JPH0793545B2 - 直流電力増幅回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は直流電力増幅回路に関し、特に入力信号に応じ
て、DCモータ等に電力を供給する負荷駆動のための電力
増幅回路に関する。

〔従来の技術〕

モータ等の負荷に直流電流を供給し、負荷を駆動する直
流電力増幅回路は種々の方法が考えられているが、比較
的低い電源電圧で大きな電力を負荷に供給する方法とし
ては、ブリッジ形（略称Ｈ型）駆動回路が用いられる。
これは、第２図に示すように、ブリッジ形（２列）に配
置された４つのトランジスタにより出力段を構成し、正
および負極性の駆動に対しては対角のトランジスタをそ
れぞれオンにして負荷に電力を供給するものであり、正
負両極性の駆動が可能である上に負荷には極性によら
ず、ほぼ電源電圧いっぱいの電圧を印加することがで
き、負荷の片側を接地する単一端子出力形（Single End
cd型又はＹ型）の電力増幅回路に比べて、負荷に供給で
きる電力が大きくなるという特徴がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述した従来のブリッジ形増幅回路は駆動の方
向（極性）に応じて対角のトランジスタをオンしなけれ
ばならないため制御が複雑となり、特にリニア動作をさ
せようとすると、出力段の前段に位相反転回路が必要と
なり、回路構成が複雑である上に特性も十分でないとい
う欠点があった。

第２図を参照して詳しく説明すると、負荷40に正極性の
電流を供給する際にはトランジスタ30がオンになり、そ
のエミッタ電位が高くなることによりトランジスタ33を
オンにするとともに、そのコレクタ電位が低くなること
によりトランジスタ34をオンにして負荷40に電流を供給
する。一方、負荷性の電流を供給する際にはトランジス
タ31がオンになることによりトランジスタ32と35をオン
にして負荷40に負極性の電流を供給する。

このような動作を行うためには、トランジスタ30および
31のベースには正の半サイクルの信号のみを供給する必
要があり、このために半波整流回路，極性反転回路等複
雑な回路を付加しなければならない。また正から負極性
への切りかわりの際には、トランジスタ33と34がオフと
なると同時にトランジスタ32と35がオンにならなければ
ならないが、半波整流回路等では、この切りかえが正確
に行なわれるような信号を作り出すことは困難であり、
負荷に供給される出力電流にはクロスオーバー歪みが避
けられず、この点を改善しようとすると、トランジスタ
32と33あるいはトランジスタ34と35が同時にオンになる
ことによる電力ロスが発生するという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の直流電力増幅回路は、ベースを入力とする第１
のNPNトランジスタと、ベースを一定値にバイアスされ
エミッタを第１のトランジスタのエミッタに接続された
第２のPNPトランジスタと、第１のトランジスタのベー
ルと共通の入力をベースに受ける第３のPNPトランジス
タと、ベースを一定値にバイアスされ、エミッタを第３
のトランジスタのエミッタに接続された第４のNPNトラ
ンジスタと、ブリッジ形に構成されそれぞれのベースを
前記第１から第４の４つのトランジスタのそれぞれに接
続された４つのトランジスタとから構成されており、従
来の方式で必要であった半波整流回路、極性反転回路等
を付加することなく負荷は正負両極性で駆動できる。ま
た極性の切換えは、入力信号のレベル（極性）に応じて
行なわれ、従来問題となった半波ごとに入力信号を切り
かえることによるクロスオーバ歪みを殆んど無くなると
いう特徴も有している。

〔実施例〕

以下に本発明について図面を参照して詳しく説明する。

第１図は本発明の直流電力増幅回路の一実施例を示す回
路図である。負荷29に供給する電流を制御するための制
御入力信号101が入力すると演算増幅器10はその出力電
圧を入力に応じて上下させる。演算増幅器10の出力は第
１のNPNトランジスタ11と第３のPNPトランジスタ13のベ
ースに接続されており、演算増幅器10の出力電圧が高く
なると、第１のNPNトランジスタ11がオンとなる。第１
のトランジスタ11のエミッタは抵抗21を介して第２のPN
Pトランジスタ12のエミッタと接続されており、第２の
トランジスタ12のベースはダイオード20と抵抗23及び24
により一定値にバイアスされているから、第１のトラン
ジスタ11のエミッタ電流は第２のトランジスタ12のエミ
ッタに流れ込む。従って、第１のトランジスタ11がオン
になるとき、第２のトランジスタ12もオンとなり、それ
ぞれのコレクタからは極性が逆で値の等しい電流が出力
される。

一方、演算増幅器10の出力電圧が低くなると第１のトラ
ンジスタ11はオフとなり、第３のPNPトランジスタ12が
オンとなる。第３のトランジスタ13のエミッタは抵抗22
を介して第４のNPNトランジスタ14のエミッタと接続さ
れており、第４のトランジスタ14のベースは、ダイオー
ド20と抵抗23及び24により一定値にバイアスされてお
り、第３のトランジスタ13のエミッタ電流と第４のトラ
ンジスタ14のエミッタから流れ出る電流は同じ値とな
る。従って第３のトランジスタ13がオンになるとき、第
４のトランジスタ14もオンになり、それぞれのコレクタ
電流の値は等しくなる。

第１のトランジスタ11あるいは第３のトランジスタ13が
オンになる条供は第２のトジスタ12および第４のトラン
ジスタ14のベースバイアス電圧によって規定され、第１
のトランジスタ11のベース電圧が第２のトランジスタ12
に対し、第１のトランジスタ11および第２のトランジス
タ12のベースエミッタ間オン電圧より高くなると、第１
のトランジスタ11および第２のトランジスタ12がオンと
なる。同様に第３のトランジスタ13のベース電圧が第４
のトランジスタ14のベース電圧に対し、第３のトランジ
スタ13および第４のトランジスタ14のベースエミッタ間
オン電圧より低くなると、第３のトランジスタ13および
第４のトランジスタ14がオンになる。従って第２のトラ
ンジスタ12と第４のトランジスタ14のベース電位が適正
な値になるように、ダイオード20等の調整によりバイア
ス電圧を設定すると、第１のトランジスタ11と第３のト
ランジスタ13のオンオフの切りかわりが殆んど連続的に
行なわれるようになり、クロスオーバ歪みは殆んど生じ
なくなる。

なお、トランジスタのエミッタ間に挿入された抵抗21お
よび22は第１および第２のトランジスタ11および12、あ
るいは第３および第４のトランジスタ13および14に流れ
る電流が急激に変化するのを押え、リニア増幅動作を安
定に行なわせるためもので基本的には無くても動作す
る。

出力段は４つのトランジスタ15,16,17および18によるブ
リッジ構成となっており、トランジスタ15と16のコレク
タが接続されて負荷29の一端がつながり、トランジスタ
17と18のコレクタが接続されて負荷29のもう一方の端子
に接続されている。

トランジスタ15のベースには第１トランジスタ11のコレ
クタが接続され、トランジスタ18のベースには第２のト
ランジスタ12のコレクタが接続されており、第１のトラ
ンジスタ11がオンになると、トランジスタ15およびトラ
ンジスタ18がオンになって負荷29に正極性の電流を供給
する。また、トランジスタ16のベースには第３のトラン
ジスタ13のコレクタが接続され、トランジスタ18のベー
スには第４のトランジスタ14のコレクタが接続されてお
り、第３のトランジスタ13がオンになると、トランジス
タ16および17がオンとなって負荷29に負極性の電流を供
給する。即ち、第１および第３のトランジスタ11および
13のベースに入力する電圧（演算増幅器10の出力電圧）
に応じて、負荷29には正負の電流が供給される。

トランジスタ17のエミッタと正電源（＋V_DD）の間には
負荷電流検出用の抵抗25が接続され、トランジスタ18の
エミッタと負電源（−V_SS）の間には正電流検出用の抵
抗26が接続されており、それぞれの抵抗の端子電圧を演
算増幅器10の入力にフィードバッグすることにより制御
入力信号101に比例した電流が負荷29に供給されるよう
に電流制御が行なわれる。

このような動作においては、トランジスタ15および16は
スイッチング動作となり、トランジスタ17および18がリ
ニア動作となって負荷229に供給する電流を制御する。
抵抗25および26の値は負荷29のインピーダンス（抵抗）
より十分小さく設定できるから、負荷29には最大限、電
源電圧に近い電圧を印加することができ、比較的低い電
源電圧でも負荷に大電力を供給できる効率の高い電力増
幅が行なわれる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、エミッタどうしを接続
したNPNとPNPトランジスタのペアを２つ使ってブリッジ
形に構成された出力段トランジスタをドライブするため
の信号を発生することにより、構成が簡単で、出力に歪
みが少なく、かつ電源の利用効率の高い直流電力増幅回
路が得られる効果がある。このような電力増幅回路は電
源電圧が制限され、かつ回路規模も小さくしたい場合特
に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直流電力増幅回路の一実施例を示す回
路図、第２図は従来のブリッジ形電力増幅回路の例を示
す回路図である。 10……演算増幅器、11,14,16,18……NPNトランジスタ、
12,13,15,17……PNPトランジスタ、21,22,23,24,25,26
……抵抗、29……負荷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースを入力とする第１のNPNトランジス
   タと、 ベースを一定値にバイアスされた第２のPNPトランジス
   タと、 第１のトランジスタのエミッタと第２のトランジスタの
   エミッタとを接続する第１の抵抗と、 第１のトランジスタのベースと共通の入力をベースに受
   ける第３のPNPトランジスタと、 ベースを一定値にバイアスされた第４のNPNトランジス
   タと、 第３のトランジスタのエミッタと第４のトランジスタの
   エミッタとを接続する第２の抵抗と、 ブリッジ形に構成されそれぞれのベースを前記第１から
   第４の４つのトランジスタのそれぞれのコレクタに接続
   された４つのトランジスタとを有し、 前記第１及び第３のトランジスタの入力に対応して前記
   ブリッジ形に構成されたトランジスタから負荷に電力を
   供給することを特徴とする直流電力増幅回路。