JPH053671A - Dc−dcコンバータ - Google Patents

Dc−dcコンバータ

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JPH053671A
JPH053671A JP2404491A JP2404491A JPH053671A JP H053671 A JPH053671 A JP H053671A JP 2404491 A JP2404491 A JP 2404491A JP 2404491 A JP2404491 A JP 2404491A JP H053671 A JPH053671 A JP H053671A
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voltage
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JP2404491A
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Inventor
Tadashi Fukuda
正 福田
Hiroaki Miwa
弘明 三和
Ryuichi Kimura
隆一 木村
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TDK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 DC−DCコンバータ起動時の出力直流電圧
のオーバーシュートを簡単な回路構成で防止する。 【構成】 DC−DCコンバータの直流出力に比例した
電圧を発生する検出抵抗R0に並列接続された交流成分
除去用コンデンサC0を予め所定の電圧に充電しておく
ことによって、出力安定化のための制御回路5の起動時
の応答を迅速化して出力直流電圧のオーバーシュートを
防止する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DC−DCコンバータ
に係り、特にPPC(静電式複写機)、LBP(レーザビ
ームプリンタ)等の電子写真プロセスに使用可能な高圧
発生用DC−DCコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高圧発生用DC−DCコンバータ
であって定電圧制御を行うものを図13に示す。この図
において、Eは入力直流電圧源、Tは一次巻線N1、二
次巻線N2及び帰還巻線N3を有するトランスである。1
は前記一次巻線N1を流れる電流をスイッチングするス
イッチング回路としての自励発振回路であり、前記一次
巻線N1、これに直列に挿入された発振用トランジスタ
1、起動抵抗R1、前記帰還巻線N3、及び該帰還巻線
3と前記発振用トランジスタQ1のベース間に挿入され
る抵抗R2及びコンデンサC1の直列回路とを備えてい
る。2は二次巻線N2の誘起電圧を整流する倍電圧整流
回路であり、ダイオードD1,D2及びコンデンサC2,C3
からなっている。該倍電圧整流回路2の出力は出力保護
抵抗R3を介し出力端子3に引き出されている。前記整
流回路2の出力電圧(出力端子3とアース間の電圧)V0
を検出するための検出回路4は、検出抵抗R0と交流成
分除去用コンデンサC0とからなり、検出抵抗R0は分圧
用抵抗R4を介し前記出力端子3に接続されている。5
は制御回路であり、前記検出回路4の検出電圧Vdを受
けて前記発振用トランジスタQ1を制御することにより
前記出力電圧V0を安定化制御するためのものである。
なお、RLは外部負荷である。
【0003】この図13の回路において、まず起動抵抗
1に電流が流れ、発振用トランジスタQ1がオンになっ
て一次巻線N1に電流が流れるため帰還巻線N3に電圧が
誘起される。これにより正帰還がかかり発振が開始し、
トランジスタQ1のスイッチングが連続して行なわれ
る。この結果、二次巻線N2に交番電圧が生じ、この交
番電圧が整流回路2で整流され、コンデンサC2,C3
平滑されて出力端子3に出力電圧V0として出力され、
外部負荷RLに印加される。また、前記出力電圧V0
正比例した電流が前記検出回路4の検出抵抗R0に流
れ、その両端に検出電圧Vdを生じ、これが制御回路5
に加えられる。制御回路5は誤差増幅器7で検出電圧V
dと基準電圧Vrefとを比較して誤差電圧を検出し、該誤
差電圧に応じて前記発振用トランジスタQ1のベース電
流をトランジスタQ6を介して制御し、これによって出
力電圧V0を一定に保つようにしている。この制御回路
5の典型的な動作は、前記検出電圧Vdが基準電圧以下
の電圧範囲では前記発振用トランジスタQ1のベース電
流を減じる制御は開始されないが、前記検出電圧Vdが
基準電圧を越えると前記発振用トランジスタQ1のベー
ス電流を減じて出力電圧V0を減じる制御を開始するも
のである。
【0004】また、定電流制御を行う従来の高圧発生用
DC−DCコンバータを図14に示す。この図におい
て、検出回路4を成す検出抵抗R0及び交流成分除去用
コンデンサC0の並列回路は外部負荷RLに直列に挿入
され、外部負荷RLを通った出力電流I0に正比例した
検出電圧Vdが得られるようになっている。また、コン
デンサC2,C3の直列回路に並列に分流抵抗R5が並列に
接続されている。その他の回路構成は図13の場合と同
様である。
【0005】この図14の場合、制御回路5は出力電流
0に正比例した検出電圧Vdと基準電圧とを比較して誤
差電圧を検出し、該誤差電圧に応じて前記発振用トラン
ジスタQ1のベース電流を制御し、これによって出力電
流I0を一定に保つようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図13及び
図14の従来の高圧発生用DC−DCコンバータでは、
出力電圧V0や出力電流I0の検出精度を向上させるため
に検出抵抗R0に並列に交流成分除去用コンデンサC0
接続して整流器出力に含まれる交流成分や外来ノイズで
検出電圧Vdが変動しないようにしているが、このよう
な交流成分除去用コンデンサC0は検出精度を上げるた
めにその静電容量を大きくしなければならない。また、
高圧発生用DC−DCコンバータでは検出抵抗R0に直
列関係で挿入される分圧用抵抗R4や外部負荷RLは高
インピーダンスであり、交流成分除去用コンデンサC0
の充電の時定数は大きくならざるを得ない。このため、
DC−DCコンバータ起動時に前記コンデンサC0に充
電電流が流れ、図15の曲線(イ)のように検出回路4の
検出電圧Vdの立ち上がりが遅れ、制御回路5による発
振用トランジスタQ1のベース電流の制御が遅延してし
まう。このような起動時の制御の応答の遅れに起因して
図15曲線(ロ)のように出力電圧V0の波形にはオーバ
ーシュートVnが生じてしまい。種々の障害をもたらす
という問題があった。なお、図15中VdとV0の電圧の
スケールは異なっている(他の波形図も同じ。)。
【0007】なお、本出願人は実公平2−23110号
で上記オーバーシュートを解消するためのDC−DCコ
ンバータを提案しているが、オーバーシュート解消のた
めに付加する回路構成が複雑化する嫌いがあった。
【0008】本発明は、上記の点に鑑み、簡単な回路構
成で起動時のオーバーシュートを解消したDC−DCコ
ンバータを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、トランスの一次巻線を流れる電流をスイ
ッチングするスイッチング回路と、前記トランスの二次
巻線の誘起電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出
力を検出する検出抵抗及び交流成分除去用コンデンサを
含む検出回路と、該検出回路の検出電圧を受けて前記ス
イッチング回路を制御することにより前記整流回路の出
力を安定化する制御回路とを備えたDC−DCコンバー
タにおいて、前記制御回路が安定化制御を開始する前記
検出回路の臨界検出電圧値に近い値であってかつ前記制
御回路が安定化制御を行わない検出電圧範囲内の初期電
圧を、前記交流成分除去用コンデンサに印加する構成と
している。
【0010】
【作用】本発明のDC−DCコンバータにおいては、制
御回路が安定化制御を開始する検出回路の臨界検出電圧
値に近い値であってかつ前記制御回路が安定化制御を行
わない検出電圧範囲内の初期電圧を、検出回路内の交流
成分除去用コンデンサに印加するので、回路起動時に交
流成分除去用コンデンサが充電完了もしくは定常動作時
の端子電圧となるまでの時間が大幅に短縮される。この
結果、整流回路出力側の出力電圧のオーバーシュートを
解消することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明に係るDC−DCコンバータの
実施例を図面に従って説明する。
【0012】図1は本発明の第1実施例であって、正電
圧出力で、定電圧制御の場合を示す。この図において、
検出回路4の交流成分除去用コンデンサC0に並列に可
変直流電圧源10とダイオードD3の直列回路が接続さ
れている。ここで、可変直流電圧源10の端子電圧は、
制御回路5が安定化制御を開始する検出回路4の臨界検
出電圧値Vd1に近い値であってかつ当該臨界検出電圧値
Vd1よりも低い充電用初期電圧Vzを発生するものであ
る。すなわち、Vd1>Vzであり、交流成分除去用コン
デンサC0の端子電圧は回路起動時に直ちに充電用初期
電圧Vzとなり、ここから充電が開始されることにな
る。なお、その他の回路構成は前述の図13の従来例と
同様である。
【0013】この図1の第1実施例においては、DC−
DCコンバータを起動すると、図2の曲線(ハ)のように
検出回路4の検出電圧Vdは、予め印加されている充電
用初期電圧Vzからスタートし制御回路5による安定化
制御が開始される臨界検出電圧値Vd1に充電されて行く
ことになる(応答が早くなる)。この結果、制御回路5
も早く働き始め、図2曲線(ニ)のように出力電圧V0
オーバーシュートを起こす前に制御が行われ、オーバー
シュートが防止されるか又は緩和される。なお、図2中
曲線(イ)及び(ロ)で従来の場合の検出電圧Vd及び出力
電圧V0の立ち上がりを比較の為に示した。そして、D
C−DCコンバータの動作が定常状態に達すると検出回
路4の検出電圧Vdは充電用初期電圧Vzよりも高い電圧
領域(臨界検出電圧値Vd1に略等しいかこれより高い電
圧範囲)で変動することになり、ダイオードD3がオフ
状態となって可変直流電圧源10の影響は無くなる。な
お、印加する充電用初期電圧VzがVz>Vd1であると、
起動する前から制御回路5による制御が働き起動しなく
なる。したがって、充電用初期電圧Vzは、起動時に制
御が働くことなくかつ定常状態の検出電圧Vd(すなわ
ち臨界検出電圧値Vd1に略一致)に近い電圧であること
が必要不可欠である。
【0014】図3は本発明の第2実施例であって、正電
圧出力で、定電流制御の場合を示す。この場合、検出回
路4の検出電圧Vdは負電圧(検出抵抗R0のアース側を
零電位と考えたとき)となるので、検出回路4の交流成
分除去用コンデンサC0に並列に可変直流電圧源10と
ダイオードD3の直列回路が図1とは逆極性で接続され
ている。ここで、可変直流電圧源10とダイオードD3
の直列回路の端子電圧は、制御回路5が安定化制御を開
始する検出回路4の臨界検出電圧値Vd1に近い値であっ
てかつ当該臨界検出電圧値Vd1の絶対値|Vd1|よりも
低い絶対値|Vz|を持つ負電圧の充電用初期電圧Vzを
発生するものである。すなわち、|Vd1|>|Vz|で
あり、交流成分除去用コンデンサC0の端子電圧は回路
起動時に直ちに充電用初期電圧Vzとなり、ここから充
電が開始されることになる。なお、その他の回路構成は
前述の図14の従来例と同様である。
【0015】この図3の第2実施例の起動時の動作は、
第1実施例の場合と検出電圧Vdや充電用初期電圧Vzの
極性が反転していることを除き実質的に同じである。
【0016】図4及び図5は充電用初期電圧Vzを簡単
に発生させる場合の回路例であり、図4は充電用初期電
圧Vzが正電圧、図5は負電圧の場合である。いずれ
も、抵抗R6及び定電圧ダイオード(ツェナーダイオー
ド)ZD1の直列回路と、抵抗R6と定電圧ダイオードZ
1の接続点に接続されたダイオードD3とからなってい
る。但し、図4と図5では定電圧ダイオードZD1及び
ダイオードD3の極性が反転している。
【0017】なお、上記図1,3の第1及び第2実施例
では正電圧出力の場合を示したが、負電圧出力の場合に
も本発明を適用できる。例えば、負電圧出力で定電圧制
御のDC−DCコンバータの場合には検出電圧Vdは負
電圧となるから図5の回路で充電用初期電圧Vzを印加
すれば良く、負電圧出力で定電流制御のDC−DCコン
バータの場合には検出電圧Vdは正電圧となるから図4
の回路で充電用初期電圧Vzを印加すれば良い。
【0018】図6は本発明の第3実施例であって、負電
圧出力で、定電流制御の場合を示す。この図において、
制御回路5は前記検出回路4の検出電圧Vdを受けるエ
ミッタフォロアを構成するトランジスタQ2と、該トラ
ンジスタQ2のコレクタ側に挿入された定電圧ダイオー
ドZD2と、定電圧ダイオードZD3を介して前記トラン
ジスタQ2のエミッタに接続されたトランジスタQ3と、
抵抗R7,R8とを備えている。ここで、定電圧ダイオー
ドZD2の両端の電圧が実質的に充電用初期電圧Vzとな
る。なお、その他の回路構成は図14の従来例と整流回
路の極性を除き同様である。
【0019】この図6の第3実施例の場合、検出回路4
の交流成分除去用コンデンサC0は抵抗R7及びトランジ
スタQ2を介して充電用初期電圧Vzに充電されており、
DC−DCコンバータ起動時に交流成分除去用コンデン
サC0の充電は充電用初期電圧Vzから始まることにな
る。この結果、制御回路5も早く働き始め、出力電圧V
0がオーバーシュートを起こす前に制御が行われ、オー
バーシュートが防止されるか又は緩和される。定常状態
になった後は、検出回路4の検出電圧Vdは充電用初期
電圧Vzよりも高い電圧領域(臨界検出電圧値Vd1に略
等しいかこれより高い電圧範囲)で変動することにな
り、定電圧ダイオードZD2の影響は無くなり、制御回
路5による安定化制御が実行される。すなわち、外部負
荷RL及び検出抵抗R0を流れる出力電流I0が設定値を
上回ると、検出回路4の検出電圧Vdは臨界検出電圧値
Vd1を越え、この結果トランジスタQ3のベース回路に
挿入された定電圧ダイオードZD3のツェナー電圧(実
質的にVd1)を越えてトランジスタQ3にベース電流が
流れ、発振用トランジスタQ1のベース電流を減じ、出
力電流I0が少なくなる方向に制御する。
【0020】図7は本発明の第4実施例の要部構成を示
す。この場合、図6の第3実施例における定電圧ダイオ
ードZD2の代わりに、充電用初期電圧Vzを発生するた
めの可変直流電圧源10とダイオードD3の直列回路を
検出回路4の交流成分除去用コンデンサC0に並列に接
続している。その他の回路構成は図6の第3実施例と同
様である。
【0021】なお、図6,7の第3及び第4実施例では
負電圧出力で定電流制御の場合を示したが、正電圧出力
で定電圧制御の場合にも検出電圧Vdは正電圧となるの
で、図6,7と同様の充電用初期電圧Vzを発生する回
路構成や制御回路を採用できる。
【0022】図8は本発明の第5実施例であって、正電
圧出力で、定電流制御の場合を示す。この図において、
検出回路4は検出抵抗R0と交流成分除去用コンデンサ
0の他に、検出抵抗R0の電圧降下よりも大きな正の定
電圧源として働く定電圧ダイオードZD4と該定電圧ダ
イオードZD4のカソード側と入力直流電圧源Eの正側
とを接続する抵抗R9とを備えている。この結果、検出
回路4の検出電圧Vdは、{(定電圧ダイオードZD4
電圧Vr)−(検出抵抗R0の電圧降下)}となる。ま
た、制御回路5は抵抗R10,R11の分圧回路と、検出回
路4の検出電圧Vdをベースに受けるトランジスタQ
4と、トランジスタQ4のベース、エミッタ間に接続され
たダイオードD4と、発振用トランジスタQ1のベース、
エミッタ間に接続されたトランジスタQ5とで構成され
ている。ここで、ダイオードD4は適切な初期電圧Vzを
発生させるための素子である。なお、その他の構成は図
14の従来例と同様である。
【0023】この図8の第5実施例の場合、仮に初期電
圧Vzを発生させるためのダイオードD4が無いとする
と、図9の曲線(ホ)のように交流成分除去用コンデンサ
0の端子電圧、すなわち検出電圧Vdは、DC−DCコ
ンバータ起動時に臨界検出電圧値Vd1(定常動作時の検
出電圧Vdに略一致)から大きく異なる電圧値(検出抵
抗R0を介して電圧Vrに略等しく充電)となっており、
ここから臨界検出電圧値Vd1に近付いて行くことにな
り、起動後に制御回路5が制御を開始するのが遅れ、図
9曲線(ヘ)のように出力電圧V0にオーバーシュートVn
が発生してしまう。初期電圧Vzを発生させるダイオー
ドD4があると、起動時は Vz =Vr・{R10/(M+
10)}の電圧値が交流成分除去用コンデンサC0に加
わることになる(但し、Mは抵抗R0と抵抗R11の並列
接続時の抵抗値である。)。したがって、抵抗R10,R
11の分圧比を適切に設定することにより、図9の曲線
(ト)のように起動時に検出電圧Vdを臨界検出電圧値Vd
1に近い電圧値とすることができ、制御回路5が制御を
開始するまでの遅れを少なくし、図9の曲線(チ)のよう
にオーバーシュートの無い出力電圧V0の立ち上がりと
なる。定常状態に達すると検出抵抗R0の電圧降下によ
りダイオードD4は逆バイアスされてオフとなり、制御
動作に関係しなくなる。定常状態となった後の定電流動
作では検出回路4の検出電圧VdはVd = Vr−I00
=Vr{R10/(R10+R11)}である。今、出力電流
0が増加してVr−I00<Vr{R10/(R10
11)}となると、トランジスタQ4のエミッタ、ベー
ス間に電流が流れ、この結果トランジスタQ4を通して
トランジスタQ5のベースに電流が流れて発振用トラン
ジスタQ1のベース電流を減じ、出力電流I0を減らす向
きに制御する。
【0024】図10は本発明の第6実施例の要部構成を
示す。この場合、図8の初期電圧Vzを発生させるため
のダイオードD4の代わりに可変直流電圧源10とダイ
オードD3の直列回路が検出回路4の交流成分除去用コ
ンデンサC0に対し並列に接続されている。但し、可変
直流電圧源10とダイオードD3の直列回路による初期
電圧Vzは臨界検出電圧値Vd1に近い値で、かつ制御回
路5が制御動作を開始しないように Vz>Vr{R10
(R10+R11)} となる電圧値に設定されている。な
お、その他の構成は図8の第5実施例と同じであり、こ
の図10の第6実施例の作用効果は図8の第5実施例と
同様である。
【0025】なお、図8,10の第5及び第6実施例で
は正電圧出力で定電流制御の場合を示したが、負電圧出
力で定電圧制御の場合にも検出回路内の検出抵抗の両端
に負電圧が現れることになるため、図8,10と同様の
正の定電圧源の電圧値Vrを重畳した検出回路、充電用
初期電圧Vzを発生する回路及び制御回路を採用でき
る。
【0026】図11は本発明の第7実施例であって、正
電圧出力で定電流制御の場合を示す。この第7実施例で
は、検出回路4の検出電圧Vdは負電圧であるため負電
圧の充電用初期電圧Vzを発生するために、トランスT
の帰還巻線N3に誘起する交番電圧をダイオードD5、平
滑用コンデンサC4及び抵抗R12からなる整流平滑回路
6で整流平滑し、この出力を抵抗R13を介してツェナー
電圧がVzである定電圧ダイオードZD5に印加し、この
定電圧ダイオードZD5の端子電圧を交流成分除去用コ
ンデンサC0の両端にダイオードD6を通して印加してい
る。なお、その他の回路構成は前述の図14の従来例と
同様である。
【0027】図11の第7実施例において仮に充電用初
期電圧Vzを発生する回路がないと、起動時に検出回路
4内の交流成分除去用コンデンサC0の端子電圧は、図
12の曲線(リ)のように零Vから緩慢に充電されること
になって、出力電圧V0の立ち上がりには曲線(ヌ)の如
くオーバーシュートVnが発生するが、充電用初期電圧
Vzを発生する回路を第7実施例の如く設ければ、自励
発振回路1の立ち上がりの方が整流回路2の出力側の立
ち上がりよりも早いため、整流平滑用回路6の出力が当
初は零Vであっても図12の曲線(ル)のように交流成分
除去用コンデンサC0を迅速に充電することができ、曲
線(オ)のように出力電圧V0のオーバーシュートを軽減
することができる。定常状態になると、検出電圧Vdの
絶対値|Vd|が充電用初期電圧Vzの絶対値|Vz|を
上回るため、ダイオードD6がオフとなり、影響は無く
なる。
【0028】なお、図11の第7実施例では正電圧出力
で定電流制御の場合を示したが、負電圧出力で定電圧制
御の場合にも検出電圧Vdは負電圧となるので、図11
と同様の充電用初期電圧Vzを発生する回路構成や制御
回路を採用できる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のDC−D
Cコンバータによれば、制御回路が安定化制御を開始す
る検出回路の臨界検出電圧値に近い値であってかつ前記
制御回路が安定化制御を行わない検出電圧範囲内の初期
電圧を、検出回路内の交流成分除去用コンデンサに印加
するので、起動後に交流成分除去用コンデンサが定常動
作時の端子電圧となるまでの遅れ時間が極めて少なくな
り、整流回路出力側の出力電圧のオーバーシュートを解
消することができる。また、オーバーシュート解消のた
めに付加すべき部品数は少なく、簡単な回路でオーバー
シュートの解消を達成できる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るDC−DCコンバータの第1実施
例を示す回路図である。
【図2】第1実施例の動作を従来例と比較して説明する
波形図である。
【図3】本発明の第2実施例を示す回路図である。
【図4】第1及び第2実施例において充電用初期電圧V
zを発生するための具体的な回路例を示す回路図であ
る。
【図5】第1及び第2実施例において充電用初期電圧V
zを発生するための他の具体的な回路例を示す回路図で
ある。
【図6】本発明の第3実施例を示す回路図である。
【図7】本発明の第4実施例の要部構成を示す回路図で
ある。
【図8】本発明の第5実施例を示す回路図である。
【図9】第5実施例の動作を従来例と比較して説明する
波形図である。
【図10】本発明の第6実施例の要部構成を示す回路図
である。
【図11】本発明の第7実施例を示す回路図である。
【図12】第7実施例の動作を従来例と比較して説明す
る波形図である。
【図13】DC−DCコンバータの第1従来例を示す回
路図である。
【図14】DC−DCコンバータの第2従来例を示す回
路図である。
【図15】第1従来例の動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
1 自励発振回路 2 倍電圧整流回路 3 出力端子 4 検出回路 5 制御回路 10 可変直流電圧源 E 入力直流電圧源 T トランス R0 検出抵抗 C0 交流成分除去用コンデンサ Q1乃至Q6 トランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスの一次巻線を流れる電流をスイ
    ッチングするスイッチング回路と、前記トランスの二次
    巻線の誘起電圧を整流する整流回路と、該整流回路の出
    力を検出する検出抵抗及び交流成分除去用コンデンサを
    含む検出回路と、該検出回路の検出電圧を受けて前記ス
    イッチング回路を制御することにより前記整流回路の出
    力を安定化する制御回路とを備えたDC−DCコンバー
    タにおいて、前記制御回路が安定化制御を開始する前記
    検出回路の臨界検出電圧値(Vd1)に近い値であってか
    つ前記制御回路が安定化制御を開始しない検出電圧範囲
    内の初期電圧を、前記交流成分除去用コンデンサに印加
    することを特徴とするDC−DCコンバータ。
  2. 【請求項2】 前記初期電圧が前記トランスの二次巻線
    又はその他の巻線の交流出力を整流平滑した直流電圧源
    を用いたものである請求項1記載のDC−DCコンバー
    タ。
JP2404491A 1991-01-24 1991-01-24 Dc−dcコンバータ Withdrawn JPH053671A (ja)

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JP2404491A JPH053671A (ja) 1991-01-24 1991-01-24 Dc−dcコンバータ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998019648A3 (en) * 1996-11-01 1999-03-04 Warner Lambert Co N-oxy-naphthalimides as antibacterial agents
WO2010082305A1 (ja) 2009-01-13 2010-07-22 富士通株式会社 直流直流変換器、直流直流変換器の制御方法、および電子機器

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