
実施例
以下添付する図面により、本考案の目的を達成
することのできる実施例を詳細に説明すると次の
とおりである。
することのできる実施例を詳細に説明すると次の
とおりである。
第1図は本考案の一実施例の電気的構成を示す
ブロツク図であり、第2図は本考案による実施例
を表した回路図であつて、 ダイオードD1〜D4、コイルL1、コンデン
サC4,C5で構成され、入力AC電源を整流し
た後、平滑して出力する整流手段である整流部1
と、 矩形波発生手段である矩形波発生部3および基
準電圧発生部4からの信号を受け、整流部1で出
力される電流を制限して、第1および第2スイツ
チングおよびフイルター部5,6をコントロール
するように抵抗R6〜R8、トランジスタQ1、
演算増幅器OP8、ANDゲートおよびコンデンサ
C13にて構成された電流制限部2と、 演算増幅器OP8での出力電圧と、矩形波発生
部3で出力される矩形波を入力としてスイツチン
グパルスを出力する電流制限部2の出力信号によ
つて、DC電圧をダウンされ出力するようにトラ
ンジスタQ2,Q3,Q2′,Q3′,Q2″,Q
3″、抵抗R9,R9′,R9″、コンデンサC7
〜C9,C7′〜C9′,C7″〜C9″、ダイオー
ドD5,D5′,D5″、コイルL2,L2′,L
2″にて各々構成された、第1、第2および第3
スイツチングおよびフイルター部5,6,7と、 第2チヨツパ手段である第3スイツチングおよ
びフイルター部7の直流出力を帰還して比較する
ため抵抗R10,R11、可変抵抗VR3、コン
デンサC10〜C12にて構成されたフイードバ
ツク部8と、 矩形波発生部3の出力パルスに従つてのこぎり
波を出力するのこぎり波発生部9と、 上記矩形波発生部3の出力を積分して出力する
演算増幅器OP1、コンデンサC1、可変抵抗
VR1にて構成された積分器10と、 上記フイードバツク部8からの電圧と第1基準
電圧である基準電圧発生部4からの電圧とを比較
する演算増幅器OP4、抵抗R1,R2、コンデ
ンサC2にて構成された比較部11と、 フイードバツク部8で帰還される電圧と基準電
圧とを比較する比較部11の出力とのこぎり波発
生部9で出力されるのこぎり波信号を入力として
比較増幅する演算増幅器OP3と、 スイツチングおよびフイルター部6で出力さ
れ、抵抗R3、可変抵抗VR2により分配された
電圧と基準電圧を入力して比較する演算増幅器
OP5と、積分器10で積分された矩形波と第2
基準電圧である抵抗R4,R5およびコンデンサ
C3を介した基準電圧を入力して比較増幅する演
算増幅器OP2と、上記する演算増幅器OP3,
OP5,OP2で出力される各信号を入力として第
3スイツチングおよびフイルター部7の出力をコ
ントロールするANDゲートAN2で構成された
出力電圧制御手段である出力電圧コントロール部
12と、 フイードバツク部8でフイードバツクされる電
圧が一定する電圧以上、すなわち、第3スイツチ
ングおよびフイルター部7の出力電圧が過度電圧
であつたとき、これを除去するように矩形波発生
部3より出力される矩形波を制止するようにされ
ており、積分器10を介して出力される矩形波パ
ルスの積分波形と基準電圧を比較増幅する演算増
幅器OP6の出力と、フイードバツク部8でフイ
ードバツクされる電圧と基準電圧を比較増幅する
演算増幅器OP7の出力とを入力として、矩形波
発生部3をセツトしてコントロールするANDゲ
ートAN3で構成された矩形波制御手段である矩
形波コントロール部13とを含むようにして構成
される。
ブロツク図であり、第2図は本考案による実施例
を表した回路図であつて、 ダイオードD1〜D4、コイルL1、コンデン
サC4,C5で構成され、入力AC電源を整流し
た後、平滑して出力する整流手段である整流部1
と、 矩形波発生手段である矩形波発生部3および基
準電圧発生部4からの信号を受け、整流部1で出
力される電流を制限して、第1および第2スイツ
チングおよびフイルター部5,6をコントロール
するように抵抗R6〜R8、トランジスタQ1、
演算増幅器OP8、ANDゲートおよびコンデンサ
C13にて構成された電流制限部2と、 演算増幅器OP8での出力電圧と、矩形波発生
部3で出力される矩形波を入力としてスイツチン
グパルスを出力する電流制限部2の出力信号によ
つて、DC電圧をダウンされ出力するようにトラ
ンジスタQ2,Q3,Q2′,Q3′,Q2″,Q
3″、抵抗R9,R9′,R9″、コンデンサC7
〜C9,C7′〜C9′,C7″〜C9″、ダイオー
ドD5,D5′,D5″、コイルL2,L2′,L
2″にて各々構成された、第1、第2および第3
スイツチングおよびフイルター部5,6,7と、 第2チヨツパ手段である第3スイツチングおよ
びフイルター部7の直流出力を帰還して比較する
ため抵抗R10,R11、可変抵抗VR3、コン
デンサC10〜C12にて構成されたフイードバ
ツク部8と、 矩形波発生部3の出力パルスに従つてのこぎり
波を出力するのこぎり波発生部9と、 上記矩形波発生部3の出力を積分して出力する
演算増幅器OP1、コンデンサC1、可変抵抗
VR1にて構成された積分器10と、 上記フイードバツク部8からの電圧と第1基準
電圧である基準電圧発生部4からの電圧とを比較
する演算増幅器OP4、抵抗R1,R2、コンデ
ンサC2にて構成された比較部11と、 フイードバツク部8で帰還される電圧と基準電
圧とを比較する比較部11の出力とのこぎり波発
生部9で出力されるのこぎり波信号を入力として
比較増幅する演算増幅器OP3と、 スイツチングおよびフイルター部6で出力さ
れ、抵抗R3、可変抵抗VR2により分配された
電圧と基準電圧を入力して比較する演算増幅器
OP5と、積分器10で積分された矩形波と第2
基準電圧である抵抗R4,R5およびコンデンサ
C3を介した基準電圧を入力して比較増幅する演
算増幅器OP2と、上記する演算増幅器OP3,
OP5,OP2で出力される各信号を入力として第
3スイツチングおよびフイルター部7の出力をコ
ントロールするANDゲートAN2で構成された
出力電圧制御手段である出力電圧コントロール部
12と、 フイードバツク部8でフイードバツクされる電
圧が一定する電圧以上、すなわち、第3スイツチ
ングおよびフイルター部7の出力電圧が過度電圧
であつたとき、これを除去するように矩形波発生
部3より出力される矩形波を制止するようにされ
ており、積分器10を介して出力される矩形波パ
ルスの積分波形と基準電圧を比較増幅する演算増
幅器OP6の出力と、フイードバツク部8でフイ
ードバツクされる電圧と基準電圧を比較増幅する
演算増幅器OP7の出力とを入力として、矩形波
発生部3をセツトしてコントロールするANDゲ
ートAN3で構成された矩形波制御手段である矩
形波コントロール部13とを含むようにして構成
される。
すなわち、第1および第2スイツチングおよび
フイルター部5,6は、第1チヨツパ手段を構成
し、いわゆるチヨツパ方式のスイツチングレギユ
レーターとして動作する。第3スイツチングおよ
びフイルター部7は、第2チヨツパ手段として動
作する。また、演算増幅器OP5は、第2スイツ
チングおよびフイルター部6の出力電圧を、第3
の基準電圧と比較していることになる。
フイルター部5,6は、第1チヨツパ手段を構成
し、いわゆるチヨツパ方式のスイツチングレギユ
レーターとして動作する。第3スイツチングおよ
びフイルター部7は、第2チヨツパ手段として動
作する。また、演算増幅器OP5は、第2スイツ
チングおよびフイルター部6の出力電圧を、第3
の基準電圧と比較していることになる。
上記のごとき構成を有する本考案の回路動作
を、第3図〜第5図の入出力波形図により詳細に
説明する。
を、第3図〜第5図の入出力波形図により詳細に
説明する。
まず電源スイツチSW1をONにした電源投入
状態で正常動作するときまでの回路動作を第3図
により説明する。
状態で正常動作するときまでの回路動作を第3図
により説明する。
最初に本考案回路を動作させると、矩形波発生
部3は、トリがパルスを入力して、第3図aのJ
のように矩形波信号を出力して、基準電圧発生部
4は、各回路で比較するための基準電圧を第3図
aのQのように出力して、整流部1は、AC電圧
を入力して整流した後平滑に一定のレベルを有す
る直流電圧、すなわち、第3図gのAのようにX
(V)の直流電圧を出力して電流制限部2に印加
する。このように印加されたX(V)の直流電圧
は、抵抗R6による電圧降下が小さく電流制限部
2のトランジスタQ1が導通しない出力電流の範
囲では、電流制限部2は第3図のB波形のごと
く、整流部1の出力電圧レベルであるX(V)と
ほとんど同じ電圧に出力される。
部3は、トリがパルスを入力して、第3図aのJ
のように矩形波信号を出力して、基準電圧発生部
4は、各回路で比較するための基準電圧を第3図
aのQのように出力して、整流部1は、AC電圧
を入力して整流した後平滑に一定のレベルを有す
る直流電圧、すなわち、第3図gのAのようにX
(V)の直流電圧を出力して電流制限部2に印加
する。このように印加されたX(V)の直流電圧
は、抵抗R6による電圧降下が小さく電流制限部
2のトランジスタQ1が導通しない出力電流の範
囲では、電流制限部2は第3図のB波形のごと
く、整流部1の出力電圧レベルであるX(V)と
ほとんど同じ電圧に出力される。
また、このとき上記トランジスタQ1が不導通
状態にあるため、演算増幅器OP8の反転(−)
入力端子にはローレベルの信号が印加され、その
非反転(+)入力端子には基準電圧発生部4によ
り一定のレベルを有する基準電圧(第3図aの
Q)が印加されるに従つて、演算増幅器OP8か
らは第3図aのIとして一定のレベルを有するハ
イ(High)状態な信号が出力されるため、AND
ゲート(AN1)においては、矩形波発生部3の
出力と同じ第3図aのHのごとく矩形波パルスが
出力され、第1および第2スイツチングおよびフ
イルター部5,6に印加されるため、DC電圧が
出力される。
状態にあるため、演算増幅器OP8の反転(−)
入力端子にはローレベルの信号が印加され、その
非反転(+)入力端子には基準電圧発生部4によ
り一定のレベルを有する基準電圧(第3図aの
Q)が印加されるに従つて、演算増幅器OP8か
らは第3図aのIとして一定のレベルを有するハ
イ(High)状態な信号が出力されるため、AND
ゲート(AN1)においては、矩形波発生部3の
出力と同じ第3図aのHのごとく矩形波パルスが
出力され、第1および第2スイツチングおよびフ
イルター部5,6に印加されるため、DC電圧が
出力される。
スイツチングおよびフイルター部5,6の動作
を簡単に述べると、トランジスタQ2のベースに
与えられる矩形波信号がハイレベルのとき、トラ
ンジスタQ2は導通し、抵抗R9に電流が流れて
トランジスタQ3も導通する。トランジスタQ3
が導通すると、与えられた直流出力がコンデンサ
C8、コイルL2およびコンデンサC9で構成さ
れる平滑回路に与えられる。この直流出力によつ
てコンデンサC9は充電される。トランジスタQ
2のベースに与えられる矩形波信号がローレベル
になると、トランジスタQ2およびトランジスタ
Q3は遮断される。このときコイルL2に蓄積さ
れていたエネルギーは、フライホイール・ダイオ
ードであるダイオードD5を介して出力電力とし
て変換される。このようにしてコイルL2に蓄積
されるエネルギーを利用し、与えられる直流電力
の電圧値を低下させて出力する。直流電圧の変換
は、トランジスタQ2のベースに与えられる矩形
波信号のデユーテイ比に従つて変化する。このよ
うなチヨツパ方式スイツチングレギユレーター
は、トランスフオーマを含まないので効率がよ
い。しかしながら、電圧低下率を大きくしようと
すると、矩形波信号のデユーテイ比を小さくしな
ければならず、スイツチング素子としてのトラン
ジスタQ2,Q3の特性上の遅れなどによつて、
あまり大きな電圧の低下率をとることができない
し、変換したときの制御が困難になる。
を簡単に述べると、トランジスタQ2のベースに
与えられる矩形波信号がハイレベルのとき、トラ
ンジスタQ2は導通し、抵抗R9に電流が流れて
トランジスタQ3も導通する。トランジスタQ3
が導通すると、与えられた直流出力がコンデンサ
C8、コイルL2およびコンデンサC9で構成さ
れる平滑回路に与えられる。この直流出力によつ
てコンデンサC9は充電される。トランジスタQ
2のベースに与えられる矩形波信号がローレベル
になると、トランジスタQ2およびトランジスタ
Q3は遮断される。このときコイルL2に蓄積さ
れていたエネルギーは、フライホイール・ダイオ
ードであるダイオードD5を介して出力電力とし
て変換される。このようにしてコイルL2に蓄積
されるエネルギーを利用し、与えられる直流電力
の電圧値を低下させて出力する。直流電圧の変換
は、トランジスタQ2のベースに与えられる矩形
波信号のデユーテイ比に従つて変化する。このよ
うなチヨツパ方式スイツチングレギユレーター
は、トランスフオーマを含まないので効率がよ
い。しかしながら、電圧低下率を大きくしようと
すると、矩形波信号のデユーテイ比を小さくしな
ければならず、スイツチング素子としてのトラン
ジスタQ2,Q3の特性上の遅れなどによつて、
あまり大きな電圧の低下率をとることができない
し、変換したときの制御が困難になる。
ここで第1および第2スイツチングおよびフイ
ルター部5,6で出力されるDC電圧は、第3図
gのCDのごとく、X/2VおよびX4/Vにそれ
ぞれ減少されて出力される。一方、比較部11で
は基準電圧発生部4で発生する第3図aのQのご
とき基準電圧と、フイードバツク部8でフイード
バツクされた電圧とを比較増幅して出力される
が、現在のごとく正常動作状態でフイードバツク
部8からフイードバツクされた電圧は、基準電圧
発生部4から出力される電圧のレベルより低い
が、一定のレベルを保持している状態になるた
め、比較部11も第3図bのLのごとく信号が出
力され、演算増幅器OP3の反転入力端子(−)
に印加され、矩形波発生部3で出力される矩形波
を受けてののこぎり波を出力するのこぎり波発生
部9で出力する第3図bのKのごとき波形が演算
増幅器OP3の非反転入力端子(+)に入力され
る。
ルター部5,6で出力されるDC電圧は、第3図
gのCDのごとく、X/2VおよびX4/Vにそれ
ぞれ減少されて出力される。一方、比較部11で
は基準電圧発生部4で発生する第3図aのQのご
とき基準電圧と、フイードバツク部8でフイード
バツクされた電圧とを比較増幅して出力される
が、現在のごとく正常動作状態でフイードバツク
部8からフイードバツクされた電圧は、基準電圧
発生部4から出力される電圧のレベルより低い
が、一定のレベルを保持している状態になるた
め、比較部11も第3図bのLのごとく信号が出
力され、演算増幅器OP3の反転入力端子(−)
に印加され、矩形波発生部3で出力される矩形波
を受けてののこぎり波を出力するのこぎり波発生
部9で出力する第3図bのKのごとき波形が演算
増幅器OP3の非反転入力端子(+)に入力され
る。
したがつて、演算増幅器OP3では上記のこと
く入力される2つの信号を比較増幅して、第6図
cのNのごとくパルスの幅が変調された信号が出
力され、ANDゲートAN2の入力端子に印加さ
れる。また、矩形波発生部3で出力される第3図
aのJのごとき矩形波パルスが積分器10で積分
され、演算増幅器OP2の非反転入力端子(+)
に印加され、反転入力端子(−)には基準電圧発
生部4で出力される第3図aのQのごとき電圧が
抵抗R4,R5およびコンデンサC3を介して第
3図aのVに示すように入力され、比較増幅され
るため、演算増幅器OP2の出力は第3図aのU
のごとき信号が出力され、ANDゲートAN2の
入力端子に印加される。
く入力される2つの信号を比較増幅して、第6図
cのNのごとくパルスの幅が変調された信号が出
力され、ANDゲートAN2の入力端子に印加さ
れる。また、矩形波発生部3で出力される第3図
aのJのごとき矩形波パルスが積分器10で積分
され、演算増幅器OP2の非反転入力端子(+)
に印加され、反転入力端子(−)には基準電圧発
生部4で出力される第3図aのQのごとき電圧が
抵抗R4,R5およびコンデンサC3を介して第
3図aのVに示すように入力され、比較増幅され
るため、演算増幅器OP2の出力は第3図aのU
のごとき信号が出力され、ANDゲートAN2の
入力端子に印加される。
そこで第2スイツチングおよびフイルター部6
で出力されるDC電圧が、抵抗R3および可変抵
抗VR2により第3図eのPのごとく分配された
後、演算増幅器OP5の反転入力端子(−)に印
加され、上記演算増幅器OP5の非反転入力端子
(+2)は基準電圧発生部4で出力される基準電
圧が印加され、比較増幅された後、第3図eのO
のごとき信号が出力され、ANDゲートAN2の
入力端子に印加される。それで前述する演算増幅
器OP2,OP3,OP5で出力される第3図cの
N,dのU,eのOのごときパルスが論理乗算さ
れ、第3図dのTのごときパルスが出力されて第
3スイツチングおよびフイルター部7に印加され
るため、第3スイツチングおよびフイルター部7
から第3図gのEのごときDC電圧がスイツチン
グされ、フイードバツク部8を介して使用者が所
望とする第3図gのFのごときDC電圧が出力さ
れる。このとき、フイードバツク部8に含まれた
電圧分割システムを通じてフイードバツク電圧G
が出力されるが、現在のごとく正常動作状態から
のフイードバツク電圧Gは、基準電圧より低いが
一定のレベルを保持するようになる。
で出力されるDC電圧が、抵抗R3および可変抵
抗VR2により第3図eのPのごとく分配された
後、演算増幅器OP5の反転入力端子(−)に印
加され、上記演算増幅器OP5の非反転入力端子
(+2)は基準電圧発生部4で出力される基準電
圧が印加され、比較増幅された後、第3図eのO
のごとき信号が出力され、ANDゲートAN2の
入力端子に印加される。それで前述する演算増幅
器OP2,OP3,OP5で出力される第3図cの
N,dのU,eのOのごときパルスが論理乗算さ
れ、第3図dのTのごときパルスが出力されて第
3スイツチングおよびフイルター部7に印加され
るため、第3スイツチングおよびフイルター部7
から第3図gのEのごときDC電圧がスイツチン
グされ、フイードバツク部8を介して使用者が所
望とする第3図gのFのごときDC電圧が出力さ
れる。このとき、フイードバツク部8に含まれた
電圧分割システムを通じてフイードバツク電圧G
が出力されるが、現在のごとく正常動作状態から
のフイードバツク電圧Gは、基準電圧より低いが
一定のレベルを保持するようになる。
このようにフイードバツク部8でフイードバツ
クされる電圧Gは、演算増幅器OP7の反転入力
端子(−)へ入力されて、このときのフイードバ
ツク電圧Gは、演算増幅器OP7の非反転入力端
子(+)に印加される基準電圧より電圧が低くな
るため、演算増幅器OP7で出力された波形は、
ハイ(High)状態の信号になり、ANDゲート
AN3に入力され、上記ANDゲートAN3の他側
入力端子には積分器10で出力される積分波形を
非反転入力端子(+)に入力され、基準電圧発生
部4で出力される基準電圧を反転入力端子(−)
の入力信号として比較増幅する演算増幅器OP6
で出力される第3図fのWと同様な波形が印加さ
れる。
クされる電圧Gは、演算増幅器OP7の反転入力
端子(−)へ入力されて、このときのフイードバ
ツク電圧Gは、演算増幅器OP7の非反転入力端
子(+)に印加される基準電圧より電圧が低くな
るため、演算増幅器OP7で出力された波形は、
ハイ(High)状態の信号になり、ANDゲート
AN3に入力され、上記ANDゲートAN3の他側
入力端子には積分器10で出力される積分波形を
非反転入力端子(+)に入力され、基準電圧発生
部4で出力される基準電圧を反転入力端子(−)
の入力信号として比較増幅する演算増幅器OP6
で出力される第3図fのWと同様な波形が印加さ
れる。
したがつて上記ANDゲートAN3は、演算増
幅器OP6,OP7で出力される波形を論理乗算し
てハイ状態の信号を出力して、矩形波発生部3に
印加する。これによつて矩形波発生部3がセツト
状態になり、またこの状態を保持されるため、第
3図aのJのごとく、矩形波パルスが継続的に出
力される。
幅器OP6,OP7で出力される波形を論理乗算し
てハイ状態の信号を出力して、矩形波発生部3に
印加する。これによつて矩形波発生部3がセツト
状態になり、またこの状態を保持されるため、第
3図aのJのごとく、矩形波パルスが継続的に出
力される。
したがつて、矩形波パルスにより上記説明のご
とく動作さるるため、正常動作状態では一定の電
圧を安定に出力し、使用者に供給することができ
る。
とく動作さるるため、正常動作状態では一定の電
圧を安定に出力し、使用者に供給することができ
る。
ここで、スイツチ(SW2)をON状態にした
ら、ロー状態となつてリセツト信号が印加され、
矩形波出力を遮断するため、このときは動作が停
止される。また、電源スイツチSW1をONにし
たときも、積分器10からの出力はロー状態であ
り、矩形波出力は停止したままとなる。そこでト
リガパルスを入力して、矩形波信号を発生させる
のである。
ら、ロー状態となつてリセツト信号が印加され、
矩形波出力を遮断するため、このときは動作が停
止される。また、電源スイツチSW1をONにし
たときも、積分器10からの出力はロー状態であ
り、矩形波出力は停止したままとなる。そこでト
リガパルスを入力して、矩形波信号を発生させる
のである。
つぎにシステムが破壊されて一定電圧以上が出
力されるとき、本考案の回路動作を図面第4図に
より説明する。
力されるとき、本考案の回路動作を図面第4図に
より説明する。
スイツチングおよびフイルター部6で出力され
る電圧が、抵抗R3と可変抵抗VR2により第4
図のPのごとく分配され、この電圧が演算増幅器
OP5の反転入力端子(−)に入力され、演算増
幅器OP5の非反転入力端子(+)には基準電圧
発生部4で出力される基準電圧Qが印加され、比
較増幅された演算増幅器OP5の出力が、第4図
のOのごとくロー状態の信号に出力され、AND
ゲートAN2の入力端子に印加されるので、
ANDゲートAN2の出力を第4図のTのごとく
“L”信号が出力され、スイツチングおよびフイ
ルター部7に印加されるので、スイツチングが中
断され出力電圧が“零”になる。すなわち、シス
テムから出力される電圧が、一定状態を超過する
場合は自動的に出力を遮断する。
る電圧が、抵抗R3と可変抵抗VR2により第4
図のPのごとく分配され、この電圧が演算増幅器
OP5の反転入力端子(−)に入力され、演算増
幅器OP5の非反転入力端子(+)には基準電圧
発生部4で出力される基準電圧Qが印加され、比
較増幅された演算増幅器OP5の出力が、第4図
のOのごとくロー状態の信号に出力され、AND
ゲートAN2の入力端子に印加されるので、
ANDゲートAN2の出力を第4図のTのごとく
“L”信号が出力され、スイツチングおよびフイ
ルター部7に印加されるので、スイツチングが中
断され出力電圧が“零”になる。すなわち、シス
テムから出力される電圧が、一定状態を超過する
場合は自動的に出力を遮断する。
つぎに整流部1で過電流が発生する場合の回路
動作を、第5図により詳細に説明する。
動作を、第5図により詳細に説明する。
整流部1で第5図のA,Bと同様な過電流が発
生すれば、電流制限部2の抵抗R6に0.7V以上
がかかるとトランジスタQ1が“オン”されハイ
レベルの信号が演算増幅器OP8の反転入力端子
(−)に印加され、演算増幅器OP8の非反転入力
端子(+)には基準電圧発生部4で出力される第
5図のQのごとき基準電圧が印加され、演算増幅
器OP8では、第5図のIのごときロー状態の信
号を出力して、ANDゲートAN1の一側入力端
子に入力されるので、ANDゲートAN1の出力
はロー状態になる。
生すれば、電流制限部2の抵抗R6に0.7V以上
がかかるとトランジスタQ1が“オン”されハイ
レベルの信号が演算増幅器OP8の反転入力端子
(−)に印加され、演算増幅器OP8の非反転入力
端子(+)には基準電圧発生部4で出力される第
5図のQのごとき基準電圧が印加され、演算増幅
器OP8では、第5図のIのごときロー状態の信
号を出力して、ANDゲートAN1の一側入力端
子に入力されるので、ANDゲートAN1の出力
はロー状態になる。
したがつてロー状態の信号は、第1および第2
スイツチングおよびフイルター部5,6に印加さ
れる矩形波であるスイツチングパルスを遮断する
ため、出力電圧が遮断される。
スイツチングおよびフイルター部5,6に印加さ
れる矩形波であるスイツチングパルスを遮断する
ため、出力電圧が遮断される。
考案の効果
上述するごとく動作する本考案の回路動作によ
ると、家庭用か産業用に使用されるAC電源をト
ランスフオーマを利用しなくても使用者が所望と
するDC電圧を安定に得ることができる利点があ
る。
ると、家庭用か産業用に使用されるAC電源をト
ランスフオーマを利用しなくても使用者が所望と
するDC電圧を安定に得ることができる利点があ
る。
また出力電力の電流値が予め定める範囲以内と
なるように制御されるので、交流電源から出力側
に大きな電流が流れることを防止することができ
る。また出力電力が予め定める電圧以上となる
と、直流出力は停止するので、出力電力が上昇し
てしまうことを防止することができる。このよう
にして、交流電源から直接直流電力を得ることが
でき、しかも過電圧に対して十分な保護を得るこ
とができる。
なるように制御されるので、交流電源から出力側
に大きな電流が流れることを防止することができ
る。また出力電力が予め定める電圧以上となる
と、直流出力は停止するので、出力電力が上昇し
てしまうことを防止することができる。このよう
にして、交流電源から直接直流電力を得ることが
でき、しかも過電圧に対して十分な保護を得るこ
とができる。
第1図は本考案の一実施例のブロツク構成図、
第2図は第1図示の実施例を表す回路図、第3図
は第2図で最初の電源投入状態から平常動作する
ときまでの各部分の入出力波形図、第4図は第2
図の第2スイツチングおよびフイルター部6で出
力された電圧が、一定電圧以上のときの各部分の
入出力波形図、第5図は第2図で過電流発生のと
きの各部分の入出力波形図である。 1……整流部、2……電流制限部、3……矩形
波発生部、4……基準電圧発生部、5,6,7…
…スイツチングおよびフイルター、8……フイー
ドバツク部、9……のこぎり波発生部、10……
積分器、11……比較部、12……出力電圧コン
トロール部、13……矩形波コントロール部、
AN1,AN3……ANDゲート。
第2図は第1図示の実施例を表す回路図、第3図
は第2図で最初の電源投入状態から平常動作する
ときまでの各部分の入出力波形図、第4図は第2
図の第2スイツチングおよびフイルター部6で出
力された電圧が、一定電圧以上のときの各部分の
入出力波形図、第5図は第2図で過電流発生のと
きの各部分の入出力波形図である。 1……整流部、2……電流制限部、3……矩形
波発生部、4……基準電圧発生部、5,6,7…
…スイツチングおよびフイルター、8……フイー
ドバツク部、9……のこぎり波発生部、10……
積分器、11……比較部、12……出力電圧コン
トロール部、13……矩形波コントロール部、
AN1,AN3……ANDゲート。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 交流電源からの交流電力を整流して直流電力
を導出する整流手段1と、 矩形波信号の発生および停止が制御可能な矩
形波発生手段3と、 整流手段1からの直流出力が与えられ、その
電流値が予め定める値以下となるように制限す
る電流制限手段2と、 電流制限手段2からの直流出力が与えられ、
矩形波信号に応答してスイツチング動作を行
い、与えられた直流出力を断続して平滑するこ
とによつて、電圧の低下した直流出力を導出す
る第1のチヨツパ手段5,6と、 第1チヨツパ手段5,6からの直流出力の電
圧をスイツチング動作によつて低下させて直流
出力を導出するための第2チヨツパ手段7と、 第2チヨツパ手段7からの直流出力を帰還す
るためのフイードバツク手段8と、 フイードバツク手段8を介して帰還された直
流出力を、予め定める第1基準電圧と比較し、
その比較結果を表す信号を導出する比較手段1
1と、 矩形波発生手段3からの矩形波信号に応答
し、矩形波を積分した結果を表す信号を導出す
る積分回路10と、 積分回路10および第1チヨツパ手段5,6
からの出力に応答し、積分回路10からの出力
と第2基準電圧を比較した結果を表す信号と、
第1チヨツパ手段5,6からの直流出力の電圧
を第3基準電圧と比較した結果を表す信号との
論理積を表す信号を導出し、第2チヨツパ手段
7のスイツチング動作を制御して第2チヨツパ
手段7からの出力電圧を制御する出力電圧制御
手段12と、 積分回路10およびフイードバツク手段8か
らの出力に応答し、積分回路10からの出力電
圧が第1基準電圧以下であるとき、またはフイ
ードバツク手段8からの出力が第1基準電圧以
上であるとき、矩形波発生手段3からの矩形波
の発生を停止させる矩形波制御手段13とを含
むことを特徴とするカスケージング方式のスイ
ツチングレギユレーター。 (2) 前記電流制限手段2は、矩形波発生手段3か
らの出力に応答し、電流値が予め定める値以下
であるとき前記矩形波信号を第1チヨツパ手段
5,6に与えて直流出力を導出させ、前記電流
値が予め定める値を超えるとき前記矩形波信号
を第1チヨツパ手段5,6に与えないで直流出
力を停止させることを特徴とする実用新案登録
請求の範囲第1項記載のカスケージング方式の
スイツチングレギユレーター。 (3) 前記第1チヨツパ手段5,6は、複数のチヨ
ツパ手段5,6が縦続接続されていることを特
徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記載の
カスケージング方式のスイツチングレギユレー
ター。 (4) 前記各チヨツパ手段5,6,7は与えられる
直流電力の電圧を1/2に減少させて直流出力を
導出するように構成されていることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第1項または第3項
記載のカスケージング方式のスイツチングレギ
ユレーター。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2019860005969U KR890001042Y1 (ko) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | 캐스케이딩방식의 스위칭 레귤레이터 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62177288U JPS62177288U (ja) | 1987-11-11 |
| JPH0340079Y2 true JPH0340079Y2 (ja) | 1991-08-22 |
Family
ID=19251251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987057351U Expired JPH0340079Y2 (ja) | 1986-04-30 | 1987-04-14 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0340079Y2 (ja) |
| KR (1) | KR890001042Y1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020009728A (ko) * | 2000-07-26 | 2002-02-02 | 이중구 | 부하전압과 부하전류를 제어할 수 있는 스위칭 레귤레이터 |
-
1986
- 1986-04-30 KR KR2019860005969U patent/KR890001042Y1/ko not_active Expired
-
1987
- 1987-04-14 JP JP1987057351U patent/JPH0340079Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62177288U (ja) | 1987-11-11 |
| KR870017423U (ko) | 1987-11-30 |
| KR890001042Y1 (ko) | 1989-03-28 |
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