JP2002094340A - デジタル電力増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の電圧に定電圧化された電力が電源装置
からスイッチング素子に供給されるので、増幅特性が優
れているデジタル電力増幅装置を提供する。 【解決手段】 スイッチング素子１６のうちで配線を介
して電力入力電極に接続されている電力入力端子におけ
る電圧ではなく、電力入力電極そのものにおける電圧を
電圧帰還部が電源装置１７に帰還させる。このため、配
線の抵抗によって降下した電圧ではなく、スイッチング
素子１６に実際に供給されている正確な電圧が電源装置
１７に帰還され、この正確な電圧に基づいて電源装置１
７が電力を定電圧化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、スイッチング
動作によって電力増幅を行うスイッチング素子とこのス
イッチング素子に電力を供給する電源装置とを含むデジ
タル電力増幅装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、デジタル電力増幅装置のスイッ
チング素子や電源装置等は夫々別個の半導体チップとし
て形成されており、これらの半導体チップのパッケージ
が単一または複数のプリント基板上に混成集積されてい
る。このため、各々のパッケージでは半導体チップの電
極（ボンディングパッド）とリードフレームの端子とが
ボンディングワイヤ等の配線を介して接続されており、
夫々のパッケージのリードフレームの端子同士はプリン
ト基板上にプリントされている配線やプリント基板間の
配線を介して接続されている。

【０００３】一方、デジタル電力増幅装置では、電源装
置からスイッチング素子に供給される電力の電圧が所定
の値から変動すると、歪率も変動して増幅特性が劣化す
る。このため、電源装置は、スイッチング素子に供給し
た電力の電圧を帰還させ、帰還させた電圧に基づいて電
力を定電圧化して、所定の電圧の電力をスイッチング素
子に供給する、という帰還制御を行っている。そして、
従来のデジタル電力増幅装置では、電源装置の電力出力
電極やスイッチング素子の電力入力端子における電圧が
電源装置に帰還されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、プリント基
板上にプリントされている配線やプリント基板間の配線
やボンディングワイヤ等の配線では、電源装置からスイ
ッチング素子に電力が供給されて電流が流れると、これ
らの配線の抵抗によって電圧が降下する。特に、消費電
力が大きくなると、この降下が大きくなる。このため、
電源装置の電力出力電極やスイッチング素子の電力入力
端子における電圧はスイッチング素子の電力入力電極に
実際に供給されている電圧とは相違しており、この様な
正確でない電圧を電源装置に帰還させても、電源装置は
スイッチング素子に供給する電力を所定の電圧に定電圧
化することができない。

【０００５】つまり、従来のデジタル電力増幅装置で
は、所定の電圧に定電圧化された電力が電源装置からス
イッチング素子に供給されなくて、増幅特性が優れてい
るとは言い難かった。従って、本願の発明は、所定の電
圧に定電圧化された電力が電源装置からスイッチング素
子に供給されるので、増幅特性が優れているデジタル電
力増幅装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るデジタル
電力増幅装置では、スイッチング素子のうちで配線を介
して電力入力電極に接続されている電力入力端子におけ
る電圧ではなく、電力入力電極そのものにおける電圧を
電圧帰還部が電源装置に帰還させる。このため、配線の
抵抗によって降下した電圧ではなく、スイッチング素子
に実際に供給されている正確な電圧が電源装置に帰還さ
れ、この正確な電圧に基づいて電源装置が電力を定電圧
化する。従って、所定の電圧に定電圧化された電力が電
源装置からスイッチング素子に供給される。

【０００７】請求項２に係るデジタル電力増幅装置で
は、夫々第一及び第二の配線を介して電力入力電極に接
続されている電力入力端子及び電圧検出端子がスイッチ
ング素子に設けられており、電力入力端子は電源装置の
電力出力端子に接続されている。このため、第一の配線
には電流が流れ、第一の配線の抵抗によって、電力入力
電極と電力入力端子との間で電圧が降下する。

【０００８】しかし、電圧検出端子は電源装置の電圧帰
還端子に接続されているので、第二の配線には電流が流
れず、第二の配線に抵抗があっても、電力入力電極と電
圧検出端子との間で電圧が降下しない。従って、電源装
置の電圧帰還端子に帰還する電圧はスイッチング素子の
電力入力電極における電圧と等しく、スイッチング素子
の電力入力電極における電圧を電源装置に簡易に帰還さ
せることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本願の発明の一実施形態
を、図１、２を参照しながら説明する。図１に示されて
いる様に、本実施形態のデジタル電力増幅装置１１で
は、電力増幅される信号が配線１２を介して入力インタ
フェース１３に入力され、入力インタフェース１３は入
力された信号を信号処理装置１４で扱える形式に変換し
てから信号処理装置１４へ送る。信号処理装置１４とし
ては、入力信号がアナログ信号の場合は比較器等が用い
られ、入力信号がデジタル信号の場合はデルタシグマ変
調器等が用いられ、演算装置等が用いられてもよい。

【００１０】信号処理装置１４は、後述のスイッチング
素子が信号を処理することができる様に、入力インタフ
ェース１３から受け取った信号にパルス幅変調等を施し
て、２値や３値以上のスイッチング信号を出力する。信
号処理装置１４から出力されたスイッチング信号はスイ
ッチングドライバ１５へ送られ、スイッチングドライバ
１５は信号処理装置１４から受け取ったスイッチング信
号に電圧変換、差動変換、電流増幅を施す。スイッチン
グドライバ１５から出力される信号はスイッチング素子
１６へ送られる。

【００１１】図２は、スイッチング素子１６を構成して
いる２個の電界効果トランジスタのうちで電源装置１７
に接続されている電界効果トランジスタの詳細を示して
いる。この電界効果トランジスタの半導体チップ２１は
パッケージ２２に組み込まれており、半導体チップ２１
の信号入力電極２３はボンディングワイヤ２４を介して
リードフレームの信号入力端子２５に接続されている。
スイッチングドライバ１５はこの信号入力端子２５に接
続されている。

【００１２】半導体チップ２１の電力入力電極２６はボ
ンディングワイヤ２７、２８を介してリードフレームの
夫々電力入力端子３１及び電圧検出端子３２に接続され
ており、半導体チップ２１の信号出力電極３３はボンデ
ィングワイヤ３４を介してリードフレームの信号出力端
子３５に接続されている。電力入力端子３１及び電圧検
出端子３２は夫々配線３６、３７を介して電源装置１７
の電力出力端子４１及び電圧帰還端子４２に接続されて
いる。

【００１３】電源装置１７は、配線４３、４４を介して
入力された電力を配線３６を介してスイッチング素子１
６に供給するが、その際、配線３７を介して帰還された
電圧に基づいて、スイッチング素子１６に供給する電力
を定電圧化する。電源装置１７から電力を入力すると共
にスイッチングドライバ１５から信号を入力したスイッ
チング素子１６は、この信号に基づくスイッチング動作
によって電力増幅を行って、電力増幅後の信号を信号出
力端子３５から出力する。

【００１４】信号出力端子３５にはコイル４５が接続さ
れており、スイッチング素子１６から出力された信号は
コイル４５とコンデンサ４６とで周波数帯域を制限され
てアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換され
た信号は、配線４７を介して負荷（図示せず）へ送ら
れ、スピーカ等であるこの負荷を駆動する。

【００１５】以上の様なデジタル電力増幅装置１１で
は、電源装置１７から配線３６及びボンディングワイヤ
２７を介してスイッチング素子１６の半導体チップ２１
に電力が供給されて配線３６及びボンディングワイヤ２
７に電流が流れると、これらの配線３６及びボンディン
グワイヤ２７の抵抗によって電圧が降下する。しかし、
ボンディングワイヤ２８及び配線３７は半導体チップ２
１の電力入力電極２６における電圧を検出して電源装置
１７に帰還させるだけあるので、これらのボンディング
ワイヤ２８及び配線３７には電流が流れない。

【００１６】このため、ボンディングワイヤ２８及び配
線３７に抵抗があっても、電力入力電極２６と電圧帰還
端子４２との間で電圧が降下しない。従って、電圧帰還
端子４２に帰還される電圧は電力入力電極２６における
電圧と等しく、スイッチング素子１６に実際に供給され
ている正確な電圧が電源装置１７に帰還され、この正確
な電圧に基づいて電源装置１７が電力を定電圧化する。
この結果、所定の電圧に定電圧化された電力が電源装置
１７からスイッチング素子１６に供給される。

【００１７】例えば、配線４７に接続されている負荷の
抵抗を４Ωとし、半導体チップ２１の導通時における電
力入力電極２６と信号出力電極３３との間の抵抗及びボ
ンディングワイヤ３４の抵抗を無視すると、ボンディン
グワイヤ２７の抵抗は１６ｍΩ程度であるので、 １６×１０^-3÷４×１００＝０．４ となり、仮に電力入力端子３１における電圧を帰還させ
ると、負荷に対してボンディングワイヤ２７で０．４％
の影響が生じる。

【００１８】しかし、このデジタル電力増幅装置１１で
は、上述の様に、ボンディングワイヤ２８及び配線３７
は半導体チップ２１の電力入力電極２６における電圧を
検出して電源装置１７に帰還させるだけあるので、これ
らのボンディングワイヤ２８及び配線３７には電流が流
れない。このため、ボンディングワイヤ２８及び配線３
７の抵抗による影響は全く生じない。

【００１９】

【発明の効果】請求項１に係るデジタル電力増幅装置で
は、所定の電圧に定電圧化された電力が電源装置からス
イッチング素子に供給されるので、増幅特性が優れてい
る。

【００２０】請求項２に係るデジタル電力増幅装置で
は、電源装置の電圧帰還端子に帰還する電圧はスイッチ
ング素子の電力入力電極における電圧と等しく、スイッ
チング素子の電力入力電極における電圧を電源装置に簡
易に帰還させることができるので、製造コストが低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願の発明の一実施形態の概略的な回路図であ
る。

【図２】一実施形態の要部の回路図である。

【符号の説明】

１１…デジタル電力増幅装置、１６…スイッチング素
子、１７…電源装置、２６…電力入力電極、２７…ボン
ディングワイヤ（第一の配線）、２８…ボンディングワ
イヤ（電圧帰還部、第二の配線）、３１…電力入力端
子、３２…電圧検出端子（電圧帰還部）、３７…配線
（電圧帰還部）、４１…電力出力端子、４２…電圧帰還
端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力されるデジタル信号に基づくスイッ
   チング動作によって電力増幅を行うスイッチング素子
   と、このスイッチング素子に電力を供給すると共に、前
   記電力の電圧に基づいて前記電力を定電圧化する電源装
   置と、前記スイッチング素子の電力入力電極における電
   圧を前記定電圧化のための前記電圧として前記電源装置
   に帰還させる電圧帰還部とを具備するデジタル電力増幅
   装置。
2. 【請求項２】 夫々第一及び第二の配線を介して前記電
   力入力電極に接続されている電力入力端子及び電圧検出
   端子が前記スイッチング素子に設けられており、前記電
   力入力端子は前記電源装置の電力出力端子に接続されて
   おり、前記電圧検出端子は前記電源装置の電圧帰還端子
   に接続されている請求項１記載のデジタル電力増幅装
   置。