JPH08182348A - 周波数変換兼変圧用の家庭用電源アダプター - Google Patents

周波数変換兼変圧用の家庭用電源アダプター

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JPH08182348A
JPH08182348A JP6326957A JP32695794A JPH08182348A JP H08182348 A JPH08182348 A JP H08182348A JP 6326957 A JP6326957 A JP 6326957A JP 32695794 A JP32695794 A JP 32695794A JP H08182348 A JPH08182348 A JP H08182348A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定の商用周波数および電圧に適合するよう
に設計された電動ポンプ等の電気機器をその周波数とは
異なる商用周波数の地域で使用しても同一の性能を確保
することができる周波数変換兼変圧用の家庭用電源アダ
プターの提供を目的とする。 【構成】 家庭用電源コンセントから得られる商用周波
数の家庭用交流電圧を整流手段Aにより一旦直流電圧に
変換する。そしてこの直流電圧を直流定電圧制御手段B
により定電圧制御する。次いで、その直流出力電圧を逆
変換手段Cを用いて所定周波数および電圧の交流電圧に
逆変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は周波数変換兼変圧用の
家庭用電源アダプター、例えば観賞魚水槽用水中ポンプ
等を駆動する際に家庭用電源コンセントから得られる周
波数50Hz又は60Hz、電圧100Vの交流電圧
を、周波数60Hz又は50Hz、電圧24V等の交流
電圧に変換するために用いられる周波数変換兼変圧用の
家庭用電源アダプターに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば観賞魚水槽用の電動ポンプなかで
も特に水中ポンプを、家庭用電源コンセントから得られ
る周波数50Hz又は60Hz、電圧100Vの交流電
源を駆動源として作動させる場合、安全性確保のために
例えば漏電ブレーカを設置すると共にこれをアースする
ことによって漏電の問題を克服しなければらない。
【0003】このようなことから、従来、この種のポン
プは、家庭用電源コンセントから得られる100Vの交
流電圧を変圧器によってそれよりも低い電圧、例えば2
4V等の交流電圧に降圧して駆動するようになされてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、日本では家
庭用電源コンセントから得られる100Vの交流電圧
は、地域によって周波数が50Hzの場合と60Hzの
場合とがある。このため上記電動ポンプもそのいずれか
の周波数に適合するように設計されたものが提供されて
いる。
【0005】しかしながら、例えば50Hz用に設計さ
れた電動ポンプを60Hzの地域で駆動させると、唸り
音が発生したり、パワー不足となって揚水能力が低下し
あるいは流量が減少するというような不都合が生ずるこ
とになる。
【0006】この発明は、例えば上述したような特定周
波数に適合するように設計された電動ポンプ等の電気機
器をその商用周波数とは異なる商用周波数の地域で使用
しても同一の性能を確保することができるようにした周
波数変換兼変圧用の家庭用電源アダプターの提供を目的
とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】而して、この発明にかか
る周波数変換兼変圧用の家庭用電源アダプターは、要す
るに家庭用電源コンセントから得られる商用周波数の交
流電圧を一旦直流電圧に変換して定電圧制御し、その直
流出力電圧を所定周波数および電圧の交流電圧に逆変換
するようにしたものである。
【0008】即ち、この発明は、家庭用電源コンセント
から得られる商用周波数の交流電圧を直流電圧に変換す
る整流手段と、該整流手段の直流出力電圧を定電圧制御
する直流定電圧制御手段と、該直流定電圧制御手段の直
流出力電圧を所定周波数および電圧の交流電圧に変換す
る逆変換手段とを備えたことを特徴とする、周波数変換
兼変圧用の家庭用電源アダプターを要旨とするものであ
る。
【0009】逆変換手段としては、直流定電圧制御手段
の出力端子が接続された中間タップを有する1次巻線、
2次巻線および制御巻線を備えた変圧器と、前記制御巻
線との共働作用によって交互にON、OFF制御される
一対のスイッチング素子とを備え、前記両スイッチング
素子の一端部がそれぞれ前記1次巻線の両端に接続され
ると共に同他端部が接地され、かつ前記制御巻線が、前
記中間タップからいずれか一方のスイッチング素子に向
って前記1次巻線を通過する電流の増減に基づいて発生
する誘導起電力によってON状態のスイッチング素子を
OFF状態とする一方、OFF状態のスイッチング素子
をON状態とするように、両スイッチング素子を交互に
ON、OFF制御すべく該両素子の制御端子に接続され
たものが好適に用いられる。
【0010】単相同期モーターを用いた観賞魚水槽ポン
プ用としての具体的な逆変換手段として、上述した変圧
器と、1次巻線の両端にそれぞれコレクタ端子が接続さ
れ、エミッタ端子が接地された一対のトランジスタと、
前記両トランジスタのベース−エミッタ間に、それぞれ
アノード端子をベースに接続した状態で介在配置された
一対のダイオードと、前記1次巻線の中間タップと前記
制御巻線の一端との間に接続された抵抗と、前記制御巻
線の他端と一方のトランジスタのベース端子との間に接
続された抵抗とで構成され、前記制御巻線の一端が他方
のトランジスタのベース端子に接続されたものが好適に
使用される。
【0011】
【作用】例えば周波数50Hz又は60Hz、電圧10
0Vの交流電源電圧が整流手段に入力されることによっ
て整流される。そしてこの整流された直流電圧は直流定
電圧制御手段に入力されて、電源電圧あるいは負荷の変
動に拘らず一定の直流定電圧として出力される。次いで
この直流定電圧は、逆変換手段に入力されて例えば周波
数60Hz又は50Hz、電圧24Vのように所期する
周波数及び電圧の交流電圧に変換されて出力される。
【0012】
【実施例】以下、この発明を図示実施例に基づいて説明
する。
【0013】この実施例にかかる周波数変換兼変圧用の
家庭用電源アダプターは、家庭用電源コンセントから得
られる商用周波数50Hz又は60Hz、電圧100V
の交流電圧を、周波数60Hz又は50Hz、電圧24
Vの交流電圧に変換するものであり、特に観賞魚水槽用
水中ポンプの単相同期モーターを駆動する際に好適に使
用されるように設計されたものである。
【0014】図1に示すように、この電源アダプター
は、整流手段(A)、直流定電圧制御手段(B)および
逆変換手段(C)で構成されている。
【0015】前記整流手段(A)は、例えば図示しない
4つのダイオードを単相全波整流接続して交流電力を直
流電力に変換し、図1に示すように並列接続された平滑
コンデンサ(C1)によって直流出力の脈動分を減少さ
せるようになされたものである。図中、符号(F)はヒ
ューズ、(ZNR1)はバリスタである。この実施例に
おいて、前記整流手段(A)の出力端子(a)における
直流出力電圧(V1)は、約140Vである。
【0016】上記整流手段(A)からの直流出力電圧
(V1)は、直流定電圧制御手段(B)に印加されてそ
の出力端子(b)から125Vの直流定電圧出力(V
2)が得られるようになっている。
【0017】この実施例では、上記直流定電圧制御手段
(B)としてシリーズ・パス型負帰還定電圧制御回路が
採用されている。
【0018】この回路は、出力電圧(V2)を制御する
ためのトランジスタ(Q1)が入力側と出力側との間で
直列に接続されたエミッタ・フォロワタイプのものであ
る。このエミッタ・フォロワタイプは、出力インピーダ
ンスが非常に低くエミッタ電流すなわち負荷電流を取り
出しても出力電圧(V2)の変動を小さくすることがで
きる。負荷変動に伴う出力電圧の変動をなくすために、
この回路においては、出力電圧(V2)とツェナーダイ
オード(ZD1)で決定される基準電圧(Vr)とを比
較して、その誤差分をエミッタ・フォロワの前記トラン
ジスタ(Q1)のベースに戻して負帰還をかけている。
【0019】出力電圧(V2)は、出力端に接続された
2つの抵抗(R8)(R9)で分圧され、トランジスタ
(Q3)のベースに入力されている。このトランジスタ
(Q3)のエミッタに接続されたツェナ・ダイオード
(ZD1)の電圧降下(Vz)に、トランジスタ(Q
3)のベース・エミッタ間電圧を加えた値が上記基準電
圧(Vr)となり、トランジスタ(Q3)のベース電
圧、すなわち出力電圧(V2)を抵抗(R8)と抵抗
(R9)で分圧した値が、常に上記基準電圧(Vr)と
なるように出力がコントロールされる。
【0020】また前記エミッタ・フォロワトランジスタ
(Q1)の出力側には、過電流保護の目的でトランジス
タ(Q2)が取り付けられている。
【0021】なお、この回路においてコンデンサ(C
2)はツェナ・ダイオード(ZD1)の雑音を除去する
ためのものであり、コンデンサ(C3)は出力端子の交
流インーダンスを下げるためのものである。また、コン
デンサ(C4)(C5)は発振を防止するためのもので
ある。
【0022】上記直流定電圧制御手段(B)からの直流
出力電圧(V2)は、前記逆変換手段(C)に入力され
て、その出力端子から周波数50Hz又は60Hz、電
圧24Vの出力電圧が得られるようになされている。
【0023】上記逆変換手段(C)は、前記直流定電圧
制御手段(B)の出力端子(b)が接続された中間タッ
プ(n)を有する1次巻線(L1)、2次巻線(L2)
および制御巻線(L3)を備えた変圧器(T)と、前記
制御巻線(L3)との共働作用によって交互にON、O
FF制御される一対のスイッチング素子(Q4)(Q
5)とを備えたものである。
【0024】前記両スイッチング素子(Q4)(Q5)
は、それぞれ一端部が前記1次巻線(L1)の両端に接
続されると共に他端部が接地されている。
【0025】前記制御巻線(L3)は、前記両スイッチ
ング素子(Q5)(Q6)を交互にON、OFF制御す
るためのものであり、前記中間タップ(n)からいずれ
か一方のスイッチング素子(Q5又はQ6)に向かう前
記1次巻線(L1)を通過する電流の増減に基づいて発
生する誘導起電力によってON状態のスイッチング素子
(Q5又はQ6)をOFF状態とする一方、OFF状態
のスイッチング素子(Q6又はQ5)をON状態とする
ように、両素子(Q5)(Q6)の制御端子に接続され
ている。
【0026】而して、前記変圧器(T)の一次巻線(L
1)および前記制御巻線(L3)と一対の前記スイッチ
ング素子(Q4)(Q5)との共働作用によって該スイ
ッチング素子(Q4)(Q5)が交互にON、OFF作
動されることにより、変圧器(T)の一次側巻線(L
1)にその中間タップ(n)を境に逆方向に交互に電流
が流れ、図2に示すように、変圧器(T)の二次巻線
(L2)に0Vを基準にして正と負の電圧波形が交互に
現れる。
【0027】上記逆変換手段(C)を更に具体的に説明
すると次ぎのとおりである。
【0028】前記変圧器(T)は、低周波用のものであ
って薄いケイ素綱板を積層して構成されたコアに相互に
絶縁した状態で1次巻線(L1)、2次巻線(L2)お
よび制御巻線(L3)が巻かれたものである。一次巻線
(L1)はその略中間位置に中間タップ(n)を有す
る。
【0029】前記スイッチング素子(Q4)(Q5)
は、いずれもNPN型トランジスタであり、各トランジ
スタ(Q4)(Q5)はそのコレクタがそれぞれ前記1
次巻線(L1)の両端に接続されると共に、エミッタが
いずれも接地されている。
【0030】また前記両トランジスタ(Q4)(Q5)
のベース−エミッタ間には、それぞれダイオード(D
1)(D2)が、アノード側をベースに接続した状態で
連結接続されている。
【0031】前記制御巻線(L3)の一端と前記1次巻
線(L1)の中間タップ(n)とが、抵抗(R11)を
介して接続される一方、前記制御巻線(L3)の他端と
一方のトランジスタ(Q4)のベース端子とが,直列に
接続された可変抵抗(VR1)と固定抵抗(R10)と
を介して接続されている。
【0032】また前記制御巻線(L3)の前記一端は、
他方のトランジスタ(Q5)のベース端子に直接接続さ
れている。
【0033】いま一次巻線(L1)の中間タップ(n)
に直流定電圧制御手段(B)の出力電圧(V2)が印加
されると、抵抗(R11)を通じてトランジスタ(Q
5)にベース電流が流れ、同トランジスタ(Q5)がO
N状態になる。すると、このトランジスタ(Q5)に、
一次巻線(L1)の前記中間タップ(n)から下半分の
巻線(L1b)を通じてコレクタ電流が流れる。この前
記巻線(L1b)に流れる電流によって制御巻線(L
3)に誘導起電力が発生する。この起電力は、トランジ
スタ(Q5)のベース電流を増大させるように作用す
る。而して、トランジスタ(Q5)のコレクタ電流は更
に増加する。このとき上記起電力は、もう一方のトラン
ジスタ(Q4)に逆バイアスとして作用する。このよう
にしてトランジスタ(Q5)のコレクタ電流が増大する
がこれが定常状態に近付くにつれてその増大量が減少
し、これに伴って上記起電力が減少してコレクタ電流が
減少する結果、前記制御巻線(L3)には当初と逆方向
の起電力が発生する。
【0034】この起電力は,トランジスタ(Q5)のベ
ース電流を減少させ、ベース・エミッタ間に接続された
ダイオード(D2)をONさせるように作用する。これ
によってトランジスタ(Q5)はOFF状態となる。一
方、上記起電力は、もう一方のトランジスタ(Q4)に
ベース電流を流し、該トランジスタ(Q4)をON状態
とするように作用する。すると今度は、このトランジス
タ(Q4)に、一次巻線(L1)の前記中間タップ
(n)から上半分の巻線(L1b)を通じてコレクタ電
流が流れる。この前記巻線(L1a)に流れる電流によ
って制御巻線(L3)に誘導起電力が発生する。この起
電力は、トランジスタ(Q4)のベース電流を増大させ
るように作用する。而して、トランジスタ(Q4)のコ
レクタ電流は更に増加する。このとき上記起電力は、も
う一方のトランジスタ(Q5)に逆バイアスとして作用
する。このようにしてトランジスタ(Q4)のコレクタ
電流が増大するがこれが定常状態に近付くにつれてその
増大量が減少し、これに伴って上記起電力が減少してコ
レクタ電流が減少する結果、前記制御巻線(L3)には
当初と逆方向の起電力が発生する。この起電力は,トラ
ンジスタ(Q4)のベース電流を減少させ、ベース・エ
ミッタ間に接続されたダイオード(D1)をONさせる
ように作用する。これによってトランジスタ(Q4)は
OFF状態となる。 このようにしてトランジスタ(Q
4)(Q5)は、交互にON、OFFを繰り返し、一次
巻線(L1)の中間タップ(n)を境に交互に逆方向に
一次電流が流れる結果、二次巻線(L2)に正と負の出
力電圧が交互に誘起される。
【0035】この出力電圧の周波数は、可変抵抗(VR
1)の値によって任意の値に調整することができる。従
って、このアダプターを用いて作動させようとする機器
が周波数50Hz用に設計されたものである場合には、
上記可変抵抗(VR1)を調整して出力電圧(Vo)の
周波数が50Hzになるようにすれば良く、また周波数
60Hz用に設計されたものである場合には同様にして
60Hzになるようにすれば良い。
【0036】なお、この実施例のように周波数調整用の
可変抵抗(VR1)に代えて、入力電圧(Vi)の周波
数が50Hzの時に出力電圧(Vo)の周波数が60H
zとなるように、あるいは入力電圧(Vi)の周波数が
60Hzの時に出力電圧(Vo)の周波数が50Hzと
なるようになされた、固定抵抗を用いても良い。
【0037】この実施例の電源アダプターは、上述のよ
うに入力側と出力側とが変圧器を介して絶縁されている
ため、漏電の恐れもなく安全性に優れたものとすること
ができる。従って、観賞魚水槽用水中ポンプ等の漏電対
策の必要な電気機器用として好適に使用することができ
る。
【0038】また出力として、正と負の電圧が交互に誘
起されるので、単相同期モーター用の電源アダプターと
して好適に使用することができる。
【0039】もっとも、この発明にかかる電源アダプタ
ーは、上述したような観賞魚水槽用水中ポンプ用に限定
されるものではなく、他の任意の周波数、電圧用に設計
された各種電気機器類用としても幅広く使用され得るも
のであることは言うまでもない。
【0040】
【発明の効果】この発明にかかる周波数変換兼変圧用の
家庭用電源アダプターは、家庭用電源コンセントから得
られる商用周波数の交流電圧を直流電圧に変換する整流
手段と、該整流手段の直流出力電圧を定電圧制御する直
流定電圧制御手段と、該直流定電圧制御手段の直流出力
電圧を所定周波数および電圧の交流電圧に変換する逆変
換手段とを備えたものである。従って、周波数の異なる
いずれも地域においても機器に応じた適正な周波数、電
圧を得ることができ、当該機器の性能を所期どおりに発
揮させることができる。例えば観賞魚水槽用電動ポンプ
であって50Hz用に設計されたものを60Hzの地域
で駆動させる場合であっても、この発明にかかる電源ア
ダプターを用いれば、50Hzの所定電圧を得ることが
できるので、唸り音の発生や、パワー不足による揚水能
力低下等の不都合を解消することができる。
【0041】また、請求項2に記載のように、逆変換手
段として、直流定電圧制御手段の出力端子が接続された
中間タップを有する1次巻線、2次巻線および制御巻線
を備えた変圧器と、前記制御巻線との共働作用によって
交互にON、OFF制御される一対のスイッチング素子
とを備えたものを用いると、漏電の問題をも解消し得え
た安全性に優れた構造の簡単な電源アダプターを提供す
ることができる。従って、観賞魚水槽用の電動ポンプ特
に水中ポンプ用の電源アダプターとして特に好適に使用
することができる。
【0042】また、両スイッチング素子は、それぞれ一
端部が前記1次巻線の両端に接続されると共に他端部が
接地され、前記制御巻線は、前記中間タップからいずれ
か一方のスイッチング素子に向って前記1次巻線を通過
する電流の増減に基づいて発生する誘導起電力によって
ON状態のスイッチング素子をOFF状態とする一方、
OFF状態のスイッチング素子をON状態とするよう
に、両スイッチング素子を交互にON、OFF制御すべ
く該両素子の制御端子に接続されたものであるため、構
成が簡単であって安価に製造し提供することができるの
はもとより、出力として正と負の電圧が交互に誘起され
るので、単相同期モーターを用いた観賞魚水槽ポンプ用
の電源アダプターとして好適に使用することができる。
【0043】更に、請求項3に記載のような回路を採用
すると、構成が簡単で漏電の問題をも解消し得え安全性
に優れた、単相同期モーターを用いた観賞魚水槽ポンプ
用として好適に用いられる周波数変換兼変圧用の家庭用
電源アダプターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる電源アダプターの回路図であ
る。
【図2】変圧器の二次側端子の出力波形である。
【符号の説明】
A 整流手段 B 直流定電圧制御手段 C 逆変換手段 b 直流定電圧制御手段の出力端子 L1 1次巻線 n 1次巻線の中間タップ L2 2次巻線 L3 制御巻線 T 変圧器 Q4 スイッチング素子(トランジスタ) Q5 スイッチング素子(トランジスタ) D1 ダイオード D2 ダイオード R11 抵抗 R10 抵抗 VR1 抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 家庭用電源コンセントから得られる商用
    周波数の交流電圧を直流電圧に変換する整流手段(A)
    と、該整流手段(A)の直流出力電圧を定電圧制御する
    直流定電圧制御手段(B)と、該直流定電圧制御手段
    (B)の直流出力電圧を所定周波数および電圧の交流電
    圧に変換する逆変換手段(C)とを備えたことを特徴と
    する、周波数変換兼変圧用の家庭用電源アダプター。
  2. 【請求項2】 逆変換手段(C)は、直流定電圧制御手
    段(B)の出力端子(b)が接続された中間タップ
    (n)を有する1次巻線(L1)、2次巻線(L2)お
    よび制御巻線(L3)を備えた変圧器(T)と、前記制
    御巻線(L3)との共働作用によって交互にON、OF
    F制御される一対のスイッチング素子(Q4)(Q5)
    とを備えたもので、 前記両スイッチング素子(Q4)(Q5)は、それぞれ
    一端部が前記1次巻線(L1)の両端に接続されると共
    に他端部が接地され、 前記制御巻線(L3)は、前記中間タップ(n)からい
    ずれか一方のスイッチング素子(Q5)に向って前記1
    次巻線(L1)を通過する電流の増減に基づいて発生す
    る誘導起電力によってON状態のスイッチング素子(Q
    5)をOFF状態とする一方、OFF状態のスイッチン
    グ素子(Q4)をON状態とするように、両スイッチン
    グ素子(Q4)(Q5)を交互にON、OFF制御すべ
    く該両素子(Q4)(Q5)の制御端子に接続されてい
    る、請求項1に記載の周波数変換兼変圧用の家庭用電源
    アダプター。
  3. 【請求項3】 家庭用電源コンセントから得られる商用
    周波数の交流電圧をを直流電圧に変換する整流手段
    (A)と、該整流手段(A)の直流出力電圧を定電圧制
    御する直流定電圧制御手段(B)と、該直流定電圧制御
    手段(B)の直流出力電圧を所定周波数および電圧の交
    流電圧に変換する逆変換手段(C)とを備え、 前記逆変換手段(C)は、前記直流定電圧制御手段
    (B)の出力端子(b)が接続された中間タップ(n)
    を有する1次巻線(L1)、2次巻線(L2)および制
    御巻線(L3)を備えた変圧器(T)と、 前記1次巻線(L1)の両端にそれぞれコレクタが接続
    され、エミッタが接地された一対のトランジスタ(Q
    4)(Q5)と、 前記両トランジスタ(Q4)(Q5)のベース−エミッ
    タ間に、それぞれアノードをベースに接続した状態で介
    在配置された一対のダイオード(D1)(D2)と、 前記1次巻線(L1)の中間タップ(n)と前記制御巻
    線(L3)の一端との間に接続された抵抗(R11)
    と、 前記制御巻線(L3)の他端と一方のトランジスタ(Q
    4)のベース端子との間に接続された抵抗(R10)
    (VR1)とで構成され、 前記制御巻線(L3)の一端が他方のトランジスタ(Q
    5)のベース端子に接続されてなる、単相同期モーター
    を用いた観賞魚水槽ポンプ用の周波数変換兼変圧用の家
    庭用電源アダプター。
JP32695794A 1994-12-28 1994-12-28 単相同期モーターを用いた観賞魚水槽ポンプ用の周波数変換兼変圧用の家庭用電源アダプター Expired - Fee Related JP3392560B2 (ja)

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