JPH047906A

JPH047906A - パルス幅変調形電力増幅装置

Info

Publication number: JPH047906A
Application number: JP2107413A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Yura; 晴彦由良; Kiyomi Kawamura; 清美河村; Tomikazu Yoneda; 米田　富和
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1992-01-13
Anticipated expiration: 2013-09-10
Also published as: JP2795964B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、例えば中波や短波の放送機の変調出力部に
用いられるパルス幅変調形電力増幅装置に関する。

（従来の技術）一般に、放送機の音声信号用電力増幅装置では、電源効
率の良いことが要求され、パルス幅変調形電力増幅装置
が用いられることが多い。またこの電力増幅装置では、
放送機の振幅変調の変調度が１００％まで直線的である
ことを要求されるために、出力型・圧Ｏｖ、つまり、パ
ルス幅変調波のパルス幅Ｏからの直線性が要求される。

第４図は、従来の基本的なパルス幅変調形電力増幅装置
であり、音声信号源１１からの音声信号は、パルス幅変
調（ＰＷＭ）回路１２に供給される。パルス幅変調回路
］２からのパルス幅変調信号は、スイッチング電力増幅
器１３の入力部に供給される。スイッチング電力増幅器
１３は、電源と次段の低域フィルタ１４の入力端子間に
接続されたスイッチング電力増幅素子１３１と、低域フ
ィルタ１４の入力端子と接地間に接続された逆方向ダイ
オード１３２により構成されている。

スイッチング電力増幅素子１３１は、パルス幅変調信号
によりオンオフ制御され、オン状態のときは、低域フィ
ルタ１４に電源からの電流が供給される。低域フィルタ
１４は、パルス幅変調に用いた高周波成分を除去して元
の音声信号を出力端子１５に導出するためのものである
。また、このフ九ルタ出力は、図示せぬ電力増幅回路に
導かれ送信周波数にＡＭ変換されてアンテナより送出さ
れる。

上記のスイッチング電力増幅器１３は、スイッチング電
力増幅素子１３１の出力容量、逆方向ダイオード１３２
の接合容量、配線材料の持つ浮遊容量等を合計した、破
線で示す浮遊容量１６が存在する。このために不要電荷
が存在し、パルス幅変調と出力電圧との関係は、第５図
に示すように直線的とならない。この非直線性は、無視
できない程度に大きく、例えば、負ピークが０の正弦波
を音声信号として入力した場合、出力は第６図に示すよ
うにひずみ１７を生じる。

このような問題点を解決する方法として、以前、本発明
者らは特許出願（特願昭８３−２７８７８８）を行なっ
ているが、これによれば、第４図のスイッチング電力増
幅素子１３１に加えて逆方向ダイオード１３２と接地電
位間にさらに第２のスイッチング電力増幅素子を設け、
この第２のスイッチング電力増幅素子をスイッチング電
力増幅素子１３１と逆相でオンオフさせることにより解
決している。

しかしながら、これら２つのスイッチング電力増幅素子
をオンオフ動作させるには、一定の時間を必要とするた
めに第７図に示すように２つのスイッチング電力増幅素
子を通って流れる電流（貫流電流）が流れ、これにより
損失が増加し、場合によっては、それぞれのスイッチン
グ電力増幅素子が破壊に至る恐れがあった。

そこでこれをさけるために、第８図及び第９図に示すよ
うに２つのスイッチング電力増幅素子のタイミングをず
らしてパルスのタイミング操作を行なっていた。なお、
第７図（ａ）　、　（ｂ）第８図（ａ）。

（ｂ）第９図（ａ）　、（ｂ）は各スイッチング電力増
幅素子を流れる電流を示し、第７図（Ｃ）、第８図（Ｃ
）、第９図（Ｃ）、は貫流電流を示している。

この方式によると（１）主たる信号系であるパルス幅変
調された信号系に遅延回路を追加することを要し、シス
テム信頼性を悪化させる。（２）それぞれのスイッチン
グ電力増幅素子のタイミング調整を必要とし、調整に困
難が生じるなどの欠点があった。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように、従来のパルス幅変調形電力装置によ
ると、浮遊容量による不要電荷の存在のために直線性が
劣り、この点の改善が望まれている。

そこでこの発明は、浮遊容量による不要電荷を簡単で安
価な回路構成により効率的に放電して、全体装置の直線
性改善を得、良好な出力を得ることができるパルス幅変
調形電力増幅装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明では、電源と低域フィ
ルタの入力端子間に接続され、パルス幅変調された第１
の信号によりオンオフ制御され、その出力を該低域フィ
ルタに供給する第１のスイッチング部と、前記低域フィ
ルタと接地間に接続され、前記低域フィルタの出力を付
勢するためのフライホイールダイオードと、前記低域フ
ィルタの入力端子と接地電位間に接続され、前記パルス
幅変調された第１の信号の立下りから前記パルス幅変調
された第１の信号のオフ期間の半分を経過するまでの間
オンとなる関係にある第２の信号によりオンオフ制御さ
れ、前記低域フィルタの入力端子に存在している浮遊容
量電荷を放電するための第２のスイッチング部と、前記
低域フィルタの入力端子と前記第２のスイッチング部と
の間を順方向に接続し、前記浮遊容量電荷の放電に供す
るダイオードとを具備するものである。

（作用）本発明のパルス幅変調形電力増幅装置では、低域フィル
タの入力部に存在する浮遊容量の不要電流は第２のスイ
ッチング部とダイオードにより放電され、浮遊容量の影
響を排除することができる。

さらにこの第２のスイッチング部は、パルス幅変調によ
りオンオフされる第１のスイッチング部のオフ期間の半
分を経過するまでの間オンとなる関係を有しているので
、第１のスイッチング部が、オフからオンに変化する時
には第２のスイッチング部はすでにオフなっており、第
１のスイッチング部及び第２のスイッチング部の貫流電
流が無くなり、挿入損失の増加を阻止することができる
。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例である。第１図において、
音声信号源２１からの音声信号は後述するパルス幅変調
回路２２に供給され、パルス幅変調された音声信号は、
スイッチング電力増幅器２３に供給される。

スイッチング電力増幅器２３は、電源と低域フィルタ２
４の入力端子間に接続された第］のスイッチング部２３
１と、低域フィルタ２４と接地間に接続され、前記低域
フィルタ２４の出力を付勢するためのフライホイールダ
イオード２３２と、低域フィルタ２４の入力端子に存在
している浮遊容量３０の電荷を放電するための第２のス
イッチング部２３３と、低域フィルタ２４の入力端子と
第２のスイッチング部２３３との間を順方向に接続し、
浮遊容量電荷の放電に供するダイオード２３４とを有す
る。

低域フィルタ２４は、パルス幅変調に用いた高周波成分
を除去して元の音声信号を出力端子２５に導出するため
のものである。また、このフィルタ出力は、図示せぬ電
力増幅回路に導かれ送信周波数にＡＭ変換されてアンテ
ナより送出される。

次にパルス幅変調回路の具体的な詳細回路の一例を第２
図に示す。第２図に示すようにパルス幅変調回路を構成
しているパルス幅変調（ＰＷＭ）コンパレータ２２１に
は三角波コンパレータ２２２と積分回路２２３から構成
される三角波発生回路２２４からの出力と音声信号源２
１からの音声信号が供給され、パルス幅変調された信号
が出力される。二のＰＷＭコンパレータ２２１の出力は
スイッチング電力増幅器２３に供給される第１の信号に
なるとともに反転回路２２５を介してＡＮＤ回路２２６
の一方の端子に供給される。また、三角波コンパレータ
２２２の出力は反転回路２２７を介してＡＮＤ回路２２
６の他方の端子に供給され、このＡＮＤ回路２２６の出
力が遅延回路２２８を介してスイッチング電力増幅器２
３に供給される第２の信号になる。

この実施例は上記のように構成され、次にこの回路の動
作を説明する。第３図にパルス幅変調回路２２の動作タ
イミング図を示すが、三角波コンパレータ２２２からは
第３図（ａ）の信号が出力され、この信号が積分回路２
２３により第３図（ｂ）の信号が出力される。さらに第
３図（ｂ）の信号の出力と第３図（ｃ）の音声信号がＰ
ＷＭコンパレタ２２１に供給され、ＰＷＭコンパレータ
２２１により第３図（ｄ）のパルス幅変調信号である第
１の信号が得られる。

さらに、第３図（ａ）の信号と第３図（ｄ）の信号がそ
れぞれ反転回路（２２５，２２７）により反転され、こ
れらの出力かＡＮＤ回路２２６に供給され、このＡＮＤ
回路２２６からは第３図（ｅ）に示す第２の信号が得ら
れる。この第２の信号は第３図かられかるように第１の
信号の立下りから第１の信号のオフ期間の半分を経過す
るまでの間オンとなっている。すなわち、パルス幅変調
回路２２では、音声信号をパルス変調した第１の信号と
、この第１の信号の立下りから第１の信号のオフ期間の
半分を経過するまでの間オンとなる第２の信号を出力し
ている。これら第１の信号及び第２の信号はそれぞれ第
１のスイッチング部２３１及び第２のスイッチング部２
３３に供給される。

第１のスイッチング部２３１は、パルス幅変調された第
１の信号によりオンオフ制御され、第２１４．’：Ｉ　
Ｘイツチング部２３３は、第１の信号の立下り、）・ら
前記第１の信号のオフ期間半分を経過するま（・の間オ
ンとなる第２の信号によりオンオフ制御される１、第１
のスイッチング部２３１かオンのときは第２のスイッチ
ング部２３３ははオフであり、Ｌ−、’、Ｊ”ｌ）らの
スイ・ソチング部は例えばＭＯ３形ＰＥＴで構成Ｘｙれ
ている。

第１のスイッチング部２３１がオンのときは、型・ｊｉ
　ｌ）曽、：、、、Ｈの電流が低域フィルタ２４に供給
される。

イ・しで、第１のスイッチング部２３１と第２のス・ｆ
ツヂング部２３３のオンオフ関係が反転すると、＞９　
Ｍ容量３０の電荷はダイオード２３４及びスイ・・ｒ　
％ンゲ部２３３を通して放電される。一方、フ）イホイ
ヘールダイオード２３２は、低域フィルタ）４の出力を
付勢するように働き、低域フィルタ′３）、４に流れて
いた電流は中断することなく−のタイオード２３２を通
って流れ続ける。

さらに、第１のスイッチング部２３１と第２のイツチン
グ部２３３が共にオフとなり、二の時すでに、浮遊容量
３０の電荷の放電は完了しており、低域フィルタ２４に
流れていた電流は継続してフライホイールダイオード２
３２を流れ続け、第２のスイッチング部２３３の状態が
オンからオフに変化【〜たことによる電圧、電流分布の
変化は生じない。

さらにこの第２のスイッチング部は、パルス幅変調によ
りオンオフされる第１のスイッチング部のオフ期間の半
分を経過するまでの間オンとなる関係を有しているので
、第１のスイッチング部が、オフからオンに変化する時
には第２のスイッチング部はすでにオフなっており、第
１のスイッチング部及び第２のスイッチング部を貫流す
る電流が無くなり、挿入損失の増加を阻止することがで
きる。

また、タイミング調整を必要とするのが、第２のスイ・
ソ手ング部がオフからオンに変化する側だけになり７．
この調整は第２のスイッチング部の信号系のみで処理で
き、主たる信号系であるパルス幅変調された信号系に遅
延回路を追加することを沈さないため１、システム信頼
性に与える影響が少、６・１、また、タイミング調整が
１か所で済むため、調整も容易である。

２二二で、フライホイールダイオード２３２の電、：Ａ
Ｅ　ン：　１ｍとダイオード２３４の電流容量とを比べ
るトｙイす−ド２３４の方がダイオード２３３の１７ｊ
Ｏ程度のものでよい。これは、フライホイールざ・イオ
ー　ド２３２があるために、ダイオード２３・１副に流
れるのはほとんど浮遊容量の放電電流の、、、７．ごあ
るからである。また、ダイオード２３４に、たり電流の
流れる方向が限定されるために、スイッチング部２３３
も電流容量の小さい簡単なスイッチで良いことを意味す
る。

仮に２フライホイールダイオード２３２及びダｒオード
２３４がないとすると、スイッチング部２３３の容量は
大規模となり高価なものを要する。

またフライホイールダイオード２３２を設けて、ダイオ
ード２３４を設けなかったとしても、同様１゛あり、こ
れはフライホイールダイオード２３２１＝流れるべき一
部電流が流れ込むからである。さらに、容量の大きなス
イッチング部を用いると逆方向回復に時間がかかり、こ
のために電力損失が大きくなるが、この実施例によると
このような問題もなくなる。

なお、第２図中の遅延回路２２７は第１のスイッチング
部２３２及び第２のスイッチング部２３３のオンオフに
要する時間を補正するために通常必要となるものであり
、本発明に必要不可欠なものではない。

［発明の効果〕以上説明したようにこの発明は、浮遊容量による不要電
荷を簡単で安価な回路構成により効率的の放電をして、
全体の直線性改善を得、良好な出力を得ることができる
。

さらにこの第２のス・イツチング部は、パルス幅変調（
：よりオンオフされる第１のスイッチング部のオフ期間
の半分を経過するまでの間オンとなる関係を有している
ので、第１のスイッチング部が、オフからオンに変化す
る時には第２のスイッチング部はすでにオフなっており
、第１のスイッチング部及び第２のスイッチング部を貫
流する電流が無くなり、挿入損失の増加を阻止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパルス幅変調形電力増幅装置の一実施
例を示す図、第２図は第１図のパルス幅変調回路の詳細
を示す図、第３図（ａ）乃至第３図（ｅ）はパルス幅変
調発生回路の動作タイミングを示す図、第４図は従来の
パルス幅変調形電力増幅装置を示す図、第５図は従来の
パルス幅変調形電力増幅装置の問題点を説明するために
示した特性図、第６図乃至第９図は従来のパルス幅変調
形電力増幅装置の問題点を説明するために示した信号波
形図である。２１・・・音声信号源、２２・　・パルス幅変調回路、
２３・・・スイッチング電力増幅器、２４・・・低域フィルタ、２３１．２３３　　　・・スイッチング部、２３２　・
Φゆフライホイールダイオード、２３４　　ψ◆ダイオ
ードｚｔ　−−−−−４−Ｐイｉｇ；ｓ。２２−−−−−ｚｖノｂ４１ａｉｌｌｌシ・。２．３−−−スイｙ’ｒｙ７”ｔＪ４Ｙｋ＃ｚｔ１−−
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゛イ丁−ド？１ａ

Claims

【特許請求の範囲】

電源と低域フィルタの入力端子間に接続され、パルス幅
変調された第１の信号によりオンオフ制御され、その出
力を該低域フィルタに供給する第１のスイッチング部と
、前記低域フィルタと接地間に接続され、前記低域フィ
ルタの出力を付勢するためのフライホィールダイオード
と、前記低域フィルタの入力端子と接地電位間に接続さ
れ、前記パルス幅変調された第１の信号の立下りから前
記パルス幅変調された第１の信号のオフ期間の半分を経
過するまでの間オンとなる関係にある第２の信号により
オンオフ制御され、前記低域フィルタの入力端子に存在
している浮遊容量電荷を放電するための第２のスイッチ
ング部と、前記低域フィルタの入力端子と前記第２のス
イッチング部との間を順方向に接続し、前記浮遊容量電
荷の放電に供するダイオードとを具備するパルス幅変調
形電力増幅装置。