(57)【要約】【課題】  電源装置における、制御信号に対する出力電圧の追従性を向上する。【解決手段】  スイッチング電流をトランスの１次巻線に供給するスイッチング手段と、スイッチング電流のスイッチング周波数及びパルス幅を制御信号に応じて変化させる制御手段と、トランスの２次巻線の一端にアノードが接続された第１のダイオードと当該第１のダイオードのカソードと出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第１のコンデンサとを有する平滑手段と、第１のダイオードのカソードに一端が接続されたインダクタと当該インダクタの他端と出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第２のコンデンサとを有するローパスフィルタと、第１のダイオード２５のカソードとインダクタの一端との間にアノードが接続されるとともに出力トランスの２次巻線の他端にカソードが接続された第２のダイオードとを電源装置に設けた。【選択図】        図２
2006246619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング電流をトランスの１次巻線に供給するスイッチング手段と、
上記スイッチング電流のスイッチング周波数又はパルス幅を制御信号に応じて変化させる制御手段と、
上記トランスの２次巻線の一端にアノードが接続された第１のダイオードと、当該第１のダイオードのカソードと上記出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第１のコンデンサとを有する平滑手段と、
上記第１のダイオードのカソードに一端が接続されたインダクタと、当該インダクタの他端と上記出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第２のコンデンサとを有するローパスフィルタと、
上記第１のダイオード２５のカソードと上記インダクタの一端との間にアノードが接続されるとともに、上記出力トランスの２次巻線の他端にカソードが接続された第２のダイオードと
を具えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
上記第１のコンデンサの容量は１０〜１０００[μＦ]である
ことを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に関し、例えばＰＷＭパワーアンプの電源装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来ＣＤ（Compact Disk）プレーヤでは、ＣＤから再生したオーディオ信号をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）した後、得られたＰＷＭ信号をＰＷＭパワーアンプにおいて家庭用電源から供給される電源電圧に基づいて増幅することにより、スピーカに対して電力を供給するようになされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかるＰＷＭパワーアンプとして、図３に示すような構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。このＰＷＭパワーアンプ１では、入力されるディジタルオーディオ信号でなるＰＷＭ信号Ｓ１がフォーマット変換部２を介して所定のフォーマットに変換された後、プロセッサ３に供給される。
【０００４】
プロセッサ３は、ＰＷＭ信号Ｓ１´を正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂに分割した後、それぞれパワー出力部５に供給する。
【０００５】
パワー出力部５はＢＴＬ（Bridged Transless）接続構成でなり、プロセッサ３から供給される正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂを、電源部６から供給されるＤＣ（Direct Current）電圧により電力増幅した後、コイルＬ７Ａ、Ｌ７Ｂ及びコンデンサＣ７Ａ、Ｃ７Ｂからなる一対のローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）７Ａ、７Ｂをそれぞれ介して高域成分を除去してスピーカ８に供給する。
【０００６】
電源部６は、外部に設けられた家庭用電源（図示せず）から供給されるＡＣ（Alternating Current）電圧をＤＣ電圧に変換した後、ユーザの操作に応じて調整されたボリューム値に基づいて、パワー出力部５に供給するＤＣ電圧の電圧レベルを調整するようになされている。
【０００７】
ここでＰＷＭパワーアンプ１は、プロセッサ３において、ディジタル信号でなるＰＷＭ信号Ｓ１を正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂに分割した後、パワー出力部５に送出するため、その分の時間遅れが大きいことから、ディジタル信号のまま負帰還制御をかけることは困難であった。
【０００８】
このため図４に示すように、パワー出力部５で増幅される前の正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂと、パワー出力部５で増幅された後ローパスフィルタ７Ａ、７Ｂで高域成分を除去された正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂとに基づいて、増幅時の歪み誤差を検出して歪み誤差信号Ｓ１１を出力する歪み検出回路１１を設け、電源部１２からパワー出力部５に供給される電源電圧を当該歪み誤差信号Ｓ１１に基づいて調整することにより、出力オーディオ信号をあたかもアナログ信号のように負帰還制御することができるＰＷＭパワーアンプ１０が提案されている（特願２００４−３３３３２３）。
【特許文献１】実開平５−７００１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、この種のＰＷＭパワーアンプに用いられる電源部には一般にスイッチングレギュレータが用いられる。
【００１０】
すなわち図５はＰＷＭパワーアンプ１０の電源部１２の回路構成を示し、降圧回路２０は、外部から供給される家庭用電源を降圧及び整流した直流電流をスイッチング回路２１に供給する。スイッチング回路２１は、降圧回路２０から供給される直流電流を高速にスイッチングし、そのスイッチング電流をトランス２３の１次巻線に供給する。
【００１１】
トランス２３の２次巻線の一端にはダイオード２５のアノードが接続されているとともに、トランス２３の２次巻線の他端とダイオード２５のカソードとの間にはコンデンサ２６が接続されている。そしてダイオード２５及びコンデンサ２６は、トランス２３によって変圧されたスイッチング電流を整流及び平滑化し、パワー出力部５（図従２）に供給する。
【００１２】
このとき電源部１２の電圧制御部２２は、歪み検出回路１１から供給される歪み誤差Ｓ信号１１に応じた電圧制御信号を生成し、入出力分離のためのフォトカプラ２４を介してスイッチング回路２１に供給する。そしてスイッチング回路２１は、電圧制御信号に応じてスイッチング周波数やパルス幅を変化させることにより、パワー出力部５に供給する電源電圧を歪み誤差Ｓ１１に基づいてフィードバック制御するようになされている。
【００１３】
ここで、上述したように電源部１２は、トランス２３の出力をダイオード２５及びコンデンサ２６によって平滑化しているが、パワー出力部５に供給する電源電圧を歪み誤差Ｓ信号１１に対して高速に追従させるためには、コンデンサ２６の容量を小さくする必要がある。
【００１４】
ところが、追従性（すなわち応答性）を向上するためにコンデンサ２６の容量を小さくすると、出力の電源電圧にリップルが多く残留してしまうという問題があった。
【００１５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、制御信号に対する高い追従性及び良好な出力品質を有する電源装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる課題を解決するため本発明においては、スイッチング電流をトランスの１次巻線に供給するスイッチング手段と、スイッチング電流のスイッチング周波数又はパルス幅を制御信号に応じて変化させる制御手段と、トランスの２次巻線の一端にアノードが接続された第１のダイオードと当該第１のダイオードのカソードと出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第１のコンデンサとを有する平滑手段と、第１のダイオードのカソードに一端が接続されたインダクタと当該インダクタの他端と出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第２のコンデンサとを有するローパスフィルタと、第１のダイオード２５のカソードとインダクタの一端との間にアノードが接続されるとともに出力トランスの２次巻線の他端にカソードが接続された第２のダイオードとを電源装置に設けた。そして、第１のコンデンサの容量を１０〜１０００[μＦ]程度に設定した。
【００１７】
平滑手段の第１のコンデンサを小容量化したことにより、制御信号に対する電源装置の出力電圧の追従性を向上できるとともに、平滑回路の後段に設けたローパスフィルタによって平滑回路での残留リップルを除去し、さらには、第２のダイオードによって、制御信号に応じて出力電圧を上げる場合にインダクタをバイパスして第２のコンデンサを速やかにチャージすることで、制御信号に対する出力電圧の追従性を従来に比して格段に向上することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述のように本発明によれば、スイッチング電流をトランスの１次巻線に供給するスイッチング手段と、スイッチング電流のスイッチング周波数又はパルス幅を制御信号に応じて変化させる制御手段と、トランスの２次巻線の一端にアノードが接続された第１のダイオードと当該第１のダイオードのカソードと出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第１のコンデンサとを有する平滑手段と、第１のダイオードのカソードに一端が接続されたインダクタと当該インダクタの他端と出力トランスの２次巻線の他端との間に接続された第２のコンデンサとを有するローパスフィルタと、第１のダイオード２５のカソードとインダクタの一端との間にアノードが接続されるとともに出力トランスの２次巻線の他端にカソードが接続された第２のダイオードとを電源装置に設け、平滑手段の第１のコンデンサを小容量化したことにより、制御信号に対する電源装置の出力電圧の追従性を向上できるとともに、平滑回路の後段に設けたローパスフィルタによって平滑回路での残留リップルを除去し、さらには、第２のダイオードによって、制御信号に応じて出力電圧を上げる場合にインダクタをバイパスして第２のコンデンサを速やかにチャージすることで、制御信号に対する出力電圧の追従性を従来に比して格段に向上した電源装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２０】
（１）本実施の形態による電源装置の構成
図４との対応部分に同一符号を付して示す図１において、３０は本実施の形態によるＰＷＭパワーアンプ３０を示し、電源部３１の内部構成が異なることを除いて、図４に示すＰＷＭパワーアンプ１０と同様に構成されている。
【００２１】
すなわちＰＷＭパワーアンプ３０では、入力されるディジタルオーディオ信号でなるＰＷＭ信号Ｓ１がフォーマット変換部２を介して所定のフォーマットに変換された後、プロセッサ３に供給される。プロセッサ３は、ＰＷＭ信号Ｓ１´を正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂに分割した後、それぞれパワー出力部５に供給する。
【００２２】
パワー出力部５はＢＴＬ接続構成でなり、プロセッサ３から供給される正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂを、電源部３１から供給されるＤＣ電圧により電力増幅した後、コイルＬ７Ａ、Ｌ７Ｂ及びコンデンサＣ７Ａ、Ｃ７Ｂからなる一対のローパスフィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）７Ａ、７Ｂをそれぞれ介して高域成分を除去してスピーカ８に供給する。
【００２３】
このとき歪み検出回路１１は、パワー出力部５で増幅される前の正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂと、パワー出力部５で増幅された後ローパスフィルタ７Ａ、７Ｂで高域成分を除去された正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂとに基づいて、増幅時の歪み誤差Ｓ１１を検出し、これを電源部３１に供給する。
【００２４】
電源部３１は、パワー出力部５に供給する電源電圧を制御信号としての歪み誤差Ｓ１１に基づいて調整することにより、出力オーディオ信号をあたかもアナログ信号のように負帰還制御するようになされている。
【００２５】
（２）電源部の構成
図２は本発明による電源部３１の構成を示し、トランス２３の２次側後段の構成が異なることを除いて、図５に示す電源部１２と同様に構成されている。
【００２６】
すなわち、降圧回路２０は外部から供給される家庭用電源を降圧及び整流した直流電流をスイッチング回路２１に供給する。スイッチング回路２１は、降圧回路２０から供給される直流電流を高速にスイッチングし、そのスイッチング電流をトランス２３の１次巻線に供給する。
【００２７】
トランス２３の２次回線の一端には、第１のダイオード２５のアノードが接続されるとともに、トランス２３の２次巻線の他端と第１のダイオード２５のカソードとの間には第１のコンデンサ２６が接続され、当該第１のダイオード２５及び第１のコンデンサ２６によって平滑回路２７が構成されている。
【００２８】
そして平滑回路２７は、トランス２３によって変圧されたスイッチング電流を第１のダイオード２５及び第１のコンデンサ２６によって整流及び平滑化し、後述するローパスフィルタ３１を介して外部に電源電流として出力する。
【００２９】
このとき周波数制御手段としての電圧制御部２２は、歪み検出回路１１（図１）から供給される歪み誤差信号Ｓ１１に応じた電圧制御信号を生成し、入出力分離のためのフォトカプラ２４を介してスイッチング回路２１に供給する。そしてスイッチング回路２１は、電圧制御信号に応じてスイッチング周波数又はパルス幅を変化させることにより、電源部３１の出力電圧を歪み誤差信号Ｓ１１に基づいて制御するようになされている。
【００３０】
そして、本発明による電源部３１では、平滑回路２７の第１のコンデンサ２６の容量を従来に比して小さく設定することにより（例えば従来は６６００[μＦ]程度に対して本実施例では１５０[μＦ]程度）、歪み誤差信号Ｓ１１に対する出力電圧の追従性を格段に向上している。
【００３１】
しかしながら、当該第１のコンデンサ２６の容量を小さく設定したことにより、平滑回路２７からの出力電圧にはリップルが残留してしまう。このため本発明の電源部３１では、平滑回路２７の後段に設けたローパスフィルタ３２によって、残留したリップルを除去するようにした。
【００３２】
すなわち、第１のダイオード２５のカソードにはインダクタ３３が接続されるとともに、インダクタ３２の他端とトランス２３の２次巻線の他端の間に第２のコンデンサ３４が接続され、このローパスフィルタ３２のインダクタ３２及び第２のコンデンサ３４によって、平滑回路２７からの出力電圧に残ったリップルを完全に除去して出力するようになされている。
【００３３】
第２のコンデンサ３４の容量は、後段の回路との合成容量が１０〜１０００[μＦ]程度でよいが、望ましい値としては１００〜２００[μＦ]である。このようにローパスフィルタ３２の容量を小さめに設定することにより、当該ローパスフィルタ３２によってリップルを除去しつつ、歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を下げる場合での追従性を維持することができる。
【００３４】
しかしながら、歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を上げる場合は、第２のコンデンサ３４に対するチャージがインダクタ３２の影響によって遅れ、これにより出力電圧を上げる場合での追従性は悪化する。このため本発明による電源部３１では、第２のダイオード３５をローパスフィルタ３２のインダクタ３２と並列に設けるようにした。すなわち第２のダイオード３５のアノードを、第１のダイオード２５のカソードとインダクタ３２の一端との間に接続するとともに、当該第２のダイオード３５のカソードをインダクタ３２の他端に接続するようにした。
【００３５】
歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を上げる場合、この第２のダイオード３５を経由してインダクタ３２がバイパスされるため、第２のコンデンサ３４は速やかにチャージされ、これにより歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を上げる場合での追従性を維持することができる。
【００３６】
また、歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を下げる場合、ローパスフィルタ３２の第２のコンデンサ３４の容量が小さいこと及びインダクタ３３の存在によって、当該第２のコンデンサ３４の出力電圧は急速に下がりすぎてしまうが、この場合も第２のダイオード３５を経由してインダクタ３２がバイパスされるため、第２のコンデンサ３４は速やかにチャージされて所望の出力電圧に制御され、この結果歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を下げる場合での追従性を維持することができる。
【００３７】
（３）本実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このＰＷＭパワーアンプ３０では、オーディオ信号でなるＰＷＭ信号Ｓ１をプロセッサ３において正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂに分割した後、パワー出力部５を介して電源部３１から供給される電源電圧に基づいて増幅するようにして、スピーカ８に対して電力を供給する。
【００３８】
その際、歪み検出回路１１は、パワー出力部５の出力段に設けられた一対のローパスフィルタ７Ａ、７Ｂから出力される増幅された正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂと、プロセッサ３から出力される正側信号Ｓ２Ａ及び負側信号Ｓ２Ｂとの信号電圧の誤差を歪み誤差信号Ｓ１１として検出する。
【００３９】
電源部３１のスイッチング回路２１は、歪み検出回路１１が検出した歪み誤差信号Ｓ１１に基づいてトランス２３の１次側に供給するスイッチング電流のスイッチング周波数又はパルス幅を変化させることにより、パワー出力部５に供給する出力電圧を当該歪み誤差信号Ｓ１１に追従して変化させる。
【００４０】
ここで電源部３１は、トランス２３の２次側に設けた平滑回路２７の第１のコンデンサ２６の容量を、従来に比して小さな１５０μＦ程度に設定したことから、歪み誤差信号Ｓ１１に対する出力電圧の追従性を従来に比して格段に向上することができる。
【００４１】
そして電源部３１は、インダクタ３３及び第２のコンデンサ３４で構成したローパスフィルタ３２を平滑回路２７の後段に設けたことにより、平滑回路２７の第１のコンデンサ２６を小容量化したことによる残留リップルを当該ローパスフィルタ３２で除去し、パワー出力部５に対して良好な品質の電源供給を行うことができる。
【００４２】
さらに電源部３１は、ローパスフィルタ３２のインダクタ３３と並列に第２のダイオード３５を設けたことにより、歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を上げる場合、インダクタ３２を第２のダイオード３５でパスして第２のコンデンサ３４を速やかにチャージし、歪み誤差信号Ｓ１１に対する出力電圧の追従性を従来に比して格段に向上することができる。
【００４３】
以上の構成によれば、平滑回路２７の第１のコンデンサ２６を小容量化したことにより、歪み誤差信号Ｓ１１に対する出力電圧の追従性を向上できるとともに、平滑回路２７の後段に設けたローパスフィルタ３２によって平滑回路２７での残留リップルを除去し、さらには、第２のダイオード３５によって、歪み誤差信号Ｓ１１に応じて出力電圧を上げる場合にインダクタ３２をパスして第２のコンデンサ３４を速やかにチャージすることで、歪み誤差信号Ｓ１１に対する出力電圧の追従性を従来に比して格段に向上することができる。
【００４４】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を歪み誤差信号Ｓ１１に対して出力電圧を追従して変化させる電源部３１に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各種の制御信号に追従して出力電圧を高速に変化させる種々の電源装置に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ＰＷＭパワーアンプ等の電子回路に電源を供給する電源装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態によるＰＷＭパワーアンプの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態による電源部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】従来のＰＷＭパワーアンプの構成を示すブロック図である。
【図４】電源電圧制御を行うＰＷＭパワーアンプの構成を示すブロック図である。
【図５】電源部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、１０、３０……ＰＷＭパワーアンプ、２……フォーマット変換部、３……プロセッサ、５……パワー出力部、６、１２、３１……電源部、７Ａ、７Ｂ……ローパスフィルタ、８……スピーカ、１１……歪み検出回路、２０……降圧回路、２１……スイッチング回路、２２……電圧制御部、２３……トランス、２４……フォトカプラ、２５、３５……ダイオード、２６、３４……コンデンサ、３３……インダクタ、３２……ローパスフィルタ。
【図１】
2006246619.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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