KR100998194B1 - 전력 증폭 회로 - Google Patents

Abstract

[과제]

용량성의 부하를 구동하는 전력 증폭 회로에 있어서 손실을 저감시킨다.

[해결수단]

전력 증폭 회로는 입력 신호(Vin,Vip)를 증폭해서 출력 신호를 생성하여 용량성의 부하인 압전 스피커(120)를 구동하는 전단 증폭 회로(110) 및 BTL 접속 증폭 회로(140)와, 제어부(130)를 구비한다. 제어부(130)는 전류 계측부(131)의 검출 결과와 비교기(132)의 출력 신호에 따라 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급하는 전원 전압을 제어한다.

전력 증폭 회로

Description

전력 증폭 회로{POWER AMPLIFIER CIRCUIT}

본 발명은 전력 증폭 회로에 관한 것으로, 특히, 용량성의 부하를 구동할 때에 소비 전력을 저감시키는 기술에 관한 것이다.

본원은 2007년 6월 5일에 출원된 일본 특허 출원 제2007-149201호 및 2007년 6월 5일에 출원된 일본 특허 출원 제2007-149202호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

전력 증폭 회로의 구동 대상으로서 용량성의 부하를 이용할 경우가 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 소51-132746호 공보에 종래의 전력 증폭 회로의 일례가 개시되어 있다. 도 15는 용량성의 부하로서 압전 스피커를 이용한 경우의 전력 증폭 회로의 일례를 나타내는 회로도이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이 전력 증폭 회로(240)는 증폭 장치(241a)와 반전 증폭 장치(241b)를 브리지 접속한 BTL(Bridged Transless) 방식을 채용하고 있고, 큰 출력이 얻어지도록 하고 있다.

전력 증폭 회로(240)의 전원 전압은 리튬 이온 전지 등의 전원(250)으로부터 생성되지만, 일반적으로, 압전 스피커(220)는 12Vpp~15Vpp 라는 높은 구동 전압을 필요로 한다. 이 때문에, 3.7V의 리튬 이온 전지를 이용했을 경우에는 챠지 펌 프(260) 등을 이용하여 필요한 전압으로 승압해서 전력 증폭 회로(240)의 전원 전압으로서 공급된다.

도 16A는 압전 스피커(220)의 주파수-임피던스 특성을 나타내고, 도 16B는 압전 스피커(220)의 주파수-출력 음압 특성을 나타내고 있다. 압전 스피커(220)는 용량성을 갖고 있기 때문에, 도 16A에 나타내는 바와 같이, 주파수가 높아지면 임피던스가 극단적으로 낮게 되어 간다. 또한, 도 16B에 나타내는 바와 같이 주파수가 낮아지면 출력 음압이 떨어져 가는 특성도 갖고 있다.

압전 스피커(220)는 주파수가 높아지면 임피던스가 극단적으로 낮게 되어 가므로, 고역에서는 전력 증폭 회로(240)에 흐르는 전류도 증가되어 간다. 압전 스피커(220)는 구동 전압도 높으므로, 고역이 되면 전력 증폭 회로(240)에 있어서의 손실이 증대되고, 발열량도 증대된다는 문제가 있다.

고역에 있어서의 전류 증가를 방지하기 위해서 보호 저항(R10)의 값을 크게 하면 전력 증폭 회로(240)의 출력 효율이 악화되어 버린다. 또한, 전력 증폭 회로(240)에 있어서의 손실을 감소시키기 위해서 D급 증폭화시키려고 하면 큰 전압 스위칭이 필요하게 되고, 불필요 복사(輻射) 대책이 필요하게 된다.

본 발명은 이러한 상황을 감안한 것이고, 용량성의 부하를 구동하는 전력 증폭 회로에 있어서 손실을 저감시키는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 전력 증폭 회로는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단과, 증폭 수단의 소비 전류를 검출하는 전류 검출 수단과, 전류 검출 수단의 검출 결과에 따라 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하는 전원 제어 수단을 구비한다.

본 발명에 의하면, 전류 검출 수단의 검출 결과에 따라 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하기 때문에, 필요에 따라 전원 전압을 저하시킴으로써 전력 증폭 회로에 있어서의 손실을 저감시킬 수 있다. 즉, 고역에 의해 임피던스가 저하되어 전류가 증가되어도 전원 전압을 저하시킴으로써 전력 증폭 회로의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

보다 구체적으로는, 전원 제어 수단은 전원 전압으로서 고전압과 저전압 중 한쪽을 선택적으로 증폭 수단에 공급하고, 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 1 전류값 미만인 경우에는 고전압을 증폭 수단에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 전류값이 제 1 전류값 미만인 경우에 충분한 출력을 얻을 수 있다.

또한, 전원 제어 수단은 상기 입력 신호의 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 수단을 구비하고, 상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 1 전류값 이상이고 제 2 전류값 미만인 경우에 있어서, 상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급해도 된다. 이것에 의해, 전류값이 제 1 전류값 이상이고 제 2 전류값 미만인 경우에 있어서 동적으로 전원 전압을 스위칭하므로, 입력 신호가 작을 경우에 손실을 저감시킴과 아울러 입력 신호가 클 경우에 충분한 출력을 얻을 수 있다.

또한, 상기 전원 제어 수단은 상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 2 전류값 이상이고 제 3 전류값 미만인 경우에 있어서, 상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 상기 입력 신호의 전압과 관계 없이 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것이 바람직하다. 검출 전류의 크기 가 커지면 증폭 수단에 있어서의 손실이 증가되지만, 본 발명에 의하면, 전류값이 제 2 전류값 이상이고 제 3 전류값 미만인 경우에 있어서 입력 신호의 전압이 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 강제적으로 저전압을 증폭 수단에 공급하므로, 증폭 수단에 있어서의 과도한 발열을 억제함과 아울러 소비 전력을 삭감할 수 있다.

또한, 전원 제어 수단은 전원 전압으로서 고전압과 저전압 중 한쪽을 선택적으로 증폭 수단에 공급하고, 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 3 전류값 이상인 경우에는 저전압을 증폭 수단에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 전류값이 제 3 전류값 이상인 경우에도 전원 전압을 저하시킴으로써 전력 증폭 회로의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 전력 증폭 회로는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단과, 입력 신호 또는 출력 신호의 주파수를 검출하는 주파수 검출 수단과, 주파수 검출 수단의 검출 결과에 따라 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하는 전원 제어 수단을 구비한다.

본 발명에 의하면, 주파수 검출 수단의 검출 결과에 따라 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하기 때문에, 필요에 따라 전원 전압을 저하시킴으로써 전력 증폭 회로에 있어서의 손실을 저감시킬 수 있다. 즉, 고역에 의해 임피던스가 저하되어 전류가 증가되어도 전원 전압을 저하시킴으로써 전력 증폭 회로의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

보다 구체적으로는, 전원 제어 수단은 전원 전압으로서 고전압과 저전압 중 한쪽을 선택적으로 증폭 수단에 공급하고, 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 1 주파수 미만인 경우에는 고전압을 증폭 수단에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 주파수가 제 1 주파수 미만인 경우에 충분한 출력을 얻을 수 있다.

또한, 전원 제어 수단은 상기 입력 신호의 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 수단을 구비하고, 상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 1 주파수 이상이고 제 2 주파수 미만인 경우에 있어서, 상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 주파수가 제 1 주파수 이상이고 제 2 주파수 미만인 경우에 있어서 동적으로 전원 전압을 스위칭하므로, 입력 신호가 작을 경우에 손실을 저감시킴과 아울러 입력 신호가 클 경우에 충분한 출력을 얻을 수 있다.

또한, 상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 2 주파수 이상이고 제 3 주파수 미만인 경우에 있어서, 상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 상기 입력 신호의 전압과 관계 없이 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것이 바람직하다. 주파수가 높아지면 부하 임피던스가 저하 되기 때문에 증폭 수단에 있어서의 손실이 증가되지만, 본 발명에 의하면, 주파수가 제 2 주파수 이상이고 제 3 주파수 미만인 경우에 있어서 입력 신호의 전압이 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 강제적으로 저전압을 증폭 수단에 공급하므로, 증폭 수단에 있어서의 과도한 발열을 억제함과 아울러 소비 전력을 삭감할 수 있다.

또한, 전원 제어 수단은 전원 전압으로서 고전압과 저전압 중 한쪽을 선택적으로 증폭 수단에 공급하고, 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 3 주파수 이상인 경우에는 저전압을 증폭 수단에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 주파수가 제 3 주파수 이상인 경우에 부하 임피던스가 저하되어 전류가 증가되어도 전원 전압을 저하시킴으로써 전력 증폭 회로의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

(제 1 실시형태)

본 발명의 제 1 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 우선, 본 발명의 개요에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 기본적인 구성예를 나타내는 블록도이다. 본 도면에서는 전력 증폭 회로(10)가 용량성의 부하인 압전 스피커(20)를 구동하는 경우를 예로 하고 있다.

전력 증폭 회로(10)는, 간단히 하기 위해서, 연산 증폭기(OpAmp)와 저항(R1,R2)을 이용한 일반적인 반전형(反轉型) 부귀환 증폭 회로를 이용하고 있다. 이것을 정전형(正轉型) 부귀환 증폭 회로로 구성해도 되는 것은 물론이다. 여기서, 반전형 부귀환 증폭 회로 또는 정전형 부귀환 증폭 회로는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단으로서 작용한다. 그리고, 연산 증폭기(OpAmp)에 공급하는 전원 전압(±Vd)을 전원 제어 수단으로서 작용하는 제어부(30)가 제어하는 구성으로 되어 있다.

제어부(30)는 고전압(35)과 저전압(36)을 생성하는 전원 회로를 구비하고 있고, 고전압(35)과 저전압(36)을 스위치(37)에 의해 스위칭하여 출력 전원(34)으로서 연산 증폭기(OpAmp)에 선택적으로 공급한다. 여기서, 고전압(35)은 ±VHi이고, 저전압(36)은 ±VLo이며, VHi는 VLo보다 높은 전압인 것으로 한다. 스위치(37)의 스위칭은 전류 검출부(31-1)와 입력 전압 비교부(32)의 출력 결과에 따라 전원 전압 설정부(33)가 미리 정한 규칙에 따라 행하는 것으로 한다. 또한, 전류 검출 수단으로서 작용하는 전류 검출부(31-1)는 출력 전원(34)으로부터 전력 증폭 회로(10)로 흐르는 전류(Id)를 검출하고, 입력 전압 비교부(32)는 전력 증폭 회로(10)의 입력 신호(Vi)가 소정의 전압값을 초과하고 있는지의 여부를 판정한다.

도 2는 전원 전압 설정부(33)가 스위치(37)를 스위칭하는 판단 기준이 되는 규칙의 예를 나타내는 도이며, 도 2(a)는 제 1 예를 나타내고, 도 2(b)는 다른 예를 나타내고 있다. 본 예에서는 입력 신호(Vi)의 전압 구분과, 전류(Id)의 전류값 구분의 조합으로 고전압(35)과 저전압(36) 중 어느 쪽을 전원 전압으로서 이용할지를 판정하도록 하고 있다. 즉, 입력 신호(Vi)에 기초하는 소리의 대소와 실제로 흐르는 전류의 조합으로 전력 증폭 회로(10)에 공급하는 전원 전압을 조정하게 된다.

여기서는, 입력 신호(Vi)의 전압 구분은 소정의 전압값 이상인 경우와, 소정의 전압값 미만인 2개로 구분되고, 전류값 구분은 소전류, 중소전류, 중대전류, 대 전류의 4개의 영역으로 구분되는 것으로 한다. 일반적으로, 출력 신호의 주파수가 높아지면 압전 스피커(20)의 임피던스가 저하되기 때문에 전류값은 급격하게 커진다. 또한, 전압 구분은 입력 신호 전압(Vi)을 그대로 이용해도 되고, 진폭에 대응하는 값을 추출하여 행하도록 해도 된다. 또한, 각각의 구분 수는 본 예에 한정되지 않는다.

본 도면에 나타내는 바와 같이, 제어부(30)는 소전류 영역에서는 항상 고전압(35)을 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 이것은, 소전류 영역에서는 입력 전압이 높더라도 전력 증폭 회로(10)에 있어서의 손실은 그다지 문제가 되지 않기 때문이다. 또한, 항상 고전압(35)을 공급함으로써 압전 스피커(20)의 충분한 구동을 실현할 수 있다.

중소전류 영역에서는 입력 전압의 대소에 따라 스위치(37)를 제어함으로써 고전압(35)과 저전압(36)을 스위칭하여 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 즉, 입력 전압이 작은 기간은 전원 전압을 저전압(36)으로 함으로써 전력 증폭 회로(10)에 있어서의 손실을 줄이도록 하고 있다. 또한, 저전압(36)의 값은 입력 신호가 작을 경우에 전력 증폭 회로(10)에서의 소정의 증폭을 조달할 수 있는 정도로 하는 것이 바람직하다. 한편, 입력 전압이 큰 기간은 전원 전압을 고전압(35)으로 함으로써 큰 입력 신호에 대하여 충분한 증폭을 할 수 있도록 하고 있다.

중대전류 영역에서는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 제한 시간을 미리 설정하고, 제한 시간 내에는 입력 전압의 대소에 따라 스위치(37)를 제어함으로써 고전압(35)과 저전압(36)을 스위칭하여 전력 증폭 회로(10)에 공급하고, 제한 시간을 경과하면 입력 전압에 관계 없이 저전압(36)을 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 중대전류 영역이 연속하는 입력 신호는 드문 것으로 생각되므로, 연속 출력에 의해 전력 증폭 회로(10)의 온도 상승이 과대하게 되지 않는 시간에 한정해서 스위칭할 수 있게 하는 것이다. 이것은 손실의 저감, 회로 보호를 우선하기 위해서이다.

대전류 영역에서는 항상 저전압(36)을 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 이것은, 대전류가 흐를 때에는 전력 증폭 회로(10)의 전원 전압을 낮게 함으로써 전력 증폭 회로(10)에 있어서의 손실을 저감시키기 위해서이다.

이어서, 실제의 회로를 예로 본 발명에 대해서 더 설명한다. 도 3은 본 발명을 적용한 압전 스피커 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 본 도면의 예에서는 전력 증폭의 출력단에 BTL 접속 증폭 회로(140)를 이용함으로써 압전 스피커(120)로의 출력을 높이도록 하고 있다. 전력 증폭의 전단에는 입력 신호(Vin,Vip)를 차동 증폭하고, 정상과 역상의 출력을 행하는 드라이브(D)와 증폭률을 정하는 저항(R1~R4)을 구비해서 구성되는 전단 증폭 회로(110)가 설치되어 있다. 드라이브(D)에는 바이어스 전압으로서 VBIAS:1.5V가 공급되고, 동작점의 중점이 정해져 있다.

전단 증폭 회로(110)의 출력 신호는 비교기(132)에 의해 소정의 전압과 비교되고, 그 결과가 제어부(130)에 출력된다. 또한, 비교기(132)는 2개의 입력 신호를 각각 기준 전압과 비교하는 것이고, 예컨대, 도 4A에 나타내는 회로로 실현할 수 있다. 즉, 통상의 2입력의 비교기(132a)와 비교기(132b)와, 양자의 출력 결과로 동작하는 Or 회로(132c)로 구성할 수 있다. 이 결과, 2개의 입력 신호 중 어느 하나 가 기준 전압보다 커지면 비교기(132)는 Hi 레벨을 출력하게 된다.

압전 스피커(120)를 구동하는 BTL 접속 증폭 회로(140)는 증폭 장치(141a)와 증폭 장치(141b)를 브리지 접속한 것이다. BTL 접속 증폭 회로(140)를 구성하는 증폭 장치(141)는, 예컨대, 도 4B에 나타내는 TrN 및 TrP의 2개의 트랜지스터를 이용한 회로로 실현할 수 있다. 압전 스피커(120)의 임피던스가 저하되어 큰 전류가 흐르면 저항(Rn)에서 많은 전력이 소비되게 된다. 또한, 본 회로에서는 압전 스피커(120)에 직렬로 보호 저항을 설치할 필요가 없으므로, BTL 접속 증폭 회로(140)의 출력으로 압전 스피커(120)를 효율 좋게 구동할 수 있다.

BTL 접속 증폭 회로(140)의 전원 전압은 리튬 이온 전지 등의 전원(150)에 의해 생성된다. 저전압시에는 전원(150)의 출력 전압을 다이오드(D1)를 통해서 그대로 공급하고, 고전압시에는 전원(150)의 출력 전압을 챠지 펌프(160)를 이용하여 승압해서 공급한다. 또한, 챠지 펌프(160) 대신에 스위칭 전원 등의 승압 장치를 이용해도 된다. BTL 접속 증폭 회로(140)에 흐르는 전류는 전류 계측부(131)에 의해 계측되고, 계측 결과는 제어부(130)에 출력된다.

본 도면의 예에서는 저전압시, 즉, 스위치(137)가 오프일 때에는 전원(150)의 3.7V에서 다이오드(D1)의 전압 강하(VF)를 뺀 전압이 BTL 접속 증폭 회로(140)의 전원 전압으로서 공급되고, 고전압시, 즉, 스위치(137)가 온일 때에는 챠지 펌프(160)에 의해 2배인 7.4V로 승압된 전압이 BTL 접속 증폭 회로(140)의 전원 전압으로서 공급된다. 또한, 비교기(132)의 기준 전압은 다이오드(D1)의 전압 강하(VF)를 0.3V로 하면 3.7V-0.3V=3.4V가 된다.

제어부(130)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 5는 제어부(130)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 제어부(130)는 전류 계측부(131)의 계측 결과에 기초하여 전류역을 판정하는 전류역 판정부(136)와, 비교기(132)의 출력 결과와 전류역 판정부(136)의 판정 결과에 기초하여 스위치(137)를 스위칭하는 스위칭 판정부(133)를 구비하고 있다. 이들 기능부는 소프트웨어에 의해 실현해도 되고, 하드웨어로 실현해도 된다.

본 예에 있어서 전류역 판정부(136)는, 전류 계측부(131)의 계측 결과가 IaA 미만인 경우에는 소전류인 것으로 판정하고, IaA 이상 IbA 미만인 경우에는 중소전류인 것으로 판정하고, IbA 이상 IcA 미만인 경우에는 중대전류인 것으로 판정하고, IcA 이상인 경우에는 대전류인 것으로 판정하는 것으로 한다. 단, Ia<Ib<Ic 로 한다. 전류역 판정부(136)의 판정 결과는 스위칭 판정부(133)에 출력된다.

스위칭 판정부(133)는 제 1 타이머와 제 2 타이머를 구비하고 있다. 상술한 바와 같이, 중대전류 영역에서는 고전압(35)과 저전압(36)을 스위칭하는 기간이 제한 시간을 경과하면 저전압으로 스위칭하는 제어를 행한다. 제 1 타이머는 중대전류 영역에 있어서 고전압으로 판정된 시점으로부터의 시간을 계측하는 타이머이다. 제 1 타이머가 소정의 시간을 계측하면 타임 업(time up)이 되고, 스위치(137)를 강제적으로 오프로 해서 저전압으로 스위칭한다. 이 때문에, 제 1 타이머의 타임 업 시간은 온도 상승으로부터 BTL 접속 증폭 회로(140)를 보호하는 관점에서 정해지도록 한다. 또한, 제 1 타이머가 타임 업되면 그 계측 시간은 리셋되도록 되어 있다.

제 2 타이머는 제 1 타이머가 타임 업된 후에도 중대전류 영역에서 비교기(132)가 Hi 출력을 계속하고 있을 경우에 연속 시간을 계측하는 타이머이다. 즉, 제 1 타이머가 타임 업되어 저전압으로 스위칭된 후, 소정의 시간이 경과되면 상승한 온도도 저하되는 것으로 생각되므로, 다시, 고전압으로 스위칭하는 제어를 행하기 위해 설치되어 있다. 이 때문에, 제 2 타이머의 타임 업 시간은 BTL 접속 증폭 회로(140)의 온도 저하 능력을 고려해서 정해지도록 한다. 단, 제 2 타이머는 생략하도록 해도 된다. 또한, 검출 전류의 크기가 중대전류 영역으로부터 다른 영역으로 이행된 경우에는 제 1 타이머 및 제 2 타이머의 값은 리셋되도록 되어 있다.

도 6은 제어부(130)의 처리를 설명하는 플로우 챠트이다. 중대 전류역에 있어서는 도 2(b)에 나타낸 규칙을 이용하는 것으로 한다. 제어부(130)는 전류역 판정부(136)의 판정 결과를 취득한다(S101). 그 결과, 소전류이었을 경우에는 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다(S201).

도 7A는 소전류이었을 경우의 증폭 장치(141a) 및 증폭 장치(141b)의 출력 파형과 전원 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 전원 전압(도면 중 굵은 선)은 항상 고전압인 7.4V가 공급된다. 증폭 장치(141a) 및 증폭 장치(141b)의 한쪽이 GND측에서 포화되어도 다른쪽이 진폭을 보충하는 형태로 진폭이 증가되고, 압전 스피커(120)측에서는 원하는 왜곡이 없는 출력 파형을 얻을 수 있다. 또한, 도면 중의 사선 부분은 증폭 장치(141)의 트랜지스터(TrN,TrP)에 있어서의 손실로 연결되는 콜렉터ㆍ이미터간 전압이 된다.

전류역 판정부(136)의 판정 결과가 대전류이었을 경우에는 스위치(137)를 오 프로 해서 저전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다.(S501).

중소전류이었을 경우에는 비교기(132)의 출력에 따라 제어를 행한다(S301). 즉, 입력 전압이 작고, 비교기(132)가 Lo 출력일 경우(S301: 아니오)에는 스위치(137)를 오프로 해서 저전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다. 한편, 입력 전압이 크고, 비교기(132)가 Hi 출력일 경우(S301: 예)에는 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다(S303).

도 7B는 중소전류이었을 경우의 증폭 장치(141a) 및 증폭 장치(141b)의 출력 파형과 전원 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 전원 전압(도면 중 굵은 선)은, 입력 전압이 높은 경우에는 고전압인 7.4V가 공급되고, 입력 전압이 낮은 경우에는 저전압인 3.4V가 공급된다. 즉, 입력 파형이 작은 진폭일 때에는 증폭 장치(141)의 트랜지스터(TrN)의 전압을 저감시킴으로써 전력 손실이 저감되고, 파선으로 나타내는 출력 파형이 된다. 한편, 입력 파형이 큰 진폭일 때에는 필요한 전압 진폭을 출력할 수 있기 때문에 실선으로 나타내는 출력 파형이 된다. 또한, 도면 중의 사선 부분은 증폭 장치(141)의 트랜지스터(TrN,TrP)에 있어서의 손실로 연결되는 콜렉터ㆍ이미터간 전압이 된다.

전류역 판정부(136)의 판정 결과가 중대전류이었을 경우에는, 우선, 비교기(132)의 출력이 Hi인지를 판정하고(S401), 출력이 Lo일 경우(S401: 아니오)에는 스위치(137)를 오프로 해서 저전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다(S402).

한편, 출력이 Hi인 경우(S401: 예)에는 제 1 타이머가 기동 중인지의 여부를 판단한다(S403). 제 1 타이머가 기동 중인 경우(S403: 예)에는 중대전류에서 고전 압ㆍ저전압의 스위칭이 연속되고 있는 것을 나타내고 있으므로, 제 1 타이머가 타임 업되어 있는지의 여부를 판단한다(S404). 제 1 타이머가 타임 업되어 있지 않은 경우(S404: 아니오)에는 스위치(137)를 온인 채로 해서 제 1 타이머의 시간 측정을 계속한다(S405). 제 1 타이머가 타임 업되어 있는 경우(S404: 예)에는 저전압으로 이행할 필요가 있기 때문에 스위치(137)를 오프로 한다. 또한, 저전압으로 이행하고 있는 기간을 계측하기 위해서 제 2 타이머를 스타트하고, 제 1 타이머는 리셋한다(S406).

제 1 타이머가 기동 중인지의 여부를 판단한 결과, 제 1 타이머가 기동 중이 아닐 경우(S403: 아니오)에는 제 2 타이머가 기동 중인지의 여부를 판단한다(S407). 제 2 타이머가 기동 중이 아닐 경우(S407: 아니오)에는 중대전류에서 고전압의 공급을 개시하는 것을 의미하기 때문에, 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급함과 아울러, 제 1 타이머의 시간 측정을 스타트시킨다(S408).

한편, 제 2 타이머가 기동 중일 경우(S407: 예)에는 제 1 타이머가 타임 업되어 강제적으로 저전압으로 이행시키고 있는 것을 의미하기 때문에, 제 2 타이머가 타임 업되어 있는지의 여부를 판단한다(S409). 그 결과, 제 2 타이머가 타임 업되어 있는 경우(S409: 예)에는 고전압으로 이행해도 문제 없기 때문에, 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다. 제 2 타이머가 타임 업되어 있지 않은 경우(S409: 아니오)에는 스위치(137)를 오프인 채로 해서 제 2 타이머의 시간 측정을 계속한다(S411).

이상의 처리를 반복해서 행함으로써 제어부(130)는 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급하는 전원 전압을 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 예에서는 입력 신호의 전압을 기준 전압과 비교하도록 하고 있었지만, 출력 신호의 전압을 기준 전압과 비교하도록 해도 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는 증폭 회로의 일례로서 BTL 접속 증폭 회로(140)를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 그 형식은 싱글 엔드(single-ended)의 증폭 회로이여도 되는 것은 물론이다.

또한, 소전류, 중소전류, 중대전류, 및 대전류라고 하는 바와 같이 전류의 크기를 4개로 구분하고, 각 구분에 따른 전원 전압의 제어를 실행했지만, 이들의 구분을 임의로 조합하여 전원 전압의 제어를 실행해도 되는 것은 물론이다.

(제 2 실시형태)

본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 우선, 본 발명의 개요에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 기본적인 구성예를 나타내는 블록도이다. 본 도면에서는 전력 증폭 회로(10)가 용량성의 부하인 압전 스피커(20)를 구동하는 경우를 예로 하고 있다.

전력 증폭 회로(10)는, 간단하게 하기 위해서, 연산 증폭기(OpAmp)와 저항(R1,R2)을 이용한 일반적인 반전형 부귀환 증폭 회로를 이용하고 있다. 이것을 정전형 부귀환 증폭 회로로 구성해도 되는 것은 물론이다. 여기서, 반전형 부귀환 증폭 회로 또는 정전형 부귀환 증폭 회로는 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단으로서 작용한다. 그리고, 연산 증폭 기(OpAmp)에 공급하는 전원 전압(±Vd)을 전원 제어 수단으로서 작용하는 제어부(30)가 제어하는 구성으로 되어 있다.

제어부(30)는 고전압(35)과 저전압(36)을 생성하는 전원 회로를 구비하고 있고, 고전압(35)과 저전압(36)을 스위치(37)에 의해 스위칭하여 출력 전원(34)으로서 연산 증폭기(OpAmp)에 선택적으로 공급한다. 여기서, 고전압(35)은 ±VHi이고, 저전압(36)은 ±VLo이고, VHi는 VLo보다 높은 전압인 것으로 한다. 스위치(37)의 스위칭은 주파수 검출부(31-2)와 입력 전압 비교부(32)의 출력 결과에 따라 전원 전압 설정부(33)가 미리 정한 규칙에 따라 행하는 것으로 한다. 또한, 주파수 검출 수단으로서 작용하는 주파수 검출부(31-2)는 전력 증폭 회로(10)의 출력 신호(Vo)의 주파수를 검출하고, 입력 전압 비교부(32)는 전력 증폭 회로(10)의 입력 신호(Vi)가 소정의 전압값을 초과하고 있는지의 여부를 판정한다.

도 9는 전원 전압 설정부(33)가 스위치(37)를 스위칭하는 판단 기준이 되는 규칙의 예를 나타내는 도면이고, 도 9(a)는 제 1 예를 나타내고, 도 9(b)는 다른 예를 나타내고 있다. 본 예에서는 입력 신호(Vi)의 전압 구분과, 출력 신호(Vo)의 주파수 구분의 조합으로 고전압(35)과 저전압(36) 중 어느 쪽을 전원 전압으로서 이용하는지를 판정하도록 하고 있다. 즉, 입력 신호(Vi)에 기초하는 소리의 고저와, 대소의 조합으로 전력 증폭 회로(10)에 공급하는 전원 전압을 조정하게 된다.

여기서는, 입력 신호(Vi)의 전압 구분은 소정의 전압값 이상인 경우와, 소정의 전압값 미만인 2개로 구분되고, 주파수 구분은 저주파수, 중저주파수, 중고주파수, 고주파수의 4개의 영역으로 구분되는 것으로 한다. 또한, 주파수 구분의 판별 은 신호 출력(Vo)를 그대로 이용해도 되고, 대표 주파수, 예컨대, 원음 주파수를 추출해서 행하도록 해도 된다. 또한, 전압 구분도 입력 신호(Vi)를 그대로 이용해도 되고, 진폭에 대응하는 값을 추출해서 행하도록 해도 된다. 각각의 구분 수는 본 예에 한정되지 않는다.

본 도면에 나타내는 바와 같이, 제어부(30)는 저주파수 영역에서는 항상 고전압(35)을 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 이것은, 저주파수 영역에서는 압전 스피커(20)의 임피던스가 높기 때문에, 입력 전압이 높아도 큰 전류는 흐르지 않고, 전력 증폭 회로(10)에 있어서의 손실은 그다지 문제가 되지 않기 때문이다. 또한, 항상 고전압(35)을 공급함으로써 압전 스피커(20)의 출력 음압 특성이 비교적 낮은 저주파수 영역에서도 충분한 구동을 실현할 수 있다.

중저주파수 영역에서는 입력 신호의 대소에 따라 스위치(37)를 제어함으로써 고전압(35)과 저전압(36)을 스위칭하여 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 즉, 입력 전압이 작은 기간은 전원 전압을 저전압(36)으로 함으로써 전력 증폭 회로(10)에 있어서의 손실을 줄이도록 하고 있다. 또한, 저전압(36)의 값은 입력 신호가 작을 경우에 전력 증폭 회로(10)에서의 소정의 증폭을 조달할 수 있을 정도로 하는 것이 바람직하다. 한편, 입력 전압이 큰 기간은 전원 전압을 고전압(35)으로 함으로써 큰 입력 신호에 대하여 충분한 증폭을 할 수 있도록 하고 있다.

중고주파수 영역에서는, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이, 제한 시간을 미리 설정하고, 제한 시간 내에는 입력 전압의 대소에 따라 스위치(37)를 제어함으로써 고전압(35)과 저전압(36)을 스위칭하여 전력 증폭 회로(10)에 공급하고, 제한 시간 을 경과하면 입력 전압에 관계 없이 저전압(36)을 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 중고주파수 영역이 연속하는 입력 신호는 드문 것으로 생각되므로, 연속 출력에 의해 전력 증폭 회로(10)의 온도 상승이 과대하게 되지 않는 시간에 한정해서 스위칭할 수 있게 하는 것이다. 이것은 손실의 저감, 회로 보호를 우선하기 위해서이다.

고주파수 영역에서는 항상 저전압(36)을 전력 증폭 회로(10)에 공급한다. 이것은, 고주파수 영역에서는 압전 스피커(20)의 임피던스가 낮게 되고, 큰 전류가 흐르므로, 전력 증폭 회로(10)의 전원 전압을 낮게 함으로써 전력 증폭 회로(10)에 있어서의 손실을 저감시키기 위해서이다.

이어서, 실제의 회로를 예로 본 발명에 대해서 더 설명한다. 도 10은 본 발명을 적용한 압전 스피커 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 본 도면의 예에서는 전력 증폭의 출력단에 BTL 접속 증폭 회로(140)를 이용함으로써 압전 스피커(120)로의 출력을 높이도록 하고 있다. 전력 증폭의 전단에는 입력 신호(Vin,Vip)를 차동 증폭하고, 정상과 역상의 출력을 행하는 드라이브(D)와 증폭률을 정하는 저항(R1~R4)을 구비해서 구성되는 전단 증폭 회로(110)가 설치되어 있다. 드라이브(D)에는 바이어스 전압으로서 VBIAS:1.5V가 공급되고, 동작점의 중점이 정해져 있다.

전단 증폭 회로(110)의 출력 신호는 비교기(132)에 의해 소정의 전압과 비교되고, 그 결과가 제어부(130)에 출력된다. 또한, 비교기(132)는 2개의 입력 신호를 각각 기준 전압과 비교하는 것이고, 예컨대, 도 11A에 나타내는 회로로 실현할 수 있다. 즉, 통상의 2입력의 비교기(132a)와 비교기(132b)와, 양자의 출력 결과로 동 작하는 Or 회로(132c)로 구성할 수 있다. 이 결과, 2개의 입력 신호 중 어느 하나가 기준 전압보다 커지면 비교기(132)는 Hi 레벨을 출력하게 된다.

압전 스피커(120)를 구동하는 BTL 접속 증폭 회로(140)는 증폭 장치(141a)와 증폭 장치(141b)를 브리지 접속한 것이다. BTL 접속 증폭 회로(140)를 구성하는 증폭 장치(141)는, 예컨대, 도 11B에 나타내는 TrN 및 TrP의 2개의 트랜지스터를 이용한 회로로 실현할 수 있다. 압전 스피커(120)의 임피던스가 저하되어 큰 전류가 흐르면 저항(Rn)에서 많은 전력이 소비되게 된다. 또한, 본 회로에서는 압전 스피커(120)에 직렬로 보호 저항을 설치할 필요가 없으므로, BTL 접속 증폭 회로(140)의 출력으로 압전 스피커(120)를 효율 좋게 구동할 수 있다.

BTL 접속 증폭 회로(140)의 전원 전압은 리튬 이온 전지 등의 전원(150)에 의해 생성된다. 저전압시에는 전원(150)의 출력 전압을 다이오드(D1)를 통해서 그대로 공급하고, 고전압시에는 전원(150)의 출력 전압을 챠지 펌프(160)를 이용하여 승압해서 공급한다. 또한, 챠지 펌프(160) 대신에 스위칭 전원 등의 승압 장치를 이용해도 된다.

본 도면의 예에서는 저전압시, 즉, 스위치(137)가 오프일 때에는 전원(150)의 3.7V에서 다이오드(D1)의 전압 강하(VF)를 뺀 전압이 BTL 접속 증폭 회로(140)의 전원 전압으로서 공급되고, 고전압시, 즉, 스위치(137)가 온일 때에는 챠지 펌프(160)에 의해 2배인 7.4V로 승압된 전압이 BTL 접속 증폭 회로(140)의 전원 전압으로서 공급된다. 또한, 비교기(132)의 기준 전압은 다이오드(D1)의 전압 강하(VF)를 0.3V로 하면 3.7V-0.3V=3.4V가 된다.

제어부(130)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 12는 제어부(130)의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 제어부(130)는 전단 증폭 회로(110)의 출력 신호의 주파수 영역을 판정하는 주파수역 판정부(131)와, 비교기(132)의 출력 결과와 주파수역 판정부(131)의 판정 결과에 기초하여 스위치(137)를 스위칭하는 스위칭 판정부(133)를 구비하고 있다. 이들 기능부는 소프트웨어에 의해 실현해도 되고, 하드웨어로 실현해도 된다.

본 예에 있어서 주파수역 판정부(131)는, 전단 증폭 회로(110)의 출력 신호의 주파수가 500㎐ 미만인 경우에는 저주파수인 것으로 판정하고, 500㎐ 이상 5㎑ 미만인 경우에는 중저주파수인 것으로 판정하고, 5㎑ 이상 10㎑ 미만인 경우에는 중고주파수인 것으로 판정하고, 10㎑ 이상인 경우에는 고주파수인 것으로 판정하는 것으로 한다. 주파수역 판정부(131)의 판정 결과는 스위칭 판정부(133)에 출력된다.

스위칭 판정부(133)는 제 1 타이머와 제 2 타이머를 구비하고 있다. 상술한 바와 같이, 중고주파수 영역에서는 고전압(35)과 저전압(36)을 스위칭하는 기간이 제된 시간을 경과하면 저전압으로 스위칭하는 제어를 행한다. 제 1 타이머는 중고주파수 영역에 있어서 고전압으로 판정된 시점으로부터의 시간을 계측하는 타이머이다. 제 1 타이머가 소정의 시간을 계측하면 타임 업으로 되고, 스위치(137)를 강제적으로 오프로 해서 저전압으로 스위칭한다. 이 때문에, 제 1 타이머의 타임 업 시간은 온도 상승으로부터 BTL 접속 증폭 회로(140)를 보호하는 관점에서 정해지도록 한다. 또한, 제 1 타이머가 타임 업되면 그 계측 시간은 리셋되도록 되어 있다.

제 2 타이머는 제 1 타이머가 타임 업된 후에도 중고주파수 영역에서 비교기(132)가 Hi 출력을 계속하고 있을 경우에 연속 시간을 계측하는 타이머이다. 즉, 제 1 타이머가 타임 업되어 저전압으로 스위칭된 후, 소정의 시간이 경과된면 상승한 온도도 저하되는 것으로 생각되므로, 다시, 고전압으로 스위칭하는 제어를 행하기 위해서 설치하고 있다. 이 때문에, 제 2 타이머의 타임 업 시간은 BTL 접속 증폭 회로(140)의 온도 저하 능력을 고려해서 정하도록 한다. 단, 제 2 타이머는 생략하도록 해도 된다. 또한, 검출 주파수가 중고주파수 영역으로부터 다른 영역으로 이행되었을 경우에는 제 1 타이머 및 제 2 타이머의 값은 리셋되도록 되어 있다.

도 13은 제어부(130)의 처리를 설명하는 플로우 챠트이다. 중고주파수역에 있어서는 도 9(a)에 나타낸 규칙을 이용하는 것으로 한다. 제어부(130)는 주파수역 판정부(131)의 판정 결과를 취득한다(S101). 그 결과, 저주파수이었을 경우에는 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다(S201).

도 14A는 저주파수이었을 경우의 증폭 장치(141a) 및 증폭 장치(141b)의 출력 파형과 전원 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 전원 전압(도면 중 굵은 선)은 항상 고전압인 7.4V가 공급된다. 증폭 장치(141a) 및 증폭 장치(141b)의 한쪽이 GND측에서 포화되어도 다른쪽이 진폭을 보충하는 형태로 진폭이 증가되고, 압전 스피커(120)측에서는 원하는 왜곡이 없는 출력 파형을 얻을 수 있다. 또한, 도면 중의 사선 부분은 증폭 장치(141)의 트랜지스터(TrN,TrP)에 있어서의 손실로 연결되는 콜렉터ㆍ이미터간 전압이 된다.

주파수역 판정부(131)의 판정 결과가 고주파수이었을 경우에는 스위치(137) 를 오프로 해서 저전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다(S501).

중저주파수이었을 경우에는 비교기(132)의 출력에 따라 제어를 행한다(S301). 즉, 입력 전압이 작고, 비교기(132)가 Lo 출력일 경우(S301: 아니오)에는 스위치(137)를 오프로 해서 저전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다. 한편, 입력 전압이 크고, 비교기(132)가 Hi 출력일 경우(S301: 예)에는 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다(S303).

도 14B는 중저주파수이었을 경우의 증폭 장치(141a) 및 증폭 장치(141b)의 출력 파형과 전원 전압의 관계를 나타내는 도면이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 전원 전압(도면 중 굵은 선)은 입력 전압이 높을 경우에는 고전압인 7.4V가 공급되고, 입력 전압이 낮을 경우에는 저전압인 3.4V가 공급된다. 즉, 입력 파형이 작은 진폭일 때에는 증폭 장치(141)의 트랜지스터(TrN)의 전압을 저감시킴으로써 전력 손실이 저감되고, 파선으로 나타내는 출력 파형이 된다. 한편, 입력 파형이 큰 진폭일 때에는 필요한 전압 진폭을 출력할 수 있기 때문에 실선으로 나타내는 출력 파형이 된다. 또한, 도면 중의 사선 부분은 증폭 장치(141)의 트랜지스터(TrN,TrP)에 있어서의 손실로 연결되는 콜렉터ㆍ이미터간 전압이 된다.

주파수역 판정부(131)의 판정 결과가 중고주파수이었을 경우에는, 우선, 비교기(132)의 출력이 Hi인지를 판정하고(S401), 출력이 Lo일 경우(S401: 아니오)에는 스위치(137)를 오프로 해서 저전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다(S402).

한편, 출력이 Hi일 경우(S401: 예)에는 제 1 타이머가 기동 중인지의 여부를 판단한다(S403). 제 1 타이머가 기동 중일 경우(S403: 예)에는 중고주파수에서 고전압ㆍ저전압의 스위칭이 연속되고 있는 것을 나타내고 있으므로, 제 1 타이머가 타임 업되어 있는지의 여부를 판단한다(S404). 제 1 타이머가 타임 업되어 있지 않은 경우(S404: 아니오)에는 스위치(137)를 온인 채로 하여 제 1 타이머의 시간 측정을 계속한다(S405). 제 1 타이머가 타임 업되어 있는 경우(S404: 예)에는 저전압으로 이행할 필요가 있으므로 스위치(137)를 오프로 한다. 또한, 저전압으로 이행하고 있는 기간을 계측하기 위해서 제 2 타이머를 스타트하고, 제 1 타이머는 세트한다(S406).

제 1 타이머가 기동 중인지의 여부를 판단한 결과, 제 1 타이머가 기동 중이 아닐 경우(S403: 아니오)에는 제 2 타이머가 기동 중인지의 여부를 판단한다(S407). 제 2 타이머가 기동 중이 아닐 경우(S407: 아니오)에는 중고주파수에서 고전압의 공급을 개시하는 것을 의미하므로, 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급함과 아울러, 제 1 타이머의 시간 측정을 스타트시킨다(S408).

한편, 제 2 타이머가 기동 중인 경우(S407: 예)에는 제 1 타이머가 타임 업되어 강제적으로 저전압으로 이행시키고 있는 것을 의미하므로, 제 2 타이머가 타임 업되어 있는지의 여부를 판단한다(S409). 그 결과, 제 2 타이머가 타임 업되어 있을 경우(S409: 예)에는 고전압으로 이행되어도 문제 없으므로, 스위치(137)를 온으로 해서 고전압을 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급한다. 제 2 타이머가 타임 업되어 있지 않을 경우(S409: 아니오)에는 스위치(137)를 오프인 채로 해서 제 2 타 이머의 시간 측정을 계속한다(S411).

이상의 처리를 반복해서 행함으로써 제어부(130)는 BTL 접속 증폭 회로(140)에 공급하는 전원 전압을 적절하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 예에서는 출력 신호의 주파수를 검출하도록 하고 있었지만, 입력 신호의 주파수를 검출하도록 해도 된다. 또한, 입력 신호의 전압을 기준 전압과 비교하도록 하고 있었지만, 출력 신호의 전압을 기준 전압과 비교하도록 해도 된다.

또한, 상술한 실시형태에서는 증폭 회로의 일례로서 BTL 접속 증폭 회로(140)를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 그 형식은 싱글 엔드의 증폭 회로이여도 되는 것은 물론이다.

또한, 저주파수, 중저주파수, 중고주파수, 및 고주파수라고 하는 바와 같이 주파수를 4개로 구분하여 각 구분에 따른 전원 전압의 제어를 실행했지만, 이들의 구분을 임의로 조합하여 전원 전압의 제어를 실행해도 되는 것은 물론이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명하여 예증했지만, 이들은 어디까지나 발명의 예시이며 한정적으로 고려되어야 하는 것은 아니고, 추가, 삭제, 치환 및 다른 변경은 본 발명의 정신 또는 범위를 일탈하지 않는 범위에서 가능하다. 즉, 본 발명은 상술한 실시형태에 의해 한정되는 것은 아니고, 이하의 클레임의 범위에 의해 한정되는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 전력 증폭 회로의 기본적인 구성예를 나타내는 블록도이다.

도 2는 전원 전압 설정부가 스위치를 스위칭하는 판단 기준이 되는 규칙의 일례를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명을 적용한 압전 스피커 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 4A는 비교기의 구체적인 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 4B는 BTL 접속 증폭 회로를 구성하는 증폭 장치의 구체적인 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 5는 제어부의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.

도 6은 제어부의 처리를 설명하는 플로우 챠트이다.

도 7A는 증폭 장치의 출력 신호와 전원 전압의 관계를 나타내는 도면이다.

도 7B는 증폭 장치의 출력 신호와 전원 전압의 다른 관계를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 전력 증폭 회로의 기본적인 구성예를 나타내는 블록도이다.

도 9는 전원 전압 설정부가 스위치를 스위칭하는 판단 기준이 되는 규칙의 일례를 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명을 적용한 압전 스피커 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 11A는 비교기의 구체적인 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 11B는 BTL 접속 증폭 회로를 구성하는 증폭 장치의 구체적인 회로 구성을 나타내는 도면이다.

도 12는 제어부의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.

도 13은 제어부의 처리를 설명하는 플로우 챠트이다.

도 14A는 증폭 장치의 출력 신호와 전원 전압의 관계를 나타내는 도면이다.

도 14B는 증폭 장치의 출력 신호와 전원 전압의 다른 관계를 나타내는 도면이다.

도 15는 용량성의 부하로서 압전 스피커를 사용했을 경우의 전력 증폭 회로의 일례를 나타내는 회로도이다.

도 16A는 압전 스피커의 주파수-임피던스 특성을 나타내는 도면이다.

도 16B는 압전 스피커의 주파수-출력 음압 특성을 나타내는 도면이다.

Claims (16)

1. 삭제
2. 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단;

   상기 증폭 수단의 소비 전류를 검출하는 전류 검출 수단; 및

   상기 전류 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하는 전원 제어 수단을 포함하고,

   상기 전원 제어 수단은,

   상기 전원 전압으로서 고전압과 저전압 중 한쪽을 선택적으로 상기 증폭 수단에 공급하고,

   상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 1 전류값 미만인 경우에는 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
3. 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단;

   상기 증폭 수단의 소비 전류를 검출하는 전류 검출 수단; 및

   상기 전류 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하는 전원 제어 수단을 포함하고,

   상기 전원 제어 수단은,

   상기 입력 신호의 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 수단을 포함하고,

   상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 1 전류값 이상이고 제 2 전류값 미만인 경우에 있어서,

   상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 한편, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

   상기 입력 신호의 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 수단을 포함하고,

   상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 1 전류값 이상이고 제 2 전류값 미만인 경우에 있어서,

   상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 한편, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

   상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 2 전류값 이상이고 제 3 전류값 미만인 경우에 있어서,

   상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하고,

   상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 상기 입력 신호의 전압과 관계 없이 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하 는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

   상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 2 전류값 이상이고 제 3 전류값 미만인 경우에 있어서,

   상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하고,

   상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 상기 입력 신호의 전압과 관계 없이 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
7. 제 2 항, 제 4 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

   상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 3 전류값 이상인 경우에는 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
8. 삭제
9. 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단;

   상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 주파수를 검출하는 주파수 검출 수단; 및

   상기 주파수 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하는 전원 제어 수단을 포함하고,

   상기 전원 제어 수단은,

   상기 전원 전압으로서 고전압과 저전압 중 한쪽을 선택적으로 상기 증폭 수단에 공급하고,

   상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 1 주파수 미만인 경우에는 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
10. 입력 신호를 증폭하여 출력 신호를 생성해서 용량성의 부하를 구동하는 증폭 수단;

    상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 주파수를 검출하는 주파수 검출 수단; 및

    상기 주파수 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 증폭 수단에 공급하는 전원 전압을 제어하는 전원 제어 수단을 포함하고,

    상기 전원 제어 수단은,

    상기 입력 신호의 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 수단을 구비하고,

    상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 1 주파수 이상이고 제 2 주파수 미만인 경우에 있어서,

    상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

    상기 입력 신호의 전압과 기준 전압을 비교하는 비교 수단을 구비하고,

    상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 1 주파수 이상이고 제 2 주파수 미만인 경우에 있어서,

    상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

    상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 2 주파수 이상이고 제 3 주파수 미만인 경우에 있어서,

    상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하고,

    상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 상기 입력 신호의 전압과 관계 없이 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

    상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 2 주파수 이상이고 제 3 주파수 미만인 경우에 있어서,

    상기 비교 수단의 비교 결과에 기초하여 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상인 경우 상기 고전압을 상기 증폭 수단에 공급하고, 상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 미만인 경우 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하고,

    상기 입력 신호의 전압이 상기 기준 전압 이상이 되고나서 소정 시간이 경과되면 상기 입력 신호의 전압과 관계 없이 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
14. 제 9 항, 제 11 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

    상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 3 주파수 이상인 경우에는 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
15. 제 3 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

    상기 전원 전압으로서 상기 고전압과 상기 저전압 중 한쪽을 선택적으로 상기 증폭 수단에 공급하고,

    상기 전류 검출 수단에 의해 검출된 전류값이 제 3 전류값 이상인 경우에는 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.
16. 제 10 항 또는 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전원 제어 수단은,

    상기 전원 전압으로서 상기 고전압과 상기 저전압 중 한쪽을 선택적으로 상기 증폭 수단에 공급하고,

    상기 주파수 검출 수단에 의해 검출된 주파수가 제 3 주파수 이상인 경우에는 상기 저전압을 상기 증폭 수단에 공급하는 것을 특징으로 하는 전력 증폭 회로.

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