JP2000165151A - 電力増幅装置 - Google Patents

電力増幅装置

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JP2000165151A JP10340508A JP34050898A JP2000165151A JP 2000165151 A JP2000165151 A JP 2000165151A JP 10340508 A JP10340508 A JP 10340508A JP 34050898 A JP34050898 A JP 34050898A JP 2000165151 A JP2000165151 A JP 2000165151A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力増幅器5の出力レベルによってレベルを
変更する電源電圧回路のコイルを共通化する。 【解決手段】 出力増幅器5の出力レベルが小のとき、
スイッチS2をオフして、スイッチS1をスイッチング
させることにより、電源電圧回路7を降圧チョッパー回
路として動作させる。出力レベルが中のとき、スイッチ
S1をオンして、スイッチS2をオフして、バッテリー
電圧Vbをそのまま出力させる。出力レベルが大のと
き、スイッチS1をオンして、スイッチS2をスイッチ
ングさせることにより、電源電圧回路7を昇圧チョッパ
ー回路として動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオ機器に
用いて好適な電力増幅装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、電力増幅装置において、無駄な
電力損失を抑えるとともに、電力増幅装置の出力信号を
ひずまないようにするため、その出力レベルに応じて電
力増幅装置の電源電圧を切り換える技術が知られてい
る。電力増幅装置の入力または出力が小中レベルのとき
電源電圧を低くしておき、電力増幅装置の入力または出
力が大となった場合のみ電源電圧を高くするものであ
る。図5は上記の如き従来の電力増幅装置を示す図であ
る。
【0003】図5において、電力増幅装置の動作中、昇
圧チョッパ回路2内部の発振器2Aが作動して、スイッ
チングトランジスタSW11がオン/オフ動作すること
により昇圧チョッパ回路2が動作し、これによりバッテ
リーからの定電圧Vbが昇圧され、昇圧電圧が生成され
る。
【0004】この時点では、スイッチングトランジスタ
SW2はオフしており、出力増幅器5には、定電圧Vb
がバイパス回路を経由して電源電圧として印加される。
電圧Vbを電源電圧とする出力増幅器5において、入力
信号ASは増幅されて、出力増幅信号ZSが生成され
る。
【0005】上記の如き動作の間、常にコンパレータ4
Aによって図5のa点の電位Vaと、基準電圧Vref
とが比較されており、a点の電位Vaが基準電圧Vre
f以上か否か検出される。
【0006】出力増幅器5の出力増幅信号ZSが小また
は中レベルで図5のa点の電位Vaが基準電圧Vref
以下の場合、コンパレータ4Aの出力信号はLレベルと
なり、スイッチングトランジスタSW2はオフするの
で、バイパス回路3を介して定電圧Vbが出力増幅器5
に電源電圧として印加される。
【0007】また、出力増幅信号ZSが大レベルとな
り、a点の電位Vaが基準レベル以上になった場合、コ
ンパレータ4Aの出力はHレベルになるので、スイッチ
トランジスタSW2はオンして昇圧チョッパ回路2から
の昇圧電圧Vuが電源電圧として出力増幅器5に印加さ
れる。
【0008】再び出力増幅信号ZSが小または中レベル
になり、図5中の電位Vaが基準電圧Vrefより下回
ると、コンパレータ4Aの出力レベルがLレベルにな
り、バッテリーの定電圧Vbが出力増幅器5に印加され
る。
【0009】よって、出力増幅器5の出力レベルがVr
efより高くなった場合のみ、出力増幅器5の電源電圧
として電圧Vbより高い昇圧電圧Vuが印加されること
になる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図5の電力増幅装置で
は、出力レベルが小または中レベルのとき出力増幅器5
の電源電圧はバッテリーからの定電圧Vbとなる。出力
レベルが中レベルのときには損失電力を低減することは
できる。しかし、出力増幅器5の出力レベルが小レベル
のとき、前記出力レベルは定電圧Vbより大きく下回る
ので、損失電力が大きくなっていた。そこで、本発明
は、電力増幅装置の出力レベルが小レベルでの高効率化
を図ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、電力増幅装置
の出力信号レベルを調整するボリュームを有し、少なく
とも出力増幅器の電源電圧が可変となる電力増幅装置に
おいて、コイルを含み、外部電源からの固定電圧を昇圧
した第1電圧を発生する昇圧チョッパー回路と、コイル
を含み、前記固定電圧を降圧した第2電圧を発生する降
圧チョッパー回路とから成り、前記出力増幅器の出力レ
ベルに応じて、前記第1電圧または前記第2電圧を切り
換えて、前記出力増幅器の電源電圧として出力する電源
電圧回路を備え、前記昇圧チョッパー回路及び降圧チョ
ッパーのコイルを共通化したことを特徴とする。
【0012】特に、前記出力増幅器の出力レベルが大レ
ベルのとき前記第1電圧を前記出力増幅器に印加させ、
前記出力増幅器の出力レベルが小レベルのとき前記第2
電圧を前記出力増幅器に印加させることを特徴とする。
【0013】さらに、前記出力増幅器の出力レベルが中
レベルのとき、前記電源電圧回路は、外部電源の固定電
圧をそのまま出力することを特徴とする。
【0014】また、前記電源電圧回路は、共通化コイル
と、前記共通化コイルの一端にカソードが接続された第
1ダイオードと、前記共通化コイルの他端にアノードが
接続された第2ダイオードと、該第2ダイオードのカソ
ードに接続されたコンデンサーと、前記共通化コイルの
一端及び前記外部電源の間に接続された第1スイッチン
グ手段と、前記共通化コイルの他端に一端が接続された
第2スイッチング手段と、ボリュームの位置に応じて前
記第1及び第2スイッチング手段を制御する第1及び第
2スイッチ制御回路とから成ることを特徴とする。
【0015】特に、前記出力増幅器の出力レベルが小レ
ベルのとき前記第1スイッチ制御回路は前記第1スイッ
チング手段をスイッチングさせるとともに、前記第2ス
イッチ制御回路は前記第2スイッチング手段をオフさ
せ、前記出力増幅器の出力レベルが大レベルのとき前記
第1スイッチング手段をオンさせるとともに、前記第2
スイッチング手段をスイッチングさせることを特徴とす
る。
【0016】さらに、前記出力増幅器の出力レベルのと
き前記第1スイッチング手段をオンさせるとともに、第
2スイッチング手段をオフさせることを特徴とする。
【0017】本発明に依れば、出力増幅器の出力レベル
が大レベルになると、昇圧チョッパー回路として動作す
る電源電圧回路から発生する固定の昇圧電圧が前記出力
増幅器に印加され、出力増幅器の出力レベルが小レベル
になると、降圧チョッパー回路として動作する電源電圧
回路からの降圧電圧を前記出力増幅器に印加させる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
図であり、6は定電圧Vbを提供するバッテリー、7は
電源電圧回路であって、共通化されるコイルLと、コイ
ルLの一端にカソードが接続された第1ダイオードD1
と、コイルLの他端にアノードが接続された第2ダイオ
ードD2と、第2ダイオードD2のカソードに接続され
たコンデンサーCと、コイルLの一端及びバッテリー6
の間に接続された第1スイッチング手段S1と、コイル
Lの他端に一端が接続された第2スイッチング手段S2
と、後述されるボリュームの位置に応じて前記第1及び
第2スイッチング手段S1及びS2を制御する第1及び
第2スイッチ制御回路となる比較回路OP1及びOP2
から構成される。さらに、8は入力信号ASのレベルを
調整するボリューム、9は出力増幅器5の出力信号に基
づいて第1及び第2比較回路OP1及びOP2を制御す
る制御回路である。尚、図1において、図5と同一の回
路については、同一符号を付し、説明を省略する。
【0019】図1の電力増幅装置において、出力増幅器
5は入力信号ASを増幅し、増幅された入力信号ASに
対して反転及び非反転された増幅出力信号をスピーカS
Pに印加する。つまり、スピーカSPはBTL接続さ
れ、出力増幅器5はスピーカSPをBTL駆動する。
【0020】ここで、本発明の特徴は、出力増幅器5の
出力レベルに応じて出力増幅器5の電源電圧Vccを変
更することにある。以下、図1の動作を、図2を参照し
て説明する。
【0021】図1の制御回路9において、出力増幅器5
の出力信号を基準電圧V1及びV2(V1<V2)と比
較する。これにより、出力増幅器5の出力レベルを検出
して、出力レベルに基づいて比較回路OP1及びOP2
を制御するスイッチ制御信号SS1及びSS2が制御回
路9から発生する。つまり、出力増幅器5の出力レベル
をVoutとすると、前記出力レベルに応じたスイッチ
制御信号SS1及びSS2は、 Vout<V1のとき、SS1=「L」:SS2=
「H」 V1<Vout<V2のとき、SS1=「H」:SS
2=「H」 V2<Voutのとき、SS1=「H」:SS2=
「L」 となる。
【0022】図1において、出力増幅器5の出力レベル
が小レベルのとき、制御回路9は「L」レベルのスイッ
チ制御信号SS1及び「H」レベルのスイッチ制御信号
SS2を出力する。
【0023】スイッチ制御信号SS1は第1比較回路O
P1の第1正入力端子に印加される。第1比較回路OP
1は、第1正入力端子のほかに、第2正入力端子及び負
入力端子を有する。第1及び第2正入力端子では、印加
される入力のレベルが高い方の入力端子が優先される。
スイッチ制御信号SS1は「L」レベルであるので、第
2正入力端子の入力信号が優先される。ここで、第2正
入力端子の入力は電源電圧回路7の出力電源電圧Vcで
あるので、第1比較回路OP1では電源電圧+Vcと基
準電圧Vref1との比較動作が行われ、比較結果に応
じて第1スイッチ手段S1はオンまたはオフにスイッチ
ングされる。
【0024】また、スイッチ制御信号SS2は第2比較
回路OP2の第2正入力端子に印加される。第2比較回
路OP2は、第1正入力端子のほかに、基準電圧Vre
f2が印加される第2正入力端子、電源電圧+Vcが印
加される第3正入力端子及び発振器OSCからの三角波
信号が印加される負入力端子を有する。第2比較回路O
P2においても、第1比較回路OP1と同様、入力レベ
ルの高い正入力端子が優先される。スイッチ制御信号S
S2は「H」レベルなので、第1正入力端子が優先さ
れ、その結果第2比較回路OP2からは「L」レベルの
出力信号が発生し、第2スイッチ手段S2はオフされ
る。よって、第2スイッチ手段S2はないものと見なさ
れ、電源電圧回路7は降圧チョッパー回路を構成する。
【0025】降圧チョッパー回路となる電源電圧回路7
において、第1比較回路OP1の出力信号により第1ス
イッチ手段S1がオンオフ制御され、コンデンサーCが
充放電される。降圧チョッパー回路は定電圧Vbを降圧
させるものであり、その基本動作は、第1スイッチ手段
S1がオンオフ制御されることにより、図3(イ)の実
線の如く第1ダイオードD1のカソード電圧が電圧Vb
と略0Vとが交互に切り換えられ、前記カソード電圧が
コンデンサーCで平滑されることにより降圧チョッパー
回路の出力電圧が発生する。降圧チョッパー回路は、第
1スイッチ手段S1のオンオフのデューティー比が50
%の場合図3(イ)の点線のようにVb/2の電圧を発
生する。また、デューティー比が50%でない場合はデ
ューティー比に応じた平均電圧が降圧チョッパー回路か
ら発生し、オン期間が長ければ出力電圧VcLは図3
(イ)の点線のように電圧Vb/2より高くなり、オフ
期間が長ければ出力電圧VcLは逆に電圧Vb/2より
低くなる。
【0026】第1比較回路OP1において、降圧チョッ
パー回路の出力電圧VcLが基準電圧Vref1より高
いと「L」レベルの出力信号が発生し、第1スイッチ手
段S1がオフする。その為、コンデンサーCが放電さ
れ、コンデンサーCの端子電圧VcLは低下する。ま
た、電圧VcLが基準電圧Vref1より低いと「H」
レベルの出力信号が発生し、第1スイッチ手段S1がオ
フし、コンデンサーCが充電されるので、出力電圧Vc
Lは高くなる。上記のような負帰還により、降圧電圧V
cLは基準電圧Vref1に等しくなろうとするので、
電源電圧回路7の出力電圧Vcは降圧チョッパー回路の
出力電圧VcLになる。よって、出力増幅器5の出力レ
ベルに対して電源電圧VcLは、図2のように電源電圧
回路7の電源電圧うち最も小さい電圧が発生する。
【0027】また、出力増幅器5の出力レベルが中レベ
ルのとき、制御回路10は「H」レベルのスイッチ制御
信号SS1及び「H」レベルのスイッチ制御信号SS2
を出力する。
【0028】第1比較回路OP1において「H」レベル
のスイッチ制御信号SS1が優先され、これにより第1
比較回路OP1は常に「H」レベルの出力信号を発生す
る。その為、第1スイッチ手段S1はオンとなり、バッ
テリー電圧Vbをそのまま導通させる。また、第2比較
回路OP2には「H」レベルのスイッチ制御信号SS2
が印加されるので、第2比較回路OP2の出力によって
第2スイッチ手段S2はオフとなる。よって、電源電圧
回路7はバッテリー電圧Vbを加工せずに、そのまま出
力する。出力増幅器5の出力レベルが中レベルの場合の
電源電圧回路7の出力電圧は図2のように真ん中の電圧
VcM(=Vb)となる。
【0029】さらに、出力増幅器5の出力レベルが大き
くなると、制御回路10は「H」レベルのスイッチ制御
信号SS1及び「L」レベルのスイッチ制御信号SS2
を出力する。
【0030】「H」レベルのスイッチ制御信号SS1に
より、第1比較回路OP1は「H」レベルの出力信号を
発生する。その為、第1スイッチ手段S1はオンとな
り、バッテリー電圧Vbをそのまま導通させる。
【0031】一方、第2比較回路OP2では、第1正入
力端子の入力レベルが「L」レベルになるので、第2比
較回路OP2は、発振器OSCからの三角波信号と、基
準電圧Vref2及び電源電圧回路Vcとの比較動作を
行うようになる。これにより、電源電圧回路7は昇圧チ
ョッパー回路として動作開始する。
【0032】昇圧チョッパー回路となる電源電圧回路に
おいて、第2比較回路OP2の基準電圧Vref2はバ
ッテリー電圧Vbよりも高い電圧に設定される。出力電
圧Vcが第2比較回路OP2の基準電圧Vref2より
低くなると、第2比較回路OP2の出力信号は「L」レ
ベルになり、第2スイッチS2がオフする。その為、コ
イルLに蓄えられていたエネルギーがコンデンサーCに
充電され、コンデンサーCの端子電圧Vcが図3(ロ)
の実線のように上昇する。そして、出力電圧Vcが基準
電圧Vref2より高くなると、第2比較回路OP2の
出力信号は「H」レベルになり、第2スイッチS2はオ
ンし、コイルL及びダイオードD2の接続点は0Vにな
る。その為、コンデンサーCは放電されて、その端子電
圧Vcは図3(ロ)のように低くなると共に、コイルL
にはエネルギーが蓄えられる。このように、昇圧チョッ
パー回路では、出力電圧Vcが基準電圧Vref2に等
しくなるように動作するので、電源電圧回路7の出力電
圧Vcはバッテリー6からの電圧Vbよりも高い電圧V
cHが得られる。
【0033】さらに、第2比較回路OP2には三角波発
振信号が印加される。電源電圧回路7の出力電圧Vcが
基準電圧Vref2より高い場合、基準電圧Vref2
が優先され、三角波信号と基準電圧Vref2とが比較
される。その比較結果に応じて、第2スイッチ手段S2
がオン/オフ制御され、それにより昇圧電圧VcHが得
られる。
【0034】また、出力電圧Vcが基準電圧Vref2
より低いと、出力電圧Vcが優先され、出力電圧Vcと
三角波信号との比較結果に応じて第2スイッチ手段S2
がオン/オフ制御される。この場合、基準電圧Vref
2と三角波信号との比較の場合よりも、オン期間が長く
なるので、昇圧電圧VcHが低下すると昇圧電圧を素早
く上昇させることができる。よって、昇圧チョッパー回
路の出力電圧の著しい低下を防止することができる。
【0035】出力増幅器5の出力レベルが大レベルのと
き、図2のように電源電圧回路7の出力電圧VcHは出
力増幅器5に電源電圧Vccとして印加される。
【0036】以上説明してきたように、出力増幅器5の
電源電圧は図2の如く出力増幅器5の出力レベルに応じ
て切り換わるので、出力増幅器5の出力レベルに適した
電源電圧となり、その結果出力増幅器5での損失電圧を
低減することが可能である。
【0037】尚、図1において、出力増幅器5の一方の
増幅器の出力に応じて、電源電圧回路を制御している
が、これに限らず出力増幅器5の両方の出力信号に基づ
いて電源電圧回路7を制御することも可能であり、この
場合には出力増幅器5の出力信号にクリップが発生する
のを防止できる。
【0038】図4は、昇圧チョッパー回路の実際の回路
例であり、第2比較回路OP2は、基準電圧Vref2
と、出力電圧Vcを抵抗11a及び11bにより抵抗分
割された分圧電圧VcH´と、発振器OSCからの三角
波信号が印加され、その反転出力信号が第2スイッチ手
段S2に印加されるように構成される。
【0039】実際の回路では、バッテリー電圧Vbより
も高い基準電圧を作成することは困難である。そこで、
第2基準電圧Vref2をバッテリー電圧Vbよりも低
い電圧に設定し、電源電圧回路7の電圧VccHを抵抗
11a及び11bの抵抗分割により、バッテリー電圧V
bよりも低い値に分圧して、第2比較回路OP2に印加
する。これによれば、バッテリー電圧Vbよりも低い電
圧で昇圧チョッパー回路を動作させることができ、バッ
テリー電圧Vbよりも十分に高い電圧を発生させること
が可能である。また、降圧チョッパー回路でも、電源電
圧VcLを抵抗分割してから第1比較回路OP1に印加
させるようにすることも可能である。
【0040】
【発明の効果】本発明に依れば、出力増幅器の出力レベ
ルによって、電力増幅装置の電源電圧を変更することが
できるので、損失電力を低減することができるととも
に、出力波形のクリップを防止することができる。実用
域では、損失電力が削減できることにより、放熱器の小
型化が図られる。
【0041】特に、電源電圧回路を制御することによっ
て、昇圧チョッパー回路及び降圧チョッパー回路の両方
を動作させることができ、コイルを共通化させることが
できる。コイルの共通化により、電力増幅装置の小型化
を図れるとともに、コストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す回路図である。
【図2】図1の出力増幅器の出力波形と電源電圧Vcc
との関係を示す特性図である。
【図3】図1の電源電圧回路7の動作を説明するための
特性図である。
【図4】昇圧チョッパー回路2の他の回路例を示す回路
図である。
【図5】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
5 出力増幅器 6 バッテリー 7 電源電圧回路 8 ボリューム 9 可変抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 聡 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5J092 AA02 AA21 AA22 AA41 AA51 CA32 CA36 CA37 CA87 CA92 CA94 FA01 FA14 FA18 GR07 GR08 GR09 HA19 HA26 HA40 KA01 KA04 KA12 KA17 KA32 KA48 KA49 KA51 KA56 KA62 MA11 MA20 MA22 SA05 TA01 TA02 TA06 VL01 VL03 VL08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも出力増幅器の電源電圧が可変
    となる電力増幅装置において、 コイルを含み、外部電源からの固定電圧を昇圧した第1
    電圧を発生する昇圧チョッパー回路と、コイルを含み、
    前記固定電圧を降圧した第2電圧を発生する降圧チョッ
    パー回路とから成り、前記出力増幅器の出力レベルに応
    じて、前記第1電圧または前記第2電圧を切り換えて、
    前記出力増幅器の電源電圧として出力する電源電圧回
    路、を備え、前記昇圧チョッパー回路及び降圧チョッパ
    ーのコイルを共通化したことを特徴とする電力増幅装
    置。
  2. 【請求項2】 前記出力増幅器の出力レベルが大レベル
    のとき前記第1電圧を前記出力増幅器に印加させ、 前記出力増幅器の出力レベルの位置が小レベルの時前記
    第2電圧を前記出力増幅器に印加させることを特徴とす
    る請求項1または2記載の電力増幅装置。
  3. 【請求項3】 前記出力増幅器の出力レベルが中レベル
    のとき、前記電源電圧回路は、外部電源の固定電圧をそ
    のまま出力することを特徴とする請求項3記載の電力増
    幅装置。
  4. 【請求項4】 前記電源電圧回路は、 共通化コイルと、前記共通化コイルの一端にカソードが
    接続された第1ダイオードと、前記共通化コイルの他端
    にアノードが接続された第2ダイオードと、該第2ダイ
    オードのカソードに接続されたコンデンサーと、前記共
    通化コイルの一端及び前記外部電源の間に接続された第
    1スイッチング手段と、前記共通化コイルの他端に一端
    が接続された第2スイッチング手段と、ボリュームの位
    置に応じて前記第1及び第2スイッチング手段を制御す
    る第1及び第2スイッチ制御回路とから成ることを特徴
    とする請求項1記載の電力増幅装置。
  5. 【請求項5】 前記出力増幅器の出力レベルが小レベル
    のとき前記第1スイッチ制御回路は前記第1スイッチン
    グ手段をスイッチングさせるとともに、前記第2スイッ
    チ制御回路は前記第2スイッチング手段をオフさせ、 前記出力増幅器の出力レベルが大レベルのとき前記第1
    スイッチング手段をオンさせるとともに、前記第2スイ
    ッチング手段をスイッチングさせることを特徴とする請
    求項4記載の電力増幅装置。
  6. 【請求項6】 前記出力増幅器の出力レベルが中レベル
    のとき前記第1スイッチング手段をオンさせるととも
    に、第2スイッチング手段をオフさせることを特徴とす
    る請求項5記載の電力増幅装置。
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