JP2004509548A - スイッチングパワー増幅器 - Google Patents

スイッチングパワー増幅器 Download PDF

Info

Publication number
JP2004509548A
JP2004509548A JP2002528907A JP2002528907A JP2004509548A JP 2004509548 A JP2004509548 A JP 2004509548A JP 2002528907 A JP2002528907 A JP 2002528907A JP 2002528907 A JP2002528907 A JP 2002528907A JP 2004509548 A JP2004509548 A JP 2004509548A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
switching power
power amplifier
unit
output
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2002528907A
Other languages
English (en)
Inventor
プッヅィース ブルノ ジェイ ジー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JP2004509548A publication Critical patent/JP2004509548A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2175Class D power amplifiers; Switching amplifiers using analogue-digital or digital-analogue conversion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/217Class D power amplifiers; Switching amplifiers
    • H03F3/2178Class D power amplifiers; Switching amplifiers using more than one switch or switching amplifier in parallel or in series
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/03Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/114Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier comprising means for electro-magnetic interference [EMI] protection
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/372Noise reduction and elimination in amplifier
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F2200/00Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/537A transformer being used as coupling element between two amplifying stages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

スイッチングパワー増幅器は例えばオーディオアプリケーションに用いられる。効率の良いパフォーマンスを得るためにD級技術が用いられる。スイッチングパワー増幅器を更に改良するために、複数のローパワースイッチングパワー増幅器をより大きなスイッチングパワー増幅器に統合するということを提案する。ノイズ及びEMIを劣化させることなくスイッチングパワー増幅器の精度及び効率が向上する。

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーディオ出力信号を供給するスイッチングパワー増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】
ヨーロッパ特許出願公開公報第EP−A−0930700号から、いわゆるPCM入力信号を入力部で受信する、いわゆるD級増幅器が既知である。
【0003】
従来のD級技術の使用により、効率、線形性又はEMIの3つの不完全な点のいずれか1つを、残りの2つの内少なくとも1つを犠牲にして改善させることができる。スイッチング周波数は必要とされる信号のバンド幅に正比例する。更に、例えばDSD(Direct Stream Digital)に対する高い反復レートは、極めて高いスイッチングノイズに転換され、これは低効率につながる。DSD信号は、オーディオ信号を以下のパラメータを用いて表したものである。サンプリング周波数=44.1kHzの64又は48倍。1ビット、ノイズシェーピング済み。最大変調指数=50%。60kHzのバンド幅を用い、スペクトル情報最大100kHz。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、既知のスイッチングパワー増幅器を改良することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明によるスイッチングパワー増幅器は独立請求項記載の特徴を有する。
【0006】
スイッチングパワー増幅器の精度及び効率は、複数のローパワースイッチングパワー段をより大きな増幅器に統合することにより向上される。
【0007】
このようにして、他の不完全な点を劣化させることなくスイッチングパワー増幅器の効率を向上することが可能になる。本発明の実施例は従属項に記載した。
【0008】
多相の利点は、出力スイッチが供給する必要があるのが全出力の一部のみになることと、スイッチが小さいためスイッチングが早く、損失が少ないことと、出力遷移の数がこれらの小さなスイッチに分布していることと、1つのスイッチのタイミングエラーの影響が単相であった場合の1/nになることとである。
【0009】
特別な駆動方法の使用により、信号電圧統合時の損失を小さくすることが可能になる。誘導統合器は統合時にエラーが起きないように工夫されている。本方法により、例えばDSD信号を、ディストーションが低く高効率なアナログパワーへ直接変換することが可能になる。
【0010】
本発明及び本発明を利するよう随意的に実施される付加的な特徴を、以下に記載の実施例及び図を参照して説明し、明らかにする。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1はスイッチングパワー増幅器SPAの一例を示すブロック概略図である。スイッチングパワー増幅器は入力Iで入力信号を受け取る。入力Iは入力ユニットINUと結合されており、この入力ユニットINUは、入力信号を多相駆動ユニットMPDUにおいて用いることが可能な信号に変換する。多相駆動ユニットの出力はパワー段PSと結合されている。パワー段の出力は加算ユニットSUMUと結合されている。加算ユニットの出力は、ローパスフィルタを介して、スイッチングパワー増幅器の出力Oと結合されている。
【0012】
多相の利点は、出力スイッチが供給する必要があるのが全出力の一部のみになることと、スイッチが小さいためスイッチングが早く、損失が少ないことと、出力遷移の数がこれらの小さなスイッチに分布していることと、1つのスイッチに及ぼすタイミングエラーの影響が単相であった場合の1/nになることとである。
【0013】
図2は、入力I2においていわゆるDSD信号を受け取るスイッチングパワー増幅器の一例SPA2を示す。入力I2は入力ユニットINU2を介して多相駆動ユニットMPDU2と結合されている。また本例では、多相駆動ユニットはパワー段PS2と結合されている。更にパワー段の出力は加算ユニットSUMU2と結合されている。加算ユニットの出力は、ローパスフィルタLPF2を介して、スイッチングパワー増幅器の出力O2と結合されている。
【0014】
本例では入力ユニットINU2は入力されたDSD信号をフィルタし、k個の信号を多相駆動ユニットMPDU2に供給する。多相駆動ユニットはn個の駆動信号を、この例ではn相であるパワー段PS2に供給する。このパワー段の出力はn個の異なった出力信号を加算する加算ユニットに結合されている。加算ユニットの出力はローパスフィルタLPF2、例えばLCローパスフィルタを介して、スイッチングパワー増幅器SPA2の出力O2と結合されている。
【0015】
ゲインを生み出す本方法は、DSD信号の変調レベルが低すぎる場合でも、DSD信号が増幅器を完全に変調することを可能にする。
【0016】
図3は、本発明記載のスイッチングパワー増幅器の更なる一例SPA3を示す。本例では、入力I3はいわゆるPCM信号を受け取り、この入力I3は入力ユニットINU3に結合されている。また本例では、入力ユニットは多相駆動ユニットMPDU3に結合されており、この多相駆動ユニットはパワー段PS3に結合されている。パワー段の出力は加算ユニットSUMU3に結合されており、この加算ユニットはローパスフィルタLPF3を介して、スイッチングパワー増幅器の出力O3と結合されている。本例ではDSD入力信号の代わりにPCM入力信号が使用されている。本例では入力ユニットINU3は、多相駆動ユニットMPDU3にk個の信号を供給する、アップサンプラー及びノイズシェーパーを有する。
【0017】
図4は、アナログ増幅器としてのスイッチングパワー増幅器の一例SPA4を示す。本例では、入力I4はアナログの入力信号を受け取り、この入力は入力ユニットINU4に結合されている。本例ではこの入力ユニットは、入力信号から制御信号cs4を引く減算器SUB4を有する。第二の制御信号CSU2を、例えば出力O4から加えることが可能である。減算器の出力は、フィルタユニットFU4及びAD変換器ユニットADC4を介して多相駆動ユニットMPDU4に結合されている。本例では多相駆動ユニットの出力もパワー段PS4に結合されている。パワー段の出力は加算ユニットSUMU4に結合されている。加算ユニットの出力は、ローパスフィルタLPF4を介してスイッチングパワー増幅器の出力と結合されている。
【0018】
本例ではスイッチングパワー増幅器SPA4はアナログ入力信号を受け取る。デジタルオーディオを直接処理する能力よりも経済面に重点が置かれているときには、多相演算は利点が未だに大きく、アナログ環境でアプリケーションを保証するのに十分の利点を有する。これは、オーバーサンプリングを行うロービットADC変換器などのアナログ制御ループにより行われ、アナログ制御ループのフラッシュADCへの供給出力はパワー段と同程度の量子数を有する。その後ADCからの出力は前記に説明されたように処理することができる。
【0019】
制御ループの入力は、加算ユニットSUMU4の後の出力と入力との間の差である。余分なフィードバック信号は、出力を含む、出力フィルタ上の幾つかのポイントにおいて取り除かれることができる。
【0020】
図5は加算ユニットの一例SUMU5を示し、これは、いわゆる自動変換器を用いる、信号を高精度で加算(実際は平均化)する方法を有する。加算の精度はコアの性質に影響を受けない。信号は増幅器A1−A4を介してコイルL1及びL2に供給される。コイルL1及びL2は出力コイルL3に結合されている。加算を1レベル行うことにより相の数が二倍になることが分かるであろう。本方法は大きな利点の一つとして、加算の精度が極めて高いことを有する。加算ネットワークは出力フィルタと分離されている。出力電流によるコアの磁化は起こらない。リップル電流は小さくすることが可能である。また、コイルの大きさは供給される電力の量とは無関係である。更に、このように信号を加えることにより、インダクタの許容誤差は無視できるようになる。
【0021】
本方法は幾つかの例に基づいて記述された。当業者は本発明の範囲内に入る多くの変形例に気付くであろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明記載のスイッチングパワー増幅器のブロック概略図。
【図2】本発明記載の、DSD入力信号を用いた場合のより詳細なスイッチングパワー増幅器のブロック概略図。
【図3】本発明記載の、PCM入力信号を用いた場合のスイッチングパワー増幅器の一例のブロック概略図。
【図4】アナログ実施のスイッチングパワー増幅器のブロック概略図。
【図5】インダクタ加算手段の一例。

Claims (11)

  1. 入力信号を変換する入力ユニットと、複数の並列なローパワースイッチングパワー段と、これら段を駆動する駆動ユニットと、前記パワー段の出力信号を加算する加算ユニットとを有するスイッチングパワー増幅器。
  2. 前記駆動ユニットが多相駆動ユニットであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器。
  3. 前記複数の並列なローパワースイッチングパワー段がN相パワー段であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器。
  4. 前記加算ユニットがインダクタ加算ユニットであることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器。
  5. 前記入力ユニットがFIRフィルタを有し、前記入力信号がDSD信号であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器。
  6. 前記入力ユニットがアップサンプラー及びノイズシェーパーを有し、前記入力信号がPCM信号であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器。
  7. 前記入力ユニットがフィルタユニット及びAD変換器を有し、前記入力信号がアナログ信号であることを特徴とする請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器。
  8. 請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器で用いられる相駆動ユニット。
  9. 請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器で用いられるパワー段。
  10. 請求項1に記載のスイッチングパワー増幅器で用いられるインダクタ加算ユニット。
  11. スイッチングパワー増幅器を駆動する方法。
JP2002528907A 2000-09-21 2001-09-06 スイッチングパワー増幅器 Withdrawn JP2004509548A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00203269 2000-09-21
PCT/EP2001/010317 WO2002025809A2 (en) 2000-09-21 2001-09-06 Switching power amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004509548A true JP2004509548A (ja) 2004-03-25

Family

ID=8172042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002528907A Withdrawn JP2004509548A (ja) 2000-09-21 2001-09-06 スイッチングパワー増幅器

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6803816B2 (ja)
EP (1) EP1323230B1 (ja)
JP (1) JP2004509548A (ja)
KR (1) KR20020067522A (ja)
CN (1) CN1319269C (ja)
AT (1) ATE360916T1 (ja)
DE (1) DE60128117T2 (ja)
WO (1) WO2002025809A2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006295900A (ja) * 2005-03-17 2006-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 増幅装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置
JP2008283462A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Yamaha Corp デジタルアンプ装置およびスピーカ装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7116956B2 (en) * 2001-02-16 2006-10-03 Cubic Corporation Power oscillator for control of waveshape and amplitude
US7200187B2 (en) * 2001-07-26 2007-04-03 O'brien Thomas J Modulator for digital amplifier
US6982662B2 (en) * 2003-03-06 2006-01-03 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for efficient conversion of signals using look-up table
US7053700B2 (en) * 2003-06-02 2006-05-30 Nortel Networks Limited High-efficiency amplifier and method
US7629840B2 (en) * 2007-10-22 2009-12-08 Freescale Semiconductor, Inc. Digital pulse width modulated feedback system for a switching amplifier and method therefor
US7847433B2 (en) * 2007-11-27 2010-12-07 Rain Bird Corporation Universal irrigation controller power supply
KR20100008749A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 삼성전자주식회사 스위칭 파워 증폭 장치 및 그 제어 방법
US8174333B1 (en) * 2011-01-04 2012-05-08 Nxp B.V. Power-efficient spectrum shaping for a magnetic link
EP2770634B1 (en) * 2013-02-25 2018-09-19 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Distributed power amplifier circuit
FR3023089B1 (fr) * 2014-06-30 2016-07-22 Devialet Amplificateur audio tres haute fidelite

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4164714A (en) * 1977-09-26 1979-08-14 Harris Corporation Polyphase PDM amplifier
US4614901A (en) * 1985-10-15 1986-09-30 Kennedy Company Servo power amplifier having load equalization
US5099203A (en) * 1990-06-05 1992-03-24 Continental Electronics Corporation Power amplifier having multiple switched stages and method of operating same
GB9027503D0 (en) * 1990-12-19 1991-02-06 Sandler Mark B Improvements in or relating to digital to analogue conversion
FR2692092B1 (fr) * 1992-06-05 1994-07-22 Thomson Csf Dispositif de traitement et de precorrection d'un signal audiofrequence avant son amplification dans une chaine d'amplification d'un emetteur a modulation d'amplitude.
US5339041A (en) * 1993-07-06 1994-08-16 The Boeing Company High efficiency power amplifier
US5617058A (en) * 1995-11-13 1997-04-01 Apogee Technology, Inc. Digital signal processing for linearization of small input signals to a tri-state power switch
US5734565A (en) * 1996-08-16 1998-03-31 American Superconductor Corporation Reducing switching losses in series connected bridge inverters and amplifiers
JPH1141078A (ja) * 1997-07-16 1999-02-12 Wako Giken:Kk 半導体装置並びにpwmインバータのデッドタイム短縮方法及び装置
US5959501A (en) 1998-01-14 1999-09-28 Harris Corporation Class D amplifier with scaled clock and related methods
US6107876A (en) * 1999-04-13 2000-08-22 Ravisent Technologies, Inc. Digital input switching audio power amplifier

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006295900A (ja) * 2005-03-17 2006-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 増幅装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置
JP2008283462A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Yamaha Corp デジタルアンプ装置およびスピーカ装置
JP4710870B2 (ja) * 2007-05-10 2011-06-29 ヤマハ株式会社 デジタルアンプ装置およびスピーカ装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE60128117D1 (de) 2007-06-06
EP1323230B1 (en) 2007-04-25
KR20020067522A (ko) 2002-08-22
CN1561573A (zh) 2005-01-05
WO2002025809A2 (en) 2002-03-28
EP1323230A2 (en) 2003-07-02
DE60128117T2 (de) 2007-12-27
CN1319269C (zh) 2007-05-30
US20020053945A1 (en) 2002-05-09
WO2002025809A3 (en) 2002-06-06
US6803816B2 (en) 2004-10-12
ATE360916T1 (de) 2007-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7612608B2 (en) Sigma-delta based Class D audio or servo amplifier with load noise shaping
US6107876A (en) Digital input switching audio power amplifier
US7990215B2 (en) Class D amplifier control circuit and method
US6518838B1 (en) Circuit for compensating noise and errors from an output state of a digital amplifier
US7605653B2 (en) Sigma-delta based class D audio power amplifier with high power efficiency
US7557744B2 (en) PWM driver and class D amplifier using same
TWI376106B (en) Asynchronous sigma-delta digital-analog converter
US20060282185A1 (en) Device and method for signal processing
JP2004509548A (ja) スイッチングパワー増幅器
US6429737B1 (en) Method and apparatus for multi-channel digital amplification
US20060072657A1 (en) Pulse width-modulated noise shaper
EP1310041A2 (en) Digital class-d audio amplifier
JPH05176387A (ja) スピーカ駆動回路
JP2008067181A (ja) デルタシグマ変調器の制御方法およびデルタシグマ変調器
Lokin et al. EMI reduction in class-D amplifiers by actively reducing PWM ripple
EP1596625A1 (en) Circuit for the control of a loudspeaker
JP2004088431A (ja) D級増幅器
US7026970B2 (en) Method and system for a multi-rate analog finite impulse response filter
WO2006060137A1 (en) Inductorless architecture for a switching amplifier
US7283078B2 (en) Digital-to-analog converter
Pracný et al. System-level power optimization of digital audio back end for hearing aids
CN104365018A (zh) 用于可变电源电压的开关放大器
JP2006191176A (ja) スイッチング増幅器
Saponara et al. Oversampled and noise-shaped pulse-width modulator for high-fidelity digital audio amplifier
KR100330976B1 (ko) 완전차동 준디지털 포스트필터를 사용한 시그마-델타 디지털-아날로그 변환기

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040903

A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20081202