KR19990039705A - 스피커 구동회로 - Google Patents
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Abstract
개시된 스피커 구동회로는 음성출력용 스피커 전류를 고주파 PWM 방식 스위칭회로를 이용하여 오디오 앰프의 전력전달 효율을 높이기 위한 것이다.
본 발명의 장치는 입력되는 음성신호에 따라 서로 다른 주기를 갖는 PWM 펄스를 선택적으로 출력하는 PWM 펄스 발생부와, PWM 발생부로부터 입력되는 PWM 펄스에 따라 출력측에 전류가 공급되도록 하거나 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 스위칭부를 포함한다.
따라서, 본 발명은 오디오 앰프의 출력전달효율이 50%∼60%에서 약 90%으로 향상되면서 발열대책으로 간단히 구성할 수 있으며 앰프의 소형화가 가능하며, 또한 소비전력의 음성출력전력에 대한 30%∼40% 개선으로 전원단의 용량을 최소화할 수 있다는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 스피커 구동회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음성출력용 스피커 전류를 고주파 PWM 방식 스위칭회로를 이용하여 오디오 앰프의 전력전달 효율을 높이기 위한 스피커 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로 오디오기기 및 텔레비젼 수상기등에서 사운드를 발생시키기 위한 스피커를 구동하는 오디오 앰프가 전달효율이 낮으므로 전력 손실에 의한 발열이 발생한다. 따라서, 대출력 오디오 앰프는 큰 방열판을 취부하고, 큰 면적을 차지한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스피커 구동회로의 개략적인 블록도이다.
도시된 바와 같이, 입력되는 음성신호에 따라 스피커 전류를 소정의 레벨로 증폭하여 공급하는 오디오 앰프(1)와, 오디오 앰프(1)로부터 입력되는 스피커 전류에 의해 구동하는 스피커(SPK)로 구성된다.
전술한 바와 같이 구성된 음성출력회로의 동작은 음성신호를 오디오 앰프(1)를 통하여 전류를 증폭하고, 스피커(SPK)에서 필요로하는 오디오 전류를 공급하게 된다.
그러나, 전술한 스피커 구동 회로는 음성신호를 오디오 앰프를 통하여 전류를 증폭하는 오디오 앰프의 전력전달 효율이 통상 60%이하의 전력손실이 많이 발생되기 때문에 오디오 앰프의 온도상승에 대비한 방열판등 방열구조가 필요하고, 오디오 앰프가 전체 회로에 대해 부피가 상당히 체적이 커지게 되는 문제점이 있다.
또한, 음성 출력에 필요로 하는 전원부의 전력 공급을 오디오 출력 전력과 오디오 앰프의 손실 전력을 포함하여 공급해야 되므로, 큰 전력의 전원 회로가 필요로 하게 된다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 음성 출력용 스피커 전류를 고주파 PMW 방식 스위칭 회로를 이용하여 오디오 앰프의 전력전달효율을 높이기 위한 스피커 구동회로를 제공함에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 스피커 구동회로의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 스피커 구동회로의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 도 2의 적용된 코일에 흐르는 전류의 파형도.
도 4는 본 발명에 적용된 교류발생 회로의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : PWM 펄스 발생부 11 : PWM 제어부
12 : 제 1 PWM 펄스 발생부 131: 제 2 PWM 펄스 발생부
20 : 스위칭부 SPK : 스피커
Q1, Q2 : 제 1, 제 2 전계효과 트랜지스터
D1, D2 : 플라이휠 다이오드 C1∼C4 : 캐패시터
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스피커 구동회로에 있어서, 본 발명의 장치는 입력되는 음성신호에 따라 서로 다른 주기를 갖는 PWM 펄스를 선택적으로 출력하는 PWM 펄스 발생부와, PWM 펄스 발생부로부터 입력되는 PWM 펄스에 따라 출력측에 전류가 공급되도록 하거나 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 스위칭부로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 스피커 구동회로의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 입력되는 음성신호에 따라 서로 다른 주기를 갖는 PWM 펄스를 선택적으로 출력하는 PWM 펄스 발생부(10)와, PWM 펄스 발생부(10)로부터 입력되는 PWM 펄스에 따라 출력측으로 전류가 공급되도록 하거나 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 스위칭부(20)로 구성된다.
전술한 PWM 펄스 발생(10)는 입력되는 음성신호의 주기를 인지하고, 그 주기에 따라 PWM 펄스가 발생되도록 제어신호를 출력하는 PWM 제어부(11)와, PWM 제어부(11)의 제어신호에 따라 입력되는 음성신호가 양주기일 경우 소정의 듀티를 갖는 PWM 펄스를 발생하는 제 1 PWM 펄스 발생부(12)와, PWM 제어부(11)의 제어신호에 따라 입력되는 음성신호가 음주기일 경우 소정의 듀티를 갖는 PWM 펄스를 발생하는 제 2 PWM 펄스 발생부(13)로 구성된다.
전술한 스위칭부(20)는 음성신호의 양주기동안 스위칭하는 제 1 전계효과 트랜지스터(Q1)와, 음성신호의 음주기동안 스위칭하는 제 2 전계효과 트랜지스터(Q2)와, 제 1 전계효과 트랜지스터(Q1)의 스위칭에 의해 전원을 공급받아 출력측으로 전류가 공급되도록 하고, 제 2 전계효과 트랜지스터(Q2)의 스위칭에 의해 출력측에 충전되어 있는 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 코일(L)과, 제 1 전계효과 트랜지스터(Q1)가 턴오프시 코일의 역기전력에 의해 도통되어 출력측으로 전류가 공급되도록 하는 제 2 다이오드(D2)와, 제 2 전계효과 트랜지스터(Q2)가 턴오프시 코일의 역기전력에 의해 도통되어 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 제 1 다이오드(D1)로 구성된다.
미설명 도면부호 C2는 출력전류의 펄스 주기에 해당하는 리플전류를 제거하기 위한 캐패시터이고, C3, C4는 코일(L)의 역기전럭 발생에 따른 서지를 줄이기 위한 보호용 캐패시터이다.
도 3은 도 2의 적용된 코일에 흐르는 전류의 파형도이다.
도 3의 B에 도시된 바와 같이 음성신호의 양주기동안에 제 1 전계효과 트랜지스터(Q1)에 의해 출력측으로 전류가 공급되도록 하고, 도 3의 C에 도시된 바와같이 음성신호의 음주기동안에 제 2 전계효과 트랜지스터(Q2)에 의해 접지측으로 출력측에 충전되어 있던 전류가 공급되도록 함으로써 도 3의 D에 도시된 바와 같이 코일(L)에는 양방향성 구동전류가 흐르게 된다.
도 3의 A는 입력되는 음성신호의 파형이다.
이와같이 구성된 본 발명에 따른 스피커 구동회로의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
먼저, 입력되는 음성신호의 주기를 PWM 제어부(11)에서 체킹하면서 음성신호가 양주기일 경우는 제 1 PWM 펄스 발생부(12)로 하이신호를 출력하고, 음성신호가 음주기일 경우는 제 2 PWM 펄스 발생부(13)로 하이신호를 출력하면 제 1 PWM 펄스발생부(12) 또는 제 2 PWM 펄스 발생부(13)의 펄스에 따라 스위칭부(20)가 스위칭동작을 하게 된다.
먼저, 음성신호가 양주기임을 인지하여 PWM 제어부(11)가 제 1 PWM 펄스 발생부(12)로 하이신호를 출력하면 제 1 PWM 펄스 발생부(12)는 소정의 듀티를 갖는 펄스를 스위칭부(20)의 제 1 전계효과 트랜지스터(Q1)의 게이트단으로 출력한다.
이때, 게이트단으로 하이펄스가 입력되면 제 1 전계효과 트랜지스터(Q1)가 턴온되고 전원단(VCC)으로부터 전류가 코일(L)에 인가되고, 이로 인해 코일(L)에는 기자력이 여기되며, 이 기자력에 의해 출력측으로 전류가 공급된다.
이때, 제 1 PWM 펄스 발생부(12)의 로우펄스에 의해 제 1 전계효과 트랜지스터(Q1)가 턴오프되면 코일(L)로부터 역기전력이 발생되고, 이 역기전력에 의해 플라이휠 다이오드(D1)가 도통되며, 이로 인해 코일(L)의 기자력이 상쇄되면서 출력측에 전류를 계속적으로 공급할 수 있게 된다.
다음으로, 음성신호가 음주기임을 인지하여 PWM 제어부(11)가 제 2 PWM 펄스 발생부(13)로 하이신호를 출력하면 제 2 PWM 펄스 발생부(13)는 소정의 듀티를 갖는 펄스를 스위칭부(20)의 제 2 전계효과 트랜지스터(Q2)의 게이트단으로 출력하는데, 게이트단으로 하이펄스가 입력되면 제 2 전계효과 트랜지스터(Q2)가 턴온되고, 출력측에 충전된 전류에 의해 코일(L)에 기자력이 여기되며, 이로 인해 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급된다.
이때, 제 2 PWM 발생부(13)의 로우펄스에 의해 제 2 전계효과 트랜지스터(Q2)가 턴오프되면 코일(L)로부터 역기전력이 발생되고, 이 역기전력에 의해 플라이휠 다이오드(D1)가 도통되며, 이로 인해 코일(L)의 기자력이 상쇄되며 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 계속적으로 공급된다.
도 4는 본 발명에 적용된 교류전류 발생회로의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 입력되는 제어신호에 따라 서로 다른 주기를 갖는 스위칭 펄스를 선택적으로 출력하는 스위칭 펄스 발생부(10')와, 스위칭 펄스 발생부(10')로부터 입력되는 스위칭 펄스에 따라 출력측에 전류가 공급되도록 하거나 출력측으로부터 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 스위칭부(20)로 구성된다.
그 동작은 전술한 본 발명에서 설명한 것과 동일함으로 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서는 단전원 오디오 앰프용으로 한정되어 설명되었으나 양전원 오디오 앰프에서도 적용가능하며 전류 증폭용 앰프를 사용중인 프로젝션 텔레비젼 수상기의 컨버젼스 앰프용으로 적용가능하며, 모니터의 구동전원으로도 응용가능하다.
따라서, 전술한 바와 같이 본 발명은 오디오 앰프의 출력전달효율이 50%∼60%에서 약 90%으르 향상되면서 발열대책으로 간단히 구성할 수 있으며 앰프의 소형화가 가능하며, 또한 소비전력의 음성출력전력에 대한 30%∼40% 개선으로 전원단의 용량을 최소화할 수 있다는 효과를 제공한다.
Claims (4)
- 입력되는 음성신호에 따라 서로 다른 주기를 갖는 PWM 펄스를 선택적으로 출력하는 PWM 펄스 발생부, 상기 PWM 펄스 발생부로부터 입력되는 PWM 펄스에 따라 출력측에 전류가 공급되도록 하거나 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 스위칭부로 구성된 것을 특징으로 하는 스피커 구동회로.
- 제1항에 있어서, PWM 펄스 발생부는, 입력되는 음성신호의 주기를 인지하고, 그 주기에 따라 PWM 펄스가 발생되도록 제어신호를 출력하는 PWM 제어부, 상기 PWM 제어부의 제어신호에 따라 입력되는 음성신호가 양주기일 경우 소정의 듀티를 갖는 PWM 펄스를 발생하는 제 1 PWM 펄스 발생부 및 상기 PWM 제어부의 제어신호에 따라 입력되는 음성신호가 음주기일 경우 소정의 듀티를 갖는 PWM 펄스를 발생하는 제 2 PWM 펄스 발생부로 구성된 것을 특징으로 하는 스피커 구동회로.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스위칭부는, 음성신호의 양주기동안 스위칭하는 제 1 전계효과 트랜지스터, 음성신호의 음주기동안 스위칭하는 제 2 전계효과 트랜지스터, 상기 제 1 전계효과 트랜지스터의 스위칭에 의해 전원을 공급받아 출력측으로 전류가 공급되도록 하고, 제 2 전계효과 트랜지스터의 스위칭에 의해 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 코일, 상기 제 1 전계효과 트랜지스터가 턴오프시 코일의 역기전력에 의해 도통되어 출력측으로 전류가 공급되도록 하는 제 2 다이오드 및 상기 제 2 전계효과 트랜지스터가 턴오프시 코일의 역기전력에 의해 도통되어 출력측에 충전된 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 제 1 다이오드로 구성된 것을 특징으로 하는 스피커 구동회로.
- 입력되는 제어신호에 따라 서로 다른 주기를 갖는 스위칭 펄스를 선택적으로 출력하는 스위칭 펄스 발생부, 상기 스위칭 펄스 발생부로부터 입력되는 스위칭 펄스에 따라 출력측에 전류가 공급되도록 하거나 출력측으로부터 전류가 접지측으로 공급되도록 하는 스위칭부로 구성된 것을 특징으로 하는 교류전류 발생회로.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030054450A (ko) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 한국항공우주연구원 | 무인기 및 모형항공기의 서보모터 제어를 위한 펄스폭변조 신호원 스위칭 회로 |
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| WO2006121260A1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Ubi Sound Co., Ltd | Method and apparatus for pulse width modulation in a swithing amplifier |
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1997
- 1997-11-13 KR KR1019970059885A patent/KR19990039705A/ko not_active Application Discontinuation
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| WO2006121260A1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Ubi Sound Co., Ltd | Method and apparatus for pulse width modulation in a swithing amplifier |
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