JP2013009176A - Driving driver, driving amplifier and information apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a driving driver, a driving amplifier and an information apparatus that generate driving signals of differential signals with a minimum number of switching elements and drive a capacitive load according to the driving signals.SOLUTION: A piezoelectric speaker driving amplifier 14 consumes less energy transferred from a capacitor 41 to a piezoelectric speaker 15 through a resistance and the like and reuses it as energy for driving the piezoelectric speaker 15. Specifically, a gate driver circuit 23 switches conduction states of PMOS transistors 45-49 of a switching drive circuit 24 according to each operational phase of the first phase to the fourth phase. The piezoelectric speaker driving amplifier 14 can thus generate driving signals of differential signals with a minimum number of switching elements and drive the piezoelectric speaker 15 according to the driving signals.

Description

本発明は、駆動用ドライバ、駆動用アンプおよび情報機器に関し、特に圧電素子等の容量性負荷を駆動することのできる駆動用ドライバ、駆動用アンプおよび情報機器に関する。   The present invention relates to a drive driver, a drive amplifier, and an information device, and more particularly to a drive driver, a drive amplifier, and an information device that can drive a capacitive load such as a piezoelectric element.

近年、携帯音楽プレーヤーや携帯電話機、携帯DVDプレーヤー等の小型情報機器は、小型化や低消費電力化が急速に進んでいる。そのような背景から、小型情報機器に搭載されるスピーカーにあっては、従来からあるダイナミックスピーカー等より効率が非常に良く、薄型で製造することが可能な圧電スピーカーが多くなっている。そして、これらの小型情報機器には、圧電スピーカー等の容量性負荷を駆動するための駆動用アンプが搭載される。   In recent years, miniaturized information devices such as portable music players, mobile phones, and portable DVD players have been rapidly reduced in size and power consumption. From such a background, there are an increasing number of piezoelectric speakers that can be manufactured in a thin shape with a much better efficiency than conventional dynamic speakers and the like in speakers mounted on small information devices. These small information devices are equipped with a driving amplifier for driving a capacitive load such as a piezoelectric speaker.

例えば、特許文献1のディジタルアンプにおいては、まず入力信号であるオーディオ信号をPWM変調したPWM信号と電源電圧とが波形変換回路に入力され、波形変換回路でPWM信号がアナログ高電圧波形に変換される。そのアナログ高電圧波形が負荷となる圧電スピーカーに入力され、つまりエネルギーが圧電スピーカーに充電されて、圧電スピーカーが駆動される。そして、圧電スピーカーに充電されたエネルギーは、圧電スピーカーと並列に接続される抵抗によって消費される。   For example, in the digital amplifier of Patent Document 1, a PWM signal obtained by PWM-modulating an audio signal as an input signal and a power supply voltage are first input to a waveform conversion circuit, and the PWM signal is converted into an analog high voltage waveform by the waveform conversion circuit. The The analog high voltage waveform is input to a piezoelectric speaker as a load, that is, energy is charged in the piezoelectric speaker, and the piezoelectric speaker is driven. The energy charged in the piezoelectric speaker is consumed by a resistor connected in parallel with the piezoelectric speaker.

このように、一般的な駆動用アンプでは、駆動用電源や電源電圧を昇圧するDC−DCコンバータ等から圧電素子にエネルギーを充電して、容量性負荷に充電されたエネルギーを抵抗で消費させたり、グランドに放電させたりするのを繰り返して、圧電スピーカー等の容量性負荷を駆動する。   As described above, in a general driving amplifier, energy is charged to a piezoelectric element from a driving power source or a DC-DC converter that boosts a power source voltage, and energy charged in a capacitive load is consumed by a resistor. The capacitive load such as a piezoelectric speaker is driven by repeatedly discharging to the ground.

特開2006−60549号公報JP 2006-60549 A

ところで、駆動用アンプでは、圧電スピーカー等の容量性負荷を駆動する際に、比較的大きな電流を扱う。従って、駆動用アンプの回路を構成するスイッチング素子には、その電流に耐えられることのできる高い耐圧性能を有するものを用いなければならない。このようなことから、駆動用アンプの回路を構成するスイッチング素子の数は、なるべく少ない方が好ましい。   By the way, the driving amplifier handles a relatively large current when driving a capacitive load such as a piezoelectric speaker. Therefore, a switching element that constitutes the circuit of the driving amplifier must have a high withstand voltage performance that can withstand the current. For this reason, it is preferable that the number of switching elements constituting the drive amplifier circuit is as small as possible.

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、なるべく少ない数のスイッチング素子で差動信号の駆動信号を生成して、その駆動信号によって容量性負荷を駆動することのできる駆動用ドライバ、駆動用アンプおよび情報機器を提供することを目的とする。   Therefore, in view of the above-described problems, the present invention generates a drive signal of a differential signal with as few switching elements as possible, and can drive a capacitive load with the drive signal, and a drive amplifier And to provide information equipment.

本発明による駆動用ドライバ、駆動用アンプおよび情報機器は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。
本発明による第1の駆動用ドライバは、容量性負荷を駆動するためのエネルギーが充電される第1の充放電素子と、前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーが一時的に充電される第2の充放電素子と、前記第1の充放電素子に充電されたエネルギーを前記第2の充放電素子を介して前記容量性負荷に充電させる状態と、前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記第2の充放電素子を介して前記第1の充放電素子に充電させる状態とを交互に切り替える充電方向切替用スイッチング素子と、前記充電方向切替用スイッチング素子によって前記第1の充放電素子に充電されたエネルギーを前記容量性負荷に充電させる状態と、前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記第1の充放電素子に充電させる状態とを交互に切り替える際に、前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記容量性負荷の正極端子側から充電させる状態と、前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記容量性負荷の負極端子側から充電させる状態とを交互に切り替える極性切替用スイッチング素子と、前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性切替用スイッチング素子の導通状態が、オン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替わるように制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記容量性負荷を駆動するための差動信号である駆動信号のうちの一方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて変化させる状態と、他方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて変化させる状態とが交互に繰り返されるように、前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性信号切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御することを特徴とする。
The drive driver, the drive amplifier, and the information device according to the present invention are configured as follows in order to achieve the above object.
The first driver for driving according to the present invention includes a first charge / discharge element charged with energy for driving a capacitive load, and energy charged in the first charge / discharge element or the capacitive load. A second charge / discharge element that is temporarily charged, a state in which the energy charged in the first charge / discharge element is charged to the capacitive load via the second charge / discharge element, and the capacitive The charging direction switching switching element for alternately switching the state in which the energy charged in the load is charged in the first charging / discharging element via the second charging / discharging element, and the charging direction switching switching element A state in which the energy charged in the first charge / discharge element is charged in the capacitive load, and a state in which the energy charged in the capacitive load is charged in the first charge / discharge element. When switching between each other, the state in which the energy charged in the first charge / discharge element or the capacitive load is charged from the positive terminal side of the capacitive load, and the first charge / discharge element or the capacitive load The polarity switching switching element for alternately switching the state in which the charged energy is charged from the negative electrode terminal side of the capacitive load, and the conduction state of the charging direction switching switching element and the polarity switching switching element are on. A control circuit that controls to switch to either one of the state and the off state, and the control circuit is a voltage of one of the drive signals that is a differential signal for driving the capacitive load A state in which the value is changed in accordance with the energy charged in the capacitive load, and the voltage value of the other signal is energy charged in the capacitive load And a state changing in such a manner are alternately repeated, and controlling the switching of the conducting state of the charging direction switching switching element and the polarity signal switching the switching element in accordance with the.

上記の第1の駆動用ドライバによれば、制御回路が、第1フェーズから第4フェーズまでの駆動用ドライバの各動作フェーズに合わせて、各スイッチング素子を切り換える。これによって、第1の充放電素子から第2の充放電素子を介して容量性負荷に転送されたエネルギーを抵抗等でなるべく消費させずに再び第2の充放電素子を介して第1の充放電素子に充電させることで、容量性負荷を駆動するためのエネルギーとして再利用する。その際に、制御回路が、極性切替用スイッチング素子の導通状態を切り換えている。これによって、駆動用ドライバは、なるべく少ない数のスイッチング素子で、差動信号の駆動信号を生成して、その駆動信号によって容量性負荷を駆動することが可能となる。なお、容量性負荷の正極端子及び負極端子とは、印加電圧に制限がある電解コンデンサのように素子に印加する電圧を示すものではなく、信号の極性を表すものである。   According to the first driving driver, the control circuit switches each switching element in accordance with each operation phase of the driving driver from the first phase to the fourth phase. As a result, the energy transferred from the first charge / discharge element to the capacitive load via the second charge / discharge element is again consumed via the second charge / discharge element again without consuming as much as possible by resistance. By charging the discharge element, it is reused as energy for driving the capacitive load. At that time, the control circuit switches the conduction state of the polarity switching switching element. As a result, the drive driver can generate a differential signal drive signal with as few switching elements as possible and drive the capacitive load with the drive signal. In addition, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the capacitive load do not indicate a voltage applied to the element like an electrolytic capacitor having a limitation on an applied voltage, but indicate a signal polarity.

本発明による第2の駆動用ドライバは、電源電圧を出力する駆動用電源から前記第1の充放電素子にエネルギーを補充するためのエネルギー補充用素子を備え、前記制御回路は、前記駆動用電源から前記第1の充放電素子にエネルギーが補充されるように、前記エネルギー補充用素子の導通状態を制御することを特徴とする。   A second driver for driving according to the present invention includes an energy replenishing element for replenishing energy to the first charge / discharge element from a driving power supply that outputs a power supply voltage, and the control circuit includes the driving power supply. The conduction state of the energy replenishing element is controlled so that energy is replenished to the first charge / discharge element.

上記の第2の駆動用ドライバによれば、制御回路が、最初に第1フェーズになる前と、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズがある回数だけ順番に繰り返されて再び第1フェーズになる前とに、駆動用ドライバの動作フェーズをエネルギー補充フェーズに決定する。これにより、制御回路が、エネルギー補充フェーズに合わせて、さらにエネルギー補充用素子の導通状態を制御することが可能になる。   According to the second driver for driving described above, the control circuit repeats the control circuit before the first phase first and when each operation phase from the first phase to the fourth phase is repeated a certain number of times in order. Before entering the phase, the operation phase of the driving driver is determined as the energy replenishment phase. Thus, the control circuit can further control the conduction state of the energy supplementing element in accordance with the energy supplementing phase.

本発明による第3の駆動用ドライバは、差動信号である入力信号のうちの一方の信号の電圧値と他方の信号の電圧値とを比較して、その比較結果に応じた電圧レベルの比較結果信号を出力する第1の比較回路と、前記駆動信号のうちの一方の信号の電圧値と他方の信号の電圧値とを比較して、その比較結果に応じた電圧レベルの比較結果信号を出力する第2の比較回路とを備え、前記制御回路は、少なくとも、前記第1の比較回路から出力された比較結果信号の電圧レベルと、前記第2の比較回路から出力された比較結果信号の電圧レベルと、前記入力信号を変調した変調信号の電圧レベルとの組み合わせに基づいて、前記駆動信号のうちの一方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて増加させて、他方の信号の電圧値を所定の電圧レベルであるアナロググランド電圧レベルにさせる第1フェーズと、前記駆動信号のうちの一方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて減少させて、他方の信号の電圧値を前記アナロググランド電圧レベルにさせる第2フェーズと、前記駆動信号の他方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて増加させて、他方の信号の電圧値を前記のアナロググランド電圧レベルにさせる第3フェーズと、前記駆動信号の他方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて減少させて、他方の信号の電圧値を前記アナロググランド電圧レベルにさせる第4フェーズとの各動作フェーズが繰り返されるように、前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御する。   The third driver for driving according to the present invention compares the voltage value of one of the input signals which are differential signals with the voltage value of the other signal, and compares the voltage levels according to the comparison result. A first comparison circuit that outputs a result signal is compared with the voltage value of one of the drive signals and the voltage value of the other signal, and a comparison result signal having a voltage level corresponding to the comparison result is obtained. A second comparison circuit for outputting, and the control circuit includes at least the voltage level of the comparison result signal output from the first comparison circuit and the comparison result signal output from the second comparison circuit. Based on the combination of the voltage level and the voltage level of the modulation signal obtained by modulating the input signal, the voltage value of one of the drive signals is increased according to the energy charged in the capacitive load. , The other signal A first phase in which the value is set to an analog ground voltage level, which is a predetermined voltage level, and the voltage value of one of the drive signals is decreased according to the energy charged in the capacitive load, and the other A second phase in which the voltage value of the signal is set to the analog ground voltage level, and the voltage value of the other signal of the drive signal is increased in accordance with the energy charged in the capacitive load, And the voltage value of the other signal of the drive signal is decreased according to the energy charged in the capacitive load, and the voltage value of the other signal is reduced to the analog ground voltage level. The charging direction switching switching element and the polarity switching so that each operation phase with the fourth phase to be brought to the ground voltage level is repeated. It controls the switching of the conducting state of the switching element.

上記の第3の駆動用ドライバによれば、制御回路が、少なくとも、第1の比較回路による比較結果と第2の比較回路による比較結果との組み合わせに基づいて、駆動用ドライバの動作フェーズを、第1フェーズから第4フェーズまでのうちのいずれかの動作フェーズに決定する。これにより、制御回路が、駆動用ドライバの動作フェーズに合わせて、充電方向切替用スイッチング素子および極性信号切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御することが可能となる。   According to the third driving driver, the control circuit determines the operation phase of the driving driver based on at least the combination of the comparison result by the first comparison circuit and the comparison result by the second comparison circuit. The operation phase is determined as any one of the first phase to the fourth phase. Thereby, the control circuit can control switching of the conduction state of the charging direction switching switching element and the polarity signal switching switching element in accordance with the operation phase of the driving driver.

本発明による第4の駆動用ドライバは、前記制御回路は、最初に前記第1フェーズになる前と、前記第1フェーズから前記第4フェーズまでの各動作フェーズが所定の回数繰り返された後に再度前記第1フェーズになる前とに、前記駆動用電源から前記第1の充放電素子にエネルギーを補充するエネルギー補充フェーズになるように、前記エネルギー補充用素子の導通状態を制御する。   According to a fourth driver for driving according to the present invention, the control circuit starts again before the first phase and after each operation phase from the first phase to the fourth phase is repeated a predetermined number of times. Before entering the first phase, the conduction state of the energy replenishing element is controlled so that an energy replenishing phase for replenishing energy from the driving power supply to the first charging / discharging element is performed.

上記の第4の駆動用ドライバによれば、制御回路が、エネルギー補充用素子の動作およびスイッチング素子の導通状態の切り替えを制御することで、駆動用電源から第1の充放電素子にエネルギーを充電させることが可能となる。
本発明による第5の駆動用ドライバは、前記第2の充放電素子を流れる電流が減少し始めてから0(A)になるまでの間の状態であるか否かを監視して、その監視結果に応じた電圧レベルの電流監視結果信号を出力する電流監視回路と、を備え、前記制御回路は、少なくとも、前記第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズにおいて、前記電流監視回路から出力された電流監視結果信号の電圧レベルと、前記入力信号を変調した変調信号の電圧レベルとの組み合わせに基づいて、前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーを、前記第2の充放電素子に充電させる充電フェーズと、前記第2の充放電素子に充電さたれエネルギーを、前記容量性負荷または前記第1の充放電素子に転送する転送フェーズと、前記第1の充放電素子と前記第2の充放電素子と前記容量性負荷との間で、前記第1の充放電素子、前記第2の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーの充電および転送を行わない待機フェーズとの各動作フェーズが繰り返されるように、前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御する。
According to the fourth driving driver, the control circuit charges the energy from the driving power supply to the first charging / discharging element by controlling the operation of the energy supplementing element and the switching of the conduction state of the switching element. It becomes possible to make it.
The fifth driving driver according to the present invention monitors whether or not the current flowing through the second charging / discharging element starts to decrease until it reaches 0 (A), and the monitoring result And a current monitoring circuit that outputs a current monitoring result signal having a voltage level according to the control circuit, wherein the control circuit is output from the current monitoring circuit at least in each operation phase from the first phase to the fourth phase. On the basis of the combination of the voltage level of the current monitoring result signal and the voltage level of the modulation signal obtained by modulating the input signal, the energy charged in the first charge / discharge element or the capacitive load is changed to the second A charge phase for charging the charge / discharge element, a transfer phase for transferring the energy charged in the second charge / discharge element to the capacitive load or the first charge / discharge element, Energy charged in the first charge / discharge element, the second charge / discharge element, or the capacitive load between the first charge / discharge element, the second charge / discharge element, and the capacitive load The switching of the conduction state of the charging direction switching element and the polarity switching element is controlled so that each operation phase with the standby phase in which charging and transfer are not performed is repeated.

上記の第5の駆動用ドライバによれば、制御回路が、変調回路によって変調された信号と電流監視回路による監視結果信号との組み合わせに基づいて、駆動用ドライバの動作フェーズを、さらに詳細に、充電フェーズ、転送フェーズ、および待機フェーズのうちのいずれかの動作フェーズに決定する。これにより、制御回路が、充電方向切替用スイッチング素子および極性信号切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御することが可能となる。   According to the fifth driver for driving described above, the control circuit performs the operation phase of the driver for driving in more detail based on the combination of the signal modulated by the modulation circuit and the monitoring result signal by the current monitoring circuit. The operation phase is determined as any one of a charging phase, a transfer phase, and a standby phase. Thereby, the control circuit can control the switching of the conduction state of the charging direction switching switching element and the polarity signal switching switching element.

本発明による第6の駆動用ドライバは、前記制御回路は、前記エネルギー補充フェーズにおいて、前記駆動用電源から、前記第1の充放電素子にエネルギーを充電させる充電フェーズと、前記駆動用電源から、前記第1の充放電素子にエネルギーを充電させない待機フェーズとの各動作フェーズになるように、前記エネルギー補充用素子の導通状態の切り替えを制御する。   In a sixth driving driver according to the present invention, the control circuit includes a charging phase for charging the first charge / discharge element with energy from the driving power source in the energy replenishment phase, and the driving power source. The switching of the conduction state of the energy replenishing element is controlled so as to be in each operation phase with a standby phase in which the first charge / discharge element is not charged with energy.

上記の第6の駆動用ドライバによれば、制御回路が、エネルギー補充フェーズを、さらに詳細に、充電フェーズまたは待機フェーズの動作フェーズに決定する。これにより、制御回路が、エネルギー補充用素子の導通状態の切り替えを制御することが可能となる。
本発明による第7の駆動用ドライバは、前記第1の充放電素子は、前記駆動用電源と、グランドとの間に接続され、前記第2の充放電素子は、前記第1の充放電素子の正極端子と、前記容量性負荷の正極端子との間に接続され、前記充電方向切替用スイッチング素子は、前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記第1の充放電素子の負極端子との間、または前記第1の充放電素子の正極端子と、前記第2の充放電素子の前記駆動用電源側の端子との間のうち、少なくとも前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記第1の充放電素子の負極端子との間に接続され、前記極性切替用スイッチング素子は、前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記容量性負荷の正極端子との間に接続され、かつ、前記容量性負荷の負極端子と、前記第2の充放電素子の前記駆動用電源側の端子との間に接続された正極側スイッチング素子と、前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記容量性負荷の負極端子との間に接続され、かつ、前記容量性負荷の正極端子と、前記第2の充放電素子の前記駆動用電源側の端子との間に接続された負極側スイッチング素子とであって、前記制御回路は、前記第1フェーズの充電フェーズ、前記第2フェーズの転送フェーズ、前記第3フェーズの充電フェーズ、および前記第4フェーズの転送フェーズのとき、前記充電方向切替用スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御して、前記第1フェーズの転送フェーズ、および前記第2フェーズの充電フェーズのとき、前記正極側スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御して、前記第3フェーズの転送フェーズ、および前記第4フェーズの充電フェーズのとき、前記負極側スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御して、前記第1フェーズの待機フェーズ、前記第2フェーズの待機フェーズ、前記第3フェーズの待機フェーズ、および前記第4フェーズの待機フェーズのとき、前記充電方向切替用スイッチング素子、前記正極側スイッチング素子、および前記負極側スイッチング素子の導通状態がオフ状態にすることによって閉回路が形成されないように制御する。
According to the sixth driving driver, the control circuit determines the energy replenishment phase in more detail as the operation phase of the charging phase or the standby phase. As a result, the control circuit can control switching of the conduction state of the energy supplementing element.
In a seventh driving driver according to the present invention, the first charging / discharging element is connected between the driving power source and the ground, and the second charging / discharging element is the first charging / discharging element. Connected to the positive terminal of the capacitive load, and the switching element for switching the charge direction includes a terminal on the capacitive load side of the second charge / discharge element and the first charge / discharge At least the second charge / discharge element between the negative electrode terminal of the element or between the positive electrode terminal of the first charge / discharge element and the terminal on the driving power supply side of the second charge / discharge element. Between the capacitive load side terminal of the first charge / discharge element and the negative charge terminal of the first charge / discharge element, and the polarity switching switching element is connected to the capacitive load side terminal of the second charge / discharge element, Connected between the positive terminal of the capacitive load and the capacitive load. A positive-side switching element connected between a pole terminal and a terminal on the drive power supply side of the second charge / discharge element, a capacitive load-side terminal of the second charge / discharge element, and the capacitance A negative-side switching element connected between the negative terminal of the capacitive load and connected between the positive terminal of the capacitive load and the terminal on the driving power source side of the second charge / discharge element; The control circuit is configured to switch the charge direction switching during the charge phase of the first phase, the transfer phase of the second phase, the charge phase of the third phase, and the transfer phase of the fourth phase. The device is controlled so that a closed circuit is formed by turning on the conduction state of the element. During the transfer phase of the first phase and the charge phase of the second phase, the positive side When the conduction state of the switching element is turned on, control is performed so that a closed circuit is formed. In the transfer phase of the third phase and the charge phase of the fourth phase, the conduction of the negative side switching element By controlling the state to be a closed circuit by turning on the state, the standby phase of the first phase, the standby phase of the second phase, the standby phase of the third phase, and the fourth phase In the standby phase, control is performed so that a closed circuit is not formed by turning off the conduction state of the charging direction switching element, the positive electrode side switching element, and the negative electrode side switching element.

上記の第7の駆動用ドライバによれば、制御回路が、駆動用ドライバの動作フェーズに合わせて、充電方向切替用スイッチング素子、正極側スイッチング素子、および負極側スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御する。すると、駆動用ドライバは、充電方向切替用スイッチング素子の導通状態がオン状態になって形成された閉回路によって、第1の充放電素子と第2の充放電素子との間でエネルギーをやりとりする。また、駆動用ドライバは、正極側スイッチング素子の導通状態がオン状態になって形成された閉回路によって、第2の充放電素子と容量性負荷との間で、容量性負荷の正極端子側からエネルギーをやりとりする。さらに、駆動用ドライバは、負極側スイッチング素子の導通状態をオン状態にして閉回路によって、第2の充放電素子と容量性負荷との間で、容量性負荷の負極端子を介してエネルギーをやりとりする。この各素子間と容量性負荷との間のエネルギーの変化に合わせて、差動信号である駆動信号のうちの一方の信号の電圧値と、他方の信号の電圧値とを交互に変化させることが可能となる。   According to the seventh driving driver, the control circuit controls switching of the conduction state of the charging direction switching switching element, the positive side switching element, and the negative side switching element in accordance with the operation phase of the driving driver. To do. Then, the driving driver exchanges energy between the first charging / discharging element and the second charging / discharging element by a closed circuit formed with the conduction state of the charging direction switching switching element turned on. . Further, the driver for driving is connected from the positive electrode terminal side of the capacitive load between the second charge / discharge element and the capacitive load by a closed circuit formed with the conduction state of the positive electrode side switching element turned on. Exchange energy. Further, the driving driver exchanges energy between the second charge / discharge element and the capacitive load via the negative electrode terminal of the capacitive load by the closed circuit with the conduction state of the negative electrode side switching element turned on. To do. The voltage value of one of the drive signals, which is a differential signal, and the voltage value of the other signal are alternately changed in accordance with the change in energy between the elements and the capacitive load. Is possible.

本発明による第8の駆動用ドライバは、前記エネルギー補充用素子は、前記駆動用電源と、前記第1の充放電素子の正極端子との間に接続され、前記制御回路は、前記エネルギー補充フェーズの充電フェーズのとき、前記エネルギー補充用素子の導通状態がオン状態になるように制御して、前記エネルギー補充フェーズの待機フェーズのとき、前記エネルギー補充用素子の導通状態がオフ状態になるように制御する。   In an eighth driver according to the present invention, the energy replenishing element is connected between the driving power source and a positive electrode terminal of the first charge / discharge element, and the control circuit includes the energy replenishing phase. The conduction state of the energy replenishing element is controlled to be in the on state during the charging phase, and the conduction state of the energy supplementing element is in the off state during the standby phase of the energy replenishment phase. Control.

上記の第8の駆動用ドライバによれば、制御回路が、エネルギー補充用素子の導通状態がオン状態になるように制御する。これにより、エネルギー補充用素子を介して、駆動用電源から第1の充放電素子に、エネルギーを充電させることが可能となる。
本発明による第9の駆動用ドライバは、前記制御回路は、前記充電方向切替用スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御する際に、その閉回路がグランドに接続されるように制御して、前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御する際に、その閉回路が前記駆動用電源とは別の電源、前記グランド、または前記グランドとは別のグランドに接続されるように制御する。
According to the eighth driver, the control circuit performs control so that the conduction state of the energy supplementing element is turned on. This makes it possible to charge the energy from the driving power supply to the first charge / discharge element via the energy replenishing element.
In a ninth driving driver according to the present invention, when the control circuit performs control so that a closed circuit is formed by turning on a conduction state of the charging direction switching element, the closed circuit is When controlling to be connected to the ground and controlling the positive electrode side switching element and the negative electrode side switching element to be in the on state to form a closed circuit, the closed circuit is Control is performed so as to be connected to a power supply different from the drive power supply, the ground, or a ground different from the ground.

上記の第9の駆動用ドライバによれば、制御回路が、各スイッチング素子の導通状態をオン状態にして閉回路が形成された際に、その閉回路をグランドまたは電源に接続して回路動作の上の基準電圧レベルを決めることが可能となる。
本発明による駆動用アンプは、記入力信号を変調した変調信号を出力する変調回路と、前記変調回路から出力された変調信号に基づいて、前記容量性負荷を駆動するための差動信号である駆動信号を生成する請求項1〜9のいずれか1項に記載の駆動用ドライバとを備えることを特徴とする。
According to the ninth driver for driving described above, when the control circuit forms a closed circuit by turning on the conduction state of each switching element, the closed circuit is connected to the ground or the power source to perform circuit operation. It is possible to determine the upper reference voltage level.
The drive amplifier according to the present invention is a modulation circuit that outputs a modulation signal obtained by modulating the input signal, and a differential signal for driving the capacitive load based on the modulation signal output from the modulation circuit. A drive driver according to any one of claims 1 to 9, which generates a drive signal.

上記の駆動用アンプによれば、駆動用アンプの回路を構成するための耐圧性能が高いスイッチング素子の数を、なるべく少なくすることが可能となる。
本発明による情報機器は、容量性負荷と、入力信号を生成する入力信号生成回路と、前記入力信号生成回路によって生成された入力信号に基づいて、前記容量性負荷を駆動するための駆動信号を出力する請求項10に記載の駆動用アンプと、前記入力信号生成回路および前記駆動用アンプに所定の電源電圧を供給する駆動用電源とを備えることを特徴とする。
According to the driving amplifier described above, the number of switching elements having high withstand voltage performance for constituting the circuit of the driving amplifier can be reduced as much as possible.
An information device according to the present invention includes a capacitive load, an input signal generation circuit that generates an input signal, and a drive signal for driving the capacitive load based on the input signal generated by the input signal generation circuit. 11. The driving amplifier according to claim 10, wherein the driving amplifier outputs, and a driving power supply that supplies a predetermined power supply voltage to the input signal generation circuit and the driving amplifier.

上記の情報機器によれば、上記の駆動用アンプを備えて構成される。また、容量性負荷に充電されたエネルギーを抵抗等の素子でなるべく無駄に消費することなく、第2の充放電素子を介して第1の充放電素子にエネルギーを再び充電している。このため、容量性負荷を低消費電力で駆動することが可能となる。   According to the above information device, it is configured to include the above driving amplifier. Further, the energy charged in the capacitive load is recharged to the first charge / discharge element through the second charge / discharge element without consuming as much waste as possible by the element such as a resistor. For this reason, it becomes possible to drive a capacitive load with low power consumption.

本発明によれば、情報機器の圧電スピーカー等の容量性負荷を駆動するための駆動用アンプは、制御回路が、第1フェーズから第4フェーズまでの駆動用アンプの各動作フェーズに合わせて、各スイッチング素子を切り換える。特に、駆動用アンプは、極性切替用スイッチング素子の導通状態を切り換えることによって、なるべく少ない数のスイッチング素子で、差動信号の駆動信号を生成して、その駆動信号によって容量性負荷を駆動することができる。   According to the present invention, the drive amplifier for driving a capacitive load such as a piezoelectric speaker of an information device has a control circuit adapted to each operation phase of the drive amplifier from the first phase to the fourth phase. Switch each switching element. In particular, the drive amplifier generates a differential signal drive signal with as few switching elements as possible by switching the conduction state of the polarity switching switching element, and drives the capacitive load by the drive signal. Can do.

また、本発明によれば、駆動用アンプの回路を構成するための耐圧性能が高いスイッチング素子の数を、なるべく少なくすることができる。
さらに、本発明によれば、駆動用ドライブは、第1の充放電素子と第2の充放電素子とを備え、圧電スピーカー等の容量性負荷に充電されたエネルギーを抵抗等の素子でなるべく無駄に消費させることなく、第2の充放電素子を介して第1の充放電素子にエネルギーを再び充電させる。そして、駆動用ドライブは、その第1の充放電素子に充電されたエネルギーを、容量性負荷を駆動するフェーズで用いる。このため、駆動用ドライバは、主に配線や各素子の抵抗等で消費されたエネルギー分や圧電スピーカー等の容量性負荷の運動エネルギー分だけを、電源から第1の充放電素子に渡して、容量性負荷を低消費電力で駆動することができる。
In addition, according to the present invention, the number of switching elements having a high withstand voltage performance for constituting a drive amplifier circuit can be reduced as much as possible.
Further, according to the present invention, the drive for driving includes the first charging / discharging element and the second charging / discharging element, and the energy charged in the capacitive load such as the piezoelectric speaker is wasted as much as possible by the element such as the resistor. The first charge / discharge element is charged again with energy through the second charge / discharge element without being consumed. And the drive for a drive uses the energy charged by the 1st charging / discharging element in the phase which drives a capacitive load. For this reason, the driving driver passes only the energy consumed mainly by the resistance of each wiring or each element or the kinetic energy of the capacitive load such as the piezoelectric speaker from the power source to the first charge / discharge element, Capacitive loads can be driven with low power consumption.

本実施形態に係る携帯音楽プレーヤー10の装置構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the apparatus structure of the portable music player 10 which concerns on this embodiment. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の装置構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a device configuration of a piezoelectric speaker driving amplifier 14. FIG. スイッチング駆動回路24の回路構成を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a switching drive circuit 24. FIG. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の各動作フェーズにおける比較結果信号Sa,Sb、および駆動信号VCP,VCNの各電圧値を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing voltage values of comparison result signals Sa and Sb and drive signals VCP and VCN in each operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14; スイッチング駆動回路24のエネルギー補充フェーズ、エネルギー補充フェーズ、第1フェーズおよび第2フェーズにおける等価回路を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in an energy supplement phase, an energy supplement phase, a first phase, and a second phase of the switching drive circuit 24. FIG. スイッチング駆動回路24の第3フェーズおよび第4フェーズにおける等価回路を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit in a third phase and a fourth phase of the switching drive circuit 24. FIG. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の初回目のエネルギー補充フェーズにおける、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41の両端子間の電圧値VC41、インダクタ42を流れる電流値IL42、および駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。In the first energy replenishment phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14, the voltage value V C41 between the two terminals of the capacitor 41 of the switching drive circuit 24, the current value I L42 flowing through the inductor 42, and the voltage values of the drive signals VCP and VCN. It is a time chart which shows. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の第1フェーズにおける、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41の両端子間の電圧値VC41、インダクタ42を流れる電流値IL42、および駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。Time indicating the voltage value V C41 between both terminals of the capacitor 41 of the switching drive circuit 24, the current value I L42 flowing through the inductor 42, and the voltage values of the drive signals VCP and VCN in the first phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 It is a chart. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の第2フェーズにおける、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41の両端子間の電圧値VC41、インダクタ42を流れる電流値IL42、および駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。Time indicating the voltage value V C41 between both terminals of the capacitor 41 of the switching drive circuit 24, the current value I L42 flowing through the inductor 42, and the voltage values of the drive signals VCP and VCN in the second phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 It is a chart. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の第3フェーズにおける、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41の両端子間の電圧値VC41、インダクタ42を流れる電流値IL42、および駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。Time indicating the voltage value V C41 between both terminals of the capacitor 41 of the switching drive circuit 24, the current value I L42 flowing through the inductor 42, and the voltage values of the drive signals VCP and VCN in the third phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 It is a chart. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の第4フェーズにおける、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41の両端子間の電圧値VC41、インダクタ42を流れる電流値IL42、および駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。Time indicating the voltage value V C41 between both terminals of the capacitor 41 of the switching drive circuit 24, the current value I L42 flowing through the inductor 42, and the voltage values of the drive signals VCP and VCN in the fourth phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 It is a chart. 圧電スピーカー駆動用アンプ14の2回目以降のエネルギー補充フェーズにおける、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41の両端子間の電圧値VC41、インダクタ42を流れる電流値IL42、および駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。The voltage value V C41 between both terminals of the capacitor 41 of the switching drive circuit 24, the current value I L42 flowing through the inductor 42, and the voltages of the drive signals VCP and VCN in the second and subsequent energy supplement phases of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 It is a time chart which shows a value. ゲートドライバ回路23の回路構成を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a circuit configuration of a gate driver circuit 23. FIG. スイッチング駆動回路24の第1の変形例であるスイッチング駆動回路100の回路構成を示す回路図である。6 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a switching drive circuit 100 which is a first modification of the switching drive circuit 24. FIG. スイッチング駆動回路24の第2の変形例であるスイッチング駆動回路200の回路構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a switching drive circuit 200 which is a second modification of the switching drive circuit 24. スイッチング駆動回路24を集積回路(以下、「IC(Integrated Circuit)」と記す。」として構成した場合のスイッチング駆動回路300の回路構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a switching drive circuit 300 when the switching drive circuit 24 is configured as an integrated circuit (hereinafter referred to as “IC (Integrated Circuit)”). スイッチング駆動回路100をICとして構成した場合のスイッチング駆動回路400の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the switching drive circuit 400 at the time of comprising the switching drive circuit 100 as IC. スイッチング駆動回路200をICとして構成した場合のスイッチング駆動回路500の回路構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit structure of the switching drive circuit 500 at the time of comprising the switching drive circuit 200 as IC.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の駆動用ドライバ、駆動用アンプおよび情報機器の好適な実施形態を詳細に説明する。
(携帯音楽プレーヤー10の装置構成)
まず、図1を参照して、本発明に係る駆動用ドライバを駆動用アンプとして備えた情報機器の一例として、携帯音楽プレーヤー10の装置構成を説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of a driving driver, a driving amplifier, and an information device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(Device configuration of portable music player 10)
First, with reference to FIG. 1, a device configuration of a portable music player 10 will be described as an example of information equipment provided with a driving driver according to the present invention as a driving amplifier.

図1は、携帯音楽プレーヤー10の装置構成を示すブロック図である。図1に示す携帯音楽プレーヤー10は、制御部11と、タッチパネル12と、メモリ13と、圧電スピーカー駆動用アンプ14と、圧電スピーカー15と、リチウムイオン電池16とを備えて構成される。
制御部11は、携帯音楽プレーヤー10を構成する各部と制御信号等を送受信して、携帯音楽プレーヤー10の全体を統括して制御するものである。制御部11は、リチウムイオン電池16から所定の電源電圧VDDが供給される。制御部11は、入力信号生成回路を兼ねており、入力信号であるオーディオ信号VIP,VINを生成して、生成されたオーディオ信号VIP,VINを圧電スピーカー駆動用アンプ14に出力する。
FIG. 1 is a block diagram showing a device configuration of the portable music player 10. A portable music player 10 shown in FIG. 1 includes a control unit 11, a touch panel 12, a memory 13, a piezoelectric speaker driving amplifier 14, a piezoelectric speaker 15, and a lithium ion battery 16.
The control unit 11 controls the overall portable music player 10 by transmitting and receiving control signals and the like to and from each unit constituting the portable music player 10. The control unit 11 is supplied with a predetermined power supply voltage VDD from the lithium ion battery 16. The control unit 11 also serves as an input signal generation circuit, generates audio signals VIP and VIN as input signals, and outputs the generated audio signals VIP and VIN to the piezoelectric speaker drive amplifier 14.

タッチパネル12は、再生する曲目や音量をユーザーが選択したり、再生中の曲目や現在の機器の状態等を表示したりするものである。
メモリ13は、制御部11で実行されるプログラムや、外部のパーソナルコンピューター等から取り込んだ音楽ファイル等を記憶するものである。
圧電スピーカー駆動用アンプ14は、リチウムイオン電池16からの電源電圧VDDと、制御部11から出力されたオーディオ信号VIP,VINとを入力して、圧電スピーカー15を駆動する駆動用アンプである。
The touch panel 12 is used for the user to select a song to be played back and the volume, and to display the song being played, the current device status, and the like.
The memory 13 stores a program executed by the control unit 11 and a music file taken in from an external personal computer or the like.
The piezoelectric speaker driving amplifier 14 is a driving amplifier that drives the piezoelectric speaker 15 by inputting the power supply voltage VDD from the lithium ion battery 16 and the audio signals VIP and VIN output from the control unit 11.

圧電スピーカー15は、圧電体と電極とを備えており、その圧電体を挟む電極に電圧を加えることにより、圧電体を振動させて音を出力する圧電素子、つまり容量性負荷である。なお、容量性負荷である圧電スピーカー15には正極端子及び負極端子があるが、この正極端子及び負極端子とは、印加電圧に制限がある電解コンデンサのように素子に印加する電圧を示すものではなく、信号の極性を表すものである。   The piezoelectric speaker 15 includes a piezoelectric body and electrodes, and is a piezoelectric element that vibrates the piezoelectric body and outputs sound by applying a voltage to the electrodes sandwiching the piezoelectric body, that is, a capacitive load. The piezoelectric speaker 15 that is a capacitive load has a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. The positive electrode terminal and the negative electrode terminal do not indicate a voltage to be applied to the element like an electrolytic capacitor having a limitation in applied voltage. It represents the polarity of the signal.

リチウムイオン電池16は、商用電源等により充電可能な二次電池であり、制御部11や圧電スピーカー駆動用アンプ14に動作電圧を供給する駆動用電源である。また、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作電圧がリチウムイオン電池16から出力される電源電圧VDDより高い場合には、DC−DCコンバータ等の昇圧回路を用いて電源電圧VDDを昇圧しても良い。   The lithium ion battery 16 is a secondary battery that can be charged by a commercial power source or the like, and is a driving power source that supplies an operating voltage to the control unit 11 and the piezoelectric speaker driving amplifier 14. When the operating voltage of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is higher than the power supply voltage VDD output from the lithium ion battery 16, the power supply voltage VDD may be boosted using a booster circuit such as a DC-DC converter.

また、背景技術で説明したように、一般的な駆動用アンプでは、駆動用電源や電源電圧を昇圧するDC−DCコンバータ等から圧電スピーカー等にエネルギーを充電している。DC−DCコンバータの動作方式として、連続電流モード(以下、「CCM(Continuous Conduction Mode」と記す。)と、負連続電流モード(以下、「DCM(Discontinuous Conduction Mode」と記す。)とがある。前者のCCMにおいては、安定した位相補償を実現するために、信号の帯域を狭めなければならないことがある。このため、駆動用アンプがオーディオ信号を扱うものである場合、駆動用アンプを駆動する際の駆動用電源や電源電圧を昇圧する動作方法として、CCMは比較的不向きであり、DCMの方がCCMよりも適している。   Further, as described in the background art, in a general driving amplifier, energy is charged to a piezoelectric speaker or the like from a driving power source or a DC-DC converter that boosts a power source voltage. As an operation method of the DC-DC converter, there are a continuous current mode (hereinafter, referred to as “CCM (Continuous Conduction Mode)”) and a negative continuous current mode (hereinafter, referred to as “DCM (Discontinuous Conduction Mode)”). In the former CCM, in order to realize stable phase compensation, it is sometimes necessary to narrow the signal band, so when the driving amplifier handles audio signals, the driving amplifier is driven. As an operation method for boosting the driving power supply and the power supply voltage, CCM is relatively unsuitable, and DCM is more suitable than CCM.

なお、本実施形態においては、本発明に係る圧電スピーカー駆動用アンプ14を備えた情報機器を携帯音楽プレーヤー10として説明するが、情報機器はこれ以外にも携帯電話機や携帯DVDプレーヤー等であっても良い。また、圧電スピーカー駆動用アンプ14によって駆動される負荷は、容量性負荷であれば良く、圧電スピーカー15に限定されない。例えば、容量性負荷は、圧電スピーカー15以外の様々な圧電素子やモジュレーターのような容量性負荷であっても良い。   In the present embodiment, an information device provided with the piezoelectric speaker driving amplifier 14 according to the present invention will be described as a portable music player 10, but the information device may be a mobile phone, a portable DVD player, or the like. Also good. Further, the load driven by the piezoelectric speaker driving amplifier 14 may be a capacitive load, and is not limited to the piezoelectric speaker 15. For example, the capacitive load may be a capacitive load such as various piezoelectric elements or modulators other than the piezoelectric speaker 15.

(圧電スピーカー駆動用アンプ14の回路構成)
続いて、図2を参照して、本発明に係る駆動用アンプの一例として、携帯音楽プレーヤー10の圧電スピーカー駆動用アンプ14の装置構成を説明する。
図2は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の回路構成を示すブロック図である。図2に示す圧電スピーカー駆動用アンプ14は、誤差抑圧回路21と、PWM(Pulse Width Modulation)回路22と、ゲートドライバ回路23と、スイッチング駆動回路24と、LPF(Low Pass Filter)回路25a,25bと、電流監視回路30と、第1の比較回路31aと、第2の比較回路31bとを備えて構成される。
(Circuit configuration of the piezoelectric speaker driving amplifier 14)
Next, with reference to FIG. 2, a device configuration of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 of the portable music player 10 will be described as an example of the driving amplifier according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the piezoelectric speaker driving amplifier 14. The piezoelectric speaker drive amplifier 14 shown in FIG. 2 includes an error suppression circuit 21, a PWM (Pulse Width Modulation) circuit 22, a gate driver circuit 23, a switching drive circuit 24, and LPF (Low Pass Filter) circuits 25a and 25b. And a current monitoring circuit 30, a first comparison circuit 31a, and a second comparison circuit 31b.

誤差抑圧回路21は、入力端子26,27から差動信号で入力されるオーディオ信号VIP,VINの振幅と、出力側から差動信号で帰還する駆動信号VCP,VCNの振幅との誤差を検出し、検出された振幅の誤差に基づいてオーディオ信号VIP,VINの振幅を補正したオーディオ信号VIP´,VIN´を出力する回路である。
PWM回路22は、誤差抑圧回路21から出力されたオーディオ信号VIP´,VIN´をPWM変調して、変調信号であるPWM信号を出力する変調回路である。なお、本実施形態における変調方式は、PWM変調であるが、これに限定されない。変調方式は、PWM変調以外にも、例えばデルタシグマ変調を含むPDM(Pulse Density Modulation)変調等であっても良い。
The error suppression circuit 21 detects an error between the amplitude of the audio signals VIP and VIN input as differential signals from the input terminals 26 and 27 and the amplitude of the drive signals VCP and VCN fed back as differential signals from the output side. This is a circuit that outputs audio signals VIP ′ and VIN ′ obtained by correcting the amplitudes of the audio signals VIP and VIN based on the detected amplitude error.
The PWM circuit 22 is a modulation circuit that performs PWM modulation on the audio signals VIP ′ and VIN ′ output from the error suppression circuit 21 and outputs a PWM signal that is a modulation signal. In addition, although the modulation system in this embodiment is PWM modulation, it is not limited to this. The modulation method may be other than PWM modulation, for example, PDM (Pulse Density Modulation) modulation including delta sigma modulation.

ゲートドライバ回路23は、PWM回路22から出力されたPWM信号Spと、電流監視回路30から出力された電流監視結果信号Siと、第1の比較回路31aから出力された比較結果信号Saと、第2の比較回路31bから出力された比較結果信号Sbとの少なくとも4つの信号に基づいて、スイッチング駆動回路24を構成する後述する各スイッチング素子を駆動するための駆動制御信号φ0〜φ4を生成して出力する回路である。   The gate driver circuit 23 includes the PWM signal Sp output from the PWM circuit 22, the current monitoring result signal Si output from the current monitoring circuit 30, the comparison result signal Sa output from the first comparison circuit 31a, and the first Based on at least four signals with the comparison result signal Sb output from the second comparison circuit 31b, drive control signals φ0 to φ4 for driving the switching elements to be described later constituting the switching drive circuit 24 are generated. It is a circuit to output.

スイッチング駆動回路24は、ゲートドライバ回路23から出力された駆動制御信号φ0〜φ4によって、スイッチング駆動回路24を構成する各スイッチング素子の導通状態が動作して、出力端子28,29を介して接続された圧電スピーカー15に駆動信号VCP,VCNを出力する回路である。
LPF回路25a,25bは、スイッチング駆動回路24から出力された駆動信号VCP,VCNを入力側に帰還させる際に、駆動信号VCP,VCNの高周波成分を除去して、駆動信号VCP,VCNの低周波成分を取り出すフィルタリング回路である。
The switching drive circuit 24 is connected via the output terminals 28 and 29 because the conduction state of each switching element constituting the switching drive circuit 24 is operated by the drive control signals φ0 to φ4 output from the gate driver circuit 23. This is a circuit for outputting drive signals VCP and VCN to the piezoelectric speaker 15.
When the LPF circuits 25a and 25b feed back the drive signals VCP and VCN output from the switching drive circuit 24 to the input side, the LPF circuits 25a and 25b remove the high-frequency components of the drive signals VCP and VCN to reduce the low frequency of the drive signals VCP and VCN. It is a filtering circuit for extracting components.

電流監視回路30は、スイッチング駆動回路24を構成する後述するインダクタに流れる電流値を監視して、インダクタに流れる電流値の状態に応じて、所定の電圧レベルであるHレベル、またはHレベルより低い電圧レベルであるLレベルの電流監視結果信号Siを出力する回路である。電流監視回路30は、インダクタに流れる電流値が0(A)である間、またインダクタに流れる電流値が0(A)から上昇し始めてから減少し始めるまでの間、Lレベルの電流監視結果信号Siを出力する。これとは逆に、インダクタに流れる電流値が上昇した後に減少し始めてから再び0(A)になるまでの間、Hレベルの電流監視結果信号Siを出力する。   The current monitoring circuit 30 monitors a current value flowing in an inductor, which will be described later, constituting the switching drive circuit 24, and is a predetermined voltage level H level or lower than the H level according to the state of the current value flowing in the inductor. This is a circuit for outputting an L level current monitoring result signal Si which is a voltage level. The current monitoring circuit 30 outputs an L level current monitoring result signal while the value of the current flowing through the inductor is 0 (A) and from when the current value flowing through the inductor starts to increase from 0 (A) to when it starts to decrease. Si is output. On the contrary, the H level current monitoring result signal Si is output from the time when the value of the current flowing through the inductor starts to decrease after rising and until it becomes 0 (A) again.

第1の比較回路31aは、誤差抑圧回路21から出力されたオーディオ信号VIP´の電圧値とオーディオ信号VIN´の電圧値とを比較する回路である。そして、第1の比較回路31aは、その比較結果に応じて、HレベルまたはLレベルの比較結果信号Saを出力する。例えば、第1の比較回路31aは、誤差抑圧回路21から差動信号で出力された一方の信号の電圧値が他方の信号の電圧値より高くなると、Hレベルの比較結果信号Saを出力する。これとは逆に、第2の比較回路31bは、他方の信号の電圧値が一方の信号の電圧値より高くなると、Lレベルの比較結果信号Saを出力する。   The first comparison circuit 31a is a circuit that compares the voltage value of the audio signal VIP ′ output from the error suppression circuit 21 with the voltage value of the audio signal VIN ′. Then, the first comparison circuit 31a outputs an H level or L level comparison result signal Sa according to the comparison result. For example, when the voltage value of one signal output as a differential signal from the error suppression circuit 21 is higher than the voltage value of the other signal, the first comparison circuit 31a outputs an H-level comparison result signal Sa. On the contrary, when the voltage value of the other signal becomes higher than the voltage value of one signal, the second comparison circuit 31b outputs an L level comparison result signal Sa.

第2の比較回路31bは、スイッチング駆動回路24から出力された駆動信号VCPの電圧値と、駆動信号VCNの電圧値とを比較する回路である。そして、第2の比較回路31bは、その比較結果に応じて、HレベルまたはLレベルの比較結果信号Sbを出力する。例えば、第2の比較回路31bは、駆動信号VCPの電圧値が駆動信号VCNの電圧値より高くなると、Lレベルの比較結果信号Sbを出力する。これとは逆に、第2の比較回路31bは、駆動信号VCNの電圧値が駆動信号VCPの電圧値より高くなると、Hレベルの比較結果信号Sbを出力する。   The second comparison circuit 31b is a circuit that compares the voltage value of the drive signal VCP output from the switching drive circuit 24 with the voltage value of the drive signal VCN. Then, the second comparison circuit 31b outputs a comparison result signal Sb of H level or L level according to the comparison result. For example, when the voltage value of the drive signal VCP becomes higher than the voltage value of the drive signal VCN, the second comparison circuit 31b outputs an L-level comparison result signal Sb. On the contrary, when the voltage value of the drive signal VCN becomes higher than the voltage value of the drive signal VCP, the second comparison circuit 31b outputs an H-level comparison result signal Sb.

上記で説明したゲートドライバ回路23と、スイッチング駆動回路24と、電流監視回路30と、第1の比較回路31aと、第2の比較回路31bとから、圧電スピーカー15を駆動するための駆動信号VCP,VCNを出力する駆動用ドライバを構成している。そして、ゲートドライバ回路23は、その駆動用ドライバの制御回路として機能する。   The drive signal VCP for driving the piezoelectric speaker 15 from the gate driver circuit 23, the switching drive circuit 24, the current monitoring circuit 30, the first comparison circuit 31a, and the second comparison circuit 31b described above. , VCN is output. The gate driver circuit 23 functions as a control circuit for the driving driver.

(スイッチング駆動回路24の回路構成)
続いて、図3を参照して、本発明に係るスイッチング駆動回路24の回路構成を説明する。
図3は、スイッチング駆動回路24の回路構成を示す回路図である。図3に示すスイッチング駆動回路24は、キャパシタ41と、インダクタ42と、PMOSトランジスタ43,45〜47と、NMOSトランジスタ44とを備えて構成される。
キャパシタ41は、電源電圧VDDを出力する駆動用電源と、グランドとの間に接続される。このキャパシタ41には、リチウムイオン電池16の電源電圧VDDに対応するエネルギーが充電される。そして、その充電されたエネルギーが、キャパシタ41から放電される。このキャパシタ41は、第1の充放電素子として機能する。
(Circuit configuration of the switching drive circuit 24)
Next, the circuit configuration of the switching drive circuit 24 according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the switching drive circuit 24. The switching drive circuit 24 shown in FIG. 3 includes a capacitor 41, an inductor 42, PMOS transistors 43 and 45 to 47, and an NMOS transistor 44.
The capacitor 41 is connected between a drive power supply that outputs the power supply voltage VDD and the ground. The capacitor 41 is charged with energy corresponding to the power supply voltage VDD of the lithium ion battery 16. Then, the charged energy is discharged from the capacitor 41. The capacitor 41 functions as a first charge / discharge element.

本実施形態においては、圧電スピーカー15の容量が1μF程度であるのに対して、キャパシタ41の容量は圧電スピーカー15の容量より大きい50μF程度として説明する。勿論、各容量値は、これに限定されない。
インダクタ42は、キャパシタ41の正極端子と、圧電スピーカー15の正極端子との間に接続される。このインダクタ42には、インダクタ42に流れる電流値に応じたエネルギーが一時的に充電される。そして、その充電されたエネルギーがインダクタ42から放電される。このインダクタ42は、第2の充放電素子として機能する。
In the present embodiment, the capacitance of the piezoelectric speaker 15 is about 1 μF, whereas the capacitance of the capacitor 41 is about 50 μF, which is larger than the capacitance of the piezoelectric speaker 15. Of course, each capacitance value is not limited to this.
The inductor 42 is connected between the positive terminal of the capacitor 41 and the positive terminal of the piezoelectric speaker 15. The inductor 42 is temporarily charged with energy corresponding to the value of the current flowing through the inductor 42. The charged energy is discharged from the inductor 42. The inductor 42 functions as a second charge / discharge element.

PMOSトランジスタ43は、駆動用電源と、キャパシタ41の正極端子との間に接続される。このPMOSトランジスタ43は、駆動制御信号φ0によって導通状態をオン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替えて、電源電圧VDDに対応するエネルギーをキャパシタ41に補充するためのスイッチング素子である。PMOSトランジスタ43は、駆動制御信号φ0がLレベルになると導通状態がオン状態になる。このとき、電源電圧VDDからキャパシタ41にエネルギーが充電される。逆に、PMOSトランジスタ43は、駆動制御信号φ0がHレベルになると導通状態がオフ状態になる。このとき、電源電圧VDDからキャパシタ41にエネルギーが充電されない。   The PMOS transistor 43 is connected between the driving power supply and the positive terminal of the capacitor 41. The PMOS transistor 43 is a switching element for replenishing the capacitor 41 with energy corresponding to the power supply voltage VDD by switching the conduction state between the on state and the off state by the drive control signal φ0. The PMOS transistor 43 is turned on when the drive control signal φ0 is at L level. At this time, the capacitor 41 is charged with energy from the power supply voltage VDD. On the contrary, the PMOS transistor 43 is turned off when the drive control signal φ0 becomes H level. At this time, energy is not charged to the capacitor 41 from the power supply voltage VDD.

このPMOSトランジスタ43は、エネルギー補充用スイッチング素子として機能する。
NMOSトランジスタ44は、インダクタ42の容量性負荷側の端子と、キャパシタ41の負極端子との間に接続される。NMOSトランジスタ44は、駆動制御信号φ1によって導通状態をオン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替えるためのスイッチング素子である。NMOSトランジスタ44は、駆動制御信号φ1がHレベルになると導通状態がオン状態になり、駆動制御信号φ1がLレベルになると導通状態がオフ状態になる。
The PMOS transistor 43 functions as an energy supplement switching element.
The NMOS transistor 44 is connected between the terminal on the capacitive load side of the inductor 42 and the negative terminal of the capacitor 41. The NMOS transistor 44 is a switching element for switching the conduction state between the on state and the off state by the drive control signal φ1. The NMOS transistor 44 is turned on when the drive control signal φ1 is at H level, and is turned off when the drive control signal φ1 is at L level.

このNMOSトランジスタ44は、キャパシタ41に充電されたエネルギーをインダクタ42を介して圧電スピーカー15に充電させる状態と、圧電スピーカー15に充電されたエネルギーをインダクタ42を介してキャパシタ41に充電させる状態とを交互に切り替える充電方向切替用スイッチング素子として機能する。
PMOSトランジスタ45は、インダクタ42の容量性負荷側の端子と、PMOSトランジスタ46の駆動用電源側の端子との間に接続される。PMOSトランジスタ45は、駆動制御信号φ2によって導通状態をオン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替えるためのスイッチング素子である。PMOSトランジスタ45は、駆動制御信号φ2がLレベルになると導通状態がオン状態になり、駆動制御信号φ2がHレベルになると導通状態がオフ状態になる。
The NMOS transistor 44 has a state in which the energy charged in the capacitor 41 is charged in the piezoelectric speaker 15 via the inductor 42 and a state in which the energy charged in the piezoelectric speaker 15 is charged in the capacitor 41 via the inductor 42. It functions as a charging direction switching element that switches alternately.
The PMOS transistor 45 is connected between a terminal on the capacitive load side of the inductor 42 and a terminal on the driving power source side of the PMOS transistor 46. The PMOS transistor 45 is a switching element for switching the conduction state between the on state and the off state by the drive control signal φ2. The PMOS transistor 45 is turned on when the drive control signal φ2 is at L level, and is turned off when the drive control signal φ2 is at H level.

なお、PMOSトランジスタ45は、背景技術で説明した耐圧を調整するために接続されている素子である。PMOSトランジスタ45が接続されていなくても、PMOSトランジスタ46〜49によってPMOSトランジスタ45の導通状態を実質制御することができる。このため、PMOSトランジスタ45は、必ずしも接続する必要はない。PMOSトランジスタ45を接続しない場合には、その部分が結線されて導通状態になっていれば良い。   The PMOS transistor 45 is an element connected to adjust the breakdown voltage described in the background art. Even if the PMOS transistor 45 is not connected, the conduction state of the PMOS transistor 45 can be substantially controlled by the PMOS transistors 46 to 49. For this reason, the PMOS transistor 45 is not necessarily connected. In the case where the PMOS transistor 45 is not connected, it is sufficient that the portion is connected and is in a conductive state.

PMOSトランジスタ46は、インダクタ42の容量性負荷側の端子と、圧電スピーカー15の正極端子との間に接続される。また、PMOSトランジスタ47は、圧電スピーカー15の負極端子と、インダクタ42の駆動用電源側の端子との間に接続される。PMOSトランジスタ46,47は、駆動制御信号φ3によって導通状態をオン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替えるためのスイッチング素子である。PMOSトランジスタ46,47は、駆動制御信号φ3がLレベルになると導通状態がオン状態になり、駆動制御信号φ3がHレベルになると導通状態がオフ状態になる。   The PMOS transistor 46 is connected between the terminal on the capacitive load side of the inductor 42 and the positive terminal of the piezoelectric speaker 15. The PMOS transistor 47 is connected between the negative terminal of the piezoelectric speaker 15 and the terminal on the driving power source side of the inductor 42. The PMOS transistors 46 and 47 are switching elements for switching the conduction state between the on state and the off state by the drive control signal φ3. The PMOS transistors 46 and 47 are turned on when the drive control signal φ3 is at the L level, and turned off when the drive control signal φ3 is at the H level.

PMOSトランジスタ48は、インダクタ42の容量性負荷側の端子と、圧電スピーカー15の負極端子との間に接続される。また、PMOSトランジスタ49は、圧電スピーカー15の正極端子と、インダクタ42の駆動用電源側の端子との間に接続される。PMOSトランジスタ48,49は、駆動制御信号φ4によって導通状態をオン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替えるためのスイッチング素子である。PMOSトランジスタ48,49は、駆動制御信号φ4がLレベルになると導通状態がオン状態になり、駆動制御信号φ4がHレベルになると導通状態がオフ状態になる。   The PMOS transistor 48 is connected between the terminal on the capacitive load side of the inductor 42 and the negative terminal of the piezoelectric speaker 15. The PMOS transistor 49 is connected between the positive terminal of the piezoelectric speaker 15 and the terminal on the driving power source side of the inductor 42. The PMOS transistors 48 and 49 are switching elements for switching the conduction state between the on state and the off state by the drive control signal φ4. The PMOS transistors 48 and 49 are turned on when the drive control signal φ4 is at the L level, and turned off when the drive control signal φ4 is at the H level.

このPMOSトランジスタ45〜49は、充電方向切替用スイッチング素子であるNMOSトランジスタ44によってエネルギーを圧電スピーカー15に充電させる状態と、エネルギーをキャパシタ41に充電させる状態とを交互に切り替える際に、圧電スピーカー15の正極端子側からエネルギーを充電させる状態と、圧電スピーカー15の負極端子を介してエネルギーを充電させる状態とを交互に切り替える極性切替用スイッチング素子として機能する。特に、PMOSトランジスタ45〜47は正極側スイッチング素子として機能して、PMOSトランジスタ45,48,49は負極側スイッチング素子として機能する。
なお、上記で説明した各MOSトランジスタのうち2つのバルクが図示されているMOSトランジスタにあっては、後述する圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズによって、いずれか一方のバルクが選択される。
The PMOS transistors 45 to 49 are configured to switch between a state in which energy is charged in the piezoelectric speaker 15 and a state in which the capacitor 41 is charged with energy by the NMOS transistor 44 that is a switching element for switching the charging direction, and the piezoelectric speaker 15. It functions as a polarity switching switching element that alternately switches between a state in which energy is charged from the positive electrode terminal side and a state in which energy is charged through the negative electrode terminal of the piezoelectric speaker 15. In particular, the PMOS transistors 45 to 47 function as positive side switching elements, and the PMOS transistors 45, 48, and 49 function as negative side switching elements.
Of the MOS transistors described above, in the MOS transistor in which two bulks are illustrated, one of the bulks is selected depending on the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 described later.

(圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズ)
続いて、図4を参照して、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを説明する。
図4は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の各動作フェーズにおける比較結果信号Sa,Sbおよび駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。図4の縦軸は、第1の比較回路31aから出力された比較結果信号Saの電圧レベル、第2の比較回路31bから出力された比較結果信号Sbの電圧レベル、および圧電スピーカー駆動用アンプ14から出力された駆動信号VCN,VCPの電圧値を示す。また、横軸は、時間Tを示す。
(Operation phase of piezoelectric speaker drive amplifier 14)
Next, an operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a time chart showing voltage values of the comparison result signals Sa and Sb and the drive signals VCP and VCN in each operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14. 4 represents the voltage level of the comparison result signal Sa output from the first comparison circuit 31a, the voltage level of the comparison result signal Sb output from the second comparison circuit 31b, and the piezoelectric speaker driving amplifier 14. Shows the voltage values of the drive signals VCN and VCP output from. The horizontal axis represents time T.

圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズには、第1フェーズから第4フェーズまでの4つのフェーズがある。そして、第4フェーズが終わると第1フェーズに戻って、各動作フェーズが繰り返される。
まず、第1フェーズは、駆動信号VCPの電圧値を増加させて、駆動信号VCNの電圧値を所定の電圧レベルであるアナロググランド電圧レベルVLPにさせるフェーズである。次の第2フェーズは、駆動信号VCNの電圧値をアナロググランド電圧レベルVLPにさせて、駆動信号VCPの電圧値を減少させるフェーズである。
There are four operating phases of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 from the first phase to the fourth phase. When the fourth phase ends, the operation returns to the first phase, and each operation phase is repeated.
First, the first phase is a phase in which the voltage value of the drive signal VCP is increased to set the voltage value of the drive signal VCN to an analog ground voltage level VLP that is a predetermined voltage level. In the next second phase, the voltage value of the drive signal VCN is set to the analog ground voltage level VLP, and the voltage value of the drive signal VCP is decreased.

また、第3フェーズは、第1フェーズおよび第2フェーズとは逆に、駆動信号VCNの電圧値を増加させて、駆動信号VCPの電圧値をアナロググランド電圧レベルVLPにさせるフェーズである。次の第4フェーズは、駆動信号VCPの電圧値をアナロググランド電圧レベルVLPにさせて、駆動信号VCNの電圧値を減少させるフェーズである。
これらの動作フェーズは、圧電スピーカー駆動用アンプ14が、主に比較結果信号Saの電圧レベルと、比較結果信号Sbの電圧レベルとの組み合わせによって決める。なお、圧電スピーカー駆動用アンプ14が動作フェーズを決定する際に同期をとる必要があるため、PWM信号Spも必要であるがここでは説明を省略する。
In contrast to the first phase and the second phase, the third phase is a phase in which the voltage value of the drive signal VCN is increased to set the voltage value of the drive signal VCP to the analog ground voltage level VLP. The next fourth phase is a phase in which the voltage value of the drive signal VCN is decreased to the analog ground voltage level VLP.
These operation phases are determined by the piezoelectric speaker driving amplifier 14 mainly by a combination of the voltage level of the comparison result signal Sa and the voltage level of the comparison result signal Sb. Since the piezoelectric speaker drive amplifier 14 needs to synchronize when determining the operation phase, the PWM signal Sp is also necessary, but the description is omitted here.

まず、圧電スピーカー駆動用アンプ14は、比較結果信号Saの電圧レベルによって、駆動信号VCPまたは駆動信号VCNの電圧値を増加させるフェーズであるか、減少させるフェーズであるかを決める。例えば、比較結果信号SaがLレベルであるときは、駆動信号VCPまたは駆動信号VCNの電圧値を増加させる第1フェーズまたは第3フェーズになる。これとは逆に、比較結果信号SaがHレベルであるときは、駆動信号VCPまたは駆動信号VCNの電圧値を減少させる第2フェーズまたは第4フェーズになる。   First, the piezoelectric speaker drive amplifier 14 determines whether it is a phase for increasing or decreasing the voltage value of the drive signal VCP or the drive signal VCN according to the voltage level of the comparison result signal Sa. For example, when the comparison result signal Sa is at the L level, the first phase or the third phase in which the voltage value of the drive signal VCP or the drive signal VCN is increased. On the contrary, when the comparison result signal Sa is at the H level, the second phase or the fourth phase in which the voltage value of the drive signal VCP or the drive signal VCN is decreased is entered.

さらに、圧電スピーカー駆動用アンプ14は、比較結果信号Sbの電圧レベルによって、駆動信号VCPの電圧値を変化させるフェーズであるか、または駆動信号VCNの電圧値を変化させるフェーズであるかを決める。例えば、比較結果信号SbがLレベルであるときは、駆動信号VCPの電圧値を変化させる第1フェーズまたは第2フェーズになる。これとは逆に、比較結果信号SbがHレベルであるときは、駆動信号VCNの電圧値を変化させる第3フェーズまたは第4フェーズになる。   Further, the piezoelectric speaker driving amplifier 14 determines whether it is a phase for changing the voltage value of the driving signal VCP or a phase for changing the voltage value of the driving signal VCN according to the voltage level of the comparison result signal Sb. For example, when the comparison result signal Sb is at the L level, the first phase or the second phase in which the voltage value of the drive signal VCP is changed is entered. On the contrary, when the comparison result signal Sb is at the H level, the third phase or the fourth phase in which the voltage value of the drive signal VCN is changed is entered.

要するに、比較結果信号SaがLレベルであり、比較結果信号SbがLレベルであるときには、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは第1フェーズになる。また、比較結果信号SaがHレベルであり、比較結果信号SbがLレベルであるときには、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは第2フェーズになる。比較結果信号SaがLレベルであり、比較結果信号SbがHレベルであるときには、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは第3フェーズになる。比較結果信号SaがHレベルであり、比較結果信号SbがHレベルであるときには、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは第4フェーズになる。
なお、この後に説明するが、上記の各動作フェーズとは別に、電源電圧VDDに対応するエネルギーをキャパシタ41に充電させるフェーズとしてエネルギー補充フェーズがある。
In short, when the comparison result signal Sa is at the L level and the comparison result signal Sb is at the L level, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is the first phase. When the comparison result signal Sa is at the H level and the comparison result signal Sb is at the L level, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is the second phase. When the comparison result signal Sa is at the L level and the comparison result signal Sb is at the H level, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is the third phase. When the comparison result signal Sa is at the H level and the comparison result signal Sb is at the H level, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is the fourth phase.
As will be described later, there is an energy replenishment phase as a phase for charging the capacitor 41 with energy corresponding to the power supply voltage VDD separately from the above-described operation phases.

(スイッチング駆動回路24の各動作フェーズにおける各素子のエネルギーの変化)
続いて、図5および図6を参照して、スイッチング駆動回路24の各動作フェーズにおける各素子のエネルギーの変化を説明する。
図5および図6は、スイッチング駆動回路24の各動作フェーズにおけるスイッチング駆動回路24の等価回路を示す回路図である。図5に示す等価回路(1a)は、エネルギー補充フェーズにおけるスイッチング駆動回路24の等価回路を示す。図5に示す等価回路(1b)および等価回路(1c)は、第1フェーズにおけるスイッチング駆動回路24の等価回路を示す。図5に示す等価回路(1d)および等価回路(1e)は、第2フェーズにおけるスイッチング駆動回路24の等価回路を示す。また、図6に示す等価回路(2a)および等価回路(2b)は、第3フェーズにおけるスイッチング駆動回路24の等価回路を示す。図6に示す等価回路(2c)および等価回路(2d)は、第4フェーズにおけるスイッチング駆動回路24の等価回路を示す。
(Change in energy of each element in each operation phase of the switching drive circuit 24)
Next, with reference to FIGS. 5 and 6, changes in energy of each element in each operation phase of the switching drive circuit 24 will be described.
5 and 6 are circuit diagrams showing an equivalent circuit of the switching drive circuit 24 in each operation phase of the switching drive circuit 24. FIG. An equivalent circuit (1a) shown in FIG. 5 shows an equivalent circuit of the switching drive circuit 24 in the energy replenishment phase. An equivalent circuit (1b) and an equivalent circuit (1c) shown in FIG. 5 are equivalent circuits of the switching drive circuit 24 in the first phase. An equivalent circuit (1d) and an equivalent circuit (1e) shown in FIG. 5 are equivalent circuits of the switching drive circuit 24 in the second phase. Further, an equivalent circuit (2a) and an equivalent circuit (2b) shown in FIG. 6 are equivalent circuits of the switching drive circuit 24 in the third phase. An equivalent circuit (2c) and an equivalent circuit (2d) shown in FIG. 6 are equivalent circuits of the switching drive circuit 24 in the fourth phase.

スイッチング駆動回路24は、その動作フェーズ毎に合わせて、駆動制御信号φ0〜φ4によりPMOSトランジスタ43,45〜47およびNMOSトランジスタ44の導通状態を切り替えることで、スイッチング駆動回路24の接続形態が変わる。
まず、等価回路(1a)に示すように、エネルギー補充フェーズにおいて、PMOSトランジスタ43の導通状態がオン状態になってキャパシタ41の正極端子が駆動用電源に接続され、キャパシタ41の負極端子がグランドに接続される。これにより、電源電圧VDDに対応するエネルギーがキャパシタ41に充電される。
The switching drive circuit 24 changes the connection form of the switching drive circuit 24 by switching the conduction states of the PMOS transistors 43, 45 to 47 and the NMOS transistor 44 by the drive control signals φ0 to φ4 in accordance with the operation phases.
First, as shown in the equivalent circuit (1a), in the energy replenishment phase, the conduction state of the PMOS transistor 43 is turned on, the positive terminal of the capacitor 41 is connected to the driving power supply, and the negative terminal of the capacitor 41 is connected to the ground. Connected. Thereby, the energy corresponding to the power supply voltage VDD is charged in the capacitor 41.

次に、等価回路(1b)に示すように、第1フェーズにおいて、NMOSトランジスタ44およびPMOSトランジスタ45の導通状態がオン状態になってキャパシタ41とインダクタ42とが接続される。この閉回路により、キャパシタ41に充電されていたエネルギーがインダクタ42に移動して、そのエネルギーがインダクタ42に充電される。
ここで、キャパシタ41のエネルギーが移動する前のキャパシタ41の両端子間の電圧値をV1(V)とし、キャパシタ41のエネルギーが移動した後のキャパシタ41の両端子間の電圧値をV2(V)とすると、キャパシタ41の両端子間の電圧値は、エネルギーが移動する前後でV1(V)からV2(V)に減少していく。このため、キャパシタ41から移動したエネルギーΔEC1(J)は、
ΔEC1=(1/2)C1(V1 2−V2 2) ……式(1)
となる。
Next, as shown in the equivalent circuit (1b), in the first phase, the conduction state of the NMOS transistor 44 and the PMOS transistor 45 is turned on, and the capacitor 41 and the inductor 42 are connected. By this closed circuit, the energy charged in the capacitor 41 moves to the inductor 42 and the energy is charged in the inductor 42.
Here, the voltage value between both terminals of the capacitor 41 before the energy of the capacitor 41 moves is V 1 (V), and the voltage value between both terminals of the capacitor 41 after the energy of the capacitor 41 moves is V 2. Assuming (V), the voltage value between both terminals of the capacitor 41 decreases from V 1 (V) to V 2 (V) before and after energy transfer. For this reason, the energy ΔE C1 (J) transferred from the capacitor 41 is
ΔE C1 = (1/2) C 1 (V 1 2 −V 2 2 ) Equation (1)
It becomes.

また、インダクタ42にエネルギーが転送される前のインダクタ42に流れる電流値は0(A)であり、インダクタ42にエネルギーが転送された後のインダクタ42に流れる電流値をI1(A)としたとき、インダクタ42に流れる電流値は、エネルギーが転送される前後で0(A)からI1(A)に増加していく。このため、インダクタ42に転送されたエネルギーΔEL(J)は、
ΔEL=(1/2)L(I1 2−0)
=(1/2)LI1 2 ……式(2)
となる。
The current value flowing through the inductor 42 before the energy is transferred to the inductor 42 is 0 (A), and the current value flowing through the inductor 42 after the energy is transferred to the inductor 42 is I 1 (A). At this time, the value of the current flowing through the inductor 42 increases from 0 (A) to I 1 (A) before and after the energy is transferred. Therefore, the energy ΔE L (J) transferred to the inductor 42 is
ΔE L = (1/2) L (I 1 2 −0)
= (1/2) LI 1 2 ...... Formula (2)
It becomes.

インダクタのインダクタンスをL(H)、キャパシタのキャパシタンスをC(F)、電圧値をV(V)、電流値をI(A)とすると、インピーダンスZ=√(L/C)(Ω)、V=IZ(V)であるので、
V=I×√(L/C) ……式(3)
となる。キャパシタ41のキャパシタンスC(F)をC1(F)として、式(3)を式(1)に代入すると、
ΔEC1=(1/2)C1(V1 2−V2 2
=(1/2)C1(I1 2(L/C1)−02(L/C1))
=(1/2)LI1 2−0
=(1/2)LI1 2 ……式(4)
となる。よって、キャパシタ41から移動したエネルギーΔEC1(J)とインダクタ42に充電されたエネルギーΔEL(J)とは等しくなる。つまり、キャパシタ41からインダクタ42にエネルギーが転送される際に、配線や各素子の抵抗値等を無視すれば、エネルギーが無駄に消費されないことが言える。但し、実際には、配線や各素子の抵抗等によってエネルギーが消費されるので、配線や各素子の抵抗等で消費されてしまう損失分のエネルギーをELOSS(J)とすると、エネルギー保存の法則によって、キャパシタ41から移動したエネルギーΔEC1(J)は、
ΔEC1=ΔEL+ELOSS ……式(5)
となる。
When the inductance of the inductor is L (H), the capacitance of the capacitor is C (F), the voltage value is V (V), and the current value is I (A), impedance Z = √ (L / C) (Ω), V = IZ (V), so
V = I × √ (L / C) (3)
It becomes. When the capacitance C (F) of the capacitor 41 is C 1 (F) and Equation (3) is substituted into Equation (1),
ΔE C1 = (1/2) C 1 (V 1 2 −V 2 2 )
= (1/2) C 1 (I 1 2 (L / C 1 ) −0 2 (L / C 1 ))
= (1/2) LI 1 2 -0
= (1/2) LI 1 2 ...... Formula (4)
It becomes. Therefore, the energy ΔE C1 (J) transferred from the capacitor 41 and the energy ΔE L (J) charged in the inductor 42 are equal. That is, when energy is transferred from the capacitor 41 to the inductor 42, it can be said that energy is not wasted if the wiring and resistance values of the respective elements are ignored. However, since energy is actually consumed by the resistance of the wiring and each element, etc., if the energy of the loss consumed by the resistance of the wiring and each element is E LOSS (J), the law of conservation of energy The energy ΔE C1 (J) transferred from the capacitor 41 by
ΔE C1 = ΔE L + E LOSS ...... Formula (5)
It becomes.

次に、等価回路(1c)に示すように、第1フェーズにおいて、PMOSトランジスタ46,47の導通状態がオン状態になって、インダクタ42と圧電スピーカー15とが接続される。この閉回路により、第2フェーズと同様に、圧電スピーカー15にエネルギーが転送される前のインダクタ42に流れる電流値はI1(A)であり、圧電スピーカー15にエネルギーが転送された後のインダクタ42に流れる電流値は0(A)となるので、インダクタ42に流れる電流値は、エネルギーが転送される前後でI1(A)から0(A)に減少していく。このため、インダクタ42に転送されたエネルギーΔEL(J)は、
ΔEL=(1/2)LI1 2 ……式(6)
となる。
Next, as shown in the equivalent circuit (1c), in the first phase, the conduction state of the PMOS transistors 46 and 47 is turned on, and the inductor 42 and the piezoelectric speaker 15 are connected. Due to this closed circuit, as in the second phase, the current value flowing through the inductor 42 before the energy is transferred to the piezoelectric speaker 15 is I 1 (A), and the inductor after the energy is transferred to the piezoelectric speaker 15. Since the current value flowing through the inductor 42 becomes 0 (A), the current value flowing through the inductor 42 decreases from I 1 (A) to 0 (A) before and after the energy is transferred. Therefore, the energy ΔE L (J) transferred to the inductor 42 is
ΔE L = (1/2) LI 1 2 ...... Formula (6)
It becomes.

また、圧電スピーカー15にエネルギーが移動する前の圧電スピーカー15の両端子間の電圧値をV3(V)とし、圧電スピーカー15にエネルギーが移動した後の圧電スピーカー15の両端子間の電圧値をV4(V)とすると、圧電スピーカー15の両端子間の電圧値は、エネルギーが移動する前後でV3(V)からV4(V)に増加していく。このため、圧電スピーカー15から移動したエネルギーΔEC2(J)は、
ΔEC2=(1/2)C2(V4 2−V3 2) ……式(7)
となる。
The voltage value between both terminals of the piezoelectric speaker 15 before the energy is transferred to the piezoelectric speaker 15 is V 3 (V), and the voltage value between both terminals of the piezoelectric speaker 15 after the energy is transferred to the piezoelectric speaker 15. Is V 4 (V), the voltage value between both terminals of the piezoelectric speaker 15 increases from V 3 (V) to V 4 (V) before and after energy transfer. Therefore, the energy ΔE C2 (J) moved from the piezoelectric speaker 15 is
ΔE C2 = (1/2) C 2 (V 4 2 −V 3 2 ) (7)
It becomes.

式(3)のキャパシタンスC(F)をC2(F)とし、式(7)に式(3)を代入して式(7)を展開すると、式(6)で示されるインダクタ42に転送されたエネルギーΔEL(J)と、式(7)で示される圧電スピーカー15に移動したエネルギーΔEC2(J)とは等しくなる。このため、第3フェーズにおいてインダクタ42から圧電スピーカー15にエネルギーを転送する際にも、第2フェーズと同様に配線や各素子の抵抗値等を無視すればエネルギーが無駄に消費されないことが言える。但し、実際には、配線や各素子の抵抗等によってエネルギーが消費されるので、配線や各素子の抵抗等で消費されてしまう損失分のエネルギーをELOSS(J)とすると、エネルギー保存の法則によって、圧電スピーカー15から移動したエネルギーΔEC2(J)は、
ΔEC2=ΔEL+ELOSS ……式(8)
となる。
When the capacitance C (F) in the expression (3) is C 2 (F), the expression (7) is expanded by substituting the expression (3) into the expression (7), and is transferred to the inductor 42 shown in the expression (6). The energy ΔE L (J) thus made becomes equal to the energy ΔE C2 (J) moved to the piezoelectric speaker 15 shown by the equation (7). For this reason, when transferring energy from the inductor 42 to the piezoelectric speaker 15 in the third phase, it can be said that the energy is not wasted if the wiring and the resistance values of the respective elements are ignored as in the second phase. However, since energy is actually consumed by the resistance of the wiring and each element, etc., if the energy of the loss consumed by the resistance of the wiring and each element is E LOSS (J), the law of conservation of energy The energy ΔE C2 (J) moved from the piezoelectric speaker 15 by
ΔE C2 = ΔE L + E LOSS ...... Formula (8)
It becomes.

次に、等価回路(1d)に示すように、第2フェーズにおいて、PMOSトランジスタ46,47の導通状態がオン状態のまま変わらず、インダクタ42と圧電スピーカー15とが接続されている。そして、この閉回路により、圧電スピーカー15に充電されていたエネルギーがインダクタ42に充電される。
圧電スピーカー15のエネルギーが移動する前の圧電スピーカー15の両端子間の電圧値をV5(V)とし、圧電スピーカー15のエネルギーが移動した後のキャパシタ41の両端子間の電圧値をV(V)とすると、圧電スピーカー15の両端子間の電圧値は、エネルギーが移動する前後でV5(V)からV(V)に減少していく。このため、圧電スピーカー15から移動したエネルギーΔEC3(J)は、
ΔEC3=(1/2)C2(V5 2−V6 2) ……式(9)
となる。
Next, as shown in the equivalent circuit (1d), in the second phase, the conduction state of the PMOS transistors 46 and 47 remains unchanged and the inductor 42 and the piezoelectric speaker 15 are connected. Then, by this closed circuit, the energy charged in the piezoelectric speaker 15 is charged in the inductor 42.
The voltage value between both terminals of the piezoelectric speaker 15 before the energy of the piezoelectric speaker 15 moves is V 5 (V), and the voltage value between both terminals of the capacitor 41 after the energy of the piezoelectric speaker 15 moves is V 6. Assuming (V), the voltage value between the two terminals of the piezoelectric speaker 15 decreases from V 5 (V) to V 6 (V) before and after energy transfer. For this reason, the energy ΔE C3 (J) moved from the piezoelectric speaker 15 is
ΔE C3 = (1/2) C 2 (V 5 2 −V 6 2 ) (9)
It becomes.

また、インダクタ42にエネルギーが転送される前のインダクタ42に流れる電流値は0(A)であり、インダクタ42にエネルギーが転送された後のインダクタ42に流れる電流値をI2(A)とすれば、インダクタ42に流れる電流値は、エネルギーが転送される前後で0(A)からI2(A)に増加していく。このため、インダクタ42に転送されたエネルギーΔEL(J)は、
ΔEL=(1/2)LI2 2 ……式(10)
となる。
Further, the current value flowing through the inductor 42 before the energy is transferred to the inductor 42 is 0 (A), and the current value flowing through the inductor 42 after the energy is transferred to the inductor 42 is I 2 (A). For example, the value of the current flowing through the inductor 42 increases from 0 (A) to I 2 (A) before and after the energy is transferred. Therefore, the energy ΔE L (J) transferred to the inductor 42 is
ΔE L = (1/2) LI 2 2 ...... Equation (10)
It becomes.

式(3)のキャパシタンスC(F)をC2(F)とし、式(9)に式(3)を代入して式(9)を展開すると、圧電スピーカー15から移動したエネルギーΔEC3(J)とインダクタ42に転送されたエネルギーΔEL(J)とは等しくなる。このため、第4フェーズにおいて圧電スピーカー15からインダクタ42にエネルギーを充電させる際にも、第2フェーズおよび第3フェーズと同様にエネルギーが無駄に消費されないことが言える。但し、実際には、配線や各素子の抵抗等によってエネルギーが消費されるので、配線や各素子の抵抗等で消費されてしまう損失分のエネルギーをELOSS(J)とすると、エネルギー保存の法則によって、圧電スピーカー15から移動したエネルギーΔEC3(J)は、
ΔEC3=ΔEL+ELOSS ……式(11)
となる。
When the capacitance C (F) in the equation (3) is C 2 (F) and the equation (3) is substituted into the equation (9) and the equation (9) is developed, the energy ΔE C3 (J ) And the energy ΔE L (J) transferred to the inductor 42 are equal. For this reason, when charging the energy from the piezoelectric speaker 15 to the inductor 42 in the fourth phase, it can be said that energy is not wasted as in the second phase and the third phase. However, since energy is actually consumed by the resistance of the wiring and each element, etc., if the energy of the loss consumed by the resistance of the wiring and each element is E LOSS (J), the law of conservation of energy The energy ΔE C3 (J) moved from the piezoelectric speaker 15 by
ΔE C3 = ΔE L + E LOSS ...... Formula (11)
It becomes.

次に、等価回路(1e)に示すように、第2フェーズにおいて、NMOSトランジスタ44およびPMOSトランジスタ45の導通状態だけがオン状態に切り替わり、インダクタ42にキャパシタ41が接続される。すると、この閉回路により、インダクタ42に充電されていたエネルギーがキャパシタ41に転送される。
インダクタ42のエネルギーが移動する前のインダクタ42の両端子間の電圧値をV7(V)とし、インダクタ42のエネルギーが移動した後のインダクタ42の両端子間の電圧値をV8(V)とすると、インダクタ42の両端子間の電圧値は、エネルギーが移動する前後でV7(V)からV8(V)に増加していく。このため、キャパシタ41から移動したエネルギーΔEC4は、
ΔEC4=(1/2)C1(V8 2−V7 2) ……式(12)
となる。
Next, as shown in the equivalent circuit (1 e), in the second phase, only the conduction state of the NMOS transistor 44 and the PMOS transistor 45 is switched on, and the capacitor 41 is connected to the inductor 42. Then, the energy charged in the inductor 42 is transferred to the capacitor 41 by this closed circuit.
The voltage value between both terminals of the inductor 42 before the energy of the inductor 42 moves is V 7 (V), and the voltage value between both terminals of the inductor 42 after the energy of the inductor 42 moves is V 8 (V). Then, the voltage value between both terminals of the inductor 42 increases from V 7 (V) to V 8 (V) before and after energy transfer. Therefore, the energy ΔE C4 transferred from the capacitor 41 is
ΔE C4 = (1/2) C 1 (V 8 2 −V 7 2 ) (12)
It becomes.

また、インダクタ42にエネルギーが転送される前のインダクタ42に流れる電流値はI2(A)とし、インダクタ42にエネルギーが転送される前のインダクタ42に流れる電流値を0(A)とすれば、インダクタ42に流れる電流値は、エネルギーが転送される前後でI2から0(A)に減少していく。このため、インダクタ42に転送されたエネルギーΔEL(J)は、
ΔEL=(1/2)LI2 2 ……式(13)
となる。
If the current value flowing through the inductor 42 before energy is transferred to the inductor 42 is I 2 (A), and the current value flowing through the inductor 42 before energy is transferred to the inductor 42 is 0 (A). The current value flowing through the inductor 42 decreases from I 2 to 0 (A) before and after the energy is transferred. Therefore, the energy ΔE L (J) transferred to the inductor 42 is
ΔE L = (1/2) LI 2 2 ...... Formula (13)
It becomes.

式(3)のキャパシタのキャパシタンスC(F)をC1(F)とし、式(12)に式(3)を代入して式(12)を展開すると、インダクタ42から移動したエネルギーΔEL(J)とキャパシタ41に転送されたエネルギーΔEC4(J)とは等しくなる。このことから、第5フェーズにおいてインダクタ42からキャパシタ41にエネルギーを転送する際にも、エネルギーが無駄に消費されないことが言える。但し、実際には、配線や各素子の抵抗等によってエネルギーが消費されるので、配線や各素子の抵抗等で消費されてしまう損失分のエネルギーをELOSS(J)とすると、エネルギー保存の法則によって、キャパシタ41に転送されたエネルギーΔEC4(J)は、
ΔEC4=ΔEL+ELOSS ……式(14)
となる。
When the capacitance C (F) of the capacitor in Expression (3) is C 1 (F) and Expression (3) is substituted into Expression (12) and Expression (12) is developed, energy ΔE L ( J) is equal to the energy ΔE C4 (J) transferred to the capacitor 41. From this, it can be said that energy is not wasted even when energy is transferred from the inductor 42 to the capacitor 41 in the fifth phase. However, since energy is actually consumed by the resistance of the wiring and each element, etc., if the energy of the loss consumed by the resistance of the wiring and each element is E LOSS (J), the law of conservation of energy The energy ΔE C4 (J) transferred to the capacitor 41 by
ΔE C4 = ΔE L + E LOSS ...... Formula (14)
It becomes.

上記で説明したようにエネルギーが移動することにより、第1フェーズでは、圧電スピーカー15に充電されるエネルギーに応じて駆動信号VCPの電圧値を増加させることができて、第2フェーズでは、駆動信号VCPの電圧値を減少させることができる。
なお、等価回路(2a)〜等価回路(2d)に示すように、第3フェーズおよび第4フェーズにおいて各素子間でエネルギーが移動する流れは、第1フェーズおよび第2フェーズにおいて各素子間でエネルギーが移動する流れと同じである。但し、第3フェーズにおいて圧電スピーカー15にエネルギーが移動するとき、さらに第4フェーズにおいて圧電スピーカー15からエネルギーが移動するときに、圧電スピーカー15の正極端子側ではなく、圧電スピーカー15の負極端子側からエネルギーがやりとりされる。要するに、ゲートドライバ回路23が、スイッチング駆動回路24のPMOSトランジスタ46〜49だけの導通状態を制御することにより、第1フェーズおよび第2フェーズと、第3フェーズおよび第4フェーズとで圧電スピーカー15の極性が、接続の上で入れ替わっている。上記のような閉回路でエネルギーが移動することにより、第3フェーズでは、圧電スピーカー15に充電されるエネルギーに応じて駆動信号VCNの電圧値を増加させることができて、第4フェーズでは、駆動信号VCNの電圧値を減少させることができる。
As described above, when the energy moves, in the first phase, the voltage value of the drive signal VCP can be increased according to the energy charged in the piezoelectric speaker 15, and in the second phase, the drive signal The voltage value of VCP can be reduced.
In addition, as shown in the equivalent circuit (2a) to the equivalent circuit (2d), the flow of energy transfer between the elements in the third phase and the fourth phase is the energy between the elements in the first phase and the second phase. Is the same as the flow of moving. However, when energy moves to the piezoelectric speaker 15 in the third phase, and when energy moves from the piezoelectric speaker 15 in the fourth phase, not from the positive terminal side of the piezoelectric speaker 15 but from the negative terminal side of the piezoelectric speaker 15. Energy is exchanged. In short, the gate driver circuit 23 controls the conduction state of only the PMOS transistors 46 to 49 of the switching drive circuit 24, so that the piezoelectric speaker 15 has the first phase and the second phase, and the third phase and the fourth phase. Polarity is changing on the connection. By moving the energy in the closed circuit as described above, in the third phase, the voltage value of the drive signal VCN can be increased according to the energy charged in the piezoelectric speaker 15, and in the fourth phase, the drive is performed. The voltage value of the signal VCN can be reduced.

このように、圧電スピーカー駆動用アンプ14の回路を構成するための耐圧性能が高いスイッチング素子の数は、なるべく少なくて済む。
そして、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、最初に「エネルギー補充フェーズ」になった後に、「第1フェーズ」、「第2フェーズ」、「第3フェーズ」、「第4フェーズ」、「第1フェーズ」、「第2フェーズ」、「第3フェーズ」、「第4フェーズ」のように各動作フェーズが連続して繰り返される。そして、この間に配線や各素子の抵抗等によってエネルギーが、熱などとして徐々に失われていく。このため、例えば所定のエネルギーが失われたときや、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズが所定の回数だけ行われると、再び「エネルギー補充フェーズ」に戻り、配線や各素子の抵抗等によって失われたエネルギー分だけのエネルギーをキャパシタ41に充電させる。その後に、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズが同様に繰り返される。このときのエネルギーの変化に合わせて、圧電スピーカー駆動用アンプ14は、駆動信号VCPの電圧値と、駆動信号VCNの電圧値とを交互に変化させる。
Thus, the number of switching elements having a high withstand voltage performance for constituting the circuit of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is as small as possible.
Then, after the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 first becomes the “energy replenishment phase”, the “first phase”, “second phase”, “third phase”, “fourth phase”, “ Each operation phase is repeated continuously like “first phase”, “second phase”, “third phase”, “fourth phase”. During this time, energy is gradually lost as heat or the like due to the wiring or resistance of each element. For this reason, for example, when a predetermined energy is lost or each operation phase from the first phase to the fourth phase is performed a predetermined number of times, the process returns to the “energy replenishment phase” again, and the resistance of the wiring and each element The capacitor 41 is charged with energy corresponding to the energy lost due to the above. Thereafter, each operation phase from the first phase to the fourth phase is similarly repeated. The piezoelectric speaker drive amplifier 14 alternately changes the voltage value of the drive signal VCP and the voltage value of the drive signal VCN in accordance with the change in energy at this time.

(圧電スピーカー駆動用アンプ14の各動作フェーズにおける詳細な動作フェーズ)
続いて、図7〜図12を参照して、圧電スピーカー駆動用アンプ14の各動作フェーズにおける詳細な動作フェーズを説明する。
図7は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の初回目のエネルギー補充フェーズにおける、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41の両端子間の電圧値VC41、インダクタ42を流れる電流値IL42、および駆動信号VCP,VCNの電圧値を示すタイムチャートである。図8は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の第1フェーズにおける、上記の各電圧値および電流値を示すタイムチャートである。図9は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の第2フェーズにおける、上記の各電圧値および電流値を示すタイムチャートである。図10は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の第3フェーズにおける、上記の各電圧値および電流値を示すタイムチャートである。図11は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の第4フェーズにおける、上記の各電圧値および電流値を示すタイムチャートである。図12は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の2回目以降のエネルギー補充フェーズにおける、上記の各電圧値および電流値を示すタイムチャートである。
(Detailed operation phases in each operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14)
Next, detailed operation phases in each operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 shows the voltage value V C41 between the two terminals of the capacitor 41 of the switching drive circuit 24, the current value I L42 flowing through the inductor 42, and the drive signal VCP, in the first energy replenishment phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14. It is a time chart which shows the voltage value of VCN. FIG. 8 is a time chart showing the voltage values and current values in the first phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14. FIG. 9 is a time chart showing the voltage values and current values in the second phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14. FIG. 10 is a time chart showing the above voltage values and current values in the third phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14. FIG. 11 is a time chart showing the voltage values and current values in the fourth phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14. FIG. 12 is a time chart showing the respective voltage values and current values in the second and subsequent energy replenishment phases of the piezoelectric speaker driving amplifier 14.

なお、なお、図7〜図12の各図の縦軸は、PWM回路22から出力されたPWM信号Spの電圧レベル、第1の比較回路31aから出力された比較結果信号Saの電圧レベル、第2の比較回路31bから出力された比較結果信号Sbの電圧レベル、および電流監視回路30から出力された電流監視結果信号Siの電圧レベルを示す。
さらに、各図の縦軸は、PMOSトランジスタ43,45〜49およびNMOSトランジスタ44の導通状態、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42、駆動信号VCPの電圧値、および駆動信号VCNの電圧値を示す。
7 to 12, the vertical axis indicates the voltage level of the PWM signal Sp output from the PWM circuit 22, the voltage level of the comparison result signal Sa output from the first comparison circuit 31a, and the first level. 2 shows the voltage level of the comparison result signal Sb output from the second comparison circuit 31b and the voltage level of the current monitoring result signal Si output from the current monitoring circuit 30.
Furthermore, the vertical axis of each figure represents the conduction state of the PMOS transistors 43, 45 to 49 and the NMOS transistor 44, the voltage value V C41 across the capacitor 41, the current value I L42 flowing through the inductor 42, the voltage value of the drive signal VCP, The voltage value of the drive signal VCN is also shown.

また、上記の各図の横軸は、時間Tを示す。
上記で説明したが、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズには、第1フェーズから第4フェーズまでの4つのフェーズがある。但し、最初に電源電圧VDDに対応するエネルギーをキャパシタ41に充電させる必要がある。このため、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、第1フェーズになる前にエネルギー補充フェーズになる。
In addition, the horizontal axis of each of the above drawings indicates time T.
As described above, the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 has four phases from the first phase to the fourth phase. However, first, it is necessary to charge the capacitor 41 with energy corresponding to the power supply voltage VDD. For this reason, the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 becomes an energy replenishment phase before the first phase.

図7に示すように、エネルギー補充フェーズは、さらに待機フェーズおよび充電フェーズの2つの動作フェーズに分かれている。
従って、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、エネルギー補充フェーズの待機フェーズになる。この待機フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルによって、PMOSトランジスタ43,45〜49およびNMOSトランジスタ44の全てのMOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。これにより、待機フェーズでは、インダクタ42から各素子にエネルギーの転送を行わない状態にし、インダクタ42に流れる電流値IL42が完全に0(A)の状態を保つ。このため、待機フェーズでは、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42は変化しない。このとき、駆動信号VCP,VCNの電圧値は、ともにアナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。
As shown in FIG. 7, the energy replenishment phase is further divided into two operation phases, a standby phase and a charging phase.
Therefore, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 becomes a standby phase of the energy supplementation phase. In this standby phase, the conduction states of all the MOS transistors of the PMOS transistors 43 and 45 to 49 and the NMOS transistor 44 are turned off by the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4. Thus, in the standby phase, energy is not transferred from the inductor 42 to each element, and the current value I L42 flowing through the inductor 42 is completely maintained at 0 (A). For this reason, in the standby phase, the voltage value V C41 across the capacitor 41 and the current value I L42 flowing through the inductor 42 do not change. At this time, the voltage values of drive signals VCP and VCN do not change from analog ground voltage level VLP.

続いて、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、エネルギー補充フェーズの充電フェーズになる。この充電フェーズにおいては、駆動制御信号φ0の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ43のみの導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、キャパシタ41に電源電圧VDDに対応するエネルギーがキャパシタ41に充電される。このため、キャパシタ41の両端の電圧値VC41およびキャパシタ41のエネルギーΔEC41は、0(J)から徐々に増加していく。このとき、駆動信号VCP,VCNの電圧値は、ともにアナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 Subsequently, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 becomes a charging phase of the energy supplementation phase. In this charging phase, according to the voltage level of drive control signal φ0, only the PMOS transistor 43 is turned on, and the other MOS transistors are turned off. Then, the capacitor 41 is charged with energy corresponding to the power supply voltage VDD. For this reason, the voltage value V C41 across the capacitor 41 and the energy ΔE C41 of the capacitor 41 gradually increase from 0 (J). At this time, the voltage values of drive signals VCP and VCN do not change from analog ground voltage level VLP.

ここで、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、再びエネルギー補充フェーズの待機フェーズになる。このため、待機フェーズでは、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42は変化しない。このとき、駆動信号VCP,VCNの電圧値は、ともにアナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。
次に、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、エネルギー補充フェーズから第1フェーズになる。図8に示すように、第1フェーズは、さらに充電フェーズと、転送フェーズと、待機フェーズとの3つの動作フェーズに分かれており、これらの動作フェーズが繰り返される。
Here, the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 becomes the standby phase of the energy replenishment phase again. For this reason, in the standby phase, the voltage value V C41 across the capacitor 41 and the current value I L42 flowing through the inductor 42 do not change. At this time, the voltage values of drive signals VCP and VCN do not change from analog ground voltage level VLP.
Next, the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 is changed from the energy replenishment phase to the first phase. As shown in FIG. 8, the first phase is further divided into three operation phases including a charge phase, a transfer phase, and a standby phase, and these operation phases are repeated.

まず、第1フェーズの充電フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、NMOSトランジスタ44およびPMOSトランジスタ46,47の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、キャパシタ41に充電されたエネルギーがインダクタ42に充電される。このため、キャパシタ41の両端の電圧値VC41およびキャパシタ41のエネルギーは減少する。そして、インダクタ42に流れる電流値IL42は0(A)からI1(A)に増加するとともに、インダクタ42のエネルギーは0(J)からキャパシタ41の減少分のエネルギーだけ増加していく。なお、キャパシタ41の電圧値、つまりエネルギーは、配線や各素子の抵抗値等を無視すれば図中に破線で示すように変化するが、配線や各素子の抵抗等でエネルギーが少しずつ消費されるため実線で示すように変化していく。このとき、駆動信号VCP,VCNの電圧値は、ともにアナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 First, in the charge phase of the first phase, the conduction state of the NMOS transistor 44 and the PMOS transistors 46 and 47 is turned on in accordance with the voltage level of the drive control signals φ0 to φ4, and the conduction states of the other MOS transistors. Turns off. Then, the energy charged in the capacitor 41 is charged in the inductor 42. For this reason, the voltage value V C41 across the capacitor 41 and the energy of the capacitor 41 decrease. The current value I L42 flowing through the inductor 42 increases from 0 (A) to I 1 (A), and the energy of the inductor 42 increases from 0 (J) by the energy corresponding to the decrease of the capacitor 41. Note that the voltage value of the capacitor 41, that is, the energy changes as shown by the broken line in the figure if the wiring and resistance values of the elements are ignored, but the energy is consumed little by little due to the resistance of the wiring and each element. Therefore, it changes as shown by the solid line. At this time, the voltage values of drive signals VCP and VCN do not change from analog ground voltage level VLP.

続いて、第1フェーズの転送フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ45,46,47の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、インダクタ42に充電されたエネルギーが圧電スピーカー15に転送される。このため、インダクタ42に流れる電流値ILはI1(A)から0(A)に減少するとともに、インダクタ42のエネルギーは減少する。そして、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15および圧電スピーカー15のエネルギーは、0(J)からインダクタ42の減少分のエネルギーだけ増加していく。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから徐々に増加していく。但し、駆動信号VCNの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 Subsequently, in the transfer phase of the first phase, the PMOS transistors 45, 46, and 47 are turned on according to the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4, and the other MOS transistors are turned on. Turns off. Then, the energy charged in the inductor 42 is transferred to the piezoelectric speaker 15. Therefore, current I L flowing through the inductor 42 with decreases from I 1 (A) to 0 (A), the energy of the inductor 42 decreases. The voltage value V C15 at both ends of the piezoelectric speaker 15 and the energy of the piezoelectric speaker 15 increase from 0 (J) by the energy corresponding to the decrease of the inductor 42. At this time, the voltage value of the drive signal VCP gradually increases from the analog ground voltage level VLP. However, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the analog ground voltage level VLP.

続いて、第1フェーズの待機フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ46,47の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。これにより、待機フェーズでは、インダクタ42から各素子にエネルギーの転送を行わない状態にし、インダクタ42に流れる電流値IL42が完全に0(A)の状態を保つ。このため、待機フェーズでは、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15、キャパシタ41のエネルギー、インダクタ42のエネルギー、および圧電スピーカー15のエネルギーは変化しない。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、直前の転送フェーズで増加させた電圧から変化しない。また、駆動信号VCNの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 Subsequently, in the standby phase of the first phase, the PMOS transistors 46 and 47 are turned on according to the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4, and the other MOS transistors are turned off. become. Thus, in the standby phase, energy is not transferred from the inductor 42 to each element, and the current value I L42 flowing through the inductor 42 is completely maintained at 0 (A). Therefore, in the standby phase, the voltage value V C41 at both ends of the capacitor 41, the current value I L42 flowing through the inductor 42, the voltage value V C15 at both ends of the piezoelectric speaker 15, the energy of the capacitor 41, the energy of the inductor 42, and the piezoelectric speaker. The energy of 15 does not change. At this time, the voltage value of the drive signal VCP does not change from the voltage increased in the immediately preceding transfer phase. Further, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the analog ground voltage level VLP.

この第1フェーズにおいては、上記の充電フェーズ、転送フェーズ、および待機フェーズを繰り返しながら、図8に示したように駆動信号VCPの電圧値を増加させていく。但し、駆動信号VCNの電圧値を、アナロググランド電圧レベルVLPから変化させない。
続いて、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、第1フェーズから第2フェーズになる。図9に示すように、第2フェーズも、第1フェーズと同様に、充電フェーズと、転送フェーズと、待機フェーズとの3つの動作フェーズに分かれており、これらの動作フェーズが繰り返される。
In the first phase, the voltage value of the drive signal VCP is increased as shown in FIG. 8 while repeating the charging phase, the transfer phase, and the standby phase. However, the voltage value of the drive signal VCN is not changed from the analog ground voltage level VLP.
Subsequently, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is changed from the first phase to the second phase. As shown in FIG. 9, the second phase is also divided into three operation phases of a charge phase, a transfer phase, and a standby phase, as in the first phase, and these operation phases are repeated.

まず、第2フェーズの充電フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ45,46,47の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、圧電スピーカー15に充電されたエネルギーがインダクタ42に充電される。このため、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15および圧電スピーカー15のエネルギーは減少する。そして、インダクタ42に流れる電流値IL42は0(A)からI2(A)に増加するとともに、インダクタ42のエネルギーは圧電スピーカー15の減少分のエネルギーだけ増加していく。なお、第2フェーズにおいても、キャパシタ41のエネルギーは、配線や各素子の抵抗等を無視すれば図中に破線で示すようになるが、配線や各素子の抵抗等でエネルギーが少しずつ消費されていく。このため、破線で示す理論上のエネルギーと、実線で示す実際のエネルギーとの差は徐々に大きくなっていく。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、直前の第1フェーズで増加させた電圧値から徐々に減少していく。また、駆動信号VCNの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 First, in the charge phase of the second phase, the PMOS transistors 45, 46, and 47 are turned on according to the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4, and the other MOS transistors are turned off. It becomes a state. Then, the energy charged in the piezoelectric speaker 15 is charged in the inductor 42. For this reason, the voltage value V C15 across the piezoelectric speaker 15 and the energy of the piezoelectric speaker 15 are reduced. Then, the current value I L42 flowing through the inductor 42 increases from 0 (A) to I 2 (A), and the energy of the inductor 42 increases by the energy corresponding to the decrease of the piezoelectric speaker 15. Even in the second phase, the energy of the capacitor 41 is indicated by a broken line in the figure if the wiring and the resistance of each element are ignored, but the energy is consumed little by little by the wiring and the resistance of each element. To go. For this reason, the difference between the theoretical energy indicated by the broken line and the actual energy indicated by the solid line gradually increases. At this time, the voltage value of the drive signal VCP gradually decreases from the voltage value increased in the immediately preceding first phase. Further, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the analog ground voltage level VLP.

続いて、第2フェーズの転送フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、NMOSトランジスタ44およびPMOSトランジスタ46,47の導通状態がオン状態になり、各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、インダクタ42に充電されたエネルギーがキャパシタ41に転送される。このため、キャパシタ41の両端の電圧値VC41およびキャパシタ41のエネルギーは増加し、インダクタ42に流れる電流値IL42はI2(A)から0(A)に減少するとともに、インダクタ42のエネルギーはキャパシタ41の増加分のエネルギーだけ減少していく。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、直前の充電フェーズで減少させた電圧値から変化しない。また、駆動信号VCNの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 Subsequently, in the transfer phase of the second phase, the conduction state of the NMOS transistor 44 and the PMOS transistors 46 and 47 is turned on according to the voltage level of the drive control signals φ0 to φ4, and the conduction state of each MOS transistor is changed. Turns off. Then, the energy charged in the inductor 42 is transferred to the capacitor 41. Therefore, the voltage value V C41 at both ends of the capacitor 41 and the energy of the capacitor 41 increase, the current value I L42 flowing through the inductor 42 decreases from I 2 (A) to 0 (A), and the energy of the inductor 42 is The energy corresponding to the increase of the capacitor 41 decreases. At this time, the voltage value of the drive signal VCP does not change from the voltage value decreased in the immediately preceding charging phase. Further, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the analog ground voltage level VLP.

続いて、第2フェーズの待機フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ46,47の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、インダクタ42に流れる電流値IL42が0(A)の状態になる。このため、待機フェーズでは、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15、キャパシタ41のエネルギー、インダクタ42のエネルギー、および圧電スピーカー15のエネルギーは変化しない。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、直前の充電フェーズで減少させた電圧から変化しない。また、駆動信号VCNの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 Subsequently, in the standby phase of the second phase, the PMOS transistors 46 and 47 are turned on according to the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4, and the other MOS transistors are turned off. become. Then, the current value I L42 flowing through the inductor 42 becomes 0 (A). Therefore, in the standby phase, the voltage value V C41 at both ends of the capacitor 41, the current value I L42 flowing through the inductor 42, the voltage value V C15 at both ends of the piezoelectric speaker 15, the energy of the capacitor 41, the energy of the inductor 42, and the piezoelectric speaker. The energy of 15 does not change. At this time, the voltage value of the drive signal VCP does not change from the voltage decreased in the immediately preceding charging phase. Further, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the analog ground voltage level VLP.

この第2フェーズにおいては、上記の充電フェーズ、転送フェーズ、および待機フェーズを繰り返しながら、図9に示したように駆動信号VCPの電圧値をアナロググランド電圧レベルVLPまで減少させていく。但し、駆動信号VCNの電圧値を、アナロググランド電圧レベルVLPから変化させない。
続いて、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、第2フェーズから第3フェーズになる。図10に示すように、第3フェーズも、各フェーズと同様に、充電フェーズと、転送フェーズと、待機フェーズとの3つの動作フェーズに分かれており、これらの動作フェーズが繰り返される。
In the second phase, the voltage value of the drive signal VCP is decreased to the analog ground voltage level VLP as shown in FIG. 9 while repeating the charging phase, the transfer phase, and the standby phase. However, the voltage value of the drive signal VCN is not changed from the analog ground voltage level VLP.
Subsequently, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is changed from the second phase to the third phase. As shown in FIG. 10, the third phase is also divided into three operation phases of a charging phase, a transfer phase, and a standby phase, as with each phase, and these operation phases are repeated.

まず、第3フェーズの充電フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、NMOSトランジスタ44およびPMOSトランジスタ48,49の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、キャパシタ41に充電されたエネルギーがインダクタ42に充電される。このため、キャパシタ41の両端の電圧値VC41およびキャパシタ41のエネルギーは減少する。そして、インダクタ42に流れる電流値IL42は0(A)からI1(A)に増加するとともに、インダクタ42のエネルギーは0(J)からキャパシタ41の減少分のエネルギーだけ増加していく。なお、第3フェーズにおいても、キャパシタ41のエネルギーは、配線や各素子の抵抗値等を無視すれば図中に破線で示すように変化するが、配線や各素子の抵抗等でエネルギーが少しずつ消費されるため実線で示すように変化していく。このとき、駆動信号VCP,VCNの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 First, in the charge phase of the third phase, the conduction state of the NMOS transistor 44 and the PMOS transistors 48 and 49 is turned on according to the voltage level of the drive control signals φ0 to φ4, and the conduction states of the other MOS transistors. Turns off. Then, the energy charged in the capacitor 41 is charged in the inductor 42. For this reason, the voltage value V C41 across the capacitor 41 and the energy of the capacitor 41 decrease. The current value I L42 flowing through the inductor 42 increases from 0 (A) to I 1 (A), and the energy of the inductor 42 increases from 0 (J) by the energy corresponding to the decrease of the capacitor 41. Even in the third phase, the energy of the capacitor 41 changes as shown by broken lines in the figure if the resistance value of the wiring and each element is ignored, but the energy is little by little due to the resistance of the wiring and each element. Since it is consumed, it changes as shown by the solid line. At this time, the voltage values of the drive signals VCP and VCN do not change from the analog ground voltage level VLP.

続いて、第3フェーズの転送フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ45,48,49の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、インダクタ42に充電されたエネルギーが圧電スピーカー15に転送される。このため、インダクタ42に流れる電流値ILはI1(A)から0(A)に減少するとともに、インダクタ42のエネルギーは減少する。そして、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15および圧電スピーカー15のエネルギーは、0(J)からインダクタ42の減少分のエネルギーだけ増加していく。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。但し、駆動信号VCNの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから徐々に増加していく。 Subsequently, in the transfer phase of the third phase, according to the voltage level of the drive control signals φ0 to φ4, the PMOS transistors 45, 48, and 49 are turned on, and the other MOS transistors are turned on. Turns off. Then, the energy charged in the inductor 42 is transferred to the piezoelectric speaker 15. Therefore, current I L flowing through the inductor 42 with decreases from I 1 (A) to 0 (A), the energy of the inductor 42 decreases. The voltage value V C15 at both ends of the piezoelectric speaker 15 and the energy of the piezoelectric speaker 15 increase from 0 (J) by the energy corresponding to the decrease of the inductor 42. At this time, the voltage value of the drive signal VCP does not change from the analog ground voltage level VLP. However, the voltage value of the drive signal VCN gradually increases from the analog ground voltage level VLP.

続いて、第3フェーズの待機フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ48,49の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。これにより、待機フェーズでは、インダクタ42からエネルギーの転送を行わない状態にし、インダクタ42に流れる電流値IL42が完全に0(A)の状態を保つ。このため、待機フェーズでは、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15、キャパシタ41のエネルギー、インダクタ42のエネルギー、および圧電スピーカー15のエネルギーは変化しない。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。また、駆動信号VCNの電圧値は、直前の充電フェーズで増加させた電圧値から変化しない。 Subsequently, in the standby phase of the third phase, the PMOS transistors 48 and 49 are turned on according to the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4, and the other MOS transistors are turned off. become. Thus, in the standby phase, energy is not transferred from the inductor 42, and the current value I L42 flowing through the inductor 42 is completely maintained at 0 (A). Therefore, in the standby phase, the voltage value V C41 at both ends of the capacitor 41, the current value I L42 flowing through the inductor 42, the voltage value V C15 at both ends of the piezoelectric speaker 15, the energy of the capacitor 41, the energy of the inductor 42, and the piezoelectric speaker. The energy of 15 does not change. At this time, the voltage value of the drive signal VCP does not change from the analog ground voltage level VLP. Further, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the voltage value increased in the immediately preceding charging phase.

この第3フェーズにおいては、上記の充電フェーズ、転送フェーズ、および待機フェーズを繰り返しながら、図10に示したように駆動信号VCNの電圧値を増加させていく。但し、駆動信号VCPの電圧を、アナロググランド電圧レベルVLPから変化させない。
続いて、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、第3フェーズから第4フェーズになる。図11に示すように、第4フェーズも、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズと同様に、充電フェーズと、転送フェーズと、待機フェーズとの3つの動作フェーズに分かれており、これらの動作フェーズが繰り返される。
In the third phase, the voltage value of the drive signal VCN is increased as shown in FIG. 10 while repeating the charging phase, the transfer phase, and the standby phase. However, the voltage of the drive signal VCP is not changed from the analog ground voltage level VLP.
Subsequently, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is changed from the third phase to the fourth phase. As shown in FIG. 11, the fourth phase is also divided into three operation phases, a charge phase, a transfer phase, and a standby phase, as in the operation phases from the first phase to the fourth phase. The operation phase is repeated.

まず、第4フェーズの充電フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ45,48,49の導通状態がオン状態になり、地の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、圧電スピーカー15に充電されたエネルギーがインダクタ42に充電される。このため、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15および圧電スピーカー15のエネルギーは減少する。そして、インダクタ42に流れる電流値IL42は0(A)からI2(A)に増加するとともに、インダクタ42のエネルギーは圧電スピーカー15の減少分のエネルギーだけ増加していく。但し、第4フェーズにおいても、キャパシタ41のエネルギーは、配線や各素子の抵抗等を無視すれば図中に破線で示すようになるが、配線や各素子の抵抗等でエネルギーが少しずつ消費されていく。このため、破線で示す理論上のエネルギーと、実線で示す実際のエネルギーとの差は徐々に大きくなっていく。このとき、駆動信号VCPは、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。駆動信号VCNは、直前の第3フェーズで増加させた電圧値から徐々に減少していく。 First, in the charge phase of the fourth phase, the PMOS transistors 45, 48, and 49 are turned on according to the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4, and the ground MOS transistors are turned off. It becomes a state. Then, the energy charged in the piezoelectric speaker 15 is charged in the inductor 42. For this reason, the voltage value V C15 across the piezoelectric speaker 15 and the energy of the piezoelectric speaker 15 are reduced. Then, the current value I L42 flowing through the inductor 42 increases from 0 (A) to I 2 (A), and the energy of the inductor 42 increases by the energy corresponding to the decrease of the piezoelectric speaker 15. However, in the fourth phase, the energy of the capacitor 41 is indicated by a broken line in the figure if the wiring and the resistance of each element are ignored, but the energy is consumed little by little by the wiring and the resistance of each element. To go. For this reason, the difference between the theoretical energy indicated by the broken line and the actual energy indicated by the solid line gradually increases. At this time, the drive signal VCP does not change from the analog ground voltage level VLP. The drive signal VCN gradually decreases from the voltage value increased in the immediately preceding third phase.

続いて、第4フェーズの転送フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、NMOSトランジスタ44およびPMOSトランジスタ48,49の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、インダクタ42に充電されているエネルギーがキャパシタ41に転送される。このため、キャパシタ41の両端の電圧値VC41およびキャパシタ41のエネルギーは増加し、インダクタ42に流れる電流値IL42はI2(A)から0(A)に減少するとともに、インダクタ42のエネルギーはキャパシタ41の増加分のエネルギーだけ減少していく。このとき、駆動信号VCNの電圧値は、直前の充電フェーズで減少させた電圧値から変化しない。また、駆動信号VCPの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 Subsequently, in the transfer phase of the fourth phase, the conduction state of the NMOS transistor 44 and the PMOS transistors 48 and 49 is turned on according to the voltage level of the drive control signals φ0 to φ4, and the conduction of the other MOS transistors. The state is turned off. Then, the energy charged in the inductor 42 is transferred to the capacitor 41. Therefore, the voltage value V C41 at both ends of the capacitor 41 and the energy of the capacitor 41 increase, the current value I L42 flowing through the inductor 42 decreases from I 2 (A) to 0 (A), and the energy of the inductor 42 is The energy corresponding to the increase of the capacitor 41 decreases. At this time, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the voltage value decreased in the immediately preceding charging phase. Further, the voltage value of the drive signal VCP does not change from the analog ground voltage level VLP.

続いて、第4フェーズの待機フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ48,49の導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、インダクタ42に流れる電流値IL42が0(A)の状態になる。このため、待機フェーズでは、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42、圧電スピーカー15の両端の電圧値VC15、キャパシタ41のエネルギー、インダクタ42のエネルギー、および圧電スピーカー15のエネルギーは変化しない。このとき、駆動信号VCPの電圧値は、アナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。また、駆動信号VCNの電圧値は、減少させた電圧値から変化しない。 Subsequently, in the standby phase of the fourth phase, the PMOS transistors 48 and 49 are turned on according to the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4, and the other MOS transistors are turned off. become. Then, the current value I L42 flowing through the inductor 42 becomes 0 (A). Therefore, in the standby phase, the voltage value V C41 at both ends of the capacitor 41, the current value I L42 flowing through the inductor 42, the voltage value V C15 at both ends of the piezoelectric speaker 15, the energy of the capacitor 41, the energy of the inductor 42, and the piezoelectric speaker. The energy of 15 does not change. At this time, the voltage value of the drive signal VCP does not change from the analog ground voltage level VLP. Further, the voltage value of the drive signal VCN does not change from the decreased voltage value.

この第4フェーズにおいては、上記の充電フェーズ、転送フェーズ、および待機フェーズを繰り返しながら、図11に示したように駆動信号VCNの電圧値をアナロググランド電圧レベルVLPまで減少させていく。但し、駆動信号VCPの電圧値を、アナロググランド電圧レベルVLPから変化させない。
上述したように、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズを繰り返しながら、駆動信号VCPの電圧値と、駆動信号VCNの電圧値とを交互に変化させる。但し、駆動信号VCPの電圧値を変化させている間は、駆動信号VCNの電圧値をアナロググランド電圧レベルVLPから変化させない。また、駆動信号VCNの電圧値を変化させている間は、駆動信号VCPの電圧値をアナロググランド電圧レベルVLPから変化させない。
In the fourth phase, the voltage value of the drive signal VCN is decreased to the analog ground voltage level VLP as shown in FIG. 11 while repeating the charging phase, the transfer phase, and the standby phase. However, the voltage value of the drive signal VCP is not changed from the analog ground voltage level VLP.
As described above, the voltage value of the drive signal VCP and the voltage value of the drive signal VCN are alternately changed while repeating each operation phase from the first phase to the fourth phase. However, the voltage value of the drive signal VCN is not changed from the analog ground voltage level VLP while the voltage value of the drive signal VCP is changed. Further, while the voltage value of the drive signal VCN is changed, the voltage value of the drive signal VCP is not changed from the analog ground voltage level VLP.

そして、キャパシタ41のエネルギーは、各動作フェーズで配線や各素子の抵抗等で消費されていくため、消費されたエネルギー分だけのエネルギーをキャパシタ41に充電させる必要がある。このため、図12に示すように、第4フェーズが終わって第1フェーズになる前に、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、再びエネルギー補充フェーズになる。   Since the energy of the capacitor 41 is consumed by the wiring and the resistance of each element in each operation phase, it is necessary to charge the capacitor 41 with energy corresponding to the consumed energy. For this reason, as shown in FIG. 12, before the fourth phase is finished and the first phase is reached, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 becomes the energy supplement phase again.

エネルギー補充フェーズは、図7で説明したように、待機フェーズおよび充電フェーズの2つの動作フェーズに分かれている。
まず、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、エネルギー補充フェーズの充電フェーズになる。この充電フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルに応じて、PMOSトランジスタ43のみの導通状態がオン状態になり、他の各MOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。すると、駆動用電源からキャパシタ41にエネルギーが充電される。但し、スイッチング駆動回路24では、圧電スピーカー15に転送されたエネルギーを抵抗等で無駄に消費させずに、スイッチング駆動回路24のインダクタ42を介してキャパシタ41に再び充電して、容量性負荷を駆動するのに再利用している。このため、このエネルギー補充フェーズにおいては、キャパシタ41に電源電圧VDDに対応するエネルギーを全部充電させるのではなく、配線や各素子の抵抗等で消費されたエネルギー分だけを充電すれば良い。キャパシタ41に電源電圧VDDに対応するエネルギーがキャパシタ41に再び充電され始めると、キャパシタ41に充電されるエネルギーは、最初のエネルギー補充フェーズの完了時点と同じエネルギーまで増加していく。このとき、駆動信号VCP,VCNの電圧値は、ともにアナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。
As described with reference to FIG. 7, the energy replenishment phase is divided into two operation phases, a standby phase and a charging phase.
First, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is the charging phase of the energy replenishment phase. In this charging phase, according to the voltage levels of drive control signals φ0 to φ4, only the PMOS transistor 43 is turned on and the other MOS transistors are turned off. Then, energy is charged in the capacitor 41 from the driving power supply. However, the switching drive circuit 24 drives the capacitive load by charging the capacitor 41 again via the inductor 42 of the switching drive circuit 24 without wastefully consuming the energy transferred to the piezoelectric speaker 15 by a resistor or the like. It is reused to do. Therefore, in this energy replenishment phase, it is only necessary to charge only the energy consumed by the wiring, the resistance of each element, and the like, instead of charging the capacitor 41 with all the energy corresponding to the power supply voltage VDD. When the capacitor 41 starts to be charged again with energy corresponding to the power supply voltage VDD, the energy charged in the capacitor 41 increases to the same energy as when the first energy replenishment phase is completed. At this time, the voltage values of drive signals VCP and VCN do not change from analog ground voltage level VLP.

ここで、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、再びエネルギー補充フェーズの待機フェーズとなる。この待機フェーズにおいては、駆動制御信号φ0〜φ4の電圧レベルによって、PMOSトランジスタ43,45〜49およびNMOSトランジスタ44の全てのMOSトランジスタの導通状態がオフ状態になる。このため、待機フェーズでは、キャパシタ41の両端の電圧値VC41、インダクタ42に流れる電流値IL42は変化しない。このとき、駆動信号VCP,VCNは、ともにアナロググランド電圧レベルVLPから変化しない。 Here, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 becomes the standby phase of the energy replenishment phase again. In this standby phase, the conduction states of all the MOS transistors of the PMOS transistors 43 and 45 to 49 and the NMOS transistor 44 are turned off by the voltage levels of the drive control signals φ0 to φ4. For this reason, in the standby phase, the voltage value V C41 across the capacitor 41 and the current value I L42 flowing through the inductor 42 do not change. At this time, drive signals VCP and VCN are not changed from analog ground voltage level VLP.

そして、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズは、エネルギー補充フェーズの後、上述したように第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズが繰り返される。
なお、ここの説明では、圧電スピーカー駆動用アンプ14は、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズにおいて、充電フェーズ、転送フェーズ、および待機フェーズを3回繰り返した。但し、充電フェーズ、転送フェーズ、および待機フェーズを繰り返す回数はこれに限定されず、任意の回数であって良い。そして、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズを任意の回数繰り返した後等にエネルギー補充フェーズを行って、配線や各素子の抵抗等で消費されたエネルギー分だけを充電すれば良い。従って、圧電スピーカー駆動用アンプ14は、圧電スピーカー15を低消費電力で駆動することができる。
In the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14, after the energy replenishment phase, each operation phase from the first phase to the fourth phase is repeated as described above.
In the description here, the piezoelectric speaker driving amplifier 14 repeats the charging phase, the transfer phase, and the standby phase three times in each operation phase from the first phase to the fourth phase. However, the number of times the charge phase, transfer phase, and standby phase are repeated is not limited to this, and may be any number. Then, after the operation phases from the first phase to the fourth phase are repeated an arbitrary number of times, the energy replenishment phase may be performed to charge only the energy consumed by the wiring, the resistance of each element, and the like. Therefore, the piezoelectric speaker drive amplifier 14 can drive the piezoelectric speaker 15 with low power consumption.

(ゲートドライバ回路23の回路構成)
続いて、図13を参照して、圧電スピーカー駆動用アンプ14のゲートドライバ回路23の回路構成を説明する。
図13は、圧電スピーカー駆動用アンプ14のゲートドライバ回路23の回路構成を示すブロック図である。なお、これから説明するゲートドライバ回路23は、図4で示したように各動作フェーズを実行するための論理回路のあくまで一例である。図13に示すゲートドライバ回路23は、第1のフェーズ決定回路23aと、第2のフェーズ決定回路23bとを備えて構成される。
(Circuit configuration of the gate driver circuit 23)
Next, the circuit configuration of the gate driver circuit 23 of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a block diagram showing a circuit configuration of the gate driver circuit 23 of the piezoelectric speaker driving amplifier 14. Note that the gate driver circuit 23 described below is merely an example of a logic circuit for executing each operation phase as shown in FIG. The gate driver circuit 23 shown in FIG. 13 includes a first phase determination circuit 23a and a second phase determination circuit 23b.

まず、第1のフェーズ決定回路23aは、少なくとも、PWM信号Spと、電流監視結果信号Siと、比較結果信号Sbとを入力して、電流監視結果信号Siの電圧レベルと比較結果信号Sbの電圧レベルとの組み合わせに基づいて圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを決定する。その上で、第1のフェーズ決定回路23aは、駆動制御信号φ0〜φ2をHレベルまたはLレベルで出力する。   First, the first phase determination circuit 23a receives at least the PWM signal Sp, the current monitoring result signal Si, and the comparison result signal Sb, and the voltage level of the current monitoring result signal Si and the voltage of the comparison result signal Sb. The operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 is determined based on the combination with the level. Then, the first phase determination circuit 23a outputs the drive control signals φ0 to φ2 at the H level or the L level.

第1のフェーズ決定回路23aは、比較結果信号SbがLレベルであるときに、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを、駆動信号VCPの電圧値を増加させる第1フェーズ、または駆動信号VCNの電圧を増加させる第3フェーズに決定する。
このとき、第1のフェーズ決定回路23aは、PWM信号SpがHレベル(第1フェーズの充電フェーズ、または第3フェーズの充電フェーズ)の間、駆動制御信号φ1をHレベルで出力する。これとは逆に、第1のフェーズ決定回路23aは、PWM信号SpがLレベルの間(第1フェーズの転送フェーズ、第1フェーズの待機フェーズ、第3フェーズの転送フェーズ、および第3フェーズの待機フェーズ)、駆動制御信号φ1をLレベルで出力する。
When the comparison result signal Sb is at the L level, the first phase determination circuit 23a selects the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 as the first phase for increasing the voltage value of the drive signal VCP, or the drive signal VCN. The third phase for increasing the voltage is determined.
At this time, the first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ1 at the H level while the PWM signal Sp is at the H level (the charging phase of the first phase or the charging phase of the third phase). On the other hand, the first phase determination circuit 23a operates while the PWM signal Sp is at the L level (the transfer phase of the first phase, the standby phase of the first phase, the transfer phase of the third phase, and the third phase). In the standby phase), the drive control signal φ1 is output at the L level.

また、第1のフェーズ決定回路23aは、電流監視結果信号SiがHレベル(第1フェーズの転送フェーズ、および第3フェーズの転送フェーズ)の間、駆動制御信号φ2をLレベルで出力する。これとは逆に、第1のフェーズ決定回路23aは、電流監視結果信号SiがHレベル(第1フェーズの充電フェーズ、第1フェーズの待機フェーズ、第3フェーズの充電フェーズ、および第3フェーズの待機フェーズ)の間、駆動制御信号φ2をHレベルで出力する。   Further, the first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ2 at the L level while the current monitoring result signal Si is at the H level (the transfer phase of the first phase and the transfer phase of the third phase). On the other hand, the first phase determination circuit 23a determines that the current monitoring result signal Si is at the H level (the charge phase of the first phase, the standby phase of the first phase, the charge phase of the third phase, and the third phase). During the standby phase, the drive control signal φ2 is output at the H level.

一方で、第1のフェーズ決定回路23aは、比較結果信号SbがHレベルであるときに、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを、駆動信号VCPの電圧値を減少させる第2フェーズ、または駆動信号VCNの電圧値を減少させる第4フェーズに決定する。
このとき、第1のフェーズ決定回路23aは、PWM信号SpがHレベル(第2フェーズの充電フェーズ、および第4フェーズの充電フェーズ)の間、駆動制御信号φ2をLレベルで出力する。これとは逆に、第1のフェーズ決定回路23aは、PWM信号SpがLレベルの間(第2フェーズの転送フェーズ、第2フェーズの待機フェーズ、第4フェーズの転送フェーズ、および第4フェーズの待機フェーズ)、駆動制御信号φ2をHレベルで出力する。
On the other hand, when the comparison result signal Sb is at the H level, the first phase determination circuit 23a performs the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 in the second phase in which the voltage value of the drive signal VCP is decreased, or in the drive The fourth phase in which the voltage value of the signal VCN is decreased is determined.
At this time, the first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ2 at the L level while the PWM signal Sp is at the H level (the charging phase of the second phase and the charging phase of the fourth phase). On the other hand, the first phase determination circuit 23a operates while the PWM signal Sp is at the L level (the second phase transfer phase, the second phase standby phase, the fourth phase transfer phase, and the fourth phase transfer phase). In the standby phase), the drive control signal φ2 is output at the H level.

また、第1のフェーズ決定回路23aは、電流監視結果信号SiがHレベル(第2フェーズの転送フェーズ、および第4フェーズの転送フェーズ)の間、駆動制御信号φ1をHレベルで出力する。これとは逆に、第1のフェーズ決定回路23aは、電流監視結果信号SiがLレベル(第2フェーズの充電フェーズ、第2フェーズの待機フェーズ、第4フェーズの充電フェーズ、および第4フェーズの待機フェーズ)の間、駆動制御信号φ1をLレベルで出力する。   Further, the first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ1 at the H level while the current monitoring result signal Si is at the H level (the second phase transfer phase and the fourth phase transfer phase). On the contrary, the first phase determination circuit 23a determines that the current monitoring result signal Si is at L level (second phase charging phase, second phase standby phase, fourth phase charging phase, and fourth phase During the standby phase, the drive control signal φ1 is output at the L level.

なお、第1のフェーズ決定回路23aは、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを、第1フェーズから第4フェーズまでのいずれかの動作フェーズに決定したとき、駆動制御信号φ0をHレベルで出力する。但し、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズが任意の回数繰り返された後等に、第1のフェーズ決定回路23aは、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを、エネルギー補充フェーズに決定する。そのとき、第1のフェーズ決定回路23aは、PWM信号SpがHレベル(エネルギー補充フェーズの充電フェーズ)の間、駆動制御信号φ0をLレベルで出力する。これとは逆に、第1のフェーズ決定回路23aは、PWM信号SpがLレベル(エネルギー補充フェーズの待機フェーズ)の間、駆動制御信号φ0をHレベルで出力する。また、第1のフェーズ決定回路23aは、エネルギー補充フェーズの間、駆動制御信号φ1をLレベルで出力するとともに、駆動制御信号φ2をHレベルで出力する。   The first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ0 at H level when the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 is determined to be any operation phase from the first phase to the fourth phase. To do. However, after each operation phase from the first phase to the fourth phase is repeated an arbitrary number of times, the first phase determination circuit 23a determines the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 as the energy supplement phase. To do. At that time, the first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ0 at the L level while the PWM signal Sp is at the H level (charging phase of the energy replenishment phase). On the contrary, the first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ0 at the H level while the PWM signal Sp is at the L level (standby phase of the energy replenishment phase). The first phase determination circuit 23a outputs the drive control signal φ1 at the L level and outputs the drive control signal φ2 at the H level during the energy replenishment phase.

また、第2のフェーズ決定回路23bは、少なくとも、PWM信号Spと、比較結果信号Sa,Sbとを入力して、比較結果信号Saの電圧レベルと比較結果信号Sbの電圧レベルとの組み合わせに基づいて圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを決定する。その上で、第2のフェーズ決定回路23bは、駆動制御信号φ3をHレベルまたはLレベルで出力する。   The second phase determination circuit 23b receives at least the PWM signal Sp and the comparison result signals Sa and Sb, and is based on a combination of the voltage level of the comparison result signal Sa and the voltage level of the comparison result signal Sb. Thus, the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 is determined. Then, the second phase determination circuit 23b outputs the drive control signal φ3 at the H level or the L level.

第2のフェーズ決定回路23bは、比較結果信号SaがLレベルであるときに、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを、駆動信号VCPの電圧値を増加させる第1フェーズ、または駆動信号VCPの電圧値を減少させる第2フェーズに決定する。このとき、第2のフェーズ決定回路23bは、PWM信号Spの周期に合わせて駆動制御信号φ3をLレベルで出力するとともに、駆動制御信号φ4をHレベルで出力する。   When the comparison result signal Sa is at the L level, the second phase determination circuit 23b performs the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14, the first phase for increasing the voltage value of the driving signal VCP, or the driving signal VCP. The second phase for decreasing the voltage value is determined. At this time, the second phase determination circuit 23b outputs the drive control signal φ3 at the L level and outputs the drive control signal φ4 at the H level in accordance with the cycle of the PWM signal Sp.

一方で、第2のフェーズ決定回路23bは、比較結果信号SaがHレベルであるときに、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズを、駆動信号VCNの電圧値を増加させる第3フェーズ、または駆動信号VCNの電圧値を減少させる第4フェーズに決定する。このとき、第2のフェーズ決定回路23bは、PWM信号Spの周期に合わせて駆動制御信号φ3をHレベルで出力するとともに、駆動制御信号φ4をLレベルで出力する。   On the other hand, when the comparison result signal Sa is at the H level, the second phase determination circuit 23b performs the operation phase of the piezoelectric speaker drive amplifier 14 in the third phase in which the voltage value of the drive signal VCN is increased, or in the drive The fourth phase in which the voltage value of the signal VCN is decreased is determined. At this time, the second phase determination circuit 23b outputs the drive control signal φ3 at the H level and the drive control signal φ4 at the L level in accordance with the cycle of the PWM signal Sp.

なお、第1のフェーズ決定回路23aは、圧電スピーカー駆動用アンプ14の動作フェーズをエネルギー補充フェーズに決定する。すると、第2のフェーズ決定回路23bは、第1のフェーズ決定回路23aからエネルギー補充フェーズであることを受けて、エネルギー補充フェーズの間、PWM信号Spの周期に合わせて駆動制御信号φ3,φ4をHレベルで出力する。   The first phase determination circuit 23a determines the operation phase of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 as an energy supplement phase. Then, in response to the fact that the second phase determination circuit 23b is in the energy replenishment phase from the first phase determination circuit 23a, the second phase determination circuit 23b outputs the drive control signals φ3 and φ4 in accordance with the period of the PWM signal Sp during the energy replenishment phase. Output at H level.

(スイッチング駆動回路100,200の回路構成)
続いて、図14および図15を参照して、スイッチング駆動回路24の変形例に係るスイッチング駆動回路100,200の回路構成を説明する。
図14は、スイッチング駆動回路24の第1変形例に係るスイッチング駆動回路100の回路構成を示す回路図である。また、図15は、スイッチング駆動回路24の第2変形例に係るスイッチング駆動回路200の回路構成を示す回路図である。なお、図面において同一の素子等には同一の符号を付しているため、これらの重複する回路等の説明を省略する。
(Circuit configuration of the switching drive circuits 100 and 200)
Next, the circuit configuration of the switching drive circuits 100 and 200 according to the modification of the switching drive circuit 24 will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
FIG. 14 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a switching drive circuit 100 according to a first modification of the switching drive circuit 24. FIG. 15 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a switching drive circuit 200 according to a second modification of the switching drive circuit 24. In the drawings, the same elements and the like are denoted by the same reference numerals, and the description of these overlapping circuits is omitted.

図14に示すスイッチング駆動回路100は、図3に示したスイッチング駆動回路24と同一の素子を備えて構成される。但し、スイッチング駆動回路100は、NMOSトランジスタ101およびPMOSトランジスタ102をさらに備えている点が、スイッチング駆動回路24と異なる。
NMOSトランジスタ101は、キャパシタ41の正極端子と、インダクタ42の駆動用電源側の端子との間に接続される。NMOSトランジスタ101は、NMOSトランジスタ44と全く同様に、駆動制御信号φ1によって導通状態をオン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替えるための素子である。このNMOSトランジスタ101は、NMOSトランジスタ44と同様に、充電方向切替用スイッチング素子として機能する。
The switching drive circuit 100 shown in FIG. 14 includes the same elements as the switching drive circuit 24 shown in FIG. However, the switching drive circuit 100 is different from the switching drive circuit 24 in that it further includes an NMOS transistor 101 and a PMOS transistor 102.
The NMOS transistor 101 is connected between the positive terminal of the capacitor 41 and the terminal on the driving power supply side of the inductor 42. The NMOS transistor 101 is an element for switching the conduction state between the on state and the off state by the drive control signal φ1 just like the NMOS transistor 44. Similar to the NMOS transistor 44, the NMOS transistor 101 functions as a charging direction switching element.

PMOSトランジスタ102は、圧電スピーカー駆動用アンプ14の負極端子と、インダクタ42の駆動用電源側の端子との間に接続される。PMOSトランジスタ102は、PMOSトランジスタ45と全く同様に、駆動制御信号φ2によって導通状態をオン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替えるための素子である。このPMOSトランジスタ102は、PMOSトランジスタ45〜49と同様に、極性切替用スイッチング素子として機能して、正極側スイッチング素子と負極側スイッチング素子とを兼ねている。なお、PMOSトランジスタ102においても、PMOSトランジスタ45と同様に、必ずしも接続する必要はない。   The PMOS transistor 102 is connected between the negative terminal of the piezoelectric speaker driving amplifier 14 and the terminal on the driving power source side of the inductor 42. The PMOS transistor 102 is an element for switching the conduction state between the on state and the off state by the drive control signal φ2 just like the PMOS transistor 45. Similar to the PMOS transistors 45 to 49, the PMOS transistor 102 functions as a polarity switching switching element, and serves as both a positive side switching element and a negative side switching element. It is not always necessary to connect the PMOS transistor 102 as in the case of the PMOS transistor 45.

スイッチング駆動回路24においては、NMOSトランジスタ44の導通状態がオン状態になって形成された回路と、PMOSトランジスタ45〜49の導通状態がオン状態になって形成された回路とのうち、NMOSトランジスタ44の導通状態がオン状態になって形成された回路のみが、グランドに接続されるようになっていた。ところが、スイッチング駆動回路100においては、PMOSトランジスタ45〜49,102の導通状態がオン状態になって形成された回路が、さらに駆動用電源とは別の電源に接続されている点が、スイッチング駆動回路24と異なる。つまり、スイッチング駆動回路100は、回路動作の上の基準電圧レベルがスイッチング駆動回路24と異なる
しかしながら、このスイッチング駆動回路100においても、スイッチング駆動回路24と同様に、上述した第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズに合わせて、駆動信号VCP,VCNの電圧値を交互に変化させながら、圧電スピーカー15を駆動することができる。
In the switching drive circuit 24, the NMOS transistor 44 is one of a circuit formed with the conduction state of the NMOS transistor 44 turned on and a circuit formed with the conduction state of the PMOS transistors 45 to 49 turned on. Only the circuit formed when the conductive state is turned on is connected to the ground. However, in the switching drive circuit 100, the switching drive is that the circuit formed by turning on the PMOS transistors 45 to 49, 102 is connected to a power supply different from the drive power supply. Different from the circuit 24. That is, the switching drive circuit 100 is different in the reference voltage level in circuit operation from the switching drive circuit 24. However, in the switching drive circuit 100 as well as the switching drive circuit 24, the first to fourth phases described above are used. The piezoelectric speaker 15 can be driven while the voltage values of the drive signals VCP and VCN are alternately changed in accordance with the operation phases described above.

また、別の変形例として、図15に示すスイッチング駆動回路200は、図14に示したスイッチング駆動回路100と同一の素子を備えて構成される。但し、スイッチング駆動回路200は、回路を構成する各素子どうしの接続関係が、スイッチング駆動回路100と異なる。そして、スイッチング駆動回路200は、NMOSトランジスタ44,101の導通状態がオン状態になって形成された閉回路と、PMOSトランジスタ45〜49,102の導通状態がオン状態になって形成された閉回路とが、共通のグランドに接続されている。   As another modification, the switching drive circuit 200 shown in FIG. 15 includes the same elements as the switching drive circuit 100 shown in FIG. However, the switching drive circuit 200 is different from the switching drive circuit 100 in the connection relationship between the elements constituting the circuit. The switching drive circuit 200 includes a closed circuit formed when the NMOS transistors 44 and 101 are turned on, and a closed circuit formed when the PMOS transistors 45 to 49 and 102 are turned on. Are connected to a common ground.

このスイッチング駆動回路200においても、上述した制御方法によって、駆動信号VCP,VCNの電圧値を交互に変化させながら、圧電スピーカー15を駆動することができる。勿論、NMOSトランジスタ44,101の導通状態によってできる閉回路と、PMOSトランジスタ45〜49,102の導通状態がオン状態によってできる閉回路とを、別々のグランドに接続しても良い。
なお、上記で説明した各スイッチング駆動回路24,100,200を、ICとそれに接続される外付けの素子とから構成することもできる。
Also in the switching drive circuit 200, the piezoelectric speaker 15 can be driven by alternately changing the voltage values of the drive signals VCP and VCN by the above-described control method. Of course, the closed circuit formed by the conductive state of the NMOS transistors 44 and 101 and the closed circuit formed by the conductive state of the PMOS transistors 45 to 49 and 102 may be connected to different grounds.
Note that each of the switching drive circuits 24, 100, and 200 described above can be configured by an IC and an external element connected to the IC.

(ICとして構成した場合のスイッチング駆動回路300,400,500の回路構成)
続いて、図16〜図18を参照して、スイッチング駆動回路24,100,200をICとして構成されたスイッチング駆動回路300,400,500の回路構成を説明する。
図16は、スイッチング駆動回路24をICとして構成した場合のスイッチング駆動回路300の回路構成を示す回路図である。図17は、スイッチング駆動回路100をICとして構成した場合のスイッチング駆動回路400の回路構成を示す回路図である。図18は、スイッチング駆動回路200をICとして構成した場合のスイッチング駆動回路500の構回路成を示す回路図である。
(Circuit configuration of the switching drive circuits 300, 400, 500 when configured as an IC)
Next, the circuit configuration of the switching drive circuits 300, 400, 500 in which the switching drive circuits 24, 100, 200 are configured as ICs will be described with reference to FIGS.
FIG. 16 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the switching drive circuit 300 when the switching drive circuit 24 is configured as an IC. FIG. 17 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the switching drive circuit 400 when the switching drive circuit 100 is configured as an IC. FIG. 18 is a circuit diagram showing a configuration of the switching drive circuit 500 when the switching drive circuit 200 is configured as an IC.

まず、図16に示すスイッチング駆動回路300は、スイッチング駆動回路24のキャパシタ41と、インダクタ42と、PMOSトランジスタ43との3つの素子を、IC310に接続される外付けの素子としている。また、スイッチング駆動回路300は、その外付けの素子を除いたスイッチング駆動回路24を構成する残りの素子をIC310としている。   First, in the switching drive circuit 300 shown in FIG. 16, three elements of the capacitor 41, the inductor 42, and the PMOS transistor 43 of the switching drive circuit 24 are external elements connected to the IC 310. In the switching drive circuit 300, the remaining elements constituting the switching drive circuit 24 excluding the external elements are ICs 310.

圧電スピーカー15は、IC310の外部接続ピン301,302を介してIC310と接続される。キャパシタ41は、IC310の外部接続ピン303,304を介してIC310と接続される。インダクタ42は、外部接続ピン304,305を介してIC310と接続される。
要するに、スイッチング駆動回路300においては、キャパシタ41、インダクタ42およびPMOSトランジスタ43の外付けの素子がIC310に接続されて、スイッチング駆動回路として機能するようになっている。
The piezoelectric speaker 15 is connected to the IC 310 via the external connection pins 301 and 302 of the IC 310. The capacitor 41 is connected to the IC 310 via the external connection pins 303 and 304 of the IC 310. The inductor 42 is connected to the IC 310 via the external connection pins 304 and 305.
In short, in the switching drive circuit 300, the external elements of the capacitor 41, the inductor 42 and the PMOS transistor 43 are connected to the IC 310 to function as a switching drive circuit.

このスイッチング駆動回路300は、スイッチング駆動回路24の一部の素子が外付けの素子として設けられているだけであって、その動作や素子どうしの接続関係は、スイッチング駆動回路24の動作や接続関係と実質変わらない。但し、スイッチング駆動回路300においては、キャパシタ41、インダクタ42およびPMOSトランジスタ43が、IC310に接続される外付けの素子である。このため、例えばキャパシタ41であれば、所望の容量値を有する素子を選択して、スイッチング駆動回路300を構成することができる。   In this switching drive circuit 300, only a part of the elements of the switching drive circuit 24 is provided as an external element, and the operation and the connection relation between the elements are the operation and connection relation of the switching drive circuit 24. And not really different. However, in the switching drive circuit 300, the capacitor 41, the inductor 42, and the PMOS transistor 43 are external elements connected to the IC 310. Therefore, for example, in the case of the capacitor 41, the switching drive circuit 300 can be configured by selecting an element having a desired capacitance value.

同様に、図17に示すスイッチング駆動回路400は、スイッチング駆動回路200のキャパシタ41と、インダクタ42と、PMOSトランジスタ43の素子を外付けの素子としている。また、スイッチング駆動回路400は、その外付けの素子以外のスイッチング駆動回路24わ構成する残りの素子からIC410を構成している。そして、スイッチング駆動回路400においても、キャパシタ41、インダクタ42およびPMOSトランジスタ43の外付けの素子が、外部接続ピン301〜306を介してIC410に接続されている。   Similarly, in the switching drive circuit 400 shown in FIG. 17, the capacitor 41, the inductor 42, and the PMOS transistor 43 of the switching drive circuit 200 are external elements. Further, the switching drive circuit 400 forms an IC 410 from the remaining elements constituting the switching drive circuit 24 other than the external elements. Also in the switching drive circuit 400, the external elements of the capacitor 41, the inductor 42 and the PMOS transistor 43 are connected to the IC 410 via the external connection pins 301 to 306.

また、図18に示すスイッチング駆動回路500においても、キャパシタ41、インダクタ42およびPMOSトランジスタ43の外付けの素子が、外部接続ピン301〜306を介してIC510に接続されている。
これらのスイッチング駆動回路400,500の動作においても、スイッチング駆動回路100,200の動作と実質変わらない。
Also in the switching drive circuit 500 shown in FIG. 18, external elements of the capacitor 41, the inductor 42, and the PMOS transistor 43 are connected to the IC 510 via the external connection pins 301 to 306.
The operations of the switching drive circuits 400 and 500 are substantially the same as the operations of the switching drive circuits 100 and 200.

(まとめ)
本実施形態で説明した圧電スピーカー駆動用アンプ14は、圧電スピーカー15に転送されたエネルギーを抵抗等でなるべく消費させずに、インダクタ42を介して用いて再びキャパシタ41に充電させることで、圧電スピーカー15を駆動するためのエネルギーとして再利用する。その際に、ゲートドライバ回路23は、第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズに合わせて、スイッチング駆動回路24の各MOSトランジスタの導通状態を切り換える。特に、ゲートドライバ回路23が、PMOSトランジスタ45〜49の導通状態を切り換えることによって、スピーカー駆動用アンプ14は、なるべく少ない数のスイッチング素子で、差動信号の駆動信号を生成して、その駆動信号によって圧電スピーカー15を駆動することができる。
(Summary)
The piezoelectric speaker drive amplifier 14 described in the present embodiment uses the inductor 42 to charge the capacitor 41 again by using the inductor 42 without consuming the energy transferred to the piezoelectric speaker 15 as much as possible. It is reused as energy for driving 15. At that time, the gate driver circuit 23 switches the conduction state of each MOS transistor of the switching drive circuit 24 in accordance with each operation phase from the first phase to the fourth phase. In particular, when the gate driver circuit 23 switches the conduction state of the PMOS transistors 45 to 49, the speaker driving amplifier 14 generates a differential signal drive signal with as few switching elements as possible, and the drive signal Thus, the piezoelectric speaker 15 can be driven.

本発明の駆動用アンプおよび駆動用ドライバは、特に携帯音楽プレーヤーや携帯電話機、携帯DVDプレーヤー等の情報機器が備える圧電スピーカー等の容量性負荷を駆動することのできる駆動用アンプおよび駆動用ドライバとして利用することができる。   The driving amplifier and the driving driver of the present invention are a driving amplifier and a driving driver capable of driving a capacitive load such as a piezoelectric speaker included in an information device such as a portable music player, a mobile phone, and a portable DVD player. Can be used.

10……携帯音楽プレーヤー
11……制御部
12……タッチパネル
13……メモリ
14……圧電スピーカー駆動用アンプ
15……圧電スピーカー
16……リチウムイオン電池
21……誤差抑圧回路
22……PWM回路
23……ゲートドライバ回路
23a……第1のフェーズ決定回路
23b……第2のフェーズ決定回路
24……スイッチング駆動回路
25a,25b……LPF回路
30……電流監視回路
31a……第1の比較回路
31b……第2の比較回路
41……キャパシタ
42……インダクタ
43,45〜47……PMOSトランジスタ
44……NMOSトランジスタ
100……スイッチング駆動回路
101……NMOSトランジスタ
200,300,400,500……スイッチング駆動回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Portable music player 11 ... Control part 12 ... Touch panel 13 ... Memory 14 ... Piezoelectric speaker drive amplifier 15 ... Piezoelectric speaker 16 ... Lithium ion battery 21 ... Error suppression circuit 22 ... PWM circuit 23 …… Gate driver circuit 23a …… First phase determination circuit 23b …… Second phase determination circuit 24 …… Switching drive circuit 25a, 25b …… LPF circuit 30 …… Current monitoring circuit 31a …… First comparison circuit 31b …… Second comparison circuit 41 …… Capacitor 42 …… Inductor 43, 45 to 47 …… PMOS transistor 44 …… NMOS transistor 100 …… Switching drive circuit 101 …… NMOS transistor 200, 300, 400, 500 …… Switching drive circuit

Claims (11)

容量性負荷を駆動するためのエネルギーが充電される第1の充放電素子と、
前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーが一時的に充電される第2の充放電素子と、
前記第1の充放電素子に充電されたエネルギーを前記第2の充放電素子を介して前記容量性負荷に充電させる状態と、前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記第2の充放電素子を介して前記第1の充放電素子に充電させる状態とを交互に切り替える充電方向切替用スイッチング素子と、
前記充電方向切替用スイッチング素子によって前記第1の充放電素子に充電されたエネルギーを前記容量性負荷に充電させる状態と、前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記第1の充放電素子に充電させる状態とを交互に切り替える際に、前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記容量性負荷の正極端子側から充電させる状態と、前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーを前記容量性負荷の負極端子側から充電させる状態とを交互に切り替える極性切替用スイッチング素子と、
前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性切替用スイッチング素子の導通状態が、オン状態とオフ状態とのいずれか一方に切り替わるように制御する制御回路と
を備え、
前記制御回路は、前記容量性負荷を駆動するための差動信号である駆動信号のうちの一方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて変化させる状態と、他方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて変化させる状態とが交互に繰り返されるように、前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性信号切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御することを特徴とする駆動用ドライバ。
A first charge / discharge element charged with energy for driving the capacitive load;
A second charging / discharging element in which energy charged in the first charging / discharging element or the capacitive load is temporarily charged;
A state in which the energy charged in the first charge / discharge element is charged into the capacitive load via the second charge / discharge element; and the energy charged in the capacitive load in the second charge / discharge element A charging direction switching element that alternately switches the state of charging the first charging / discharging element via
The state in which the energy charged in the first charge / discharge element by the charge direction switching element is charged in the capacitive load, and the energy charged in the capacitive load in the first charge / discharge element When alternately switching the state to be performed, the state in which the energy charged in the first charge / discharge element or the capacitive load is charged from the positive terminal side of the capacitive load, and the first charge / discharge element or A switching element for polarity switching that alternately switches between a state in which the energy charged in the capacitive load is charged from the negative electrode terminal side of the capacitive load;
A control circuit that controls the conduction state of the charging direction switching switching element and the polarity switching switching element to be switched to either an on state or an off state; and
The control circuit is configured to change a voltage value of one of driving signals, which is a differential signal for driving the capacitive load, according to energy charged in the capacitive load, Switching of the conduction state of the charging direction switching switching element and the polarity signal switching switching element is performed so that a state in which a voltage value of a signal is changed alternately according to energy charged in the capacitive load is repeated. A drive driver characterized by controlling.
電源電圧を出力する駆動用電源から前記第1の充放電素子にエネルギーを補充するためのエネルギー補充用素子を備え、
前記制御回路は、
前記駆動用電源から前記第1の充放電素子にエネルギーが補充されるように、前記エネルギー補充用素子の導通状態を制御することを特徴とする請求項1に記載の駆動用ドライバ。
An energy replenishing element for replenishing energy to the first charge / discharge element from a driving power supply that outputs a power supply voltage;
The control circuit includes:
The driving driver according to claim 1, wherein a conduction state of the energy replenishing element is controlled so that energy is replenished to the first charge / discharge element from the driving power supply.
差動信号である入力信号のうちの一方の信号の電圧値と他方の信号の電圧値とを比較して、その比較結果に応じた電圧レベルの比較結果信号を出力する第1の比較回路と、
前記駆動信号のうちの一方の信号の電圧値と他方の信号の電圧値とを比較して、その比較結果に応じた電圧レベルの比較結果信号を出力する第2の比較回路と
を備え、
前記制御回路は、
少なくとも、前記第1の比較回路から出力された比較結果信号の電圧レベルと、前記第2の比較回路から出力された比較結果信号の電圧レベルと、前記入力信号を変調した変調信号の電圧レベルとの組み合わせに基づいて、
前記駆動信号のうちの一方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて増加させて、他方の信号の電圧値を所定の電圧レベルであるアナロググランド電圧レベルにさせる第1フェーズと、
前記駆動信号のうちの一方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて減少させて、他方の信号の電圧値を前記アナロググランド電圧レベルにさせる第2フェーズと、
前記駆動信号の他方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて増加させて、他方の信号の電圧値を前記のアナロググランド電圧レベルにさせる第3フェーズと、
前記駆動信号の他方の信号の電圧値を前記容量性負荷に充電されるエネルギーに応じて減少させて、他方の信号の電圧値を前記アナロググランド電圧レベルにさせる第4フェーズ
との各動作フェーズが繰り返されるように、前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御することを特徴とする請求項1または2に記載の駆動用ドライバ。
A first comparison circuit that compares the voltage value of one of the input signals, which is a differential signal, with the voltage value of the other signal, and outputs a comparison result signal having a voltage level corresponding to the comparison result; ,
A second comparison circuit that compares a voltage value of one of the drive signals with a voltage value of the other signal and outputs a comparison result signal having a voltage level according to the comparison result;
The control circuit includes:
At least the voltage level of the comparison result signal output from the first comparison circuit, the voltage level of the comparison result signal output from the second comparison circuit, and the voltage level of the modulation signal obtained by modulating the input signal Based on the combination of
A voltage value of one of the driving signals is increased according to energy charged in the capacitive load, and a voltage value of the other signal is set to an analog ground voltage level that is a predetermined voltage level. Phase,
A second phase in which the voltage value of one of the drive signals is decreased according to the energy charged in the capacitive load, and the voltage value of the other signal is brought to the analog ground voltage level;
A third phase in which the voltage value of the other signal of the drive signal is increased according to the energy charged in the capacitive load, and the voltage value of the other signal is set to the analog ground voltage level;
Each of the operation phases includes a fourth phase in which the voltage value of the other signal of the drive signal is decreased according to the energy charged in the capacitive load and the voltage value of the other signal is set to the analog ground voltage level. 3. The driving driver according to claim 1, wherein switching of the conduction state of the charging direction switching element and the polarity switching element is controlled to be repeated. 4.
前記制御回路は、
最初に前記第1フェーズになる前と、前記第1フェーズから前記第4フェーズまでの各動作フェーズが所定の回数繰り返された後に再度前記第1フェーズになる前とに、前記駆動用電源から前記第1の充放電素子にエネルギーを補充するエネルギー補充フェーズになるように、前記エネルギー補充用素子の導通状態を制御することを特徴とする請求項3に記載の駆動用ドライバ。
The control circuit includes:
Before the first phase, and after each operation phase from the first phase to the fourth phase is repeated a predetermined number of times and before the first phase again, the drive power supply 4. The driving driver according to claim 3, wherein a conduction state of the energy replenishing element is controlled so that an energy replenishing phase for replenishing energy to the first charge / discharge element is performed.
前記第2の充放電素子を流れる電流が減少し始めてから0(A)になるまでの間の状態であるか否かを監視して、その監視結果に応じた電圧レベルの電流監視結果信号を出力する電流監視回路と、
を備え、
前記制御回路は、
少なくとも、前記第1フェーズから第4フェーズまでの各動作フェーズにおいて、前記電流監視回路から出力された電流監視結果信号の電圧レベルと、前記入力信号を変調した変調信号の電圧レベルとの組み合わせに基づいて、
前記第1の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーを、前記第2の充放電素子に充電させる充電フェーズと、
前記第2の充放電素子に充電さたれエネルギーを、前記容量性負荷または前記第1の充放電素子に転送する転送フェーズと、
前記第1の充放電素子と前記第2の充放電素子と前記容量性負荷との間で、前記第1の充放電素子、前記第2の充放電素子または前記容量性負荷に充電されたエネルギーの充電および転送を行わない待機フェーズ
との各動作フェーズが繰り返されるように、前記充電方向切替用スイッチング素子および前記極性切替用スイッチング素子の導通状態の切り替えを制御することを特徴とする請求項3または4に記載の駆動用ドライバ。
It is monitored whether or not the current flowing through the second charge / discharge element is in a state from when it starts to decrease until it reaches 0 (A), and a current monitoring result signal having a voltage level corresponding to the monitoring result is obtained. An output current monitoring circuit;
With
The control circuit includes:
At least in each operation phase from the first phase to the fourth phase, based on the combination of the voltage level of the current monitoring result signal output from the current monitoring circuit and the voltage level of the modulation signal obtained by modulating the input signal And
A charging phase for charging the second charging / discharging element with the energy charged in the first charging / discharging element or the capacitive load;
A transfer phase for transferring energy charged in the second charge / discharge element to the capacitive load or the first charge / discharge element;
Energy charged in the first charge / discharge element, the second charge / discharge element, or the capacitive load between the first charge / discharge element, the second charge / discharge element, and the capacitive load The switching of the conduction state of the switching element for switching the charge direction and the switching element for switching the polarity is controlled so that each operation phase is repeated with a standby phase in which charging and transfer are not performed. Or the driving driver according to 4;
前記制御回路は、
前記エネルギー補充フェーズにおいて、
前記駆動用電源から、前記第1の充放電素子にエネルギーを充電させる充電フェーズと、
前記駆動用電源から、前記第1の充放電素子にエネルギーを充電させない待機フェーズ
との各動作フェーズになるように、前記エネルギー補充用素子の導通状態の切り替えを制御することを特徴とする請求項5に記載の駆動用ドライバ。
The control circuit includes:
In the energy replenishment phase,
A charging phase for charging the first charging / discharging element from the driving power source;
The switching of the conduction state of the energy replenishing element is controlled so as to be in each operation phase with a standby phase in which the first charging / discharging element is not charged with energy from the driving power supply. 5. The driving driver according to 5.
前記第1の充放電素子は、
前記駆動用電源と、グランドとの間に接続され、
前記第2の充放電素子は、
前記第1の充放電素子の正極端子と、前記容量性負荷の正極端子との間に接続され、
前記充電方向切替用スイッチング素子は、
前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記第1の充放電素子の負極端子との間、または前記第1の充放電素子の正極端子と、前記第2の充放電素子の前記駆動用電源側の端子との間のうち、少なくとも前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記第1の充放電素子の負極端子との間に接続され、
前記極性切替用スイッチング素子は、
前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記容量性負荷の正極端子との間に接続され、かつ、前記容量性負荷の負極端子と、前記第2の充放電素子の前記駆動用電源側の端子との間に接続された正極側スイッチング素子と、
前記第2の充放電素子の容量性負荷側の端子と、前記容量性負荷の負極端子との間に接続され、かつ、前記容量性負荷の正極端子と、前記第2の充放電素子の前記駆動用電源側の端子との間に接続された負極側スイッチング素子とであって、
前記制御回路は、
前記第1フェーズの充電フェーズ、前記第2フェーズの転送フェーズ、前記第3フェーズの充電フェーズ、および前記第4フェーズの転送フェーズのとき、前記充電方向切替用スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御して、
前記第1フェーズの転送フェーズ、および前記第2フェーズの充電フェーズのとき、前記正極側スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御して、
前記第3フェーズの転送フェーズ、および前記第4フェーズの充電フェーズのとき、前記負極側スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御して、
前記第1フェーズの待機フェーズ、前記第2フェーズの待機フェーズ、前記第3フェーズの待機フェーズ、および前記第4フェーズの待機フェーズのとき、前記充電方向切替用スイッチング素子、前記正極側スイッチング素子、および前記負極側スイッチング素子の導通状態がオフ状態にすることによって閉回路が形成されないように制御することを特徴とする請求項5または6に記載の駆動用ドライバ。
The first charge / discharge element is:
Connected between the driving power supply and the ground,
The second charge / discharge element is:
Connected between the positive terminal of the first charge / discharge element and the positive terminal of the capacitive load;
The charging direction switching element is
Between the capacitive load side terminal of the second charge / discharge element and the negative electrode terminal of the first charge / discharge element, or the positive terminal of the first charge / discharge element, and the second charge / discharge element. Among the terminals on the drive power supply side, and is connected at least between the capacitive load side terminal of the second charge / discharge element and the negative electrode terminal of the first charge / discharge element,
The polarity switching switching element is:
Connected between the capacitive load side terminal of the second charge / discharge element and the positive terminal of the capacitive load, and the negative terminal of the capacitive load, and the second charge / discharge element A positive-side switching element connected between the terminal on the drive power supply side;
Connected between the capacitive load side terminal of the second charge / discharge element and the negative terminal of the capacitive load, and the positive terminal of the capacitive load, and the second charge / discharge element A negative-side switching element connected between the terminals on the drive power supply side,
The control circuit includes:
In the charging phase of the first phase, the transfer phase of the second phase, the charging phase of the third phase, and the transfer phase of the fourth phase, the conduction state of the switching element for switching the charging direction is turned on. By controlling so that a closed circuit is formed,
At the time of the transfer phase of the first phase and the charge phase of the second phase, control is performed so that a closed circuit is formed by turning on the conduction state of the positive-side switching element,
In the transfer phase of the third phase and the charge phase of the fourth phase, control is performed so that a closed circuit is formed by turning on the conductive state of the negative side switching element,
In the standby phase of the first phase, the standby phase of the second phase, the standby phase of the third phase, and the standby phase of the fourth phase, the switching element for switching the charge direction, the positive-side switching element, and The driver for driving according to claim 5 or 6, wherein control is performed so that a closed circuit is not formed when the conduction state of the negative-side switching element is turned off.
前記エネルギー補充用素子は、
前記駆動用電源と、前記第1の充放電素子の正極端子との間に接続され、
前記制御回路は、
前記エネルギー補充フェーズの充電フェーズのとき、前記エネルギー補充用素子の導通状態がオン状態になるように制御して、
前記エネルギー補充フェーズの待機フェーズのとき、前記エネルギー補充用素子の導通状態がオフ状態になるように制御することを特徴とする請求項7に記載の駆動用ドライバ。
The energy replenishing element is:
Connected between the driving power source and the positive terminal of the first charge / discharge element;
The control circuit includes:
During the charge phase of the energy replenishment phase, control so that the conduction state of the energy replenishment element is turned on,
The driving driver according to claim 7, wherein, in the standby phase of the energy replenishment phase, control is performed so that the conduction state of the energy replenishment element is turned off.
前記制御回路は、
前記充電方向切替用スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御する際に、その閉回路がグランドに接続されるように制御して、
前記正極側スイッチング素子および前記負極側スイッチング素子の導通状態をオン状態にすることによって閉回路が形成されるように制御する際に、その閉回路が前記駆動用電源とは別の電源、前記グランド、または前記グランドとは別のグランドに接続されるように制御することを特徴とする請求項7または8に記載の駆動用ドライバ。
The control circuit includes:
When controlling so that a closed circuit is formed by turning on the conduction state of the switching element for charging direction switching, the closed circuit is controlled to be connected to the ground,
When controlling the positive-side switching element and the negative-side switching element to be turned on to form a closed circuit, the closed circuit is a power supply different from the driving power supply, the ground The drive driver according to claim 7, wherein the driver is controlled to be connected to a ground different from the ground.
前記入力信号を変調した変調信号を出力する変調回路と、
前記変調回路から出力された変調信号に基づいて、前記容量性負荷を駆動するための差動信号である駆動信号を生成する請求項1〜9のいずれか1項に記載の駆動用ドライバと
を備えることを特徴とする駆動用アンプ。
A modulation circuit that outputs a modulated signal obtained by modulating the input signal;
The drive driver according to any one of claims 1 to 9, wherein a drive signal that is a differential signal for driving the capacitive load is generated based on the modulation signal output from the modulation circuit. A driving amplifier comprising the driving amplifier.
容量性負荷と、
入力信号を生成する入力信号生成回路と、
前記入力信号生成回路によって生成された入力信号に基づいて、前記容量性負荷を駆動するための駆動信号を出力する請求項10に記載の駆動用アンプと、
前記入力信号生成回路および前記駆動用アンプに所定の電源電圧を供給する駆動用電源と
を備えることを特徴とする情報機器。
Capacitive load,
An input signal generation circuit for generating an input signal;
The drive amplifier according to claim 10, wherein a drive signal for driving the capacitive load is output based on an input signal generated by the input signal generation circuit;
An information device comprising: a drive power supply that supplies a predetermined power supply voltage to the input signal generation circuit and the drive amplifier.
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