JPH11355053A - 増幅回路 - Google Patents

増幅回路

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JPH11355053A
JPH11355053A JP10164999A JP16499998A JPH11355053A JP H11355053 A JPH11355053 A JP H11355053A JP 10164999 A JP10164999 A JP 10164999A JP 16499998 A JP16499998 A JP 16499998A JP H11355053 A JPH11355053 A JP H11355053A
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栄寿 前原
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高久 牧野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 増幅回路では、出力レベルが小または中レ
ベルのとき出力増幅器の電源電圧はバッテリーからの定
電圧Vbとなる。しかし、出力増幅器の出力レベルが小
レベルの時、前記出力レベルは定電圧Vbより大きく下
回るので、損失電力が大きくなっていた。本発明は、増
幅回路の出力レベルが小レベルの時の高効率化を課題と
する。 【解決手段】 昇圧回路2と、降圧回路3とを備え、
増幅信号ZSと電源の定電圧Vb−V(Zd1)、Vb
−V(Zd2)とを常時検出し、増幅信号ZSが前記定
電圧に比して大きい時、前記昇圧回路2を動作させて前
記昇圧電圧(18V)を前記増幅部4の電源電圧として
供給させ、前記増幅信号ZSが前記定電圧に比して小さ
い時、前記降圧回路3を動作させて前記降圧電圧8Vを
前記増幅部4の電源電圧として供給させることで、出力
レベルが小レベルの時も高効率化を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオ機器に
用いて好適な増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】 一般に、増幅回路において、無駄な電
力損失を抑えるとともに、増幅回路の出力信号をひずま
ないようにするため、その出力レベルに応じて増幅回路
の電源電圧を切り換える技術が知られている。増幅回路
の入力または出力が小中レベルのとき増幅部の電源電圧
を低くしておき、増幅部の入力または出力が大となった
場合のみ増幅部の電源電圧を高くするものである。図3
は上記の如き従来の増幅回路を示す図である。
【0003】図3において、増幅回路の動作中、昇圧チ
ョッパ2内部の発振器2Aが作動して、スイッチングト
ランジスタSW1がオン/オフ動作することにより昇圧
チョッパ2が動作し、これによりバッテリーからの定電
圧Vbが昇圧され、昇圧電圧が生成される。
【0004】この時点では、スイッチングトランジスタ
SW2はオフしており、出力増幅部5には、定電圧Vb
がバイパス回路3を経由して電源電圧として印加され
る。電圧Vbを電源電圧とする出力増幅部5において、
入力信号ASは増幅されて、出力増幅信号ZSが生成さ
れる。
【0005】上記の如き動作の間、常にコンパレータ4
Aによって図3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が基準電圧Vre
f以上か否か検出される。
【0006】出力増幅部5の出力増幅信号ZSが小また
は中レベルで図3のa点の電位Vaが基準電圧Vref
以下の場合、コンパレータ4Aの出力信号はLレベルと
なり、スイッチングトランジスタSW2はオフするの
で、バイパス回路3を介して定電圧Vbが出力増幅部5
に電源電圧として印加される。
【0007】また、出力増幅信号ZSが大レベルとな
り、a点の電位Vaが基準レベル以上になった場合、コ
ンパレータ4Aの出力はHレベルになるので、スイッチ
トランジスタSW2はオンして昇圧チョッパ2からの昇
圧電圧Vuが電源電圧として出力増幅器5に印加され
る。
【0008】再び出力増幅信号ZSが小または中レベル
になり、図3中の電位Vaが基準電圧Vrefより下回
ると、コンパレータ4Aの出力レベルがLレベルにな
り、バッテリー5の定電圧Vbが出力増幅部5に印加さ
れる。
【0009】よって、出力増幅部5の出力レベルがVr
efより高くなった場合のみ、出力増幅部5の電源電圧
として電圧Vbより高い昇圧電圧Vuが印加されること
になる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図3の増幅回路では、
出力レベルが小または中レベルのとき出力増幅部5の電
源電圧はバッテリーからの定電圧Vbとなる。出力レベ
ルが中レベルのときには損失電力を低減することはでき
る。しかし、出力増幅部5の出力レベルが小レベルのと
き、前記出力レベルは定電圧Vbより大きく下回るの
で、損失電力が大きくなっていた。そこで、本発明は、
増幅回路の出力レベルが小レベルで高効率化を図ること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みて成され、第1に、昇圧回路と、降圧回路とを備
え、増幅信号と電源の定電圧とを常時検出し、増幅信号
が前記定電圧に比して大きい時、前記昇圧回路の前記昇
圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給し、前記増幅
信号が前記降圧電圧に比して小さい時、前記降圧回路を
動作させて前記降圧電圧を前記増幅部の電源電圧として
供給することで解決するものである。
【0012】第2に、前記昇圧回路は、スイッチング回
路を備えた昇圧チョッパで、前記降圧回路は、スイッチ
ング回路を備えた降圧チョッパで、解決するものであ
る。
【0013】第3に、電源と、増幅部と、昇圧回路と、
降圧回路と、増幅部の増幅信号と前記電源の定電圧より
電圧降下した第1の電圧とを検出し、前記増幅信号が前
記第1の定電圧に比して大きい時、前記昇圧回路を動作
させて前記昇圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給
し、前記増幅信号が前記定電圧より電圧降下した第2の
電圧に比して小さい時、前記降圧回路を動作させて前記
降圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給する選択切
替回路を有することで解決するものである。
【0014】第4に、前記電圧降下を、前記定電圧のラ
インに逆方向に接続されたダイオードまたはツェナーダ
イオードにより生成することで解決するものである。
【0015】第5に、定電圧を生成する電源と、入力信
号を増幅して増幅信号を出力する増幅部と、前記電源の
+側と接続された第1のコイル、第1のダイオード、前
記第1のコイルと前記第1のダイオードとの第1の交点
と接地ラインと間に接続された第1のスイッチング素子
および前記第1のダイオードの出力と前記接地ラインと
の間に接続された第1のコンデンサとで成り、前記第1
のスイッチング素子のスイッチングにより前記第1のコ
ンデンサが充放電されて昇圧電圧を生成する前記昇圧回
路と、前記第1のダイオードと前記第1のコンデンサと
の第2の交点に接続された第3のスイッチング素子を含
めて構成され、前記増幅部の出力電圧の方が前記電源の
+側電圧から降圧手段を介して生成される第1の降圧電
圧よりも大きくなった時、前記第3のスイッチング素子
を介して前記第2の交点の電圧が前記増幅部の電源とし
て供給し、前記増幅部の出力電圧の方が前記第1の降圧
電圧よりも小さくなった時、前記第3のスイッチング素
子により前記第2の交点と前記増幅部の電源端子とを遮
断する第1の切り替え回路と、前記電源の+側と接続さ
れた第2のスイッチング素子、第2のコイル、前記第2
のスイッチング素子と前記第2のコイルとの第3の交点
と接地ラインと間に接続された第2のダイオードおよび
前記第2のコイルの出力と前記接地ラインとの間に接続
された第2のコンデンサとで成り、前記第2のスイッチ
ング素子のスイッチングにより前記第2のコンデンサが
充放電されて降圧電圧を生成する前記降圧回路と、前記
第2のスイッチング素子を含めて構成され、前記増幅部
の出力電圧の方が前記電源の+側電圧から降圧手段を介
して生成される第1の降圧電圧よりも大きくなった時、
前記第2のスイッチング素子を介して前記電源の+側と
前記第3の交点とを接続し、前記増幅部の出力電圧の方
が前記第1の降圧電圧よりも小さくなった時、前記第2
のスイッチング素子により前記電源の+側と前記第3の
交点とを遮断する第2の切り替え回路とを有することで
解決するものである。
【0016】以上、出力レベルが大中小の時、それぞれ
増幅部の電源を大中小に変え、出力レベルが小レベルの
時も高効率化を実現できる。
【0017】また増幅部に於ける出力信号と増幅部の電
源電圧が同一になると、出力信号がクリップするため、
実際は、設定される増幅部の電源電圧よりも若干小さい
電圧に出力信号が成った時に、前記電源電圧が供給され
る構成となっている。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
図であり、1は定電圧Vbを提供する定電圧電源(バッ
テリー)、2は昇圧チョッパ回路、3は降圧チョッパ回
路、4は増幅部、5は増幅部4の出力増幅信号ZSをモ
ニターし、定電圧Vbに比して大きい時、昇圧チョッパ
回路2を動作させ増幅部の電源に昇圧電圧を供給するた
めの第1の選択切替回路、6は増幅部4の出力増幅信号
ZSをモニターし、定電圧Vbに比して小さい時、降圧
チョッパ回路3を動作させ増幅部4の電源に降圧電圧を
供給するための第2の選択切替回路であり、また入力信
号ASを増幅する増幅部4の増幅出力ZSは、スピーカ
ーSPから出力される。
【0019】つまり図2に示すように、増幅部の出力増
幅信号ZSのレベルに応じて、増幅部4に加えられる電
源は、定電圧Vb、これよりも高い電圧V1およびVb
よりも低いV2に設定される。
【0020】では、図1を参照しながら具体的に説明す
る。定電圧電源1(例えばバッテリー)の上端(a点)
には直流電圧VbV、下端に0V(接地)が発生し、こ
のa点と増幅部4の点bとの間には、第1のコイルL1
1、第1のダイオードD12、第3のスイッチング素子
SW12が直列接続されている。また第1のコイルL1
1と第1のダイオードD12との交点(以下第1の交点
11と呼ぶ)と接地ライン10との間には、第1のスイ
ッチング素子SW11が接続され、第1のダイオードD
12と第3のスイッチング素子SW12との交点(以下
第2の交点12と呼ぶ)と接地ライン10との間には、
第1のコンデンサC11が接続されている。また第1の
スイッチング素子SW11をオンオフ制御する比較回路
OP4が設けられ、この比較回路OP4の−端子には、
基準電圧Vref1が接続され、+端子は第2の交点1
2が接続されている。また第1のコイルL11の手前の
点Cには電圧降下手段、ここではツェナーダイオードZ
D1が逆向きに接続され、比較回路OP1の+端子に接
続され、−端子は増幅部4の出力ライン、ここでは点d
と接続され、更に比較回路OP1の出力は、第3のスイ
ッチング素子SW12をオンオフ制御している。
【0021】以上の構成に於いて、点線で囲んでいるよ
うに、L11、D12、SW11、OP4およびC11
で昇圧回路2を構成している。またOP1、SW12お
よびZD1で第1の切替回路5を構成している。
【0022】一方、点aと点bとの間には、第2のスイ
ッチング素子SW22、第2のコイルL22および第3
のダイオードD22が順次直列接続されている。また第
2のスイッチング素子SW22と第2のコイルL22と
の間(以下第3の交点13と呼ぶ)と接地ライン14と
の間には、第2のダイオードD23が接続され、第2の
コイルL22と第3のダイオードD22との間(以下点
eと呼ぶ)と接地ライン14との間には、第2のコンデ
ンサC22が接続されている。更には、第2のスイッチ
ング素子SW22は、比較回路OP2によりオンオフ制
御されている。この比較回路OP2の第1の−端子と点
aと間には、電圧降下手段、ここではツェナーダイオー
ドZd2を介して+の端子に接続された比較回路OP3
が接続されている。また比較回路OP2の第2の−端子
には、基準電圧Vref2が接続され、+端子は、点e
と接続されている。
【0023】以上の構成に於いて、点線で囲まれている
ように、SW22、L22、D23、C22およびOP
2で降圧回路3を構成し、OP3、OP2、SW22、
Zd2およびVref2で第2の切替回路6を構成して
いる。
【0024】続いて、動作説明をする。まずVb=13
V、降圧された定電圧=8Vとして、この間の切替動作
を説明する。増幅部4により出力された電圧ZSがOP
3の−端子にフィードバックされ、Vb−V(Zd2)
と比較される。そしてZSの出力が、Vb−V(Zd
2)よりも高くなった時、OP3はHighに成る。こ
のHighの信号がOP2に入力されると、OP2の出
力は、Highになり、SW22はHigh(ON)に
成り、C22は、充電されて点eはVb(13V)に成
る。次に出力電圧ZSがVb−V(Zd2)より低くな
ると、OP3は、Lowに成る。このLow信号がOP
2に入力されると、降圧電圧8Vを生成するために以下
の動作を行う。
【0025】つまりSW22がLow(OFF)に成
り、C22の電圧は、D22を介して増幅部4へ放電し
て8Vに成ろうとする。この時、OP2に於いて、Vr
ef2と点eの電圧が比較され、点eの電圧がVref
2=8Vよりも小さくなると、OP2はHighに成
り、SW22はHigh(ON)と成る。このSW22
がONすると、点aのVbがC22に印加され、C22
の充電電圧は、8Vより高くなろうとする。この時、V
ref2と点eが比較され、OP2は、Lowになり、
SW22はLow(OFF)する。SW22がLow
(OFF)に成ると、C22は、前記放電パスにより8
Vより低くなろうとする。この状態が繰り返され、点e
の電圧は8V±数ミリV(または8V±数十ミリV)の
間で、約8Vの定電圧を生成する。
【0026】次に、Vb=13Vと昇圧された定電圧=
18Vの間の切替動作を説明する。増幅部4により出力
された電圧ZSがOP1の−端子にフィードバックさ
れ、Vb−V(Zd1)と比較される。そしてZSの出
力が、Vb−V(Zd1)よりも高くなった時、OP1
はHighに成る。このHighの信号がSW12に入
力されると、SW12はHigh(ON)に成り、C1
1は、充電電圧(18V)に成る。次に出力電圧ZSが
Vb−V(Zd1)より低くなると、OP1は、Low
に成る。このLow信号がSW12に入力されると、S
W12は、OFFし、前述したSW22がOP2の制御
信号により制御され、Vb=13Vまたは8Vが増幅部
の電源に供給される。ここで昇圧電圧18Vを生成する
ために以下の動作を行う。
【0027】つまりSW12がHigh(ON)に成
り、C11の電圧は、充電されて18Vに成ろうとす
る。この時、OP4に於いて、Vref1と第2の交点
12の電圧が比較され、第2の交点12の電圧がVre
f1=18Vよりも大きくなると、OP4はLow(O
FF)に成り、SW11はLow(OFF)と成る。す
るとC22に充電された電荷が増幅部を介して放電し、
18Vよりも下がろうとする。そしてVref1と第2
の交点12の電圧が比較され、第2の交点が18Vより
も下がると、OP4はHigh(ON)に成り、SW1
1は、High(ON)に成り、再度18Vに成ろうと
増加してゆく。この状態が繰り返され、第2の交点12
の電圧は18V±数ミリV(または18V±数十ミリ
V)の間で、約18Vの定電圧を生成する。
【0028】図2で説明すれば出力信号が小の時、第3
のスイッチング素子SW12は、OFFし、第2のスイ
ッチング素子SW22がON・OFFし、約8Vの電源
を作る。また出力信号がVbを越える時は、第2のスイ
ッチング素子SW22がOFFし、第1のスイッチング
素子SW12がONし、第1のスイッチング素子SW1
1のON・OFF動作により、18Vを維持する。また
出力信号がVb=13Vと8Vとの間では、第3のスイ
ッチング素子SW12は、OFFし、第2のスイッチン
グ素子SW22は、ONし続け、Vb=13Vを維持し
続ける。
【0029】ここで電源1自身が13Vなので、基準電
圧Vref1を18Vにするには、別途昇圧させる回路
が必要になる。そのため、第1のコンデンサC11と並
列接続し、第2の交点と接地ライン10との間に二つの
抵抗を接続し、抵抗分割で発生する分圧電圧を比較回路
OP4の+端子に接続しても良い。この回路図は、図4
の点線で囲まれた部分に示す。つまり増幅部の電源とし
て18Vを供給するとき、分圧電圧として13Vよりも
小さい電圧、ここでは9Vを発生させるようにする。そ
してこの分圧電圧9Vが前後するのをVref1=9V
として比較してSW11を制御する。
【0030】また降圧回路の比較回路OP2の+端子も
同様である。点eと接地ライン14の間に二つの抵抗を
接続し、分圧電圧をOP2の+端子にフィードバックす
る。ここでは、8Vの電源供給なので、例えば点eが8
Vの時分圧電圧が4Vと成るように設定し、この点eが
前後するのを、Vref2=4Vで比較して制御してい
る。
【0031】図1の比較回路OP4は、基準電圧Vre
f1=18Vと第2の交点12を比較して第1のスイッ
チング素子SW11を制御していたが、図4の様にして
制御しても良い。図4は、図1の昇圧回路に於いて、比
較回路OP4の所を説明するものであり、違いは−端子
に発振回路OSC、第1の+端子に基準電圧Vref
1、第2の+端子に第2の交点12が接続されている点
である。また点線で囲まれた分圧電圧の構造を採用する
場合は、比較回路の+端子は、点12とのコンタクトか
ら点線で示した接続となる。
【0032】実線の回路を簡単にその動作を説明する。
点線の回路は、電圧が変わるだけで実質同じでありここ
では、その説明を省略する。第1の+端子と第2の+端
子が比較され、低い電圧が優先され三角波発生回路OS
Cの三角波と比較され、SW11のON・OFF制御が
成される。つまり第2の交点12が仮に17.5Vであ
れば、これと三角波が比較され、第2の交点12が1
8.5Vであれば、基準電圧18Vと三角波が比較され
る。つまり決まった三角波に対して、第2の交点12が
18V以上で有れば、一定のデューティー比でON・O
FF制御され、18Vよりも低く、その差が大きくなる
に従いSW11のON時間が長くなるように制御され、
第2の交点12に18Vが生成される。
【0033】
【発明の効果】以上、第1の切替回路と第2の切替回路
の採用により、第3のスイッチング素子と第2のスイッ
チング素子をON・OFF制御でき、出力レベルが大中
小の時、それぞれ増幅部の電源を大中小に変えることが
可能となった。そのため、出力レベルが小レベルの時も
高効率化を実現でき、ロスを抑制できるため、放熱器の
小型化が実現できる。
【0034】また増幅部に於ける出力信号と増幅部の電
源電圧が同一になると、出力信号がクリップするため、
実際は、設定される増幅部の電源電圧よりも若干小さい
電圧に出力信号が成った時に、前記電源電圧が供給され
る構成となっている。つまり電圧Vbにダイオードやツ
ェナーダイオード等の電圧降下手段を介してVbよりも
若干下がった値で出力を比較しているため、前記クリッ
プを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明する回路図である。
【図2】図1の動作を説明する図である。
【図3】従来の増幅回路を説明する回路図である。
【図4】図1の昇圧回路の別の制御方法を説明する図で
ある。
【符号の説明】
L11 第1のコイ
ル D12 第1のダイ
オード SW11 第1のスイ
ッチング素子 C11 第1のコン
デンサ SW22 第2のスイ
ッチング素子 L22 第2のコイ
ル D23 第2のダイ
オード L22 第2のコイ
ル C22 第2のコン
デンサ SW12 第3のスイ
ッチング素子 OP 比較回路 1 定電圧電源 2 昇圧回路 3 降圧回路 4 増幅部 5 第1の切替
回路 6 第2の切替
回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 定電圧を生成する電源と、 入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部と、 前記定電圧を昇圧させ、昇圧電圧を生成する昇圧回路
    と、 前記定電圧を降圧させ、降圧電圧を生成する降圧回路
    と、 前記増幅信号と前記定電圧とを検出し、前記増幅信号が
    前記定電圧に比して大きい時、前記昇圧回路の前記昇圧
    電圧を前記増幅部の電源電圧として供給し、前記増幅信
    号が前記降圧電圧に比して小さい時、前記降圧回路の前
    記降圧電圧を前記増幅部の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。
  2. 【請求項2】 前記昇圧回路は、スイッチング回路を備
    えた昇圧チョッパであって、 前記降圧回路は、スイッチング回路を備えた降圧チョッ
    パであることを特徴とする請求項1記載の増幅回路。
  3. 【請求項3】 定電圧を生成する電源と、 入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部と、 前記定電圧を昇圧させ、昇圧電圧を生成する昇圧回路
    と、 前記定電圧を降圧させ、降圧電圧を生成する降圧回路
    と、 前記増幅信号と前記定電圧より電圧降下した第1の電圧
    とを検出し、前記増幅信号が前記第1の定電圧に比して
    大きい時、前記昇圧回路を動作させて前記昇圧電圧を前
    記増幅部の電源電圧として供給し、前記増幅信号が前記
    定電圧より電圧降下した第2の電圧に比して小さい時、
    前記降圧回路を動作させて前記降圧電圧を前記増幅部の
    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。
  4. 【請求項4】 前記電圧降下は、前記定電圧のラインに
    逆方向に接続されたダイオードまたはツェナーダイオー
    ドにより生成される請求項3記載の増幅回路。
  5. 【請求項5】 定電圧を生成する電源と、 入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部と、 前記電源の+側と接続された第1のコイル、第1のダイ
    オード、前記第1のコイルと前記第1のダイオードとの
    第1の交点と接地ラインとの間に接続された第1のスイ
    ッチング素子および前記第1のダイオードの出力と前記
    接地ラインとの間に接続された第1のコンデンサとで成
    り、前記第1のスイッチング素子のスイッチングにより
    前記第1のコンデンサが充放電されて昇圧電圧を生成す
    る昇圧回路と、 前記第1のダイオードと前記第1のコンデンサとの第2
    の交点に接続された第3のスイッチング素子を含めて構
    成され、前記増幅部の出力電圧の方が前記電源の+側電
    圧から降圧手段を介して生成される第1の降圧電圧より
    も大きくなった時、前記第3のスイッチング素子を介し
    て前記第2の交点の電圧が前記増幅部の電源として供給
    し、前記増幅部の出力電圧の方が前記第1の降圧電圧よ
    りも小さくなった時、前記第3のスイッチング素子によ
    り前記第2の交点と前記増幅部の電源端子とを遮断する
    第1の切り替え回路と、 前記電源の+側と接続された第2のスイッチング素子、
    第2のコイル、前記第2のスイッチング素子と前記第2
    のコイルとの第3の交点と接地ラインとの間に接続され
    た第2のダイオードおよび前記第2のコイルの出力と前
    記接地ラインとの間に接続された第2のコンデンサとで
    成り、前記第2のスイッチング素子のスイッチングによ
    り前記第2のコンデンサが充放電されて降圧電圧を生成
    する降圧回路と、 前記第2のスイッチング素子を含めて構成され、前記増
    幅部の出力電圧の方が前記電源の+側電圧から降圧手段
    を介して生成される第1の降圧電圧よりも大きくなった
    時、前記第2のスイッチング素子を介して前記電源の+
    側と前記第3の交点とを接続し、前記増幅部の出力電圧
    の方が前記第1の降圧電圧よりも小さくなった時、前記
    第2のスイッチング素子により前記電源の+側と前記第
    3の交点とを遮断する第2の切り替え回路とを有するこ
    とを特徴とした増幅回路。
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