JP2013115916A - スイッチング電源回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スイッチング電源回路において、直流電源に対して直列接続される第1及び第2のスイッチング素子と、共振回路と、1次側巻線と第1及び第2の2次側巻線とを有するトランスと、第1の2次側巻線の電圧を整流平滑し外部負荷に供給するための出力端子と、1次側巻線と共振回路とに共振電流を流すために第1及び第2のスイッチング素子を交互に開閉するためのパルスを生成するパルス生成手段と、出力端子に接続された外部負荷における消費電力レベルが所定の電力レベル以上であるか否かを検知する検知手段と、所定の電力レベル以上であることが検知された場合に所定の電圧をパルス生成手段に入力し、所定の電力レベル未満であることが検知された場合に第2の2次側巻線の電圧を整流平滑した電圧をパルス生成手段に入力する切替手段と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明に係る電源回路の第1実施形態として、高出力オーディオアンプへの出力を想定したスイッチング電源回路を例に挙げて以下に説明する。
図1は、第1実施形態に係る電源回路の回路図である。なお、従来の電源回路を示した図9及び図10と同一の機能部又は素子には同一の参照番号を付している。
切替スイッチ20は、タイマ回路19からパルス信号が入力されている間だけ、共振設定電圧生成部21から供給される共振設定電圧をパルス幅制御部15に入力するよう切り替える。つまり、外部負荷14に流れる電流が小さく、電圧降下検知部16から検知出力信号が出ない間は、制御巻線10からの直流出力電圧がパルス幅制御部15に入力される。
図2は、変形例1に係る電源回路の回路図である。直流電源1が単電源であること、電流共振コンデンサ5は、静電容量が等しい2個のコンデンサで構成される点が第1実施形態(図1)と異なる。ただし、図2の電源回路における制御動作は、図1を参照して説明した制御動作と同様であるため説明は省略する。
図3は、変形例2に係る電源回路の回路図である。アンプ出力用巻線9が、センタータップを有し、2次側平滑コンデンサが、2個の平滑コンデンサ12a,12bで構成され、両電源出力になっている点が第1実施形態(図1)と異なる。そのため、外部負荷は、両電源に対応した外部負荷14a,14bが接続される。図3の電源回路における制御動作は、図1の動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。
本発明に係る電源回路の第2実施形態として、デジタルオーディオアンプ装置を例に挙げて以下に説明する。
図4は、オーディオアンプ装置の主要部の回路図であり、図1の外部負荷14に相当するAMP部、商用AC電源から直流電源を生成する電源部、及びこれらの各部にクロックを供給するクロック部を含んでいる。特に、図4では、AMP部において浮動電源方式アンプを使用したものを示している。なお、クロック部を共通としているのは、電源部とAMP部を接続する際に生じるクロック間干渉を低減するためである。
浮動電源方式アンプにおいて、差動アンプ34に正弦波信号が入力されると、帰還回路53からの帰還信号との差分が増幅される。コンパレータ(COMP)36は、差動アンプ34の出力と、アンプクロックに同期した三角波生成回路38からの三角波とを比較する。コンパレータ37は、反転アンプ35によって逆相に変換された差動アンプ34の出力と、アンプクロックに同期した三角波生成回路38からの三角波とを比較する。
分周回路33は、外部から入力される源クロックからアンプクロックを生成し三角波生成回路38に入力する。また、同時に、分周回路33は、外部から入力される源クロックから電源クロックを生成し、フォトカプラ31及び分周回路32を介して、パルス幅制御部15に所定のクロックを供給する。
上述の第1実施形態とほぼ同様の構成及び動作であるため、以下では電圧降下検知部16についてのみ説明する。電圧降下検知部16からの検知出力信号は、フォトカプラ30により絶縁分離されてのち、タイマ回路19に送られる。絶縁分離は、電源クロックのノイズが、GNDなどを経由して、アンプ側に回りこまないようにする為である。
AMP部の差動アンプ34への入力レベルが所定の入力レベル未満である間は、スピーカ52に流れる電流も所定の範囲に収まり、平滑コンデンサ12の直流電圧は所定の電圧に維持される。しかしながら、AMP部の差動アンプ34への入力レベルが増大し、スピーカ52に流れる電流が増加すると、平滑コンデンサ12の直流電圧が低下する。
本発明に係る電源回路の第3実施形態として、他のデジタルオーディオアンプ装置を例に挙げて以下に説明する。
図5は、オーディオアンプ装置の主要部の回路図であり、図1の外部負荷14に相当するAMP部、商用AC電源から直流電源を生成する電源部、及びこれらの各部にクロックを供給するクロック部を含んでいる。特に、図5では、AMP部においてフルブリッジアンプを使用したものを示している。なお、第2実施形態(図4)との主要な違いは、当該フルブリッジアンプを使用し、両電源を生成している点である。また、クロック部及び電源部の構成については上述の第2実施形態と同様であるため、説明は省略する。
フルブリッジアンプは、以下の点で上述の浮動電源方式アンプと異なるが、動作はほぼ同様であるため詳細な説明は省略する。つまり、コンパレータ36、37が反転出力を有する(このためインバータ不要)こと、フォトカプラ39、40がないこと、入力段GNDと出力段GNDが共通であることが異なる。また、2個のインダクタンス49、コンデンサ50は差動出力対応であること、帰還(FB)回路53が2系統あり差動出力、差動入力対応であることが異なる。
AMP部の差動アンプ34への入力レベルが所定の入力レベル未満である間は、スピーカ52に流れる電流も所定の範囲に収まり、2個の平滑コンデンサ12の両端間の電圧は所定の電圧に維持される。しかしながら、AMP部の差動アンプ34への入力レベルが増大し、スピーカ52に流れる電流が増加すると、2個の平滑コンデンサ12の両端間の電圧が低下する。
上述の実施形態においては、外部負荷14(AMP部)に印加される電圧の電圧降下を検知し、降下を検知すると電源部を電流共振モードで動作させるよう説明した。しかしながら、他の物理量を検出し切り替えに利用しても良い。
Claims (6)
- スイッチング電源回路であって、
直流電源に対して直列接続される、第1のスイッチング素子と第2のスイッチング素子と、
インダクタンスとコンデンサとを含む共振回路と、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子との接続点及び前記共振回路に接続された1次側巻線と、第1の2次側巻線と、第2の2次側巻線と、を有するトランスと、
前記第1の2次側巻線に誘起する誘起電圧を整流平滑し外部負荷に供給するための出力端子と、
前記1次側巻線と前記共振回路とに共振電流を流すために、前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子とを交互に開閉するためのパルスを生成するパルス生成手段と、
前記出力端子に接続された前記外部負荷における消費電力レベルが所定の電力レベル以上であるか否かを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記外部負荷における消費電力レベルが前記所定の電力レベル以上であることが検知された場合に、所定の定電圧を前記パルス生成手段に入力し、前記検知手段により前記外部負荷における消費電力レベルが前記所定の電力レベル未満であることが検知された場合に、前記第2の2次側巻線に誘起する誘起電圧を整流平滑した電圧を前記パルス生成手段に入力する切替手段と、
を備え、
前記パルス生成手段は、前記切替手段から入力される電圧が基準電圧より高い場合は生成するパルスのパルス幅を狭くし、前記切替手段から入力される電圧が前記基準電圧より低い場合は生成するパルスのパルス幅を広くするよう構成されており、前記所定の定電圧は前記基準電圧より低く設定されている
ことを特徴とするスイッチング電源。 - 前記検知手段は、前記外部負荷に印加される電圧及び前記外部負荷に流れる電流の少なくとも一方に基づいて、前記外部負荷における消費電力レベルが前記所定の電力レベル以上であるか否かを検知することを特徴とする請求項1に記載のスイッチング電源。
- 前記インダクタンスの少なくとも一部が、前記1次側巻線の漏れインダクタンスであることを特徴とする請求項1又は2に記載のスイッチング電源。
- 前記切替手段は、所定時間以内での前記パルス生成手段に入力する電圧の切替を抑止するタイマ回路を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のスイッチング電源。
- 前記外部負荷はデジタルオーディオアンプであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のスイッチング電源。
- 前記検知手段は、前記デジタルオーディオアンプへ入力される音声信号の入力レベルに基づいて、前記外部負荷における消費電力レベルが前記所定の電力レベル以上であるか否かを検知することを特徴とする請求項5に記載のスイッチング電源。
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