JPH04105416A - Switching transistor drive circuit - Google Patents
Switching transistor drive circuitInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、スイッチング電源などの電源回路に使用して
、電源制御回路とスイッチングトランジスタとを絶縁す
る必要のある電源のスイッチングトランジスタ駆動回路
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a switching transistor drive circuit for a power supply, which is used in a power supply circuit such as a switching power supply, and requires insulation between a power supply control circuit and a switching transistor.
本発明は、電源制御回路とスイッチングトランジスタと
を絶縁するパルストランスをもつスイッチングトランジ
スタ駆動回路において、パルス幅制御信号でこの信号の
周波数より充分高い周波数のパルス信号を変調し、パル
ストランスにこの信号を通過させることにより、広範囲
のオン時間比でスイッチングトランジスタを駆動するこ
とができるようにしたものである。In a switching transistor drive circuit having a pulse transformer that insulates a power supply control circuit and a switching transistor, the present invention modulates a pulse signal with a frequency sufficiently higher than the frequency of this signal using a pulse width control signal, and transmits this signal to the pulse transformer. By allowing the light to pass through, the switching transistor can be driven with a wide range of on-time ratios.
従来、電源制御回路(1次側)とスイッチングトランジ
スタ(2次側)とを絶縁する必要のある電源のスイッチ
ングトランジスタ駆動回路では、スイッチングトランジ
スタ駆動信号の電源制御回路からスイッチングトランジ
スタへの伝達にパルストランスを使用した場合には、信
号と同時に2次側に電力を供給できる利点がある。Conventionally, in switching transistor drive circuits for power supplies that require insulation between the power supply control circuit (primary side) and the switching transistor (secondary side), a pulse transformer is used to transmit the switching transistor drive signal from the power supply control circuit to the switching transistor. When using this, there is an advantage that power can be supplied to the secondary side at the same time as the signal.
第3図に従来のパルストランスを用いたスイッチングト
ランジスタ駆動回路の一例を示す。21はPWM制御回
路、22はパルストランス駆動用トランジスタ、23は
スイッチングトランジスタ駆動用電源、24はパルスト
ランスリセット用ダイオード、25は電源制御回路とス
イッチングトランジスタとを絶縁するパルストランス、
26はスイッチングトランジスタである。このような構
成で、PWM制御回路21は制御信号によってパルス幅
変調を行わない。そのパルス幅変調信号がオン状態のと
きにパルストランス25の1次側巻線が励振される。FIG. 3 shows an example of a switching transistor drive circuit using a conventional pulse transformer. 21 is a PWM control circuit, 22 is a transistor for driving a pulse transformer, 23 is a power supply for driving a switching transistor, 24 is a diode for resetting the pulse transformer, 25 is a pulse transformer for insulating the power supply control circuit and the switching transistor,
26 is a switching transistor. With this configuration, the PWM control circuit 21 does not perform pulse width modulation using the control signal. When the pulse width modulation signal is on, the primary winding of the pulse transformer 25 is excited.
方、パルス幅変調信号がオフ状態のときにパルストラン
ス25のリセット巻線に接続されたパルストランスリセ
ット用ダイオード24でパルストランス25をリセット
する。このようにしてパルストランス25の2次側に現
れたパルス波形でスイッチング波形でスイッチングトラ
ンジスタ26を駆動する。On the other hand, when the pulse width modulation signal is in the OFF state, the pulse transformer 25 is reset by the pulse transformer reset diode 24 connected to the reset winding of the pulse transformer 25. In this way, the pulse waveform appearing on the secondary side of the pulse transformer 25 drives the switching transistor 26 with a switching waveform.
このような従来のパルストランスを使用したスイッチン
グトランジスタ駆動回路では、パルストランスの伝達特
性の制限により、パルストランスを伝達する信号のパル
ス幅が狭いとパルストランスの2次側に信号が伝達でき
ず、1周期当りのスイッチングトランジスタのオン時間
比(ON Duty)は最低約10%に制限される。ま
た、トランスの特性上、最大オン時間比は50%である
。このことにより、スイッチングトランジスタのオン時
間比の可変幅が狭くなる欠点があった。In switching transistor drive circuits using such conventional pulse transformers, due to limitations in the transfer characteristics of the pulse transformer, if the pulse width of the signal transmitted through the pulse transformer is narrow, the signal cannot be transmitted to the secondary side of the pulse transformer. The on-time ratio (ON duty) of the switching transistor per period is limited to at least about 10%. Further, due to the characteristics of the transformer, the maximum on-time ratio is 50%. This has the disadvantage that the variable range of the on-time ratio of the switching transistor becomes narrow.
本発明は、このような問題点に対して、オン時間比10
%以下の狭いパルス幅のスイッチングトランジスタ駆動
信号およびオン時間比50%以上のスイッチングトラン
ジスタ駆動信号をパルストランスの2次側に伝達し、ス
イッチングトランジスタのオン時間比の可変幅を従来に
比べて広く取ることのできるスイッチングトランジスタ
駆動回路を提供することを目的とする。The present invention solves these problems by reducing the on-time ratio to 10.
% or less and a switching transistor drive signal with an on-time ratio of 50% or more are transmitted to the secondary side of the pulse transformer, and the variable width of the on-time ratio of the switching transistor is wider than before. An object of the present invention is to provide a switching transistor drive circuit that can perform the following steps.
本発明は、制御信号レベルと基準レベルとの差分に応じ
たパルス幅を持つ一定周波数のパルス幅変調信号を発生
するパルス幅変調制御回路と、このパルス幅変調信号に
等価な信号が制御電極に与えられるスイッチングトラン
ジスタと上記パルス幅変調制御回路との間の経路に挿入
されたパルストランスとを備えたスイッチングトランジ
スタ駆動回路において、上記パルス幅変調制御回路が生
成するパルス幅変調信号の呈する周波数より充分に高い
周波数をもち、オン時間比がほぼ50%の矩形波信号を
発振する矩形波発振器と、上記パルス幅変調制御回路が
生成するパルス幅変調信号と上記矩形波発振器が発振す
る矩形波信号とを論理積演算して第一信号を生成する第
一変調手段と、上記パルス幅変調制御回路が生成するパ
ルス幅変調信号と上記矩形波発振器が発振する矩形波信
号の反転信号とを論理積演算して第二信号を生成する第
二変調手段と、上記第一変調手段の生成した第−信号お
よび上記第二変調手段の生成した第二信号のそれぞれに
応じて上記パルストランスの共通磁路に反対方向の磁束
を誘起させる電流を上記パルストランスの一方のコイル
に還流させるスイッチング手段と、上記パルストランス
の他方のコイルに誘起された電圧を整流して上記スイッ
チングトランジスタの制御電極に与える整流手段とを備
えたことを特徴とする。ここで、上記パルストランスは
、上記矩形波発振器の発振する矩形波信号の呈する周波
数をもつ電流がそのコイルに還流するのに充分の諸元を
もつ構造であることが望まれる。The present invention includes a pulse width modulation control circuit that generates a pulse width modulation signal of a constant frequency having a pulse width corresponding to the difference between a control signal level and a reference level, and a signal equivalent to this pulse width modulation signal that is applied to a control electrode. In a switching transistor drive circuit including a pulse transformer inserted in a path between a given switching transistor and the pulse width modulation control circuit, the switching transistor drive circuit has a frequency sufficiently higher than that exhibited by the pulse width modulation signal generated by the pulse width modulation control circuit. a rectangular wave oscillator that oscillates a rectangular wave signal having a high frequency and an on-time ratio of approximately 50%; a pulse width modulation signal generated by the pulse width modulation control circuit; and a rectangular wave signal oscillated by the rectangular wave oscillator. and a first modulating means for generating a first signal by performing an AND operation on the pulse width modulation signal generated by the pulse width modulation control circuit and an inverted signal of the rectangular wave signal oscillated by the rectangular wave oscillator. a second modulating means for generating a second signal; a switching means for circulating a current that induces magnetic flux in the opposite direction to one coil of the pulse transformer; and a rectifier means for rectifying the voltage induced in the other coil of the pulse transformer and applying it to the control electrode of the switching transistor. It is characterized by having the following. Here, it is desired that the pulse transformer has a structure having sufficient specifications to allow a current having a frequency represented by a rectangular wave signal oscillated by the rectangular wave oscillator to flow back into its coil.
第一の周波数のパルス幅変調信号と、この第一の周波数
に比べて充分に高い周波数である第二の周波数をもち、
オン時間比が実質的に50%のパルス信号との論理積を
とり、この信号で動作するパルストランスを駆動し、こ
のパルストランスの出力を整流してスイッチングトラン
ジスタの制御電極に与える。これにより第一の周波数と
第二0周波数との比の値の倍数だけ狭いパルス幅をもつ
パルス幅変調信号を伝達することができ、また、パルス
幅変調信号のオン時間比が50%を超えてもこのパルス
幅変調信号を伝達することができる。a pulse width modulated signal having a first frequency and a second frequency that is sufficiently higher than the first frequency;
A logical AND operation is performed with a pulse signal having an on-time ratio of substantially 50%, a pulse transformer that operates is driven by this signal, and the output of this pulse transformer is rectified and applied to the control electrode of the switching transistor. As a result, it is possible to transmit a pulse width modulation signal having a narrow pulse width by a multiple of the value of the ratio between the first frequency and the 20th frequency, and the on-time ratio of the pulse width modulation signal exceeds 50%. This pulse width modulated signal can be transmitted even if the
口実絶倒:
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。Absolute excuse: Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、この実施例のブロック図であるclは周波数
f1でパルス幅変調するp vv’ xr制御回路、2
は周波数f2のオン時間比50%のパルス信号を発生す
る矩形波発振器、3は矩形波発振器2の出力パルス信号
を反転する反転回路、4および5はPWM制御回路1か
ら出力されるパルス幅変調信号と矩形波発振器2および
反転回路3から出力されるパルス信号の論理積をとる論
理積回路、6および7は論理積回路4および5の出力電
圧で駆動されるパルストランス駆動用トランジスタ、8
はスイッチングトランジスタ駆動用電源、9は電源制御
回路部とスイッチングトランジスタとを絶縁し周波数f
2で動作するパルストランス、10はパルストランスの
2次側パルス波形を整流するブリッジダイオード、11
はスイッチングトランジスタである。すなわち、この実
施例は、制御信号レベルと基準レベルとの差分に応じた
パルス幅を持つ一定周波数のパルス幅変調信号を発生す
るPWM制御回路1と、このパルス幅変調信号に等価な
信号が制御電極に与えられるスイッチングトランジスタ
11とPWM制御回路1との間の経路に挿入されたパル
ストランス9とを備え、さらに、本発明の特徴とする手
段として、PWM制御回路1が生成するパルス幅変調信
号の呈する周波数より充分に高い周波数をもち、オン時
間比がほぼ50%の矩形波信号を発振する矩形波発振器
2と、PWM制御回路1が生成するパルス幅変調信号と
矩形波発振器2が発振する矩形波信号とを論理積演算し
て第一信号を生成する第一変調手段である論理積回路4
と、PWM制御回路1が生成するパルス幅変調信号と矩
形波発振器2が発振する矩形波信号の反転信号とを論理
積演算して第二信号を生成する第二変調手段である反転
回路3および論理積回路5と、上記第一変調手段の生成
した第一信号および上記第二変調手段の生成した第二信
号のそれぞれに応じてパルストランス9の共通磁路に反
対方向の磁束を誘起させる電流をパルストランス9の一
方のコイルに還流させるスイッチング手段であるパルス
トランス駆動用トランジスタ6および7と、パルストラ
ンス9の他方のコイルに誘起された電圧を整流してスイ
ッチングトランジスタ11の制御電極に与える整流手段
であるブリッジダイオード10とを備える。ここて、パ
ルストランス9は、矩形波発振器2の発振する矩形波信
号の呈する周波数をもつ電流がそのコイルに還流するの
に充分の諸元をもつ構造である。FIG. 1 is a block diagram of this embodiment. cl is a p vv' xr control circuit that performs pulse width modulation at frequency f1;
3 is an inversion circuit that inverts the output pulse signal of the rectangular wave oscillator 2, and 4 and 5 are pulse width modulation output from the PWM control circuit 1. an AND circuit that takes the AND of the signal and the pulse signals output from the rectangular wave oscillator 2 and the inversion circuit 3; 6 and 7 are pulse transformer driving transistors driven by the output voltages of the AND circuits 4 and 5;
9 is a power supply for driving the switching transistor; 9 is a power supply for insulating the power supply control circuit and the switching transistor;
2 is a pulse transformer that operates; 10 is a bridge diode that rectifies the secondary pulse waveform of the pulse transformer; 11 is a bridge diode that rectifies the pulse waveform on the secondary side of the pulse transformer;
is a switching transistor. That is, this embodiment includes a PWM control circuit 1 that generates a pulse width modulation signal of a constant frequency having a pulse width corresponding to the difference between a control signal level and a reference level, and a signal equivalent to this pulse width modulation signal that is controlled. It is equipped with a pulse transformer 9 inserted in the path between the switching transistor 11 applied to the electrode and the PWM control circuit 1, and furthermore, as a feature of the present invention, the pulse width modulation signal generated by the PWM control circuit 1 is provided. The square wave oscillator 2 oscillates a square wave signal having a frequency sufficiently higher than that exhibited by the PWM control circuit 1 and the pulse width modulation signal generated by the PWM control circuit 1 and the square wave oscillator 2 oscillates. an AND circuit 4 which is a first modulation means that performs an AND operation with a rectangular wave signal to generate a first signal;
and an inversion circuit 3 which is a second modulation means that generates a second signal by performing an AND operation on the pulse width modulation signal generated by the PWM control circuit 1 and the inversion signal of the rectangular wave signal oscillated by the rectangular wave oscillator 2; A current that induces magnetic flux in opposite directions in the common magnetic path of the pulse transformer 9 according to the AND circuit 5, the first signal generated by the first modulation means, and the second signal generated by the second modulation means, respectively. pulse transformer driving transistors 6 and 7, which are switching means for circulating the voltage to one coil of the pulse transformer 9, and rectifying the voltage induced in the other coil of the pulse transformer 9 and applying it to the control electrode of the switching transistor 11. and a bridge diode 10 which is a means. Here, the pulse transformer 9 has a structure having sufficient specifications so that a current having the frequency exhibited by the rectangular wave signal oscillated by the rectangular wave oscillator 2 flows back into its coil.
次に、このような構成のスイッチングトランジスタ駆動
回路の動作を第2図に示すタイミングチャートで説明す
る。Next, the operation of the switching transistor drive circuit having such a configuration will be explained with reference to the timing chart shown in FIG. 2.
PWM制御回路1で制御信号aは基準電圧すと比較され
、その差分電圧に応じたパルス幅Tpをもつ周波数f1
のパルス幅変調信号Cが出力される。一方、矩形波発振
器2はオン時間比50%、周波数f2のパルス信号dを
出力し、反転回路3ではパルス信号dを反転したパルス
信号d′を発生する。パルス信号dおよびd′は論理積
回路4および5でパルス幅変調信号Cと論理積がとられ
る。In the PWM control circuit 1, the control signal a is compared with the reference voltage S, and the frequency f1 has a pulse width Tp according to the difference voltage.
A pulse width modulated signal C is output. On the other hand, the rectangular wave oscillator 2 outputs a pulse signal d having an on-time ratio of 50% and a frequency f2, and the inverting circuit 3 generates a pulse signal d' which is an inversion of the pulse signal d. The pulse signals d and d' are ANDed with the pulse width modulated signal C in AND circuits 4 and 5.
論理積回路4および5から出力されるパルス信号dおよ
びd′をパルス幅変調信号CでAM変調した信号eおよ
びe′によりパルストランス駆動用トランジスタ6およ
び7を介してパルストランス9が励振され、パルストラ
ンス2次側に信号fが伝達される。信号fはブリッジダ
イオード10により整流され、パルス幅変調信号Cに等
しいスイッチングトランジスタ駆動信号gに復調され、
スイッチングトランジスタ11を駆動する。The pulse transformer 9 is excited via the pulse transformer driving transistors 6 and 7 by the signals e and e' obtained by AM modulating the pulse signals d and d' output from the AND circuits 4 and 5 with the pulse width modulation signal C. A signal f is transmitted to the secondary side of the pulse transformer. The signal f is rectified by a bridge diode 10 and demodulated into a switching transistor drive signal g equal to the pulse width modulated signal C;
The switching transistor 11 is driven.
このような動作で、パルストランス9は周波数f2で動
作するように設計されているので、周波数flで動作す
るように設計された第3図の従来の実施例におけるパル
ストランス25に比べてf1/f2倍の狭いパルス幅を
もつパルス幅変調信号Cを伝達することができる。一方
、パルス幅変調信号Cのオン時間比が50%を超える場
合でも、パルストランス9はオン時間比50%の信号e
およびe′で駆動されるので、パルス幅変調信号Cは問
題なく伝達できる。In such an operation, the pulse transformer 9 is designed to operate at the frequency f2, so it has a lower frequency f1/ than the pulse transformer 25 in the conventional embodiment of FIG. A pulse width modulated signal C having a pulse width as narrow as f2 can be transmitted. On the other hand, even if the on-time ratio of the pulse width modulation signal C exceeds 50%, the pulse transformer 9 will be able to output the signal e with an on-time ratio of 50%.
and e', the pulse width modulated signal C can be transmitted without any problem.
一例として、f 1=10kHz、 f 2=100
kHzとしたときに、従来の技術で伝達できるオン
時間比10%から50%であるのに対し、本発明の技術
を用いれば1%から100%のオン時間比でスイッチン
グトランジスタを駆動することができる。As an example, f 1 = 10kHz, f 2 = 100
kHz, the on-time ratio that can be transmitted with conventional technology is 10% to 50%, but using the technology of the present invention, it is possible to drive a switching transistor with an on-time ratio of 1% to 100%. can.
本発明は、以上説明したように、周波数f1のパルス幅
制御信号で周波数f1より充分大きい周波数f2のパル
ス信号をAM変調した信号でパルストランスを駆動する
ことにより、広範囲のオン時VJ比でスイッチングトラ
ンジスタを駆動することができる効果がある。また、周
波数f1より大きい周波数f2で動作するパルストラン
スを使用することにより、パルストランスを小型化する
ことができる効果もある。As explained above, the present invention enables switching with a wide range of on-time VJ ratios by driving a pulse transformer with a signal obtained by AM modulating a pulse signal with a frequency f2 that is sufficiently larger than the frequency f1 using a pulse width control signal with a frequency f1. This has the effect of driving a transistor. Furthermore, by using a pulse transformer that operates at a frequency f2 that is higher than the frequency f1, there is an effect that the pulse transformer can be made smaller.
第1図は本発明実施例のブロフク図。
第2図は第1図の各部の信号を示すタイミングチャート
。
第3図は従来例のブロック図。
1121・・・PWM制御回路、2・・・矩形波発振器
、3・・・反転回路、4.5・・・論理積回路、6.7
.22・・・パルストランス駆動用トランジスタ、8.
23・・・スイッチングトランジスタ駆動用電源、9.
25・・・パルストランス、10・・・ブリッジダイオ
ード、11.26・・・スイッチングトランジスタ、2
4・・・パルストランスリセット用ダイオード。FIG. 1 is a diagram of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a timing chart showing signals of each part in FIG. 1. FIG. 3 is a block diagram of a conventional example. 1121... PWM control circuit, 2... Square wave oscillator, 3... Inversion circuit, 4.5... AND circuit, 6.7
.. 22... Pulse transformer driving transistor, 8.
23... Switching transistor driving power supply, 9.
25... Pulse transformer, 10... Bridge diode, 11.26... Switching transistor, 2
4... Diode for pulse transformer reset.
Claims (1)
ス幅を持つ一定周波数のパルス幅変調信号を発生するパ
ルス幅変調制御回路と、このパルス幅変調信号に等価な
信号が制御電極に与えられるスイッチングトランジスタ
と上記パルス幅変調制御回路との間の経路に挿入された
パルストランスとを備えたスイッチングトランジスタ駆
動回路において、 上記パルス幅変調制御回路が生成するパルス幅変調信号
の呈する周波数より充分に高い周波数をもち、オン時間
比がほぼ50%の矩形波信号を発振する矩形波発振器と
、 上記パルス幅変調制御回路が生成するパルス幅変調信号
と上記矩形波発振器が発振する矩形波信号とを論理積演
算して第一信号を生成する第一変調手段と、 上記パルス幅変調制御回路が生成するパルス幅変調信号
と上記矩形波発振器が発振する矩形波信号の反転信号と
を論理積演算して第二信号を生成する第二変調手段と、 上記第一変調手段の生成した第一信号および上記第二変
調手段の生成した第二信号のそれぞれに応じて上記パル
ストランスの共通磁路に反対方向の磁束を誘起させる電
流を上記パルストランスの一方のコイルに還流させるス
イッチング手段と、上記パルストランスの他方のコイル
に誘起された電圧を整流して上記スイッチングトランジ
スタの制御電極に与える整流手段と を備えたことを特徴とするスイッチングトランジスタ駆
動回路。 2、上記パルストランスは、上記矩形波発振器の発振す
る矩形波信号の呈する周波数をもつ電流がそのコイルに
還流するのに充分の諸元をもつ構造である特許請求項1
記載のスイッチングトランジスタ駆動回路。[Claims] 1. A pulse width modulation control circuit that generates a constant frequency pulse width modulation signal having a pulse width corresponding to the difference between a control signal level and a reference level, and a signal equivalent to this pulse width modulation signal. in a switching transistor drive circuit comprising a pulse transformer inserted in a path between a switching transistor whose control electrode is given to the pulse width modulation control circuit and the pulse width modulation control circuit. a rectangular wave oscillator that oscillates a rectangular wave signal that has a frequency sufficiently higher than the frequency that the pulse width modulation control circuit generates and has an on-time ratio of approximately 50%, and a pulse width modulation signal generated by the pulse width modulation control circuit and the rectangular wave oscillator a first modulating means for generating a first signal by ANDing a rectangular wave signal; and an inverted signal of the pulse width modulation signal generated by the pulse width modulation control circuit and the rectangular wave signal oscillated by the rectangular wave oscillator. a second modulating means for generating a second signal by performing an AND operation on the pulse transformer; a switching means for circulating a current that induces magnetic flux in the opposite direction in a common magnetic path to one coil of the pulse transformer; and a switching means for rectifying the voltage induced in the other coil of the pulse transformer to a control electrode of the switching transistor. 1. A switching transistor drive circuit comprising: rectifying means for providing a switching transistor. 2. Patent claim 1, wherein the pulse transformer has a structure having sufficient specifications so that a current having a frequency exhibited by a rectangular wave signal oscillated by the rectangular wave oscillator flows back into its coil.
The switching transistor drive circuit described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2223916A JPH04105416A (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Switching transistor drive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2223916A JPH04105416A (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Switching transistor drive circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04105416A true JPH04105416A (en) | 1992-04-07 |
Family
ID=16805725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2223916A Pending JPH04105416A (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Switching transistor drive circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04105416A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012151678A (en) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Ntt Electornics Corp | Driver circuit |
JP2016092747A (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-23 | コニカミノルタ株式会社 | Switching element drive circuit, heater device and image formation device |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2223916A patent/JPH04105416A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012151678A (en) * | 2011-01-19 | 2012-08-09 | Ntt Electornics Corp | Driver circuit |
JP2016092747A (en) * | 2014-11-11 | 2016-05-23 | コニカミノルタ株式会社 | Switching element drive circuit, heater device and image formation device |
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