KR100966356B1

KR100966356B1 - 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기

Info

Publication number: KR100966356B1
Application number: KR1020080010718A
Authority: KR
Inventors: 이상욱; 김성훈; 권주몽; 정인택; 김남인
Original assignee: (주)디라직
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2010-06-28
Also published as: KR20090084500A

Abstract

본 발명은 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기에 관한 것으로, 교류와 직류를 포함한 전원을 직류로 정류하여 공급하는 직류 전원부와; 상기 직류 전원부로부터 직류 전원을 공급받아 펄스 폭 변조(PWM) 스위칭 파형을 출력하는 스위치부와; 상기 스위치부로부터 PWM 스위칭 파형을 공급받아 1차 및 2차의 권선비에 의해 상기 PWM 스위칭 파형을 승압 및 강압하여 출력하는 변압부와; 상기 변압부로부터 공급된 입력신호(PWM 스위칭 파형)의 음량에 따라 전압 전류의 경로를 바꾸어주는 경로 스위칭부와; 상기 경로 스위칭부로부터 스위칭 파형(오디오 신호)을 공급받아 필터링한 후 스피커로 출력하는 필터부와; 상기 필터부로부터 오디오 신호를 신호 입력부로 피드백시켜 입력신호(오디오 신호)의 전달중 발생한 왜곡값을 보정해주는 궤환부와; 상기 궤환부로부터 입력받은 오디오 신호와 외부로부터 입력받은 오디오 신호를 비교 증폭한 신호를 출력하는 신호 입력부와; 상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제 1 제어부; 및 상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 경로 스위칭부의 동작을 제어하는 제 2 제어부;를 포함하여, 상기 오디오 신호의 전달 중 발생한 왜곡 값을 보정 하는 것을 특징으로 한다. 따라서 오디오 증폭기의 전원단과 증폭단을 하나의 증폭단으로 통합함으로써, 회로의 크기와 무게를 크게 줄여 비용을 절감시킬 수 있고, 소비 전력을 크게 줄여 고효율의 증폭기를 구현할 수 있는 효과가 있다.

직류, 전원부, 에러, 앰프, 스위치, 제어부, 변압부

Description

전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기{Single Switching Power Audio Amplifier Unifying Power Unit and Amplification Unit}

본 발명은 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기에 관한 것으로, 특히 오디오 증폭기의 전원단과 증폭단을 하나의 증폭단으로 통합함으로써, 회로의 크기를 축소하여 비용을 절감시키고 전력 손실을 줄일 수 있는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기에 관한 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 오디오 증폭기의 전원부(도 1a)와 A급 증폭부(도 1b) 및 B급 증폭부(도 1c)를 나타낸 회로도이고, 도 2a 및 도 2b는 종래기술에 따른 오디오 증폭기의 전원부(도 2a)와 D급 증폭부(도 2b)를 나타낸 회로도이다. 도 3은 도 2b에 도시된 D급 증폭부의 스위칭 파형과 이를 필터링한 출력 파형을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 종래의 오디오 증폭기는 아날로그 방식의 증폭기를 나타낸 것으로, 전원부와 증폭부로 구성된다. 이때, 전원부(도 1a)는 리니어 트랜스를 사용 하거나 스위칭방식의 SMPS를 사용하고, 증폭부는 A급 증폭부(도 1b)나 B급 증폭부(도 1c)를 사용하고 있다. 도 2는 디지털(PWM) 방식의 증폭기를 나타낸 것으로, 아날로그 방식의 증폭기보다 효율이 뛰어나다.

하지만, 상기 구성을 갖는 종래의 오디오 증폭기는 전원부와 증폭부가 각각 따로 존재하기 때문에 오디오 증폭기의 크기가 크고 무게가 많이 나가는 단점이 있다. 또한, 전원부와 증폭부가 별도로 구성되기 때문에 소비 전력이 많이 소모되어 효율이 떨어지는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 오디오 증폭기의 전원단과 증폭단을 하나의 증폭단으로 통합하여, 회로의 크기와 무게를 줄여 비용을 절감시킨 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제 2 목적은 변압기의 1차 및 2차의 권선비로 증폭기의 출력을 조절할 수 있는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 제 3 목적은 소비 전력을 크게 줄여 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 고효율의 증폭기를 구현할 수 있는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기는, 교류와 직류를 포함한 전원을 직류로 정류하여 공급하는 직류 전원부와; 상기 직류 전원부로부터 직류 전원을 공급받아 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 스위칭 파형을 출력하는 스위치부와; 상기 스위치부로부터 PWM 스위칭 파형을 공급받아 1차 및 2차의 권선비에 의해 상기 PWM 스위칭 파형을 승압 및 강압하여 출력하는 변압부와; 상기 변압부로부터 공급된 입력 신호(PWM 스위칭 파형)의 음량에 따라 전압 전류의 경로를 바꾸어주는 경로 스위칭부와; 상기 경로 스위칭부로부터 스위칭 파형(오디오 신호)을 공급받아 필터링한 후 스피커로 출력하는 필터부와; 상기 필터부로부터 오디오 신호를 신호 입력부로 피드백시켜 입력신호(오디오 신호)의 전달중 발생한 왜곡값을 보정해주는 궤환부와; 상기 궤환부로부터 입력받은 오디오 신호와 외부로부터 입력받은 오디오 신호를 비교 증폭한 신호를 출력하는 신호 입력부와; 상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제 1 제어부; 및 상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 경로 스위칭부의 동작을 제어하는 제 2 제어부;를 포함하여, 상기 오디오 신호의 전달 중 발생한 왜곡 값을 보정 하는 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 동작 방법에 따라 플라이 백, 포워드, 하프 브릿지, 푸쉬-풀, 풀 브릿지 회로 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 회로의 구성에 따라 반파구동과 전파구동으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 상기 제 1 제어부에 의해 스위칭 되어 상기 변압기의 1차 측 상을 접지전압으로 만드는 FET 게이트 M1;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와; 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와; 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와; 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와; 상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과; 상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와; 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5; 및 상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와; 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와; 상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와; 상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과; 상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A; 및 상기 노드 Nd9 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와; 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와; 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와; 상기 노드 Nd4 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와; 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5; 및 상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속된 다이오드 D2와; 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와; 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A; 및 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속된 다이오드 D3;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 필터부는 상기 노드 Nd6와 상기 스피커의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1; 및 상기 노드 Nd7 및 상기 스피커의 제 2 단에 접속되고 접지단 사이에 접속된 커패시터 C2를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 상기 제 1 제어부에 의해 스위칭 되어 상기 변압기의 1차 측 상을 접지전압으로 만드는 FET 게이트 M1;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한 다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와; 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와; 상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와; 상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과; 상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A; 및 상기 노드 Nd9 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접 속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 필터부는 상기 노드 Nd6와 상기 스피커의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1; 및 상기 노드 Nd7 및 상기 스피커의 제 2 단에 접속되고 접지단 사이에 접속된 커패시터 C2;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 상기 변압기의 1차측 상의 어느 하나의 단과 접지단 사이에 접속된 다이오드 D1;을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 직류전원 인가부와 상기 변압기의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동하는 FET 게이트 M1; 및 상기 노드 Nd2 및 노드 Nd3 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동하는 FET 게이트 M2;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q1A와; 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q2A; 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q1A와; 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q2A와; 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8과; 상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd10 및 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q3A; 및 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(6)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)(3)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q2A 및 Q1A와; 상기 노드 Nd5 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A와; 상기 노드 Nd4 및 상기 스피커의 제 2 단자에 연결됨과 동시에 접지단에 연결된 노드 Nd7 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q5A 및 Q6A; 및 상기 노드 Nd8 및 노드 Nd7 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(9)(10)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q7A 및 Q8A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 필터부는 상기 경로 스위칭부의 출력 노드와 상기 스피커의 제 1 단자 사이에 연결된 인덕터 L1; 및 상기 스피커의 제 1 단자와 접지단에 연결된 상기 스피커의 제 2 단자 사이에 연결된 커패시터 C3;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 상기 노드 Nd1와 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단 사이에 커패시터를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 상기 FET 게이트 M1의 일 측 단자 및 상기 노드 Nd1 사이에 접속된 커패시터 C1; 및 상기 노드 Nd1 및 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속된 커패시터 C2;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 상기 변압기의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd1와 접지단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1; 및 상기 변압기의 1차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd4와 상기 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 M2;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)(4)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및 Q2A; 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)(4)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및 Q2A와; 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8; 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)(3)에 의해 각 각 구동되는 FET 게이트 Q2A 및 Q1A와; 상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A와; 상기 노드Nd5 및 상기 스피커의 제 2 단자에 연결됨과 동시에 접지단에 연결된 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q5A 및 Q6A; 및 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(9)(10)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q7A 및 Q8A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 노드 Nd1 및 상기 변압기의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1과; 상기 노드 Nd2 및 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 M2와; 상기 노드 Nd1 및 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd4 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 M3; 및 상기 노드 Nd4 및 상기 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 M4;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및Q2A; 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및 Q2A; 상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 경로 스위칭부는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(6)(5)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q2A 및 Q1A와; 상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(9)(10)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A와; 상기 노드 Nd5 및 상기 스피커의 제 2 단자에 연결됨과 동시에 접지단에 연결된 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구 동되는 FET 게이트 Q5A 및 Q6A; 및 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(11)(12)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q7A 및 Q8A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 스위치부는 상기 노드 Nd4와 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단 사이에 커패시터를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기에 의하면, 오디오 증폭기의 전원단과 증폭단을 하나의 증폭단으로 통합함으로써, 회로의 크기와 무게를 크게 줄여 비용을 절감시킬 수 있고, 소비 전력을 크게 줄여 고효율의 증폭기를 구현할 수 있는 효과가 있다.

즉, 전원부와 증폭부를 하나로 통합해 기존의 아날로그 오디오 앰프(A급 또는 A·B급)의 세트효율 20∼50%나 디지털 앰프의 세트효율 70∼80% 보다 뛰어난 효율을 구현할 수 있다.

또한, 전원부와 증폭부 각각에서 발생하는 열을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 시스템 전체의 크기와 무게 및 소비 전력을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 변압기의 1차 및 2차의 권선비로 앰프의 출력을 조절할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 더 상세히 설명하기로 한다.

전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기

도 4는 본 발명에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 블록 구성도이다.

본 발명에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기는 도 4에 도시된 바와 같이, 직류 전원부(10), 스위치부(20), 변압부(30), 경로 스위칭부(40), 필터부(50), 스피커(60), 오디오 신호(70), 신호 입력부(또는 에러앰프)(80), 제 1 제어부(90), 제 2 제어부(100) 및 궤환부(110)를 포함하여 구성한다.

먼저, 오디오 신호를 수신하는 상기 신호 입력부(80)에서 상기 제 1 및 제 2 제어부(90)(100)로 오디오 신호를 전달하고, 상기 제 1 제어부(90)에서 수신한 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 상기 스위치부(20)를 구동한다.

상기 스위치부(20)는 상기 제 1 제어부(90)로부터 수신된 신호에 의해 상기 직류 전원부(10)로부터 직류 전원을 수신받아 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 스위칭 파형을 상기 변압부(30)로 출력한다. 이때, 상기 직류 전원부(10)는 교류(AC) 전원이나 직류 또는 기타의 전원으로부터 공급받아 직류로 정류하여 상기 스위치부(20)로 공급한다. 상기 스위치부(20)는 동작 방법에 따라 플 라이 백, 포워드, 하프 브릿지, 푸쉬-풀, 풀 브릿지 회로 중 어느 하나로 구성할 수 있고, 또한 변형된 회로도 고려할 수 있다.

상기 변압부(30)는 상기 스위치부(20)로부터 PWM 스위칭 파형을 수신하여 승압 및 강압한 PWM 스위칭 파형을 상기 경로 스위칭부(40)로 출력한다. 이때, 상기 변압부(30)는 1차 및 2차의 권선비에 의해 출력 신호의 세기를 다양하게 결정할 수 있다.

상기 경로 스위칭부(40)는 상기 변압부(30)로부터 수신된 스위칭 신호(PWM 스위칭 파형)를 입력신호의 극성에 따라 전압 전류의 경로를 바꾸어주는 기능을 한다. 상기 경로 스위칭부(40)는 회로의 구성에 따라 반파구동과 전파구동으로 동작한다. 또한 1차측 전원부로부터 음향신호가 일반적으로 갖는 교류신호를 재생하고, 변압부 권선의 자화전류를 리셋하는데도 필요하다.

상기 경로 스위칭부(40)에서 출력된 오디오 신호는 상기 필터부(50)를 거쳐 상기 스피커(60)로 출력된다. 이때, 상기 필터부(50)는 상기 경로 스위칭부(40)로부터 스위칭 파형(오디오 신호)을 수신받아 필터링한 후 상기 스피커(60)로 출력한다.

상기 신호 입력부(80)는 상기 궤환부(110)로부터 입력받은 오디오 신호와 외부로부터 입력받은 오디오 신호를 비교 증폭한 신호를 출력한다.

상기 제 1 제어부(90)는 상기 신호 입력부(80)로부터 수신한 오디오 신호를 PWM 신호로 변환하여 상기 스위치부를 구동한다. 그리고, 상기 제 2 제어부(100)는 상기 신호 입력부(80)로부터 수신한 오디오 신호의 극성으로 상기 경로 스위칭 부(40)의 동작을 제어한다.

상기 궤환부(110)는 상기 필터부(50)로부터 오디오 신호를 신호 입력부(80)로 피드백시켜 입력신호(오디오 신호)의 전달중 발생한 왜곡 값을 보정해 준다.

한편, 상기 신호 입력부(80)로 입력된 오디오 신호의 전달 중에 발생하는 왜곡은 상기 궤환부(110)를 통해 상기 신호 입력부(80)로 피드백되어 신호 증폭 중 발생된 왜곡 값을 보정해준다.

제 1 실시 예

도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도로서, 도 4의 구성에서 상기 스위치부(20), 상기 변압부(30), 상기 경로 스위칭부(40) 및 상기 필터부(50)를 회로로 도시한 것이다.

상기 스위치부(20)는, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd1와 접지단 사이에 접속된 다이오드 D1와, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd2와 상기 접지단 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd3과 상기 접지단 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1을 포함하여 구성한다. 상기 구성을 갖는 상기 스위치부(20)는 스위칭 모드 파워 서플라이에 사용되는 포워드 컨버터와 유사한 구조이고, 리셋 회로 등 변형된 형태로 적용할 수 있다.

상기 경로 스위칭부(40)는, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와, 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와, 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과, 상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와, 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5와, 상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A를 포함하여 구성된다.

상기 필터부(50)는, 상기 노드 Nd6와 상기 스피커(60)의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1과, 상기 노드 Nd7 및 상기 스피커(60)의 제 2 단에 접속되고 접지단에 연결된 상기 노드 Nd11 사이에 접속된 커패시터 C2를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 1 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1을 구동한다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)/오 프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 점(이하, '상'이라 칭함)이 플러스(+)가 되고 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-)가 된다.

상기 스피커(60)에 플러스(+) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 +구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A와 상기 FET 게이트 Q4A는 턴-온 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q2A와 상기 FET 게이트 Q3A는 턴-오프 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 상기 FET 게이트 Q1A를 지나 다이오드 D2를 거쳐 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 FET 게이트 Q4A를 지나 다이오드 D5를 거쳐 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

상기 FET 게이트가 온(ON) 상태이면 쇼트 상태이고, 오프(OFF) 상태이면 오픈 상태이므로, 이를 등가회로로 나타내면 도 6a와 같다.

한편, 상기 스피커(60)에 마이너스(-) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 -구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-) 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A와 상기 FET 게이트 Q4A는 턴-오프 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q2A와 상기 FET 게이트 Q3A는 턴-온 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 2 단으로 출력되는 마이너스 오디오 파형은 상기 다이오드 D3을 지나 상기 FET 게이트 Q3A를 상기 스 피커(60)를 통해 상기 인덕터 L1을 지나 상기 다이오드 D4를 거쳐 상기 FET 게이트 Q2A를 지나 상기 변압부(30)의 2차측 제 1 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다. 이를 등가회로로 나타내면 도 6b와 같다.

이러한 구동 방식은 상기 스위치부(20)의 FET 게이트 M1이 턴-온 상태일 때만 경로 스위칭부(40)가 동작하는 방식으로, 상기 스위치부(20)와 상기 경로 스위칭부(40) 모두 반파 구동 방식이다.

제 2 실시 예

도 7은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

도 7에 도시된 제 2 실시 예의 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기는 도 5에 도시된 제 1 실시 예의 도면에서, 상기 경로 스위칭부(40)의 다이오드 D4 및 D5를 뺀 도면이다. 이때, 상기 스위치부(20)와 상기 변압부(30) 및 상기 필터부(50)의 구성은 도 5와 동일하다.

즉, 상기 경로 스위칭부(40)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와, 상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과, 상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와, 상기 노드 Nd9 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A를 포함하여 구성된다.

상기 구성을 갖는 제 2 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작 및 전류 경로는 제 1 실시 예와 같다.

제 3 실시 예

도 8은 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

도 8에 도시된 제 3 실시 예의 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기는 도 5에 도시된 제 1 실시 예의 도면에서, 상기 경로 스위칭부(40)의 다이오드 D2 및 D3을 뺀 도면이다. 이때, 상기 스위치부(20)와 상기 변압부(30) 및 상기 필터부(50)의 구성은 도 5와 동일하다.

상기 경로 스위칭부(40)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와, 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd4 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되 며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와, 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5와, 상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A를 포함하여 구성된다.

상기 구성을 갖는 제 3 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작 및 전류 경로는 제 1 실시 예와 같다.

제 4 실시 예

도 9는 본 발명의 바람직한 제 4 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도로서, 스위치부(20), 변압부(30), 경로 스위칭부(40), 필터부(50) 및 스피커(60)를 포함하여 구성한다.

상기 스위치부(20)는, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd1와 접지단 사이에 접속된 다이오드 D1와, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd2와 상기 접지단 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd3와 상기 접지단 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1을 포함하여 구성한다.

상기 경로 스위칭부(40)는, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속된 다이오드 D2와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이 트 Q1A와, 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속된 다이오드 D3을 포함하여 구성된다.

상기 필터부(50)는, 상기 노드 Nd6와 상기 스피커(60)의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1과, 상기 노드 Nd7 및 상기 스피커(60)의 제 2 단에 접속되고 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd10 사이에 접속된 커패시터 C2를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 4 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1을 구동한다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)/오프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 점(이하, '상'이라 칭함)이 플러스(+)가 되고 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-)가 된다.

상기 스피커(60)에 플러스(+) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 +구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A는 턴-온 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q2A는 턴-오프 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 상기 다이오드 D2 및 FET 게이트 Q1A를 거쳐 상기 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

그리고, 상기 스피커(60)에 마이너스(-) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 -구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-) 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A는 턴-오프 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q2A는 턴-온 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 2 단으로 출력되는 마이너스 오디오 파형은 상기 노드 Nd10를 따라 상기 스피커(60)를 통해서 상기 인덕터 L1를 지나 상기 FET 게이트 Q2A 및 상기 다이오드 D3를 통해 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 3 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

제 5 실시 예

도 10은 본 발명의 바람직한 제 5 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도로서, 스위치부(20), 변압부(30), 경로 스위칭부(40), 필터부(50), 스피커(60)를 포함하여 구성한다.

상기 스위치부(20)는 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd1와 접지단 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 노드 Nd1과 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd2 사이에 직렬 접속된 커패시터 C3과 다이오드 D1과, 상기 노드 Nd2와 상기 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1을 포함하여 구성한다.

상기 경로 스위칭부(40)는 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와, 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와, 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과, 상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와, 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5와, 상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A를 포함하여 구성한다.

상기 필터부(50)는 상기 노드 Nd6와 상기 스피커의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1과, 상기 노드 Nd7 및 상기 스피커의 제 2 단에 접속되고 접지단에 연결된 상기 노드 Nd11 사이에 접속된 커패시터 C2를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 5 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1을 구동한다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)/오 프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 점(이하, '상'이라 칭함)이 마이너스(-)가 되고 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+)가 된다.

즉, 상기 스위치부(20)는 반파 구동으로 동작하는 방식은 앞에서와 동일하지만, 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF) 되었을 때 상기 변압부(30)로 에너지를 전달하는 플라이백 방법을 사용한다. 따라서, 상기 경로 스위칭부(40)는 상기 FET 게이트 M1가 오프(OFF) 상태일 때 동작한다. 상기 스위치부(20)는 스너버 회로 추가를 할수 있어 다양한 형태로 적용할 수 있다.

상기 스피커(60)에 플러스(+) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 +구간), 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A와 상기 FET 게이트 Q4A는 턴-온 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q2A와 상기 FET 게이트 Q3A는 턴-오프 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 상기 FET 게이트 Q1A를 지나 다이오드 D2를 거쳐 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 FET 게이트 Q4A를 지나 다이오드 D5를 거쳐 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

한편, 상기 스피커(60)에 마이너스(-) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 -구간), 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-) 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A와 상기 FET 게이트 Q4A는 턴-오프 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q2A와 상기 FET 게이트 Q3A는 턴-온 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 2 단으로 출력되는 마이너스 오디오 파형은 상기 다이오드 D3을 지나 상기 FET 게이트 Q3A를 상기 스피커(60)를 통해 상기 인덕터 L1을 지나 상기 다이오드 D4를 거쳐 상기 FET 게이트 Q2A를 지나 상기 변압부(30)의 2차측 제 1 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

이러한 구동 방식은 상기 스위치부(20)의 FET 게이트 M1이 턴-오프 상태일 때만 경로 스위칭부(40)가 동작하는 방식으로, 상기 스위치부(20)와 상기 경로 스위칭부(40) 모두 반파 구동 방식이다.

제 6 실시 예

도 11은 본 발명의 바람직한 제 6 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

도 11에 도시된 제 6 실시 예의 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기는 도 10에 도시된 제 5 실시 예의 도면에서, 상기 경로 스위칭부(40)의 다이오드 D4 및 D5를 뺀 도면이다. 이때, 상기 스위치부(20)와 상기 변압부(30) 및 상기 필터부(50)의 구성은 도 10과 동일하다.

즉, 상기 경로 스위칭부(40)는 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와, 상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과, 상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와, 상기 노드 Nd9 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A를 포함하여 구성된다.

상기 구성을 갖는 제 11 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작 및 전류 경로는 제 10 실시 예와 같다.

제 7 실시 예

도 12는 본 발명의 바람직한 제 7 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

도 12에 도시된 제 7 실시 예의 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기는 도 10에 도시된 제 5 실시 예의 도면에서, 상기 경로 스위칭부(40)의 다이오드 D2 및 D3을 뺀 도면이다. 이때, 상기 스위치부(20)와 상기 변압부(30) 및 상기 필터부(50)의 구성은 도 10과 동일하다.

상기 경로 스위칭부(40)는 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이 에 접속된 다이오드 D4와, 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd4 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와, 상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5와, 상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A를 포함하여 구성된다.

상기 구성을 갖는 제 7 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작 및 전류 경로는 제 5 실시 예와 같다.

제 8 실시 예

도 13은 본 발명의 바람직한 제 8 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 8 실시 예에서의 스위치부(20)는 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd1와 접지단 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 노드 Nd1과 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd2 사이에 직렬 접속된 커패시터 C3 및 다이오드 D1과, 상기 노드 Nd2와 상기 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1을 포함하여 구성한다.

상기 경로 스위칭부(40)는, 상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노 드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속된 다이오드 D2와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와, 상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속된 다이오드 D3을 포함하여 구성한다.

상기 필터부(50)는 상기 노드 Nd6와 상기 스피커의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1과, 상기 노드 Nd7 및 상기 스피커의 제 2 단에 접속되고 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd10 사이에 접속된 커패시터 C2를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 8 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1을 구동한다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)/오프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 점(이하, '상'이라 칭함)이 마이너스(-)가 되고 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+)가 된다.

상기 스피커(60)에 플러스(+) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 +구간), 상기 FET 게이트 M1이 오프(OFF) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A는 턴-온 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q2A는 턴-오프 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 상기 다이오드 D2 및 FET 게이트 Q1A를 거쳐 상기 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

제 9 실시 예

도 14는 본 발명의 바람직한 제 9 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 9 실시 예에 의한 스위치부(20)는 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2와 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd1 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(1)에 의해 구동하는 FET 게이트 M1과, 상기 FET 게이트 M1의 일 측 단자 및 상 기 노드 Nd1 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 노드 Nd1 및 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속된 커패시터 C2와, 상기 노드 Nd2 및 상기 노드 Nd3 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(2)에 의해 구동하는 FET 게이트 M2를 포함하여 구성한다.

상기 경로 스위칭부(40)는 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(3)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(4)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q2A와, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8를 포함하여 구성한다.

상기 필터부(50)는 상기 노드 Nd6 및 상기 스피커(60)의 제 1 단자에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1와, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단에 연결되고 상기 스피커(60)의 제 2 단자에 연결되며 접지단에 연결된 노드 Nd8 사이에 접속된 커패시터 C3를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 9 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1과 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF) 구동한다. 이때, 상기 FET 게이트 M1과 상기 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스 위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+)가 되고 상기 FET 게이트 M2가 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-)가 된다.

상기 스피커(60)에 플러스(+) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 +구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A와 상기 FET 게이트 Q2A는 턴-온 상태이다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 상기 FET 게이트 Q1A 및 Q2A를 거쳐 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

그리고, 상기 스피커(60)에 마이너스(-) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 -구간), 상기 FET 게이트 M2가 온(ON) 된 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-) 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A 및 Q2A는 모두 턴-온 상태이다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 2 단으로 출력되는 마이너스 오디오 파형은 상기 노드 Nd8를 지나 상기 스피커(60)를 통해 상기 인덕터 L1을 지나 상기 FET 게이트 Q2A 및 Q1A를 지나 상기 변압부(30)의 2차측 제 1 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

이러한 구동 방식은 상기 스위치부(20)의 FET 게이트 M1 및 M2가 번갈아 가며 턴-온하여 상기 경로 스위칭부(40)를 동작하는 방식으로, 상기 스위치부(20)와 상기 경로 스위칭부(40) 모두 전파 구동 방식이다.

제 10 실시 예

도 15는 본 발명의 바람직한 제 10 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 10 실시 예에 의한 스위치부(20)는 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2와 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd1 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(1)에 의해 구동하는 FET 게이트 M1과, 상기 FET 게이트 M1의 일 측 단자 및 상기 노드 Nd1 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 노드 Nd1 및 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속된 커패시터 C2와, 상기 노드 Nd2 및 상기 노드 Nd3 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(2)에 의해 구동하는 FET 게이트 M2를 포함하여 구성한다. 상기 구성을 갖는 상기 스위치부(20)는 스위칭 모드 파워 서플라이에 사용되는 하프 브릿지와 유사한 구조이다.

상기 경로 스위칭부(40)는 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(3)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q1A와, 상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(4)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q2A와, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8과, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd10 및 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(5)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q3A와, 상기 노 드 Nd9 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(6)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q4A를 포함하여 구성한다.

상기 필터부(50)는 상기 노드 Nd6 및 상기 스피커(60)의 제 1 단자에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1와, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단에 연결되고 상기 스피커(60)의 제 2 단자에 연결되며 접지단에 연결된 상기 노드 Nd8 사이에 접속된 커패시터 C3를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 10 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1과 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF) 구동한다. 이때, 상기 FET 게이트 M1과 상기 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+)가 되고 상기 FET 게이트 M2가 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-)가 된다.

상기 스피커(60)에 플러스(+) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 +구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A와 상기 FET 게이트 Q3A는 턴-온 상태이고, 상기 FET 게이트 Q2A와 상기 FET 게이트 Q4A는 턴-오프 상태이다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형 은 상기 FET 게이트 Q1A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q2A의 내부 다이오드를 거쳐 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

또한, 상기 스위치부(20)의 상기 FET 게이트 M2가 턴-온 되어 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스가 되면 상기 FET 게이트 Q3A가 도통되어 상기 FET 게이트 Q3A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q4A의 내부 다이오드를 거쳐 상기 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 변압부(30)의 2차측 상 쪽으로 전류 패스가 형성된다.

상기 FET 게이트가 온(ON) 상태이면 쇼트 상태이고, 오프(OFF) 상태이면 오픈 상태이므로, 이를 등가회로로 나타내면 도 16a와 같다.

한편, 상기 스피커(60)에 마이너스(-) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 -구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 된 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+) 상태가 되어야 한다. 이 구간에서 상기 FET 게이트 Q1A와 상기 FET 게이트 Q3A는 턴-오프 상태이고, 상기 FET 게이트 Q2A와 상기 FET 게이트 Q4A는 턴-온 상태이다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 2 단으로 출력되는 마이너스 오디오 파형은 상기 노드 Nd8를 지나 상기 스피커(60)를 통해 상기 인덕터 L1을 지나 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q4A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q3A의 내부 다이오드를 거쳐 상기 변압부(30)의 2차측 제 3 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

또한, 상기 스위치부(20)의 상기 FET 게이트 M2가 턴-온 되어 상기 변압 부(30)의 2차측 상이 마이너스가 되면 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 2 단에서 상기 스피커(60)를 통해서 상기 인덕터 L1를 지나 턴-온 된 상기 FET 게이트 Q2A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q1A의 내부 다이오드를 거쳐 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 전류 패스가 형성된다. 이를 등가회로로 나타내면 도 16b와 같다.

제 11 실시 예

도 17은 본 발명의 바람직한 제 11 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 11 실시 예에 의한 스위치부(20)는 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2와 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd1 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(1)에 의해 구동하는 FET 게이트 M1과, 상기 FET 게이트 M1의 일 측 단자 및 상기 노드 Nd1 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 노드 Nd1 및 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속된 커패시터 C2와, 상기 노드 Nd2 및 상기 노드 Nd3 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부(90)의 제어 신호(2)에 의해 구동하는 FET 게이트 M2를 포함하여 구성한다.

상기 경로 스위칭부(40)는, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)(3)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q2A 및 Q1A와, 상기 노드 Nd5 및 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A와, 상기 노드 Nd4 및 상기 스피커(60)의 제 2 단자에 연결됨과 동시에 접지단에 연결된 노드 Nd7 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q5A 및 Q6A와, 상기 노드 Nd8 및 노드 Nd7 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(9)(10)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q7A 및 Q8A를 포함하여 구성한다.

상기 필터부(50)는 상기 노드 Nd5와 상기 스피커(60)의 제 1 단자에 연결된 노드 Nd6 사이에 접속된 인덕터 L1과, 상기 노드 Nd6 및 상기 노드 Nd7 사이에 접속된 커패시터 C3를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 11 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1과 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF) 구동한다. 이때, 상기 FET 게이트 M1과 상기 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M1이 온(ON)되면 상기 변 압부(30)의 2차측 상이 플러스(+)가 되고 상기 FET 게이트 M2가 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-)가 된다.

상기 스피커(60)에 플러스(+) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 +구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스 상태일 때 상기 FET 게이트 Q2A, Q4A, Q6A 및 Q8A는 턴-온 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q1A, Q3A, Q5A 및 Q7A는 턴-오프 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q2A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q1A의 내부 다이오드를 거쳐 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q8A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q7A의 내부 다이오드를 거쳐 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

또한, 상기 스위치부(20)의 상기 FET 게이트 M2가 턴-온 되어 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스가 되면 상기 FET 게이트 Q2A, Q4A, Q6A 및 Q8A는 턴-오프 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q1A, Q3A, Q5A 및 Q7A는 턴-온 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q4A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q3A의 내부 다이오드를 거쳐 인덕터 L1을 지나 상기 스피커(60)를 통해서 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q6A를 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q5A의 내부 다이오드를 거쳐 상기 변압부(30)의 2차측 제 1 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

상기 FET 게이트가 온(ON) 상태이면 쇼트 상태이고, 오프(OFF) 상태이면 오픈 상태이므로, 이를 등가회로로 나타내면 도 18a와 같다.

한편, 상기 스피커(60)에 마이너스(-) 오디오 파형이 전달되려면(오디오 파형의 -구간), 상기 FET 게이트 M1이 온(ON) 된 상태에서 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+) 상태일 때 상기 FET 게이트 Q2A, Q4A, Q6A 및 Q8A는 턴-온 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q1A, Q3A, Q5A 및 Q7A는 턴-오프 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 1 단으로 출력되는 마이너스 오디오 파형은 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q5A의 내부 다이오드를 지나 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q6A를 거쳐 상기 스피커(60)를 통해서 상기 인덕터 L1을 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q3A의 내부 다이오드를 지나 턴-온된 상기 FET 게이트 Q4A를 통해 상기 변압부(30)의 2차측 제 2 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다.

또한, 상기 스위치부(20)의 상기 FET 게이트 M2가 턴-온 되어 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스가 되면 상기 FET 게이트 Q2A, Q4A, Q6A 및 Q8A는 턴-오프 상태가 되고, 상기 FET 게이트 Q1A, Q3A, Q5A 및 Q7A는 턴-온 상태가 된다. 따라서, 상기 변압부(30)의 2차측 상의 제 2 단으로 출력되는 플러스 오디오 파형은 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q3A의 내부 다이오드를 거쳐 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q4A를 지나 상기 스피커(60)를 통해서 상기 인덕터 L1을 지나 턴-오프 상태인 상기 FET 게이트 Q1A의 내부 다이오드를 거쳐 턴-온 상태인 상기 FET 게이트 Q2A를 지나 상기 변압부(30)의 2차측 제 1 단으로 입력되어 전류 패스가 형성된다. 이를 등가회로로 나타내면 도 16b와 같다.

제 12 실시 예

도 19는 본 발명의 바람직한 제 12 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 12 실시 예에 의한 스위치부(20)는 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd1와 접지단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1와, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd3와 접지단에 연결된 상기 노드 Nd2 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd4와 상기 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 M2를 포함하여 구성한다. 상기 구성을 갖는 상기 스위치부(20)는 스위칭 모드 파워 서플라이에 사용되는 푸쉬 풀 방식과 유사한 구조이다.

상기 경로 스위칭부(40)는, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부(100)의 제어 신호(3)(4)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및 Q2A와, 상기 변압기(30)의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8를 포함하여 구성한다.

상기 구성을 갖는 제 12 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 동작은 다음과 같다.

먼저, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1과 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF) 구동한다. 이때, 상기 FET 게이트 M1과 상기 FET 게이트 M2를 번갈아 온(ON)/오프(OFF)를 반복하면 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 상기 FET 게이트 M2가 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+)가 되고 상기 FET 게이트 M1가 온(ON)되면 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스(-)가 된다.

상기 변압부(30)의 2차측은 단권선이고, 상기 경로 스위칭부(40)의 동작은 도 14와 동일하다.

제 13 실시 예

도 20은 본 발명의 바람직한 제 13 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 13 실시 예에서의 상기 스위치부(20)는 도 19(제 12 실시 예)의 스 위치부(20)와 그 구성 및 동작이 동일하다. 그리고, 상기 변압기(30)와 상기 경로 스위칭부(40) 및 상기 필터부(50)는 도 15(제 10 실시 예)에서의 구성 및 동작과 동일하다.

제 14 실시 예

도 21은 본 발명의 바람직한 제 14 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 14 실시 예에서의 상기 스위치부(20)는 도 19(제 12 실시 예)의 스위치부(20)와 그 구성 및 동작이 동일하다. 그리고, 상기 경로 스위칭부(40) 및 상기 필터부(50)는 도 17(제 11 실시 예)에서의 구성 및 동작과 동일하다.

제 15 실시 예

도 22는 본 발명의 바람직한 제 15 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 15 실시 예에서의 상기 스위치부(20)는 도 22에 도시된 바와 같이, 노드 Nd1 및 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속된 커패시터 C1과, 상기 노드 Nd1 및 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1과, 상기 노드 Nd2 및 상기 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 M2와, 상기 노드 Nd1 및 상기 변압기(30)의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd4 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 M3와, 상기 노드 Nd4 및 상기 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 M4를 포함하여 구성한다.

상기 경로 스위칭부(40) 및 상기 필터부(50)는 도 14(제 9 실시 예)에서의 구성 및 동작과 동일하다.

상기 스위치부(20)는 스위칭 모드 파워 서플라이에 사용되는 풀 브릿지 방식과 유사하며, 오디오 입력 신호에 따라 상기 제 1 제어부(도 4의 90 참조)에서 PWM 파형으로 변환되어 FET 게이트 M1 내지 M4를 번갈아 온(ON)/오프(OFF) 구동한다. 이때, 상기 FET 게이트 M1과 M4가 같이 온(ON)/오프(OFF)하고, 상기 FET 게이트 M2과 M3이 같이 온(ON)/오프(OFF) 한다. 상기 FET 게이트 M1과 M2가 동작할 때 상기 변압부(30)의 2차측 상이 플러스(+)가 되고, 상기 FET 게이트 M3과 M4가 동작할 때 상기 변압부(30)의 2차측 상이 마이너스가 전달된다.

상기 스위치부(20)의 FET 동작 방법에 따라 두 가지로 방식으로 나뉜다. 즉, 도 23a와 같이 PWM 조정 방식과, 도 23b와 같이 위상 시프트(Phase shift) 방식으로 나눌 수 있다. 이와 같이, 두 개의 FET가 한 쌍으로 동작하여 상기 변압부(30)의 1차와 2차 권선비와 비례하게 상기 경로 스위칭부(40)에 스위칭 파형이 전달된다. 이때, 상기 경로 스위칭부(40)는 도 14의 경로 스위칭부(40)와 동작이 동일하다.

제 16 실시 예

도 24는 본 발명의 바람직한 제 16 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 16 실시 예에서의 상기 스위치부(20)는 도 22(제 15 실시 예)의 스위치부(20)와 그 구성 및 동작이 동일하고, 상기 경로 스위칭부(40) 및 상기 필터부(50)는 도 15(제 10 실시 예)에서의 구성 및 동작과 동일하다.

제 17 실시 예

도 25는 본 발명의 바람직한 제 17 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도이다.

상기 제 17 실시 예에서의 상기 스위치부(20)는 도 22(제 15 실시 예)의 스위치부(20)와 그 구성 및 동작이 동일하고, 상기 경로 스위칭부(40) 및 상기 필터부(50)는 도 17(제 12 실시 예)에서의 구성 및 동작과 동일하다.

도 26은 스피커에 전달되는 파형의 극성을 나타낸 파형도로서, 플러스(+) 정현파와 마이너스(-) 정현파를 각각 나타내고 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시 예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 오디오 증폭기의 전원부(도 1a)와 A급 증폭부(도 1b) 및 B급 증폭부(도 1c)를 나타낸 회로도

도 2a 및 도 2b는 종래기술에 따른 오디오 증폭기의 전원부(도 2a)와 D급 증폭부(도 2b)를 나타낸 회로도

도 3은 도 2b에 도시된 D급 증폭부의 스위칭 파형과 이를 필터링한 출력 파형을 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 블록 구성도

도 5는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 6a는 도 5에 도시된 증폭기의 제 1 동작구간(+ 정현파 전류 경로)의 등가 회로도

도 6b는 도 5에 도시된 증폭기의 제 2 동작구간(- 정현파 전류 경로)의 등가 회로도

도 7은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 8은 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 9는 본 발명의 바람직한 제 4 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 10은 본 발명의 바람직한 제 5 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 11은 본 발명의 바람직한 제 6 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 12는 본 발명의 바람직한 제 7 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 13은 본 발명의 바람직한 제 8 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 14는 본 발명의 바람직한 제 9 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 15는 본 발명의 바람직한 제 10 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 16a는 도 15에 도시된 증폭기의 제 1 동작구간(+ 정현파 전류 경로)의 등가 회로도

도 16b는 도 15에 도시된 증폭기의 제 2 동작구간(- 정현파 전류 경로)의 등가 회로도

도 17은 본 발명의 바람직한 제 11 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 18a는 도 17에 도시된 증폭기의 제 1 동작구간(+ 정현파 전류 경로)의 등 가 회로도

도 18b는 도 17에 도시된 증폭기의 제 2 동작구간(- 정현파 전류 경로)의 등가 회로도

도 19는 본 발명의 바람직한 제 12 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 20은 본 발명의 바람직한 제 13 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 21은 본 발명의 바람직한 제 14 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 22는 본 발명의 바람직한 제 15 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 23a는 도 22에 도시된 M1 내지 M4의 PWM 컨트롤 파형도

도 23b는 도 22에 도시된 M1 내지 M4의 위상 쉬프트(phase shift) 컨트롤 파형도

도 24는 본 발명의 바람직한 제 16 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 25는 본 발명의 바람직한 제 17 실시 예에 의한 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기의 회로도

도 26은 스피커에 전달되는 파형의 극성을 나타낸 파형도

[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ]

10 : 직류 전원부 20 : 스위치부

30 : 변압부 40 : 경로 스위칭부

50 : 필터부 60 : 스피커

90 : 제 1 제어부 100 : 제 2 제어부

70 : 오디오 신호

80 : 신호 입력부 또는 에러앰프(Error Amplifier)

110 : 궤환부

Claims

교류와 직류를 포함한 전원을 직류로 정류하여 공급하는 직류 전원부와;

상기 직류 전원부로부터 직류 전원을 공급받아 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 스위칭 파형을 출력하는 스위치부와;

상기 스위치부로부터 PWM 스위칭 파형을 공급받아 1차 및 2차의 권선비에 의해 상기 PWM 스위칭 파형을 승압 및 강압하여 출력하는 변압부와;

상기 변압부로부터 공급된 입력신호(PWM 스위칭 파형)의 음량에 따라 전압 전류의 경로를 바꾸어주는 경로 스위칭부와;

상기 경로 스위칭부로부터 스위칭 파형(오디오 신호)을 공급받아 필터링한 후 스피커로 출력하는 필터부와;

상기 필터부로부터 오디오 신호를 신호 입력부로 피드백시켜 입력신호(오디오 신호)의 전달중 발생한 왜곡값을 보정해주는 궤환부와;

상기 궤환부로부터 입력받은 오디오 신호와 외부로부터 입력받은 오디오 신호를 비교 증폭한 신호를 출력하는 신호 입력부와;

상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제 1 제어부; 및

상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 경로 스위칭부의 동작을 제어하는 제 2 제어부;를 포함하여,

상기 오디오 신호의 전달 중 발생한 왜곡 값을 보정하고,

상기 스위치부는 동작 방법에 따라 플라이 백, 포워드, 하프 브릿지, 푸쉬-풀, 풀 브릿지 회로 중 어느 하나로 구성되며,

상기 경로 스위칭부는 회로의 구성에 따라 반파구동과 전파구동으로 동작하고,

상기 제 1 제어부에 의해 스위칭 되어 상기 변압기의 1차 측 상을 접지전압으로 만드는 FET 게이트 M1;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
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삭제
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와;

상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와;

상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와;

상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과;

상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와;

상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5; 및

상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와;

상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와;

상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과;

상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A; 및

상기 노드 Nd9 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와;

상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와;

상기 노드 Nd4 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와;

상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5; 및

상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속된 다이오드 D2와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A; 및

상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속된 다이오드 D3;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터부는:

상기 노드 Nd6와 상기 스피커의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1; 및

상기 노드 Nd7 및 상기 스피커의 제 2 단에 접속되고 접지단 사이에 접속된 커패시터 C2를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와;

상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와;

상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와;

상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과;

상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와;

상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5; 및

상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속된 다이오드 D2와;

상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와;

상기 노드 Nd4 및 노드 Nd12 사이에 접속된 다이오드 D3과;

상기 노드 Nd12 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A; 및

상기 노드 Nd9 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속된 다이오드 D4와;

상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A와;

상기 노드 Nd4 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q3A와;

상기 노드 Nd9 및 노드 Nd10 사이에 접속된 다이오드 D5; 및

상기 노드 Nd10 및 접지단에 연결된 노드 Nd11 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속된 다이오드 D2와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd6 및 노드 Nd8 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 Q2A; 및

상기 노드 Nd8 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 접속된 다이오드 D3;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터부는:

상기 노드 Nd6와 상기 스피커의 제 1 단에 연결된 노드 Nd7 사이에 접속된 인덕터 L1; 및

상기 노드 Nd7 및 상기 스피커의 제 2 단에 접속되고 접지단 사이에 접속된 커패시터 C2;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 스위치부는,

상기 변압기의 1차측 상의 어느 하나의 단과 접지단 사이에 접속된 다이오드 D1;을 구비한 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 1 항에 있어서, 상기 스위치부는:

직류전원 인가부와 상기 변압기의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동하는 FET 게이트 M1; 및

상기 노드 Nd2 및 노드 Nd3 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동하는 FET 게이트 M2;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 17 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신 호(4)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q2A; 및

상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 17 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q1A와;

상기 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q2A와;

상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8과;

상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd10 및 노드 Nd9 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q3A; 및

상기 노드 Nd9 및 노드 Nd6 사이에 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(6)에 의해 구동하는 FET 게이트 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 17 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd4 및 노드 Nd5 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)(3)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q2A 및 Q1A와;

상기 노드 Nd5 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A와;

상기 노드 Nd4 및 상기 스피커의 제 2 단자에 연결됨과 동시에 접지단에 연결된 노드 Nd7 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q5A 및 Q6A; 및

상기 노드 Nd8 및 노드 Nd7 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(9)(10)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q7A 및 Q8A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터부는:

상기 경로 스위칭부의 출력 노드와 상기 스피커의 제 1 단자 사이에 연결된 인덕터 L1; 및

상기 스피커의 제 1 단자와 접지단에 연결된 상기 스피커의 제 2 단자 사이에 연결된 커패시터 C3;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치부는:

상기 노드 Nd1와 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단 사이에 커패시터를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 22 항에 있어서, 상기 스위치부는:

상기 FET 게이트 M1의 일 측 단자 및 상기 노드 Nd1 사이에 접속된 커패시터 C1; 및

상기 노드 Nd1 및 접지단에 연결된 노드 Nd3 사이에 접속된 커패시터 C2;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
교류와 직류를 포함한 전원을 직류로 정류하여 공급하는 직류 전원부와;

상기 직류 전원부로부터 직류 전원을 공급받아 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 스위칭 파형을 출력하는 스위치부와;

상기 스위치부로부터 PWM 스위칭 파형을 공급받아 1차 및 2차의 권선비에 의해 상기 PWM 스위칭 파형을 승압 및 강압하여 출력하는 변압부와;

상기 변압부로부터 공급된 입력신호(PWM 스위칭 파형)의 음량에 따라 전압 전류의 경로를 바꾸어주는 경로 스위칭부와;

상기 경로 스위칭부로부터 스위칭 파형(오디오 신호)을 공급받아 필터링한 후 스피커로 출력하는 필터부와;

상기 필터부로부터 오디오 신호를 신호 입력부로 피드백시켜 입력신호(오디오 신호)의 전달중 발생한 왜곡값을 보정해주는 궤환부와;

상기 궤환부로부터 입력받은 오디오 신호와 외부로부터 입력받은 오디오 신호를 비교 증폭한 신호를 출력하는 신호 입력부와;

상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제 1 제어부; 및

상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 경로 스위칭부의 동작을 제어하는 제 2 제어부;를 포함하여,

상기 오디오 신호의 전달 중 발생한 왜곡 값을 보정 하고,

상기 스위치부는:

상기 변압기의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd1와 접지단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1; 및

상기 변압기의 1차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd4와 상기 노드 Nd2 사이에 접속되며 상기 제 1 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 M2;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 24 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)(4)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및 Q2A; 및

상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 24 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(3)(4)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및 Q2A와;

상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8; 및

상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 24 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(4)(3)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q2A 및 Q1A와;

상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A와;

상기 노드Nd5 및 상기 스피커의 제 2 단자에 연결됨과 동시에 접지단에 연결된 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q5A 및 Q6A; 및

상기 노드 Nd9 및 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(9)(10)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q7A 및 Q8A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터부는:

상기 경로 스위칭부의 출력 노드와 상기 스피커의 제 1 단자 사이에 연결된 인덕터 L1; 및

상기 스피커의 제 1 단자와 접지단에 연결된 상기 스피커의 제 2 단자 사이에 연결된 커패시터 C3;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
교류와 직류를 포함한 전원을 직류로 정류하여 공급하는 직류 전원부와;

상기 직류 전원부로부터 직류 전원을 공급받아 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation: PWM) 스위칭 파형을 출력하는 스위치부와;

상기 스위치부로부터 PWM 스위칭 파형을 공급받아 1차 및 2차의 권선비에 의해 상기 PWM 스위칭 파형을 승압 및 강압하여 출력하는 변압부와;

상기 변압부로부터 공급된 입력신호(PWM 스위칭 파형)의 음량에 따라 전압 전류의 경로를 바꾸어주는 경로 스위칭부와;

상기 경로 스위칭부로부터 스위칭 파형(오디오 신호)을 공급받아 필터링한 후 스피커로 출력하는 필터부와;

상기 필터부로부터 오디오 신호를 신호 입력부로 피드백시켜 입력신호(오디오 신호)의 전달중 발생한 왜곡값을 보정해주는 궤환부와;

상기 궤환부로부터 입력받은 오디오 신호와 외부로부터 입력받은 오디오 신호를 비교 증폭한 신호를 출력하는 신호 입력부와;

상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 스위치부의 동작을 제어하는 제 1 제어부; 및

상기 신호 입력부의 출력 신호를 입력받아 상기 경로 스위칭부의 동작을 제어하는 제 2 제어부;를 포함하여,

상기 오디오 신호의 전달 중 발생한 왜곡 값을 보정 하고,

상기 스위치부는:

노드 Nd1 및 상기 변압기의 1차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd2 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(1)에 의해 구동되는 FET 게이트 M1과;

상기 노드 Nd2 및 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(2)에 의해 구동되는 FET 게이트 M2와;

상기 노드 Nd1 및 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd4 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(3)에 의해 구동되는 FET 게이트 M3; 및

상기 노드 Nd4 및 상기 노드 Nd3 사이에 접속되고 상기 제 1 제어부의 제어 신호(4)에 의해 구동되는 FET 게이트 M4;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 29 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및Q2A; 및

상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단 및 접지단 사이에 접속된 노드 Nd8;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 29 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(5)(6)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q1A 및 Q2A;

상기 변압기의 2차측 상의 제 3 단에 연결된 노드 Nd9 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동하는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 29 항에 있어서, 상기 경로 스위칭부는:

상기 변압기의 2차측 상의 제 1 단에 연결된 노드 Nd5 및 노드 Nd6 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(6)(5)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q2A 및 Q1A와;

상기 노드 Nd6 및 상기 변압기의 2차측 상의 제 2 단에 연결된 노드 Nd9 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(9)(10)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q3A 및 Q4A와;

상기 노드 Nd5 및 상기 스피커의 제 2 단자에 연결됨과 동시에 접지단에 연결된 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(7)(8)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q5A 및 Q6A; 및

상기 노드 Nd9 및 노드 Nd8 사이에 직렬 접속되며 상기 제 2 제어부의 제어 신호(11)(12)에 의해 각각 구동되는 FET 게이트 Q7A 및 Q8A;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 29 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스위치부는:

상기 노드 Nd4와 상기 변압기의 1차측 상의 제 2 단 사이에 커패시터를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.
제 30 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터부는:

상기 경로 스위칭부의 출력 노드와 상기 스피커의 제 1 단자 사이에 연결된 인덕터 L1; 및

상기 스피커의 제 1 단자와 접지단에 연결된 상기 스피커의 제 2 단자 사이에 연결된 커패시터 C3;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전원단과 증폭단을 통합한 단일단 스위칭 파워 음향 증폭기.