JP2015515841A5 - - Google Patents

Claims (26)

1. 負荷信号をそれに供給するラウドスピーカ負荷に接続可能な、第１の出力ノードを備える第１の出力ドライバであって、
   前記第１の出力ドライバは、第１の供給電圧と第１の出力ノードの間で接続する１つ以上の半導体スイッチを備えるアッパー・レッグと、第１の出力ノードと第２の供給電圧の間で接続する１つ以上の半導体スイッチを備えるローワー・レッグと、備え、
   前記半導体スイッチの各々は、
   オン状態またはオフ状態に選択的に半導体スイッチを設定するために、半導体スイッチの状態を制御するのに適しているスイッチ制御端子を備える、第１の出力ドライバと、
   フィルタ処理したオーディオ信号の受信、および、前記第１の出力ドライバのそれぞれのスイッチ制御端子に対する調整可能変調周波数におけるパルス幅変調制御信号の第１のセットの生成のためのパルス幅変調器と、
   調整可能ループ・フィルターと、
   オーディオ信号および前記負荷信号から導出されたフィードバック信号に接続する加算ノードと、を備えるフィードバック・ループであって、
   該フィードバック・ループは、
   前記加算ノードに信号を、該フィードバックを接続させるように構成される、フィードバック・ループと、
   パルス幅変調制御信号の前記第１のセットの調整可能変調周波数の周波数設定に基づいて、調整可能ループ・フィルターの周波数特性を制御するように構成されたコントローラと、
   を備えるクラスＤオーディオ・アンプ。
2. 前記コントローラは、前記調整可能変調周波数のセッティングに基づいて、前記調整可能ループ・フィルターの次数を変えるように構成される、請求項１に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
3. 前記フィードバック・ループは、前記調整可能変調周波数の前記周波数設定の０．０１と１．０倍との間、好適には、０．１と０．５倍との間のオープン・ループ帯域幅を持つ、請求項１又は２に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
4. 前記コントローラは、調整可能変調周波数の最小周波数設定においてよりも、調整可能変調周波数の最大周波数設定における、前記調整可能ループ・フィルターのより高次数を選択するように構成される、請求項２又は３に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
5. 前記調整可能ループ・フィルターは、それぞれの積分器時定数および、それぞれの積分器利得係数を備える複数のカスケード接続積分器と、を備える、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
6. 前記コントローラは、調整可能ループ・フィルターの周波数応答特性ファクタをコントロールするために、０．２５と４の間のスケーリング・ファクタのような共通のスケーリング・ファクタで前記複数の積分器の前記それぞれの積分器時定数を調整するように構成される、請求項５に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
7. 前記コントローラは、調整可能ループ・フィルターの周波数応答特性ファクタをコントロールするために、複数のスケーリング・ファクタで前記複数の積分器の前記それぞれの利得係数を測定するように構成される請求項５に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
8. 前記調整可能ループ・フィルターは、２つないし８つのカスケード接続積分器を備える、請求項５ないし７のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
9. 前記カスケード接続積分器の１つ以上が、最大出力電圧レベルまたは最大電流レベルのような、前記カスケード接続積分器の最大出力レベルを制限するために出力レベル・クランプを備える、請求項５ないし７のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
10. 前記ラウドスピーカ負荷にわたる第１の３レベル負荷信号を提供するために、中点電圧のような、第１の出力ノードにおいて、第３の供給電圧をセットするように構成されるＤＣ電圧源をさらに備える請求項１ないし９のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
11. 前記第１の出力ドライバの前記アッパー・レッグは、カスケードで接続する第１および第２の半導体スイッチを備え、前記第１の出力ドライバの前記ローワー・レッグは、カスケードで接続する第３および第４のカスケード半導体スイッチを備え、
    前記ＤＣ電圧源は、前記第３の供給電圧にチャージされ、前記第１および前記第２のカスケード半導体スイッチの間に位置する第１のノードと、前記第３および前記第４のカスケード半導体スイッチの間に位置する第２のノードとの間で接続されたキャパシタを備え、
    パルス幅変調制御信号の前記第１のセットは、
    第１の状態において、前記キャパシタの第１の端子を、前記第１および前記第３のカスケード半導体スイッチを通して、第１の出力ノードに接続し、
    第２の状態において、前記キャパシタの第２の端子を、前記第４および前記第２のカスケード半導体スイッチを通して、第１の出力ノードに接続する、ように構成される、請求項１０に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
12. バランス負荷信号をそれに供給するために、前記ラウドスピーカ負荷に接続可能な第２の出力ノードを備える第２の出力ドライバをさらに備え、
    前記第２の出力ドライバは、前記第１の供給電圧と前記第２の出力ノードとの間で接続する１つ以上の半導体スイッチを備えるアッパー・レッグと、前記第２の出力ノードと前記第２の供給電圧との間で接続する１つ以上の半導体スイッチを備えるローワー・レッグとを備え、−前記第２の出力ドライバの前記半導体スイッチの各々が、オン状態またはオフ状態に選択的に半導体スイッチを設定するために、半導体スイッチの状態を制御するのに適しているスイッチ制御端子を備え、
    前記コントローラは、前記第２の出力ドライバのそれぞれのスイッチ制御端子に対する調整可能変調周波数において、パルス幅変調制御信号の第２のセットを生成するようにさらに適している、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
13. 前記コントローラは、第１の動作モードにおいて、前記ラウドスピーカ負荷にわたる第１の複数レベル・バランス負荷信号を生成するために、変調制御信号の前記第１およびの間での第１の所定の位相関係をセットし、
    第２の動作モードにおいて、前記ラウドスピーカ負荷にわたる第２の複数レベル・バランス負荷信号を生成するために、変調制御信号の前記第１および前記第２のセットの間での第２の所定の位相関係をセットするように構成される請求項１２に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
14. 前記コントローラは、−前記第１の動作モードにおいて、３レベル・バランス負荷信号を生成するために変調制御信号の第１セットの対応する制御信号に対して逆位相を有する変調制御信号の第２セットの各々の制御信号を提供し、
    前記第２の動作モードにおいて、５レベル・バランス負荷信号を生成するために変調制御信号の第１セットの対応する制御信号に対して逆位相、および、追加的＋／−９０度位相シフトを有する変調制御信号の第２セットの各々の制御信号を提供するように構成される請求項１３に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
15. 前記コントローラはオーディオ信号レベル検出器備え、
    前記コントローラは、前記オーディオ信号の検出されたレベルに依存して、変調制御信号の前記第１セットおよび／または第２セットの前記調整可能変調周波数を制御するのに適している、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
16. 前記コントローラは、前記オーディオ信号の検出されたレベルに依存して、前記第１の動作モードと前記第２の動作モードとの間でスイッチするのに適している、請求項１３または１４に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
17. 前記コントローラは、前記オーディオ信号の前記検出されたレベルを、所定のレベル閾値と比較し、
    検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より小さいとき、変調制御信号の前記第１セットおよび／または第２セットの第１の変調周波数をセットし、
    検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より大きいとき、変調制御信号の前記第１セットおよび／または第２セットの第２の変調周波数をセットするのにさらに適しており、
    第１の変調周波数は、第２の変調周波数より低い、請求項１６に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
18. 前記コントローラは、
    前記検出オーディオ信号レベルが前記所定のレベル閾値を上回るときに、前記第１の動作モードを選択し、
    検出オーディオ信号レベルが所定のレベル閾値より小さいときに、前記第２の動作モードを選択するのにさらに適している、請求項１７に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
19. 前記コントローラは、
    前記フィルタ処理したオーディオ信号に接続し、デジタル・パルス幅変調器にデジタル・フィルタ処理したオーディオ信号を生成するために、ディジタル・クロック信号に従って、動作するサンプリング・デバイスを更に含み、
    前記デジタル・パルス幅変調器は、一様にサンプルされたパルス幅変調オーディオ信号を生成するように構成され、
    前記コントローラは、一様にサンプルされたパルス幅変調オーディオ信号に基づいて、パルス幅変調制御信号の前記第１セットおよび／または第２セットを生成する、請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
20. 前記ＤＣ電圧源は、チャージされたキャパシタ、フローティング浮動ＤＣ電源レール、バッテリーのグループのうちの少なくとも１つのコンポーネントを備える、請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
21. 前記半導体スイッチの各々のオン抵抗は、０．０１Ωと１０Ωとの間にある、請求項１ないし２０のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
22. 前記半導体スイッチの各々は、フィールド効果トランジスタ（ＦＥＴ）、バイポーラ・トランジスタ（ＢＪＴ）、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ（ＩＧＢＴ）のグループから選択したトランジスタ・スイッチを備えている、請求項１ないし２１のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
23. 前記第１および第２の供給電圧は、５Ｖと１２０Ｖとの間のＤＣ電圧差を提供するように構成される、請求項１ないし２２のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
24. パルス幅変調制御信号の前記第１のセットの最大変調周波数は、１５０ｋＨｚと５ＭＨｚとの間、好適には、５００ｋＨｚと１ＭＨｚとの間に存在する、請求項１ないし２３のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプ。
25. 請求項１２ないし２４のいずれか１項に記載のクラスＤオーディオ・アンプと、
    動作的に、前記第１の出力ドライバの出力ノードおよび、前記第１および第２のＤＣ供給電圧のうちの１つに接続するラウドスピーカ負荷、または、動作的に、前記第１および第２の出力ドライバの、それぞれの、前記第１および第２の出力ノードの中間に接続するラウドスピーカ負荷と、
    を備えるサウンド再生アセンブリ・コンポーネント。
26. 第１の出力ドライバの出力ノードとラウドスピーカ負荷の間で接続する負荷インダクタと、
    ラウドスピーカ負荷と第１および第２のＤＣ供給電圧のうちの１つとの間で接続された負荷キャパシタとをさらに備える請求項２５に記載のサウンド再生アセンブリ・コンポーネント。