JPH09215320A - 自動車制御装置用電源回路 - Google Patents
自動車制御装置用電源回路Info
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- JPH09215320A JPH09215320A JP8013605A JP1360596A JPH09215320A JP H09215320 A JPH09215320 A JP H09215320A JP 8013605 A JP8013605 A JP 8013605A JP 1360596 A JP1360596 A JP 1360596A JP H09215320 A JPH09215320 A JP H09215320A
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- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 5
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 102100039435 C-X-C motif chemokine 17 Human genes 0.000 description 1
- 101000889048 Homo sapiens C-X-C motif chemokine 17 Proteins 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【課題】発熱の少ないスイッチング式定電圧方式を最小
の部品構成で達成でき、制御自由度の大きい電源回路を
提供する。 【解決手段】補助である第一電圧回路でCPU11が起
動し始めると、CPU11は本来の制御内容以外にA/
D変換された電源電圧および基準電圧を入力とする誤差
増幅器、またその誤差に見合った量だけスイッチング素
子FET18を制御する制御ロジックとして働き、常に
一定の電源電圧を維持するようにフィードバック動作を
行う。
の部品構成で達成でき、制御自由度の大きい電源回路を
提供する。 【解決手段】補助である第一電圧回路でCPU11が起
動し始めると、CPU11は本来の制御内容以外にA/
D変換された電源電圧および基準電圧を入力とする誤差
増幅器、またその誤差に見合った量だけスイッチング素
子FET18を制御する制御ロジックとして働き、常に
一定の電源電圧を維持するようにフィードバック動作を
行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用制御装置用
電源回路に関する。
電源回路に関する。
【0002】
【従来の技術】昨今、高機能化,高性能化のため自動車
用電子制御装置においてもCPUの16ビット,32ビ
ット化、クロック周波数の高速化などが盛んに進められ
ているが、同時に電子回路内の消費電流も増加の一途を
たどっている。一方、バッテリを電圧源とする自動車の
電子制御装置でCPU等ロジックICに定電圧(例えば
5V)を供給するために、通常シリーズ式定電圧回路と
よばれるものを用いているが、小形である反面、回路消
費電流に比例した熱損失を伴うため大きな問題となって
いる。そこで最近では、これを解決するために損失の少
ないスイッチング式定電圧回路を採用したものも見られ
るようになったが、従来回路に較べ複雑であると共に高
価なことから、広く普及されていない。
用電子制御装置においてもCPUの16ビット,32ビ
ット化、クロック周波数の高速化などが盛んに進められ
ているが、同時に電子回路内の消費電流も増加の一途を
たどっている。一方、バッテリを電圧源とする自動車の
電子制御装置でCPU等ロジックICに定電圧(例えば
5V)を供給するために、通常シリーズ式定電圧回路と
よばれるものを用いているが、小形である反面、回路消
費電流に比例した熱損失を伴うため大きな問題となって
いる。そこで最近では、これを解決するために損失の少
ないスイッチング式定電圧回路を採用したものも見られ
るようになったが、従来回路に較べ複雑であると共に高
価なことから、広く普及されていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、発熱を
逃がすために放熱手段を設けるか、複雑なスイッチング
式定電圧回路を用いるか、どちらにしても高価な構成に
なるという問題が有った。
逃がすために放熱手段を設けるか、複雑なスイッチング
式定電圧回路を用いるか、どちらにしても高価な構成に
なるという問題が有った。
【0004】本発明の目的は、CPUの高機能,高性能
化に着目し、発熱の少ないスイッチング式定電圧方式を
最小の部品構成で達成し、制御自由度の大きい電源回路
を提供することにある。
化に着目し、発熱の少ないスイッチング式定電圧方式を
最小の部品構成で達成し、制御自由度の大きい電源回路
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】スイッチングレギュレー
タの構成は一般にスイッチング素子1,インダクタンス
2,フライホイールダイオード3,誤差増幅器4,発振
器5,制御ロジック部6,基準電圧回路7,保護回路8
等からなるが、高性能CPUに誤差増幅器、制御ロジッ
ク部、保護回路の機能を含ませることにより、最低スイ
ッチング素子1,インダクタンス2,フライホイールダ
イオード3,基準電圧回路7,高性能CPU9と通常の
半分の機能構成となり、部品数の低減が図れ、安価で信
頼性の高いスイッチング式定電圧回路を実現できる。
タの構成は一般にスイッチング素子1,インダクタンス
2,フライホイールダイオード3,誤差増幅器4,発振
器5,制御ロジック部6,基準電圧回路7,保護回路8
等からなるが、高性能CPUに誤差増幅器、制御ロジッ
ク部、保護回路の機能を含ませることにより、最低スイ
ッチング素子1,インダクタンス2,フライホイールダ
イオード3,基準電圧回路7,高性能CPU9と通常の
半分の機能構成となり、部品数の低減が図れ、安価で信
頼性の高いスイッチング式定電圧回路を実現できる。
【0006】補助定電圧源でCPUが起動し始めると、
そのCPUは本来の制御内容以外にA/D変換された電
源電圧および基準電圧を入力とする誤差増幅器、またそ
の誤差に見合った量だけスイッチング素子を制御する制
御ロジックとして働き常に一定の電源電圧を維持するよ
うにフィードバック動作を行う。
そのCPUは本来の制御内容以外にA/D変換された電
源電圧および基準電圧を入力とする誤差増幅器、またそ
の誤差に見合った量だけスイッチング素子を制御する制
御ロジックとして働き常に一定の電源電圧を維持するよ
うにフィードバック動作を行う。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面で詳
細に説明する。図2は一実施例の構成図である。図2に
おいて、バッテリからの電圧は図には記載されていない
が車輌のイグニッションスイッチを介してVignとして供
給されるものとする。Vignラインに直接接続されるダイ
オード12はバッテリの逆接続時保護、ツェナーダイオ
ード13はダンプサージ保護、コンデンサ14は外部の
急峻な電源変動を抑え安定させる為に設けられている。
ダイオード12のカソードに接続される3端子ボルテー
ジレギュレータIC15とその出力側のコンデンサ16
により第一電源回路を構成しており、その出力VCC′
はダイオード17を介してCPU11の電源端子である
Vccに接続されている。一方、ダイオード12のカソ
ードからは更にスイッチング素子であるFET18,イ
ンダクタンスであるチョークコイル19,平滑コンデン
サ22及びフライホイールダイオード20により第二電
源回路のスイッチング部分が構成されており、同様にそ
の出力はCPU11の電源端子であるVccに接続され
ている。更にCPU11のアナログ入力端子ADIN
0,ADIN1にはVOUTを抵抗24及び25で分割
した電圧と一次電源回路出力VCC11を同じく抵抗2
6,27で分割した電圧が入力されている。また、CP
U11のPWM出力端子であるPWMOUTは抵抗23を介し
FET18のゲートを駆動するよう接続されている。
細に説明する。図2は一実施例の構成図である。図2に
おいて、バッテリからの電圧は図には記載されていない
が車輌のイグニッションスイッチを介してVignとして供
給されるものとする。Vignラインに直接接続されるダイ
オード12はバッテリの逆接続時保護、ツェナーダイオ
ード13はダンプサージ保護、コンデンサ14は外部の
急峻な電源変動を抑え安定させる為に設けられている。
ダイオード12のカソードに接続される3端子ボルテー
ジレギュレータIC15とその出力側のコンデンサ16
により第一電源回路を構成しており、その出力VCC′
はダイオード17を介してCPU11の電源端子である
Vccに接続されている。一方、ダイオード12のカソ
ードからは更にスイッチング素子であるFET18,イ
ンダクタンスであるチョークコイル19,平滑コンデン
サ22及びフライホイールダイオード20により第二電
源回路のスイッチング部分が構成されており、同様にそ
の出力はCPU11の電源端子であるVccに接続され
ている。更にCPU11のアナログ入力端子ADIN
0,ADIN1にはVOUTを抵抗24及び25で分割
した電圧と一次電源回路出力VCC11を同じく抵抗2
6,27で分割した電圧が入力されている。また、CP
U11のPWM出力端子であるPWMOUTは抵抗23を介し
FET18のゲートを駆動するよう接続されている。
【0008】次に動作について説明する。イグニッショ
ンスイッチがオフからオン状態に変わると、Vign電圧は
0Vからほぼバッテリ電圧まで上昇する。これにより三
端子ボルテージレギュレータIC15の出力電圧も0V
から5Vまで上昇する。すると図に記載はないが、通常
周辺に配置されたパワーオンリセット回路によりCPU
11はリセット状態からプログラム実行状態に遷移し定
められたプログラムの実行を開始する。しかし、FET
18,インダクタンスであるチョークコイル19,平滑
コンデンサ22及びフライホイールダイオード20によ
り構成される第二電源回路はCPU11のプログラムに
より制御が始まるまでFETはオフのままである。その
後、第二電源回路の制御プログラムが走り始めると、CP
U11のPWM出力端子であるPWMOUTはVccを一定に制
御するようFET18をオン,オフさせる。次に第二電
源回路の制御プログラムの流れを説明する。いまFET
18をオンさせると入力電圧VINはチョークコイル1
9,平滑コンデンサ22によるLC回路に供給され、前
記コンデンサ22の両端からCPU11を含む負荷回路
に供給される。FET18をオフさせるとチョークコイ
ル19に蓄えられていたエネルギは、フライホイールダ
イオード20を通して再度負荷回路に供給される。そし
てLC回路は入力を平滑して出力電圧を供給する。ここ
で出力電圧VOUTは次式で与えられる。
ンスイッチがオフからオン状態に変わると、Vign電圧は
0Vからほぼバッテリ電圧まで上昇する。これにより三
端子ボルテージレギュレータIC15の出力電圧も0V
から5Vまで上昇する。すると図に記載はないが、通常
周辺に配置されたパワーオンリセット回路によりCPU
11はリセット状態からプログラム実行状態に遷移し定
められたプログラムの実行を開始する。しかし、FET
18,インダクタンスであるチョークコイル19,平滑
コンデンサ22及びフライホイールダイオード20によ
り構成される第二電源回路はCPU11のプログラムに
より制御が始まるまでFETはオフのままである。その
後、第二電源回路の制御プログラムが走り始めると、CP
U11のPWM出力端子であるPWMOUTはVccを一定に制
御するようFET18をオン,オフさせる。次に第二電
源回路の制御プログラムの流れを説明する。いまFET
18をオンさせると入力電圧VINはチョークコイル1
9,平滑コンデンサ22によるLC回路に供給され、前
記コンデンサ22の両端からCPU11を含む負荷回路
に供給される。FET18をオフさせるとチョークコイ
ル19に蓄えられていたエネルギは、フライホイールダ
イオード20を通して再度負荷回路に供給される。そし
てLC回路は入力を平滑して出力電圧を供給する。ここ
で出力電圧VOUTは次式で与えられる。
【0009】
【数1】 VOUT=TON/(TON+TOFF)*VIN=TON/T*VIN …(数1) 数1よりVOUTはオンデューティTON/Tに比例し
ており、このオンデューティを制御することでVOUT
を一定値に制御できることが判る。この動きを図3の制
御フローチャートに示す。VOUTの分圧値VOUT′
とVCC1の分圧値(例えばVOUTと同じ分圧にす
る)VREFはCPU内のAD変換回路において、常に
比較されているとする。ステップ1でVOUT′がVC
C1′に対し小さいか、を判定する。もし真であればス
テップ2へ移行し、さもなければステップ3へ移る。ス
テップ3では逆にVOUT′が(VREF+VHYS)
より大きいか、を判定する。もし真であればステップ4
へ移行し、さもなければこの制御フローを抜ける。ステ
ップ2ではオンデューティTON/Tを大きくするよう
にCPU11はFET18を制御する。逆にステップ2
ではオンデューティTON/Tを小さくするようにCP
U11はFET18を制御する。ここでVHYSはハンチン
グを防ぐためのヒステリシス電圧である。また通常VC
C1はVOUTより若干低い値に定められている。理由は第
二電源回路からVOUT電圧が十分に供給され始めた時
に第一電源回路による電流供給を停止し三端子ボルテー
ジレギュレータIC15の発熱を抑えることにある。ま
たこの例では、第二電源回路の起動時にFET8のオン
デューティTON/Tを徐々に大きくし、突入電流を抑
えるソフトスタート制御をCPU11のプログラム上で
実現している。このような構成により、キーオン後のわ
ずかな間のみシリーズ式定電圧回路を用いるが、プログ
ラム実行後は第二電源回路であるスイッチング式定電圧
回路に移行し発熱のない効率の良い定電圧動作を実現で
きる。
ており、このオンデューティを制御することでVOUT
を一定値に制御できることが判る。この動きを図3の制
御フローチャートに示す。VOUTの分圧値VOUT′
とVCC1の分圧値(例えばVOUTと同じ分圧にす
る)VREFはCPU内のAD変換回路において、常に
比較されているとする。ステップ1でVOUT′がVC
C1′に対し小さいか、を判定する。もし真であればス
テップ2へ移行し、さもなければステップ3へ移る。ス
テップ3では逆にVOUT′が(VREF+VHYS)
より大きいか、を判定する。もし真であればステップ4
へ移行し、さもなければこの制御フローを抜ける。ステ
ップ2ではオンデューティTON/Tを大きくするよう
にCPU11はFET18を制御する。逆にステップ2
ではオンデューティTON/Tを小さくするようにCP
U11はFET18を制御する。ここでVHYSはハンチン
グを防ぐためのヒステリシス電圧である。また通常VC
C1はVOUTより若干低い値に定められている。理由は第
二電源回路からVOUT電圧が十分に供給され始めた時
に第一電源回路による電流供給を停止し三端子ボルテー
ジレギュレータIC15の発熱を抑えることにある。ま
たこの例では、第二電源回路の起動時にFET8のオン
デューティTON/Tを徐々に大きくし、突入電流を抑
えるソフトスタート制御をCPU11のプログラム上で
実現している。このような構成により、キーオン後のわ
ずかな間のみシリーズ式定電圧回路を用いるが、プログ
ラム実行後は第二電源回路であるスイッチング式定電圧
回路に移行し発熱のない効率の良い定電圧動作を実現で
きる。
【0010】図4に別の実施例を示す。この例ではバッ
テリからの電圧Vbatが直接第二電源回路へ接続されてい
る。また第一電源回路は抵抗15aとツェナーダイオー
ド15bで構成されているが、前記例のように三端子ボ
ルテージレギュレータであってもよい。また基準電圧回
路は、抵抗26aとツェナーダイオード27bにより独
立して設けている。更に第一電源回路の出力であるVC
C1はCPU11の入力端子D1に接続されている。
テリからの電圧Vbatが直接第二電源回路へ接続されてい
る。また第一電源回路は抵抗15aとツェナーダイオー
ド15bで構成されているが、前記例のように三端子ボ
ルテージレギュレータであってもよい。また基準電圧回
路は、抵抗26aとツェナーダイオード27bにより独
立して設けている。更に第一電源回路の出力であるVC
C1はCPU11の入力端子D1に接続されている。
【0011】次に動作を説明する。この例で、イグニッ
ションスイッチがオフからオン状態に遷移した後の制御
は上記例と同様であるが、もしイグニッションスイッチ
のオンからオフを検出した場合はVignが0Vとなるため
第一電源回路は停止する。一方、第二電源回路はバッテ
リ直結であるため、CPU11のPWMOUTによって、引き
続き定電圧制御がおこなわれる構成となっている。ここ
でCPU11はDI入力によりイグニッションスイッチ
の状態を検知しているため、プログラム内容によっては
そこから一定時間は第二電源回路の動作を継続させ、前
述の時間が経過した後、初めてPWMOUT出力をオフさせる
という機能を構成することも可能である。このようにC
PU自身でCPU11への供給電圧を制御できるためセ
ルフシャットオフ回路が容易に構成できる。
ションスイッチがオフからオン状態に遷移した後の制御
は上記例と同様であるが、もしイグニッションスイッチ
のオンからオフを検出した場合はVignが0Vとなるため
第一電源回路は停止する。一方、第二電源回路はバッテ
リ直結であるため、CPU11のPWMOUTによって、引き
続き定電圧制御がおこなわれる構成となっている。ここ
でCPU11はDI入力によりイグニッションスイッチ
の状態を検知しているため、プログラム内容によっては
そこから一定時間は第二電源回路の動作を継続させ、前
述の時間が経過した後、初めてPWMOUT出力をオフさせる
という機能を構成することも可能である。このようにC
PU自身でCPU11への供給電圧を制御できるためセ
ルフシャットオフ回路が容易に構成できる。
【0012】またプログラムにより、CPU自身が大電
流負荷をオン/オフ制御していないにも関わらずVOU
Tが急変した場合は短絡等の異状があったと判断しCP
U11を再起動(リセットスタート)するまではFET1
8をオフし続ける保護機能も実現できる。
流負荷をオン/オフ制御していないにも関わらずVOU
Tが急変した場合は短絡等の異状があったと判断しCP
U11を再起動(リセットスタート)するまではFET1
8をオフし続ける保護機能も実現できる。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、発熱の少ないスイッチ
ング式定電圧方式を最小の部品構成で達成できるととも
に、ソフトスタートなど制御自由度の大きい電源回路を
提供することができる。
ング式定電圧方式を最小の部品構成で達成できるととも
に、ソフトスタートなど制御自由度の大きい電源回路を
提供することができる。
【図1】スイッチング式定電圧回路のシステムブロック
図。
図。
【図2】本発明による一実施例の回路図。
【図3】本発明による一実施例のスイッチング制御フロ
ーチャート。
ーチャート。
【図4】本発明による第二の実施例の回路図。
11…CPU、12,17…ダイオード、13,27a
…ツェナーダイオード、14,16…コンデンサ、15
…三端子ボルテージレギュレータIC、18…FET、
19…チョークコイル、20…フライホイールダイオー
ド、22…平滑コンデンサ、23…インジェクタ、2
4,25,26,26a,27…抵抗。
…ツェナーダイオード、14,16…コンデンサ、15
…三端子ボルテージレギュレータIC、18…FET、
19…チョークコイル、20…フライホイールダイオー
ド、22…平滑コンデンサ、23…インジェクタ、2
4,25,26,26a,27…抵抗。
Claims (3)
- 【請求項1】CPUを含んだ自動車用制御装置におい
て、前記CPUの電源端子に接続された第一定電圧供給
手段、前記CPUの出力で駆動されるスイッチング素
子、前記スイッチング素子の出力と前記CPUの前記電
源端子間に接続されたチョークコイル、前記スイッチン
グ素子の出力と前記CPUのグランド端子間に接続され
たダイオード及び前記CPUの前記電源端子の電圧を取
り込むA/D変換器により構成される第二定電圧供給手
段を備えたことを特徴とする自動車制御装置用電源回
路。 - 【請求項2】請求項1において、前記第一定電圧供給手
段による電圧が、前記第二定電圧供給手段による電圧よ
り小さい自動車制御装置用電源回路。 - 【請求項3】請求項1において、前記第一定電圧供給手
段の出力を前記第二定電圧供給手段の基準電圧として用
いる自動車制御装置用電源回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8013605A JPH09215320A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 自動車制御装置用電源回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8013605A JPH09215320A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 自動車制御装置用電源回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09215320A true JPH09215320A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=11837873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8013605A Pending JPH09215320A (ja) | 1996-01-30 | 1996-01-30 | 自動車制御装置用電源回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09215320A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005080387A (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Yazaki Corp | コンデンサ充電回路 |
EP1710899A3 (en) * | 2002-04-29 | 2006-12-27 | Emerson Network Power Energy Systems AB | A power supply system and apparatus |
JP2017196944A (ja) * | 2016-04-25 | 2017-11-02 | 日本精機株式会社 | 計器 |
WO2018075687A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | Texas Instruments Incorporated | Power supply with low to high power transition mode |
-
1996
- 1996-01-30 JP JP8013605A patent/JPH09215320A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1710899A3 (en) * | 2002-04-29 | 2006-12-27 | Emerson Network Power Energy Systems AB | A power supply system and apparatus |
EP1717939A3 (en) * | 2002-04-29 | 2007-01-03 | Emerson Network Power Energy Systems AB | Switched mode power supply |
US7408790B2 (en) | 2002-04-29 | 2008-08-05 | Emerson Energy Systems, Ab | Power supply system and apparatus |
US7525821B2 (en) | 2002-04-29 | 2009-04-28 | Emerson Energy Systems, Ab | Power supply system and apparatus |
US7564700B2 (en) | 2002-04-29 | 2009-07-21 | Emerson Energy Systems, Ab | Power supply system and apparatus |
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WO2018075687A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | Texas Instruments Incorporated | Power supply with low to high power transition mode |
US10014774B2 (en) | 2016-10-18 | 2018-07-03 | Texas Instruments Incorporated | Power supply with low to high power transition mode |
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