JP3540522B2

JP3540522B2 - Amplifier circuit

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Publication number: JP3540522B2
Application number: JP27494496A
Authority: JP
Inventors: 栄寿前原; 聡杉本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: JPH09186530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は増幅回路に関し、更に詳しく言えば、車載用のオーディオアンプなどに用いられる増幅回路の効率の改善を目的とする。
近年、車載用のオーディオアンプなどに用いられる増幅回路においても大出力の要求が高まっており、唯一の電源であるバッテリーを用いてできるだけ大きな出力のアンプを構成することが要求されてきている。
【０００２】
【従来の技術】
従来例に係る車載用のオーディオアンプのシステムについて説明する。このシステムは、図７に示すように、バッテリー３１，ＤＣ／ＤＣコンバータ３２，アンプ３３とスピーカＳＰを有する。
車載用のアンプでは、通常その電源は車載用のバッテリー３１からとっている。この電圧は通常９〜１６Ｖ程度の電圧しか生成出来ず、また、負荷となるスピーカＳＰは４Ωのものが通常一般的なので、バッテリー３１の生成する電圧を直接アンプの電源電圧として用いると、せいぜい２０Ｗ程度の出力しか得ることはできないという事情があった。
【０００３】
そこで、図７に示す従来回路ではＤＣ／ＤＣコンバータ３２などを用いてバッテリー３１の生成する定電圧を昇圧したのちに、アンプ３３に電源電圧として供給していた。これによりアンプ３３に供給される電源電圧はバッテリー３１の生成する電圧よりも高電圧になるので、直接バッテリーを電源としていた場合に比してアンプ３３の出力が大きくなる。
【０００４】
上記回路ではＤＣ／ＤＣコンバータ３２によってバッテリー３１の生成する電圧を常時昇圧させ、これを電源電圧としているが、このＤＣ／ＤＣコンバータ３２の効率は、その効率が８０％程度と低い。
また、無信号時や微小な信号が出力されるような場合にも、常時高い昇圧電圧がアンプ３３に供給されているために、出力電力に対する消費電力のロスが大きくなり、アンプ３３全体の効率が低くなってしまうという問題が生じていた。
【０００５】
このような問題を回避すべく、以下に示すような回路が本発明の発明者などによって提案されている。
この回路は、図８に示すような回路であって、バッテリー４１，昇圧チョッパ４２，アンプ４３，バイパス回路４４及びスピーカＳＰを有する回路である。
以下で上記回路の動作について説明する。
【０００６】
まず、電源が投入されると、バッテリー４１から１２Ｖの定電圧が当該回路に供給される。
このときにはスイッチング回路ＳＷ４１はＯＦＦしており、アンプ４３には、バッテリが生成する定電圧がバイパス回路４４を経由して電源電圧として供給され、これを用いて入力信号ＡＳが増幅されて、アンプ４３より増幅信号ＺＳが生成される。
【０００７】
このとき、コンパレータ４５によって図８のａ点の電位Ｖａと、増幅信号ＺＳとの電位差Ｖａ−ＺＳは常時検出されている。増幅信号ＺＳが比較的小レベルで図８のａ点の電位Ｖａすなわち電源電圧＋Ｖｃと、増幅信号ＺＳとの電位差Ｖａ−ＺＳが所定の電圧５Ｖ以上の場合には、コンパレータ４５はスイッチング回路ＳＷ４１の動作を停止させ、バイパス回路４４を介して定電圧Ｖｂをアンプ４３に供給し、これをアンプ４３の電源電圧としている。
【０００８】
一方、増幅信号ＺＳのレベルが大きくなってａ点の電位Ｖａに近づき、増幅信号ＺＳとの電位差Ｖａ−ＺＳが所定の電圧５Ｖ以下になると、コンパレータ４５がスイッチング回路ＳＷ４１のＯＮ／ＯＦＦ動作を開始させる。
すると、スイッチング回路ＳＷ４１のＯＮ／ＯＦＦ動作の開始に伴って昇圧チョッパ４２が動作を開始し、定電圧±Ｖｂを昇圧させる。するとａ点の電位Ｖａすなわち電源電圧＋Ｖｃが上昇し、昇圧チョッパ４２によって生成された高電圧がアンプ４３に電源電圧として供給される。
【０００９】
再び増幅信号ＺＳのレベルが小出力になり、ａ点の電位Ｖａと、増幅信号ＺＳとの電位差Ｖａ−ＺＳが所定の電圧５Ｖ以上になると、コンパレータ１５がスイッチング回路ＳＷ４１のＯＮ／ＯＦＦ動作を停止させ、アンプ４３に供給される電源電圧は再びバイパス回路４４を介して供給される定電圧となる。
上記の図８に示す増幅回路によれば、増幅信号ＺＳが大きくなってａ点の電位Ｖａと増幅信号ＺＳとの電位差Ｖａ−ＺＳが小さくなり、放置しておけば増幅信号ＺＳが定電圧Ｖｂを上回ろうとして出力がクリップして歪んでしまうような場合にも、ａ点の電位Ｖａと増幅信号ＺＳとの電位差Ｖａ−ＺＳが所定の電圧５Ｖ以下に低下した時点で、コンパレータ４５によって昇圧チョッパ４２を動作させてａ点の電位Ｖａを昇圧させてアンプ４３の電源電圧を上昇させることにより、アンプ４３の出力の歪みを防止することができる。
【００１０】
なおかつ図７に示す従来回路では、効率の悪いＤＣ／ＤＣコンバータなどの昇圧回路を常時動作させてそのまま電源電圧としており、これが効率低下の原因となっていたが、図８に示す回路では、効率の低い昇圧チョッパ４２が動作するのは大レベルの増幅信号ＺＳが出力されたときのみであって、増幅信号ＺＳのレベルが比較的低い時には効率の悪い昇圧チョッパ４２は動作していないので、常時昇圧回路を動作させていた図７に示す回路に比して、その効率を向上させることが可能になる。
【００１１】
車載用の用途にはハイブリッドＩＣに上記の回路を搭載して用いるという試みがなされてきていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の図８に示す回路では、昇圧チョッパ４４は常時動作して昇圧電圧を生成しているのではなく、増幅信号ＺＳが大きくなってａ点の電位Ｖａと増幅信号ＺＳとの電位差Ｖａ−ＺＳが５Ｖ以下になるまでは昇圧チョッパ４４は動作せず、５Ｖ以下になった時点ではじめて定電圧＋Ｖｂの昇圧を開始するので、増幅信号ＺＳが２０kHzに近い高周波の信号である場合には、増幅信号ＺＳの変化が急峻になり、昇圧チョッパ４４の動作がこの急峻な変化に追従出来ず、増幅信号ＺＳが電源電圧±Ｖｃｃにまで達してしまい、アンプの出力が歪んでしまうなどの問題が生じていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の欠点に鑑み成されたもので、図１に示すように、入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部と、第１の電圧を生成する電源と、前記電源と前記増幅部との間に設けられ、前記第１の電圧を前記増幅部に供給するバイパス回路と、前記バイパス回路と並列に設けられ、前記第１の電圧を昇圧させた第２の電圧を常時生成する昇圧回路と、前記増幅信号が前記定電圧に比して大きいときには前記第２の電圧を前記増幅部に電源電圧として供給し、前記増幅信号が前記定電圧に比して小さいときには前記第１の電圧を前記増幅部に電源電圧として供給する選択切替回路を有することを特徴とする増幅回路や、
本発明に係る増幅回路において、ＡＭラジオが前記アンプ若しくは前記昇圧回路の近傍で動作しているときに、前記昇圧回路の動作を停止させ、かつ前記増幅回路の信号を一括して制御するマイコンを有することを特徴とする増幅回路により、高周波の増幅信号にも余裕を持って追従でき、しかも高効率なアンプの提供を目的とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下で本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（１）第１の実施形態
本発明の第１の実施形態の車載用オーディオアンプは、図１に示すような回路であって、バッテリー１１，昇圧チョッパ１２，バイパス回路１３，スイッチング回路１４，アンプ１５及びスピーカＳＰを有する。
【００１５】
バッテリー１１は電源の一例であって、第１の電圧の一例である１２Ｖの定電圧＋Ｖｂを生成するものである。
昇圧チョッパ１２は昇圧回路の一例であって、コイルＬ１１，ダイオードＤ１１，コンデンサＣ１１，発振器１２Ａ及びスイッチングトランジスタＳＷ１１を有し、バッテリー１１が生成した定電圧＋Ｖｂを昇圧させて、第２の電圧の一例である１８Ｖ程度の昇圧電圧を常時生成する回路である。
【００１６】
バイパス回路１３は、昇圧チョッパ１２と並列接続されたダイオードＤ１２からなり、定電圧＋Ｖｂをそのままアンプ１５に伝達する回路である。
スイッチング回路１４は選択切替回路の一例であって、コンパレータ１４ＡとスイッチングトランジスタＳＷ１２を有し、増幅信号ＺＳと、図１のａ点の電位Ｖａすなわちアンプ１５の出力電圧を常時検出し、ａ点の電位Ｖａが、定電圧＋Ｖｂよりも低い基準電圧Ｖref 以下になったときに、スイッチングトランジスタＳＷ１２をＯＦＦさせてバイパス回路１３を選択し、ａ点の電位Ｖａが基準電圧Ｖref 以上のときにはスイッチングトランジスタＳＷ１２をＯＮさせて昇圧チョッパ１２を選択する回路である。
【００１７】
アンプ１５は、増幅部の一例であって、自身に入力される入力信号ＡＳを増幅して増幅信号ＺＳを生成し、４ΩのスピーカＳＰに出力する回路である。このアンプ１５は、図１に示すように、２つのアンプ１５Ａ、１５ＢがＢＴＬ（Balanced Transformerless）接続されることで構成されており、各々のアンプ１５Ａ、１５Ｂのゲインの２倍のゲインを得ることにより、出力電力の増大を図っている。
【００１８】
以下で上記回路の動作について説明する。
まず、電源が投入されると、バッテリー１１から１２Ｖの定電圧＋Ｖｂが当該回路に供給される。次いで発振器１２Ａが作動してスイッチングトランジスタＳＷ１１がＯＮ／ＯＦＦ動作をすることにより昇圧チョッパ１２が動作を開始し、これによって昇圧された１８Ｖ程度の昇圧電圧が生成される。
【００１９】
この時点ではスイッチングトランジスタＳＷ１２はＯＦＦしており、アンプ１５には、バッテリが生成する１２Ｖの定電圧＋Ｖｂがバイパス回路１３を経由して電源電圧として供給され、これを用いて入力信号ＡＳが増幅されて、アンプ１５より増幅信号ＺＳが生成される。
上記回路の動作中、常にコンパレータ１４Ａによって図１のａ点の電位Ｖａと、基準電圧Ｖref とが比較されており、ａ点の電位Ｖａが予め決められた所定の基準電圧Ｖref 以上であるか否かで当該回路の動作が異なる。なお本実施形態においてはこの基準電圧Ｖref は１０Ｖとしている。
【００２０】
すなわち、増幅信号ＺＳが比較的小レベルでａ点の電位Ｖａが１０Ｖの基準電圧Ｖref 以下の場合には、コンパレータ１４Ａの出力はローレベル（以下で“Ｌ”と称する）になり、スイッチングトランジスタＳＷ１２はＯＦＦしてバイパス回路１３を介して定電圧＋Ｖｂがそのまま電源電圧＋Ｖｃｃとして供給される。このときも昇圧チョッパ１２は動作中であり、１８Ｖ程度の昇圧電圧は生成されているが、スイッチングトランジスタＳＷ１２がＯＦＦしているのでこの昇圧チョッパ１２には負荷が接続されていない状態となっており、昇圧チョッパ１２での消費電力はゼロである。従って昇圧電圧が生成されても、これによって消費電力が大きくなるということはなく、アンプ全体の効率が低下することはない。
【００２１】
増幅信号ＺＳが大レベルになりａ点の電位Ｖａが１０Ｖの基準電圧Ｖref 以上になった場合には、コンパレータ１４Ａの出力がハイレベル（以下で“Ｈ”と称する）になるのでスイッチングトランジスタＳＷ１２はＯＮして昇圧チョッパ１２で昇圧した１８Ｖ程度の昇圧電圧がアンプ１５に電源電圧＋Ｖｃｃとして供給される。
【００２２】
再び増幅信号ＺＳのレベルが小出力になり、図１のａ点の電位Ｖａが基準電圧Ｖref を下回ると、コンパレータ１４Ａの出力が“Ｌ”になり、アンプ１５に供給される電源電圧は再びバイパス回路１３を介して供給される定電圧＋Ｖｂとなる。
以上の動作をまとめると、上記回路では図２に示すように増幅信号ＺＳの大小に応じて変化する電源電圧±Ｖｃｃがアンプ１５に供給され、これによって入力信号ＡＳが増幅されて増幅信号ＺＳが生成されることになる。
【００２３】
従って、増幅信号ＺＳが大きくなって放置しておけば１２Ｖ程度の定電圧Ｖｂを上回ろうとして出力がクリップして歪んでしまうような場合にも、図２に示すようにａ点の電位Ｖａが１０Ｖの基準電圧Ｖref を超えた時点で、スイッチングトランジスタＳＷ１２がＯＮして昇圧チョッパ１２を選択し、昇圧チョッパ１２で常時生成される１８Ｖ程度の昇圧電圧が電源電圧±Ｖｃｃとしてアンプ１５に供給されるので、アンプ１５の出力が歪んでしまうことを防止することができる。
【００２４】
また、上記回路では昇圧チョッパ１２が常時動作しているが、増幅信号ＺＳが小さく、バイパス回路１３からの定電圧＋Ｖｂが電源電圧となる場合にはスイッチングトランジスタＳＷ１２がＯＦＦしていて昇圧チョッパ１２には負荷がないことになるので、この場合の昇圧チョッパ１２の消費電力はゼロであり、増幅回路全体の効率は低下せず、図３に示すように従来のＡＢ級のアンプに比して効率が向上している。
【００２５】
なお、図３は従来のＡＢ級のアンプと、本実施形態に係るアンプとについて出力電力と消費電力との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、出力電力が１〜１０Ｗの、通常の使用での出力電力帯では、従来のＡＢ級のアンプに比して消費電力が図３に示すように低く、本実施形態に係るアンプの効率が高いことがわかる。
【００２６】
さらに、本実施形態に係る回路では昇圧チョッパ１２は常時動作して１８Ｖ程度の昇圧電圧を生成して、必要なときだけスイッチング回路１４で昇圧チョッパ１２を選択して昇圧電圧を電源電圧としてアンプ１５に供給しているので、増幅信号ＺＳの変化に余裕をもって追従可能な電源電圧±Ｖｃｃを常時アンプ１５に供給することができ、従来の図８に示す回路において増幅信号ＺＳが高周波の信号である場合に、昇圧チョッパ４４の動作が増幅信号ＺＳの変化に追従出来ないため生じていた出力の歪みなどを極力抑止することが可能となる。
【００２７】
また、本実施形態では車載用のオーディオアンプに上記増幅回路を適用した場合について説明しているが本発明はこれに限らず、単一電源の生成する定電圧を昇圧させて大出力を得るという増幅回路であればどのような回路であっても、同様の効果を奏する。
ただ、車載用のオーディオアンプは、電源がバッテリーのみであってその最大出力が限られているので、大出力を得る場合には、上記のような構成をとる必要があるので、このような用途に用いると、本実施形態の回路の効果が大きいので、このような用途に用いることが好ましい。
【００２８】
更に、本実施の形態では、２つのアンプ１５Ａ、１５ＢをＢＴＬ接続することでアンプ１５を構成しているが、本発明はこれに限らず、大出力の単一アンプを用いても同様の効果を奏する。
（２）第２の実施形態
以下で、本発明の第２の実施形態に係る増幅回路について説明する。なお、第１の実施形態と共通する事項については重複を避けるため説明を省略する。
【００２９】
本実施形態に係る増幅回路が第１の実施形態と異なる点は、図１に示すアンプ１５が、高効率アンプと称するアンプであるという点のみであって、あとは図１に示す回路と同一であるため、この高効率アンプの構成及び動作について以下で詳述する。
この高効率アンプは具体的には図４に示すような回路であって、信号増幅部の一例であるアンプ１と、補助電源部２とを有する。
【００３０】
アンプ１は、後述の電源電圧＋Ｖｃを用いて、入力信号ＡＳを増幅して増幅信号ＺＳを出力するものである。これはそれぞれ入力信号ＡＳを電圧増幅する電圧増幅部と、電圧増幅部の出力を電流増幅する電流増幅部を有するが、特に図示はしていない。
補助電源部２はオフセット電圧生成回路４と、コンパレータ７と、チョッパ電源８とを有する回路であって、図１のバイパス回路１３又は昇圧チョッパ１２のいずれかから供給される電源電圧＋Ｖｃｃを、増幅信号ＺＳの増減に応じて変化させて、第３の電圧の一例であるアンプ１の高電位側の電源電圧＋Ｖｃ１としてアンプ１に供給するものである。具体的には、増幅信号ＺＳに、オフセット電圧生成回路４によって生成されるオフセット電圧を上乗し、この電圧に追従するように変化する電圧＋Ｖｃ１をアンプ１の高電位側の電源電圧として供給している。
【００３１】
なお、このアンプ１には、アンプ１の低電位側の電源電圧＋Ｖｃ２を供給する回路が図示はされていないが設けられている。その回路構成は補助電源部２と対称であって、動作も同様なので説明を省略する。
以下で上記の高効率アンプの動作について説明する。以下では、補助電源部２によって生成される高電位側の電源電圧＋Ｖｃ１の生成動作について説明し、低電位側の電源電圧＋Ｖｃ２の生成動作については説明を省略する。
【００３２】
まず補助電源部２に、バイパス回路１３若しくは昇圧チョッパ１２で生成された電源電圧＋Ｖｃｃが印加される。
次いで入力信号ＡＳがアンプ１によって増幅されて増幅信号ＺＳが生成されて不図示のスピーカに出力され、同時に補助電源部２にも出力される。
するとオフセット電圧生成回路４によって増幅信号ＺＳに一定電圧が上乗されてコンパレータ７の非反転入力部＋に入力される。一方、コンパレータ７の反転入力部−にはチョッパ電源８から出力される電源電圧＋Ｖｃ１が入力されており、常に電源電圧＋Ｖｃと一定電圧が上乗された増幅信号ＺＳとは比較されている。
【００３３】
コンパレータ７の出力はチョッパ電源８のスイッチング回路ＳＷに接続されており、一定電圧が上乗された増幅信号ＺＳが電源電圧＋Ｖｃ１を上回るとコンパレータ７の出力が“Ｈ”になってスイッチング回路ＳＷがＯＮされて電源電圧＋Ｖｃ１が上昇し、逆に一定電圧が上乗された増幅信号ＺＳが電源電圧＋Ｖｃ１を下回るとコンパレータ７の出力が“Ｌ”になってスイッチング回路ＳＷがＯＦＦされて電源電圧＋Ｖｃ１が下降する。
【００３４】
以上の動作により、電源電圧＋Ｖｃ１は図５に示すように増幅信号ＺＳに一定電圧が上乗された電圧に追従するように変化しながら図４に示すアンプ１に供給される。同様にして、不図示の回路により、同じく増幅信号ＺＳより一定電圧分だけ低い低電位側の電源電圧＋Ｖｃ２が生成される。
このように、増幅信号ＺＳの増減に応じて変動する電源電圧＋Ｖｃ１、＋Ｖｃ２を用いて、アンプ１によって入力信号ＡＳが増幅されて増幅信号ＺＳがスピーカに出力される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態で用いている図４に示す高効率アンプは、図５に示すように小レベルの入力信号ＡＳが入力された時には高電位側の電源電圧＋Ｖｃ１を低下させ、大レベル入力時には電源電圧＋Ｖｃ１を上昇させるというように信号に応じて電源電圧を変化させているので、小レベルの信号が入力されているときに大電圧をアンプ１に供給して電源電圧としていたような場合に生じるアンプの消費電力のロスを抑制することができるので、一般のアンプに比して効率が高い。これは低電位側の電源電圧＋Ｖｃ２についても同様である。
【００３６】
このようにして、第１の実施形態で説明した効率の良い図１に示す増幅回路のアンプ１５として、効率の高い図４に示すような高効率アンプを用いているので、一定電圧をそのまま信号増幅部の電源電圧として用いている通常のアンプを用いた第１の実施形態の回路に比して、さらに効率を向上させることが可能になる。
【００３７】
なお、本実施形態では図４に示すような回路構成の高効率アンプについて説明しているが、本発明はこれに限らず、増幅信号ＺＳに一定電圧が上乗された電圧に追従するように変化する電源電圧によって動作するようなアンプであれば、凡そどのような回路構成をとっても、同様の効果を奏する。
また、本実施形態では高効率アンプのアンプ１を１個のアンプで構成しているが、本発明はこれに限らず、例えば２個のアンプを第１の実施形態と同様にしてＢＴＬ接続しても良い。
【００３８】
（３）第３の実施形態
以下で本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第１，第２の実施形態と共通する事項については重複を避ける為に説明を省略する。
本実施形態に係る増幅回路は、図６に示すような回路であって、バッテリー１１，昇圧チョッパ１２，バイパス回路１３，スイッチング回路１４，アンプ１５，マイコン１６及びスピーカＳＰを有する。
【００３９】
この回路は図１の第１の実施形態の回路に酷似しており、図１の回路との構成上の相違点はマイコン１６がオシレータ１２Ａに接続されている点のみである。他の構成部分の機能及び動作はほぼ図１の回路と同様なので、ここでは説明を省略する。
マイコン１６、本実施形態に係る増幅回路の制御を司る回路であって、外部の操作者が操作する操作パネルや、他の外部機器などから入力される信号を全て一旦取り込み、これらの信号に基づいて当該増幅回路の各部に種々の制御信号を出力し、これらの制御を司るものである。近年のオーディオシステムにおいては、信号を制御する都合上、必須のものとなっている。
【００４０】
本実施形態では、ＡＭラジオがアンプの近傍で動作していることを示すＡＭラジオ動作信号ＡＭを用いて、後述の昇圧回路１５の動作を制御する機能がこのマイコン１６に付加されている点が第１の実施形態と異なり、これが本実施形態における回路の特徴点である。
以下で上記回路の動作について説明する。この回路の動作上の特徴は、ＡＭラジオが当該増幅回路の近くで動作している際に現れ、それ以外の通常動作時の動作は第１の実施形態で説明した動作と全く同じなので説明を省略する。
【００４１】
以下で、上記増幅回路の近くでＡＭラジオが動作している時の動作について説明する。
カーオーディオなどではチューナ、アンプ、ＣＤプレイヤーなどが一体化されているシステムがあるが、このようなものについてはこれらの動作を全て一括して制御するマイコンが設けられており、各々の機器の間の操作を一括して制御している。このようなシステムを組む場合には、第１，第２の実施形態においても図示はしていないが、このようなマイコンは現在必須といってもよい。
【００４２】
このようなシステムでは、アンプ１５と不図示のラジオチューナーは近接しているので、ラジオ放送受信時には、スイッチング素子ＳＷ１１のスイッチングノイズがラジオ放送に漏れこんでしまい、ラジオから雑音として出力されてしまうという問題が生じていた。特にＡＭラジオの周波数帯はスイッチング素子ＳＷ１１のスイッチング周波数に近いので、この現象が顕著であった。
【００４３】
本実施形態の回路ではＡＭラジオが動作している際には、その旨を示すＡＭラジオ動作信号がマイコン１６に入力される。このＡＭ動作信号をマイコンが検出したときには、マイコンがオシレータに動作停止信号Ｓ０を出力し、これによりオシレータ１２Ａが動作を停止する。
オシレータ１２Ａが動作を停止することにより、スイッチング素子ＳＷ１１はＯＦＦし、ＡＭラジオが動作している間は昇圧回路１２はその動作を停止する。これによりアンプ１５には、バイパス回路１３を経由して定電圧が電源電圧として供給されることになる。
【００４４】
従って、ＡＭラジオが動作している間はスイッチング素子ＳＷ１１がＯＮ／ＯＦＦ動作をしないので、このスイッチングノイズがＡＭラジオに漏れこんでノイズが出力されることを抑止することが可能になる。
このとき、アンプの電源電圧が低い定電圧なので、ＡＭラジオの出力信号が大きいときには出力が歪むこともあるが、ＡＭラジオの信号は元々音質がそれほど良好ではないので、多少出力が歪んでもとくに問題はない。
【００４５】
なお、本実施形態ではＡＭラジオ動作信号ＡＭがマイコン１６から出力された場合について説明しているが、本発明はこれに限らない。
また、本実施形態ではマイコン１６がオシレータ１２Ａの動作を停止することでスイッチング素子ＳＷ１１のスイッチング動作を停止させているが、本発明はこれに限らず、何らかの手段で最終的にスイッチング素子ＳＷ１１の動作を停止させることができればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本実施形態に係る増幅回路によれば、昇圧回路は常時定電圧を昇圧させて昇圧電圧を生成しており、かつ選択切替回路によって増幅信号が定電圧に比して大きいときには昇圧電圧を増幅部に電源電圧として供給させ、小さいときにはバイパス回路を介して定電圧を増幅部に電源電圧として供給させているので、増幅信号が大きくなって放置しておけば定電圧を上回ろうとしてアンプの出力が歪んでしまうような場合にも、増幅信号が定電圧に比して大きくなりこれを超えようとした時点で常時生成されている昇圧電圧が増幅部に電源電圧として供給されるので、アンプの出力が歪んでしまうことを極力抑止することが可能となる。
【００４７】
また、昇圧回路は常時動作しているものの、昇圧回路が選択されていないときにはこの昇圧回路には負荷が接続されていないので、この場合の昇圧回路の消費電力はゼロであり、増幅回路全体の効率は低下せず、従来のＡＢ級のアンプなどに比して効率を向上させることが可能となる。
さらに、増幅信号が大きくなって昇圧電圧を必要とするまで昇圧チョッパを動作させず、必要になった時点ではじめてこれを動作させて定電圧の昇圧を開始するため、増幅信号が高周波の信号である場合には昇圧チョッパの動作が増幅信号の変化に追従出来なかった従来の回路と異なり、本発明に係る回路では昇圧回路は常時動作して昇圧電圧を生成して、必要なときだけ選択切替回路で昇圧回路を選択して昇圧電圧を電源電圧として増幅部に供給しているため、増幅信号の変化に余裕をもって追従出来るので、適切な電源電圧を常時増幅部に供給することが可能となり、従来特に信号が高周波の場合に生じていたアンプの出力が歪んでしまうなどの問題を極力抑止することが可能になる。
【００４８】
なお、本発明に係る増幅回路において、増幅部は、入力信号を増幅して増幅信号を生成する信号増幅部と、電源電圧を用いて増幅信号に追従して変動する電圧を生成し、信号増幅部の電源電圧とする補助電源部を有する高効率アンプである。
この高効率アンプは、増幅信号の大小に応じて信号増幅部の電源電圧を供給しているので、増幅信号が大きい時には大きな電源電圧を、小さい時には小さな電源電圧を供給しているので、小レベルの信号が入力されているときに大電圧を電源電圧としてアンプに供給していたような場合に生じるアンプの消費電力のロスを抑制することができるので、定電圧を電源電圧として供給している一般のアンプに比して効率が高く、これを本発明に係る増幅回路の増幅部として用いることでさらに効率が向上する。
【００４９】
また、本発明に係る増幅回路において、選択切替回路は昇圧回路と増幅部との間に設けられたスイッチング素子を有し、定電圧よりも低い基準電圧と増幅信号とを比較し、増幅信号が基準電圧に比して大きいときにはスイッチング素子をＯＮさせて昇圧回路からの昇圧電圧を増幅部に電源電圧として供給し、増幅信号が基準電圧に比して小さいときにはスイッチング素子をＯＦＦさせてバイパス回路からの定電圧を増幅部に電源電圧として供給させている。
【００５０】
単に定電圧と増幅信号を比較していたのでは増幅信号が急峻に増加したような場合に、当該回路がその急峻な増加に追従できず、増幅信号が定電圧を超えようとして定電圧にまで達してしまうことで、増幅信号が歪んでしまうような事態が生じていたが、本発明では定電圧よりも低い基準電圧と増幅信号を比較して、この基準電圧に基づいてバイパス回路と昇圧回路の選択をしているので、例えば急峻に増幅信号が増加しても、定電圧に達する以前に基準電圧を超えた時点で昇圧回路が選択されて昇圧電圧が電源電圧として供給されるので、このような場合に増幅信号が歪んでしまうという事態を極力抑止することが可能になる。
【００５１】
さらに、本発明に係る増幅回路において、電源は電池であって、車載用の用途に用いられることが望ましい。すなわち、車載用のオーディオアンプの電源はバッテリーのみであって、この電圧は単一電圧であるため出力を増大させたい場合には昇圧回路が必要となり、上記した本発明に係る増幅回路のもたらす効果は大きいからである。
【００５２】
また、本発明に係る増幅回路において、ＡＭラジオがアンプ若しくはスイッチング素子を有する昇圧回路の近傍で動作しているときに、昇圧回路の動作を停止させ、かつ前記増幅回路の信号を一括して制御するマイコンを有するので、昇圧回路がスイッチング素子を有する場合に、そのスイッチングノイズがＡＭラジオ受信中にノイズとして漏れこんでしまうという従来生じていた問題を抑止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１，第２の実施形態に係る増幅回路の回路図である。
【図２】本発明の第１，第２の実施形態に係る増幅回路の動作を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る増幅回路の作用効果を説明するグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る高効率アンプの回路図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る高効率アンプの動作を説明する図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る高効率アンプの動作を説明する図である。
【図７】従来例に係る車載用のオーディオアンプの第１の回路図である。
【図８】従来例に係る車載用のオーディオアンプの第２の回路図である。
【符号の説明】
１アンプ
２補助電源部
４オフセット電圧生成回路
７コンパレータ
８チョッパ電源
１１バッテリー（電源）
１２昇圧チョッパ（昇圧回路）
１３バイパス回路
１４スイッチング回路（選択切替回路）
１５アンプ（増幅部）
１６マイコン
ＡＳ入力信号
ＺＳ増幅信号
＋Ｖｂ定電圧（第１の電圧）
＋Ｖｃ電源電圧（第３の電圧）
Ｖref 基準電圧
ＡＭＡＭラジオ動作信号
Ｓ０動作停止信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an amplifier circuit, and more specifically, to improve the efficiency of an amplifier circuit used for a vehicle-mounted audio amplifier or the like.
In recent years, there has been an increasing demand for a large output in an amplifier circuit used in a vehicle-mounted audio amplifier and the like, and it has been demanded to configure an amplifier having as large an output as possible using a battery which is the only power supply.
[0002]
[Prior art]
A system of a vehicle-mounted audio amplifier according to a conventional example will be described. This system has a battery 31, a DC / DC converter 32, an amplifier 33, and a speaker SP, as shown in FIG.
In the case of an in-vehicle amplifier, the power is usually taken from an in-vehicle battery 31. This voltage can usually generate only a voltage of about 9 to 16 V, and the speaker SP serving as a load is generally 4 Ω. Therefore, if the voltage generated by the battery 31 is directly used as the power supply voltage of the amplifier, it is at most 20 W There was a situation that only a small amount of output could be obtained.
[0003]
In the conventional circuit shown in FIG. 7, the constant voltage generated by the battery 31 is boosted using the DC / DC converter 32 and the like, and then supplied to the amplifier 33 as a power supply voltage. As a result, the power supply voltage supplied to the amplifier 33 becomes higher than the voltage generated by the battery 31, so that the output of the amplifier 33 becomes larger than when the battery is directly used as the power supply.
[0004]
In the above-described circuit, the voltage generated by the battery 31 is constantly boosted by the DC / DC converter 32 and is used as the power supply voltage. However, the efficiency of the DC / DC converter 32 is as low as about 80%.
In addition, even when there is no signal or when a very small signal is output, since a high boosted voltage is always supplied to the amplifier 33, a loss of power consumption with respect to the output power increases, and the efficiency of the entire amplifier 33 is increased. Has been reduced.
[0005]
In order to avoid such a problem, the following circuit has been proposed by the inventors of the present invention.
This circuit is a circuit as shown in FIG. 8 and includes a battery 41, a boost chopper 42, an amplifier 43, a bypass circuit 44, and a speaker SP.
The operation of the above circuit will be described below.
[0006]
First, when the power is turned on, a constant voltage of 12 V is supplied from the battery 41 to the circuit.
At this time, the switching circuit SW41 is OFF, and the constant voltage generated by the battery is supplied to the amplifier 43 as the power supply voltage via the bypass circuit 44, and the input signal AS is amplified by using the power supply voltage. Thus, an amplified signal ZS is generated.
[0007]
At this time, the potential difference Va-ZS between the potential Va at the point a in FIG. 8 and the amplified signal ZS is always detected by the comparator 45. When the amplified signal ZS is at a relatively low level and the potential difference Va−ZS between the potential Va at the point a in FIG. 8, ie, the power supply voltage + Vc, and the amplified signal ZS is equal to or higher than the predetermined voltage 5V, the comparator 45 sets the switching circuit SW41 to The operation is stopped, and the constant voltage Vb is supplied to the amplifier 43 via the bypass circuit 44, which is used as the power supply voltage of the amplifier 43.
[0008]
On the other hand, when the level of the amplified signal ZS increases and approaches the potential Va at the point a, and the potential difference Va−ZS from the amplified signal ZS becomes a predetermined voltage 5 V or less, the comparator 45 starts the ON / OFF operation of the switching circuit SW41. Let it.
Then, the boosting chopper 42 starts operating with the start of the ON / OFF operation of the switching circuit SW41, and boosts the constant voltage ± Vb. Then, the potential Va at the point a, that is, the power supply voltage + Vc increases, and the high voltage generated by the boost chopper 42 is supplied to the amplifier 43 as the power supply voltage.
[0009]
When the level of the amplified signal ZS becomes a small output again and the potential difference Va-ZS between the potential Va at the point a and the amplified signal ZS becomes a predetermined voltage 5 V or more, the comparator 15 stops the ON / OFF operation of the switching circuit SW41. Then, the power supply voltage supplied to the amplifier 43 becomes a constant voltage supplied again via the bypass circuit 44.
According to the amplifier circuit shown in FIG. 8, the amplified signal ZS increases and the potential difference Va-ZS between the potential Va at the point a and the amplified signal ZS decreases. In the case where the output is clipped and distorted by trying to exceed the voltage, the comparator 45 boosts the voltage when the potential difference Va−ZS between the potential Va at the point a and the amplified signal ZS falls below the predetermined voltage 5V. By operating the chopper 42 to increase the potential Va at the point a and increase the power supply voltage of the amplifier 43, distortion of the output of the amplifier 43 can be prevented.
[0010]
In addition, in the conventional circuit shown in FIG. 7, a booster circuit such as an inefficient DC / DC converter is always operated and used as it is as a power supply voltage, which causes a decrease in efficiency. However, in the circuit shown in FIG. Is operated only when the large-level amplified signal ZS is output, and when the level of the amplified signal ZS is relatively low, the inefficient boosted chopper 42 is not operating. The efficiency can be improved as compared with the circuit shown in FIG. 7 that operates the booster circuit.
[0011]
Attempts have been made to use the above-described circuit mounted on a hybrid IC for use in vehicles.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional circuit shown in FIG. 8, the boost chopper 44 does not always operate to generate the boosted voltage, but the amplified signal ZS increases and the potential difference Va between the potential Va at the point a and the amplified signal ZS. The boost chopper 44 does not operate until −ZS becomes 5V or less, and starts boosting the constant voltage + Vb only when the voltage becomes 5V or less. Therefore, when the amplified signal ZS is a high-frequency signal close to 20 kHz, In addition, the change of the amplified signal ZS becomes steep, the operation of the boost chopper 44 cannot follow this steep change, the amplified signal ZS reaches the power supply voltage ± Vcc, and the output of the amplifier is distorted. Had occurred.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional disadvantages. As shown in FIG. 1, an amplifying unit that amplifies an input signal and outputs an amplified signal, a power supply that generates a first voltage, A bypass circuit that is provided between the amplification unit and supplies the first voltage to the amplification unit; and a second voltage that is provided in parallel with the bypass circuit and boosts the first voltage. A booster circuit to generate, and when the amplified signal is larger than the constant voltage, the second voltage is supplied to the amplifying unit as a power supply voltage; and when the amplified signal is smaller than the constant voltage, the second voltage is supplied to the amplifier. An amplification circuit having a selection switching circuit for supplying the voltage of 1 to the amplification unit as a power supply voltage;
In the amplifier circuit according to the present invention, when the AM radio is operating near the amplifier or the booster circuit, a microcomputer that stops the operation of the booster circuit and controls the signals of the amplifier circuit collectively is provided. An object of the present invention is to provide an amplifier which can follow a high-frequency amplified signal with a margin and has a high efficiency by an amplifier circuit characterized by having an amplifier.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) First embodiment
The on-vehicle audio amplifier according to the first embodiment of the present invention is a circuit as shown in FIG. 1 and includes a battery 11, a boost chopper 12, a bypass circuit 13, a switching circuit 14, an amplifier 15, and a speaker SP.
[0015]
The battery 11 is an example of a power supply, and generates a constant voltage + Vb of 12 V, which is an example of a first voltage.
The step-up chopper 12 is an example of a step-up circuit, and includes a coil L11, a diode D11, a capacitor C11, an oscillator 12A, and a switching transistor SW11. The step-up chopper 12 boosts a constant voltage + Vb generated by the battery 11 to generate a second voltage. Is a circuit that constantly generates a boosted voltage of about 18V.
[0016]
The bypass circuit 13 includes a diode D12 connected in parallel with the boost chopper 12, and is a circuit that transmits the constant voltage + Vb to the amplifier 15 as it is.
The switching circuit 14 is an example of a selection switching circuit, and includes a comparator 14A and a switching transistor SW12. The switching circuit 14 constantly detects the amplified signal ZS and the potential Va at the point a in FIG. When the potential Va falls below the reference voltage Vref lower than the constant voltage + Vb, the switching transistor SW12 is turned off to select the bypass circuit 13. When the potential Va at the point a is higher than the reference voltage Vref, the switching transistor SW12 is turned off. This is a circuit that is turned on to select the boost chopper 12.
[0017]
The amplifier 15 is an example of an amplifier, and is a circuit that amplifies an input signal AS input thereto, generates an amplified signal ZS, and outputs the amplified signal ZS to a 4Ω speaker SP. As shown in FIG. 1, the amplifier 15 is configured by connecting two amplifiers 15A and 15B to a BTL (Balanced Transformerless), and obtains a gain twice as large as the gain of each of the amplifiers 15A and 15B. Thus, the output power is increased.
[0018]
The operation of the above circuit will be described below.
First, when the power is turned on, a constant voltage + Vb of 12 V is supplied from the battery 11 to the circuit. Next, the oscillator 12A operates and the switching transistor SW11 performs the ON / OFF operation, so that the boost chopper 12 starts operating, thereby generating a boosted voltage of about 18V.
[0019]
At this time, the switching transistor SW12 is OFF, and the amplifier 15 is supplied with the constant voltage + Vb of 12V generated by the battery via the bypass circuit 13 as the power supply voltage, and the input signal AS is amplified using this. Thus, the amplifier 15 generates an amplified signal ZS.
During the operation of the circuit, the potential Va at the point a in FIG. 1 is constantly compared with the reference voltage Vref by the comparator 14A, and it is determined whether the potential Va at the point a is equal to or higher than a predetermined reference voltage Vref. The operation of the circuit differs depending on the operation. In this embodiment, the reference voltage Vref is set to 10V.
[0020]
That is, when the amplified signal ZS is at a relatively low level and the potential Va at the point a is equal to or lower than the reference voltage Vref of 10 V, the output of the comparator 14A becomes low level (hereinafter referred to as "L"), and the switching transistor SW12 Is turned off, and the constant voltage + Vb is supplied as it is as the power supply voltage + Vcc via the bypass circuit 13. Also at this time, the boost chopper 12 is operating and a boost voltage of about 18 V is generated, but since the switching transistor SW12 is OFF, no load is connected to the boost chopper 12. , The power consumption in the step-up chopper 12 is zero. Therefore, even when the boosted voltage is generated, the power consumption does not increase and the efficiency of the entire amplifier does not decrease.
[0021]
When the amplified signal ZS becomes a high level and the potential Va at the point a becomes higher than or equal to the reference voltage Vref of 10 V, the output of the comparator 14A becomes a high level (hereinafter referred to as "H"). The boosted voltage of about 18 V which is turned on and boosted by the boost chopper 12 is supplied to the amplifier 15 as the power supply voltage + Vcc.
[0022]
When the level of the amplified signal ZS again becomes a small output and the potential Va at point a in FIG. 1 falls below the reference voltage Vref, the output of the comparator 14A becomes "L" and the power supply voltage supplied to the amplifier 15 is again bypassed. It becomes the constant voltage + Vb supplied via the circuit 13.
To summarize the above operation, in the above circuit, as shown in FIG. 2, the power supply voltage ± Vcc that changes according to the magnitude of the amplified signal ZS is supplied to the amplifier 15, whereby the input signal AS is amplified and the amplified signal ZS is amplified. Will be generated.
[0023]
Therefore, even if the amplified signal ZS becomes large and the output is clipped and distorted when it exceeds the constant voltage Vb of about 12 V, the potential Va at the point a as shown in FIG. When the voltage exceeds the reference voltage Vref of 10 V, the switching transistor SW12 is turned on to select the boost chopper 12, and the boost voltage of about 18V constantly generated by the boost chopper 12 is supplied to the amplifier 15 as the power supply voltage ± Vcc. Therefore, it is possible to prevent the output of the amplifier 15 from being distorted.
[0024]
In the above circuit, the boost chopper 12 is always operating. However, when the amplified signal ZS is small and the constant voltage + Vb from the bypass circuit 13 becomes the power supply voltage, the switching transistor SW12 is turned off and the boost chopper 12 is turned off. Since there is no load, the power consumption of the step-up chopper 12 in this case is zero, and the efficiency of the whole amplifier circuit does not decrease. As shown in FIG. 3, the efficiency is higher than that of the conventional class AB amplifier. Has improved.
[0025]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between output power and power consumption of a conventional AB class amplifier and the amplifier according to the present embodiment. As shown in this graph, in the output power band in normal use where the output power is 1 to 10 W, the power consumption is lower as shown in FIG. It can be seen that the efficiency of such an amplifier is high.
[0026]
Further, in the circuit according to the present embodiment, the boost chopper 12 always operates to generate a boost voltage of about 18 V, and selects the boost chopper 12 by the switching circuit 14 only when necessary, and uses the boost voltage as a power supply voltage and the amplifier 15. , The power supply voltage ± Vcc capable of following the change of the amplified signal ZS with a margin can always be supplied to the amplifier 15, and the amplified signal ZS is a high-frequency signal in the conventional circuit shown in FIG. In this case, it is possible to suppress as much as possible output distortion or the like that has occurred because the operation of the boost chopper 44 cannot follow the change in the amplified signal ZS.
[0027]
In this embodiment, the case where the above-described amplifier circuit is applied to a vehicle-mounted audio amplifier is described. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to obtain a large output by boosting a constant voltage generated by a single power supply. The same effect can be obtained with any circuit as long as it is an amplifier circuit.
However, since the power supply of a car audio amplifier is limited to a battery and its maximum output is limited, it is necessary to adopt the above configuration when obtaining a large output. In this case, the effect of the circuit of the present embodiment is great.
[0028]
Further, in the present embodiment, the amplifier 15 is configured by connecting the two amplifiers 15A and 15B by BTL. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by using a single amplifier having a large output. To play.
(2) Second embodiment
Hereinafter, an amplifier circuit according to the second embodiment of the present invention will be described. The description of items common to the first embodiment will be omitted to avoid duplication.
[0029]
The only difference between the amplifier circuit according to the present embodiment and the first embodiment is that the amplifier 15 shown in FIG. 1 is an amplifier called a high-efficiency amplifier, and the rest is the same as the circuit shown in FIG. Therefore, the configuration and operation of this high efficiency amplifier will be described in detail below.
This high-efficiency amplifier is specifically a circuit as shown in FIG. 4, and includes an amplifier 1 which is an example of a signal amplifying unit, and an auxiliary power supply unit 2.
[0030]
The amplifier 1 amplifies the input signal AS using a power supply voltage + Vc described later and outputs an amplified signal ZS. Each of them has a voltage amplifying unit for amplifying the voltage of the input signal AS and a current amplifying unit for amplifying the current of the output of the voltage amplifying unit.
The auxiliary power supply unit 2 is a circuit having an offset voltage generation circuit 4, a comparator 7, and a chopper power supply 8, and amplifies the power supply voltage + Vcc supplied from either the bypass circuit 13 or the boost chopper 12 in FIG. The voltage is changed according to the increase or decrease of the signal ZS, and is supplied to the amplifier 1 as a power supply voltage + Vc1 on the high potential side of the amplifier 1 as an example of the third voltage. Specifically, the offset signal generated by the offset voltage generation circuit 4 is added to the amplified signal ZS, and a voltage + Vc1 that changes so as to follow this voltage is supplied as the power supply voltage on the high potential side of the amplifier 1. ing.
[0031]
The amplifier 1 is provided with a circuit (not shown) for supplying the power supply voltage + Vc2 on the low potential side of the amplifier 1. The circuit configuration is symmetrical to that of the auxiliary power supply unit 2 and the operation is the same, so that the description is omitted.
Hereinafter, the operation of the high efficiency amplifier will be described. Hereinafter, the operation of generating the high-potential-side power supply voltage + Vc1 generated by the auxiliary power supply unit 2 will be described, and the description of the operation of generating the low-potential-side power supply voltage + Vc2 will be omitted.
[0032]
First, the power supply voltage + Vcc generated by the bypass circuit 13 or the boost chopper 12 is applied to the auxiliary power supply unit 2.
Next, the input signal AS is amplified by the amplifier 1 to generate an amplified signal ZS, which is output to a speaker (not shown), and is also output to the auxiliary power supply unit 2 at the same time.
Then, a constant voltage is added to the amplified signal ZS by the offset voltage generation circuit 4 and input to the non-inverting input section + of the comparator 7. On the other hand, the power supply voltage + Vc1 output from the chopper power supply 8 is input to the inverting input section-of the comparator 7, and the power supply voltage + Vc is always compared with the amplified signal ZS in which a constant voltage is added.
[0033]
The output of the comparator 7 is connected to the switching circuit SW of the chopper power supply 8, and when the amplified signal ZS with the added constant voltage exceeds the power supply voltage + Vc1, the output of the comparator 7 becomes "H" and the switching circuit SW When the power supply voltage + Vc1 is turned on and the power supply voltage + Vc1 rises, on the contrary, when the amplified signal ZS on which the constant voltage is added falls below the power supply voltage + Vc1, the output of the comparator 7 becomes "L" and the switching circuit SW is turned off and the power supply voltage + Vc1 Descends.
[0034]
By the above operation, the power supply voltage + Vc1 is supplied to the amplifier 1 shown in FIG. 4 while changing so as to follow a voltage obtained by adding a constant voltage to the amplified signal ZS as shown in FIG. Similarly, a circuit (not shown) generates a power supply voltage + Vc2 on the lower potential side, which is also lower by a fixed voltage than the amplified signal ZS.
As described above, the input signal AS is amplified by the amplifier 1 using the power supply voltages + Vc1 and + Vc2 that fluctuate according to the increase and decrease of the amplified signal ZS, and the amplified signal ZS is output to the speaker.
[0035]
As described above, the high-efficiency amplifier shown in FIG. 4 used in the present embodiment reduces the power supply voltage + Vc1 on the high potential side when the low-level input signal AS is input as shown in FIG. Since the power supply voltage is changed according to the signal such as increasing the power supply voltage + Vc1 at the time of inputting the large level, a large voltage is supplied to the amplifier 1 as the power supply voltage when the signal of the low level is input. Since the loss of power consumption of the amplifier that occurs in such a case can be suppressed, the efficiency is higher than that of a general amplifier. The same applies to the power supply voltage + Vc2 on the low potential side.
[0036]
As described above, since the highly efficient amplifier shown in FIG. 4 is used as the amplifier 15 of the highly efficient amplifier circuit shown in FIG. 1 described in the first embodiment, a constant voltage is used as it is as a signal. Efficiency can be further improved as compared with the circuit of the first embodiment using a normal amplifier used as a power supply voltage of the amplifier.
[0037]
In this embodiment, a high-efficiency amplifier having a circuit configuration as shown in FIG. 4 is described. However, the present invention is not limited to this, and may follow a voltage obtained by adding a constant voltage to the amplified signal ZS. As long as the amplifier operates by the changing power supply voltage, the same effect can be obtained regardless of the circuit configuration.
In the present embodiment, the amplifier 1 of the high-efficiency amplifier is constituted by one amplifier. However, the present invention is not limited to this. For example, two amplifiers are connected by BTL in the same manner as in the first embodiment. May be.
[0038]
(3) Third embodiment
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described. Note that the description of items common to the first and second embodiments will be omitted to avoid duplication.
The amplifier circuit according to the present embodiment is a circuit as shown in FIG. 6, and includes a battery 11, a boost chopper 12, a bypass circuit 13, a switching circuit 14, an amplifier 15, a microcomputer 16, and a speaker SP.
[0039]
This circuit is very similar to the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1, and is different from the circuit shown in FIG. 1 only in that the microcomputer 16 is connected to the oscillator 12A. The functions and operations of the other components are almost the same as those of the circuit of FIG. 1, and the description is omitted here.
The microcomputer 16 is a circuit that controls the amplification circuit according to the present embodiment. The microcomputer 16 temporarily captures all signals input from an operation panel operated by an external operator, other external devices, and the like. And outputs various control signals to each part of the amplifier circuit to control these controls. In recent audio systems, it is essential for controlling signals.
[0040]
In the present embodiment, the microcomputer 16 is provided with a function of controlling the operation of a booster circuit 15 described later using an AM radio operation signal AM indicating that the AM radio is operating near the amplifier. Unlike the first embodiment, this is a feature of the circuit in the present embodiment.
The operation of the above circuit will be described below. The operational characteristics of this circuit appear when the AM radio is operating near the amplifier circuit, and other operations during normal operation are exactly the same as those described in the first embodiment. Omitted.
[0041]
Hereinafter, the operation when the AM radio is operating near the amplifier circuit will be described.
In car audio systems, there are systems in which tuners, amplifiers, CD players, etc. are integrated. For such systems, a microcomputer that controls all of these operations collectively is provided. Are controlled collectively. When such a system is constructed, although not shown in the first and second embodiments, such a microcomputer may be said to be indispensable at present.
[0042]
In such a system, since the amplifier 15 and a radio tuner (not shown) are close to each other, when receiving a radio broadcast, the switching noise of the switching element SW11 leaks into the radio broadcast and is output as noise from the radio. There was a problem. In particular, since the frequency band of the AM radio is close to the switching frequency of the switching element SW11, this phenomenon was remarkable.
[0043]
In the circuit of the present embodiment, when the AM radio is operating, an AM radio operation signal indicating this is input to the microcomputer 16. When the microcomputer detects this AM operation signal, the microcomputer outputs an operation stop signal S0 to the oscillator, whereby the oscillator 12A stops operating.
When the oscillator 12A stops operating, the switching element SW11 is turned off, and the booster circuit 12 stops operating while the AM radio is operating. As a result, a constant voltage is supplied to the amplifier 15 via the bypass circuit 13 as a power supply voltage.
[0044]
Therefore, since the switching element SW11 does not perform the ON / OFF operation while the AM radio is operating, it is possible to prevent the switching noise from leaking into the AM radio and outputting the noise.
At this time, since the power supply voltage of the amplifier is low, the output may be distorted when the output signal of the AM radio is large, but since the signal quality of the AM radio is originally not so good, the output may be distorted to some extent. There is no.
[0045]
In this embodiment, the case where the AM radio operation signal AM is output from the microcomputer 16 is described, but the present invention is not limited to this.
In the present embodiment, the microcomputer 16 stops the switching operation of the switching element SW11 by stopping the operation of the oscillator 12A. However, the present invention is not limited to this, and the operation of the switching element SW11 is finally stopped by some means. What is necessary is just to be able to stop.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the amplifier circuit according to the present embodiment, the booster circuit constantly boosts the constant voltage to generate the boosted voltage, and the amplified signal is larger than the constant voltage by the selection switching circuit. Sometimes, the boosted voltage is supplied to the amplifier as a power supply voltage, and when the voltage is small, a constant voltage is supplied to the amplifier as a power supply voltage via a bypass circuit. Even if the output of the amplifier is distorted as it tries to rotate, the amplified signal becomes larger than the constant voltage and the boosted voltage that is constantly generated when it exceeds this voltage is supplied to the amplifier as the power supply voltage Therefore, distortion of the output of the amplifier can be suppressed as much as possible.
[0047]
Further, although the booster circuit is always operating, when the booster circuit is not selected, no load is connected to this booster circuit. In this case, the power consumption of the booster circuit is zero, and The efficiency does not decrease, and the efficiency can be improved as compared with a conventional AB class amplifier or the like.
Further, the boost chopper is not operated until the amplified signal becomes large and the boosted voltage is required, and the boosted chopper is not activated until the amplified signal becomes necessary, so that the boosting of the constant voltage is started. In some cases, unlike the conventional circuit in which the operation of the boost chopper could not follow the change of the amplified signal, in the circuit according to the present invention, the boost circuit always operates to generate the boosted voltage, and selectively switches only when necessary. Since the booster circuit is selected by the circuit and the boosted voltage is supplied to the amplifier as the power supply voltage, the change of the amplified signal can be followed with a margin, so that the appropriate power supply voltage can always be supplied to the amplifier. Conventionally, it is possible to minimize problems such as distortion of the output of the amplifier, which has been caused particularly when the signal has a high frequency.
[0048]
In the amplifying circuit according to the present invention, the amplifying unit amplifies an input signal to generate an amplified signal, and a power supply voltage to generate a voltage that fluctuates in accordance with the amplified signal, and amplifies the signal. It is a high-efficiency amplifier having an auxiliary power supply unit for setting the power supply voltage of the unit.
This high-efficiency amplifier supplies the power supply voltage of the signal amplifying unit according to the magnitude of the amplified signal, so it supplies a large power supply voltage when the amplified signal is large and a small power supply voltage when the amplified signal is small. The constant voltage is supplied as the power supply voltage because the loss of power consumption of the amplifier which occurs when a large voltage is supplied to the amplifier as the power supply voltage when the signal is input can be suppressed. The efficiency is higher than that of a general amplifier, and the efficiency is further improved by using this as the amplifying unit of the amplifier circuit according to the present invention.
[0049]
Further, in the amplifier circuit according to the present invention, the selection switching circuit has a switching element provided between the booster circuit and the amplifier, compares a reference voltage lower than a constant voltage with the amplified signal, and determines whether the amplified signal is When the voltage is higher than the reference voltage, the switching element is turned on to supply the boosted voltage from the booster circuit to the amplifier as a power supply voltage. Is supplied to the amplifying unit as a power supply voltage.
[0050]
If the amplified signal increases steeply simply by comparing the amplified signal with the constant voltage, the circuit cannot follow the sharp increase, and the amplified signal will exceed the constant voltage and reach the constant voltage. However, in the present invention, the amplified signal is compared with a reference voltage lower than a constant voltage, and a bypass circuit and a booster circuit are generated based on the reference voltage. Therefore, for example, even if the amplified signal increases steeply, the booster circuit is selected when the reference voltage is exceeded before reaching the constant voltage, and the boosted voltage is supplied as the power supply voltage. In such a case, the situation where the amplified signal is distorted can be suppressed as much as possible.
[0051]
Further, in the amplifier circuit according to the present invention, the power source is a battery, and it is preferable that the power source be used for a vehicle. That is, the power supply of the audio amplifier for the vehicle is only the battery, and since this voltage is a single voltage, a booster circuit is required when the output is to be increased, and the effect of the amplifier circuit according to the present invention described above. Is large.
[0052]
Further, in the amplifier circuit according to the present invention, when the AM radio is operating near the booster circuit having the amplifier or the switching element, the operation of the booster circuit is stopped and the signals of the amplifier circuit are collectively controlled. When the booster circuit has a switching element, it is possible to suppress a conventional problem that the switching noise leaks as noise during AM radio reception.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of an amplifier circuit according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation of the amplifier circuit according to the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 3 is a graph illustrating the operation and effect of the amplifier circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a high-efficiency amplifier according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of a high-efficiency amplifier according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an operation of a high-efficiency amplifier according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a first circuit diagram of a vehicle-mounted audio amplifier according to a conventional example.
FIG. 8 is a second circuit diagram of a vehicle-mounted audio amplifier according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 amplifier
2 Auxiliary power supply
4 Offset voltage generation circuit
7 Comparator
8 Chopper power supply
11 Battery (power supply)
12 Step-up chopper (step-up circuit)
13 Bypass circuit
14. Switching circuit (selection switching circuit)
15 Amplifier (amplifier)
16 microcomputer
AS input signal
ZS amplified signal
+ Vb constant voltage (first voltage)
+ Vc power supply voltage (third voltage)
Vref reference voltage
AM AM radio operation signal
S0 operation stop signal

Claims

An amplification unit that amplifies an input signal and outputs an amplified signal;
A power supply for generating a first voltage;
A bypass circuit that is provided between the power supply and the amplifying unit and supplies the first voltage to the amplifying unit;
A booster circuit that is provided in parallel with the bypass circuit and constantly generates a second voltage obtained by boosting the first voltage;
When the amplified signal is higher than a reference voltage set lower than the first voltage , the second voltage is supplied to the amplifying section as a power supply voltage, and the amplified signal is compared with the first voltage. An amplifying circuit having a selection switching circuit for supplying the first voltage as a power supply voltage to the amplifying unit when the power supply voltage is smaller.

A signal amplification unit that amplifies an input signal to generate an amplified signal;
An auxiliary power supply unit that generates a third voltage that fluctuates following an amplified signal using the first or second voltage and supplies the third voltage as a power supply voltage to the signal amplification unit. The amplifier circuit according to claim 1, wherein:

A comparator for comparing the amplification unit with a reference voltage lower than the first voltage;
Provided between the booster circuit and the amplifying unit, turned on when the amplified signal is higher than the reference voltage to supply the second voltage to the amplifying unit; 3. The amplifier circuit according to claim 1, further comprising a switching element that is turned off when the voltage is smaller than the first voltage and supplies the first voltage to the amplifier. 4.

The booster circuit includes:
A switch element for performing ON / OFF operation to boost the first voltage at the duty ratio;
4. The amplifying circuit according to claim 1, wherein the boosting circuit comprises at least an oscillator for controlling ON / OFF operation of the switching element.

2. The microcomputer according to claim 1, further comprising a microcomputer that stops the operation of the booster circuit when the AM radio is operating near the amplifier or the booster circuit, and controls the signals of the amplifier circuit collectively. An amplifier circuit as described.

The booster circuit includes at least a switching element that performs an ON / OFF operation to boost the first voltage at a duty ratio, and an oscillator that controls an ON / OFF operation of the switching element.
The amplifier circuit according to claim 5, wherein the microcomputer stops the operation of the oscillator when the AM radio operation signal is input.

7. The amplifying circuit according to claim 1, wherein the power source is a battery and is used for a vehicle.