JPH08111615A - 電力増幅回路 - Google Patents
電力増幅回路Info
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- JPH08111615A JPH08111615A JP6244299A JP24429994A JPH08111615A JP H08111615 A JPH08111615 A JP H08111615A JP 6244299 A JP6244299 A JP 6244299A JP 24429994 A JP24429994 A JP 24429994A JP H08111615 A JPH08111615 A JP H08111615A
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- power supply
- power
- supply voltage
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電源電圧の切替を高速に行なって消費電力の削
減、発熱の削減を行なう。 【構成】低周波電力増幅器18に供給される電源電圧に
対する電圧切替手段30が設けられる。電圧切替手段3
0には高圧電源制御用として高速電力スイッチング素子
Qc,Qdが使用されると共に、電圧比較手段が設けら
れ、この電圧比較手段において、低圧電源と電力増幅器
18の出力電圧との電圧比較によって高圧電源と低圧電
源が選択的に低周波電力増幅器18に供給される。電力
増幅器18の出力電圧が低圧の電源電圧VPLよりも高く
なる前に高圧電源VPHが電力増幅器18に供給される。
これによって消費電力が削減され、発熱も減少するなど
の効果が得られる。
減、発熱の削減を行なう。 【構成】低周波電力増幅器18に供給される電源電圧に
対する電圧切替手段30が設けられる。電圧切替手段3
0には高圧電源制御用として高速電力スイッチング素子
Qc,Qdが使用されると共に、電圧比較手段が設けら
れ、この電圧比較手段において、低圧電源と電力増幅器
18の出力電圧との電圧比較によって高圧電源と低圧電
源が選択的に低周波電力増幅器18に供給される。電力
増幅器18の出力電圧が低圧の電源電圧VPLよりも高く
なる前に高圧電源VPHが電力増幅器18に供給される。
これによって消費電力が削減され、発熱も減少するなど
の効果が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ミニコンポやCDラ
ジカセ、ステレオ装置などのオーディオ装置やオーディ
オ・ビデオ装置などに適用して好適な電力増幅回路、特
に電力損失を軽減できる電力増幅回路に関する。
ジカセ、ステレオ装置などのオーディオ装置やオーディ
オ・ビデオ装置などに適用して好適な電力増幅回路、特
に電力損失を軽減できる電力増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ミニコンポやCDラジカセなどのオーデ
ィオ装置では、近年小型化が進む一方で高出力化の傾向
にある。出力を高めるには電力増幅器(パワーアンプ)
の電源電圧を高くする他、この電力増幅器に見合った容
量の大きな電源トランスや、パワーIC,放熱器等を使
用すればよい。
ィオ装置では、近年小型化が進む一方で高出力化の傾向
にある。出力を高めるには電力増幅器(パワーアンプ)
の電源電圧を高くする他、この電力増幅器に見合った容
量の大きな電源トランスや、パワーIC,放熱器等を使
用すればよい。
【0003】しかし、大容量トランスを使用するとコス
トアップを招来したり、高い電源電圧が電力増幅器や電
源トランスに印加されるため発熱量が多くなり、これに
伴って筐体内部の温度上昇に伴うメカニズムの動作不良
を起こしたり、素子の電気的特性が変化(劣化など)し
たりする。
トアップを招来したり、高い電源電圧が電力増幅器や電
源トランスに印加されるため発熱量が多くなり、これに
伴って筐体内部の温度上昇に伴うメカニズムの動作不良
を起こしたり、素子の電気的特性が変化(劣化など)し
たりする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
するため、電力増幅器の出力電圧に注目し、出力電圧が
低いときは低い電源電圧を使用し、出力電圧が高いとき
には高い電源電圧を使用するように切り替え使用するこ
とが考えられる。例えば図6に示すように低周波信号の
出力電圧VOが低いとき(区間Lb)には低い電源電圧
VPL(20ボルトぐらい)を動作電源として選択し、高
い出力電圧(区間La)のときには高い電源電圧VPH
(40〜45ボルト)をその動作電源として選択する。
するため、電力増幅器の出力電圧に注目し、出力電圧が
低いときは低い電源電圧を使用し、出力電圧が高いとき
には高い電源電圧を使用するように切り替え使用するこ
とが考えられる。例えば図6に示すように低周波信号の
出力電圧VOが低いとき(区間Lb)には低い電源電圧
VPL(20ボルトぐらい)を動作電源として選択し、高
い出力電圧(区間La)のときには高い電源電圧VPH
(40〜45ボルト)をその動作電源として選択する。
【0005】このように出力電圧に応じて電源電圧を変
更できればトランスの大容量化を抑え、筐体内部の発熱
も抑制できる。これによって装置のコストダウンも図れ
る。電源電圧の切替手段としてはリレー装置などの機械
的なスイッチング手段を使用することができる。
更できればトランスの大容量化を抑え、筐体内部の発熱
も抑制できる。これによって装置のコストダウンも図れ
る。電源電圧の切替手段としてはリレー装置などの機械
的なスイッチング手段を使用することができる。
【0006】リレー装置を使用して電源電圧を切り換え
るときの切り替えタイミングを図7に示す。出力電圧V
Oが基準レベル±REFを越えたときは(時点a)、こ
の時点aでリレー装置が作動して電圧検出時点aとほぼ
同時に低い電源電圧VPLから高い電源電圧VPHに切り替
えられる。
るときの切り替えタイミングを図7に示す。出力電圧V
Oが基準レベル±REFを越えたときは(時点a)、こ
の時点aでリレー装置が作動して電圧検出時点aとほぼ
同時に低い電源電圧VPLから高い電源電圧VPHに切り替
えられる。
【0007】しかし、リレー装置を切るときは動作作動
時のようには迅速に切り替えることができない。つまり
リレー装置への動作電圧を遮断しても、電圧遮断時点後
直ちにはリレーが作動しない。そのため、図7に示すよ
うにある時間τだけ遅れて作動するようになり、時点c
になってから低い電源電圧VPHへと電源電圧が切り替え
られることになる。
時のようには迅速に切り替えることができない。つまり
リレー装置への動作電圧を遮断しても、電圧遮断時点後
直ちにはリレーが作動しない。そのため、図7に示すよ
うにある時間τだけ遅れて作動するようになり、時点c
になってから低い電源電圧VPHへと電源電圧が切り替え
られることになる。
【0008】そのため、図8に示すように出力電圧VO
のレベルが断続的に変化し、その断続期間が上述したタ
イムラグτよりも短いようなとき、図8の例ではτ1〜
τ3のような断続期間であるときには、効果的に電源電
圧の切り替えを行なうことができなくなってしまう。し
たがって実際にこのリレー装置をオーディオ装置に搭載
したとしても、実効的な電源電圧の切り替えを行なうこ
とができず、発熱の問題、消費電力の問題は未解決のま
まとなる。
のレベルが断続的に変化し、その断続期間が上述したタ
イムラグτよりも短いようなとき、図8の例ではτ1〜
τ3のような断続期間であるときには、効果的に電源電
圧の切り替えを行なうことができなくなってしまう。し
たがって実際にこのリレー装置をオーディオ装置に搭載
したとしても、実効的な電源電圧の切り替えを行なうこ
とができず、発熱の問題、消費電力の問題は未解決のま
まとなる。
【0009】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、特に電源切り替え手段として
高速電力スイッチング素子を使用することによって出力
電圧に即応して電源電圧を切り替えることができるよう
にした電力増幅回路を提案するものである。
を解決したものであって、特に電源切り替え手段として
高速電力スイッチング素子を使用することによって出力
電圧に即応して電源電圧を切り替えることができるよう
にした電力増幅回路を提案するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項1に記載したこの発明においては、低周波電
力増幅器に供給される電源電圧に対する電圧切替手段が
設けられ、この電圧切替手段には高圧電源制御用として
高速電力スイッチング素子が使用されると共に、電圧比
較手段が設けられ、この電圧比較手段において、低圧電
源と上記電力増幅器の出力電圧との電圧比較によって高
圧電源と低圧電源が選択的に上記低周波電力増幅器に供
給されるようになされたことを特徴とするものである。
め、請求項1に記載したこの発明においては、低周波電
力増幅器に供給される電源電圧に対する電圧切替手段が
設けられ、この電圧切替手段には高圧電源制御用として
高速電力スイッチング素子が使用されると共に、電圧比
較手段が設けられ、この電圧比較手段において、低圧電
源と上記電力増幅器の出力電圧との電圧比較によって高
圧電源と低圧電源が選択的に上記低周波電力増幅器に供
給されるようになされたことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】図1に示す電力増幅回路10にあって、点rの
電位Vrが(6)式に示すように低い電源電圧VPLと基
準電圧VSとの差に等しくなるように出力電圧VOのレベ
ルが高くなると、このとき始めてトランジスタQeがオ
ンし、またトランジスタQcがオンする。
電位Vrが(6)式に示すように低い電源電圧VPLと基
準電圧VSとの差に等しくなるように出力電圧VOのレベ
ルが高くなると、このとき始めてトランジスタQeがオ
ンし、またトランジスタQcがオンする。
【0012】したがって出力電圧VOがその電圧レベル
に至るまではトランジスタQcがオフとなっているか
ら、電力増幅器18の電源電圧としては低い方の電源電
圧VPLが供給される。
に至るまではトランジスタQcがオフとなっているか
ら、電力増幅器18の電源電圧としては低い方の電源電
圧VPLが供給される。
【0013】しかし、出力電圧VOが上述した電圧レベ
ルに至ると、トランジスタQeがオンし、これに伴って
トランジスタQcがオンする。そうすると、このトラン
ジスタQcを介して高い方の電源電圧VPHが電力増幅器
18に印加され、電源電圧の切り替えが行なわれる。
ルに至ると、トランジスタQeがオンし、これに伴って
トランジスタQcがオンする。そうすると、このトラン
ジスタQcを介して高い方の電源電圧VPHが電力増幅器
18に印加され、電源電圧の切り替えが行なわれる。
【0014】トランジスタQcがオンした後で出力電圧
VOが低下し始め、(6)式の値に近づくとトランジス
タQcがオフするから電源電圧は元の低い方の電源電圧
VPLに戻る。
VOが低下し始め、(6)式の値に近づくとトランジス
タQcがオフするから電源電圧は元の低い方の電源電圧
VPLに戻る。
【0015】ここで電源電圧がVPH側に切り替わると、
その時点から接続点rの電圧Vrは(7)式のように、
電源電圧がVPLからVPHに変わる。そのため、今度はト
ランジスタQcがオフする接続点rの電圧レベルは、ト
ランジスタQeがオンする電圧レベルよりも高くなる。
これは(7)式右辺第2項の値が(6)式の右辺第2項
よりも大きくなるからである。したがって図3に示すよ
うにトランジスタQeのオンする出力電圧VOと、オフ
する出力電圧VOが異なってくる。これを電源切替手段
30のヒステリシス特性と呼ぶ。
その時点から接続点rの電圧Vrは(7)式のように、
電源電圧がVPLからVPHに変わる。そのため、今度はト
ランジスタQcがオフする接続点rの電圧レベルは、ト
ランジスタQeがオンする電圧レベルよりも高くなる。
これは(7)式右辺第2項の値が(6)式の右辺第2項
よりも大きくなるからである。したがって図3に示すよ
うにトランジスタQeのオンする出力電圧VOと、オフ
する出力電圧VOが異なってくる。これを電源切替手段
30のヒステリシス特性と呼ぶ。
【0016】電源電圧を高い方の電源電圧VPHに切り替
えるためのスイッチング素子としては高速電力スイッチ
ング素子を使用しているので、出力電圧のレベル変動に
正しく追従しながら電源電圧を切り替えることができ
る。
えるためのスイッチング素子としては高速電力スイッチ
ング素子を使用しているので、出力電圧のレベル変動に
正しく追従しながら電源電圧を切り替えることができ
る。
【0017】
【実施例】続いて、この発明に係る電力増幅回路の一例
を上述したオーディオ装置の電力出力段に適用した場合
について、図面を参照して詳細に説明する。
を上述したオーディオ装置の電力出力段に適用した場合
について、図面を参照して詳細に説明する。
【0018】図1はこの発明をオーディオ装置の最終出
力段に設けられる電力増幅回路に適用した場合であっ
て、図はそのうちRチャネルの構成を示す。この電力増
幅回路10は電圧増幅器14を有し、その入力端子12
に供給された低周波信号(音声信号)が所定レベルまで
増幅される。電圧増幅器14としては図のようにオペア
ンプ16で構成された電圧アンプを使用することができ
る。
力段に設けられる電力増幅回路に適用した場合であっ
て、図はそのうちRチャネルの構成を示す。この電力増
幅回路10は電圧増幅器14を有し、その入力端子12
に供給された低周波信号(音声信号)が所定レベルまで
増幅される。電圧増幅器14としては図のようにオペア
ンプ16で構成された電圧アンプを使用することができ
る。
【0019】電圧増幅器14は2電源駆動方式であっ
て、端子17(17a,17b)より電圧の高い電源電
圧VPH(±VPH)が印加される。これは高出力アンプ
(100〜130W程度)用であって、本例では40〜
45ボルトの動作電圧が使用される。
て、端子17(17a,17b)より電圧の高い電源電
圧VPH(±VPH)が印加される。これは高出力アンプ
(100〜130W程度)用であって、本例では40〜
45ボルトの動作電圧が使用される。
【0020】電圧増幅器14より出力された低周波信号
はさらに電力増幅器18に供給される。この電力増幅器
18は図のようにコンプリメンタリ接続された一対の電
力トランジスタQa,Qbで構成され、その接続中点が
出力端子20となる。出力端子20には負荷となるRチ
ャネル用のスピーカ(図示しない)が接続される。
はさらに電力増幅器18に供給される。この電力増幅器
18は図のようにコンプリメンタリ接続された一対の電
力トランジスタQa,Qbで構成され、その接続中点が
出力端子20となる。出力端子20には負荷となるRチ
ャネル用のスピーカ(図示しない)が接続される。
【0021】電力増幅器18の電源も2電源方式であっ
て、端子22(22a,22b)を介して印加される電
源電圧VPLは上述した電源電圧VPHよりも低い電圧であ
る。この例では±20ボルトに選ばれている。電源電圧
VPLに対する正負の電源路28a,28b上には後述す
るように、電源電圧として高い方の電源電圧を使用した
ときの逆流阻止用のダイオード24,26が接続され
る。
て、端子22(22a,22b)を介して印加される電
源電圧VPLは上述した電源電圧VPHよりも低い電圧であ
る。この例では±20ボルトに選ばれている。電源電圧
VPLに対する正負の電源路28a,28b上には後述す
るように、電源電圧として高い方の電源電圧を使用した
ときの逆流阻止用のダイオード24,26が接続され
る。
【0022】この発明では電力増幅器18に対する電源
電圧として低圧の電源電圧VPLの他に、高圧の電源電圧
VPHによっても駆動される。そのため、電力増幅器18
に対する電源路27a,27b上には電源切替手段30
が設けられる。
電圧として低圧の電源電圧VPLの他に、高圧の電源電圧
VPHによっても駆動される。そのため、電力増幅器18
に対する電源路27a,27b上には電源切替手段30
が設けられる。
【0023】まず、正側の高圧電源路27aと低圧電源
路28aとの間には高速電力スイッチング素子Qcが接
続される。同じく負側の高圧電源路27bと低圧電源路
28bとの間には高速電力スイッチング素子Qdが接続
される。高速で動作する電力スイッチング素子としては
パワーMOS・FETなどを使用できる。
路28aとの間には高速電力スイッチング素子Qcが接
続される。同じく負側の高圧電源路27bと低圧電源路
28bとの間には高速電力スイッチング素子Qdが接続
される。高速で動作する電力スイッチング素子としては
パワーMOS・FETなどを使用できる。
【0024】これらスイッチング素子Qc,Qdを制御
するために以下の構成が付加される。正側電源端子22
aと接地間には定電圧素子である定電圧ダイオード32
と抵抗器34の直列回路が接続されて接続中点p1に対
し基準電圧が生成される。本例では定電圧ダイオードと
してツェナーダイオードが使用される。同様に、負側電
源端子22bと接地間にも定電圧ダイオード36と抵抗
器38の直列回路が接続され、接続中点p2に所定の基
準電圧が得られるように構成される。
するために以下の構成が付加される。正側電源端子22
aと接地間には定電圧素子である定電圧ダイオード32
と抵抗器34の直列回路が接続されて接続中点p1に対
し基準電圧が生成される。本例では定電圧ダイオードと
してツェナーダイオードが使用される。同様に、負側電
源端子22bと接地間にも定電圧ダイオード36と抵抗
器38の直列回路が接続され、接続中点p2に所定の基
準電圧が得られるように構成される。
【0025】これら接続中点p1,p2と各スイッチン
グ素子Qc,Qdとの間にはスイッチング素子として機
能するトランジスタQe,Qfが接続される。スイッチ
ング素子Qc,Qdのゲートに接続された抵抗器40,
42,44,46はそれぞれ適切な制御用ゲート電圧を
得るための分圧用抵抗器である。
グ素子Qc,Qdとの間にはスイッチング素子として機
能するトランジスタQe,Qfが接続される。スイッチ
ング素子Qc,Qdのゲートに接続された抵抗器40,
42,44,46はそれぞれ適切な制御用ゲート電圧を
得るための分圧用抵抗器である。
【0026】一方、低圧電源路28aと低周波信号の出
力端子20との間には直列接続された一対の抵抗器5
4,56および58,60が接続され、一方の接続中点
rには正側出力電圧を検出するためのダイオード50を
介して上述したトランジスタQeのベースが接続され
る。同じく、抵抗器58,60側の接続中点sにも負側
の出力電圧を検出するためのダイオード52を介してト
ランジスタQfのベースが接続される。
力端子20との間には直列接続された一対の抵抗器5
4,56および58,60が接続され、一方の接続中点
rには正側出力電圧を検出するためのダイオード50を
介して上述したトランジスタQeのベースが接続され
る。同じく、抵抗器58,60側の接続中点sにも負側
の出力電圧を検出するためのダイオード52を介してト
ランジスタQfのベースが接続される。
【0027】この構成にあって電源切替手段30のうち
鎖線で囲まれた回路部分はLチャネル側の電力増幅回路
の電源切替手段の一部として兼用できる。
鎖線で囲まれた回路部分はLチャネル側の電力増幅回路
の電源切替手段の一部として兼用できる。
【0028】この発明では図2に示すように出力端子2
0に得られる低周波信号のうちその出力電圧VOが低圧
の電源電圧VPLではもはや駆動できないレベルになる前
に、電力増幅器18に印加する電源電圧として、今まで
よりも高圧の電源電圧VPHに切り替えられる。上述した
ように高速の電力スイッチング素子Qc,Qdが使用さ
れているためこの電源電圧の切り替えは高速に行なわれ
る。したがって低周波信号の波形が図2曲線LOのよう
な出力電圧波形であったときには、電力増幅器18に印
加される電源電圧は同図曲線L+,L-のように出力電圧
波形に対応して変化する。
0に得られる低周波信号のうちその出力電圧VOが低圧
の電源電圧VPLではもはや駆動できないレベルになる前
に、電力増幅器18に印加する電源電圧として、今まで
よりも高圧の電源電圧VPHに切り替えられる。上述した
ように高速の電力スイッチング素子Qc,Qdが使用さ
れているためこの電源電圧の切り替えは高速に行なわれ
る。したがって低周波信号の波形が図2曲線LOのよう
な出力電圧波形であったときには、電力増幅器18に印
加される電源電圧は同図曲線L+,L-のように出力電圧
波形に対応して変化する。
【0029】続いて電源切替動作を詳細に説明する。正
側と負側とでは電源切り替え動作は全く同じであるの
で、正側の電源切り替え動作について以下に説明する。
定電圧ダイオード32,36の定電圧値をVz、トラン
ジスタQe,Qfのベース・エミッタ間電圧をVBE、ダ
イオード50,52の降下電圧をVF、抵抗器54,5
6の抵抗値をRa,Rbとして説明する。
側と負側とでは電源切り替え動作は全く同じであるの
で、正側の電源切り替え動作について以下に説明する。
定電圧ダイオード32,36の定電圧値をVz、トラン
ジスタQe,Qfのベース・エミッタ間電圧をVBE、ダ
イオード50,52の降下電圧をVF、抵抗器54,5
6の抵抗値をRa,Rbとして説明する。
【0030】出力端子20に得られた出力電圧VOの電
圧波形は図2曲線LOであるものとする。接続中点rの
電圧Vrは、出力端子20したがって接続中点qの電圧
がVOであることから、(1)式のように表わすことが
できる。
圧波形は図2曲線LOであるものとする。接続中点rの
電圧Vrは、出力端子20したがって接続中点qの電圧
がVOであることから、(1)式のように表わすことが
できる。
【0031】
【数1】
【0032】また、トランジスタQeがオンするための
条件は、 Vr−VF≧VP1+VBE ・・・・・(2) ここに、 VP1=VPL−VZ ・・・・・(3) ∴Vr≧VPL−(VZ−VF−VBE) ・・・・・(4) ここで、基準電圧VSとして、 VS=VZ−VF−VBE ・・・・・・(5) とおけば、(4)式は、 Vr≧VPL−VS ・・・・・(6) となる。つまり、接続中点rの電圧Vrが、低圧の電源
電圧VPLと基準電圧VSとの差の電圧に近づき、(6)
式を満たす値となったときにトランジスタQeがオンす
る。Vrが大きくなるということは、数1でもわかると
おり出力電圧VOそのものが大きくなることである。そ
のため、図3に示すように出力電圧VOの値が(6)式
を満たす前まで、つまりVr<VPL−VSの間はトラン
ジスタQeはオフ状態を保持する。その結果、スイッチ
ング素子Qcもオフのままであるから、電力増幅器18
には端子22aからの低圧電源電圧+VPLがその動作電
圧として印加される。
条件は、 Vr−VF≧VP1+VBE ・・・・・(2) ここに、 VP1=VPL−VZ ・・・・・(3) ∴Vr≧VPL−(VZ−VF−VBE) ・・・・・(4) ここで、基準電圧VSとして、 VS=VZ−VF−VBE ・・・・・・(5) とおけば、(4)式は、 Vr≧VPL−VS ・・・・・(6) となる。つまり、接続中点rの電圧Vrが、低圧の電源
電圧VPLと基準電圧VSとの差の電圧に近づき、(6)
式を満たす値となったときにトランジスタQeがオンす
る。Vrが大きくなるということは、数1でもわかると
おり出力電圧VOそのものが大きくなることである。そ
のため、図3に示すように出力電圧VOの値が(6)式
を満たす前まで、つまりVr<VPL−VSの間はトラン
ジスタQeはオフ状態を保持する。その結果、スイッチ
ング素子Qcもオフのままであるから、電力増幅器18
には端子22aからの低圧電源電圧+VPLがその動作電
圧として印加される。
【0033】ここで基準電圧VSは、電源電圧VPLと曲
線LO(すなわちVO)がどのくらい近づいたときに電源
電圧VPLを電源電圧VPHに切り替えるかの値である。こ
の値は定電圧ダイオード32、トランジスタQe、ダイ
オード50を適宜選択することにより設定可能で、本実
施例の場合例えばVS=4ボルト程度を設定する。この
ことから、トランジスタQeをオンさせるための電圧V
rは電源電圧VPLを基準としてそこから設定電圧VSを
引いた値を基に設定される(このときの出力VOは数1
により表される)。Vrを、例えば接地点や出力VO=
0の点等のような絶対値をとり得る点からの一定値とし
なかったのは次の理由による。
線LO(すなわちVO)がどのくらい近づいたときに電源
電圧VPLを電源電圧VPHに切り替えるかの値である。こ
の値は定電圧ダイオード32、トランジスタQe、ダイ
オード50を適宜選択することにより設定可能で、本実
施例の場合例えばVS=4ボルト程度を設定する。この
ことから、トランジスタQeをオンさせるための電圧V
rは電源電圧VPLを基準としてそこから設定電圧VSを
引いた値を基に設定される(このときの出力VOは数1
により表される)。Vrを、例えば接地点や出力VO=
0の点等のような絶対値をとり得る点からの一定値とし
なかったのは次の理由による。
【0034】本例のようなオーディオ機器では電源は家
庭用コンセントからの商用電源を使用するのが普通であ
る。その商用電源からの整流出力を利用するため商用電
源電圧の変動やリップル発生により電源電圧VPHやVPL
も当然変動する。また電源電圧VPLは電力増幅器18の
出力により負荷変動を起こし、これも電源電圧VPLが変
動する一因となる。
庭用コンセントからの商用電源を使用するのが普通であ
る。その商用電源からの整流出力を利用するため商用電
源電圧の変動やリップル発生により電源電圧VPHやVPL
も当然変動する。また電源電圧VPLは電力増幅器18の
出力により負荷変動を起こし、これも電源電圧VPLが変
動する一因となる。
【0035】例えば出力VOが0の点を基準にある一定
の電圧に達したとき、電源電圧VPLからVPHに切り替わ
るよう設定すると、電源電圧VPLが低下しているときに
出力電圧VOが上昇した際、電源電圧VPLに出力VOの値
が接近しトランジスタQaのコレクタ、エミッタ間の電
圧が低下するためHFEが低下する。そして電源電圧V
PLがVPHに切り替わる前に波形歪みを生ずる。
の電圧に達したとき、電源電圧VPLからVPHに切り替わ
るよう設定すると、電源電圧VPLが低下しているときに
出力電圧VOが上昇した際、電源電圧VPLに出力VOの値
が接近しトランジスタQaのコレクタ、エミッタ間の電
圧が低下するためHFEが低下する。そして電源電圧V
PLがVPHに切り替わる前に波形歪みを生ずる。
【0036】それを防止するため本願ではトランジスタ
Qeをオンし、電源電圧VPLをVPHに切り替えるときの
Vrの値を電源電圧VPLを基に設定している。
Qeをオンし、電源電圧VPLをVPHに切り替えるときの
Vrの値を電源電圧VPLを基に設定している。
【0037】これに対して、(6)式を満たすように出
力電圧VOのレベルが上昇すると、トランジスタQeが
オンする。そうすると、トランジスタQeの電流通路が
閉じるのでスイッチング素子Qcがオンする。これによ
って端子17aを介して高圧の電源電圧+VPHが電力増
幅器18に印加され、この電源電圧+VPHを基準にして
電力増幅される(図2参照)。
力電圧VOのレベルが上昇すると、トランジスタQeが
オンする。そうすると、トランジスタQeの電流通路が
閉じるのでスイッチング素子Qcがオンする。これによ
って端子17aを介して高圧の電源電圧+VPHが電力増
幅器18に印加され、この電源電圧+VPHを基準にして
電力増幅される(図2参照)。
【0038】図1の構成で、出力電圧VOの検出に対す
るヒステリシス特性を付与するため 、Ra》Rb ・・・・・(7) のように選んである。例えば、 VPL=20V VS=4V、よってVr=16V Ra=100KΩ Rb=1KΩ のように選んだ場合、トランジスタQeがオンするため
の電圧VOは、数1より大凡、 VO=15.96ボルト(図3の点m) となる。つまり、出力電圧VOが16ボルト程度まで高
くなると、電源電圧は高圧の電圧+VPHに切り替えられ
る。
るヒステリシス特性を付与するため 、Ra》Rb ・・・・・(7) のように選んである。例えば、 VPL=20V VS=4V、よってVr=16V Ra=100KΩ Rb=1KΩ のように選んだ場合、トランジスタQeがオンするため
の電圧VOは、数1より大凡、 VO=15.96ボルト(図3の点m) となる。つまり、出力電圧VOが16ボルト程度まで高
くなると、電源電圧は高圧の電圧+VPHに切り替えられ
る。
【0039】これに対して、トランジスタQeがオフす
る条件を考えると次のようになる。(1)式は(8)式
のように変わる。これは電源電圧が切り替えられたため
である。
る条件を考えると次のようになる。(1)式は(8)式
のように変わる。これは電源電圧が切り替えられたため
である。
【0040】
【数2】
【0041】そのために、この(8)式を利用すると、
トランジスタQeがオフする出力電圧VOは、大凡、 VO=15.7ボルト(図3の点n) となる。つまり、トランジスタQeがオンする電圧とオ
フする電圧が相違することになり、これは取りも直さず
電源電圧切り替えのための検出電圧に対してヒステリシ
ス特性が付与されたことになる。
トランジスタQeがオフする出力電圧VOは、大凡、 VO=15.7ボルト(図3の点n) となる。つまり、トランジスタQeがオンする電圧とオ
フする電圧が相違することになり、これは取りも直さず
電源電圧切り替えのための検出電圧に対してヒステリシ
ス特性が付与されたことになる。
【0042】このヒステリシス特性によって、例えば図
4に示すように低周波信号LOに対してノイズNが混入
したようなときでもそのノイズレベルが、上述した例に
よればおよそ0.2ボルト以上のノイズでないと、トラ
ンジスタQeがオフしない。
4に示すように低周波信号LOに対してノイズNが混入
したようなときでもそのノイズレベルが、上述した例に
よればおよそ0.2ボルト以上のノイズでないと、トラ
ンジスタQeがオフしない。
【0043】つまり、一対の抵抗器54,56とその値
を上述したような値に選定することによって、ヒステリ
シス特性が付与され、このヒステリシス特性によってノ
イズに強く、非常に安定した電源切り替え処理を実現で
きる。
を上述したような値に選定することによって、ヒステリ
シス特性が付与され、このヒステリシス特性によってノ
イズに強く、非常に安定した電源切り替え処理を実現で
きる。
【0044】ここで、上述したようにスイッチング素子
Qcは高速動作をするパワーMOS・FETなどの電気
的スイッチング素子を使用しているので、電源電圧の切
替は非常に高速で行なわれる。そのため、図2のように
低周波信号のレベル変動に追従してタイムラグを持つこ
となく即座に電源電圧の切り替えを実現できる。
Qcは高速動作をするパワーMOS・FETなどの電気
的スイッチング素子を使用しているので、電源電圧の切
替は非常に高速で行なわれる。そのため、図2のように
低周波信号のレベル変動に追従してタイムラグを持つこ
となく即座に電源電圧の切り替えを実現できる。
【0045】このように低周波信号のレベルの大きさに
応じて電源電圧の値を切り替えることによって電力増幅
器18の放熱器としては小型のものを使用できるように
なり、それに伴って使用する電源トランスも小容量化で
きる。因みに、従来では同一の電源電圧(高電圧)VPH
を使用していたため、図5Aのように斜線で示す領域が
電力増幅器18の熱損失となる。
応じて電源電圧の値を切り替えることによって電力増幅
器18の放熱器としては小型のものを使用できるように
なり、それに伴って使用する電源トランスも小容量化で
きる。因みに、従来では同一の電源電圧(高電圧)VPH
を使用していたため、図5Aのように斜線で示す領域が
電力増幅器18の熱損失となる。
【0046】これに対して、この発明のように低周波信
号のレベルに応じて電源電圧の切り替えを行なうと、電
力損失領域は同図Bの斜線図示のように減少する。その
結果、例えば120W(ワット)級電力増幅器であって
も、60W級電力増幅器において使用される放熱器と、
それに見合った小容量電源トランスを使用できるように
なる。
号のレベルに応じて電源電圧の切り替えを行なうと、電
力損失領域は同図Bの斜線図示のように減少する。その
結果、例えば120W(ワット)級電力増幅器であって
も、60W級電力増幅器において使用される放熱器と、
それに見合った小容量電源トランスを使用できるように
なる。
【0047】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る電力増幅
回路では出力される低周波信号の電圧レベルに応じて電
力増幅器に印加される電源電圧の値を、高速電力スイッ
チング素子を使用して高速で切り替えるようにしたもの
である。
回路では出力される低周波信号の電圧レベルに応じて電
力増幅器に印加される電源電圧の値を、高速電力スイッ
チング素子を使用して高速で切り替えるようにしたもの
である。
【0048】これによれば、以下のような効果が得られ
る。 (1)高速スイッチングが可能なため消費電力が大幅に
節減され、省電力形の装置を実現できる。 (2)装置内での発熱部は従来と共通なためスイッチン
グ動作によって低圧の電源電圧を使用できる動作区間が
そのまま発熱減少領域となって、熱損失が大幅に低減で
きる。放熱器も小型化できる。 (3)電力増幅器の使用電力が少なくなるため電源トラ
ンスの小さなものを使用でき、装置の小型化、軽量化、
さらにはコストダウンに貢献する。 (4)図1鎖線で図示する回路部分はR,L2チャネル
で兼用できるので全体の回路構成を簡略化でき、これも
装置全体の小型化、コストダウンに寄与する。など数々
の特徴を得ることができる。
る。 (1)高速スイッチングが可能なため消費電力が大幅に
節減され、省電力形の装置を実現できる。 (2)装置内での発熱部は従来と共通なためスイッチン
グ動作によって低圧の電源電圧を使用できる動作区間が
そのまま発熱減少領域となって、熱損失が大幅に低減で
きる。放熱器も小型化できる。 (3)電力増幅器の使用電力が少なくなるため電源トラ
ンスの小さなものを使用でき、装置の小型化、軽量化、
さらにはコストダウンに貢献する。 (4)図1鎖線で図示する回路部分はR,L2チャネル
で兼用できるので全体の回路構成を簡略化でき、これも
装置全体の小型化、コストダウンに寄与する。など数々
の特徴を得ることができる。
【0049】したがってこの発明は上述したように各種
オーディオ機器やビデオ機器などの電力増幅系に適用し
て極めて好適である。
オーディオ機器やビデオ機器などの電力増幅系に適用し
て極めて好適である。
【図1】この発明に係る電力増幅回路の一例を示す系統
図である。
図である。
【図2】電源電圧切り替え動作の説明図である。
【図3】電源電圧切り替え動作の詳細説明図である。
【図4】図3と同様に電源電圧切り替え動作の詳細説明
図である。
図である。
【図5】電源切り替えに伴う熱損失の説明図である。
【図6】電源電圧切換の説明図である。
【図7】従来の電源電圧切り替え例を示す説明図であ
る。
る。
【図8】同じく従来の電源電圧切り替え例を示す説明図
である。
である。
14 電圧増幅器 18 電力増幅器 30 電源切替手段 Qc,Qd 高速電力スイッチング素子 Qe,Qf スイッチング用トランジスタ VPL 低圧の電源電圧 VPH 高圧の電源電圧
Claims (3)
- 【請求項1】 低周波電力増幅器に供給される電源電圧
に対する電圧切替手段が設けられ、 この電圧切替手段には高圧電源制御用として高速電力ス
イッチング素子が使用されると共に、電圧比較手段が設
けられ、 この電圧比較手段における低圧電源と上記電力増幅器の
出力電圧との電圧比較によって高圧電源と低圧電源が選
択的に上記低周波電力増幅器に供給されるようになされ
たことを特徴とする電力増幅回路。 - 【請求項2】 電圧比較のための基準電圧が設定され、
低圧電源電圧とこの基準電圧との差よりも、上記出力電
圧が大きくなったとき電源電圧が切り替えられて高圧電
源が上記電力増幅器に供給されるようになされたことを
特徴とする請求項2記載の電力増幅器。 - 【請求項3】 上記電圧比較手段は、電圧比較のために
ヒステリシス特性が付与されて安定した電圧比較が行な
われるようになされたことを特徴とする請求項1記載の
電力増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24429994A JP3351637B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 電力増幅回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24429994A JP3351637B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 電力増幅回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08111615A true JPH08111615A (ja) | 1996-04-30 |
JP3351637B2 JP3351637B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17116678
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24429994A Expired - Fee Related JP3351637B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 電力増幅回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3351637B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1333555A2 (de) * | 2002-02-01 | 2003-08-06 | Miele & Cie. KG | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Standby-Entladung einer batterieversorgten Signal-Auswerteschaltung für einen Sensor |
WO2009075108A1 (ja) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Toshiaki Nagasawa | オーディオ電力増幅器 |
JP2011066750A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Yamaha Corp | 電力増幅回路 |
JP2011066726A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Yamaha Corp | 増幅装置 |
CN102820855A (zh) * | 2011-06-08 | 2012-12-12 | 雅马哈株式会社 | 电源控制电路 |
-
1994
- 1994-10-07 JP JP24429994A patent/JP3351637B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1333555A2 (de) * | 2002-02-01 | 2003-08-06 | Miele & Cie. KG | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Standby-Entladung einer batterieversorgten Signal-Auswerteschaltung für einen Sensor |
EP1333555A3 (de) * | 2002-02-01 | 2006-07-12 | Miele & Cie. KG | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Vermeidung der Standby-Entladung einer batterieversorgten Signal-Auswerteschaltung für einen Sensor |
WO2009075108A1 (ja) * | 2007-12-13 | 2009-06-18 | Toshiaki Nagasawa | オーディオ電力増幅器 |
JP2011066750A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Yamaha Corp | 電力増幅回路 |
JP2011066726A (ja) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Yamaha Corp | 増幅装置 |
CN102820855A (zh) * | 2011-06-08 | 2012-12-12 | 雅马哈株式会社 | 电源控制电路 |
JP2012257005A (ja) * | 2011-06-08 | 2012-12-27 | Yamaha Corp | 電源制御回路 |
KR101389854B1 (ko) * | 2011-06-08 | 2014-04-29 | 야마하 가부시키가이샤 | 전원 제어 회로 |
US8786370B2 (en) | 2011-06-08 | 2014-07-22 | Yamaha Corporation | Power supply control circuit |
CN102820855B (zh) * | 2011-06-08 | 2015-12-09 | 雅马哈株式会社 | 电源控制电路 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3351637B2 (ja) | 2002-12-03 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |