JPS6322149B2 - - Google Patents
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- JPS6322149B2 JPS6322149B2 JP55132814A JP13281480A JPS6322149B2 JP S6322149 B2 JPS6322149 B2 JP S6322149B2 JP 55132814 A JP55132814 A JP 55132814A JP 13281480 A JP13281480 A JP 13281480A JP S6322149 B2 JPS6322149 B2 JP S6322149B2
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- JP
- Japan
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- effect transistor
- terminal
- circuit
- voltage
- field effect
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/02—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal
- H02M7/04—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/12—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/21—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M7/217—Conversion of AC power input into DC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は2端子化電界効果トランジスタ整流回
路に関するものである。
路に関するものである。
従来、この種の回路は例えばNチヤネル型絶縁
ゲート電界効果トランジスタ(以下MOSFETと
略記する)を整流素子として用い、第1図dに示
すように構成されていた。図において101は交
流電源、102はトランス、103は整流用
MOSFET、104は負荷である。交流電源10
1からの交流電圧はトランス102によつて負荷
供給用電圧(端子1,2間)と整流用MOSFET
103の駆動用電圧(端子2,3間)とに分けら
れる。ここでトランスの出力電圧の極性は、端子
1を基準とした場合、端子2,3が同極性になる
ように結線しておく。したがつて、先ず端子1が
負、端子2が正の極性の半サイクルにおいては、
整流用MOSFET103のゲートGに接続されて
いる端子3には正極性の電圧が発生し、整流用
MOSFET103のソースS、ドレインD間はオ
ン状態となり負荷104に電圧が印加される。逆
の半サイクルにおいては整流用MOSFET103
は、オフ状態となり、負荷104には電圧が印加
されない。以上の動作により整流用MOSFET1
03のソースS、ドレインDは、通常のダイオー
ドのアノードA、カソードCと等価になり、整流
動作が可能となる。しかし、かかる回路において
は、整流用MOSFET103が3端子素子である
ためソースS、ゲートG間に、電圧を印加する特
殊なトランス102が必要となる。したがつて、
トランス102のヒステリシス損失が無視でき
ず、回路全体の効率に影響を及ぼす。トランスを
用いるため回路全体の体積が大きく、また重くな
る。整流できる周波数の上限はトランスの周波数
特性によつて決まり、高々数百KHz程度止まりと
なる等の欠点を有していた。
ゲート電界効果トランジスタ(以下MOSFETと
略記する)を整流素子として用い、第1図dに示
すように構成されていた。図において101は交
流電源、102はトランス、103は整流用
MOSFET、104は負荷である。交流電源10
1からの交流電圧はトランス102によつて負荷
供給用電圧(端子1,2間)と整流用MOSFET
103の駆動用電圧(端子2,3間)とに分けら
れる。ここでトランスの出力電圧の極性は、端子
1を基準とした場合、端子2,3が同極性になる
ように結線しておく。したがつて、先ず端子1が
負、端子2が正の極性の半サイクルにおいては、
整流用MOSFET103のゲートGに接続されて
いる端子3には正極性の電圧が発生し、整流用
MOSFET103のソースS、ドレインD間はオ
ン状態となり負荷104に電圧が印加される。逆
の半サイクルにおいては整流用MOSFET103
は、オフ状態となり、負荷104には電圧が印加
されない。以上の動作により整流用MOSFET1
03のソースS、ドレインDは、通常のダイオー
ドのアノードA、カソードCと等価になり、整流
動作が可能となる。しかし、かかる回路において
は、整流用MOSFET103が3端子素子である
ためソースS、ゲートG間に、電圧を印加する特
殊なトランス102が必要となる。したがつて、
トランス102のヒステリシス損失が無視でき
ず、回路全体の効率に影響を及ぼす。トランスを
用いるため回路全体の体積が大きく、また重くな
る。整流できる周波数の上限はトランスの周波数
特性によつて決まり、高々数百KHz程度止まりと
なる等の欠点を有していた。
また、第1図bは別の従来例であり、第1図c
は第1図bに示した従来例の動作特性図である。
これらの図において、整流用MOSFET113は
しきい値電圧VT11を、MOSFET112はしきい
値電圧VT22をもつ。さらに、抵抗111と
MOSFET112は制御回路115を構成してい
る。このように構成されているため、端子A−C
間の負荷電圧において整流用MOSFET113、
MOSFET112はオフとなり、電流は流れな
い。低い正電圧Vに対し、整流用MOSFET11
3はそのしきい値電圧VT11において抵抗111お
よびゲート端子を経てオン状態となる。その結果
端子AおよびCの間に電流が流れ始める。電圧V
の上昇により、電流もMOSFET112のゲート
端子における電位もしきい値電圧VT22に達し
MOSFET112がオン状態に至るまで上昇す
る。その結果、整流用MOSFET113のゲート
端子の電位は端子Cの電位とほぼ同じくなり、整
流用MOSFET113はオフ状態に移行する。こ
のため、端子AおよびC間の電圧Vが引続き上昇
する際に、これらの端子間の電流は再び減少し、
0となるものである。
は第1図bに示した従来例の動作特性図である。
これらの図において、整流用MOSFET113は
しきい値電圧VT11を、MOSFET112はしきい
値電圧VT22をもつ。さらに、抵抗111と
MOSFET112は制御回路115を構成してい
る。このように構成されているため、端子A−C
間の負荷電圧において整流用MOSFET113、
MOSFET112はオフとなり、電流は流れな
い。低い正電圧Vに対し、整流用MOSFET11
3はそのしきい値電圧VT11において抵抗111お
よびゲート端子を経てオン状態となる。その結果
端子AおよびCの間に電流が流れ始める。電圧V
の上昇により、電流もMOSFET112のゲート
端子における電位もしきい値電圧VT22に達し
MOSFET112がオン状態に至るまで上昇す
る。その結果、整流用MOSFET113のゲート
端子の電位は端子Cの電位とほぼ同じくなり、整
流用MOSFET113はオフ状態に移行する。こ
のため、端子AおよびC間の電圧Vが引続き上昇
する際に、これらの端子間の電流は再び減少し、
0となるものである。
しかし、この従来例においては、制御回路11
5の電源として整流用MOSFET113が導通状
態(オン状態)時におけるソース・ドレイン間の
電圧(オン電圧VON)をそのまま使用するもので
ある。したがつて、第1図Cから明らかなよう
に、オン電圧VONはMOSFET112のしきい値
電圧VT22より大とする必要がある(VON≧VT22>
0)ため、本整流回路における損失電力I×VON
は大きな値となる欠点がある。
5の電源として整流用MOSFET113が導通状
態(オン状態)時におけるソース・ドレイン間の
電圧(オン電圧VON)をそのまま使用するもので
ある。したがつて、第1図Cから明らかなよう
に、オン電圧VONはMOSFET112のしきい値
電圧VT22より大とする必要がある(VON≧VT22>
0)ため、本整流回路における損失電力I×VON
は大きな値となる欠点がある。
本発明はこれらの欠点を解決するため提案され
たもので、電界効果トランジスタを用いた整流回
路を、トランスによる駆動方式を用いずに等価的
に2端子化することを目的とするものである。次
に本発明の実施例を、Nチヤネル型絶縁ゲート電
界効果トランジスタ(以下MOSFETと略記す
る)を整流素子として用いた例について説明す
る。
たもので、電界効果トランジスタを用いた整流回
路を、トランスによる駆動方式を用いずに等価的
に2端子化することを目的とするものである。次
に本発明の実施例を、Nチヤネル型絶縁ゲート電
界効果トランジスタ(以下MOSFETと略記す
る)を整流素子として用いた例について説明す
る。
第2図は本発明の整流回路の一実施例であり、
201は交流電源、203は整流用MOSFET、
204は負荷、205は制御回路である。
201は交流電源、203は整流用MOSFET、
204は負荷、205は制御回路である。
交流電源201の出力端子11は負荷204の
一方の端子に接続され、交流電源201の他の出
力端子12は整流用MOSFET203のソース
S、ゲートG1に接続され、ドレインDは負荷の
他方の端子に接続される。なお整流用MOSFET
203のソース端子SをアノードA、ドレイン端
子Dをカソードとする。205は整流用
MOSFET203の制御回路であつて、この制御
回路の一方の端子をアノードAに、他の端子をカ
ソードCに接続する。しかしてこの制御回路20
5は次のように構成される。Nチヤネル型
MOSFET206及びPチヤネル型MOS207に
よつてインバータ回路を構成する。すなわち、
MOSFET206のソースS、ゲートG1は共にア
ノードAに接続され、ドレインDはMOSFET2
07のソースSに接続され、MOSFET207の
ゲートG1、ドレインDは1つはコンデンサ20
9を介してアノードAに接続され、他はダイオー
ド208を介してカソードCに接続され、整流用
MOSFET203のゲートG2は、MOSFET20
6のドレインDと、207のソースSに接続さ
れ、MOSFET206と207のゲートG2は共に
カソードCに接続される。
一方の端子に接続され、交流電源201の他の出
力端子12は整流用MOSFET203のソース
S、ゲートG1に接続され、ドレインDは負荷の
他方の端子に接続される。なお整流用MOSFET
203のソース端子SをアノードA、ドレイン端
子Dをカソードとする。205は整流用
MOSFET203の制御回路であつて、この制御
回路の一方の端子をアノードAに、他の端子をカ
ソードCに接続する。しかしてこの制御回路20
5は次のように構成される。Nチヤネル型
MOSFET206及びPチヤネル型MOS207に
よつてインバータ回路を構成する。すなわち、
MOSFET206のソースS、ゲートG1は共にア
ノードAに接続され、ドレインDはMOSFET2
07のソースSに接続され、MOSFET207の
ゲートG1、ドレインDは1つはコンデンサ20
9を介してアノードAに接続され、他はダイオー
ド208を介してカソードCに接続され、整流用
MOSFET203のゲートG2は、MOSFET20
6のドレインDと、207のソースSに接続さ
れ、MOSFET206と207のゲートG2は共に
カソードCに接続される。
次に動作について説明する。
上記の回路において、先ずアノードに負、カソ
ードに正の電圧が印加される半サイクルを考え
る。アノード、カソード間の電圧はダイオード2
08を通つてコンデンサ209に充電されると同
時にインバータ回路の電源電圧となる。同時にイ
ンバータのゲート入力電圧はカソード電圧と等し
くなり、Nチヤネル型MOSFET206はオン、
Pチヤネル型MOSFET207はオフの各状態と
なる。したがつて整流用MOSFET203のゲー
ト入力電圧はアノード電圧とほぼ等しくなり、整
流用MOSFET203はオフ状態となる。一方、
上記とは逆の半サイクルにおいてはアノードAが
正、カソードCが負極性となる。この場合、コン
デンサ209の電荷はダイオード208によつて
流出が阻止され、コンデンサ209の両端の電圧
はほぼ一定に保たれる。また、インバータ回路の
ゲート入力電圧はカソード電圧に等しいため負極
性となり、したがつてNチヤネル型MOSFET2
06はオフ、PチヤネルMOSFET207はオン
の各状態となる。このため整流用MOSFET20
3のゲート電圧はコンデンサ209の両端の電圧
にほぼ等しくなり、整流用MOSFET203はオ
ン状態となり、負荷204に電圧が印加される。
以上の回路動作によりアノードA、カソードC間
は2端子の通常のダイオードと同じ整流動作を行
なうことになる。制御回路として第2図に示すよ
うな相補型MOSインバータ回路を使用すること
により制御回路で消費する電力は極めて少なくす
ることが可能であり、また、動作の高速化も容易
となる。
ードに正の電圧が印加される半サイクルを考え
る。アノード、カソード間の電圧はダイオード2
08を通つてコンデンサ209に充電されると同
時にインバータ回路の電源電圧となる。同時にイ
ンバータのゲート入力電圧はカソード電圧と等し
くなり、Nチヤネル型MOSFET206はオン、
Pチヤネル型MOSFET207はオフの各状態と
なる。したがつて整流用MOSFET203のゲー
ト入力電圧はアノード電圧とほぼ等しくなり、整
流用MOSFET203はオフ状態となる。一方、
上記とは逆の半サイクルにおいてはアノードAが
正、カソードCが負極性となる。この場合、コン
デンサ209の電荷はダイオード208によつて
流出が阻止され、コンデンサ209の両端の電圧
はほぼ一定に保たれる。また、インバータ回路の
ゲート入力電圧はカソード電圧に等しいため負極
性となり、したがつてNチヤネル型MOSFET2
06はオフ、PチヤネルMOSFET207はオン
の各状態となる。このため整流用MOSFET20
3のゲート電圧はコンデンサ209の両端の電圧
にほぼ等しくなり、整流用MOSFET203はオ
ン状態となり、負荷204に電圧が印加される。
以上の回路動作によりアノードA、カソードC間
は2端子の通常のダイオードと同じ整流動作を行
なうことになる。制御回路として第2図に示すよ
うな相補型MOSインバータ回路を使用すること
により制御回路で消費する電力は極めて少なくす
ることが可能であり、また、動作の高速化も容易
となる。
第3図は本発明の他の実施例を示すものであ
り、301は交流電源、303は整流用
MOSFET、304は負荷、305は制御回路、
309は昇圧回路、310は位相調整回路であ
る。昇圧回路は例えばコツククロフト回路等の周
知の回路で容易に構成できるものである。第3図
のように構成することにより、交流電源301の
電圧が小さく、従つて整流用MOSFET303が
オフの状態において、アノードA、カソードC間
の電圧が小さい場合においても昇圧回路309に
より、その電圧は増幅され、従つて整流用
MOSFET303のゲート電圧も大きくなり整流
用MOSFETを確実に動作させることができる。
また位相調整回路310は制御回路305および
整流用MOSFET303の動作遅れ時間を補正
し、交流電源301と整流用MOSFET303の
オン、オフの位相差をなくし、整流動作の確実化
と、電流断続の過渡時の損失を少なくする効果を
もたせるために設けたものであり、本回路の採用
により数百KHz以上の高周波についても整流が可
能となる。なお上述の実施例の外に昇圧回路を制
御回路のインバータ出力端子と整流用MOSFET
のゲート端子間に設けることも可能であり、同様
に位相調整回路310についても制御回路のイン
バータ出力端子と整流用MOSFETのゲート端子
間に設けることも可能である。更に周知の技術に
より上記制御回路、昇圧回路、位相調整回路を整
流用MOSFETと一体化することも容易である。
り、301は交流電源、303は整流用
MOSFET、304は負荷、305は制御回路、
309は昇圧回路、310は位相調整回路であ
る。昇圧回路は例えばコツククロフト回路等の周
知の回路で容易に構成できるものである。第3図
のように構成することにより、交流電源301の
電圧が小さく、従つて整流用MOSFET303が
オフの状態において、アノードA、カソードC間
の電圧が小さい場合においても昇圧回路309に
より、その電圧は増幅され、従つて整流用
MOSFET303のゲート電圧も大きくなり整流
用MOSFETを確実に動作させることができる。
また位相調整回路310は制御回路305および
整流用MOSFET303の動作遅れ時間を補正
し、交流電源301と整流用MOSFET303の
オン、オフの位相差をなくし、整流動作の確実化
と、電流断続の過渡時の損失を少なくする効果を
もたせるために設けたものであり、本回路の採用
により数百KHz以上の高周波についても整流が可
能となる。なお上述の実施例の外に昇圧回路を制
御回路のインバータ出力端子と整流用MOSFET
のゲート端子間に設けることも可能であり、同様
に位相調整回路310についても制御回路のイン
バータ出力端子と整流用MOSFETのゲート端子
間に設けることも可能である。更に周知の技術に
より上記制御回路、昇圧回路、位相調整回路を整
流用MOSFETと一体化することも容易である。
第4図も本発明の回路を集積化した場合の一実
施例である。411は内部に上述の整流用
MOSFETおよび制御回路等を有する整流主回路
であり412は大容量コンデンサ、413はアノ
ードA、ドレインD端子である。上記整流主回路
411を混成集積回路、あるいは半導体集積回路
等により構成し、集積化が困難である大容量コン
デンサを半田付けなどにより上記整流主回路41
1に接続したものである。かかる構造となつてい
るため、電界効果トランジスタを用いた整流回路
は、最終的にダイオードのアノードA、カソード
Cに相当する2端子で構成されることになり、汎
用性があり、小型、軽量で、整流効率の高い2端
子化電界効果トランジスタ整流回路を実現するこ
とができる。
施例である。411は内部に上述の整流用
MOSFETおよび制御回路等を有する整流主回路
であり412は大容量コンデンサ、413はアノ
ードA、ドレインD端子である。上記整流主回路
411を混成集積回路、あるいは半導体集積回路
等により構成し、集積化が困難である大容量コン
デンサを半田付けなどにより上記整流主回路41
1に接続したものである。かかる構造となつてい
るため、電界効果トランジスタを用いた整流回路
は、最終的にダイオードのアノードA、カソード
Cに相当する2端子で構成されることになり、汎
用性があり、小型、軽量で、整流効率の高い2端
子化電界効果トランジスタ整流回路を実現するこ
とができる。
以上説明したように、本発明によれば、オン抵
抗が低く、整流効率の高い電界効果トランジスタ
整流回路を容易に2端子化できる。したがつて、
従来、同期駆動用として用いて来たトランスが不
要となり、小型軽量化とともに使い易くなる利点
がある。さらに本発明によれば、従来のPN接合
ダイオードを用いていた回路に何らの改造を行な
うことなく代替でき、整流素子自体の損失の低減
化を容易に図れる利点がある。
抗が低く、整流効率の高い電界効果トランジスタ
整流回路を容易に2端子化できる。したがつて、
従来、同期駆動用として用いて来たトランスが不
要となり、小型軽量化とともに使い易くなる利点
がある。さらに本発明によれば、従来のPN接合
ダイオードを用いていた回路に何らの改造を行な
うことなく代替でき、整流素子自体の損失の低減
化を容易に図れる利点がある。
第1図a及びbは従来の回路図、第1図cは第
1図bの回路の動作説明図、第2図、第3図は本
発明の実施例の回路図、第4図は本発明の実施例
の概念図である。 101,201,301……交流電源、102
……トランス、103,113,203,303
……整流用MOSFET、104,204,304
……負荷、111……抵抗、112……
MOSFET、115,205,305……制御回
路、206……Nチヤネル型MOSFET、207
……Pチヤネル型MOSFET、208……ダイオ
ード、209……コンデンサ、309……昇圧回
路、310……位相調整回路、411……整流主
回路、412……大容量コンデンサ、413……
アノードA、カソードC端子。
1図bの回路の動作説明図、第2図、第3図は本
発明の実施例の回路図、第4図は本発明の実施例
の概念図である。 101,201,301……交流電源、102
……トランス、103,113,203,303
……整流用MOSFET、104,204,304
……負荷、111……抵抗、112……
MOSFET、115,205,305……制御回
路、206……Nチヤネル型MOSFET、207
……Pチヤネル型MOSFET、208……ダイオ
ード、209……コンデンサ、309……昇圧回
路、310……位相調整回路、411……整流主
回路、412……大容量コンデンサ、413……
アノードA、カソードC端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 電界効果トランジスタを整流素子として使用
し、かつ前記の電界効果トランジスタの制御回路
を有する整流回路において、前記電界効果トラン
ジスタの電流阻止状態における該電界効果トラン
ジスタのソース、ドレイン間の電圧を前記制御回
路の電源電圧および同期駆動用電圧として使用
し、かつ前記制御回路の出力電圧を前記電界効果
トランジスタのゲート電圧とすることを特徴とす
る2端子化電界効果トランジスタ整流回路。 2 2端子化電界効果トランジスタ整流回路にお
いて、電界効果トランジスタのドレイン、ソース
電極端子と前記制御回路の電源電圧入力端子間、
あるいは該制御回路の出力端子と該電界効果トラ
ンジスタのゲート入力端子間の少なくとも一方に
昇圧回路を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の2端子化電界効果トランジスタ整
流回路。 3 2端子化電界効果トランジスタ整流回路にお
いて、電界効果トランジスタのドレイン、ソース
端子と該制御回路の同期駆動電圧入力端子間、あ
るいは該制御回路の電圧出力端子と該電界効果ト
ランジスタのゲート端子間の少なくとも一方に、
位相調整回路を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の2端子化電界効果トランジス
タ整流回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13281480A JPS5759475A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Field effect transistor rectifying circuit with 2-terminal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13281480A JPS5759475A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Field effect transistor rectifying circuit with 2-terminal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5759475A JPS5759475A (en) | 1982-04-09 |
JPS6322149B2 true JPS6322149B2 (ja) | 1988-05-10 |
Family
ID=15090191
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13281480A Granted JPS5759475A (en) | 1980-09-26 | 1980-09-26 | Field effect transistor rectifying circuit with 2-terminal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5759475A (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59112728U (ja) * | 1983-01-19 | 1984-07-30 | 武内プレス工業株式会社 | テ−プ式オ−プンエンド |
US5173849A (en) * | 1987-09-19 | 1992-12-22 | Magellan Corporation (Australia) Pty. Ltd. | Integratable synchronous rectifier |
US5107227A (en) * | 1988-02-08 | 1992-04-21 | Magellan Corporation (Australia) Pty. Ltd. | Integratable phase-locked loop |
DE19537920C2 (de) * | 1995-10-12 | 1999-08-19 | Temic Semiconductor Gmbh | Integrierte Schaltungsanordnung mit Diodencharaktaristik |
US6430071B1 (en) | 1996-06-05 | 2002-08-06 | Ntt Data Corporation | Rectification circuit |
JP3231003B2 (ja) * | 1996-06-05 | 2001-11-19 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・データ | 電気回路 |
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- 1980-09-26 JP JP13281480A patent/JPS5759475A/ja active Granted
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