(57)【要約】可変力率を有する増幅器に関する。マルチプル力率オーディオ増幅器１００は増幅器と入力端子１０４間に電気的に接続された力率補正器を含む少なくとも１つの回路を有する少なくとも２つの電力潮流回路を通じて流れる最大増幅器電力引出しまでの電力潮流を有する。一実施例は増幅器１３６の最大増幅器電力潮流以下の第１出力１１６を与えるために調整された力率補正器と、増幅器電力引出しが第１出力を超えると第１出力を補充するため第２出力１１２を与えるように適応された高出力力率バイパスを含む。増幅器要求力率を制御する方法も記載されている。
2005518692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正弦波電源からの電力を有する入力オーディオ信号を増幅するためのオーディオ増幅装置において、
前記正弦波電源からの電力を受信するように適合された複数の入力端子と；
前記入力端子に電気的に接続され、前記正弦波電源からの前記電力を整流された正弦波信号に変換するように適合された整流器と；
前記整流器に電気的に接続され、直流電力信号を使用して前記オーディオ入力信号を増幅するように適合され、且つ最大電力引出しまで動作電力引出しを有する増幅器と；
前記増幅器と前記入力端子間に電気的に接続され、かつ前記増幅器の最大増幅器電力引出し以下の第１出力を提供するように調整される低電流力率補正器と；
前記増幅器と前記入力端子間の前記低電流力率補正器と平行に電気的に接続され、かつ高出力力率バイパスが前記電力引出しが第１出力を超えると前記第１出力を補足するため第２出力を提供するように適合された、高電流低力率整流器と；
を備えることを特徴とするオーディオ増幅装置。
【請求項２】
前記低電流力率補正器は、
前記直流信号の通路と直列に接続された、インダクタンスと少なくとも１つのダイオードと；
前記インダクタンスと前記ダイオード間に接続され、かつ前記直流信号間に位置決めされた制御可能なスイッチと；
前記制御可能なスイッチに接続された制御回路と；
を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記制御回路が前記低電流力率補正器の要求を連続正弦波であるように制御するために適合されたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
高電流低力率整流器はアイドルおよび供給状態で動作し、前記制御回路は前記高電流低力率整流器が導通していないときのみ制御可能なスイッチのみを動作するように適合されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記制御回路が前記低電流力率補正器の要求を尖頭波であるように制御するために適合されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記高電流低力率整流器はアイドルおよび供給状態で動作し、前記制御回路は高電流低力率整流器が前記供給状態で動作しているとき前記低電流力率補正器を遮断するため前記制御可能なスイッチを動作するように適合されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記高電流低力率整流器はアイドルおよび供給状態で動作し、前記制御回路は前記第１出力を前記第２出力と重複させるように適合されることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記高電流低力率整流器は前記第１出力を超える増幅器電力引出しを検出し、且つアイドル状態から供給状態に切り替えるように適合されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記高電流低力率整流器は増幅器電力引出しを超える前記第１出力を検出し、供給状態からアイドル状態に切り替えるように適合されることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
前記高電流低力率整流器は前記低電流力率補正器と並列に接続されたバイパスダイオードを備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】
オーディオ増幅器のための到来電力潮流に対する要求増幅器電力の力率を制御する方法において、
前記到来電力潮流に関連する要求電力に力率補正の第１レベルを適用するように適合された第１力率回路を提供する工程と；
前記第１電力潮流回路の代りとして力率補正の第２レベルを第２電力潮流回路に提供する工程と；
前記要求増幅器電力に合成力率補正を提供するため前記電力潮流回路を動作させる工程と；
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
要求電力出力の低レベル期間中に前記第１電力潮流回路を動作させる工程と；
要求電力出力の高レベル期間中に第２電力潮流回路のみを動作させる工程と；
をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
要求電力出力の低レベル期間中に前記第１電力潮流回路を動作させる工程と；
要求電力出力の高レベル期間中に前記第１および第２電力潮流回路を動作させる工程と；
をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１４】
直流オーディオ増幅器のための到来正弦波電力潮流に対して要求増幅器電力の力率を制御する方法において、
前記要求増幅器電力を満足させるため直流電力を提供するため前記到来正弦波電力を整流する工程と；
前記要求増幅器電力の第１部分を提供するため前記整流器で入力要求の力率を改善するため第１レベルで前記直流電力の第１部分の取出しを調整する工程と；
前記要求増幅器電力の第２部分を提供するため力率補正無しに前記直流電力の第２部分を転送する工程と；
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記調整工程は入力要求のための実質的な正弦波信号形状を得るため前記直流電力の第１部分を補正する工程からなることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記調整工程は、
尖頭波要求を達成するため前記直流電力の前記第１部分を補正する工程と；
スパイク波要求を達成するため前記直流電力の前記第２部分を制御する工程と；
前記入力要求のための実質的な正弦波信号形状を達成するため前記尖頭波要求と前記スパイク波要求を合成する工程と；
を含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
正弦波電源からの電力を有する入力オーディオ信号を増幅するためのオーディオ増幅装置において、
前記正弦波電源から電力を受信するように適合された複数の入力端子と；
前記入力端子に電気的に接続され、前記正弦波電源からの電力を直流電力信号に変換するように適合された整流器と；
前記整流器に電気的に接続され、前記直流電力信号を使用して前記オーディオ入力信号を増幅するように適合され、且つ最大増幅器電力取出しまでの演算増幅器電力を有する増幅器と；
前記直流信号の通路に位置決めされたインダクタンスとダイオードのシリーズと、前記インダクタンスと前記ダイオード間に接続され前記直流信号間に位置決めされた制御可能なスイッチと、前記制御可能なスイッチに接続された制御回路を含み、且つ前記増幅器の最大増幅器電力取出しより少ない第１出力を提供するように調整された低電流力率補正器と；
前記増幅器と前記入力端子間の前記低電流力率補正器と並列に接続され、前記増幅器電力取出しが前記第１出力を超えるとき前記第１出力を補足するために第２出力を提供するように適合されたバイパスダイオードと；
を備えることを特徴とするオーディオ増幅器装置。
【請求項１８】
実質的に連続正弦波であるように前記低電流力率補正器の補正された要求を制御するように適合された制御回路をさらに備えることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
実質的に尖頭波であるように前記低電流力率補正器の補正された要求を制御するように適合された制御回路をさらに備えることを特徴とする請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記低電流力率補正器が関連の補正要求を有し、前記バイパスダイオードが関連のバイパス要求を有し、前記補正要求と前記バイパス要求の合成が実質的に正弦波を形成することを特徴とする請求項１９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全般的にオーディオ電力増幅器の構成に関し、特に、力率補正回路を利用するオーディオ電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの米国特許は電源、増幅器、力率補正回路の種々の態様を対象としている。これらの特許は、例えば、（１９８７年３月２４日にスミスらに発行された）米国特許第４，６５２，７６９号、（１９８７年６月３０日にウイルキンソンらに発行された）米国特許第４，６７７，３６６号、（１９８９年２月２８日にカーバらに発行された）米国特許第４，８０８，９４６号、（１９８９年８月８日にカミラーに発行された）米国特許第４，８５５，８９０号、（１９９０年１０月２日にクラビッツに発行された）米国特許第４，９６１，０４４号、（１９９５年３月７日にウイリアムソンらに発行された）米国特許第５，３９６，１９４号、（１９９５年５月１６日にビースレイに発行された）米国特許第５，４１６，６８７号、（１９９６年４月２３日にフレンチに発行された）米国特許第５，５１０，７５３号、（１９９６年７月２日にハングに発行された）米国特許第５，５３２，９１７号、（１９９６年８月６日にウイリアムソンに発行された）米国特許第５，５４３，７５３号、（１９９７年２月２５日にウイリアムソンに発行された）米国特許第５，６０６，２８９号、（１９９８年６月１６日にアーウインらに発行された）米国特許第５，７６７，７４４号、および（２０００年２月８日にフィンクに発行された）米国特許第６，０２３，１５３号がある。これらの特許の各々は参照のためここに組み込まれている。
【０００３】
１９８９年８月８日にカミラーに発行された米国特許第４，８５５，８９０号は力率補正回路を開示している。図４の説明において、この特許は力率補正回路のコンデンサが負荷の増加と共に回路内で切り替えられることを開示している。図７Ｂの説明において、この特許は力率補正コンデンサのみを除去することにより負荷電流が増加するにつれて力率補正回路の負荷電流インダクタが回路から除去されるようにトライアックと並列に接続されたインダクタンスを開示している。コンダクタンスの切替えは最初の半サイクルの充電量を提供し且つ変化させるように使用され、インダクタの切替は負荷範囲に渡って力率補正の特性を全体的に変化するため電流変化率を遅らせ且つ変化させるため使用される。
【特許文献１】米国特許第４，８８５，８９０号
【０００４】
１９９６年８月８日にクロータらに発行された米国特許第５，５６３，７８１号は単相ＡＣ対ＤＣ電源のための“デュアルモード電力変換器”を開示している。この特許は導電モードとスイッチモード電力変換器の使用を記載している。６１−６５ページ、コラム２で注目されるように、スイッチモード電力変換器は完全出力電力の一部を処理し、尖頭電力は導電モード電流通路を介して直接通電される。コラム２０、９−２０行目において、特許は電力要求が指定のレベル以上であるときスイッチモード電力変換器を活性的に遮断するために制御方法がどのように使用されるかを記載している。
【特許文献２】米国特許第５，５６３，７８１号
【０００５】
２０００年２月８日にフィンクに発行された米国特許第６，０２３，１５３号は“力率補正を有するオーディオ増幅器”を記載している。この特許はＡＣ電源からの正弦波ライン電圧を受信するため且つ高調波発生を最小にするため入力電圧の形状に対応するようにＡＣ電源から引き出された入力電流の形状を制御するための力率補正回路を使用するきわめて限定された型の力率補正を含むオーディオ増幅器を教示し、力率補正回路が中間の電圧源を発生することを教えている。この特許の教示により注目されるように、力率補正回路は整流された正弦波ライン電圧を受信し、スイッチング電源を供給するため実質的により高い中間電圧を発生しなければならない。
【特許文献３】米国特許第６，０２３，１５３号
【０００６】
ディエバー，ケネス・ダブリュ．に興味あるものは出願ノートＡＰＴ９５０２“１３．５６ヘルツ用の低コスト１００ワット、３００ボルトＲＦ電力増幅器”（ＲＦ  Ｅｘｐｏｅａｓｔ  １９９５）である。この出願ノートはＤＣ−ＤＣ変換器およびＡＣ電源から動作する電源は通常全システムの大きなコストになることを記載している。さらに、この出願ノートにおいて、ヨーロッパで販売される装置用の基準の実施のために要求されるように検討され且つその他の世界での実施を期待されるものとして力率補正が知られていることが開示されている。
【０００７】
さらに注目すべきはフェアチャイルドセミコンダクタ、出願ノート４２０３０“ＭＬ４８２１平均電流モードＰＦＣ制御装置の理論および応用（１０／２５／２０００）”である。この出願ノートは障害制御ループの使用を記載しており、１例では過電圧保護のために使用されている。９および１０ページにおいて、サージバイパスダイオードはインダクタＬ１の飽和を防止するため起動中に入力ラインでサージをバイパスするのに役立つことが論じられている。
【０００８】
これらの教示は本発明の利点を提供できない。必要なことは可変力率を有する増幅器である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はＡＣ電源に接続され、力率制御の少なくとも２つのレベルを提供することにより力率補正を効果的に使用するように構成されたオーディオ増幅器に関するものである。マルチ制御レベルの１例では典型的な電力引出し条件に対して力率補正回路の使用を制限している。この増幅器は力率補正回路を使用することにより典型的電力引出し条件下で高力率を持つように設計される。しかしながら、この増幅器は最大電力条件下で低力率を可能にすることにより力率補正回路のサイズと費用を制限する。
【００１０】
オーディオプログラムマテリアルを有する増幅器の正常動作は典型的には最大出力電力の１／８から１／３の出力電力になるので、第１回路は力率補正を達成するよう使用され且つ典型的電力引出しまで高力率のみを提供するように調整可能であり、低力率高電流整流器は増幅器がテスト中に生じるような典型的な力率レベル以上で駆動されるとき使用される。
【００１１】
開示された１実施例において、力率補正回路は一定の正弦波電流を利用している。
【００１２】
本発明の他の実施例では、力率補正回路が中間尖頭電流を利用している。
【００１３】
さらに開示された実施例において、力率補正回路は中間正弦波電流を利用している。本発明のこの実施例において、改良され且つ強化された設計が尖頭制御方法と動作の正弦波モードを組み合わせることにより提供される。最初の２実施例において、正弦波低電流力率補正器はすべての条件下において正弦波出力で動作し、尖頭バージョンは遮断される尖頭電流出力で動作するので、出力はバイパス回路により補足される。改良されたバージョンは低電流の正弦波で動作し、尖頭出力を高電流で出力するためバイパス回路により無効にされる低電流力率補正器で動作する。改良された回路は力率補正器の直列素子間よりバイパスダイオード間のより低い順方向電圧降下を維持することを基にしている。これは力率補正器内のより高い固有電圧降下を持つダイオードを使用することによりおよび力率補正器と直列な第２整流器を使用することにより達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明の目的は可変力率を利用する改良された増幅器設計を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は典型的な電力引出し条件で高力率および最大電力取出し（消費）条件で低力率を提供する増幅器設計の条件を提供することである。
【００１６】
本発明の更なる目的は正弦波電流回路を利用する可変力率を有する増幅器の条件を提供することである。
【００１７】
さらに、本発明の他の目的は尖頭電流回路を利用する可変力率を有する増幅器の条件を提供することである。
【００１８】
本発明の他のおよび更なる目的、特徴、および利点は添付図面と関連して以下の開示を読むことによりこの技術分野の当業者によりより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面、特に、図１を参照すると、ブロック図は正弦波電流引出し高力率回路１１４と通常の低力率供給源１２２を有するオーディオ増幅装置１００を示す。このオーディオ増幅装置１００はほとんどの住居ビルで見られるＡＣ電源のような正弦波電源１０２からの電力で入力オーディオ信号１３６を増幅するように設計されている。オーディオ増幅装置は正弦波電源１０２からの電力を受信するように接続される標準家庭プラグのような入力端子１０４を持っている。整流器１０６は正弦波電源１０２からの電力を単極の整流サインに変換するように適合されている。
【００２０】
オーディオ増幅装置はスイッチング電源１２２と入力端子１０４間に電気的に接続された低電流高力率補正器回路１１４を含んでいる。高力率回路１１４はＡＣライン１０２の電圧に比例する整流器１０６を介して電流波形を引き出す。低出力高力率補正器１１４は増幅器１３６の最大増幅器力率引出し以下である第１出力１１６を与えるように調整される。高力率回路１１４は約１／８から１／３の最大電力からの典型的オーディオ出力信号により要求される電流まで高力率電流を供給できるように容量を意図的に制限される。これにより、低電流力率補正器１１４のための部品のサイズおよびコストを減少できる。
【００２１】
低電流高力率回路１１４はその第１エネルギーをスイッチング電源１２２の１次側１２４又は２次側１２６に出力する。１次側１２４に対する低電流高力率回路１１４の接続は実線で示される電気経路を介して示され、且つ番号１１６により特定される。電源側１２２の２次側１２６への代替接続は破線で示される電気通路を介して示され、且つ番号１２８で特定される。経路１１６を介して１次側１２４に対する接続が好ましい。
【００２２】
回路バイパス１１０として知られる高電流低力率整流器１１０は整流器Ｄ１とバスコンデンサ１１８間の位置で低電流力率補正器１１４と並列に且つ電気的に接続される。高出力力率バイパス１１０は増幅器の電力引出しが第１出力１１６を超えるとき第１出力１１６を補足するため第２出力１１２を提供するように適合される。第１出力および第２出力はバスコンデンサ１１８を充電するために使用され、スイッチング電源１次側１２４とスイッチング電源２次側１２６を含むスイッチング電源１２２に合成電力１２０を提供する。オーディオ電力増幅器１３２は整流器１０６を介して電力を受けるためスイッチング電源１２２に電気的に接続される。スイッチング電源１２２の出力はオーディオ電力増幅器１３２に通す前にフィルタコンデンサ１３０に接続される。この記載は本発明の応用を増幅器の特有のクラス又は型に制限することを意味していない。
【００２３】
オーディオ電力増幅器１３２は直流出力信号１１８を使用してオーディオ入力信号１３６を増幅するように適合される。オーディオ電力増幅器１３２は負荷１３４の特性と最大増幅器電力引出しまでオーディオ入力信号１３６に印加される増幅量で変化する増幅器動作電力引出しを有するレベルで作用するように設計される。典型的には、増幅器は全電力出力容量のほぼ１／８から１／３の平均電力出力で動作し、最大増幅器電力引出しよりより小さい代表動作電力引出しを有する。最大動作電力引出しを扱うため力率補正を追加するコストは高コストの試みであるので、オーディオ増幅装置のための本発明の力率補正設計は普通のサイズの力率補正回路の面倒な回路サイズと費用を要求することなく改良された力率を提供する。
【００２４】
図２Ａを参照すると、オーディオ増幅装置１００の異なる信号の波形が見られる。よく知られるように、入力電圧は曲線２０２により示されるように交流信号ＶＬＩＮＥである。電流引出しの２つの異なるレベルがオーディオ増幅装置１００のために示される。
【００２５】
入力電流ＩＬＩＮＥ  ＬＯＷ  ＰＯＷＥＲの低レベルは正弦波曲線２０４により示される。ＩＬＩＮＥ  ＬＯＷ  ＰＯＷＥＲ波形曲線２０４は低力率整流器１１０から引き出される電流がない場合に高力率回路１１４で形成される。正弦波形状は装置１００のための高力率を提供する。
【００２６】
入力電流ＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲの高レベルは曲線２０６により示される。ＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲ波形曲線２０６は高力率回路１１４の合成第１出力１１６と低力率回路１１０の合成第２出力１１２で形成される。この波形の形状は図２Ｂを参照することにより理解される。
【００２７】
図２Ｂで示されるように、テスト条件下であるような、増幅器電力引出しが典型的な場合を超えるばあい、低力率整流器１１０は高力率補正回路１１４の能力を超える増幅器電力引出しを検出し、第２出力１１２が第１出力１１６を補足するのを可能にする。一旦低力率整流器１１０が活性になると、ＩＬＰＦＲとして示されかつ曲線２５４により特定される電流を引き出す。この実施例では、高力率回路１１４はＩＰＦＣとして特定され且つ曲線２５２として示される電流を継続して引き出すためこの期間中において活性のままである。２つの電流ＩＬＰＦＲおよびＩＰＦＣの合計は図２Ａの曲線２０６として示されるＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲとして示される。
【００２８】
図３は正弦波電流回路を使用している図１のシステムの好ましい実施の電気概略図である。図３に示されるように。ダイオード３１０から形成されたブリッジ整流器Ｄ１はＣ＿ＳＭＡＬＬ３１２、Ｌ１３０２、Ｑ３  ３０６、およびＤ２  ３０８により形成された高力率回路１１４に供給する。インダクタンスＬ１  ３０２とダイオードＤ２  ３０８は直列に接続され、整流器１０６から直流信号の経路内に位置決めされる。制御可能なスイッチＱ３  ３０６はインダクタンスＬ１  ３０２とダイオードＤ２  ３０８間に接続され、整流器１０６の直流信号回路間に位置決めされる。制御回路３０４は制御可能なスイッチ３０６に接続され、交流電源１０２からの交流信号に実質的に対応する連続正弦波形であるように整流器１０６を介して低電流力率補正器１１４の要求を制御するように適合される。
【００２９】
Ｃ＿ＢＵＳ１１８は増幅器電力引出しがその能力を超えるまでこの高力率回路１１４により供給され、その後ダイオードＤ＿Ｂｙｐａｓｓ  ３１４を介して低力率整流通路が引き継ぐ。この簡単なシステムに対する利点は正常力率補正制御回路３０４に伴う特化された制御回路がないことである。この実施例のため、低電流力率補正器１１４と高電流低力率整流器１１０は同時に動作する場合、低力率整流器１１０はアイドル又は供給状態で動作し、低電流力率補正器１１４の制御回路３０４は高電流低力率整流器１１０の状態にかかわらず制御可能なスイッチを動作するように適合される。
【００３０】
低電流力率補正器１１４の限界は低電流力率補正器１１４により送出された最大電力が典型的な引出しのため適切であり、出力１１６および１１２の合成により送出された最大電力が最大増幅器電力引出しのために適切であるように設定されなければならない。典型的な電力引出しで低電流力率補正器１１４に限界を設定することにより、この能力以上で増幅器１２２からの電力引出し条件はＤ＿ＢＹＰＡＳＳ  ３１４がバイパスされ代替通路を提供するために活性化するまでＣ＿ＢＵＳ１１８の電圧を降下させる。
【００３１】
尖頭電流回路を利用した可変力率を有する増幅器の変形実施例
図４に示されるように、ＡＣ電源１０２からの電力信号の交流ピーク以前および以後の電流を引き出す第１出力４０８を有する尖頭電流力率補正回路４０４を含む。オーディオ増幅装置４００はまた第２出力４０６を供給し且つ交流ピークでのみ電流を引き出す高電流低力率整流器４０２を含む。尖頭電流回路４０４と低力率整流器４０２は約１／８から１／３の最大電力の典型的電力引出し下で正弦波であるＡＣ電源１０２で合計ライン電流引出しを達成するため同時に動作する。尖頭電流回路４０４の動作はこの典型的な電力引出しのための最大出力に制限される。
【００３２】
図４を参照すると、尖頭電流回路４０４は電気通路４０８を介してスイッチング電源１２２の１次側１２４に、または、代案として、破線で示される通路１２８を介して電力スイッチング供給源１２２の２次側１２６にエネルギーを出力する。好ましい実施は実線で示されるように電気通路４０８を介して１次側１２４にエネルギーを出力する。
【００３３】
図５Ａから図６Ｂを参照すると、尖頭装置４００のための種々の波形が示される。図５Ａで注目されるように、ＡＣライン電圧はＶＬＩＮＥとして示され、曲線５０２として特定され、低要求入力電流はＩＬＩＮＥ  ＬＯＷ  ＰＯＷＥＲとして示され、曲線５０４で特定される。高電流引出しはＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲ  として示され、曲線６０２として特定される。これらの曲線の特性は図６Ｂを再考することにより理解される。
【００３４】
図６Ｂに示されるように、高力率尖頭電流回路４０４からの電流はＩＰＦＣとして示され、曲線５５４として特定される。この信号の負の部分は他の電流から明確にするため図の右側に太字で示される。この方法で、電流はＶＬＩＮＥ電力入力５０２のピーク以外の全サイクルで流れる。低力率整流器４０２から流れる電流は図５ＢでＩＬＰＦＲとして示され、且つ曲線５５２として特定されラインピーク部で生じる。この信号の正セグメントはこの信号を明確にするため左側に太字でされる。これらの２つの電流ＩＬＰＦＲ５５２とＩＰＦＣ５５４の合計は図５ＢでＩＬＩＮＥとして示され、正弦波又は高力率である曲線５５６として特定される。ＩＬＩＮＥ信号５５６の負の部分はＶＬＩＮＥ信号５０２の最初の負の半サイクルで太字で示される。図５Ｂから、代表電流引出し条件のための高力率を達成するためＡＣ電源からの正弦波電力引出し５５６を形成するためにどのように第１出力５５４と第２出力５５２が合成されるかが理解される。
【００３５】
テスト条件下でありえるような、電力引出しが図６Ａおよび図６Ｂに示されるように典型的な条件を超える場合、低力率整流器４０２からＩＬＰＦＲ５５２として示される第２出力１１２が要求を支配する。尖頭電流回路４０４の第１出力１１６はＩＰＦＣ５５４により示されるようにまだ活性であるが、正弦波信号のようなＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲ６０２として示される総電流引出しを維持できないように調整される。
【００３６】
図７は尖頭オーディオ増幅装置７００のための電気概略図を示す。図７に示されるように、整流器Ｄ１  ３１４はＣ＿ＳＭＡＬＬ  ３１２，  Ｌ１  ３０２、  Ｑ３  ３０６、およびＤ２  ３０８により形成される尖頭電流回路４０４を供給する。Ｃ＿ＢＵＳ１１８は第１出力１１６の尖頭電流とＤ＿ＢＹＰＡＳＳ３１４を介して第２出力１１２の低力率整流器電流の合成により供給される。この構成は第３図に示される正弦波実施例に酷似するが、制御回路７０８を含む力率補正器７０２が変更されている。この実施例では、制御回路７０８は低電流力率補正器７０２の要求を先頭波として制御するように適合されている。再度、高電流低力率整流器４０２はアイドルおよび供給状態で動作する。しかしながら、制御回路７０８は高電流低力率整流器４０２が供給状態で動作しているとき低電流力率補正器７０２を減少させ又は遮断するため制御可能なスイッチ３０６を動作させるように適合される。アイドルおよび供給状態で動作する高電流低力率整流器でＡＣ電源１０２から円滑な電力遷移および正弦波波形要求を達成するため、制御回路７０８は第１出力１１６を第２出力１１２と重複させるように適合させるので、その合成は到来正弦波に近似する。
【００３７】
正常尖頭電流力率補正制御回路４０４への追加を伴う特別の制御回路はないが、その制約は尖頭電流回路４０４により送出された最大電力が典型的な引出しで適切であるように設定されなければならない。電流制御ループ７０８の電流帰還は、ループ７０８がＡＣライン電圧の２つのトラックの合計を作るように、尖頭電流回路４０４の電流でなく、全ライン電流をモニタしなければならない。
【００３８】
完全／部分正弦波電流回路を利用する可変力率を有する増幅器の変形実施例
図８を参照すると、ブロックダイアグラムは正弦波電流引出し高力率回路８１４と従来の低力率供給源１２２を有するオーディオ増幅装置８００を示す。オーディオ増幅装置８００は多くの住居建築物で見られるＡＣ電源のような正弦波電源１０２からの電力で入力オーディオ信号１３６を増幅するように設計されている。
【００３９】
オーディオ増幅装置はスイッチング電源１２２と入力端子１０４間に電気的に接続された低電流力率補正器８１４を有する。高力率回路８１４はＡＣライン１０２の電圧に比例する整流器１０６を流れる電流波形形状を引き出す。低出力高力率補正器８１４は増幅器１３６の最大増幅器電力引出し以下の第１出力１１６を提供するように調整される。高力率回路８１４は最大電力の約１／８から１／３の代表的オーディオ出力信号により要求される電流まで高力率電流を供給できるように容量を意図的に制限される。これにより低電流力率補正器８１４のための部品のサイズおよびコストを削減できる。
【００４０】
低電流高力率回路８１４はその第１エネルギーをスイッチング電源１２２の１次側１２４又は２次側１２６に入力する。１次側１２４に対する低電流高力率回路８１４の接続は実線で示され且つ番号１１６で指定される電気通路を介して示される。電源側１２２の２次側１２６に対する代替接続が破線で示され且つ番号１２８で指定される電気通路を介して示される。通路１１６を介した１次側１２４に対する接続は選択される。
【００４１】
回路バイパス８１０として知られる高電流低力率整流器８１０は整流器Ｄ１とバスコンデンサ１１８間の位置で低電流力率補正器８１４と並列に電気的に接続される。高出力力率バイパス８１０は第２出力１１２を提供し且つ増幅器の電力引出しが第１出力１１６を超えると第１出力１１６を重複させるように適合される。第１出力および第２出力はバスコンデンサ１１８を充電するように使用され、スイッチング電源１次側１２４とスイッチング電源２次側１２６を含むスイッチング電源１２２に合成電力１２０を提供する。オーディオ電力増幅器１３２は電力を整流器１０６を介して受けるためスイッチング電源１２２に電気的に接続される。スイッチング電源１２２の出力はオーディオ電力増幅器１３２を通過する前にフィルタコンデンサ１３０に接続される。
【００４２】
図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、オーディオ増幅装置８００における異なる信号の波形が示される。よく知られるように、入力信号は曲線２０２に示されるような交流信号ＶＬＩＮＥである。２つの異なる電流引出しがオーディオ増幅装置８００のために示される。
【００４３】
入力信号ＩＬＩＮＥ  ＬＯＷ  ＰＯＷＥＲの低レベルは正弦波曲線９０４により示される。ＩＬＩＮＥ  ＬＯＷ  ＰＯＷＥＲ波形曲線９０４は、低力率整流器８１０からの引き出される電流がない場合、高力率回路８１４で形成される。正弦波形状は装置８００のための高力率を提供する。
【００４４】
入力信号ＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲの高レベルは曲線２０６により示される。ＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲ波形曲線２０６は高力率回路８１４の第１出力１１６と低力率回路８１０の第２出力１１２の合成で形成される。この波形の形状は図９Ｂを参照することにより理解される。
【００４５】
図９Ｂに示されるように、増幅器電力引出しが典型的な場合を超えると、テスト条件下であるように、低電流力率補正器は１０８で整流されたＡＣライン電圧のピーク以上のレベルでバスキャップ１１８の電圧を維持するため充分な出力電流を供給できず、バイパス整流器８１０を強制的に導通させる。一旦低力率整流器８１０が活性になると、ＩＬＰＦＲとして示されかつ曲線９５４により指定されるように電流を引き出す。バイパスダイオード８１０間の一連の電圧降下はバイパス整流器８１０の導電時間中に低電流高力率整流器３０８、８０２を通過する電流を防止する低電流力率補正器８１４間の直列の電圧降下以下である。これは力率補正器回路８１４に使用される単一のダイオード３０８より低い電圧降下で高電流バイパス整流器８１０選択することにより又は図１０に示されるように力率補正器回路８１４内の２つのシリーズダイオード３０８、８０２を使用することにより達成される。２つの電流ＩＬＰＦＲおよびＩＰＦＣの合計は図９Ａの曲線２０６として指定されるＩＬＩＮＥ  ＨＩＧＨ  ＰＯＷＥＲとして示される。
【００４６】
図１０は合成正弦波／尖頭電流回路を使用する図８のシステムの実施の電気概略図である。図１０に示されるように、複数のダイオード３１０から形成されたブリッジ整流器Ｄ１はＣ＿ＳＭＡＬＬ３１２、Ｌ１３０２、Ｑ３  ３０６、Ｄ２  ３０８、およびＤ３  ８０２により形成される高力率回路８１４に供給する。インダクタンスＬ１  ３０２およびダイオードＤ２  ３０８およびＤ３  ８０２は直列接続され、整流器１０６から直流信号の通路に位置決めされる。制御可能なスイッチＱ３  ３０６はインダクタンスＬ１  ３０２とダイオードＤ２  ３０２間に接続され、整流器１０６からの直流信号の間に位置決めされる。制御回路３０４は制御可能なスイッチ３０６に接続され、交流電源１０２からの交流信号と実質的に一致するため低電力引出しで連続正弦波であるように整流器１０６を通して低電流力率補正器８１４の要求を制御する。
【００４７】
Ｃ＿ＢＵＳ１１８は増幅器電力引出しがその能力を超えるまでこの高力率回路８１４により供給され、その後ダイオードＤ＿Ｂｙｐａｓｓ３１４を通じて低力率整流通路が継承する。この簡単なシステムの１つの利点は正常力率補正制御回路３０４に伴う特別な制御回路が無いことである。
【００４８】
低電流力率補正器８１４の限界は低電流力率補正器８１４により送出された最大出力が代表引出しのために適切であり、出力１１６、１１２の合成により引き出された最大電力が最大増幅器電力引出しのために適切であるように設定されなければならないことである。代表電力引出しで低電流力率補正器８１４での制限を設定することにより、この能力以上の増幅器１２２からの電力引き出し条件はＤ＿ＢＹＰＡＳＳ３１４がバイパスされかつ代替通路を提供するために活性化されるまでＣ＿ＢＵＳ  １１８の電圧を降下させる。Ｄ＿Ｂｙａｓｓ間の降下はＬ１  ３０２、Ｄ２  ３０８、およびＤ３  ８０２間の直列の降下より小さいので、低電流力率補正器回路を通して流れる電流が無く、且つ高電流低力率整流器は活性であることを保証する。このことが力率補正器回路内に単一ダイオードの代わりに直列接続の２つのダイオードを使用する理由である。代案として、これはＤ＿Ｂｙｐａｓｓ  ３１４のための低順方向電圧降下整流器とＤ２  ３０８のための高順方向電圧降下整流器を選択し且つＤ３  ８０２を除去することにより達成される。
【００４９】
この方法で、オーディオ増幅器のための到来電力引き出しに対する要求された増幅器電力の力率を制御する方法が提供される。この方法は到来電力潮流に関連して力率補正の第１レベルを要求された電力に印加するように適合された第１電力潮流回路と第１電力潮流回路に対する代替として低力率を有する第２電力潮流回路を必要とする。この方法は要求された増幅器電力のために合成力率補正を提供するため電力潮流回路を動作させることにより継続する。
【００５０】
尖頭電流力率補正回路４０４を含むオーディオ増幅装置４００により教示されたように、この方法は要求された電力出力の低レベル期間中に第１電力潮流回路を動作させる工程と、要求された電力出力の高レベル期間中に第２電力潮流回路のみを動作させる工程を含む。この方法で、ＡＣ信号の整流後、直流電力の第１部分は整流器に対する入力部で尖頭波要求を達成するために補正され、直流電力の第２部分は整流器入力部でスパイク波要求を活性にするために制御される。これらの信号は尖頭波要求とスパイク波要求が整流器用の入力要求のための実質的な正弦波信号形状を達成するように合成される。
【００５１】
代案として、正弦波電流引出し高力率回路１１４を有するオーディオ増幅装置８００は要求された電力出力の低レベル期間中に第１電力潮流回路を動作させ、要求電力出力の高レベル期間中に第１および第２電力潮流回路を動作させる方法を教示する。これは入力要求のための実質的な正弦波信号形状を達成するため直流電力の第１部分を補正する工程を使用している。
【００５２】
正弦波電流引出し高力率回路８１４を有するオーディオ増幅装置８００は要求電力出力の低レベル期間中に第１電力潮流回路を独占的に動作させ、要求電力出力の高レベル期間中に第２電力潮流回路を独占的に動作させる方法を教示している。これは入力要求のための実質的な正弦波信号形状を達成するため直流電力の第１部分を補正する工程を使用している。
【００５３】
各実施例は要求増幅器電力の第１部分を提供するため整流器で入力要求の力率を改善するため第１レベルで直流電力の第１部分の引出しを調整することにより要求増幅器電力を満足させるため直流電力を提供するため到来正弦波電力を整流し、且つ要求増幅器電力の第２部分を提供するため力率補正を実行すること無く直流電力の第２部分を転送するための方法においてバイパスダイオードの使用を教示している。
【００５４】
このように、これらの設計は低電流力率補正器を利用した装置を教示している。この力率補正器は直流信号の通路に位置決めされた直列構成のインダクタンスと少なくとも１つのダイオードと、インダクタンスとダイオード間に接続された制御可能なスイッチと、制御可能なスイッチに接続された制御回路を含む。低電流力率補正器は増幅器の最大増幅器電力引出し以下の第１出力を提供するように調整される。低電流力率補正器はさらに増幅器と入力端子間の低電流力率補正器と並列に接続されたバイパスダイオードを含む。バイパスダイオードは増幅器電力引出しが第１出力を超えると第１出力を補足するための第２出力を提供するように適合される。第１実施例は低電流力率補正器の補正要求を実質的に連続正弦波であるように制御する制御回路を教示している。第２実施例は低電流力率補正器の補正要求を関連するバイパス要求を有するバイパスダイオードと合成される尖頭波であるように制御する制御回路を教示している。補正要求とバイパス要求の合成が実質的に正弦波を形成する。
【００５５】
このように、本発明のシステムは言及した目的と利点および本来の目的および利点を容易に達成することが理解される。ある好ましい実施例が本開示の目的のため図示され且つ記載されたが、部品および工程の配置および構成の多くの変更が当分野の当業者により実施可能であり、変更は添付の特許請求の範囲により規定された本発明の範囲および意図の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は本発明に従った正弦波電流回路を使用した可変力率を有する増幅器のブロック図である。
【図２】図２Ａおよび図２Ｂは本発明に従った正弦波電流回路を利用した波形の図である。
【図３】図３は正弦波電流回路を使用した図１のシステムの実施の電流概略図である。
【図４】図４は先頭電流回路を利用した本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは先頭電流回路の波形図を示す。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは先頭電流回路の他の波形を示す。
【図７】図７は先頭電流回路を使用した図４のシステムの好ましい実施の電気概略図である。
【図８】図８は可変力率を有する増幅器のブロック図である。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂは正弦波／バイパス出力の組み合わせを利用した波形を示す。
【図１０】図１０は図８のシステムの実施の電気街略図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００、４００      オーディオ増幅装置
１０２      正弦波電源
１０４      入力端子
１１０      高電流低力率整流器
１１４      高力率回路
１１８      バスコンデンサ
１２２      低力率供給電源
１３０      フィルタコンデンサ
１３２      オーディオ電力増幅器
１３４      負荷
１３６    入力オーディオ信号
３０２      インダクタンス
３０４      制御回路
３０６      制御可能スイッチ
３０８      ダイオード
４０２      高電流低力率整流器
４０４      尖頭電流力率補正回路
【図１】
2005518692.tif 000003
【図２】
2005518692.tif 000004
【図３】
2005518692.tif 000005
【図４】
2005518692.tif 000006
【図５】
2005518692.tif 000007
【図６】
2005518692.tif 000008
【図７】
2005518692.tif 000009
【図８】
2005518692.tif 000010
【図９】
2005518692.tif 000011
【図１０】
2005518692.tif 000012
【国際調査報告】
2005518692.tif 000013