(57)【要約】【課題】  ユーザの所望する利用状況と、出力信号または入力信号とに応じた電力を供給することにより、高音質または高電力効率を実現する電力増幅器を提供する。【解決手段】  本発明による電力増幅器は、制御モードに基づいて制御手段が昇降圧手段の昇降圧動作を制御することにより、ユーザの利用状況に適した電力が増幅手段に供給される。制御手段は、さらに、増幅手段に供給される電圧と、増幅手段の入力信号または出力信号との比較結果が比較手段から入力され、その比較結果と制御モードとを基に昇降圧手段を制御する。制御モードはモード切替手段により切り替える。その結果、ユーザが所望する利用状況に応じた供給電力をおこない、高音質または高い電力効率を実現する電力増幅器を提供することが可能となる。【選択図】  図１
2008022510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号を増幅し、出力信号を出力する増幅手段と、
第１の電圧を該増幅手段の正電源側に供給する第１の電源手段と、
第２の電圧を該増幅手段の負電源側に供給する第２の電源手段と、
該第１の電圧を昇圧または降圧して該増幅手段に供給する第１の昇降圧手段と、
該第２の電圧を昇圧または降圧して該増幅手段に供給する第２の昇降圧手段と、
該第１の電圧と、該入力信号または該出力信号とを比較し、第１の比較結果を出力する第１の比較手段と、
該第２の電圧と、該入力信号または該出力信号とを比較し、第２の比較結果を出力する第２の比較手段と、
複数の制御モードを有し、該制御モードと該第１の比較結果とに基づいて該第１の昇降圧手段を制御し、該制御モードと該第２の比較結果とに基づいて該第２の昇降圧手段を制御する制御手段と、
該制御モードを切り替えるモード切替手段とを備える、電力増幅器。
【請求項２】
前記第１の比較手段が、
前記第１の電圧と、前記出力信号または前記入力信号との電圧差が第１の所定の電圧差以上である場合、第１のレベルの信号を出力し、
該第１の電圧と、該出力信号または該入力信号との電圧差が第２の所定の電圧差未満である場合、第２のレベルの信号を出力し；
前記第２の比較手段が、
前記第２の電圧と、該出力信号または該入力信号との電圧差が所定の電圧差以上である場合、第３のレベルの信号を出力し、
該第２の電圧と、該出力信号または該入力信号との電圧差が所定の電圧差未満である場合、第４のレベルの信号を出力する；請求項１に記載の電力増幅器。
【請求項３】
前記制御手段が、
前記制御モードと前記第１の比較結果とに基づいて前記第１の昇降圧手段の降圧動作を制御し、
前記制御モードと前記第２の比較結果とに基づいて前記第２の昇降圧手段の降圧動作を制御する降圧制御手段と；
前記制御モードと前記第１の比較結果とに基づいて前記第１の昇降圧手段の昇圧動作を制御し、
前記制御モードと前記第２の比較結果とに基づいて前記第２の昇降圧手段との昇圧動作を制御する昇圧制御手段と；を含む、請求項１または２に記載の電力増幅器。
【請求項４】
第１の制御モードである場合、
前記第１の比較結果および前記第２の比較結果に関わらず、前記降圧制御手段および前記昇圧制御手段は、前記第１の昇降圧手段および前記第２の昇降圧手段に昇降圧動作させない、請求項１〜３に記載の電力増幅器。
【請求項５】
第２の制御モードである場合、
前記降圧制御手段が、
前記第１の比較結果が第１のレベルのとき、前記第１の昇降圧手段に降圧動作させ、
前記第２の比較結果が第３のレベルのとき、前記第２の昇降圧手段に降圧動作させ；
前記昇圧制御手段が、
該第１の比較結果が第２のレベルのとき、該第１の昇降圧手段に昇降圧動作させず、
該第２の比較結果が第４のレベルのとき、該第２の昇降圧手段に昇降圧動作させない、
請求項１〜４に記載の電力増幅器。
【請求項６】
第３の制御モードである場合、
前記降圧制御手段が、
前記第１の比較結果が第１のレベルのとき、前記第１の昇降圧手段に昇降圧動作させず、
前記第２の比較結果が第３のレベルのとき、前記第２の昇降圧手段に昇降圧動作させず；
前記昇圧制御手段が、
該第１の比較結果が第２のレベルのとき、該第１の昇降圧手段に昇圧動作させる、
該第２の比較結果が第４のレベルのとき、該第２の昇降圧手段に昇圧動作させる、請求項１〜５に記載の電力増幅器。
【請求項７】
第４の制御モードである場合、
前記降圧制御手段が、
前記第１の比較結果が第１のレベルのとき、前記第１の昇降圧手段に降圧動作させ、
前記第２の比較結果が第３のレベルのとき、前記第２の昇降圧手段に降圧動作させ；
前記昇圧制御手段が、
該第１の比較結果が第２のレベルのとき、該第１の昇降圧手段に昇圧動作させ、
該第２の比較結果が第４のレベルのとき、該第２の昇降圧手段に昇圧動作させる、請求項１〜６に記載の電力増幅器。
【請求項８】
前記昇降圧手段が昇降圧チョッパ型ＤＣ−ＤＣコンバータである、請求項１〜７に記載の電力増幅器。
【請求項９】
第１の電源側が接地され、入力信号を増幅して出力信号を出力する増幅手段と、
電圧を該増幅手段の第２の電源側に供給する電源手段と、
該電圧を昇圧または降圧して該増幅手段に供給する昇降圧手段と、
該電圧と、該入力信号または該出力信号とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、
複数の制御モードを有し、該制御モードと該比較結果とに基づいて該昇降圧手段を制御し、
該制御モードを切り替えるモード切替手段とを備える、電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力増幅器に関し、さらに詳しくは、例えば、音響増幅器において、ユーザが所望する利用状況に応じた電力を供給し、高音質または高電力効率を実現できる電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の音響増幅器では、出力信号の最大出力に応じて高電圧の電源電圧を供給する必要があり、その場合、夜間の音楽鑑賞の際などの出力信号のダイナミックレンジが小さいときに電源電圧と出力電圧との差分が損失となって電力効率の低下を招いていた。そこで、入力信号に追随するように供給電圧を調整する回路構成が考案されている。大きくは２種類に分類され、１つは最大出力に応じた電源電圧を供給する降圧型スイッチング電源装置を使用したもの、もう一つは、最大出力に応じた電源電圧よりも低い電圧を供給する昇圧型スイッチング電源装置を使用したものである。
【０００３】
図５ａは、増幅手段に接続する降圧型スイッチング電源装置の回路図である。降圧型スイッチング電源装置は、トランジスタＱ５ａを制御回路でスイッチング制御することにより、入力電圧Ｖｉを高周波の電圧に変換し、それをチョークコイルＬ５ａとコンデンサＣ５ａとで平滑することによって、入力電圧Ｖｉを降圧して増幅手段への供給電圧Ｖｏを出力する。降圧型スイッチング電源装置による供給電圧Ｖｏは下記数１に示すとおり、トランジスタＱ５ａがオンオフするデューティーＡ１によって決まる。数１中のｔｏｎは、トランジスタＱ５ａがオンする期間であり、ｔｏｆｆは、トランジスタＱ５ａがオフする期間である。
【数１】
2008022510.tif 000003
【０００４】
降圧型スイッチング電源装置は、増幅手段の出力が小出力であるときに制御回路によってトランジスタＱ５ａがスイッチング動作し、増幅手段に供給する電圧を下げることによって電力効率を向上させる。しかし、トランジスタＱ５ａから発生するノイズによって、性能および音質の劣化を生じ、特に、増幅手段の出力が小出力である場合、相対的にノイズ比率がアップし、性能および音質の劣化が顕著になる。従って、降圧型スイッチング電源装置を使用した場合、ユーザが高い電力効率を所望する場合（省電力再生など）に適しているが、ユーザが小出力かつ高音質を所望する場合（夜間の音楽鑑賞など）に適していない。
【０００５】
図５ｂは、増幅手段に接続する昇圧型スイッチング電源装置の回路図である。昇圧型スイッチング電源装置は、トランジスタＱ５ｂがオン状態の期間にコイルＬ５ｂにエネルギーを蓄積し、トランジスタＱ５ｂがオフした瞬間から発生する逆起電力によって、コンデンサＣ５ｂが充電される。トランジスタＱ５ｂは制御回路によりオンオフ制御される。コイルＬ５ｂに蓄えられるエネルギーが大きい程、コンデンサＣ５ｂに蓄えられるエネルギーも大きく、増幅手段への供給電圧Ｖｏが上昇する。昇圧型スイッチング電源装置による供給電圧Ｖｏは下記数１に示すとおり、トランジスタＱ５ｂがオンオフするデューティーＡ２によって決まる。数１中のｔｏｎは、トランジスタＱ５ｂがオンする期間であり、ｔｏｆｆは、トランジスタＱ５ｂがオフする期間である。
【数２】
2008022510.tif 000004
【０００６】
昇圧型スイッチング電源装置は、増幅手段の出力が大出力であるときにトランジスタＱ５ｂが動作し、増幅手段に供給する電圧を上げることによって電力効率を向上させる。大出力時にスイッチング動作を行うので、上記のようなノイズによる問題は軽減される。従って、昇圧型スイッチング電源を使用した場合、ユーザが大出力かつ高性能・高音質を所望する場合（一般的な音楽鑑賞などを）には適しているが、ユーザが高い電力効率を所望する場合（ダイナミックレンジの広い映画鑑賞など）には、小出力時からスイッチング動作を行う必要があるため、スイッチング動作によるノイズ比率がアップし、高性能・高音質を保つことができない。
【０００７】
以上のように、上記の従来技術は、ユーザが所望する状況に応じた電力供給を行うことができないという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】実開平６−４１３８５号公報
【特許文献２】実開平５−９１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の従来の技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ユーザの所望する利用状況と、出力信号または入力信号とに応じた電力を供給することにより、高音質または高電力効率を実現する電力増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の好ましい実施形態による電力増幅器は、入力信号を増幅し、出力信号を出力する増幅手段と、第１の電圧を該増幅手段の正電源側に供給する第１の電源手段と、第２の電圧を該増幅手段の負電源側に供給する第２の電源手段と、該第１の電圧を昇圧または降圧して該増幅手段に供給する第１の昇降圧手段と、該第２の電圧を昇圧または降圧して該増幅手段に供給する第２の昇降圧手段と、該第１の電圧と、該入力信号または該出力信号とを比較し、第１の比較結果を出力する第１の比較手段と、該第２の電圧と、該入力信号または該出力信号とを比較し、第２の比較結果を出力する第２の比較手段と、複数の制御モードを有し、該制御モードと該第１の比較結果とに基づいて該第１の昇降圧手段を制御し、該制御モードと該第２の比較結果とに基づいて該第２の昇降圧手段を制御する制御手段と、該制御モードを切り替えるモード切替手段とを備える。
【００１１】
上記のように構成された本発明の電力増幅器は、制御モードに基づいて制御手段が昇降圧手段の昇降圧動作を制御することにより、ユーザの利用状況に適した電力が増幅手段に供給される。制御手段は、さらに、増幅手段に供給される電圧と、増幅手段の入力信号または出力信号との比較結果が比較手段から入力され、その比較結果と制御モードとを基に昇降圧手段を制御する。制御モードはモード切替手段により切り替える。その結果、ユーザが所望する利用状況に応じた供給電力をおこない、高音質または高い電力効率を実現する電力増幅器を提供することが可能となる。
【００１２】
さらに好ましい実施形態においては、前記第１の比較手段が、前記第１の電圧と、前記出力信号または前記入力信号との電圧差が第１の所定の電圧差以上である場合、第１のレベルの信号を出力し、該第１の電圧と、該出力信号または該入力信号との電圧差が第２の所定の電圧差未満である場合、第２のレベルの信号を出力し；前記第２の比較手段が、前記第２の電圧と、該出力信号または該入力信号との電圧差が所定の電圧差以上である場合、第３のレベルの信号を出力し、該第２の電圧と、該出力信号または該入力信号との電圧差が所定の電圧差未満である場合、第４のレベルの信号を出力する。
【００１３】
上記の比較手段により、複雑な回路を必要とせず、電源手段から増幅手段へ供給される電力の過不足を容易に検出することができる。
【００１４】
さらに好ましい実施形態においては、前記制御手段が、前記制御モードと前記第１の比較結果とに基づいて前記第１の昇降圧手段の降圧動作を制御し、前記制御モードと前記第２の比較結果とに基づいて前記第２の昇降圧手段の降圧動作を制御する降圧制御手段と；前記制御モードと前記第１の比較結果とに基づいて前記第１の昇降圧手段の昇圧動作を制御し、前記制御モードと前記第２の比較結果とに基づいて前記第２の昇降圧手段との昇圧動作を制御する昇圧制御手段と；を含む。
【００１５】
降圧制御手段が、制御モードおよび比較結果に基づいて昇降圧手段の降圧動作を制御し、昇圧手段が、制御モードおよび比較結果に基づいて昇降圧手段の昇圧動作を制御する。その結果、効率よく昇降圧手段の動作を制御することができる。
【００１６】
さらに好ましい実施形態においては、第１の制御モードである場合、前記第１の比較結果および前記第２の比較結果に関わらず、前記降圧制御手段および前記昇圧制御手段は、前記第１の昇降圧手段および前記第２の昇降圧手段に昇降圧動作させない。
【００１７】
制御手段が第１の制御モードである場合、比較結果に関わらず、昇降圧手段が動作しないので、ノイズは発生しない。従って、夜間の音楽鑑賞などのような小出力の場合に高音質を実現することができる。
【００１８】
さらに好ましい実施形態においては、第２の制御モードである場合、前記降圧制御手段が、前記第１の比較結果が第１のレベルのとき、前記第１の昇降圧手段に降圧動作させ、前記第２の比較結果が第３のレベルのとき、前記第２の昇降圧手段に降圧動作させ；前記昇圧制御手段が、該第１の比較結果が第２のレベルのとき、該第１の昇降圧手段に昇降圧動作させず、該第２の比較結果が第４のレベルのとき、該第２の昇降圧手段に昇降圧動作させない。
【００１９】
制御手段が第２の制御モードである場合、出力信号が小出力または入力信号が小入力である場合、供給電圧を降圧させることにより、電力損失を低減させることができる。従って、小出力時に高い電力効率、すなわち省電力再生を実現することができる。
【００２０】
さらに好ましい実施形態においては、第３の制御モードである場合、前記降圧制御手段が、前記第１の比較結果が第１のレベルのとき、前記第１の昇降圧手段に昇降圧動作させず、前記第２の比較結果が第３のレベルのとき、前記第２の昇降圧手段に昇降圧動作させず；前記昇圧制御手段が、該第１の比較結果が第２のレベルのとき、該第１の昇降圧手段に昇圧動作させる、該第２の比較結果が第４のレベルのとき、該第２の昇降圧手段に昇圧動作させる。
【００２１】
制御手段が第３の制御モードである場合、出力信号が大出力または入力信号が大入力である場合のみスイッチング動作を行うことにより、昇降圧手段から発生するノイズの影響が軽減される。従って、一般的な音楽鑑賞の際などに、大出力かつ高音質を実現することができる。
【００２２】
さらに好ましい実施形態においては、第４の制御モードである場合、前記降圧制御手段が、前記第１の比較結果が第１のレベルのとき、前記第１の昇降圧手段に降圧動作させ、前記第２の比較結果が第３のレベルのとき、前記第２の昇降圧手段に降圧動作させ；前記昇圧制御手段が、該第１の比較結果が第２のレベルのとき、該第１の昇降圧手段に昇圧動作させ、該第２の比較結果が第４のレベルのとき、該第２の昇降圧手段に昇圧動作させる。
【００２３】
制御手段が第４の制御モードである場合、出力信号が小出力または入力信号が小入力である場合には供給電圧を降圧させ、出力信号が大出力または入力信号が小出力である場合には昇圧することができる。従って、ダイナミックレンジが広域な映画を鑑賞する際などに、大出力かつ電力高効率を実現することができる。
【００２４】
さらに好ましい実施形態においては、前記昇降圧手段が昇降圧チョッパ型ＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２５】
昇降圧チョッパ型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いることによって、複雑な回路構成は必要なく、電源手段から増幅手段に供給される電力を昇圧または降圧することができる。
【００２６】
本発明の別の好ましい実施形態による電力増幅器は、第１の電源側が接地され、入力信号を増幅して出力信号を出力する増幅手段と、電圧を該増幅手段の第２の電源側に供給する電源手段と、該電圧を昇圧または降圧して該増幅手段に供給する昇降圧手段と、該電圧と、該入力信号または該出力信号とを比較し、比較結果を出力する比較手段と、複数の制御モードを有し、該制御モードと該比較結果とに基づいて該昇降圧手段を制御し、該制御モードを切り替えるモード切替手段とを備える。
【００２７】
上記のように構成された本発明の電力増幅器は、シングルエンドプッシュプル型などの増幅手段においても、制御モードと比較結果とを基に昇降圧手段を制御し、適した電圧を増幅手段に供給することができる。その結果、ユーザが所望する利用状況に応じた供給電力をおこない、高音質または高い電力効率を実現する電力増幅器を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、ユーザの所望する利用状況と、出力信号または入力信号とに応じた電力を供給することにより、高音質または高電力効率を実現する電力増幅器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の好ましい実施形態による音響機器における電力増幅器について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明を援用する。
【００３０】
まず、図１および図２を参照し、音響機器における電力増幅器１０を例として、その電力増幅器１０の概略構成を説明する。図１は、電力増幅器１０の概略構成を説明するブロック図である。図２は、電力増幅器１０の回路図である。なお、図２において、出力端５は図示していない。電力増幅器１０は、増幅手段１、比較手段２１１、２１２、制御手段２２、昇降圧手段２３１、２３２、モード切替手段２４、電源手段Ｅ、入力端４、および出力端５を含む。
【００３１】
増幅手段１は、後述の電力供給手段２から供給される電力を基にして、チューナやディスクプレーヤなどから入力されるオーディオ信号を増幅し、スピーカを大電力で駆動する。電力供給手段２は、増幅手段１などの電力増幅器１０内の電子素子へ電力を供給する。
【００３２】
電源手段Ｅは、プラス側電源Ｅ１およびマイナス側電源Ｅ２を含み、それぞれ電源トランスや整流平滑回路などを含み、商用電源から供給される電力を変圧し、そして整流および平滑して直流電圧を出力する。プラス側電源Ｅ１は、昇降圧手段２３１を介してプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として、また、マイナス側電源Ｅ２は、昇降圧手段２３２を介してマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として、増幅手段１へ電圧を供給する。
【００３３】
昇降圧手段２３１は、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧を昇圧または降圧し、その昇圧または降圧した電圧をプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として増幅手段１に供給する。昇降圧手段２３２も同様に、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧を昇圧または降圧し、その昇圧または降圧した電圧をマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段１に供給する。昇降圧手段２３１、２３２は、昇圧も降圧もおこなわない場合、プラス側電源Ｅ１、Ｅ２から供給される電圧をプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋、マイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段１に供給する。本実施例における昇降圧手段２３１、２３２は、昇降圧チョッパ型ＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００３４】
昇降圧手段２３１は、スイッチ（例えば、バイポーラトランジスタ）Ｓ１、Ｓ２、コイルＬ１、コンデンサＣ１、およびダイオードＤ１、Ｄ３を含む。図２に示す通り、スイッチＳ１とコイルＬ１とダイオードＤ３とがプラス側電源Ｅ１に対して直列に接続されている。スイッチＳ１は、一端がプラス側電源Ｅ１に、他端がコイルＬ１の一端に接続されている。コイルＬ１の他端は、ダイオードＤ３のアノード側に接続されている。ダイオードＤ３のカソード側は、増幅手段１の正電源側に接続されている。ダイオードＤ１は、カソード側がスイッチＳ１とコイルＬ１との間に接続され、スイッチＳ１に並列に接続されている。ダイオードＤ１のアノード側は接地されている。スイッチＳ２の一端は、コイルＬ１とダイオードＤ３との間に接続されており、他端は接地されている。コンデンサＣ１の一端は、ダイオードＤ３のカソード側と増幅器１の正電源側との間に接続され、他端は接地されている。
【００３５】
昇降圧手段２３１が降圧動作を行う場合、スイッチＳ１は、後述の制御手段２２により、出力信号の電圧レベルに応じたデューティーＢ１でオンオフ制御され、プラス側電源Ｅ１から供給される直流の電圧ＶＥ１を高周波の電圧に変換する。そして、コイルＬ１およびコンデンサＣ１によって平滑することにより、降圧された電圧がプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として供給される。このとき、プラス側供給電圧Ｖｃｃ＋は、数３に示すように、スイッチＳ１がオンオフするデューティーＢ１によって決まる。なお、数３中の、ｔｏｎはスイッチＳ１がオンしている期間であり、ｔｏｆｆはスイッチＳ１がオフしている期間である。
【数３】
2008022510.tif 000005
【００３６】
また、昇降圧手段２３１が昇圧動作を行う場合、スイッチＳ１が常にオン状態で、スイッチＳ２がオン状態の期間にコイルＬ１にエネルギーが蓄積され、スイッチＳ２がオフした瞬間からコイルＬ１に発生する逆起電力によって、コンデンサＣ１が充電される。コイルＬ１に蓄えられるエネルギーが大きい程、コンデンサＣ１に蓄えられるエネルギーも大きく、増幅手段１へ供給するプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋が上昇する。スイッチＳ２は、制御手段２２により、出力信号の電圧レベルに応じたデューティーＢ２でオンオフ制御される。このとき、プラス側供給電圧Ｖｃｃ＋は、数４に示すように、スイッチＳ２がオンオフするデューティーＢ２によって決まる。なお、数４中の、ｔｏｎはスイッチＳ２がオンしている期間であり、ｔｏｆｆはスイッチＳ２がオフしている期間である。
【数４】
2008022510.tif 000006
【００３７】
昇降圧手段２３２は、増幅手段１の正電源側に接続されている昇降圧手段２３１と同等の昇降圧動作を負電圧側で行う。昇降圧手段２３２は、スイッチＳ３、Ｓ４、コイルＬ２、コンデンサＣ２、およびダイオードＤ２、Ｄ４を含む。スイッチＳ３とコイルＬ２とダイオードＤ４とがマイナス側電源Ｅ２に対して直列に接続されている。スイッチＳ３は、一端がマイナス側電源Ｅ２に、他端がコイルＬ２の一端に接続されている。コイルＬ２の他端は、ダイオードＤ４のカソード側に接続されている。ダイオードＤ４のアノード側は、増幅手段１の負電源側Ｖｃｃ−に接続されている。ダイオードＤ２は、アノード側がスイッチＳ３とコイルＬ２との間に接続され、スイッチＳ３に並列に接続されている。ダイオードＤ２のカソード側は接地されている。スイッチＳ４の一端は、コイルＬ２とダイオードＤ４との間に接続されており、他端は接地されている。コンデンサＣ２の一端は、ダイオードＤ４のアノード側と増幅器１の負電源側との間に接続され、他端は接地されている。なお、昇降圧手段２３２において、電圧ＶＥ２の絶対値を減少させる動作を降圧動作、電圧ＶＥ２の絶対値を増加させる動作を昇圧動作とする。
【００３８】
比較手段２１１は、プラス側電源Ｅ１の電圧と増幅手段の出力信号とを比較して、その比較結果を後述の制御手段２２へ出力する。具体的には、増幅手段１から出力される出力信号に対し、増幅手段１に十分な電力が供給されている場合、比較手段２１１はハイレベルの信号を出力する。逆に、増幅手段１から出力される出力信号に対して、増幅手段１に十分な電力が供給されていない場合は、比較手段２１１はローレベルの信号を出力する。以下、ハイレベルおよびローレベルとは、接地電位からの電圧の絶対値が大きい方をハイレベル、小さい方をローレベルとする。さらに具体的には、例えば、プラス側電源Ｅ１の電圧ＶＥ１と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が所定の電圧差Ｖａ以上である場合はハイレベルの信号を出力する。また、プラス側電源Ｅ１の電圧ＶＥ１と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が所定の電圧差Ｖａ未満である場合はローレベルの信号を出力する。
【００３９】
比較手段２１１は、トランジスタＱ１およびツェナーダイオードＤ５を含む。図２に示す通り、ツェナーダイオードＤ５は、アノード側が増幅手段１の出力端に接続され、カソード側がトランジスタＱ１のベースに接続される。トランジスタＱ５はＰＮＰ型であり、エミッタは、プラス側電源Ｅ１の正極側に接続される。また、トランジスタＱ１のエミッタとベースとが接続されている。また、トランジスタＱ１のコレクタは、抵抗Ｒ５を介して接地されている。なお、比較結果Ｖｐ＋は、トランジスタＱ１のコレクタと抵抗Ｒ５との間の点Ａから出力される。
【００４０】
トランジスタＱ１は、プラス側電源Ｅ１の電圧ＶＥ１と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が、ツェナー電圧ＶＤ５とベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅとの和（所定の電圧Ｖａ）以上である場合、オン状態になる。その結果、プラス側電源Ｅ１の電圧ＶＥ１を基にしてハイレベルの信号を比較結果Ｖｐ＋としてコレクタ側（Ａ点）から制御手段２２へ出力する。また、トランジスタＱ１は、プラス側電源Ｅ１の電圧ＶＥ１と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が、ツェナー電圧ＶＤ５とベース−エミッタ間の電圧との和（所定の電圧Ｖａ）未満である場合、オフ状態である。その結果、トランジスタＱ１のコレクタは接地されるので、Ａ点からローレベルの信号が比較結果Ｖｐ＋として制御手段２２へ出力される。
【００４１】
同様に、比較手段２１２は、マイナス側電源Ｅ２の電圧ＶＥ２と増幅手段の出力信号とを比較して、その比較結果を制御手段２２へ出力する。具体的には、マイナス側電源Ｅ２の電圧ＶＥ２と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が所定の電圧差Ｖｂ以上である場合はハイレベルの信号を出力する。また、マイナス側電源Ｅ２の電圧ＶＥ２と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が所定の電圧差Ｖｂ未満である場合はローレベルの信号を出力する。
【００４２】
比較手段２１２は、トランジスタＱ２およびツェナーダイオードＤ６を含む。図２に示す通り、ツェナーダイオードＤ６は、カソード側に増幅手段１の出力端に接続され、アノード側にトランジスタＱ２のベースに接続される。トランジスタＱ２はＮＰＮ型であり、エミッタは、マイナス側電源Ｅ２の負極側に接続される。また、トランジスタＱ２のエミッタとベースとが接続されている。また、トランジスタＱ２のコレクタは、抵抗Ｒ６を介して接地されている。なお、比較結果Ｖｐ−は、トランジスタＱ２のコレクタと抵抗Ｒ６との間の点Ｂから出力される。
【００４３】
トランジスタＱ２は、プラス側電源Ｅ１の電圧ＶＥ２と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が、ツェナー電圧ＶＤ６とベース−エミッタ間の電圧Ｖｂｅ１の和（所定の電圧Ｖｂ）以上である場合、オン状態になる。その結果、プラス側電源Ｅ１の電圧ＶＥ１を基にしてハイレベルの信号を検出結果Ｖｐ−としてコレクタ（Ｂ点）から制御手段２２へ出力する。また、トランジスタＱ２は、マイナス側電源Ｅ２の電圧ＶＥ２と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差が、ツェナー電圧ＶＤ６とベース−エミッタ間の電圧の和（所定の電圧Ｖｂ）未満である場合、オフ状態である。その結果、トランジスタＱ２のコレクタは接地されているので、Ｂ点からローレベルの信号が比較結果Ｖｐ−として制御手段２２へ出力される。
【００４４】
モード切替手段２４は、後述する制御手段２２が有する複数の制御モードを切り替える。モード切替手段２４は、例えば、ロータリースイッチや挿下式スイッチ、リモコンなどから適宜選択すれば良い。
【００４５】
制御手段２２は、複数の制御モードを有する。具体的には、制御手段２２は４つの制御モードを有する。これらの制御モードと比較手段２１１、２１２から入力される比較結果Ｖｐ＋、Ｖｐ−とに基づいて、昇降圧手段２３１、２３２を制御する。第１の制御モードのときの制御手段２２は、夜間の音楽鑑賞などで小出力でも高音質を実現することができるように、第２の制御モードのときの制御手段２２は、小出力のときに電力効率を高くすることができるように、第３の制御モードのときの制御手段２２は、一般的な音楽鑑賞などで大出力かつ高音質を実現することができるように、第４の制御モードのときの制御手段２２は、ダイナミックレンジが広域な映画鑑賞などで大出力かつ電力の高効率を実現することができるように、比較結果２１１、２１２に基づいて昇降圧手段２３１、２３２を制御する。
【００４６】
制御手段２２は、降圧制御手段２２１と昇圧制御手段２２２とを含む。降圧制御手段２２１は、昇降圧手段２３１、２３２の降圧動作を制御し、昇圧制御手段２２２は、昇降圧手段２３１、２３２の昇圧動作を制御する。制御手段２２は、例えばマイクロコンピュータなどである。
【００４７】
以下、図３を参照して４つの制御モードにおける制御手段２２（降圧制御手段２２１および昇圧制御手段２２２）、昇降圧手段２３１、２３２の動作について詳細に説明する。図３は、４つの制御モードを示す図である。図３には、各制御モードにおいて、利用シーンと、比較手段２１１、２１２から出力される比較結果Ｖｐ＋、Ｖｐ−と、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のオン／オフ動作と、電源電圧ＶＥ１、ＶＥ２および増幅手段１への供給電圧Ｖｃｃ＋、Ｖｃｃ−および出力Ｖ１の波形とを示している。なお、波形の上には、正電圧側の比較結果Ｖｐ＋を示している（負電圧側の比較結果Ｖｐ−は示さず）。また、電源電圧ＶＥ１、ＶＥ２の波形と増幅手段１への供給電圧Ｖｃｃ＋、Ｖｃｃ−の波形とが一致する場合は、供給電圧Ｖｃｃ＋、Ｖｃｃ−を優先的に描いている。
【００４８】
モード切替手段２４によって、第１の制御モードが選択された場合、比較手段２１１が出力する比較結果Ｖｐ＋のレベルに関わらず、降圧制御手段２２１がスイッチＳ１をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ２をオフ状態にする。つまり、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧ＶＥ１を降圧および昇圧せずにプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として増幅手段１に供給する。同様に、比較手段２１２が出力する比較結果Ｖｐ−のレベルに関わらず、降圧制御手段２２１がスイッチＳ３をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ４をオフ状態にする。つまり、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧ＶＥ１を降圧および昇圧せずにマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給する。スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４がオンオフ動作しないので、ノイズは発生しない。従って、ユーザが第１の制御モードを選択することによって、本発明の電力増幅器は夜間の音楽鑑賞などのような小出力の場合に高音質を実現することができる。
【００４９】
モード切替手段２４によって、第２の制御モードが選択された場合、比較手段２１１が出力する比較結果Ｖｐ＋がハイレベルのとき、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ２をオフ状態にし、降圧制御手段２２１がスイッチＳ１をデューティーＢ１でオンオフ動作させて昇降圧手段２３１に降圧動作させる。つまり、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧ＶＥ１が降圧されてプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として増幅手段に供給される。比較手段２１１が出力する比較結果Ｖｐ＋がローレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ１をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ２をオフ状態にして、昇降圧手段２３１に降圧動作も昇圧動作もさせないようにする。つまり、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧ＶＥ１をプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として増幅手段に供給する。
【００５０】
同様に、比較手段２１２が出力する比較結果Ｖｐ−がハイレベルのとき、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ４をオフ状態にし、降圧制御手段２２１がスイッチＳ３をデューティーＢ１でオンオフ動作させて昇降圧手段２３２に降圧動作させる。つまり、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧ＶＥ２が降圧されてマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給される。また、比較手段２１２が出力する比較結果Ｖｐ−がローレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ３をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ４をオフ状態にして、昇降圧手段２３２に降圧動作も昇圧動作もさせないようにする。つまり、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧ＶＥ２をマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給する。従って、出力信号が小出力である場合、供給電圧を降圧させて、電力損失を低減させることができるので、ユーザが省電力再生を所望する際に第２の制御モードを選択することによって、本発明の電力増幅器は小出力かつ高い電力効率を実現することができる。
【００５１】
モード切替手段２４によって、第３の制御モードが選択された場合、比較手段２１１が出力する比較結果Ｖｐ＋がハイレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ１をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ２をオフ状態にして、昇降圧手段２３１に降圧動作も昇圧動作もさせないようにする。その結果、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧ＶＥ１をプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として増幅手段に供給する。また、比較手段２１１が出力する比較結果Ｖｐ＋がローレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ１をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ２をデューティーＢ２でオンオフ動作させて、昇降圧手段２３１に昇圧動作させる。つまり、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧ＶＥ１が昇圧されてプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として増幅手段に供給される。
【００５２】
同様に、比較手段２１２が出力する比較結果Ｖｐ−がハイレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ３をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ４をオフ状態にして、昇降圧手段２３２に降圧動作も昇圧動作もさせないようにする。つまり、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧ＶＥ２をマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給する。また、比較手段２１２が出力する比較結果Ｖｐ−がローレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ３をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ４をデューティーＢ２でオンオフ動作させて、昇降圧手段２３２に昇圧動作させる。つまり、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧ＶＥ２が昇圧されてマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給される。従って、大出力である場合のみスイッチング動作をおこない、スイッチＳ２、Ｓ４から発生するノイズの影響が軽減されるので、一般的な音楽鑑賞の際などに、ユーザが第３制御モードを選択した場合、本発明の電力増幅器は大出力かつ高音質を実現することができる。
【００５３】
モード切替手段２４によって、第４の制御モードが選択された場合、比較手段２１１が出力する比較結果Ｖｐ＋がハイレベルのとき、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ２をオフ状態にし、降圧制御手段２２１がスイッチＳ１をデューティーＢ１でオンオフ動作させて、昇降圧手段２３１に降圧動作させる。その結果、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧ＶＥ１が降圧されてマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給される。また、比較手段２１１が出力する比較結果Ｖｐ＋がローレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ１をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ２をデューティーＢ２でオンオフ動作させて、昇降圧手段２３１に昇圧動作させる。つまり、プラス側電源Ｅ１から供給される電圧ＶＥ１が昇圧されてプラス側供給電圧Ｖｃｃ＋として増幅手段に供給される。
【００５４】
同様に、比較手段２１２が出力する比較結果Ｖｐ−がハイレベルのとき、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ４をオフ状態にし、降圧制御手段２２１がスイッチＳ３をデューティーＢ１でオンオフ動作させて、昇降圧手段２３１に降圧動作させる。その結果、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧ＶＥ２が降圧されてマイナス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給される。また、比較手段２１２が出力する比較結果Ｖｐ−がローレベルのとき、降圧制御手段２２１がスイッチＳ３をオン状態にし、昇圧制御手段２２２がスイッチＳ４をデューティーＢ２でオンオフ動作させて、昇降圧手段２３２に昇圧動作させる。つまり、マイナス側電源Ｅ２から供給される電圧ＶＥ２が昇圧されてプラス側供給電圧Ｖｃｃ−として増幅手段に供給される。従って、出力信号が小出力である場合には供給電圧を降圧させ、大出力である場合には昇圧することができるので、ユーザがダイナミックレンジが広域な映画を鑑賞する際などに、第４制御モードを選択することによって、本発明の電力増幅器は大出力かつ電力高効率を実現することができる。
【００５５】
次に、本発明の別の実施形態である電力増幅器１００について説明する。なお、先述の電力増幅器１０と同等の箇所については説明を省略する。
【００５６】
図４は、本発明の別の実施形態である電力供給手段７を含む電力増幅器１００のブロック図（図４（ａ））および回路図（図４（ｂ））である。図４（ａ）で示すように、比較手段７１１、７１２が、増幅手段６へ入力される入力信号とプラス側電源Ｅ３の電圧ＶＥ３、マイナス側電源Ｅ４の電圧ＶＥ４とを比較するようにしても良い。具体的には、図４（ｂ）に示すように、増幅手段６へ入力される入力信号と電圧ＶＥ３またはＶＥ４との電圧差と、所定の電位差Ｖｃ、Ｖｄとを比較する。なお、比較手段７１１、７１２、昇降圧手段７２１、７２２に用いられる各素子（スイッチ素子Ｓ５〜Ｓ８、コイルＬ４、Ｌ５、コンデンサＣ３、Ｃ４、ダイオードＤ７〜Ｄ１０、ツェナーダイオードＤ１１，Ｄ１２、抵抗Ｒ７〜Ｒ１２）は、増幅手段に入力される入力信号や使用する電源電圧などに合わせた性能の素子を適宜選択すれば良い。
【００５７】
以上、本発明に係る電力増幅器の実施形態の例について説明したように、本発明の電力増幅器は、制御モードに基づいて制御手段が昇降圧手段の昇降圧動作を制御することにより、ユーザの利用状況に適した電力が増幅手段に供給される。制御手段は、さらに、増幅手段に供給される電圧と、増幅手段の入力信号または出力信号との比較結果が比較手段から入力され、その比較結果と制御モードとを基に昇降圧手段を制御する。制御モードはモード切替手段により切り替える。その結果、ユーザが所望する利用状況に応じた供給電力をおこない、高音質または高い電力効率を実現する電力増幅器を提供することが可能となる。
【００５８】
また、本実施例における増幅手段は差動型として、増幅手段の入力電源のプラス側とマイナス側とにそれぞれ電源、昇降圧手段、比較手段を含んだ電力増幅器で説明したが、シングルエンドプッシュプル型などの増幅手段を用いても良い。その場合は、電源、昇降圧手段、比較手段が１組あれば良い。
【００５９】
また、本実施例において、比較手段はプラス側電源Ｅ１（マイナス側電源Ｅ２）の電圧ＶＥ１（電圧ＶＥ２）と増幅手段１の出力電圧Ｖ１との電圧差と、所定の電圧差Ｖａ（Ｖｂ）とを比較するようにしたが、複数の所定の電圧差と比較するようにして、出力する複数のレベルの比較結果を出力するようにしても良い。その結果、昇降圧のレベルを細かく制御することが可能になる。
【００６０】
なお、本実施例において、ユーザがモード切替手段によって制御モードを選択するように説明したが、時刻を参照して夜間は自動的に第１の制御モードに切り替えたり、入力ソースにＤＶＤが選択されれば第４の制御モードに切り替えるなど、入力ソースに応じて自動で制御モードを切り替えても良い。
【００６１】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の電力増幅器は、あらゆる用途の電子機器に用いられ得るが、音響機器などに好適に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の好ましい実施形態による電力増幅器の概略構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の好ましい実施形態による電力増幅器の回路図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態による制御手段における４つの制御モードを示す図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施形態による電力増幅器のブロック図（ａ）および回路図（ｂ）である。
【図５】従来の降圧型スイッチング電源装置（ａ）および昇圧型スイッチング電源装置（ｂ）を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０、１００  電力増幅器
１、６  増幅手段
２１１、２１２、７１１、７１２  比較手段
２２、７２  制御手段
２２１、７２１  降圧制御手段
２２２、７２２  昇圧制御手段
２３１、２３２、７３１、７３２  昇降圧手段
２４、７４  モード切替手段
４、９  入力端
５、１１  出力端
【図１】
2008022510.tif 000007
【図２】
2008022510.tif 000008
【図３】
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【図４】
2008022510.tif 000010
【図５】
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