JP2002043856A - 電力増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高効率であると共に小型軽量化が可能な電力増
幅装置を提供する。 【解決手段】低周波増幅部２０４，２１４の出力信号レ
ベルに基づき、電源選択部２０６，２０７，２１６，２
１７で低周波増幅部の電源電圧を切り換える。低周波増
幅部２０４，２１４に接続されるスピーカ５２，５３の
インピーダンスを調整することで、低電圧電源部２０１
を低周波増幅部２０４，２１４で共有して、低周波増幅
部２０４，２１４を所望の出力レベルとすることによ
り、低周波増幅部２０４，２１４のそれぞれに低電圧電
源部を設ける必要がなく、高効率な電力増幅器を小型軽
量化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電力増幅装置に関
する。詳しくは、低周波増幅部の出力信号レベルに基づ
き、低周波増幅部の電源電圧を切り換えると共に、複数
の低周波増幅部から所望の出力を得る場合、低周波増幅
部に接続される負荷のインピーダンスを調整すること
で、低周波増幅部に電力を供給する電源部を、複数の低
周波増幅部で共用するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電力増幅装置では、低周波増幅部
に供給される電源電圧を、低周波増幅部からの出力信号
の信号レベルに応じて切り換えることで、発熱量や電源
トランスの大容量化を抑制して、小型軽量化と共に高効
率化が図られている。

【０００３】図４は、従来の電力増幅装置の構成を示し
ている。電力増幅装置には、低周波増幅部１０４に電力
を供給するための低電圧電源部１０１と高電圧電源部１
０２が設けられる。低周波増幅部１０４では、音声信号
生成部１１から供給された音声信号Ｓａを増幅して音声
出力信号Ｓoutとしてスピーカ５１に供給する。また、
電源選択部１０６，１０７では、音声出力信号Ｓoutの
信号レベルに応じて低電圧電源部１０１あるいは高電圧
電源部１０２を選択して、低周波増幅部１０４の電源電
圧を切り換える。

【０００４】ここで、電源選択部１０６，１０７では、
音声出力信号Ｓoutの信号レベルが所定のレベルよりも
小さいときには、低電圧電源部１０１から供給される低
電圧ＶＬ+，ＶＬ-の電力を選択する。この場合、高電圧
電源部１０２から供給される高電圧の電力を用いる場合
よりも損失を少なくできる。また音声出力信号Ｓoutの
信号レベルが所定のレベルよりも大きいときには、低電
圧電源部１０１から供給される低電圧の電力に換えて高
電圧電源部１０２から供給される高電圧ＶＨ+，ＶＨ-の
電力を用いることで、歪みのない信号レベル大きな音声
出力信号Ｓoutを得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電力増幅装
置では、音声出力信号Ｓoutによってスピーカを駆動す
るときに、例えば図５に示すように、低域成分の音声を
出力するスピーカ５２と、中高域成分の音声を出力する
スピーカ５３を別個に設けて、音声信号生成部１２から
低域成分の音声信号Ｓlfを低周波増幅部２０４に供給す
ると共に中高域成分の音声信号Ｓhfを低周波増幅部２１
４に供給するものとし、低周波増幅部２０４から出力さ
れた音声出力信号Ｓlfoutでスピーカ５２を駆動すると
共に、低周波増幅部２１４から出力された音声出力信号
Ｓhfoutでスピーカ５３を駆動することが行われる場合
がある。

【０００６】ここで、高効率化のために低電圧電源部と
高電圧電源部を設けるものとして、音声出力信号の信号
レベルに応じて低電圧電源部あるいは高電圧電源部から
供給される電力の選択を行うものとしたとき、低域成分
と中高域成分とで音声信号の信号レベルが異なる場合に
は、低周波増幅部２０４での出力に応じた低電圧電源部
２０１と高電圧電源部２０２が必要となると共に、低周
波増幅部２１４での出力に応じた低電圧電源部２１１と
高電圧電源部２１２が必要となる。

【０００７】このため、音声出力信号の信号レベルに応
じて低電圧電源部２０１，２１１、あるいは高電圧電源
部２０２，２１２から供給される電力を、電源選択部２
０６，２０７，２１６，２１７によって選択することで
高効率化を実現できるが、低周波増幅部毎に低電圧電源
部と高電圧電源部が必要となり小型軽量化が困難となっ
てしまう。そこで、この発明では、高効率であると共に
小型軽量化が可能な電力増幅装置を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電力増幅
装置は、低周波増幅部と、低周波増幅部に電力を供給す
るための第１の電源部と、低周波増幅部に第１の電源部
よりも高電圧で電力を供給するための第２の電源部と、
低周波増幅部の出力信号が所定のレベルよりも小さいと
きには第１の電源部を選択して低周波増幅部に電力供給
を行うと共に、出力信号が所定のレベルよりも大きいと
きには第２の電源部を選択して低周波増幅部に電力供給
を行う電源選択部とを有する電力増幅装置において、低
周波増幅部を複数設け、複数の低周波増幅部から所望の
出力を得る際に、低周波増幅部に接続される負荷のイン
ピーダンスを調整することで、第１および／または第２
の電源部を複数の低周波増幅部で共用するものである。

【０００９】この発明においては、例えば音声信号の低
域用の低周波増幅部と中高域用の低周波増幅部が別個に
設けられて、それぞれの低周波増幅部でスピーカが駆動
される。また、低周波増幅部に電力を供給するための低
電圧電源部と、低電圧電源部よりも高電圧で電力供給を
行う高電圧電源部が設けられて、低周波増幅部から出力
される音声出力信号の信号レベルが小さいときには低電
圧電源部から低周波増幅部に対して電力供給が行われる
と共に、音声出力信号の信号レベルが所定のレベルより
も大きいときには高電圧電源部から低周波増幅部に対し
て電力供給が行われる。ここで、低域用の低周波増幅部
と中高域用の低周波増幅部に接続されるスピーカのイン
ピーダンスを選択することにより、低域用の低周波増幅
部と中高域用の低周波増幅部とで低電圧電源部が共用さ
れて、スピーカから所望の出力レベルの音声が出力され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態につ
いて、図を参照して詳細に説明する。図１は、この発明
に係る電力増幅装置の構成を示している。電源トランス
３０の一次側巻線にはＡＣプラグ３１が接続されてい
る。また、電源トランス３０の３つの二次側巻線には、
それぞれダイオードブリッジと平滑コンデンサが接続さ
れて、１つの低電圧電源部２０１と２つの高電圧電源部
２０２，２１２が構成される。

【００１１】低電圧電源部２０１の正極側端子２０１p
は、電源選択部２０６の切換スイッチ３０１の端子ａと
基準電圧生成回路３０２に接続されると共に、電源選択
部２１６の切換スイッチ３２１の端子ａと基準電圧生成
回路３２２に接続される。また、負極側端子２０１n
は、電源選択部２０７の切換スイッチ３１１の端子ａと
基準電圧生成回路３１２に接続されると共に、電源選択
部２１７の切換スイッチ３３１の端子ａと基準電圧生成
回路３３２に接続される。

【００１２】高電圧電源部２０２の正極側端子２０２p
は、切換スイッチ３０１の端子ｂと接続される。また、
高電圧電源部２０２の負極側端子２０２nは、切換スイ
ッチ３１１の端子ｂと接続される。

【００１３】また、高電圧電源部２１２の正極側端子２
１２pは、切換スイッチ３２１の端子ｂと接続されると
共に、高電圧電源部２１２の負極側端子２１２nは、切
換スイッチ３３１の端子ｂと接続される。

【００１４】音声信号生成部１２には、低周波増幅部２
０４，２１４が接続されており、低周波増幅部２０４に
は、低域成分の音声信号Ｓlfを供給すると共に、低周波
増幅部２１４には中高域成分の音声信号Ｓhfを供給す
る。

【００１５】低周波増幅部２０４では、供給された音声
信号Ｓlfを増幅して音声出力信号Ｓlfoutとしてスピー
カ５２供給する。また生成された音声出力信号Ｓlfout
は、電源選択部２０６の切換制御回路３０３と電源選択
部２０７の切換制御回路３１３にも供給する。また、低
周波増幅部２１４では、供給された音声信号Ｓhfを増幅
して音声出力信号Ｓhfoutとしてスピーカ５３に供給す
る。さらに、この音声出力信号Ｓhfoutを、電源選択部
２１６の切換制御回路３２３と電源選択部２１７の切換
制御回路３３３に供給する。

【００１６】電源選択部２０６の基準電圧生成回路３０
２では、低電圧電源部２０１から供給された低電圧ＶＬ
+の電力を用いて基準電圧Ｖref+を発生させて切換制御
回路３０３に供給する。切換制御回路３０３では、低周
波増幅部２０４から供給された音声出力信号Ｓlfoutと
基準電圧生成回路３０２からの基準電圧Ｖref+を比較し
て、音声出力信号Ｓlfoutの信号レベルが基準電圧Ｖref
+よりも大きくないときには、切換スイッチ３０１の可
動端子ｃを端子ａ側として、切換スイッチ３０１の可動
端子ｃに接続された低周波増幅部２０４に対して低電圧
電源部２０１から電力供給を行う。また、音声出力信号
Ｓlfoutの信号レベルが基準電圧Ｖref+よりも大きくな
ったときには切換スイッチ３０１の可動端子ｃを端子ｂ
側に切り換えるものとして、低周波増幅部２０４に対し
て高電圧電源部２０２から電力供給を行う。

【００１７】電源選択部２０７の基準電圧生成回路３１
２では、低電圧電源部２０１から供給された低電圧ＶＬ
-の電力を用いて基準電圧Ｖref-を発生させて切換制御
回路３１３に供給する。切換制御回路３１３では、低周
波増幅部２０４から供給された音声出力信号Ｓlfoutと
基準電圧生成回路３１２からの基準電圧Ｖref-を比較し
て、音声出力信号Ｓlfoutの信号レベルが基準電圧Ｖref
-よりも大きくないときには、切換スイッチ３１１の可
動端子ｃを端子ａ側として、切換スイッチ３１１の可動
端子ｃに接続された低周波増幅部２０４に対して低電圧
電源部２０１から電力供給を行う。また、音声出力信号
Ｓlfoutの信号レベルが基準電圧Ｖref-よりも大きくな
ったときには切換スイッチ３１１の可動端子ｃを端子ｂ
側に切り換えるものとして、低周波増幅部２０４に対し
て高電圧電源部２０２から電力供給を行う。

【００１８】また、電源選択部２１６，２１７でも電源
選択部２０６，２０７と同様に、低周波増幅部２１４か
らの音声出力信号と基準電圧生成回路で生成された基準
電圧を比較して、比較結果に基づき低周波増幅部２１４
の電源電圧の切り換えを行う。

【００１９】なお、基準電圧生成回路では基準電圧Ｖre
f1+（Ｖref1-）と基準電圧Ｖref1よりも電圧レベルの大
きい基準電圧Ｖref2+（Ｖref2-）を生成して切換制御回
路に供給すると共に、切換制御回路では、電源回路の切
り換えを行う際に、図２に示すように、音声出力信号Ｓ
outが基準電圧Ｖref2+（Ｖref2-）よりも大きくなった
ときに、電源電圧を低電圧ＶＬ+（ＶＬ-）から高電圧Ｖ
Ｈ+（ＶＨ-）に切り換えると共に、音声出力信号Ｓout
が基準電圧Ｖref1+（Ｖref1-）よりも小さくなったとき
に、電源電圧を高電圧ＶＨ+（ＶＨ-）から低電圧ＶＬ+
（ＶＬ-）に切り換えるものとしてヒステリシス特性を
持たせるものとすれば、電源電圧の切り換え動作を安定
して行うことができる。

【００２０】このように構成された電力増幅装置では、
例えば低電圧電源部２０１で生成された電力を低域側の
低周波増幅部２０４と中高域側の低周波増幅部２１４で
共用できるように、電源電圧やスピーカのインピーダン
ス等が設定される。なお、以下の説明では正極側の電源
電圧について説明する。

【００２１】ここで、通常音楽を聴いているときの平均
電力が最大電力の１／８程度であるとき、平均電力では
低電圧電源部２０１から低周波増幅部に対して電力供給
を行うと共に、最大電力のときには高電圧電源部２０
２，２１２から電力供給を行うものとした場合、低電圧
電源部２０１からの電源電圧をＶL、高電圧電源部２０
２（２１２）からの電源電圧をＶHとしたときには、式
（１）を満たすように電源電圧ＶＬ，ＶＨが設定され
る。 ＶＬ＝ＶＨ×√８＋ｋ ・・・（１） となる。

【００２２】また、スピーカ５２から低域側の音声を出
力すると共に、スピーカ５３から中高域側の音声を出力
するものとした場合、音のエネルギー量のバランスは、
低域側の音声に対して中高域側の音声が１／３倍程度で
あることが一般的に好ましい。

【００２３】このため、低域側の低周波増幅部２０４の
出力レベルをＱ[ｗ]、スピーカ５２のインピーダンスを
Ｚslとすると、高電圧電源部２０２の電源電圧ＶＨlfは
式（２）に基づいて算出することができると共に、低電
圧電源部２０１の電源電圧ＶＬは式（３）に基づいて算
出することができる。 ＶＨlf＝√（Ｑ×Ｚsl）×√２ ・・・（２） ＶＬ ＝ＶＨlf／√８＋ｋl ・・・（３） なお、「ｋl」は、電源電圧の切り換えが行われる基準
電圧Ｖref2付近での歪率劣化を抑えるために設定された
電圧である。

【００２４】また、電源電圧ＶＨlf，ＶＬと基準電圧Ｖ
ref1，Ｖref2の関係は、例えば図３に示すように、基準
電圧Ｖref2を電圧（ＶＨlf／√８）と略等しくなるよう
に設定すると共に、電源切換動作がヒステリシス特性を
有するように、基準電圧Ｖref1が基準電圧Ｖref2よりも
例えば１Ｖ程度低くなるように設定する。

【００２５】中高域側の低周波増幅部２１４の出力レベ
ルは、低域の音声に対して中高域の音声が１／３倍程度
であることが一般的に好ましいことから（Ｑ／３）[ｗ]
となり、スピーカ５３のインピーダンスをＺshとする
と、高電圧電源部２１２の電源電圧ＶＨhfは式（４）に
基づいて算出することができると共に、低電圧電源部２
０１の電源電圧ＶＬは式（５）に基づいて算出すること
ができる。 ＶＨhf＝√（（Ｑ／３）×Ｚsh）×√２ ・・・（４） ＶＬ＝ＶＨhf／√８＋ｋh ・・・（５） なお「ｋh」は、低周波増幅部２１４での音声出力信号
の立ち上がりを速やかに行わせるために設定された電圧
である。

【００２６】ここで、低域側の電力増幅回路の出力を
「９０ｗ」、スピーカ５２のインピーダンスを４Ω、歪
率の劣化を抑えるためにｋl＝５Ｖとすると、式（２）
から、電源電圧ＶＨlfは「２６．８Ｖ」となる。また、
式（３）を用いることで、電源電圧ＶＬは「１４．５
Ｖ」となる。

【００２７】次に、低周波増幅部２１４での音声出力信
号の立ち上がりを速やかに行わせるために「ｋh」を
６．５Ｖに設定すると共に、低電圧電源部２０１を共用
することから、高電圧電源部の電源電圧ＶＨhfは、式
（５）に基づいて、「２２．６Ｖ」となる。さらに、式
（５）で算出された電源電圧ＶＨhfと式（４）からイン
ピーダンスＺshは「８．５Ω」となる。

【００２８】このため、低域側の出力を「９０Ｗ」、ス
ピーカ５２のインピーダンスを「４Ω」、スピーカ５３
のインピーダンスを一般的なインピーダンス値「８Ω」
とすれば、電源電圧ＶＨlfは「２６．８Ｖ」、電源電圧
ＶＬは「１４．５Ｖ」となと共に、スピーカ５３のイン
ピーダンスを「８Ω」としたことで、電源電圧ＶＨhfは
「２１．９Ｖ」、電源電圧ＶＬは「１４．２Ｖ」とな
る。この場合、スピーカ５２側で算出された電源電圧Ｖ
Ｌとスピーカ５３側で算出された電源電圧ＶＬの電圧値
は略等しくなることから、低周波増幅部２０４，２１４
のそれぞれに対して低電圧電源部を設けることなく１つ
の低電圧電源部から２つの低周波増幅部２０４，２１４
に対して電力の供給をして、所望の出力レベルの音声を
スピーカ５２，５３から出力させることができる。な
お、負極側の電源電圧も正極側と同様にして算出するこ
とができる。

【００２９】このように、上述の実施の形態によれば、
スピーカのインピーダンスを調整することにより、低周
波増幅部のそれぞれに高電圧電源部と低電圧電源部を設
けなくとも、電源部を共用させて低周波増幅部を効率よ
く動作させることができると共に、電源部を共用するこ
とから、電力増幅装置を小型軽量化することができる。
なお、上述の実施の形態では、低電圧電源部を共用する
ものとしたが、低電圧電源部だけでなく高電圧電源部の
共用化をはかるものとしても良い。さらに、インピーダ
ンスを調整して各低周波増幅部での電源電圧ＶＨが略等
しくなると共に、各低周波増幅部での電源電圧ＶＬが略
等しくなるときには、低電圧電源部と高電圧電源部を共
に共用することもできる。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、低周波増幅部の出力
信号レベルに基づき、低周波増幅部の電源電圧を切り換
えると共に、複数の低周波増幅部から所望の出力を得る
場合、低周波増幅部に接続される負荷のインピーダンス
を調整することで、低周波増幅部に電力を供給する電源
部が、複数の低周波増幅部で共用される。このため、低
周波増幅部毎に電源部を設ける必要がなく、高効率の電
力増幅装置を小型軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電力増幅装置の構成を示す図で
ある。

【図２】電源電圧切換動作を示す図である。

【図３】電源電圧と基準電圧を示す図である。

【図４】従来の電力増幅装置の構成を示す図である。

【図５】従来の電力増幅装置の他の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１，１２ 音声信号生成部 ５１，５２，５３ スピーカ １０１，２０１，２１１ 低電圧電源部 １０２，２０２，２１２ 高電圧電源部 １０４，２０４，２１４ 低周波増幅部 １０６，１０７，２０６，２０７，２１６，２１７ 電
源選択部 ３０１，３１１，３２１，３３１ 切換スイッチ ３０２，３１２，３２２，３３２ 基準電圧生成回路 ３０３，３１３，３２３，３３３ 切換制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J069 AA02 AA41 AA51 CA36 CA92 FA14 HA19 HA29 HA36 HA37 HA38 KA11 KA42 KA49 KA61 KA62 MA09 TA01 TA02 5J091 AA02 AA41 AA51 CA36 CA92 FA14 HA19 HA29 HA36 HA37 HA38 KA11 KA42 KA49 KA61 KA62 MA09 TA01 TA02 5J092 AA02 AA41 AA51 CA36 CA92 FA14 GR05 HA19 HA29 HA36 HA37 HA38 KA11 KA42 KA49 KA61 KA62 MA09 TA01 TA02 VL08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低周波増幅部と、 前記低周波増幅部に電力を供給するための第１の電源部
   と、 前記低周波増幅部に前記第１の電源部よりも高電圧で電
   力を供給するための第２の電源部と、 前記低周波増幅部の出力信号が所定のレベルよりも小さ
   いときには前記第１の電源部を選択して前記低周波増幅
   部に電力供給を行うと共に、前記出力信号が前記所定の
   レベルよりも大きいときには前記第２の電源部を選択し
   て前記低周波増幅部に電力供給を行う電源選択部とを有
   する電力増幅装置において、 前記低周波増幅部を複数設け、 前記複数の低周波増幅部から所望の出力を得る際に、前
   記低周波増幅部に接続される負荷のインピーダンスを調
   整することで、前記第１および／または前記第２の電源
   部を前記複数の低周波増幅部で共用することを特徴とす
   る電力増幅装置。
2. 【請求項２】 前記複数の低周波増幅部では、異なる周
   波数帯域の信号を増幅することを特徴とする請求項１記
   載の電力増幅装置。