JPH0787729A - 電源装置 - Google Patents
電源装置Info
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- JPH0787729A JPH0787729A JP5228564A JP22856493A JPH0787729A JP H0787729 A JPH0787729 A JP H0787729A JP 5228564 A JP5228564 A JP 5228564A JP 22856493 A JP22856493 A JP 22856493A JP H0787729 A JPH0787729 A JP H0787729A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 交流入力電流の高調波歪による他の電子機
器、送電設備への障害が無く、交流入力電流の導通角を
広げた安価で効率の良い入力電圧切替型高調波歪対策の
電源装置を提供することを目的とする。 【構成】 トランス4に設けた第1の1次巻線4dと第
3の1次巻線4eを整流回路3と、第1のコンデンサ1
2と第2のコンデンサ13との間に接続し、スイッチン
グ手段5のオフ時に電流を流すようにし、交流入力電源
1からみてインダクタインプットとすることにより交流
入力電流の高調波歪電流が小さく、力率が大きくなる。
器、送電設備への障害が無く、交流入力電流の導通角を
広げた安価で効率の良い入力電圧切替型高調波歪対策の
電源装置を提供することを目的とする。 【構成】 トランス4に設けた第1の1次巻線4dと第
3の1次巻線4eを整流回路3と、第1のコンデンサ1
2と第2のコンデンサ13との間に接続し、スイッチン
グ手段5のオフ時に電流を流すようにし、交流入力電源
1からみてインダクタインプットとすることにより交流
入力電流の高調波歪電流が小さく、力率が大きくなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は交流入力電流に含まれる
高調波電流を抑制した入力電圧切替型高調波歪対策の電
源装置に関するものである。
高調波電流を抑制した入力電圧切替型高調波歪対策の電
源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来例の入力切替型高調波歪無対
策の電源装置の回路図を示す。図3において1は交流入
力電源、2はローパスフィルタ、3は整流回路、4はト
ランス、5はスイッチング手段、6,7,11はダイオ
ード、8はチョーク、9,12,13はコンデンサ、1
4は入力電圧切替スイッチである。図4(a),(b)
は従来例の動作波形図である。
策の電源装置の回路図を示す。図3において1は交流入
力電源、2はローパスフィルタ、3は整流回路、4はト
ランス、5はスイッチング手段、6,7,11はダイオ
ード、8はチョーク、9,12,13はコンデンサ、1
4は入力電圧切替スイッチである。図4(a),(b)
は従来例の動作波形図である。
【0003】以上のように構成した電源装置について、
以下その動作について説明する。交流入力電源1が10
0V系の場合入力電圧切替スイッチ14を100V側に
設定すると、ローパスフィルタ2を介して整流回路3で
整流されコンデンサ12,13で平滑され入力電圧切替
スイッチ14に電流が流れ全波倍電圧整流される。交流
入力電源1が200V系の場合入力電圧切替スイッチ1
4を200V側に設定すると、ローパスフィルタ2を介
して整流回路3で整流されコンデンサ12,13で平滑
され入力電圧切替スイッチ14には電流が流れず全波整
流される。
以下その動作について説明する。交流入力電源1が10
0V系の場合入力電圧切替スイッチ14を100V側に
設定すると、ローパスフィルタ2を介して整流回路3で
整流されコンデンサ12,13で平滑され入力電圧切替
スイッチ14に電流が流れ全波倍電圧整流される。交流
入力電源1が200V系の場合入力電圧切替スイッチ1
4を200V側に設定すると、ローパスフィルタ2を介
して整流回路3で整流されコンデンサ12,13で平滑
され入力電圧切替スイッチ14には電流が流れず全波整
流される。
【0004】高周波スイッチングしているスイッチング
手段5によりトランス4の1次巻線4aにコンデンサ1
2,13の直列電圧レベルの矩形波を印加すると、トラ
ンス4の2次巻線4bに矩形波が誘起されダイオード
6,7、チョーク8、コンデンサ9により整流平滑して
所望の直流出力を得る。ここでスイッチング手段5は直
流出力が安定化するように制御しながらスイッチングす
る。またトランス4の1次巻線4cとダイオード11に
よりスイッチング手段5のオン期間でのトランス4の励
磁エネルギーをオフ期間にコンデンサ12,13へ帰還
させている。
手段5によりトランス4の1次巻線4aにコンデンサ1
2,13の直列電圧レベルの矩形波を印加すると、トラ
ンス4の2次巻線4bに矩形波が誘起されダイオード
6,7、チョーク8、コンデンサ9により整流平滑して
所望の直流出力を得る。ここでスイッチング手段5は直
流出力が安定化するように制御しながらスイッチングす
る。またトランス4の1次巻線4cとダイオード11に
よりスイッチング手段5のオン期間でのトランス4の励
磁エネルギーをオフ期間にコンデンサ12,13へ帰還
させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の従来の構
成ではコンデンサ12,13によるコンデンサインプッ
ト回路になっているため図4(b)に示すように交流入
力電流は図4(a)の交流入力電圧波形のピーク値付近
のみコンデンサ12,13への充電電流として流れてい
るので交流入力電流のピーク値が大きく、力率が小さ
く、入力電流に含まれる高調波歪電流も大きく他の電子
機器や送電設備に障害を与えていた。
成ではコンデンサ12,13によるコンデンサインプッ
ト回路になっているため図4(b)に示すように交流入
力電流は図4(a)の交流入力電圧波形のピーク値付近
のみコンデンサ12,13への充電電流として流れてい
るので交流入力電流のピーク値が大きく、力率が小さ
く、入力電流に含まれる高調波歪電流も大きく他の電子
機器や送電設備に障害を与えていた。
【0006】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、交流入力電流に含まれる高調波歪電流を小さくでき
る入力電圧切替型高調波歪対策の電源装置を提供するこ
とを目的とする。
で、交流入力電流に含まれる高調波歪電流を小さくでき
る入力電圧切替型高調波歪対策の電源装置を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電源装置は、交流入力電源にローパスフィル
タを介して接続した整流回路と、この整流回路の出力端
子間に接続されかつトランスの第1の1次巻線と第1の
ダイオードと前記トランスの第2の1次巻線とスイッチ
ング手段と前記トランスの第3の1次巻線とからなる直
列回路と、前記第1のダイオードと前記トランスの第2
の1次巻線と前記スイッチング手段とからなる直列回路
に並列に接続されかつ前記トランスの第4の1次巻線と
第2のダイオードとからなる直列回路と、同じく並列接
続される第1のコンデンサと第2のコンデンサとからな
る直列回路と、前記第1のコンデンサと第2のコンデン
サの接続点と前記ローパスフィルタの出力端子間に接続
した入力電圧切替スイッチと、前記トランスの2次巻線
に接続される整流平滑回路とで構成したものである。
に本発明の電源装置は、交流入力電源にローパスフィル
タを介して接続した整流回路と、この整流回路の出力端
子間に接続されかつトランスの第1の1次巻線と第1の
ダイオードと前記トランスの第2の1次巻線とスイッチ
ング手段と前記トランスの第3の1次巻線とからなる直
列回路と、前記第1のダイオードと前記トランスの第2
の1次巻線と前記スイッチング手段とからなる直列回路
に並列に接続されかつ前記トランスの第4の1次巻線と
第2のダイオードとからなる直列回路と、同じく並列接
続される第1のコンデンサと第2のコンデンサとからな
る直列回路と、前記第1のコンデンサと第2のコンデン
サの接続点と前記ローパスフィルタの出力端子間に接続
した入力電圧切替スイッチと、前記トランスの2次巻線
に接続される整流平滑回路とで構成したものである。
【0008】
【作用】上記構成とすることによりあらかじめ充電され
たコンデンサの両端に接続しているトランスの1次巻線
と高周波スイッチングしているスイッチング手段の直列
回路によりトランスの2次巻線に誘起された矩形波を整
流平滑して直流出力を得る。高周波スイッチングしてい
る前記スイッチング手段のオン期間にトランスに励磁さ
れ、オフ期間に前記トランスの別の1次巻線に誘起され
た電圧と交流入力電圧の加算分、すなわち交流入力電圧
を昇圧した電圧が前記コンデンサに印加され充電電流が
流れ交流入力電流となる。ここで前記コンデンサを2個
直列接続したコンデンサとし、前記トランスの別の1次
巻線を2巻線設けることにより交流入力電源が100V
系の場合全波倍電圧整流として働かせ、交流入力電源が
200V系の場合全波整流として働かせる。交流入力電
源に前記トランスの別の1次巻線を直列に接続してお
り、スイッチング手段のオフ期間に交流入力電流として
流れるので交流入力電源からみるとコンデンサインプッ
トとはならずインダクタインプットとなり交流入力電流
の導通角が広く、高調波歪が小さくなる。これにより入
力電圧切替型電源装置で高調波歪電流を小さくすること
ができる。
たコンデンサの両端に接続しているトランスの1次巻線
と高周波スイッチングしているスイッチング手段の直列
回路によりトランスの2次巻線に誘起された矩形波を整
流平滑して直流出力を得る。高周波スイッチングしてい
る前記スイッチング手段のオン期間にトランスに励磁さ
れ、オフ期間に前記トランスの別の1次巻線に誘起され
た電圧と交流入力電圧の加算分、すなわち交流入力電圧
を昇圧した電圧が前記コンデンサに印加され充電電流が
流れ交流入力電流となる。ここで前記コンデンサを2個
直列接続したコンデンサとし、前記トランスの別の1次
巻線を2巻線設けることにより交流入力電源が100V
系の場合全波倍電圧整流として働かせ、交流入力電源が
200V系の場合全波整流として働かせる。交流入力電
源に前記トランスの別の1次巻線を直列に接続してお
り、スイッチング手段のオフ期間に交流入力電流として
流れるので交流入力電源からみるとコンデンサインプッ
トとはならずインダクタインプットとなり交流入力電流
の導通角が広く、高調波歪が小さくなる。これにより入
力電圧切替型電源装置で高調波歪電流を小さくすること
ができる。
【0009】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は本発明の一実施例における入力
電圧切替型高調波歪対策の電源装置の回路図を示すもの
である。図1において1は交流入力電源、2はローパス
フィルタ、3は整流回路、4はトランス、4aはトラン
ス4の第2の1次巻線、4bは同じく2次巻線、4cは
同じく第4の1次巻線、4dは同じく第1の1次巻線、
5はスイッチング手段、6,7はダイオード、8はチョ
ーク、9はコンデンサ、10は第1のダイオード、11
は第2のダイオード、12は第1のコンデンサ、13は
第2のコンデンサ、14は入力電圧切替スイッチであ
る。図2(a)〜(c)は実施例の動作説明図である。
ながら説明する。図1は本発明の一実施例における入力
電圧切替型高調波歪対策の電源装置の回路図を示すもの
である。図1において1は交流入力電源、2はローパス
フィルタ、3は整流回路、4はトランス、4aはトラン
ス4の第2の1次巻線、4bは同じく2次巻線、4cは
同じく第4の1次巻線、4dは同じく第1の1次巻線、
5はスイッチング手段、6,7はダイオード、8はチョ
ーク、9はコンデンサ、10は第1のダイオード、11
は第2のダイオード、12は第1のコンデンサ、13は
第2のコンデンサ、14は入力電圧切替スイッチであ
る。図2(a)〜(c)は実施例の動作説明図である。
【0010】以上のように構成した入力電圧切替型高調
波歪対策の電源装置の動作を説明する。図2(a)に示
す交流入力電源1からの交流入力電圧viはローパスフ
ィルタ2を介して整流回路3で絶対値正弦波電圧|vi
|に変換される。高周波スイッチングしているスイッチ
ング手段5によりトランス4の第2の1次巻線4aにあ
らかじめ充電された第1のコンデンサ12と第2のコン
デンサ13の直列電圧レベルの矩形波を第1のダイオー
ド10を介して印加するとトランス4の2次巻線4bに
矩形波が誘起されダイオード6,7、チョーク8、コン
デンサ9で整流平滑されて所望の直流出力となる。
波歪対策の電源装置の動作を説明する。図2(a)に示
す交流入力電源1からの交流入力電圧viはローパスフ
ィルタ2を介して整流回路3で絶対値正弦波電圧|vi
|に変換される。高周波スイッチングしているスイッチ
ング手段5によりトランス4の第2の1次巻線4aにあ
らかじめ充電された第1のコンデンサ12と第2のコン
デンサ13の直列電圧レベルの矩形波を第1のダイオー
ド10を介して印加するとトランス4の2次巻線4bに
矩形波が誘起されダイオード6,7、チョーク8、コン
デンサ9で整流平滑されて所望の直流出力となる。
【0011】第1のコンデンサ12と第2のコンデンサ
13を直列接続した直流電圧Vcをスイッチングするの
でスイッチング手段5は時比率一定で直流出力が安定化
するように制御しながらスイッチングする。
13を直列接続した直流電圧Vcをスイッチングするの
でスイッチング手段5は時比率一定で直流出力が安定化
するように制御しながらスイッチングする。
【0012】交流入力電源1が100V系の場合、入力
電圧切替スイッチ14を100V側に設定すると交流入
力電圧が図2(c)のt1期間中ある電圧V1以上の期
間ではスイッチング手段5のオン期間にトランス4に励
磁エネルギーが蓄積され、オフ期間にトランス4の第1
の1次巻線4dに誘起された電圧と絶対値正弦波電圧と
の加算分が第1のコンデンサ12に印加され、交流入力
電源1からローパスフィルタ2、整流回路3、トランス
4の第1の1次巻線4d、第1のコンデンサ12、入力
電圧切替スイッチ14を通り充電電流が流れ交流入力電
流となる。
電圧切替スイッチ14を100V側に設定すると交流入
力電圧が図2(c)のt1期間中ある電圧V1以上の期
間ではスイッチング手段5のオン期間にトランス4に励
磁エネルギーが蓄積され、オフ期間にトランス4の第1
の1次巻線4dに誘起された電圧と絶対値正弦波電圧と
の加算分が第1のコンデンサ12に印加され、交流入力
電源1からローパスフィルタ2、整流回路3、トランス
4の第1の1次巻線4d、第1のコンデンサ12、入力
電圧切替スイッチ14を通り充電電流が流れ交流入力電
流となる。
【0013】同様に交流入力電圧が図2(c)のt2期
間中ある電圧V1以上の期間ではスイッチング手段5の
オン期間にトランス4に励磁エネルギーが蓄積され、オ
フ期間にトランス4の第3の1次巻線4eに誘起された
電圧と絶対値正弦波電圧との加算分が第2のコンデンサ
13に印加され、交流入力電源1からローパスフィルタ
2、入力電圧切替スイッチ14、第2のコンデンサ1
3、トランス4の第3の1次巻線4e、整流回路3を通
り充電電流が流れ交流入力電流となる。
間中ある電圧V1以上の期間ではスイッチング手段5の
オン期間にトランス4に励磁エネルギーが蓄積され、オ
フ期間にトランス4の第3の1次巻線4eに誘起された
電圧と絶対値正弦波電圧との加算分が第2のコンデンサ
13に印加され、交流入力電源1からローパスフィルタ
2、入力電圧切替スイッチ14、第2のコンデンサ1
3、トランス4の第3の1次巻線4e、整流回路3を通
り充電電流が流れ交流入力電流となる。
【0014】スイッチング手段5のオフ期間にトランス
4の第1の1次巻線4d(巻線数N d)または第3の1
次巻線4e(巻線数Ne、通常Nd=Ne)に誘起される
1ターン当たりの逆電圧は(Vc/2−|vi|)/Nd
となり、第4の1次巻線4c(巻線数Nc)に誘起され
る1ターン当たりの逆電圧はVc/Ncとなり、(Vc/
2−|vi|)/Nd=Vc/Ncの条件が成立するような
絶対値正弦波電圧|vi|値がV1となる。
4の第1の1次巻線4d(巻線数N d)または第3の1
次巻線4e(巻線数Ne、通常Nd=Ne)に誘起される
1ターン当たりの逆電圧は(Vc/2−|vi|)/Nd
となり、第4の1次巻線4c(巻線数Nc)に誘起され
る1ターン当たりの逆電圧はVc/Ncとなり、(Vc/
2−|vi|)/Nd=Vc/Ncの条件が成立するような
絶対値正弦波電圧|vi|値がV1となる。
【0015】第1のコンデンサ12と第2のコンデンサ
13を直列接続した直流電圧Vcは絶対値正弦波電圧を
昇圧した電圧となるのでスイッチング手段5のオン期間
に交流入力電源1からはトランス4の第1の1次巻線4
d、または第3の1次巻線4eには流れない。絶対値正
弦波電圧波形中、ピーク部ではスイッチング手段5のオ
フ期間が最も長く、その期間に第1のコンデンサ12と
第2のコンデンサ13へ流れる充電電流をローパスフィ
ルタ2で平均化された交流入力電流が最大となり図2
(b)に示すように高調波歪電流の小さい導通角の広い
波形となる。
13を直列接続した直流電圧Vcは絶対値正弦波電圧を
昇圧した電圧となるのでスイッチング手段5のオン期間
に交流入力電源1からはトランス4の第1の1次巻線4
d、または第3の1次巻線4eには流れない。絶対値正
弦波電圧波形中、ピーク部ではスイッチング手段5のオ
フ期間が最も長く、その期間に第1のコンデンサ12と
第2のコンデンサ13へ流れる充電電流をローパスフィ
ルタ2で平均化された交流入力電流が最大となり図2
(b)に示すように高調波歪電流の小さい導通角の広い
波形となる。
【0016】絶対値正弦波電圧がV1以下の期間はスイ
ッチング手段5のオン期間にトランス4に励磁エネルギ
ーが蓄積され、オフ期間に第4の1次巻線4cから第2
のダイオード11を介して第1のコンデンサ12と第2
のコンデンサ13に帰還される。
ッチング手段5のオン期間にトランス4に励磁エネルギ
ーが蓄積され、オフ期間に第4の1次巻線4cから第2
のダイオード11を介して第1のコンデンサ12と第2
のコンデンサ13に帰還される。
【0017】交流入力電圧が200V系の場合、入力電
圧切替スイッチ14を200V側に設定すると絶対値正
弦波電圧がV1以上の期間でスイッチング手段5のオン
期間にトランス4に励磁エネルギーが蓄積され、オフ期
間にトランス4の第1の1次巻線4dと第3の1次巻線
4eに誘起された電圧と絶対値正弦波電圧との加算分が
直列接続した第1のコンデンサ12と第2のコンデンサ
13に印加され交流入力電源1からローパスフィルタ
2、整流回路3、トランス4の第1の1次巻線4d、第
1のコンデンサ12、第2のコンデンサ13、トランス
4の第3の1次巻線4eを通り充電電流が流れ交流入力
電流となる。他の動作は交流入力電圧が100V系の場
合と同様で交流入力電流波形も図2(b)の通りとな
る。
圧切替スイッチ14を200V側に設定すると絶対値正
弦波電圧がV1以上の期間でスイッチング手段5のオン
期間にトランス4に励磁エネルギーが蓄積され、オフ期
間にトランス4の第1の1次巻線4dと第3の1次巻線
4eに誘起された電圧と絶対値正弦波電圧との加算分が
直列接続した第1のコンデンサ12と第2のコンデンサ
13に印加され交流入力電源1からローパスフィルタ
2、整流回路3、トランス4の第1の1次巻線4d、第
1のコンデンサ12、第2のコンデンサ13、トランス
4の第3の1次巻線4eを通り充電電流が流れ交流入力
電流となる。他の動作は交流入力電圧が100V系の場
合と同様で交流入力電流波形も図2(b)の通りとな
る。
【0018】なお本実施例ではフィードフォワードコン
バータとしたが、トランス4の2次巻線以降をダイオー
ドとコンデンサで構成したフライバックコンバータとし
てもよい。
バータとしたが、トランス4の2次巻線以降をダイオー
ドとコンデンサで構成したフライバックコンバータとし
てもよい。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明はコストに大きく影
響する部品を追加することなく入力電圧切替型高調波歪
対策の電源装置で交流入力電流の高調波歪電流を小さ
く、力率を大きくすることができる。高周波スイッチン
グしているスイッチング手段を制御するのに必要な機能
として直流出力の安定化のみでよく制御回路が簡素化
し、汎用のICが使用できる。また必要最小限の交流入
力電流の導通角とすることにより効率が良くなるという
効果もある。
響する部品を追加することなく入力電圧切替型高調波歪
対策の電源装置で交流入力電流の高調波歪電流を小さ
く、力率を大きくすることができる。高周波スイッチン
グしているスイッチング手段を制御するのに必要な機能
として直流出力の安定化のみでよく制御回路が簡素化
し、汎用のICが使用できる。また必要最小限の交流入
力電流の導通角とすることにより効率が良くなるという
効果もある。
【図1】本発明の一実施例における電源装置の回路図
【図2】本発明の一実施例における電源装置の動作説明
図
図
【図3】従来例の入力切替型高調波歪無対策の電源装置
の回路図
の回路図
【図4】従来例における電源装置の動作波形図
1 交流入力電源 2 ローパスフィルタ 3 整流回路 4 トランス 4a 第2の1次巻線 4b 2次巻線 4c 第4の1次巻線 4d 第1の1次巻線 5 スイッチング手段 6,7 ダイオード 8 チョーク 9 コンデンサ 10 第1のダイオード 11 第2のダイオード 12 第1のコンデンサ 13 第2のコンデンサ 14 入力電圧切替スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H02M 7/10 Z 9180−5H
Claims (1)
- 【請求項1】 交流入力電源にローパスフィルタを介し
て接続した整流回路と、この整流回路の出力端子間に接
続されかつトランスの第1の1次巻線と第1のダイオー
ドと前記トランスの第2の1次巻線とスイッチング手段
と前記トランスの第3の1次巻線とからなる直列回路
と、前記第1のダイオードと前記トランスの第2の1次
巻線と前記スイッチング手段とからなる直列回路に並列
に接続されかつ前記トランスの第4の1次巻線と第2の
ダイオードとからなる直列回路と、同じく並列接続され
る第1のコンデンサと第2のコンデンサとからなる直列
回路と、前記第1のコンデンサと第2のコンデンサの接
続点と前記ローパスフィルタの出力端子間に接続した入
力電圧切替スイッチと、前記トランスの2次巻線に接続
される整流平滑回路とで構成した電源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5228564A JPH0787729A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5228564A JPH0787729A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 電源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0787729A true JPH0787729A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16878348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5228564A Pending JPH0787729A (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 電源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0787729A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8634210B2 (en) | 2010-09-03 | 2014-01-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | DC-DC converter including switching frequency control circuit |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP5228564A patent/JPH0787729A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8634210B2 (en) | 2010-09-03 | 2014-01-21 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | DC-DC converter including switching frequency control circuit |
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