JPS60500939A - 自動車用電源装置 - Google Patents

自動車用電源装置

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JPS60500939A
JPS60500939A JP59501118A JP50111884A JPS60500939A JP S60500939 A JPS60500939 A JP S60500939A JP 59501118 A JP59501118 A JP 59501118A JP 50111884 A JP50111884 A JP 50111884A JP S60500939 A JPS60500939 A JP S60500939A
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スミス,バーナード ロバート
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エア− プロプライアタリ− リミテツド
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1438Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in combination with power supplies for loads other than batteries

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 山川−□ 本発明は電源装置、特に自動車の電気系統に接続するのに適する電源装置に関す る。
従来のシステムによって供給されるものよりも高度な、或いは代替えの動力源を 必要とすることに特徴を有する外部電気装置の運転用の動力源を供給するために 、自動車の従来の電気系統に接続した電気装置を使用することは以前から知られ ていることである。
この種の先行技術システムは、合衆国特許3456119号、3614459号 、3676694号、4100474号、42]、41.98号、及び英国特許 2071367号に開示されている。
上記の装置によって、自動車の同期発電機から誘導される電源装置の電圧出力が 幾つかの方法によって制御し得ることは容易に理解しInる。
先づ第一に、回転子の界磁巻線の角速度と発生した起電力との間に直接正比例関 係があるので、回転子の速度は自動車のアイドリング回転数を直接制御すること によって増減することが出来る。
従ってこのような制御は通常、所望の出力電圧の水準に到達するまで自動車のス ロットルを調整することによって与えられる。先行技術により例示されるが如く 、この技術を利用する多くの精巧な電気機械装置が考案されてきたが、熱しなが らそのような装置の煩雑、且つ複雑な本質は當にその実施において多大な障害で あった・ 第二の技術は界磁巻線電流と発生する起電力との間の比例関係を利用するもので 、これにより同期発電機の出力電圧は、その界磁巻線中の電流を相応して増大す ることによって増大され得る。
この汎用の技術は通常、システムに対する負荷要求に従って、フィードハックに よって界磁巻線に供給される電流を制御する調整器を使用する。この技術に関す る問題は、240ボルトの如き高電圧で運転され且つ、加えて、要する装置に対 して充分な動力を提供することの困難性に存る。
本発明の目的は、比較的高い動力要求ををする外部負荷に動力を供給するために 、回路手段を使用する改良された電源装置を提供することにある。
本発明の一4様は、本質的に直流(D、C,)電圧源に接続するに適する第1人 力部、本質的に交流(A、C,)電圧源に接続するに適する第2人力部、コンデ ンサーブリッジ回路、及び上記出力コンデンサーに交差して接続される出力部か ら構成される装置あり、該コンデンサーブリッジ回路は入力コンデンサー、該入 力コンデンサーに並列の出力コンデンサー、及びダイオートを有し、上記電源装 置において、上記第1人力部はコンデンサーブリッジ回路に交差して設けられ、 上記ダイオ−lζは上記コンデンサーから十記第1人力部への放電電流に対抗す るためにバイアスされ、上記第2人力部は上記入力コンデンサーに直列に設けら れ、これにより第2人力部に負荷される交流(A.(:、)電圧に関連して入力 コンデンサーに蓄えられる有効電荷が、出力コンデンサーに蓄えられる電荷の有 効水準を高めて、上記出力部に於いて高レベルの直流(D.C.)電圧を提供す るようになっている。
本発明の好ましい特徴によれば、コンデンサーブリッジ回路は−・対の直列に接 続された入カコンデン・リ・−、入力コンデンサー間の第1接続部、一対の直列 に接続された出力コンデンサー、及び出力コンデンサー間の第2接続部を有し、 これにより上記第2人力部は該第1及び第2接続部に交差して設けられ、該入力 コンデンサーに蓄えられる電荷に関連してそれらに負荷される交流(A。
C.)電圧の正及び負両刀のザイクルが相対応ずる出力コンデンサーに交互に負 荷されるようになっている。
他の好ましい特徴によれば、コンデンサーブリッジ回路は、各々直列に或いは上 記第1及び第2接続部に交差して接続された第2人力部を有する複数の入力コン デンサー、即ち並列の入力コンデンサ一対、及び上記第1人力部への放電電流に 対抗するダイオードを有し、これにより上記第2人力部の各々負荷される交流( A.C.)電圧は、相互に位相が外れており出力コンデンサーのりプル電流(r ipple current)を減少する。
他の好ましい特徴によれば、電圧検知手段が−1、記出力部に交差して接続され 、且つ制御手段が該電圧検知手段に接続されている。
これにより該電圧検知手段は、該制御手段へ電源の出力電圧の表示信号を供給し 、且つ制御手段番J、該電源出力電圧の制御を行うために上記入力部における電 圧を調整する。
他の好ましい特徴によれば、電圧検知手段は異なる電源出力電圧の選択するため の切り換え1段をイjし、これにより−1−記載υは変更される。
他の好ましい特徴によれば、交流(A.C.)電圧出力を供給するために直流交 流変換器(1)、C.−八C. converter )が上記出力部に交差し て組み込まれている。
本発明は、その特定の実施態様についてのり一部の説明、及び添付図面によって より理解されるであろう。
第1図は電源装置の回路図であり、第2図は電源装置及び電圧検知手段の配電箱 の回路図である。
本実施態様は、自動車の電気回路構成に関連して装着するのに適ずる電源装置に 関する。
自動車の同期発電機■1ば、出力端子12a 、121+ 、及び12cに於い て、各々が相互に異なる位相に在る三つの出力電圧を供給する三角配列(cle lta configuration )で接続される。同期発電機11の界磁 巻線15に対する励磁電圧は、電池13、及び調整器14がら構成される調整り 、C,電源装置(regulated D、C,power 5upply ) によって供給される。同期発電機出力は6個のダイオード17から構成される全 波ダイオードブリッジ整流器(full wave diode bri−dg e rectifier ) 18によっ−て整流され、その中でダイオード対 がそれ故、本質的に直流(D、C,)電圧が電圧供給レール(νol tage supply ra目) 16a 、16bに交差して生じるようになっている 。
尚、レール16aはレール16bに関して正である。この直流(Il、C。
)電圧は、単一極、本実施態様においては正の供給レールに沿って配置された双 投スイッチ19を介して、電池13に交差して負荷される。スイッチ19が第1 位置19aにある時、電池13への直流(D。
C,)電圧の負荷は、電池の再充電を可能とする。自動車の点火スイッチ20は 全システムを作動或いは停止させるために、電池13と調整器14との間に配置 される。
全体に22で示される配電箱は、端子16a 、16bに於いて生じる直流(D 、C,)電圧に接続され、端子12a 、 12b 、及び12c於いて生しる 交流(A、C,)電圧に接続される。配電箱22は、第1図に点線]9bで示さ れた第2位置に於いて、スイッチ19によって作動される。
端子16a 、16bに交差して生しる整流された直流(D、C,)電圧は、各 々止のブロッキングダイオード(blocking diode) 23a 、 23b及び負のブロッキングダイオード23c 、23dを介して、直列に接続 された入力コンデンサー24a 、24b 、25a 、25bの二つの平行対 へと負荷される。尚、入力コンデンサー24a 、 25aは一つの直列対を形 成し、入力コンデンサー24b、25bは他の対を形成する。
同期発電機11の端子12aに於ける交流(A、C,)電圧は、コンデンサーブ リッジ回路の第1人力ハーフ(first 1nput half)を生じさせ る為に、直列入力コンデンサー24a 、25aの間の共通接点に負荷される。
同様に、同期発電機11の端子12bに於ける交流(八。
C,)電圧は、コンデンサーブリッジ回路の第2人力ハーフを律しさせる為に、 他の直列入力コンデンサー24b 、25bの間の共通接点に負荷される。
有効的に入力コンデンサー24a 、24bの正の端子は、各々第2ブロツキン グダイオード26a 、26bを介して、直列接続された出力コンデンサ一対2 7.28の正の入力端子30aに有効的に接続される。
有効的に入力コンデンサー25a 、25bの負の端子は、各々第2ブロツキン グダイオード26c 、26dを介して、出力コンデンサ一対27.28の負の 入力端子30bに有効的に接続される。直列出力コンデンサー27.28の間の 共通接点は、同期発電機11の端子12cに於ける交流(A、C,)電圧への接 続によって照合され、それにより出カコンンサー27、及び28はコンデンサー ブリッジ回路の出力ハーフ(output half )を形成する。
コンデンサーブリッジ回路の配置は、同期発電機11によって発生した交流(Δ 、C1)電圧の異相電圧が回路のニつの入力ハーフに各々負荷されるようになっ ており、各々の入力ハーフは回路の出力ハーフに関連している。コンデンサーブ リッジ回路の配置は又、出力コンデンサーが回路の二つの入力ハーフの間で連続 的に分配されるようになっている。
コンデンサーブリッジ回路の操作を次ぎに説明する。前記の説明の通り、直流( D、C,)電圧が端子16a 、16bに交差して負荷され、これから入力コン デンサー248.24b、及び25a 、 25bに負荷される。端子12a、 12b、12cに於ける同期発電機11からの出力電圧が零であると仮定すると 、入力コンデンサー24a 、 24b、及び25a 、25bは全て等しく充 電されて、各々が負荷された直流(Il、C,)電圧の半分の貯蔵電荷の有効直 流(D、C,)電圧を有するであろう。加うるに、負荷された直流(D、C,) 電圧は出力コンデンサー27及び28を等酒量充電し、各々が負荷された直流( D、C,)電圧の半分の有効直流(D、C,”)電圧を有するであろう。
コンデンサーブリッジ回路のボンピング作用(pumping action) は同期発電機巻線の単相のめ、即ち端子12a 、12cに交差して負荷される 電圧の負荷に関して最初に説明される。、実証のため、端子12aが12cに関 して正であると考えられる。端子12a 、12cに交差して負荷される電圧が 増大するに従って、入力コンデンサー24aの負端子は有効照合端子(effe ctive reference terminal)12cに関して電位が上 昇し、これによって出力コンデンサー27は、ダイオード26aを介して、端子 12a 、12cに交差する最大正電圧に加えて入力コンデンサー24aに既に 蓄えられた充電電圧に等価な電位にまで更に充電される。
入力コンデンサ−24aはブロッキングダイオード23a 、23dの存在によ って、端子16a 、16bに於いて直流(D、C,)電源内に放電して戻るの を防止され、且つ入力コンデンサー25aはブロッキングダイオード26dの存 在によって更に充電されるのが防止される。
端子12a 、12cに交差する電位が低下すると、出力コンデンサーはブロッ キングダイオード26a 、26dの存在によって放電するのが防止されるので 、出力コンデンサ−27に蓄えられた増大した電荷は保持される。端子12a  、12cに交差する電位が負のサイクルに移行すると、入力コンデンサー25a の正端子は有効照合端子12(、に関して電位が低下し、これによって出力コン デンサー28は、ダイオード26dを介して、端子12a 、 12cに交差す る最大負電圧に加えて入力コンデンサー25aに既に蓄えられた充電電圧に等価 な電位にまで更に充電される。入力コンデンサー25aはブロッキングダイオー ド23d 、23aの存在によって、端子16a 、16bに於いて直流(D、 C,)電源内に放電して戻るのを防止され、且つ入力コンデンサー24aはブロ ッキングダイオード26aの存在によって更に充電されるのが防止される。端子 12a 、12cに交差する電位が零電位の方へ増大すると、出力コンデンサー はブロッキングダイオード26d 、26aの存在によって再び充電されるのが 防Iトされるので、出力コンデンサー28に蓄えられた増大した電荷は保持され る。端子12a 、12cにおいて負荷された交流(A、C,)電圧のサイクル が繰り返されると、出力コンデンサー上の電荷は、コンデンサーブリッジ回路の 出力端子30a 、30bへの外部負荷の接続によって、そこからの排流を調整 するために、更新或いは効果的に「注ぎ足しくtopped up ) 、Jが 行われる。
同期発電機巻線から誘導される二相の接続作動に関して、本実施態様は端子12 a、及び12hに於けるコンデンサーブリ、ジ回路の二つの入力ハーフに接続す るためにそれらの相のニつを相を利用し、第3の相は照合とし゛ζ使用され、出 力Jlンデンサー27及び28の分配端子12cに直接接続される。ニつの相及 び二つの入力mlンデンザーハーフを使用する効果は、コンデンサーブリッジ回 路のボンピング作用(pumpingacl、1on)が一対の入力コンデンサ ー間に分配されるのを可能とし、それにまって出力コンデンサー中のりプル電流 (ripple current)を減少し、これによって高電流を誘導する外 部負荷によって生しる加熱を実質的に軽減する。
電圧検知回路29力姥1ンデンサ一ブリノジ回路の出力端子30a、30bに交 差して接続され、そしてフィーl−ハックライン31を介して調整器14に制御 ′信号を供給するのに適と7、該調整器は予め選択された基準に電源装置の出力 電圧を維持するために、同期発電機によって供給される出力電圧の制御を行う。
電圧検知回路29は、コンデンサーブリッジ回路の出力端子30a 、30bか ら取られる一つの検知入力部53a 、53bを有する。セレクタスイッチ51 は、単極三重役牛であり、電圧検知回路内に組の込まれており、電源装置によっ て外部負荷に供給されるべき出力電圧の手動選択を行う。
例えば、直流(D、C,) 110 V 、220 V又は240 V ノどち らかの選択が可能である。
入力部53は分圧器回路網37に接続され、これによってスイッチ51は回路網 内の抵抗器の種々の組み合わせを選択するように配置され、それ故、検知人力部 53に於いて出現する電圧がスイッチによって設定された所望のレベルに達する 時に、回路It!137の出力端子38に於いて規定の電圧が与えられるように なっている。即ち、異なる抵抗値が三つの切り換え位置の各々において、分圧器 回路網内に切り換えられ、それ故、検知入力部に於ける電圧が所望のレベルに達 する時に、同し作動電圧レベルが端子38において(Mられるようになっている 。分圧回路網37の出力部は直流(D、C,)増幅器段階Q1に接続され、出力 端子3Bに於ける電圧はトランジスタQ1のヘースに入力される。エミッタから 誘導された増幅器出力電圧は、第2分圧器回路網R8= R9、VRIを介して 微分対Q2、C3の入力部に接続される。
微分列への入力電圧レベルはセナーダイオートZD2、ZD3によって設定され 、オプト・アイソレーターICI (opto−isolaLor Icりは1 −ランジスタQ2のコレクターに組み込まれ、そこから分離された出力を供給す る。微分対の基準設定の調整は、電位差計VRIによってりえられる。
オプ1−・アイソレーク−ICI と協働した光電感トランジスタ(photo −sensitive transistor) C6は、供給ライン55a  、 55bに沿って直流(D、C,’)電圧により供給される分離されたフィー トノ\7り制御回路54の入力部を形成する。トランジスタQ6の出力部は、バ イアス抵抗器R14、R15、及びR]、7、■?18の平衡回路網に接続され 、該平衡回路網は、出力増幅器段階を構成する組み合ねセに於いて、l−ランジ スタQ4 、C5の各々の入力部を形成する。
制御回路54の出力は、トランスミノター(transmitter ) C4 のコレクターから誘導され、ライン31を介して調整器14にフィートハックさ れる。加うるに、ランプ52がトランジスタQ4のコレクタ一端子に電流の流れ を示すために接続される。
作動時において、フィードハックライン31に発生した制御信号が調整器14の 作動を制御するように、セレクタースイッチ51は所望の電圧レベルに設定され る。そして、該調整器は、ご1ンデンザ一ブリソジ回路の実際の出力電圧が設定 された電圧レベルに一致するまで、同期発電器11の界磁巻線15に負荷される 入力励磁電圧(そして、結果的に同期発電器11の出力電圧)を次第に変化さセ る。出力端子3Qa 、30bにおいて発生した電源の出力電圧が所望レベルか ら偏位するときは常に、出力端子38乙こおいて現れる電圧は、回路網37の分 圧器作用による正常な作動点電圧から偏位するであろう。トランジスタQ1の作 動点のこの様な有効な変化は、正常な作動点と平衡する第2分圧器回路網に伝達 される。
このようにして、電流が微分対の021−ランジスタのコレクター内に流れて、 オプ1− アイソレーターICI (opto 1solator ICI)を 活性化させる。オプト・アイソレーター1cI の活性化によって、分離された フィートハ/り制御回路54の作動に影響を及ぼす、即ち、トランジスタQ6に 発生した信」電流は、増幅器段階Q4、C5によって増幅され、そしてフィード ハックライン31を介して調整器14に出力される。調整器14は直流(D、C ,)バイアス入力回路を有し、該直流CD、C,)バイアス入力回路はフィード バック11制御回路54によって出力される制御(−1号の大きさに従って、同 期発電器11の界磁巻線15内の電流流れの制御を可能とする。
配電箱22.、l−のランプ52は、制御信号が調整器に対して発生ずる時は常 に点灯され、即ち電源装置の出力電圧が所望のレベルにない時の表示を与える。
本実施態様の特定の適用に関して、予め設定された出力電圧を得るためには、自 動車のエンジンのアイドリング回転数を変えることによって、界磁巻線15を保 持している回転子の角速度を調整することが必要となるであろうことを理解すべ きである。これば通常、強力ドレン(high power drain)を有 する負荷を緩和するためにのみ必要である。
交流(A、C1)出力電圧の供給のために、従来の直流交流変換器(D、C,t o A、C,converter) 32がコンデンサーブリッジ回路の出力端 子30a 、 30bに交差して接続され得る。
直流交流変換器32は、時限回路(timing circuit)によって起 動され、且つL C回路によって自己整流されたチョッパ回路(chop−1e r circuit )であり、それにより方形波交流電圧(square讐a v−eA式、voltage )を発生ずる。直流交流変換器の出力部は、標準 の三ピンプラグとの接続用の三ピン電気ソケ・ノド33に接続される。
ソケy t・33のアース端子34ば、コンデンサーブリッジ回路の基準点35 に接続され、該基準点は、上記の特定の実施態様に於いては、整流器18の出力 部の負端子16bである。
」−記の実施態様において、第1図に示す如く、外部負荷にり1して整流器18 の出力端子1.6a 、16bから直接に直流(D、C,)電圧を供給するのに 適した直流電源装置を使用するための装置をも製造され、そして外部負荷は、ス イッチ19を第2位置19bに投入して電圧供給レール36a 、36bを利用 することによって高電流が誘導される。ブロッキングダイオード23の配置は、 外部負荷が配電箱22及び電圧供給レール36に同時に接続される時に、入力コ ンデンサー24、及び25に高いリプル電流(ripple currents  )が負荷されるのを防止する。
本発明の範囲は、ここに記載した特定の実施態様の範囲に限定されるものでない ことを理解すべきである。特に、本発明は自動車への適用に限定されるものでは なく 、o、c、及びA、C,電源の双方が利用される他の用途においても適用 でき得る(とを理解す・・<きである。
図面の簡単な説明 国際調査報告 ANNEX TO丁HE INTERNATIONAI−5EARCHp、Ep oRT 0NINTERNATIONAL APPLICATIOll 110 . PCT/AU 84/(kl、:CIC1ted in 5earch P dtent Fatnj リ トkmherseport

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1,本質的に直流(D、C,)電圧源に接続するのに適した第1人力部、本質的 に交流(A、C,)電圧源に接続するのに適した第2人力部、コンデンサーブリ ッジ回路、及び出力コンデンサーに交差して接続された出力部から構成される装 置コンデンサーブリソジ回路は、入力コンデンサー、該入力コンデンサーと並列 の出力コンデンサー、及びダイオードを有し、−上記電源装置に於いて、旧記第 1人力部はコンデンサーブリッジ回路に交差して設けられ、上記ダイオ−F’は 上記コンデンサーから上記第1入力部への放電電流の流れに抗してハイアスされ 、」二記第2人力部は上記入力コンデンサーに直列に設けられ、これにより第2 人力部に負荷される交流電圧に関連して入力コンデンサーに蓄えられる有効電荷 が、出力コンデンサーに蓄えられる電荷の有効水準を高めて、上記出力部に於い ゛C高レしルの直流電圧を提供するようになっている。 2、第1項の電源装置で、該電源装置に於いて、上記コンデンサーブリッジ回路 は一対の直列に接続された入力コンデンサー、入力コンデンサー間の第1接続部 、一対の直列に接続された出力コンデンサー、及び出力コンデンサー間の第2接 続部を有し、これにより上記第2人力部は該第1及び第2接続部に交差して設け られ、該入力コンデンサーに蓄えられる電荷に関連してそれらに負荷される交流 電圧の正及び負両方のサイクルが、相対応ずる出力コンデンサーに交互に負荷さ れるようになっている。 3、第1項或いは第2項の電源装置で、該電源装置に於いて、−L記コンデンザ ーブリソジ回路は、各々直列に或いは」二記第1及び第2接続部に交差して接続 された第2人力部を有ずる複数の入力コンデンサー、即ち並列の入力コンデンサ 一対、及び上記第1人力部への放電電流に対抗するダイオードを有し、これによ り上記第2人力部の各々負荷される交流電圧は゛、相互に位相が外れており出力 コンデンサーのりプル電流を減少する。 4、前記項の任意の項の電源装置で、該電源装置に於いて、電圧検知手段が上記 出力部に交差して接続され、且つ制御手段が該電圧検知手段に接続され、これに より該電圧検知手段は、該制御手段へ電源の出力電圧の表示信号を供給し、且つ 制御手段は、該電源出力電圧の制御を行うために一F記入力部におI:lる電圧 を調整する。 5、第4項の電源装置で、該電源装置に於いて、上記電圧検知回路は異なる電源 出力電圧の選択するための切り換え手段を有し、これにより上記信号は変更され る。 6、第4項或いは第5項の電源装置で、該電源装置に於いて、上記電圧検知手段 が上記電源出力部に交差して接続された分圧器回路網、及び分圧器回路網の出力 部に接続された微分増幅器を有し、微分増幅器出力は上記電源出力電圧を示す上 記信号を供給するのに適する。 7、第5項及び第6項の電源装置で、該電源装置に於いて、」一記切り換え手段 が上記分圧器回路網内に接続され、これによって異なる抵抗器配置が、選択され た電源出力電圧に対する上記信号を照合するために選択される。 8、第4項から第7項までの任意の項の電源装置で、該電源装置に於いて、上記 制御手段が、上記電圧検知手段から分離され、且つ上記信号を受けて増幅する入 力増幅手段、及び該信号に応答して上記入力電圧を調整するための調整器を有す る。 9、前記項の任意の項の電源装置で、該電源装置に於いて、−1’r.記交流電 圧源が同期発電機から誘導される。 10、第9項の電源装置で、該電源装置に於いて、上記直流電圧源が上記同期発 電機の整流された出力から誘導される。 11.第9項或いは第10項の電源装置で、該電源装置に於いて、−上記同期発 電機の界磁巻線が、調整された直流電圧源から励磁電圧を受けるのに適する。 12、第8項及び第11項の電源装置で、該電源装置に於いて、上l調整器が上 記調整された直流電圧源の一部を形成する。 13、前記項の任意の項の電源装置で、該電源装置に於いて、直流交流変換器が 、交流電圧出力を供給するために上記出方部に交差して組み込まれる。 14、第13項の電源装置で、該電源装置に於いて、上記変換器が、LC@路に よって自己整流され且つ時限回路によって起動されるチョッパ回路であり、これ によって交流プ)形波電圧出力が得られる。 15、添付図面を参照して実質的に本明細書に記載された電源装置。
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