JPH0878970A - パルス幅変調型パワーアンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車載用オーディオ機器に使用するパワーアン
プを小型、低消費電力なものとする。 【構成】 入力アナログ信号を、方形波発生器１１、の
こぎり波発生器１２、ＰＷＭ発生器１３によってパルス
幅変調し、その被変調パルス信号をスイッチングデバイ
ス１５で電力増幅した後、１次、２次の巻数比が昇圧型
であるパルストランス１６で昇圧し、復調デバイス１７
及びローパスフィルタ１８によって復調し出力しスピー
カ１９を駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオーディオパワーアンプ
に関し、とくに車載用オーディオ機器等の、電力消費を
制限され、且つ、高出力を求められるパワーアンプに関
する。

【０００２】

【従来の技術】車載用オーディオ機器においては、電源
を車両のバッテリから取るため、電源電圧は１２Ｖと低
くなっているが、最近の車載用オーディオ機器において
は大出力が要求される傾向にあり、この大出力を実現す
るにはＤＣ−ＤＣコンバータを用いて電源電圧を昇圧さ
れている。図３にＤＣ−ＤＣコンバータを使用したオー
ディオアンプの回路例を示す。図中、１はＤＣ−ＤＣコ
ンバータ部、２はオーディオパワーアンプ部である。

【０００３】一方、オーディオアンプの一つにパルス幅
変調型パワーアンプ（以下ＰＷＭアンプと記す）があ
り、高効率な点が評価されている。図４に要部のブロッ
ク図を示す。ＰＷＭ発生器３、のこぎり波発生器４によ
って、入力オーディオ信号は入力の大小関係に応じて変
換されたパルス幅を有するパルスとなり、Ｈブリッジ出
力部５で増幅されたのち、ローパスフィルタ６によって
高周波成分を除去されて、スピーカ７から出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した両者の中、前
者のＤＣ−ＤＣコンバータを使用したオーディオアンプ
においては、１のＤＣ−ＤＣコンバータと、２のオーデ
ィオパワーアンプとの二つの装置が必要となり、さら
に、一般にオーディオパワーアンプ部はリニア回路のた
め発熱も大きく、装置全体が大型化して車載用オーディ
オ機器には不適なものとなってしまう欠点がある。

【０００５】また、後者のＰＷＭアンプにおいては、出
力が電源電圧によって決まってしまい、前記に図４の例
ではＨブリッジの＋１２Ｖにより出力はＰ−Ｐ±１２Ｖ
となってしまう。また、この方式では大出力を得るには
スピーカを低インピーダンスなものにする必要があり、
使用条件が制限される欠点もあるものであった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
れば、入力アナログ信号でキャリアをパルス幅変調し
て、その被変調パルス信号を電力増幅した後、復調する
パルス幅変調型パワーアンプにおいて、前記電力増幅段
と、それに続く前記復調段との間に、巻数比が昇圧型で
あるパルストランスを設けることによって解決される。

【０００７】

【作用】電力増幅段と、それに続く前記復調段との間に
設けた、１次対２次捲線比が昇圧型のパルストランス
は、捲線比が例えば１：２とすると、１２Ｖの電源電圧
が２４Ｖになったのと等価であり、出力はＰ−Ｐで±２
４Ｖまで出せるように作用する。さらに、スイッチング
タイミング信号発生部で、スイッチング信号は高い周波
数を選択することでパルストランスを小型なものとする
ことが出来るので、高効率なパルス幅変調型パワーアン
プを得ることが出来る。

【０００８】

【実施例】図１に本発明の実施例の回路をブロック図に
よって示す。１１は方形波発生部であり、所定の周波数
の方形波を発生させる。１２はのこぎり波発生器で、前
記方形波発生器１１の出力を鋸歯状波とする。１３はＰ
ＷＭ発生器であり、音声入力信号オーディオ−ｉｎと、
前記のこぎり波発生器１２との入力関係の大小関係に応
じて変換されたパルス幅を有するパルス列を発生させ
る。

【０００９】１４はスイッチングタイミング信号発生部
で、前記ＰＷＭ発生器１３の出力信号を増加するための
スイッチングデバイスを制御するスイッチングタイミン
グ信号を発生する部分であり、前記方形波発生器１１か
ら信号を入力されて所定のスイッチングタイミング信号
を発生する。

【００１０】１５は前記ＰＷＭ発生器１３の出力信号を
電力変換、増幅するためのスイッチングデバイスで、前
記スイッチングタイミング信号により制御されＰＷＭ信
号の振幅だけがスイッチングデバイスのオン、オフで増
幅された形となる。

【００１１】１６はパルストランスである。本実施例で
は、１次側と２次側との巻数比を、１：２としてある。
前記スイッチングデバイス１２の出力を入力され、入力
信号の電圧値を巻数比分、昇圧する。

【００１２】１７は復調デバイスで、前記スイッチング
タイミング信号発生部１４からの同期信号で変調回路と
同期してスイッチングすることで、変調信号を復調する
ことができる。１８はローパスフィルタであり、高周波
成分を除去し、復調されたオーディオ信号を出力し、１
９のスピーカを駆動する。なお、２０はフィールドバッ
クループであり、復調されたオーディオ信号の一部をＰ
ＷＭ発生器１３へ負帰還させている。

【００１３】図２は前記の回路における動作を、図１の
図中の符号と合致させて各部の信号波形で示した波形図
である。図中ａは音声入力信号オーディオ−ｉｎであ
り、ＰＷＭ発生器１３へ入力される音声周波数の信号波
形である。

【００１４】Ｂの方形波は方形波発生器１１の出力のう
ち、のこぎり波発生器１２へタイミング信号として入力
されるもので、その結果、のこぎり波発生器１２からは
Ｃの鋸歯状波が出力される。

【００１５】ＤはＰＷＭ発生器１３の出力波形である。
音声入力信号ａ、前記のこぎり波発生器１２の出力Ｃと
の大小関係に応じて変換されたパルス幅を有するパルス
列Ｄとなっている。

【００１６】Ｋは方形波発生器１１の出力のうち、スイ
ッチングタイミング信号発生部１４へ入力され、所定の
スイッチングタイミング信号を発生させる。また、Ｈは
前記スイッチングタイミング信号発生部１４から復調デ
バイス１７へ入力され、復調タイミング信号となる信号
波形である。

【００１７】Ｅ，Ｆはスッチングデバイス１５の入出力
波形であり、簡単のために同一波形としてある。波形Ｇ
はパルストランス１７の出力波形で、前記波形に点線で
重複させて記入してあるが、パルストランス１７による
電圧の昇圧結果を示している。

【００１８】Ｉは復調デバイス１７の出力、Ｊはローパ
スフィルタ１９の出力であり、以上のように構成し動作
することにより電力増幅作用が得られる。

【００１９】なお、スイッチングタイミング信号発生部
１４のスイッチング信号は、極力高い周波数を使用する
ようにすることで、パルストランス１６を小型化するこ
とが出来る。

【００２０】また、以上説明したことで理解されるよう
に、本発明の装置は一種の符号化と見ることが出来、従
って本実施例では変調信号に方形波を使用したが、方形
波でなく、Ｍ系列信号等の拡散符号を用いても同様の結
果が得られ、さらにはスペクトラムの拡散によって不要
輻射が減少する効果もあるものである。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＤＣ−Ｄ
Ｃコンバータを用いずにパワーアンプの高出力化、高効
率化が可能であり、使用するパルストランスのスイッチ
ング周波数を高くすることで小型なものとすることがで
き、同レベルの電源電圧時、従来のＰＷＭ方式に比し大
出力の装置を、小型なものとして提供することが出来
る。さらに、本発明によれば、変調信号を方形波ではな
く、Ｍ系列ノイズその他のランダムノイズとすることに
よりスペクトラムの拡散が行われるので、ＥＭＣ，ＥＭ
Ｉ等の不要輻射対策にも有利なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路のブロック構成図であ
る。

【図２】本発明の各部の信号波形図である。

【図３】公知のＤＣ−ＤＣコンバータを使用したアンプ
のブロック構成図である。

【図４】公知のＰＷＭアンプのブロック構成図である。

【符号の説明】

１１ 方形波発生器 １２ のこぎり波発生器 １３ ＰＷＭ発生器 １４ スイッチングタイミング信号発生部 １５ スイッチングデバイス １６ パルストランス １７ 復調デバイス １８ ローパスフィルタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力アナログ信号でキャリアをパルス幅
   変調して、その被変調パルス信号を電力増幅した後、復
   調するパルス幅変調型パワーアンプにおいて、前記電力
   増幅段と、それに続く前記復調段との間に、巻数比が昇
   圧型であるパルストランスを設けたことを特徴とするパ
   ルス幅変調型パワーアンプ。