JPH05145348A - Switching type dc power amplifier - Google Patents
Switching type dc power amplifierInfo
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- JPH05145348A JPH05145348A JP30196891A JP30196891A JPH05145348A JP H05145348 A JPH05145348 A JP H05145348A JP 30196891 A JP30196891 A JP 30196891A JP 30196891 A JP30196891 A JP 30196891A JP H05145348 A JPH05145348 A JP H05145348A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、直流を含む低周波信号
の増幅に用いるスイッチング形直流電力増幅器に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a switching type DC power amplifier used for amplifying a low frequency signal containing DC.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、従来のスイッチング形直流電力
増幅器の構成例を示す図である。図において、スイッチ
ング形直流電力増幅器は、直流電源１０と、直流電源１
０に接続され、入力されるパルス信号のデューティ比に
応じた直流電圧を出力端子２０に出力するＤＣ−ＤＣ変
換部３０と、出力端子電圧の分圧電圧と入力信号源４０
の信号電圧との差電圧を出力する誤差増幅回路部５０
と、誤差増幅回路部５０の出力電圧に応じたデューティ
比のパルス信号をＤＣ−ＤＣ変換部３０に与えるパルス
信号発生回路６０とにより構成される。なお、図４に示
す構成例は、ＤＣ−ＤＣ変換部３０として一石フォワー
ドコンバータを用いたものである。すなわち、ＤＣ−Ｄ
Ｃ変換部３０は、主スイッチ素子（短絡スイッチとして
用いたＦＥＴ）３１、トランス３２、ダイオード３３，
３４、出力フィルタを構成するインダクタ３５およびコ
ンデンサ３６により構成される。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional switching type DC power amplifier. In the figure, the switching type DC power amplifier includes a DC power supply 10 and a DC power supply 1
0, and a DC-DC converter 30 that outputs a DC voltage according to the duty ratio of the input pulse signal to the output terminal 20, a divided voltage of the output terminal voltage, and an input signal source 40.
Error amplifier circuit section 50 that outputs a voltage difference from the signal voltage of
And a pulse signal generation circuit 60 that gives a pulse signal having a duty ratio corresponding to the output voltage of the error amplification circuit section 50 to the DC-DC conversion section 30. Note that the configuration example shown in FIG. 4 uses an Ichikoku forward converter as the DC-DC conversion unit 30. That is, DC-D
The C conversion unit 30 includes a main switch element (FET used as a short-circuit switch) 31, a transformer 32, a diode 33,
34, an inductor 35 and a capacitor 36 that form an output filter.
【０００３】誤差増幅回路部５０は、出力端子電圧の分
圧およびその分圧電圧と入力信号電圧とを比較し、その
差電圧を増幅して出力する分圧・誤差増幅器５１と、そ
の差電圧にインダクタ３５の両端電圧を積分した値を加
算して負帰還制御系の安定性を高める積分・加算器５２
とにより構成される。The error amplifying circuit section 50 divides the output terminal voltage and compares the divided voltage with the input signal voltage, amplifies the difference voltage and outputs the divided voltage and error amplifier 51, and the difference voltage. An adder / adder 52 for increasing the stability of the negative feedback control system by adding a value obtained by integrating the voltage across the inductor 35 to
Composed of and.
【０００４】このような構成では、入力信号源４０から
の信号は、誤差増幅回路部５０で出力端子電圧の分圧電
圧との差電圧に変換され、さらにインダクタ３５の両端
電圧を積分した値が加算されてパルス信号発生回路６０
に与えられる。パルス信号発生回路６０では、誤差増幅
回路部５０の出力電圧に応じたデューティ比のパルス信
号を発生し、ＤＣ−ＤＣ変換部３０の主スイッチ素子３
１を駆動する。ＤＣ−ＤＣ変換部３０では、パルス信号
に応じた主スイッチ素子３１のオンオフ動作により、ト
ランス３２の両端に発生するパルス電圧がダイオード３
３，３４で整流され、その後インダクタ３５およびコン
デンサ３６による出力フィルタで平滑化することによ
り、出力端子２０には入力信号源４０の信号電圧に応じ
た電圧を取り出すことができる。In such a configuration, the signal from the input signal source 40 is converted into a voltage difference between the output terminal voltage and the divided voltage in the error amplification circuit section 50, and a value obtained by integrating the voltage across the inductor 35 is obtained. Pulse signal generation circuit 60 is added
Given to. The pulse signal generation circuit 60 generates a pulse signal having a duty ratio according to the output voltage of the error amplification circuit section 50, and the main switch element 3 of the DC-DC conversion section 30.
Drive 1 In the DC-DC converter 30, the pulse voltage generated at both ends of the transformer 32 is turned on and off by the main switch element 31 according to the pulse signal.
After being rectified by 3, 34 and smoothed by the output filter including the inductor 35 and the capacitor 36, a voltage corresponding to the signal voltage of the input signal source 40 can be taken out from the output terminal 20.
【０００５】このようなスイッチング形直流電力増幅器
は、主スイッチ素子３１のオンオフ動作を利用している
ために、一般の線形電力増幅器に比べて高い効率が得ら
れる特長をもっている。Since such a switching type DC power amplifier utilizes the on / off operation of the main switch element 31, it has a feature that a higher efficiency can be obtained as compared with a general linear power amplifier.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示す従
来のスイッチング形直流電力増幅器の電圧増幅率の周波
数特性（ゲイン特性）は、図５(1),(2)に示すように、
低周波数領域で極と零点を有するために平坦にならな
い。したがって、出力波形に歪みが生じ、またリンギン
グが生じる原因になっていた。なお、分圧・誤差増幅器
５１および積分・加算器５２を構成する抵抗およびコン
デンサの内、ゲイン特性に影響を与える素子の値をそれ
ぞれＲ1 〜Ｒ5 、Ｃ1 ，Ｃ2 とする。However, the frequency characteristic (gain characteristic) of the voltage amplification factor of the conventional switching type DC power amplifier shown in FIG. 4 is as shown in FIGS. 5 (1) and 5 (2).
It does not become flat because it has poles and zeros in the low frequency region. Therefore, it has been a cause of distortion of the output waveform and ringing. Among the resistors and capacitors forming the voltage divider / error amplifier 51 and the integrator / adder 52, the values of the elements that affect the gain characteristics are R 1 to R 5 , C 1 and C 2 , respectively.
【０００７】これは、出力端子電圧の分圧電圧と入力信
号電圧との差電圧について直流精度を上げるための積分
回路（分圧・誤差増幅器５１の一部）と、出力フィルタ
を構成するインダクタ３５の両端電圧を積分する積分回
路（積分・加算器５２の一部）が、スイッチング形直流
電力増幅器の負帰還制御系の一部を構成する誤差増幅回
路部５０内に存在するためである。This is an integrating circuit (a part of the voltage dividing / error amplifier 51) for improving the DC accuracy of the voltage difference between the divided voltage of the output terminal voltage and the input signal voltage, and the inductor 35 forming the output filter. This is because an integrator circuit (a part of the integrator / adder 52) that integrates the voltage across both ends exists in the error amplification circuit section 50 that forms a part of the negative feedback control system of the switching DC power amplifier.
【０００８】本発明は、平坦なゲイン特性を実現するこ
とができるスイッチング形直流電力増幅器を提供するこ
とを目的とする。An object of the present invention is to provide a switching type DC power amplifier which can realize a flat gain characteristic.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、パルス信号の
デューティ比に応じた直流電圧を出力端子に出力するＤ
Ｃ−ＤＣ変換部と、出力端子電圧の分圧電圧と入力信号
電圧との差電圧を出力する誤差増幅回路部と、前記誤差
増幅回路部の出力電圧に応じたデューティ比のパルス信
号を前記ＤＣ−ＤＣ変換部に与えるパルス信号発生回路
とを備えたスイッチング形直流電力増幅器において、前
記誤差増幅回路部の出力電圧を増幅あるいは減衰させて
前記パルス信号発生回路に与えるゲイン補償回路を備え
たことを特徴とする。According to the present invention, a D voltage is output to an output terminal according to the duty ratio of a pulse signal.
A C-DC conversion unit, an error amplification circuit unit that outputs a voltage difference between the divided voltage of the output terminal voltage and the input signal voltage, and a pulse signal having a duty ratio according to the output voltage of the error amplification circuit unit, A switching DC power amplifier including a pulse signal generating circuit for supplying to a DC converter, a gain compensating circuit for amplifying or attenuating the output voltage of the error amplifying circuit and supplying the pulse signal generating circuit with the gain compensating circuit; Characterize.
【００１０】[0010]
【作用】本発明は、誤差増幅回路部とパルス信号発生回
路との間に挿入されるゲイン補償回路でゲインを調整す
ることにより、パルス信号発生回路に与える制御電圧の
ゲイン特性を平坦にすることができる。According to the present invention, the gain compensation circuit inserted between the error amplification circuit section and the pulse signal generation circuit adjusts the gain to flatten the gain characteristic of the control voltage applied to the pulse signal generation circuit. You can
【００１１】[0011]
【実施例】図１，図２は、本発明の第一実施例構成およ
び第二実施例構成を示す図である。1 and 2 are views showing a first embodiment configuration and a second embodiment configuration of the present invention.
【００１２】本発明のスイッチング形直流電力増幅器
は、誤差増幅回路部５０とパルス信号発生回路６０との
間にゲイン補償回路を接続することを特徴としている
が、図１に示す第一実施例はゲイン補償回路を演算増幅
器と抵抗により構成される増幅回路７０で実現した例で
あり、図２に示す第二実施例はゲイン補償回路を抵抗の
みにより構成される減衰回路８０で実現した例である。The switching type DC power amplifier of the present invention is characterized in that a gain compensating circuit is connected between the error amplifying circuit section 50 and the pulse signal generating circuit 60. The first embodiment shown in FIG. This is an example in which the gain compensation circuit is realized by an amplifier circuit 70 composed of an operational amplifier and a resistor, and the second embodiment shown in FIG. 2 is an example in which the gain compensation circuit is realized by an attenuation circuit 80 composed only of a resistor. ..
【００１３】各実施例構成は、それぞれ図５(1),(2) に
示すゲイン特性に対応するものである。すなわち、出力
電力を大きくしたり、負帰還制御系の安定性を向上させ
るためにＣ2Ｒ3の時定数を小さくした場合には図５(1)
に示すゲイン特性となる。このような場合には、ゲイン
補償回路のゲインを大きくすることによりスイッチング
形直流電力増幅器のゲイン特性を平坦化することができ
るので、図１に示す増幅回路７０によりゲイン補償回路
を構成する。また、その逆の場合には図５(2)に示すゲ
イン特性となる。このような場合には、ゲイン補償回路
のゲインを小さくすることによりスイッチング形直流電
力増幅器のゲイン特性を平坦化することができるので、
図２に示す減衰回路８０によりゲイン補償回路を構成す
る。The configurations of the respective embodiments correspond to the gain characteristics shown in FIGS. 5 (1) and 5 (2), respectively. That is, when the output power is increased or the time constant of C 2 R 3 is decreased in order to improve the stability of the negative feedback control system, FIG.
The gain characteristic is shown in. In such a case, the gain characteristic of the switching type DC power amplifier can be flattened by increasing the gain of the gain compensating circuit. Therefore, the gain compensating circuit is configured by the amplifier circuit 70 shown in FIG. In the opposite case, the gain characteristic shown in FIG. 5 (2) is obtained. In such a case, the gain characteristic of the switching type DC power amplifier can be flattened by reducing the gain of the gain compensation circuit.
The attenuation circuit 80 shown in FIG. 2 constitutes a gain compensation circuit.
【００１４】なお、増幅回路７０あるいは減衰回路８０
で構成されるゲイン補償回路のゲインｋは、以下に示す
条件に従って増幅回路７０あるいは減衰回路８０の抵抗
値を調整して行う。The amplification circuit 70 or the attenuation circuit 80
The gain k of the gain compensation circuit configured by is adjusted by adjusting the resistance value of the amplifier circuit 70 or the attenuation circuit 80 according to the following conditions.
【００１５】パルス信号発生回路６０の入力電圧をデュ
ーティ比に変換するゲインをｇ、トランス３２の１次・
２次巻線比をｎ1 、インダクタ３５のインダクタンスを
Ｌおよび１次・２次巻線比をｎ2 、直流電源電圧を
Ｖi 、出力端子２０に接続される負荷抵抗をＲL とする
と、低周波数領域の極と零点の周波数ωp およびω
Z は、The gain for converting the input voltage of the pulse signal generating circuit 60 into the duty ratio is g, and the primary
When the secondary winding ratio is n 1 , the inductance of the inductor 35 is L and the primary / secondary winding ratio is n 2 , the DC power supply voltage is V i , and the load resistance connected to the output terminal 20 is R L , Low frequency pole and zero frequencies ω p and ω
Z is
【００１６】[0016]
【数１】 [Equation 1]
【００１７】となる。ここで、極と零点を打ち消し、平
坦なゲイン特性とするためには、ωp ＝ωZ とする必要
がある。この条件を満たすｋは、[0017] Here, in order to cancel the poles and zeros to obtain a flat gain characteristic, it is necessary to set ω p = ω Z. K satisfying this condition is
【００１８】[0018]
【数２】 [Equation 2]
【００１９】となる。このようなゲインｋを有するゲイ
ン補償回路（７０，８０）を用いて誤差増幅回路部５０
の出力電圧に対するゲインを調整することにより、図３
に示すようにスイッチング形直流電力増幅器のゲイン特
性の平坦化を実現することができる。It becomes Using the gain compensation circuit (70, 80) having such a gain k, the error amplification circuit unit 50
By adjusting the gain for the output voltage of
As shown in, the flatness of the gain characteristic of the switching type DC power amplifier can be realized.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ゲイン補
償回路におけるゲインを適宜調整することにより、電圧
増幅率の周波数特性（ゲイン特性）を平坦にすることが
できる。したがって、線形電力増幅器よりも効率の高い
スイッチング形直流電力増幅器において、優れた電圧増
幅特性を実現することができる。As described above, according to the present invention, the frequency characteristic (gain characteristic) of the voltage amplification factor can be made flat by appropriately adjusting the gain in the gain compensating circuit. Therefore, excellent voltage amplification characteristics can be realized in the switching type DC power amplifier having higher efficiency than the linear power amplifier.
【図１】本発明の第一実施例構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第二実施例構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明のスイッチング形直流電力増幅器におけ
るゲイン特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a gain characteristic in the switching type DC power amplifier of the present invention.
【図４】従来のスイッチング形直流電力増幅器の構成例
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional switching DC power amplifier.
【図５】従来のスイッチング形直流電力増幅器における
ゲイン特性を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a gain characteristic in a conventional switching DC power amplifier.
１０ 直流電源 ２０ 出力端子 ３０ ＤＣ−ＤＣ変換部 ３１ 主スイッチ素子 ３２ トランス ３３，３４ ダイオード ３５ インダクタ ３６ コンデンサ ４０ 入力信号源 ５０ 誤差増幅回路部 ５１ 分圧・誤差増幅器 ５２ 積分・加算器 ６０ パルス信号発生回路 ７０ 増幅回路 ８０ 減衰回路 10 DC Power Supply 20 Output Terminal 30 DC-DC Converter 31 Main Switch Element 32 Transformer 33, 34 Diode 35 Inductor 36 Capacitor 40 Input Signal Source 50 Error Amplifier Circuit Section 51 Voltage Divider / Error Amplifier 52 Integrator / Adder 60 Pulse Signal Generation Circuit 70 Amplification circuit 80 Attenuation circuit
Claims (1)
電圧を出力端子に出力するＤＣ−ＤＣ変換部と、 出力端子電圧の分圧電圧と入力信号電圧との差電圧を出
力する誤差増幅回路部と、 前記誤差増幅回路部の出力電圧に応じたデューティ比の
パルス信号を前記ＤＣ−ＤＣ変換部に与えるパルス信号
発生回路とを備えたスイッチング形直流電力増幅器にお
いて、 前記誤差増幅回路部の出力電圧を増幅あるいは減衰させ
て前記パルス信号発生回路に与えるゲイン補償回路を備
えたことを特徴とするスイッチング形直流電力増幅器。1. A DC-DC converter that outputs a DC voltage corresponding to the duty ratio of a pulse signal to an output terminal, and an error amplifier circuit that outputs a voltage difference between a divided voltage of an output terminal voltage and an input signal voltage. And a pulse signal generation circuit that gives a pulse signal having a duty ratio corresponding to the output voltage of the error amplification circuit unit to the DC-DC conversion unit, wherein the output voltage of the error amplification circuit unit A switching type DC power amplifier, comprising: a gain compensating circuit for amplifying or attenuating the pulse signal and giving it to the pulse signal generating circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30196891A JPH05145348A (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Switching type dc power amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30196891A JPH05145348A (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Switching type dc power amplifier |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05145348A true JPH05145348A (en) | 1993-06-11 |
Family
ID=17903299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30196891A Pending JPH05145348A (en) | 1991-11-18 | 1991-11-18 | Switching type dc power amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05145348A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008065762A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Panasonic Corporation | Operational amplifier |
| CN104935279A (en) * | 2015-06-24 | 2015-09-23 | 许继电源有限公司 | Three-level switch power amplifier |
-
1991
- 1991-11-18 JP JP30196891A patent/JPH05145348A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008065762A1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Panasonic Corporation | Operational amplifier |
| US7852158B2 (en) | 2006-11-30 | 2010-12-14 | Panasonic Corporation | Operational amplifier |
| CN104935279A (en) * | 2015-06-24 | 2015-09-23 | 许继电源有限公司 | Three-level switch power amplifier |
| CN104935279B (en) * | 2015-06-24 | 2018-09-14 | 许继电源有限公司 | A kind of tri-level switch power amplifier |
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