CN102754336A

CN102754336A - 数字放大器

Info

Publication number: CN102754336A
Application number: CN2011800087476A
Authority: CN
Inventors: 菅原宙; 佐佐木寿幸; 前田佳树; 高野智臣; 庭山茂树
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: JP5484940B2; JP2011166346A; WO2011096175A1; CN102754336B

Abstract

一种数字放大器，具有：放大部，具有被串联连接的两个开关部、通过预定电压的电源供给到而动作并驱动一个开关部的第一驱动部、和通过电压高于预定电压的电源供给到而动作并驱动另一个开关部的第二驱动部，通过使两个开关部交替地导通截止将数字脉冲信号放大；自举电容器，自举供给到第二驱动部的电源；以及自举控制部，控制自举电容器的充电。如果对预定电压加上自举电容器的输出电压得到的启动电压小于预定值，则自举控制部进行所述自举电容器的充电。因此，本发明能够提供在启动时通过简单的控制可靠地进行自举电容器的充电的数字放大器。

Description

数字放大器

技术领域

本发明涉及在启动时对自举电容器充电的数字放大器。

背景技术

D类放大器的输出级是将Nch的MOSFET（下面简称为“FET”）上下组合两级构成的。图3是表示D类放大器的输出级的结构的电路图。如图3所示，在D类放大器中，通过PWM（Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制）电路101将例如模拟音频信号变换为数字脉冲信号。数字脉冲信号在由放大电路103进行放大后，通过由LC电路构成的解调电路107被解码为模拟信号，该放大电路103具有分别构成为上下两级的FET131a、131b和驱动电路133a、133b。另外，在该D类放大器设有自举电容器Cb，用于自举供给到上级的FET131b用的驱动电路133b的电源。

放大电路103通过使上下两级的FET131a、131b交替地导通截止，将数字脉冲信号放大。首先，在下级（低端侧）的FET131a导通、上级（高端侧）的FET131b截止时，放大电路103的输出为－Vb，并被蓄电于自举电容器Cb中。然后，在低端侧的FET131a截止、高端侧的FET131b导通时，被加上了自举电容器Cb的电压的电源供给到高端侧的驱动电路133b。

这样，在驱动高端侧的FET131b时，需要自举供给到驱动电路133b的电源。因此，需要从低端侧的FET131a开始导通，以便预先对自举电容器Cb充电。即，在该D类放大器启动时，需要从低端侧的FET131a开始导通。

在专利文献1中公开了具有预充电电路的驱动器，该预充电电路包括在启动之前或者从振荡器传输信号之前对自举电容器预充电的自举电路。在该驱动器中，定时电路在高端侧驱动器接收驱动信号之前对高端侧驱动器供电，因而提供用于控制预充电电路的预充电定时信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－33736号公报

发明内容

发明要解决的课题

上述说明的专利文献1的驱动器需要定时电路，而且预充电电路的控制程序复杂。

本发明的目的在于提供一种数字放大器，能够在启动时通过简单的控制可靠地进行自举电容器的充电。

用于解决课题的手段

本发明的数字放大器具有：数字脉冲信号变换部，将模拟信号变换为数字脉冲信号；放大部，具有被串联连接的两个开关部、通过预定电压的电源供给而动作并驱动所述两个开关部中一方的第一驱动部、和通过电压高于所述预定电压的电源供给而动作并驱动所述两个开关部中另一方的第二驱动部，通过使所述两个开关部交替地导通截止将所述数字脉冲信号放大；自举电容器，自举供给到所述第二驱动部的电源；自举控制部，控制所述自举电容器的充电；以及模拟信号变换部，将由所述放大部放大后的数字脉冲信号变换为模拟信号，如果对所述预定电压加上所述自举电容器的输出电压得到的启动电压小于预定值，则所述自举控制部进行所述自举电容器的充电。

根据这种结构，能够通过简单的控制可靠地进行自举电容器的充电。

并且，在本发明的数字放大器中，所述自举控制部具有监视相对于所述放大部的输出电压的所述启动电压的监视部，根据所述启动电压使朝向所述自举电容器的电流路径开闭。

根据这种结构，在AC电源暂时降低时或者数字放大器以全功率进行动作时，即使启动电压降低，也能够自动进行自举电容器的再充电。并且，如果对自举电容器的充电结束，则能够停止充电，因而能够降低功耗。另外，监视部例如是指实施方式中的稳压二极管Dz。

发明效果

根据本发明的数字放大器，能够在启动时通过简单的控制可靠地进行自举电容器的充电。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的数字放大器的结构的电路图。

图2是表示启动电压Vboot降低时的启动电压Vboot及数字放大器的输出的曲线图。

图3是表示D类放大器的输出级的结构的电路图。

图4是表示本发明的另一个实施方式的数字放大器的结构的电路图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的一个实施方式的数字放大器的输出级的结构的电路图。另外，在图1中，对与图3相同的构成要素标注相同的参照符号。图1所示的数字放大器是一种D类放大器，具有PWM（PulseWidth Modulation）电路101、放大电路103、自举电容器Cb、自举控制电路105、和解调电路107。本实施方式的数字放大器与图3所示的D类放大器的不同之处在于具有自举控制电路105。另外，在图1中，作为负载的扬声器111连接于数字放大器的输出端109。下面，对本实施方式的数字放大器具有的各个构成要素进行说明。

PWM电路101对通过未图示的传声器而集音的模拟音频信号或者来自各种音源的模拟音频信号进行脉冲宽度调制，并变换为数字脉冲信号。

放大电路103具有上下两级的串联连接的FET131a、131b和驱动各个FET的驱动电路133a、133b。下级（低端侧）的驱动电路133a对低端侧的FET131a进行开关控制，上级（高端侧）的驱动电路133b对高端侧的FET131b进行开关控制。放大电路103通过使这些上下两级的FET131a、131b交替地导通截止，将从PWM电路101输出的数字脉冲信号放大。

低端侧的驱动电路133a被供给正电源Vcc（＋Vcc）。正电源Vcc是驱动电路133a驱动FET131a导通所需要的电压，例如是“－Vb＋α”（V）。另外，－Vb表示负电源电压，α例如是＋5～＋10（V）。另一方面，高端侧的驱动电路133b被供给对正电源Vb（＋Vb）加上自举电容器Cb的输出电压得到的启动电压Vboot的电源。如果启动电压Vboot为“＋Vb＋α”（V）以上，高端侧的驱动电路133b进行导通驱动。

自举电容器Cb是用于自举供给到高端侧的驱动电路133b的电源的电容器。另外，自举电容器Cb的一端连接于高端侧的驱动电路133b，另一端连接于放大电路103的输出端。

自举控制电路105具有电阻器R1、稳压二极管Dz、被进行达林顿连接的晶体管Tr1、Tr2、二极管D1、和电阻器R2。电阻器R1和稳压二极管Dz串联连接于电源电压（＋Vb）的正电源和放大电路103的输出端之间。并且，电阻器R2、被进行达林顿连接的晶体管Tr1、Tr2以及二极管D1串联连接于电源电压（＋Vb）的正电源和自举电容器Cb之间。另外，如图1所示，稳压二极管Dz的阴极连接于第一级的晶体管Tr1的基极。

下面，对在本实施方式的数字放大器启动时的自举控制电路105的动作进行说明。

在本实施方式的数字放大器启动时，在从低端侧的FET131a开始进行导通驱动的情况下，放大电路103的输出电压Vo成为－Vb。此时，高端侧的FET131b是截止状态，因而自举电容器Cb被充电直到启动电压Vboot达到阈值“Vz－2Vbe－Vf”（此时，正电源（＋Vcc）未达到足够高的电压，因而不能从正电源（＋Vcc）对自举电容器Cb充电）。另外，Vz表示稳压二极管Dz的阴极侧的电压，是相对于正电源电压（＋Vb）通过电阻器R1而产生压降后的电压。Vbe表示晶体管Tr1、Tr2的基极－发射极间电压。Vf表示二极管D1的顺时针方向电压。并且，自举电容器Cb的充电电流依赖于电阻器R2的电阻值。

在正电源（＋Vcc）不久达到足够高的电压时，从正电源（＋Vcc）对自举电容器Cb充电，在启动电压Vboot达到阈值“Vz－2Vbe－Vf”时，被进行达林顿连接的晶体管Tr1、Tr2成为基极－发射极间电压为Vbe以下的截止状态，并切断从电源电压（＋Vb）的正电源朝向自举电容器Cb的电流路径。这样，在启动电压Vboot达到阈值“Vz－2Vbe－Vf”时，自举电容器Cb的充电停止。

另一方面，在本实施方式的数字放大器启动时，在从高端侧的FET131b开始进行导通驱动的情况下，自举电容器Cb的输出电压不足，启动电压Vboot小于（＋Vb＋α）（V），高端侧的FET131b不能驱动FET131b导通。此时，两个FET131a、131b均是截止状态，放大电路103的输出电压Vo成为接近0（V）的值。因此，自举电容器Cb由于小于“Vz－2Vbe－Vf”而被充电。其结果是，启动电压Vboot上升，在成为驱动电路133b能够输出对FET131b进行导通驱动所需要的电压（＋Vb＋α）的状态时，高端侧的FET131b导通。但是，与上述说明相同地，在启动电压Vboot等于“Vz－2Vbe－Vf”时，自举电容器Cb的充电停止。

解调电路107利用LC电路构成，对由放大电路103放大后的数字脉冲信号进行解调，并变换为模拟音频信号。由解调电路107进行变换后的模拟音频信号经由输出端109从扬声器111输出。

如以上说明的那样，根据本实施方式的数字放大器，在该数字放大器启动时，即使是在从放大电路103的高端侧的FET131b开始进行导通驱动的情况下，也能够在刚刚启动后马上对自举电容器Cb充电，因而高端侧的FET131b能够驱动FET131b导通。该功能由自举控制电路105实现。无论是从高端侧的FET131b开始进行导通驱动的情况下、还是从低端侧的FET131a开始进行导通驱动的情况下，由自举控制电路105进行的控制都是根据自举电容器Cb的蓄电状态进行充电这种简单的控制。这样，在该数字放大器启动时，能够通过简单的控制可靠地进行自举电容器的充电。其结果是，数字放大器能够可靠启动。

如果在自举电容器Cb被充分充电、数字放大器启动后持续进行上述说明的充电，则在低端侧的FET131a进行驱动导通的期间将消耗无用的电力。但是，在本实施方式中，如果通过自举电容器Cb被充电而使得启动电压Vboot上升到预定值（Vz－2Vbe－Vf），自举控制电路105停止充电。因此，能够降低数字放大器的功耗。

在AC电源暂时降低时或者数字放大器以全功率进行动作时，如图2所示，启动电压Vboot降低。在本实施方式中，在启动电压Vboot低于预定值时，自举控制电路105再次进行自举电容器Cb的充电。这样被充电的自举电容器Cb的输出电压能够弥补启动电压Vboot的降低。

另外，在上述实施方式中，放大电路103具有构成为上下两级的FET131a、131b，但也可以是双极晶体管或者IGBT。

另外，在上述实施方式中，针对高端侧的驱动电路133b设置自举电容器Cb和自举控制电路105，但也可以如图4所示在低端侧设置相同的单元。在这种情况下，在启动时，即使是供给到低端侧的驱动电路133a的正电源（＋Vcc）的电压不足的情况下，也能够可靠地启动。另外，也可以是，图4所示的电压检测单元（对应于稳压二极管Dz）检测按照虚线所示供给到低端侧的驱动电路133a的电压。

并且，在上述实施方式中说明了数字放大器包括PWM电路101和解调电路107的情况，但也可以将它们一体化或者构成为与数字放大器分体的独立结构。

关于本发明，参照特定的实施方式进行了详细说明，但本领域技术人员显然能够在不脱离本发明的精神和范围的前提下实施各种变更和修改。

本发明依据于2010年2月8日提出申请的日本专利申请（日本特愿2010－025289），其内容通过引用被包含于此。

产业上的可利用性

本发明能够用作在启动时对自举电容器充电的数字放大器等。

标号说明

101 PWM电路

103 放大电路

105 自举控制电路

107 解调电路

131a、131b FET

133a、133b 驱动电路

Cb 自举电容器

R1、R2 电阻器

Dz 稳压二极管

Tr1、Tr2 晶体管

D1 二极管

Claims

1.一种数字放大器，其特征在于，具有：

数字脉冲信号变换部，将模拟信号变换为数字脉冲信号；

放大部，具有被串联连接的两个开关部、通过预定电压的电源供给而动作并驱动所述两个开关部中一方的第一驱动部、和通过电压高于所述预定电压的电源供给而动作并驱动所述两个开关部中另一方的第二驱动部，通过使所述两个开关部交替地导通截止将所述数字脉冲信号放大；

自举电容器，自举供给到所述第二驱动部的电源；

自举控制部，控制所述自举电容器的充电；以及

模拟信号变换部，将由所述放大部放大后的数字脉冲信号变换为模拟信号，

如果对所述预定电压加上所述自举电容器的输出电压得到的启动电压小于预定值，则所述自举控制部进行所述自举电容器的充电。

2.根据权利要求1所述的数字放大器，其特征在于，

所述自举控制部具有监视相对于所述放大部的输出电压的所述启动电压的监视部，

根据所述启动电压使朝向所述自举电容器的电流路径开闭。