JPH0624293B2 - 高効率アンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高出力Ｖ_Ｈ、低出力Ｖ_Ｌの２つの電源を持つ
高効率アンプに関し、特に高出力Ｖ_Ｈ時の入力条件をハ
イパワー出力効果の有意義性に合せて特定し、大きなダ
イナミックパワーの取り出しを可能とする反面、パワー
アンプのコスト抑制と小型化を可能にする高効率アンプ
に係わる。

音響機器一般のアンプ、特にステレオアンプには２電源
を用いたパワーアンプが多く使われている。スピーカ出
力のレベルを検出し、高出力Ｖ_Ｈと低出力Ｖ_Ｌを切換え
てアンプに供給することで必要な時に大パワーを得る。

［従来の技術］ 第６図の従来例は、高出力Ｖ_Ｈ電源と低出力Ｖ_Ｌ電源と
を入力するスイッチ回路の出力側をアンプに接続し、該
アンプとスピーカ間に接続するＶ_Ｈ／Ｖ_Ｌ切換えレベル
設定コンパレータに更に接続したワンショットマルチバ
イブレーターが、該コンパレータから切換え信号を受け
た時にスイッチ回路をトリガーし、アンプに高出力電圧
Ｖ_Ｈを供給してハイパワーを取り出す。アンプ出力が当
該切換えレベルより低い間、アンプを低出力電圧Ｖ_Ｌで
動作させるが、このような使い方をするＶ_Ｈ／Ｖ_Ｌ切換
え効率を良くするために切換え時の時定数を０にする場
合、シフト時のスイッチングノイズがＡＭ放送等に妨害
を与える（第７図Ａ参照）。そこで第７図Ｂのように、
スイッチングノイズを軽減するためにワンショットマル
チバイブレーターを利用して適当な時定数を、例えば４
５０msec程度を持たせて実用に供されることが多い。し
かし、ノイズの十分な除去はできない。

また、連続波を入力した時これらのアンプは高出力電圧
Ｖ_Ｈに切換わったままの動作を続けるから、ハイパワー
に必要な耐久部品を使用しなければならない。電源トラ
ンス、電源整流回路とその容量、出力トランジスタ等の
デバイスはハイパワー仕様となるから、同程度の高出力
用高級アンプと比べた場合２割程度のコストダウンに止
まって、Ｖ_Ｈ／Ｖ_Ｌ切換え動作を利用した高効率アンプ
のメリットは実質的には甚だ不十分であり、高効率アン
プとしての特徴は甚だ乏しい。言換えれば、高級アンプ
に置き換わる高効率アンプとしては、現状では切換回路
に多くの部品を必要とする複雑なものとなってコスト高
であり、また大電流が流れるパワーアンプへの電源経路
も複雑になり、配線の引回しによるアンプのディストー
ションの悪化を招く程度に過ぎない。

［発明が解決しようとする問題点］ 高効率アンプの低出力Ｖ_Ｌ動作と高出力Ｖ_Ｈ動作を利用
して、変更動作時のスイッチングノイズを無くすととも
にミュージック信号のバースト波形に十分対応する高出
力動作をさせることが出来るようにする。例えば、ＩＨ
Ｆ規格において、バースト波形は、２０波分の大振幅波
に４８０波分の小振幅波が続きさらに２０波分の大振幅
波が繰返され、振幅差は２０ｄＢ（１ＫHzサインウェー
ブによる）となっている。これに対応できるようなアン
プは振幅変動が多様で振幅差も大きな音楽サウンド、通
信通話等において歪の少ない信号処理を高度に達成でき
る。

その確証を得るために、ダイナミックパワーを必要とす
る連続波とその用途的価値とについて、効果上の有効性
の点から並べ検討したところ、その始端から終端まで同
じハイパワーの出力が必ずしも絶対的に必要でないと云
う結論を得た。クリップによる波形歪の影響はその始端
でははっきりと認識されることがあっても、その後半で
は効果的認識が弱まり実用上の有効性を損わないことが
確認された。

クリップによる信号質の低下が、例えば音質的な魅力を
削ぐ等その他の用途的価値を失わせない限り、斯かる条
件の解明によって本格的高効率アンプを設計・製造でき
る。

［問題を解決するための手段］ トランスを電流容量の大きな低電圧巻線と、相対的に電
流容量の小さな高電圧巻線とで構成し、該低電圧巻線か
らの低出力電圧Ｖ_Ｌと該高電圧巻線からの高出力電圧Ｖ
_Ｈとを少なくともダイオードを介して出力端子に出力す
るようにし、前記高出力電圧Ｖ_Ｈの電圧減少とともに前
記低出力電圧Ｖ_Ｌの電流が前記ダイオードを流れて前記
出力端子に加算された電流を供給する高効率アンプによ
り、ノイズレスであって製造コストも低減することがで
きる。

［作用及び実施例］ 第１〜３図の電源トランス１を構成する低電圧巻線Ｓ1
1、Ｓ12の十分な電流容量（Ｘ２）に対して、これに組
合せた高電圧巻線Ｓ21、Ｓ22は電流容量（Ｘ１）の相対
的に小さい巻線を用いたから、常時高電圧Ｖ_Ｈを出力さ
せていても電流を小さくすることが出来る。例えば、高
電圧巻線Ｓ21、Ｓ22の線径を０．３２ミリ、低電圧巻線
Ｓ11、Ｓ12を０．８ミリの仕様例がある。

電源トランス１の電圧出力は、高圧／低圧整流ダイオー
ド２、３で整流し直流に変換した後、リプルフィルター
・コンデンサ４−１、４−２および５−１、５−２によ
り十分にリプルを除去し、２系統の直流電圧ＶＨ（Ａ
１；Ａ２）、ＶＬ（Ｂ１；Ｂ２）となる。

また、高出力Ｖ_ＨのＶ_Ｈ＋線Ａ１と低出力Ｖ_ＬのＶ_Ｌ＋
線Ｂ１との間にダイオード６−１を備え、Ｖ_Ｈ−線Ａ２
とＶ_Ｌ−線Ｂ２との間にダイオード６−２を備える。こ
れにより、電流小容量（Ｘ１）としたインピーダンスの
高い高電圧巻線Ｓ21、Ｓ22の出力電流は高出力Ｖ_Ｈの下
で漸次小さくなって漸次電圧を下げる一方、相対的に大
きな電流大容量（Ｘ２）を持つ低電圧巻線Ｓ11、Ｓ12の
出力電流は低出力Ｖ_Ｌの下で相対的に大きいから、Ｖ_Ｈ
＋線Ａ１の電流が小さくなり電圧が下がった時ダイオー
ド６−１を介してＶ_Ｌ＋線Ｂ１の電流が流れて出力端Ｃ
１にはこれらの加算電流が働く。ダイオード６−２につ
いても同様で出力端Ｃ２にはＶ_Ｈ−線Ａ２の減少電流と
Ｖ_Ｌ−線Ｂ２の大きな電流との加算電流が働く。

このように、高効率アンプの高出力電圧Ｖ_Ｈと低出力電
圧Ｖ_Ｌは並列的に作用し、しかも半導体の両端子の電圧
の近接を通してダイオードが導通するから、この導通が
スイッチングノイズを出すことが無い。

例えば、高出力Ｖ_ＨがＡＣ６０Ｖで低出力Ｖ_ＬがＡＣ３
０Ｖの場合、常時高出力電圧Ｖ_Ｈが働いているけれども
出力端子Ｃ１、Ｃ２の電圧は約３０Ｖであり、負荷が変
動して高出力電圧Ｖ_Ｈが入力する時点で６０Ｖと初期大
電流が出力端子Ｃ１、Ｃ２に働く。３０Ｖから６０Ｖの
大きな電圧変動も、ダイオード６−１のスイッチング動
作に拠ると云うよりも、ダイオード６−１の端子側の電
圧上昇およびダイオード６−２の＋端子の電圧降下によ
りその導通動作が止ったと解するものであって、従来の
ようなスイッチングノイズの発生を未然に防ぐことが出
来る。

第２図は、Ｖ_ＨからＶ_Ｌに出力電圧が変わる時の立ち下
がりを改善する一方法を示し、抵抗でバランスをとった
トランジスタ７−１、７−２をコンデンサ５−１、５−
２とダイオード６−１、６−２との間にそれぞれ取り付
けた例である。ダイオードの導通、不導通の切換えがよ
りスムーズになる。

第３図は、高電圧整流ダイオード３−１、３−２による
半波整流に代えて、整流後のリプルを無くすために両波
整流する場合を示す別の例である。両波整流後の回路構
成は前記回路例と同じで、同じＶ_Ｈ、Ｖ_Ｌを出力する。

通常、実用的パワーの表示はＩＨＦのダイナミックパワ
ーが使われる。このダイナミックパワーは第４図のよう
なミュージック信号に近い波形である。このＩＨＦバー
スト波形での動作時に２０波分の連続入力に高出力電圧
Ｖ_Ｈをキープする条件は時間で凡そ２０msecであって、
高電圧巻線Ｓ21、Ｓ22の容量と高電圧コンデンサ５−
１、５−２の選択により確実に本発明を実施できる。入
力波形に対する電源電圧の作用は図示の通りである。ま
た、連続波入力に対しては第５図のように連続波の中途
で電圧はＶ_Ｈから_Ｌに変化する。即ち、この例では、２
０msec後は高出力電圧Ｖ_Ｈから低出力電圧Ｖ_Ｌに出力電
圧が下がる。これによりトランスはじめ、これを用いる
応用回路の部品をハイパワー仕様にせずにダイナミック
パワーを利用することが出来る。このアンプ動作は次の
ようにサウンド効果を損うものではない。

例えば、シンバルの大振幅波はクリップせずに品質の高
いハイファイ音となって再生される。また、通信機の場
合のように話し声の多様で振幅差の大きな信号に対して
高出力電圧Ｖ_Ｈがクリップの無い再生を容易にし、ノイ
ズレスのダイナミックパワーが本発明高効率アンプを用
いて手軽に活用することが出来る。入力連続波の中途で
低出力電圧Ｖ_Ｌに変化して出力振幅が小さくなっても、
前述のようにその始端では余裕のある大振幅を対応出力
するから、新鮮な高音響が聴覚を捉えた冴えたサウンド
感は高レベルである。

［発明の効果］ 高電圧巻線Ｓ21、Ｓ22の相対的に小さくした電流容量に
よって、常時出力している高出力電圧Ｖ_Ｈをその電流・
電圧減少とともに略々低出力電圧Ｖ_Ｌの出力状態にし、
負荷の変動により入力が大きくなった時に高出力電圧Ｖ
_Ｈを出力して大きなダイナミックパワーを取り出せるよ
うにしたから、小型で安価な電源トランス、電源フィル
タコンデンサ、パワーアンプデバイスで優れたハイパワ
ーアンプを製造できる。また、回路が非常にシンプルで
あって、調整作業も省略できる。特に、高出力電圧Ｖ_Ｈ
と低出力電圧Ｖ_Ｌをダイオードで並列結合しているか
ら、出力変動時のスイッチングノイズが発生せず、ＡＭ
放送への妨害等が無いノイズレスアンプとなっている。
しかも、大電流が流れる部分の引回しが無いから、配線
のバラツキなどによるディストーションの悪化が無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気回路図であり、第
２図は別の実施例を示す電気回路図、第３図はさらに別
の実施例を一部省略して示す電気回路図、第４図はＩＨ
Ｆバースト入力波形と本発明の作用電圧を示し、第５図
は入力連続波に対する作用電圧を示し、第６図は従来例
を示すブロック図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は従来の出力
切換えタイミングを示す説明図である。 １：トランス ２：低電圧部整流器 ３：高電圧部整流器 ４、５：リプルコンデンサ ６：ダイオード Ｓ21、Ｓ22：高電圧巻線 Ｓ11、Ｓ12：低電圧巻線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トランスを電流容量の大きな低電圧巻線
   と、相対的に電流容量の小さな高電圧巻線とで構成し、
   該低電圧巻線からの低出力電圧Ｖ_Ｌと該高電圧巻線から
   の高出力電圧Ｖ_Ｈとを少なくともダイオードを介して出
   力端子に出力するようにし、前記高出力電圧Ｖ_Ｈの電圧
   減少とともに前記低出力Ｖ_Ｌの電流が前記ダイオードを
   流れて前記出力端子に加算された電流を供給することを
   特徴とする高効率アンプ。