JP2729057B2 - Power amplifier - Google Patents

Power amplifier

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JP2729057B2 JP63200671A JP20067188A JP2729057B2 JP 2729057 B2 JP2729057 B2 JP 2729057B2 JP 63200671 A JP63200671 A JP 63200671A JP 20067188 A JP20067188 A JP 20067188A JP 2729057 B2 JP2729057 B2 JP 2729057B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力増幅装置に関し、特に出力端子が天
絡,地絡あるいは負荷短絡等の異常状態になった時に起
こる出力トランジスタの破壊を防止する保護回路を有す
る電力増幅装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifying apparatus, and more particularly to a power amplifying device that prevents output transistors from being destroyed when an output terminal is in an abnormal state such as a power short, a ground fault, or a load short. The present invention relates to a power amplifying device having a protection circuit that performs the following.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の電力増幅装置の構成を第3図に示す。この種の
電力増幅装置は、電力増幅回路100とこの電力増幅回路1
00に供給するバイアス電圧を設定するバイアス回路200
とバイアスの供給/非供給を制御するバイアス・スイッ
チ600と、電源端子1に印加される電位に含まれるノイ
ズを除去するリップルフィルタ300および電力増幅回路
の出力トランジスタの破壊を防止する保護回路500′と
で構成されている。
FIG. 3 shows the configuration of a conventional power amplifier. This type of power amplifier includes a power amplifier circuit 100 and this power amplifier circuit 1
Bias circuit 200 for setting the bias voltage to be supplied to 00
, A bias switch 600 for controlling the supply / non-supply of the bias, a ripple filter 300 for removing noise included in the potential applied to the power supply terminal 1, and a protection circuit 500 'for preventing the output transistor of the power amplifier circuit from being destroyed. It is composed of

この電力増幅回路100は、通常電源電位VDDに接続され
た電源端子1と接地電位GNDに接続された接地端子4と
の間に接続され、電源端子1は抵抗11とコンデンサ12で
構成されるリップルフィルタ300を介してバイアス回路2
00に接続される。このバイアス回路200で設定されるバ
イアス電圧が、バイアス・スイッチ600を介して電力増
幅回路100に供給される。また、保護回路500′は、電力
増幅回路100の出力トランジスタのコレクタ損失を検出
する回路510と、駆動回路520と、バイアス・スイッチ60
0を遮断するスイッチ遮断回路540とで構成されている。
このような構成により、入力端子2に入力される信号が
増幅され、出力端子3に出力される。
The power amplification circuit 100 is connected between a power supply terminal 1 connected to a normal power supply potential V DD and a ground terminal 4 connected to a ground potential GND, and the power supply terminal 1 includes a resistor 11 and a capacitor 12. Bias circuit 2 via ripple filter 300
Connected to 00. The bias voltage set by the bias circuit 200 is supplied to the power amplifier circuit 100 via the bias switch 600. The protection circuit 500 'includes a circuit 510 for detecting the collector loss of the output transistor of the power amplifier circuit 100, a driving circuit 520, and a bias switch 60.
And a switch cutoff circuit 540 for cutting off 0.
With such a configuration, a signal input to the input terminal 2 is amplified and output to the output terminal 3.

前述した保護回路がない場合、出力端子3が天絡,地
絡あるいは負荷短絡等の異常状態になると、電力増幅回
路100中の出力トランジスタのコレクタ損失が急増し、
破壊に至ってしまう。そのため、保護回路が必要とされ
るが、この保護回路500′は、出力トランジスタのコレ
クタ損失が設定値(出力トランジスタの破壊が生じない
よう設定されたコレクタ損失の値)に達すると、コレク
タ損失検出回路510が、これを検出し、次段の駆動回路5
20が、スイッチ遮断回路540を動作させ、電力増幅回路1
00にバイアスを供給しているバイアス・スイッチ600が
遮断される。このため、電力増幅回路100は非動作状態
になる。このとき、電力増幅回路100の出力トランジス
タは電流が流れなくなり、コレクタ損失が抑えられ、出
力トランジスタは保護される。この保護回路500′の場
合、保護回路が動作して出力トランジスタに電流が流れ
なくなり出力トランジスタのコレクタ損失が抑えられる
と、保護回路500′は再び非動作状態となり、出力トラ
ンジスタには再び電流が流れ始め、コレクタ損失が上昇
すると、再び保護回路が動作する。以後は上述の動作を
くり返す。出力端子3の異常時に出力トランジスタから
出力される電流I0は、第4図に示すように保護回路動作
時tON′に0となり、非動作時tOFF′にはIp′となる。
つまりコレクタ損失検出回路510のコレクタ損失の検出
値は、この場合Ip′に設定され、Ip′異常の異常電流を
適切に検出できるようになっている。また、一般的に保
護回路500′は、動作時間tON′と非動作時間tOFFとがほ
ぼ等しく(tON′≒tOFF′)設定されており、平均電流I
a′は、異常時のピーク電流Ip′のほぼ半分となってい
た。
In the absence of the protection circuit described above, if the output terminal 3 is in an abnormal state such as short-to-power, ground-fault, or load short-circuit, the collector loss of the output transistor in the power amplifier circuit 100 increases rapidly,
It leads to destruction. Therefore, a protection circuit is required. This protection circuit 500 'detects the collector loss when the collector loss of the output transistor reaches a set value (a value of the collector loss set so that the output transistor is not destroyed). The circuit 510 detects this, and the next stage drive circuit 5
20 operates the switch cutoff circuit 540, and the power amplification circuit 1
The bias switch 600 providing the bias to 00 is shut off. For this reason, the power amplifier circuit 100 becomes inactive. At this time, no current flows through the output transistor of the power amplifier circuit 100, the collector loss is suppressed, and the output transistor is protected. In the case of the protection circuit 500 ', when the protection circuit operates and no current flows to the output transistor and the collector loss of the output transistor is suppressed, the protection circuit 500' is again disabled and current flows to the output transistor again. At first, when the collector loss increases, the protection circuit operates again. Thereafter, the above operation is repeated. The current I 0 output from the output transistor when the output terminal 3 is abnormal becomes 0 at t ON ′ when the protection circuit is operating and becomes I p ′ at t OFF ′ when not operating as shown in FIG.
That is, the detected value of the collector loss of the collector loss detection circuit 510 is set to I p ′ in this case, so that the abnormal current of the I p ′ abnormality can be appropriately detected. In general, in the protection circuit 500 ', the operation time t ON ' and the non-operation time t OFF are set to be substantially equal (t ON 'OFFt OFF '), and the average current I
a ′ was almost half of the abnormal peak current I p ′.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来の電力増幅装置は、その保護回路がほぼ
同時間(tON′≒tOFF′)で動作/非動作をくり返すた
め、保護回路動作時の出力トランジスタの平均コレクタ
損失Ia′を抑えるためには、保護回路が動作を開始する
時の出力トランジスタのピーク電流の設定値すなわちコ
レクタ損失検出回路の設定値Ip′を小さくしなくてはな
らない。このため、通常動作時、特に低負荷時やスピー
カ負荷時の低電流の流下においてもコレクタ損失検出回
路の設定値を超過してしまい、保護回路が誤動作してし
まうという欠点がある。
In the above-described conventional power amplifying device, since the protection circuit repeats the operation / non-operation in substantially the same time (t ON ≒ t OFF ′), the average collector loss I a ′ of the output transistor during the protection circuit operation is reduced. In order to suppress this, the set value of the peak current of the output transistor when the protection circuit starts operating, that is, the set value I p ′ of the collector loss detection circuit must be reduced. For this reason, there is a disadvantage that the set value of the collector loss detection circuit is exceeded even under a low current flow under a normal operation, particularly under a low load or a speaker load, and the protection circuit malfunctions.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の電力増幅装置は、電力増幅回路の出力トラン
ジスタを保護する保護回路において、出力トランジスタ
のコレクタ損失を検出する回路と、その検出回路の出力
信号を次段にドライブする駆動回路と、電源端子に接続
されたフィルタのコンデンサと接地端子間に接続された
制御整流素子と、この制御整流素子からの出力を受けて
バイアスの供給/非供給を制御するバイアス・スイッチ
とフィルタの導通/非導通を制御するフィルタ・スイッ
チとを遮断するスイッチ遮断回路とを有し、保護回路の
動作時間を非動作時間よりも長く設定することにより、
電力増幅回路からの出力電流値を大きく設定できるとと
もに平均コレクタ損失を小さくできる特徴がある。
A power amplifying device according to the present invention is a protection circuit for protecting an output transistor of a power amplifying circuit, a circuit for detecting a collector loss of the output transistor, a driving circuit for driving an output signal of the detecting circuit to a next stage, A control rectifier connected between the capacitor of the filter connected to the ground and a ground terminal; a bias switch for controlling the supply / non-supply of the bias by receiving the output from the control rectifier; A switch cutoff circuit for cutting off the filter and switch to be controlled, and by setting the operation time of the protection circuit longer than the non-operation time,
There is a feature that the output current value from the power amplifier circuit can be set large and the average collector loss can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の電力増幅装置である。 FIG. 1 shows a power amplifier of the present invention.

この電力増幅装置は、電力増幅回路100、抵抗11とコ
ンデンサ12とで構成されたリップル・フィルタ300と、
その導通/非導通を制御するフィルタ・スイッチ400、
電力増幅回路100へのバイアス電圧を設定するバイアス
回路200とそのバイアス電圧の電力増幅回路100への供給
/非供給を制御するバイアス・スイッチ600と電力増幅
回路100中の出力トランジスタを保護する保護回路500と
で構成されており、電源端子1からフィルタ・スイッチ
400とリップ・フィルタ300とを介してバイアス回路200
に電源電位VDDが供給され、そのバイアス回路200で設定
されたバイアス電圧がバイアス・スイッチ600を介して
電力増幅回路100に供給されるため、電力増幅回路100は
動作状態となっている。
This power amplifying device includes a power amplifying circuit 100, a ripple filter 300 including a resistor 11 and a capacitor 12,
Filter switch 400 for controlling the conduction / non-conduction
A bias circuit 200 for setting a bias voltage to the power amplifier circuit 100, a bias switch 600 for controlling supply / non-supply of the bias voltage to the power amplifier circuit 100, and a protection circuit for protecting an output transistor in the power amplifier circuit 100 500 and filter switch from power supply terminal 1
Bias circuit 200 via 400 and lip filter 300
Supply potential V DD is supplied, therefore the bias voltage set by the bias circuit 200 is supplied to the power amplifier circuit 100 via the bias switch 600, the power amplifier circuit 100 is in the operating state.

保護回路500は、出力トランジスタのコレクタ損失を
検出するコレクタ損失検出回路510、駆動回路520、陽極
がリップフィルタ300の抵抗11とコンデンサ12間の接続
点に、陰極が接地電位GNDに接続され、またnゲート端
子が前記駆動回路520の出力に接続されている制御整流
素子(サイリスタ)530とそのPゲート端子に接続さ
れ、バイアス・スイッチ600およびフィルタ・スイッチ4
00の導通/非導通を制御するスイッチ遮断回路540とで
構成されており、出力トランジスタのコレクタ損失が設
定値(出力トランジスタの破壊が生じないように設定さ
れたコレクタ損失の値)に達すると、コレクタ損失検出
回路510がこれを検知し、次段の駆動回路520を動作さ
せ、制御整流素子530のnゲート端子にトリガが印加さ
れ、この制御整流素子530は動作状態となる。この制御
整流素子530のPゲート端子に発生する信号によりスイ
ッチ遮断回路540が動作し、バイアス・スイッチ600を遮
断する。このため、電力増幅回路100は非動作状態にな
って出力トランジスタに電流が流れなくなり、コレクタ
損失が抑えられる。
The protection circuit 500 includes a collector loss detection circuit 510 that detects a collector loss of the output transistor, a drive circuit 520, an anode connected to a connection point between the resistor 11 and the capacitor 12 of the lip filter 300, a cathode connected to the ground potential GND, A control rectifier (thyristor) 530 having an n-gate terminal connected to the output of the drive circuit 520 and its P-gate terminal connected to the bias switch 600 and the filter switch 4
When the collector loss of the output transistor reaches a set value (a value of the collector loss set so as not to cause the destruction of the output transistor), the switch cutoff circuit 540 controls the conduction / non-conduction of the output transistor 00. The collector loss detection circuit 510 detects this, operates the next-stage drive circuit 520, applies a trigger to the n-gate terminal of the control rectifier 530, and the control rectifier 530 enters an operating state. The signal generated at the P gate terminal of the control rectifier 530 operates the switch cutoff circuit 540 to cut off the bias switch 600. For this reason, the power amplifier circuit 100 is in a non-operating state, and no current flows through the output transistor, and the collector loss is suppressed.

この時、リップルフィルタ300のコンデンサ12の電位
は、フィルタ・スイッチ400が非導通状態になっている
ため、制御整流素子530の動作抵抗とコンデンサ12の容
量とで決定される時定数で低下する。そして、制御整流
素子530が動作しなくなる電位まで低下すると、スイッ
チ遮断回路540は、非動作状態となり、バイアス・スイ
ッチ600とフィルタ・スイッチ400が導通状態となるた
め、出力トランジスタに電流が流れ、コレクタ損失が上
昇し、再び保護回路500は動作する。
At this time, the potential of the capacitor 12 of the ripple filter 300 decreases at a time constant determined by the operating resistance of the control rectifier 530 and the capacitance of the capacitor 12 because the filter switch 400 is in a non-conductive state. When the potential drops to a level at which the control rectifier element 530 does not operate, the switch cutoff circuit 540 becomes inactive, and the bias switch 600 and the filter switch 400 become conductive. The loss increases, and the protection circuit 500 operates again.

以後は、上述の動作をくり返すことになる。以上の動
作からもわかる様に、保護回路500は、制御整流素子530
の動作抵抗とリップルフィルタ300のコンデンサ12とで
決まる時定数を用いて、保護回路500の動作状態を期間t
ONだけ保持する。そのため、出力トランジスタの実質的
な動作時間の比率を下げることができ、第2図に示す波
形の電流が出力トランジスタに流れる。この場合、平均
電流Iaは、従来より小さなる(Ia<Ia′)ため、出力ト
ランジスタのピーク電流Ipが大きくなっても、従来の電
流波形よりも小さい平均電流を得ることもできる。言い
換えれば、従来の保護回路動作時の平均コレクタ損失と
同等にしようとするならば、本実施例の場合は、保護回
路動作開始時の出力トランジスタのピーク電流値すなわ
ち保護回路のコレクタ損失の検出値Ipを従来の保護回路
のコレクタ損失検出値より大きい値に設定できる。
Thereafter, the above operation is repeated. As can be seen from the above operation, the protection circuit 500 includes the control rectifier 530
Using the time constant determined by the operating resistance of the protection circuit 500 and the capacitor 12 of the ripple filter 300, the operation state of the
Hold only ON . Therefore, the ratio of the substantial operation time of the output transistor can be reduced, and the current having the waveform shown in FIG. 2 flows through the output transistor. In this case, since the average current Ia is smaller than the conventional one ( Ia < Ia '), even if the peak current Ip of the output transistor increases, it is possible to obtain an average current smaller than the conventional current waveform. . In other words, if an attempt is made to equalize the average collector loss during the operation of the conventional protection circuit, in the case of the present embodiment, the peak current value of the output transistor at the start of the operation of the protection circuit, that is, the detected value of the collector loss of the protection circuit I p can be set to a value larger than the collector loss detection value of the conventional protection circuit.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明の電力増幅装置は、リップ
ル・フィルタの導通/非導通を制御するフィルタ・スイ
ッチと、保護回路中に出力トランジスタのコレクタ損失
検出回路と、その駆動回路と、制御整流素子と、バイア
ススイッチおよびフィルタ・スイッチを遮断するスイッ
チ遮断回路とを有し保護回路の動作状態を所定の期間保
持し、出力トランジスタに電流が流れる実質的な時間比
率を小さくし、保護回路動作時の出力トランジスタの平
均コレクタ損失を小さくすることができるため、保護回
路が動作を開始する出力トランジスタのピーク電流の設
定値を大きくすることができ、従来から問題であった低
負荷時やスピーカ負荷時の保護回路の誤動作が生じない
電力増幅装置が実現できる効果がある。
As described above, the power amplifying apparatus of the present invention includes a filter switch for controlling conduction / non-conduction of a ripple filter, a collector loss detection circuit for an output transistor in a protection circuit, a drive circuit therefor, and a control rectifier. And a switch cutoff circuit that cuts off the bias switch and the filter switch, holds the operation state of the protection circuit for a predetermined period, reduces a substantial time ratio of current flowing through the output transistor, Since the average collector loss of the output transistor can be reduced, the set value of the peak current of the output transistor at which the protection circuit starts operating can be increased, which has conventionally been a problem at low load or speaker load. There is an effect that a power amplifying device that does not cause a malfunction of the protection circuit can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の保護回路を有する電力増幅装置を示す
図、第2図は本発明の保護回路が動作した場合の出力ト
ランジスタに流れる電流の波形図、第3図は従来の電力
増幅装置を示す図、第4図は従来の保護回路が動作した
場合の出力トランジスタに流れる電流の波形図である。 1……電源端子、2……入力端子、3……出力端子、4
……接地端子、11……抵抗、12……コンデンサ、100…
…電力増幅回路、200……バイアス回路、300……リップ
ルフィルタ、400……フィルタ・スイッチ、500,500′…
…保護回路、510……コレクタ損失検出回路、520……駆
動回路、530……制御整流素子、540……スイッチ遮断回
路、600……バイアス・スイッチ。
FIG. 1 is a diagram showing a power amplifier having a protection circuit of the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram of a current flowing through an output transistor when the protection circuit of the present invention operates, and FIG. 3 is a conventional power amplifier. FIG. 4 is a waveform diagram of a current flowing through the output transistor when the conventional protection circuit operates. 1 ... power terminal, 2 ... input terminal, 3 ... output terminal, 4
…… Ground terminal, 11… Resistance, 12 …… Capacitor, 100…
... Power amplifier circuit, 200 ... Bias circuit, 300 ... Ripple filter, 400 ... Filter / switch, 500,500 '...
... Protection circuit, 510 ... Collector loss detection circuit, 520 ... Drive circuit, 530 ... Control rectifier, 540 ... Switch cutoff circuit, 600 ... Bias switch.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1および第2の電源端子間に接続された
電力増幅回路と、該第1の電源電位に第1のスイッチを
介して接続されたコンデンサを備えたフィルタ回路と、
該フィルタ回路と前記第2の電源端子間に接続され、前
記電力増幅回路を動作状態とするバイアス電圧を発生す
るバイアス回路と、該バイアス回路で設定された前記バ
イアス電圧を前記電力増幅回路に供給する第2のスイッ
チと、前記電力増幅回路の出力トランジスタのコレクタ
損失を検出する検出回路と、該検出回路からの信号を入
力とする駆動回路と、該駆動回路からの信号を受け、前
記フィルタ回路と前記第2の電源端子間に接続された制
御整流素子と、該制御整流素子からの信号を受け、前記
第1および第2のスイッチの導通状態を制御する制御回
路とを有し、前記検出回路が前記電力増幅回路の出力ト
ランジスタの所定のコレクタ損失を検出すると、前記制
御整流素子は前記フィルタ回路のコンデンサと前記第2
の電源端子とを接続して前記コンデンサに充電された電
荷を放電し、該放電が終了するまで前記制御回路を動作
させ、前記第1および第2のスイッチを非導通状態とす
ることを特徴とする電力増幅装置。
A power amplifier connected between a first power supply terminal and a second power supply terminal; a filter circuit including a capacitor connected to the first power supply potential via a first switch;
A bias circuit that is connected between the filter circuit and the second power supply terminal and generates a bias voltage that activates the power amplifier circuit; and supplies the bias voltage set by the bias circuit to the power amplifier circuit. A second switch, a detection circuit for detecting a collector loss of an output transistor of the power amplification circuit, a drive circuit receiving a signal from the detection circuit as an input, and a filter circuit for receiving a signal from the drive circuit. A control rectifier connected between the control rectifier and the second power supply terminal; and a control circuit for receiving a signal from the control rectifier and controlling a conduction state of the first and second switches. When the circuit detects a predetermined collector loss of the output transistor of the power amplifying circuit, the control rectifying element connects the capacitor of the filter circuit with the second capacitor.
And discharging the electric charge charged in the capacitor, operating the control circuit until the discharge is completed, and turning off the first and second switches. Power amplifying device.
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