WO2004027956A1 - 電力増幅器用電源供給回路 - Google Patents
電力増幅器用電源供給回路 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a power supply circuit for a power amplifier, and more particularly to a power supply circuit for amplifying an audio signal or a music signal or a power supply circuit for supplying power to a power amplification circuit portion acting to obtain a music signal output.
- the power amplifier is a power amplifier that drives a speed force to reproduce a music signal, or a servo amplifier that constitutes a music signal optical disk recording / reproducing apparatus.
- a power supply circuit for obtaining a DC power supply for supplying power to a power amplifier from a commercial AC power supply includes a power supply circuit configured using a transformer for converting a voltage, a rectifier circuit for rectifying AC power, and a smoothing capacitor.
- rectifier circuits for AC / DC conversion were composed of semiconductor diodes.
- the floating inductance / capacitance causes so-called switching noise when the diode is in a transient state, and this noise is originally transmitted to the power amplifier via the power supply line, for example.
- the switching noise of the diode itself is not only conducted as normal mode noise to the secondary side power amplifier and the like, but also the primary winding of the isolated transformer and the secondary winding.
- Common mode noise is also generated by the stray capacitance component existing between the side windings, and is conducted on the connection line with other circuit parts operated by different power supply transformers, and is mixed in signal transmission. And had adverse effects.
- the smoothing circuit element is charged by a large current in a short period of time, and this peak current is generated by a so-called electromagnetic induction from a transformer or wiring included in the power supply circuit. It generated noise, which also had a negative effect on the power amplifier.
- an inductor is provided between the rectifier diode and the smoothing capacitor to form a choke-input rectifier circuit so that the diode does not cut off.
- noise caused by switching of the diode was prevented.
- an extremely large inductance is required, making it difficult to miniaturize equipment. Met.
- the inductor has a complicated and large parasitic reactance component due to the structure in which a large number of windings are wound around the iron core, which hinders noise removal.
- the present invention has been made in view of such a problem, and has a simple configuration to supply power to a power amplifier that amplifies a music signal or a power amplifier circuit that operates to obtain a music signal.
- the rectifier circuit effectively suppresses the switching noise generated during rectification and the peak current flowing through the rectifier smoothing circuit, and at the same time, the AC signal connected to the transformer primary side of the power supply It is an object of the present invention to provide a power supply circuit that effectively suppresses noise included in a power source to a power amplifier and solves the above-mentioned problems. Disclosure of the invention
- a power supply circuit for a power amplifier includes: a first AC power supply circuit; and a second AC power supply circuit having a smaller voltage fluctuation rate and a lower release voltage than the first AC power supply circuit.
- the first AC power supply circuit and the second AC power supply circuit are connected to a power amplifier, and the first AC power supply circuit and the second AC power supply are connected in accordance with power consumption of the power amplifier. It is configured so that any output from the power supply circuit is selectively used.
- a first rectifier for rectifying a first AC signal to generate a first rectified signal, a voltage variation rate smaller than that of the first AC signal, and releasing the first AC signal
- a second rectifying unit that rectifies a low-voltage second AC signal to generate a second rectified signal, and is commonly connected to an output of the first rectifying unit and an output of the second rectifying unit;
- a smoothing means for smoothing the first rectified signal and the second rectified signal, wherein the power amplifier operates by using an output of the smoothing means as a power supply voltage.
- a transformer for generating the first AC signal and the second AC signal, wherein a voltage fluctuation is provided between a secondary winding of the transformer and the first rectifier. Provide a resistor to increase the rate.
- a transformer for generating the first AC signal and the second AC signal is provided, and a secondary winding of the transformer for generating the first AC signal is A transformer having a larger winding resistance than the secondary winding of the transformer that generates the second AC signal is used.
- the transformer includes, for one primary winding, a first secondary winding that generates the first AC signal, and a second secondary winding that generates the second AC signal. And a second secondary winding, wherein the second secondary winding is provided between the primary winding and the first secondary winding.
- FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a power supply circuit for a power amplifier according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is a diagram showing a power supply voltage-load current characteristic of a power supply circuit for a power amplifier for explaining an operation principle of the present invention.
- Figure 4 is an equivalent circuit showing the output voltage fluctuation rate from the power transformer to the rectifier circuit.
- FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amplitude of a music signal and the appearance probability.
- FIG. 6 is a diagram showing the current consumption of the servo circuit of the optical disc reproducing apparatus.
- FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit as a common mode noise filter in the embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a diagram showing a structure of a transformer according to the embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
- the power supply circuit for a power amplifier has a first rectifier for rectifying a first AC signal to generate a first rectified signal, and an output connected to an output of the first rectifier.
- a second rectifier for rectifying an AC signal of a lower second voltage to generate a second rectified signal; a smoothing unit for smoothing the first and second rectified signal outputs;
- a power amplifier that operates using the output of the first AC signal as a power supply voltage, wherein the first AC signal source has a higher open-circuit voltage and a higher voltage fluctuation rate than the second AC signal source. Is done.
- the means for lowering the voltage fluctuation rate of the first AC signal source is configured to use a resistor inserted in series with the secondary winding.
- the voltage change rate reducing means of the first AC signal source is configured to use the DC resistance of the secondary winding.
- the second secondary winding should be located between the primary winding and the first secondary winding. Be composed.
- the power supply circuit for a power amplifier includes a first AC signal and a second AC signal having an open-circuit voltage lower than that of the first AC signal and a voltage fluctuation rate larger than that of the first AC signal.
- the power supply voltage is supplied only from the first AC signal when the current consumption of the power amplifier, which is the load, is small, and the current consumption of the power amplifier is large. At times, it acts to supply the power supply voltage mainly from the second AC signal.
- the power supply transformer is combined with the capacitor of the smoothing circuit connected to the secondary side, so that the secondary A low-pass filter to the side output.
- the primary winding resistance in Fig. 4 When the voltage fluctuation rate of the power transformer is large, the primary winding resistance in Fig. 4 .
- R dcl the secondary winding resistance R dc 2
- L 1 eak 1 due to the primary side leakage magnetic flux
- LI eak 2 due to the secondary side leakage magnetic flux. It has the property of acting as a low-pass filter, and acts to attenuate the normal mode noise contained in the primary side AC voltage source more and prevent the transmission of noise to the secondary side. .
- the first AC signal source having a large voltage fluctuation rate has a larger output impedance because the fluctuation rate is larger than that of the second AC signal source as the AC signal source.
- the amplitude of a music signal and its appearance have statistical properties of Gaussianity. Therefore, as shown in Fig. 5, the average power of the music signal is considered to be about 1/9 of the peak power. That is, the music signal amplified by the power amplifier has a property that the effective value is lower than the peak value.
- the power consumption of the power amplifier which is amplified by a time constant determined by the capacitance of the smoothing means and the load current, is averaged. Acts to cover In the case of reproducing a music signal, the average power consumption due to the reproduction volume is sufficiently smaller than the peak power, so that the power supply voltage is supplied only from the first AC signal. If the load is the output power amplifier of the servo amplifier that drives the optical pickup element of the optical disk recording / reproducing device, the power consumption of the servo amplifier is reduced when the disk starts to rotate or the target is read by the track search.
- the second secondary winding of the transformer When the second secondary winding of the transformer is configured so as to be located between the primary winding and the first secondary winding due to its winding structure, As shown in Fig. 6, the second secondary winding, which is not used in normal use, also has the effect of transmitting the common-mode noise component contained in the primary-side AC signal source to the secondary side. This has the effect of being able to act as a shield structure that suppresses statically.
- FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power supply circuit for a power amplifier according to an embodiment of the present invention.
- a first rectifier DB 1 as first rectifier is connected to both ends of a first secondary winding S ec. 1 of a transformer T 1.
- the + output terminal a and the ⁇ output terminal b of the first rectifier DB 1 are connected to the + and one terminals of a smoothing capacitor C 1 as a smoothing means, respectively.
- a resistor R1 is connected between one of the two AC input terminals of the first rectifier DB1 and the transformer terminal to increase the voltage fluctuation rate.
- the positive and negative terminals of the smoothing capacitor C 1 are connected to a power input for supplying a positive power supply voltage (+ V cc) and a negative power supply voltage (_V cc) of the power amplifier PA. Each is connected to a terminal.
- a second rectifier DB2 which is a second rectifier, is provided at both ends of the second secondary winding Sec.2 of the power supply transformer T1. 1st rectifier D As in the case of Bl, the smoothing capacitor C1 is connected to the output terminal of the second rectifier DB2.
- an AC voltage having an effective value of 100 V at a frequency of 50 Hz supplied to the primary winding of the power supply transformer T 1 corresponds to the primary winding and the secondary winding of the power supply transformer.
- the voltage is transformed to a predetermined voltage determined by the turns ratio of the wire, and supplied to a first rectifier DB 1 and a second rectifier DB 2 provided at both ends of each secondary winding.
- the turns ratio of each secondary winding to the primary winding in the power transformer is such that the AC voltage at both ends of the first secondary winding is higher than the AC voltage at both ends of the second secondary winding. Since it is set to be large, the second rectifier DB 2 is cut off in the initial state, and is connected to the smoothing capacitor C 1 based on only the rectified voltage that is full-wave rectified by the first rectifier DB 1. Supplied.
- a charging current flows from the first secondary winding of the transformer T1 to the smoothing capacitor C1 to supply power to the power amplifier.
- the charging current and the voltage drop of the resistor R1 connected to the first secondary winding cause a voltage drop in the rectifier circuit output voltage.
- the larger the power supplied from the power amplifier to the load that is, the larger the charging current, the higher the voltage due to such a resistor.
- the drop increases and the voltage across smoothing capacitor C1 decreases.
- the second The rectifier DB2 conducts and starts supplying charging current to the smoothing capacitor C1 not only from the first secondary winding but also from the second secondary winding.
- Point Ic in FIG. 3 indicates this operating point. If the power supplied to the power amplifier further increases, the voltage fluctuation rate of the second secondary winding is smaller than the voltage fluctuation rate of the first secondary winding.
- the charging current from the secondary winding predominantly increases, and the voltage across the smoothing capacitor C 1, that is, the power supply voltage of the power amplifier PA, depends on the voltage fluctuation rate of the first secondary winding. However, according to the voltage fluctuation rate of the second secondary winding, it follows the load curve of 4 in FIG.
- the load curve viewed from the load PA side follows the load curve 3 when the load current is equal to or less than Ic, and follows the load curve 4 when the load current is larger than Ic.
- the load is a power amplifier that amplifies a music signal.
- the average power is smaller than the statistical properties of the music signal, so the charging current flows from the first secondary winding through the resistor R1 to the smoothing capacitor C1. Flows, there is no noise due to the diode, and the effect of noise removal by the resistor R 1 makes it less affected by noise from the primary side of the transformer T 1 .
- the ratio of the magnitude of the open voltage of the first and second secondary windings to the magnitude of the resistor R 1 By setting the value appropriately, it is possible to configure so that the charging current flows only from the first secondary winding to the smoothing capacitor C 1 during music reproduction or recording, which is different from the case of the power amplifier. To achieve the same effect Can be done. .
- the power supply circuit for a power amplifier according to the present invention will be described using two different AC signal sources for charging the smoothing capacitor C1 by using one secondary winding having a different transformer.
- the voltage division tap of one secondary winding is Obviously, it may be configured to use the output, or may be configured to use the respective secondary windings of two different transformers.
- the resistor R 1 connected to the first secondary winding has a smaller current supplied from the first secondary winding than that of the second secondary winding. It can be substituted by using a winding with a high resistance value.
- the second secondary winding is arranged between the primary winding and the first secondary winding so that the second secondary winding is located between the primary winding and the first secondary winding.
- the winding can be stabbed as a primary and secondary shield structure.
- the transformer referred to here is a transformer for obtaining a power supply insulated from the primary side, and is not necessarily limited to a transformer operating at a commercial frequency. You can use it as a transformer.
- the power supply circuit for the power amplifier supplies the charging current to the smoothing capacitor C 1 when the power level is reduced in accordance with the power consumption of the power amplifier PA as a load.
- the rectifying circuit to be performed is the first rectifying circuit with low noise generation and conduction, and when its power level is large, the rectifying circuit to supply the charging current to the smoothing capacitor C1 has a low voltage fluctuation rate.
- the power amplifier circuit acts as an efficient second rectifier circuit, so that the power amplifier circuit can control music signals and optical disk recording / reproducing devices. If the average supply power is small relative to the peak supply power, as in the case of a signal output, when the signal is used normally, that is, when a music signal is being played,
- the rectifier circuit Since only the rectifier circuit can function, it prevents the noise generated in the rectifier circuit, and at the same time prevents the transmission of noise from the power supply to the amplifier circuit. It is possible to prevent the deterioration of the quality of the amplified signal due to the influence of the mixing, that is, the deterioration of the sound quality.
- the voltage fluctuation rate is reduced by inserting a resistor in series with the first secondary winding, a high-frequency rejection caused by a steep voltage-current change based on the stray reactance component of the transformer or smoothing capacitor.
- the generation of the ngging component can be damped even at an extremely high frequency.
- the first transformer can be designed with a winding structure giving priority to the voltage fluctuation rate
- the second transformer can be used to prevent noise propagation and generation. It is possible to design an optimal winding structure.
- the second secondary winding of the transformer is configured so as to be located between the primary winding and the first secondary winding due to the winding structure.
- the shield has the effect of preventing common mode noise conducted from the primary side of the transformer via the power supply transformer from entering the amplifier.
- the second secondary winding is connected between the primary winding and the first secondary winding.
- the present invention relates to a circuit for supplying power to a power amplifier for driving a speaker for reproducing a music signal or a servo amplifier for forming a music signal optical disk recording / reproducing apparatus.
- the switching noise generated during rectification and the peak current flowing through the rectifying and smoothing circuit are effectively suppressed, and at the same time, the noise included in the AC signal source connected to the primary side of the transformer, which is the power supply, is transmitted to the power amplifier. Is also useful to control effectively.
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Description
明 細 書 電力増幅器用電源供給回路 技術分野
本発明は電力増幅器用電源供給回路に関し、 特に、 音声信号や音楽信 号を増幅する電力増幅器あるいは音楽信号出力を得るために作用してい る電力増幅回路部分へ電源を供給する電源回路に関する。 ここで、 電力 増幅器とは、 音楽信号を再生するためにスピー力を駆動する電力増幅器 、 あるいは音楽信号用光ディスク録音再生装置を構成するサーポアンプ などのことである。 背景技術
従来、 商用交流電源から電力増幅器に電力を供給するための直流電源 を得る電源回路は、 電圧を変換する トランス、 交流を整流する整流回路 および平滑コンデンサを用いて構成する電源回路があった。
さ らに、 これらの交流直流変換のための整流回路は半導体ダイォー ド によつて構成されていた。
しかしながら、 従来の整流回路においては、 それに含まれるダイォー ドのもつ低い内部ィ ンピーダンス と有限のスィ ツチングスピー ドの影響 、 すなわち リバース リ カバリ チャージと、 ト ラ ンス、 平滑コンデンサ、 配線などの周辺回路のもつ浮遊ィ ンダクタンスゃキャパシタ ンスによ り 、 ダイォー ドの過渡状態である と きにいわゆるスィ ツチングノイズを発 生するが、 このノイズが例えば電源ラインを介して電力増幅器へ回 り込 む等によ り本来の増幅動作に悪影響を及ぼし音質を劣化させてしま う と いう問題点があった。
また、 ダイオー ドのスイ ッチングノイズは、 それ自身がノーマルモー' ドノイズと して 2次側電力増幅器等に対して伝導するばかり でなく 、 絶 縁された ト ラ ンスの 1次側卷線と 2次側卷線の間に存在する浮遊容量成 分によ り コモンモー ドノイズをも発生して、 異なる電源 ト ラ ンスによ り 動作する他の回路部分との接続線上を伝導し、 信号の伝送に混入し悪影 響を与えていた。
また、 ダイオー ドの導通時の内部抵抗は低いために、 大きな電流によ り短期間に平滑回路素子への充電が行われ、 このピーク電流が電源回路 に含まれる トランスや配線等からいわゆる電磁誘導ノイズを発生させ、 これもまた電力増幅器へ悪影響を与えていた。
また、 トランス 1次側に接続される交流信号源である商用電源に含ま れる他の機器等によ り発生したノーマルモー ドノイズおょぴコモ ンモー ドノイズが、 トランスを介して電力増幅器へ伝導されるこ とによ り 、 こ れもまた電力増幅器へ悪影響を与えていた。
そこで、 従来よ り 、 整流ダイオー ドと平滑コンデンサとの間にイ ンダ クタを設けチョークイ ンプッ ト型整流回路と し、 ダイオー ドがカ ツ トォ フ しなレ、よ う にするこ とによ り 、 ダイォー ドのスィ ツチングによるノィ ズの発生を防止していた。 しかしながら、 小さな負荷電流においてもダ ィォー ドの電流を連続的に流し続けてスィ ツチングノ イ ズの発生を阻止 するためには、 イ ンダクタンス に極めて大きな値を必要と し、 機器の小 型化が困難であった。
また、 イ ンダク タは鉄芯に巻線を多数巻きつける という構造上、 複雑 かつ大きな寄生リ ァク タンス成分を持ち、 これがノイズ除去の妨げとな 'つていた。
また、 電力増幅器へ電力を供給する電源回路がノイズを発生しなく な つたと しても、 対象とする機器と同じ電源から電力を給電される外部の
機器もまた多く はダイォー ドによるコンデンサインプッ ト型整流平滑を 有し、 ノイズを発生しており 、 これが電源線よ り電源 ト ラ ンスを会して 電力増幅器に伝播し混入してく るという問題があつた。
本発明は、 このよ う な課題によ り なされたもので、 簡単な構成によ り 、 音楽信号を増幅する電力増幅器あるいは音楽信号を得るために作用し ている電力増幅回路部分へ電源を供給する電源回路において、 整流回路 が整流時に伴い発生するスィ ツチングノイズと整流平滑回路を流れる ピ ーク電流値を効果的に抑制する と同時に、 電源である ト ラ ンス 1次側に 接続される交流信号源に含まれるノイズの電力増幅器への伝導をも効果 的に抑制し、 上記問題点を解決する電源回路を提供するこ と を目的と し ている。 発明の開示
本発明の電力増幅器用電源供給回路は、 第 1の交流電源回路と、 前記 第 1 の交流電源回路よ り も電圧変動率が小さく、 かつ、 解放電圧が低く 設定された第 2 の交流電源回路とを備え、 前記第 1 の交流電源回路と前 記第 2の交流電源回路とを電力増幅器に接続し、 前記電力増幅器の消費 電力に応じて前記第 1の交流電源回路と前記第 2の交流電源回路との何 れかの出力が選択的に使用されるよ うに構成したものである。
本発明の他の態様では、 第 1の交流信号を整流して第 1の整流信号を 生成する第 1 の整流手段と、 前記第 1 の交流信号より も電圧変動率が小 さく、 かつ、 解放電圧が低い第 2の交流信号を整流して第 2の整流信号 を生成する第 2の整流手段と、 前記第 1の整流手段の出力および前記第 2の整流手段の出力に共通に接続され、 前記第 1の整流信号および前記 第 2の整流信号を平滑化する平滑手段とを備え、 前記平滑手段の出力を 電源電圧と して電力増幅器を動作させるようにしている。
本発明のその他の態様では、 前記第 1の交流信号および前記第 2の交 流信号を発生する トランスを備え、 前記トランスの 2次卷線と前記第 1 の整流手段との間に、 電圧変動率を大きくするための抵抗を備える。
本発明のその他の態様では、 前記第 1の交流信号および前記第 2の交 流信号を発生する トランスを備え、 前記第 1 の交流信号を発生する トラ ンスの 2次卷線と して、 前記第 2 の交流信号を発生する ト ラ ンスの 2次 卷線よ り も卷線抵抗が大きいものを用いるよ うにしている。
本発明のその他の態様では、 前記トランスは、 1つの 1次卷線に対し て、 前記第 1 の交流信号を発生する第 1 の 2次卷線と、 前記第 2 の交流 信号を発生する第 2 の 2次卷線とを備えて構成され、 前記第 2 の 2次巻 線を前記 1次卷線と前記第 1の 2次卷線との間に設置している。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の実施形態における電力増幅器用電源供給回路の全体 構成を示す図である。
図 2は、 本発明の他の実施形態を示す図である。
図 3 は、 本発明の動作原理を説明するための電力増幅器用電源供給回 路の電源電圧一負荷電流特性を示す図である。
図 4 は、 電源 トランスから整流回路への出力電圧変動率を示す等価回 路である。
図 5は、 音楽信号の振幅と出現確率の関係を示す図である。
図 6 は、 光ディスク再生装置のサーポ回路の消費電流を示す図である 図 7 は、 本発明の実施形態におけるコモ ンモー ドノイズフ ィ ルタ と し ての等価回路を示す図である。
図 8は、 本発明の実施形態における トランスの構造を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
本実施形態の電力増幅器用電源供給回路は、 第 1 の交流信号を整流し て第 1 の整流信号を生成する第 1 の整流手段と、 第 1 の整流手段の出力 にその出力が接続されるよ り低い第 2 の電圧の交流信号を整流して第 2 の整流信号を生成する第 2の整流手段と、 前記第 1 と第 2の整流信号出 力を平滑する平滑手段と、 当該平滑手段の出力を電源電圧と して動作す る電力増幅器とを備え、 第 1 の交流信号源は第 2の交流信号源よ り も高 い開放電圧と高い電圧変動率を有しているよ うに構成される。
ここで、 第 1の交流信号源の電圧変動率低下手段は、 2次巻線に直列 に揷入された抵抗を用いるように構成される。
または、 第 1 の交流信号源の電圧変動率低下手段は、 2次側巻線の直 流抵抗を用いるよ うに構成される。
また、 上述した課題のう ち外部からのノイズの混入を解決するために 、 第 2の 2次側卷線を 1次側卷線と第 1 の 2次側卷線の間に位置するよ う構成される。
本実施形態における電力増幅器用電源供給回路は、 第 1 の交流信号と 、 開放電圧が第 1 の交流信号よ り低く 、 電圧変動率が第 1 の交流信号よ り大きな第 2 の交流信号の各々の整流手段の出力を互いに接続するよ う 構成したので、 負荷である電力増幅器の消費電流が小なる時は第 1 の交 流信号からのみ電源電圧を供給し、 電力増幅器の消費電流が大なる時は 主に第 2 の交流信号から電源電圧を供給するよ うに作用する。
こ こで、 電源 ト ラ ンスは図 4にて示す等価回路にて明らかなよ う に、 2次側に接続された平滑回路のコンデンサと組み合わせられることによ り 、 1次側入力から 2次側出力へのローパスフィルタを構成する。 電源 ト ランスの電圧変動率が大きいときには、 図 4 の 1次側巻線抵抗
.
6
R d c l 、 2次側卷線抵抗 R d c 2 、 1次側漏洩磁束による リ ーケージ イ ンダクタンス L 1 e a k 1 、 および 2次側漏洩磁束による リーケージ インダクタンス L I e a k 2が大き く なることを意味するから、 ローパ スフィルタ と しての作用が強く なる性質を持ち、 1次側交流電圧源に含 まれるノーマルモー ドノイズをよ り多く減衰し 2次側へのノイ ズの伝達 を阻止するよ うに作用する。
またここで、 電圧変動率の大きい第 1 の交流信号源は、 交流信号源と して第 2 の交流信号源よ り も変動率が大きいので大きな出力イ ンピーダ ンスを有するから、 整流ダイォー ドの両端の電圧が順方向よ り逆方向に 移行する際に短期間流れる逆方向電流が終了してダイオー ドがカ ッ トォ フする ときに配線や回路素子のもつイ ンダクタンスとキャパシタンスに よる振動を制動して、 ダイオー ドのカ ツ トオフ時におけるノイズの発生 を阻止するように働く。
と ころで、 音楽信号の振幅とその現れる確立はガウス性の統計的性質 をもつ。 このため、 図 5に示すよ う に音楽信号の平均電力はピーク電力 の 9分の 1程度であると考えられる。 すなわち、 電力増幅器が増幅する 音楽信号はピーク値に対して実効値が低いという性質を持つ。
ここで、 音楽信号の統計的性質については、 例えば、 「番組音とモデ ル信号の性質」 (江原史郎、 ラジオ技術 1 9 7 8年 4月号 p p . 2 3 8 、 ラジオ技術社) 等に詳しく 開示されている。
本発明における電力増幅器用電源供給回路は、 平滑手段の静電容量と 負荷電流によ り決まる時定数によって増幅する電力増幅器の消費電力が 平均化されているので、 整流平滑回路は平均的消費電力をまかなう よ う 作用する。 音楽信号を再生する場合においては、 その再生音量による平 均的消費電力がピーク電力よ り十分に小さいので、 前記第 1 の交流信号 からのみ電源電圧を供給される。
また、 負荷が光ディスク録音再生装置の光学ピックアップ素子を駆動 するサーボアンプの出力電力増幅器である場合、 サーボアンプの消費電 力は、 ディスク回転を開始する と き、 または トラ ックサーチによ り 目的 の読み取り位置まで光学系を移動する際に大きな電力を必要と し、 再生 または録音中は微小な位置制御によ り小さな消費電力となるので、 図 5 に示すよ う に通常の音楽再生による平均的消費電力がピーク電力よ り十 分に小さいから、 前記第 1の交流信号からのみ電源電圧を供給される。
なお、 ト ラ ンスの第 2 の 2次側卷線を、 その卷線構造上、 1次側巻線 と第 1 の 2次側卷線の間に位置するよ う に構成したと きは、 図 6 に示す よ う に通常の使用状態において使用 していない第 2の 2次卷線は、 さ ら に、 1次側交流信号源に含まれるコモンモー ドノイズ成分の 2次側への 伝達を効果的に抑制するシールド構造と して作用できる効果がある。
以下に、 本実施形態の詳細を図面を用いて説明する。
図 1 は、 本発明の実施形態による電力増幅器用電源供給回路の全体構 成図である。
図 1 において、 ト ラ ンス T 1 の第 1 の 2次卷線 S e c . 1 の両端には 第 1 の整流手段である第 1 の整流器 D B 1 が接続されている。 第 1整流 器 D B 1 の +出力端子 a および—出力端子 b は、 平滑手段と しての平滑 用コンデンサ C 1 のそれぞれ +および一端子に接続されている。 第 1整 流器 D B 1 の 2つの交流入力端子の一方と ト ラ ンス端子間には電圧変動 率を大き くするための抵抗器 R 1 が接続されている。 さ らに、 平滑コ ン デンサ C 1 の +端子おょぴ一端子は、 電力増幅器 P Aの正の電源電圧 ( + V c c ) および負の電源電圧 (_ V c c ) を供給するための電源入力 端子にそれぞれ接続されている。
また、 電源 ト ラ ンス T 1 の第 2 の 2次卷線 S e c . 2 の両端には、 第 2 の整流手段である第 2整流器 D B 2が設けられている。 第 1整流器 D
B l の場合と同様にして、 第 2整流器 D B 2 の出力端子には、 前記平滑 用コンデンサ C 1が接続されている。
次に、 本発明の実施形態における電力増幅器用電源供給回路の電源供 給動作について図 1および図 3 を用いて説明する。
初めに、 電力増幅器 P Aに入力信号が供給されていない状態、 つま り 、 電力増幅器 P Aからは信号が出力されていない初期状態において、 電 源供給回路から電力増幅器 P Aに電源電圧が供給される動作について図 1 を用いて説明する。
図 1 において、 電源 ト ラ ンス T 1 の 1次卷線に供給された周波数 5 0 H z の実効値 1 0 0 Vの交流電圧は、 かかる電源 ト ラ ンスの 1次卷線と 2次巻線の卷数比で決まる所定電圧に変圧されて、 それぞれの 2次巻線 の両端に設けられた第 1整流器 D B 1およぴ第 2整流器 D B 2 に供給さ れる。
電源 ト ラ ンスにおけるそれぞれの 2次卷線の 1次卷線に対する卷数比 は、 第 1 の 2次側卷線両端の交流電圧のほうが第 2 の 2次側卷線両端の 交流電圧よ り大き く なるよ う に設定されているから、 第 2整流器 D B 2 は初期状態においてはカ ツ トオフ しており 、 第 1整流器 D B 1 によって 全波整流された整流電圧のみよ り平滑コンデンサ C 1 に供給される。
次に、 電力増幅器 P Aが負荷に電力を供給している動作状態における 電源供給回路の動作について図 1および図 3を用いて説明する。
電力増幅器が負荷に電力を供給する とき、 電力増幅器へ電力を供給す るために、 ト ランス T 1 の第 1 の 2次側卷線から平滑コンデンサ C 1 に 充電電流が流れる。 この充電電流と、 第 1 の 2次側巻線に接続された抵 抗器 R 1 の電圧降下によ り 、 整流回路出力電圧に電圧降下をもたらす。 図 3の負荷曲線 3 にて示すよ う に、 電力増幅器から負荷への供給電力が 大きいほど、 すなわち充電電流が大きいほど、 かかる抵抗器による電圧
降下は大きくなり、 平滑コンデンサ C 1の両端の電圧が減少する。
いま、 負荷である電力増幅器への供給電力が増えて、 平滑コンデンサ C 1 の両端電圧が、 第 2の 2次側卷線の開放交流電圧のピーク値よ り低 下したとする と、 第 2整流器 D B 2が導通して、 第 1 の 2次側卷線から だけではなく 第 2の 2次側卷線からも平滑コンデンサ C 1への充電電流 の供給を開始する。 図 3 の I c 点がこの動作点を示している。 更に電力増 幅器への供給電力がよ り一層増えた場合、 第 2の 2次側卷線の電圧変動 率は第 1 の 2次側卷線の電圧変動率よ り小さいので、 第 2の 2次側卷線 からの充電電流が支配的に増加し、 平滑コンデンサ C 1 の両端電圧、 す なわち、 電力増幅器 P Aの電源電圧は、 第 1 の 2次側卷線の電圧変動率 によ らず、 第 2の 2次側卷線の電圧変動率に従い、 図 3 の 4の負荷曲線 に従う ようになる。
すなわち、 負荷 P A側からみた負荷曲線は、 負荷電流が I c 以下では 負荷曲線 3 に従い、 負荷電流が I c よ り大きい場合には負荷曲線 4 に従 う こと となる。
負荷が音楽信号を増幅する電力増幅器の場合を考える。 音楽信号を再 生している時は平均電力は、 前記音楽信号の統計学的性質よ り小さいた めに、 第 1 の 2次側卷線から抵抗器 R 1 を通して平滑コンデンサ C 1 に 充電電流が流れるから、 ダイオー ドによるノ イ ズの発生はなく 、 また抵 抗器 R 1 によるノイズ除去の作用によ り 、 ト ラ ンス T 1 の 1次側からの ノイズの影響も受けにく く なる。
同様にして、 電源回路の負荷が光ディ スク装置を駆動するサーボ回路 の場合においても、 第 1 およぴ第 2の 2次側巻線の開放電圧の大小の比 と抵抗器 R 1 の大き さを適当に設定するこ とによ り 、 音楽再生または録 音時には第 1 の 2次側卷線のみから平滑コンデンサ C 1 に充電電流が流 れるよ う に構成できるので、 電力増幅器の場合と同様の効果を得るこ と
が出来る。 .
なお、 本発明の電力増幅器用電源供給回路は、 この実施形態では、 平 滑コンデンサ C 1への充電を担う 2つの異なる交流信号源を 1 つの トラ ンスの異なる 2次側卷線を用いて説明したが、 実施例に限定されるこ と なく 、 2つの交流信号のそれぞれの開放交流電圧と電源変動率の大小の 関係が同じであれば、 1つの 2次側卷線の分圧タ ップ出力を用いるよ う 構成してもよレ、し、 2つの異なる ト ラ ンスのそれぞれの 2次側卷線を用 いるよ うに構成してもよいことは明らかである。
また、 第 1 の 2次卷線に接続された抵抗器 R 1 は、 第 1 の 2次卷線か ら供給される電流が第 2の 2次卷線のそれよ り も小さいこ とから、 抵抗 値の高い卷線とすることによ り代用可能である。
また、 図 8 に示すがごと く第 2 の 2次側卷線を 1 次側卷線と第 1 の 2 次側卷線の間に位置するよ う構成するこ とによ り 、 第 2の卷線を 1次側 と 2次側のシールド構造と して作用刺せることが出来る。
また、 異なる変動率と開放電圧をもつ交流電圧源をさ らなる複数個用 意することで同様の効果が得られることも明かである。
こ こでいう ト ラ ンス とは、 1次側から絶縁した電源を得るための トラ ンスであって、 必ずしも商用周波数で動作する ト ラ ンスに限定されるこ とはなく、 例えばスィ ツチング電源の トランス等と してもよレ、。
以上詳しく説明したよ う に、 本発明における電力増幅器用電源供給回 路は、 負荷である電力増幅器 P Aの消費電力に応じて、 その電力レベル が小なる ときは平滑コンデンサ C 1 に充電電流を供給するべき整流回路 をノイズの発生および伝導が少ない第 1 の整流回路と し、 その電カレべ ルが大なる ときは平滑コンデンサ C 1 に充電電流を供給するべき整流回 路を電圧変動率が少なく効率のよい第 2の整流回路とするよ う に作用す るので、 電力増幅回路が音楽信号や光ディスク記録録音再生装置のサー
ボ信号出力のよ う にピーク供給電力に対して平均供給電力が小さな信号 の場合に、 その通常使用時すなわち音楽信号を演奏している ときに、 第
1 の整流回路のみを機能させるこ とが出来るので、 整流回路において発 生するノ イ ズの発生を防止する と同時に、 電源よ り増幅回路へのノイズ の伝導を防止せしめて、 電力増幅器のノイズ混入の影響による増幅信号 の品質低下、 すなわち音質の劣化を阻止することが可能となる。
なお、 電圧変動率の低下を第 1 の 2次卷線に直列に抵抗器を挿入する ことで作った場合、 トランスや平滑コンデンサのもつ浮遊リ ァクタンス 成分に基づく 急峻な電圧電流変化に伴う高周波リ ンギング成分の発生を 極めて高い周波数においても制動せしめることができる。
なお、 電圧変動率の低下を第 1 とは別の第 2の トランスの 2次卷線に よ り構成した場合、 ト ラ ンスの設計上相反する電圧変動率と ノイズフィ ルタ効果を得るための設計上の ト レー ドオフ関係から開放され、 第 1 の トランスは電圧変動率を優先に卷き線構造を設計するこ とができ、 第 2 の ト ラ ンスはノイ ズの伝播や発生防止のために最適な巻き線構造に設計 することが可能となる。
なお、 図 8 のごと く ト ラ ンスの第 2 の 2次側卷線を、 その卷線構造上 、 1次側巻線と第 1 の 2次側卷線の間に位置するよ う に構成したと きは 、 ト ラ ンス 1次側から電源 ト ラ ンスを経由 して伝導してく る コモンモー ドノィズが増幅器へ進入することを防ぐシールドと しての効果がある。 なお、 2 つの 2次卷線が 1 つの ト ラ ンス上に構成される と きには、 第 2の 2次側卷線が、 1次側卷線と第 1 の 2次側巻線の間に位置するよ う に ト ラ ンスの構造を構成するこ とによ り 、 1次および 2次の巻線間に存 在する浮遊容量 1 1 は通常使用状態では使用 しない第 2 の 2次卷線に対 して存在するので、 第 2 の卷線をコモンモー ドノ イ ズフィルタ のための シール ドと して使用するこ とが可能となる。 さ らにこの場合、 シール ド
を新たに加えるのではないから、 新しい占有体積が必要無く 、 卷線設計 において窓面積の有効利用率を妨げないというメ リ ッ トも併せ持つ。 産業上の利用可能性
本発明は、 音楽信号を再生するためにスピーカを駆動する電力増幅器 、 あるいは音楽信号用光ディスク録音再生装置を構成するサーボアンプ などに電源を供給する回路において、 簡単な構成によ り、 整流回路が整 流時に伴い発生するスイ ッチングノイズと整流平滑回路を流れるピーク 電流値を効果的に抑制すると同時に、 電源である トランス 1次側に接続 される交流信号源に含まれるノィズの電力増幅器への伝導をも効果的に 抑制するのに有用である。
Claims
1 . 第 1の交流電源回路と、
前記第 1 の交流電源回路よ り も電圧変動率が小さく、 かつ、 解放電圧 が低く設定された第 2の交流電源回路とを備え、
前記第 1の交流電源回路と前記第 2の交流電源回路とを電力増幅器に 接続し、 前記電力増幅器の消費電力に応じて前記第 1の交流電源回路と 前記第 2の交流電源回路との何れかの出力が選択的に使用されるよ うに 構成したことを特徴とする電力増幅器用電源供給回路。
2 . 第 1 の交流信号を整流して第 1 の整流信号を生成する第 1 の整流手 段と、
前記第 1 の交流信号よ り も電圧変動率が小さく 、 かつ、 解放電圧が低 い第 2 の交流信号を整流して第 2の整流信号を生成する第 2 の整流手段 と、
前記第 1の整流手段の出力および前記第 2の整流手段の出力に共通に 接続され、 前記第 1 の整流信号および前記第 2の整流信号を平滑化する 平滑手段とを備え、
前記平滑手段の出力を電源電圧と して電力増幅器を動作させるよ うに したことを特徴とする電力増幅器用電源供給回路。
3 . 前記第 1 の交流信号および前記第 2 の交流信号を発生する トランス を備え、
前記ト ランスの 2次卷線と前記第 1 の整流手段との間に、 電圧変動率 を大きくするための抵抗を備えたことを特徴とする請求の範囲第 2項に 記載の電力増幅器用電源供給回路。
4 . 前記第 1 の交流信号および前記第 2 の交流信号を発生する トランス を備 、
前記第 1 の交流信号を発生する トランスの 2次卷線と して、 前記第 2 の交流信号を発生する ト ランスの 2次卷線よ り も巻線抵抗が大きいもの を用いるよ うにしたことを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の電力増 幅器用電源供給回路。
5 . 前記ト ランスは、 1つの 1次卷線に対して、 前記第 1 の交流信号を 発生する第 1 の 2次卷線と、 前記第 2 の交流信号を発生する第 2 の 2次 卷線とを備えて構成され、
前記第 2の 2次巻線を前記 1次卷線と前記第 1の 2次巻線との間に設 置したことを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の電力増幅器用電源供 給回路。
6 . 前記ト ランスは、 1つの 1次卷線に対して、 前記第 1 の交流信号を 発生する第 1 の 2次巻線と、 前記第 2 の交流信号を発生する第 2の 2次 卷線とを備えて構成され、
前記第 2 の 2次卷線を前記 1次卷線と前記第 1 の 2次卷線との間に設 置したことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の電力増幅器用電源供 給回路。
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PCT/JP2002/009529 WO2004027956A1 (ja) | 2002-09-17 | 2002-09-17 | 電力増幅器用電源供給回路 |
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WO (1) | WO2004027956A1 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5883531A (ja) * | 1981-11-09 | 1983-05-19 | 松下電器産業株式会社 | 電源装置 |
EP0261894A1 (en) * | 1986-09-20 | 1988-03-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Power source apparatus |
JPH09135569A (ja) * | 1995-11-07 | 1997-05-20 | Sony Corp | トランス式ワールドワイド電源 |
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-
2002
- 2002-09-17 WO PCT/JP2002/009529 patent/WO2004027956A1/ja active Application Filing
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