(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を増幅する電力増幅部と、前記電力増幅部の出力電圧に追従して該電力増幅器への電源電圧を生成する自励式チョッパー型スイッチング電源部を有し、かつ前記スイッチング電源部は、該スイッチング電源部の出力電圧と第１の基準電圧とを比較する第１比較器と、前記第１比較器の比較結果に応じて制御されるスイッチングトランジスタと、このスイッチングトランジスタの出力を平滑化し出力電圧とするフィルタとから構成される電力増幅器であって、
前記スイッチング電源部に前記電力増幅部の出力電圧と前記スイッチングトランジスタに供給される電源電圧との差を検出する減算器と、前記減算器で検出した差の電圧と第２の基準電圧とを比較し、該差の電圧が前記第２電圧の基準電圧より小さい時に信号を出力する第２比較器を更に設け、
前記差の電圧が前記第２の基準電圧より大きい場合には、前記第１比較器の出力にしたがって前記スイッチングトランジスタをオンさせ、前記差の電圧が前記第２の基準電圧より小さい場合には、前記第２比較器の出力信号により前記第１比較器をオンにして前記スイッチングトランジスタをオンさせることを特徴とする電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音声信号等の信号の電力増幅に使用される電力増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入力電圧を増幅する電力増幅部の出力電圧に追従して電源電圧を生成する自励式チョッパー型スイッチング電源を有する低損失の電力増幅器としては、図３に示す構成のものが知られている。同図において、電力増幅器は、入力電圧Ｖｉを増幅する電力増幅部２０１と、電力増幅部２０１の出力電圧Ｖｏに追従して該電力増幅部２０１への電源電圧を生成する自励式チョッパー型の正側スイッチング電源部２１５、及び負側スイッチング電源部２１６を備える。
【０００３】
スイッチング電源部２１５は、電力増幅部２０１の出力電圧Ｖｏと定電圧源２０２の出力電圧Ｖｃとを加算して基準電圧Ｖｒを生成する加算器２０３と、この基準電圧Ｖｒとスイッチング電源部２１５の出力電圧Ｖｓとを比較する比較器２１４と、この比較器２１４の比較結果を遅延する遅延器２１１と、この遅延器２１１の出力に応じて制御されるスイッチングトランジスタ２１２と、このスイッチングトランジスタ２１２の出力を平滑化して出力電圧Ｖｓを生成するためのコイル２０８，ダイオード２０９及びコンデンサ２１０からなるフィルタとから構成される。また、電力増幅部２０１は、入力電圧Ｖｉを増幅する電圧増幅器２０７及び該電圧増幅器２０７の出力信号により制御される、相補接続のトランジスタ２０５、２０６から構成され、このトランジスタ２０５のエミッタとトランジスタ２０６のコレクタとの接続点には負荷２１３が接続されている。なお、負側スイッチング電源部２１６も正側スイッチング電源部２１５と同様の構成を備えている。
【０００４】
この構成において、電力増幅部２０１の出力電圧Ｖｏに定電圧源２０２の出力電圧Ｖｃを加算器２０３により加算した電圧をスイッチング電源部２１５の基準電圧Ｖｒとして使用し、スイッチング電源部２１５の出力電圧Ｖｓを電力増幅部２０１の電源としてトランジスタ２０５、２０６に供給することにより、電力増幅部２０１の電力損失を低減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図４は基準電源部を等価的に表した一般的な自励式チョッパー型スイッチング電源部２１５を示し、図５は、スイッチング電源部２１５の出力電圧Ｖｓが入力電圧Ｖｉの１／２より大きい時の出力電圧Ｖｓと基準電圧Ｖｒの波形を示している。また、図６は、スイッチング電源部２１５の出力電圧Ｖｓと電力増幅部２０１の出力電圧Ｖｏの波形図を示している。
【０００６】
この構成において、スイッチング電源部２１５の出力電圧Ｖｓが電源電圧Ｖｃｃの１／２より大きい場合には、図５に示すように、出力電圧Ｖｓにおけるリップル成分の電圧上昇時の電圧増加率の絶対値は電圧降下時の電圧増加率の絶対値より小さく、比較器２１４が基準電圧Ｖｒと出力電圧Ｖｓとの比較結果により遅延器２１１を通してスイッチングトランジスタ２１２を制御するまでの出力電圧の単位時間当たりの増加分の絶対値は出力電圧Ｖｓが降下している時のｔＯＦＦの方が上昇している時のｔＯＮよりも大きい。よって、スイッチング電源部２１５の出力電圧Ｖｓが基準電圧Ｖｒより低い時の（ＶＲ−）の方が高い時の（ＶＲ＋）より大きい。
【０００７】
従って、図６に示すように、図３に示す電力増幅部２０１の出力電圧Ｖｏに追従する電源電圧Ｖｓを生成するためのスイッチング電源部２１５を有する低損失型電力増幅器においては、電力増幅部２０１の出力電圧Ｖｏとスイッチング電源部２１５の出力電圧Ｖｓとが重なる領域のリップル成分が電力増幅部２０１の出力電圧Ｖｏに干渉し、出力波形を歪ませてしまう。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、電力増幅部の出力電圧が大きい振幅の場合でもスイッチング電源部の出力電圧が歪むことがない電力増幅器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力電圧を増幅する電力増幅部と、前記電力増幅部の出力電圧に追従して該電力増幅部への電源電圧を生成する自励式チョッパー型スイッチング電源部を有し、かつ前記スイッチング電源部は、該スイッチング電源部の出力電圧と第１の基準電圧とを比較する第１比較器と、前記第１比較器の比較結果に応じて制御されるスイッチングトランジスタと、このスイッチングトランジスタの出力を平滑化し出力電圧とするフィルタとから構成される電力増幅器であって、前記スイッチング電源部に前記電力増幅部の出力電圧と前記スイッチングトランジスタに供給される電源電圧との差を検出する減算器と、前記減算器で検出した差の電圧と第２の基準電圧とを比較し、該差の電圧が前記第２電圧の基準電圧より小さい時に信号を出力する第２比較器を更に設け、前記差の電圧が前記第２の基準電圧より大きい場合には、前記第１比較器の出力にしたがって前記スイッチングトランジスタをオンさせ、前記差の電圧が前記第２の基準電圧より小さい場合には、前記第２比較器の出力信号により前記第１比較器をオンにして前記スイッチングトランジスタをオンさせることを特徴とする。
【００１０】
これにより、電力増幅部の出力電圧が大きい振幅の場合でもスイッチング電源部の出力電圧が電力増幅部の出力電圧に干渉せず、スイッチング電源部の出力電圧のリップル成分により生じる電力増幅部の出力電圧の歪みを抑制できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、入力電圧を増幅する電力増幅部と、前記電力増幅部の出力電圧に追従して該電力増幅部への電源電圧を生成する自励式チョッパー型スイッチング電源部を有し、かつ前記スイッチング電源部は、該スイッチング電源部の出力電圧と第１の基準電圧とを比較する第１比較器と、前記第１比較器の比較結果に応じて制御されるスイッチングトランジスタと、このスイッチングトランジスタの出力を平滑化し出力電圧とするフィルタとから構成される電力増幅器であって、前記スイッチング電源部に前記電力増幅部の出力電圧と前記スイッチングトランジスタに供給される電源電圧との差を検出する減算器と、前記減算器で検出した差の電圧と第２の基準電圧とを比較し、該差の電圧が前記第２電圧の基準電圧より小さい時に信号を出力する第２比較器を更に設け、前記差の電圧が前記第２の基準電圧より大きい場合には、前記第１比較器の出力にしたがって前記スイッチングトランジスタをオンさせ、前記差の電圧が前記第２の基準電圧より小さい場合には、前記第２比較器の出力信号により前記第１比較器をオンにして前記スイッチングトランジスタをオンさせることで、電力増幅部の出力電圧が大きい振幅の場合でもスイッチング電源部の出力電圧が電力増幅部の出力電圧に干渉しないようになる。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態による電力増幅器の回路図である。同図において、電力増幅器は、入力端子１００から入力される入力電圧Ｖｉを増幅する電力増幅部１０１と、電力増幅部１０１の出力電圧Ｖｏに追従して該電力増幅部１０１への電源電圧を生成する自励式チョッパー型の正側スイッチング電源部１１７、及び負側スイッチング電源部１１８を備える。
【００１４】
スイッチング電源部１１７は、電力増幅部１０１の出力電圧Ｖｏと定電圧源１０４の出力電圧Ｖｃとを加算して基準電圧Ｖｒ１を生成する加算器１０３と、この基準電圧Ｖｒ１とスイッチング電源部１１７の出力電圧Ｖｓとを比較する第１比較器１０２と、この第１比較器１０２の比較結果を遅延する遅延器１１３と、この遅延器１１３の出力に応じて制御されるスイッチングトランジスタ１０５と、このスイッチングトランジスタ１０５の出力を平滑化して出力電圧Ｖｓを生成するためのコイル１０６，ダイオード１０７及びコンデンサ１０８からなるフィルタと備え、更にスイッチング電源部１１７は、電力増幅部１０１の出力電圧Ｖｏとスイッチングトランジスタ１０５に供給される電源電圧Ｖｃｃとの差を検出する減算器１１１と、減算器１１１で検出した差の電圧と基準電源１１０の基準電圧Ｖｒ２とを比較し、この差の電圧が基準電圧Ｖｒ２より小さい時に信号を出力する第２比較器１０９を備え、この第２比較器１０９の出力信号を逆流防止用ダイオード１１２を介して第１比較器１０２の反転入力端に加え、この第１比較器１０２をオンしてスイッチングトランジスタ１０５をオンさせる構成になっている。
【００１５】
また、電力増幅部１０１は、入力電圧Ｖｉを増幅する電圧増幅器１１４及び該電圧増幅器１１４の出力信号により制御される、相補接続のトランジスタ１１５、１１６から構成され、このトランジスタ１１５のエミッタとトランジスタ１１６のコレクタとの接続点には負荷１１９が接続されている。なお、負側スイッチング電源部１１８も正側スイッチング電源部１１７と同様の構成を備えている。
【００１６】
この構成において、入力端子１００から入力された入力電圧Ｖｉは電圧増幅器１１４により増幅された後、トランジスタ１１５、１１６を入力電圧Ｖｉに応じて導通させることにより発生する出力電圧Ｖｏを負荷１１９に供給される。ここで、減算器１１１は電力増幅部１０１の出力電圧Ｖｏとスイッチングトランジスタ１０５の電源電圧Ｖｃｃとの差を検出し、第２比較器１０９は減算器１１１で検出した差の電圧と基準電源１１０の基準電圧Ｖｒ２とを比較し、この差の電圧（Ｖｃｃ−Ｖｏ）が基準電圧Ｖｒ２より小さい時には、第１比較器１０２がオンにする。これにより、スイッチングトランジスタ１０５をオンにするとともにコイル１０６，ダイオード１０７及びコンデンサ１０８からなるフィルタを通して得られる電圧は電力増幅部１０１の電源電圧Ｖｓとして電力増幅部１０１に供給される。
【００１７】
今、図２に示すように電源電圧Ｖｃｃと電力増幅部１０１の出力電圧Ｖｏとの差が基準電圧Ｖｒ２より小さくなるようなピーク電圧を持つ正弦波出力電圧Ｖｏが出力されたとすると、電力増幅部１０１の出力電圧Ｖｏと電源電圧Ｖｃｃとの差が基準電圧Ｖｒ２の小さい領域Ｔでは第１の比較器１０９が常時オンし、その結果スイッチングトランジスタ１０５がオンとなり、スイッチング電源部１１７の出力電圧Ｖｓにはリップル成分が発生しない。
【００１８】
よって、本実施の形態においては、出力電圧Ｖｓと出力電圧Ｖｏとの干渉は出力電圧Ｖｏが出力電圧Ｖｃｃになるまで発生せず、同一の電源電圧に対して、従来の回路より大きな振幅の出力電圧Ｖｏを歪ませることなく取り出すことができる。
【００１９】
なお、以上の説明では、電力増幅段の出力電圧及び電源電圧が正とした回路について述べたが、電力増幅段の出力電圧及び電源電圧が負の回路においても同様に実施可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電力増幅部の出力電圧に追従して該電力増幅部への電源電圧を生成する自励式チョッパー型スイッチング電源部を有する電力増幅器において、同一の電源電圧に対して電力増幅部の出力電圧の振幅をスイッチングトランジスタへの入力電圧まで歪ませることなく増加させることができ、電力増幅器の出力信号の振幅を大きくできるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による電力増幅器の構成を示す回路図
【図２】本発明の一実施の形態におけるスイッチング電源部の出力電圧と電力増幅部の出力電圧の波形図
【図３】従来の技術による電力増幅器の構成を示す回路図
【図４】従来の典型的な自励式チョッパー型スイッチング電源部の回路図
【図５】典型的な自励式チョッパー型スイッチング電源部の出力電圧が入力電圧の１／２より大きい時の出力電圧と基準電圧の波形図
【図６】従来におけるスイッチング電源部の出力電圧と電力増幅部の出力電圧の波形図
【符号の説明】
１００  入力端子
１０１  電力増幅部
１０２  第１比較器
１０３  加算器
１０４  定電圧源
１０５  スイッチングトランジスタ
１０６  コイル
１０７  ダイオード
１０８  コンデンサ
１０９  第２比較器
１１０  基準電源
１１１  減算器
１１２  ダイオード
１１３  遅延器
１１４  電圧増幅器
１１５、１１６  トランジスタ
１１７、１１８  スイッチング電源部
１１９  負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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