(57)【要約】  容量性等の負荷から、入力信号の再現性のよい出力信号の波形を出力する。スイッチングアンプとして構成して容量性等の負荷を駆動する場合においても、無効電力を削減し、低消費化を図る。負荷Ｃ１の両端の出力端子（５０、５１）に現われる出力信号Ｖｃａｐ１が入力端子（９ａ、９ｂ）側へフィードバックされた出力信号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを入力信号Ｖｉｎと比較して該信号間の誤差を検出し、該検出された信号間の誤差が抑圧されるように、誤差を補正した第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１、を生成し、該第1の誤差抑圧信号に応じて、負荷Ｃ１に電力を供給する第１の期間Ｔ１と電力を供給せずにフローティングにする第２の期間Ｔ２との比率を変更する。
2007132839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子を用いて負荷に対する電力の供給制御をする駆動装置であって、
前記負荷に接続された、複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路を有する駆動手段と、
前記複数のスイッチング素子の動作の切替えを制御する制御手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記負荷に電力を供給する第１の期間と、電力を供給せずに前記負荷をフローティングにする第２の期間と、を設定することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記各スイッチング素子は、前記負荷の両端のいずれか一方の端子に接続される第１の端子と、前記スイッチング制御信号が入力される第２の端子と、電源又はグランドの端子に接続される第３の端子とを有し、
前記制御手段は、前記スイッチング制御信号の1周期内において、
前記負荷の一方の端子を前記電源の端子に接続し、該負荷の他方の端子を前記グランドの端子に接続することによって、該負荷に電力を供給する前記第１の期間と、
前記負荷の両方の端子をフローティング状態に設定することによって、該負荷に電力を供給しない前記第２の期間とを有することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記各スイッチング素子は、前記負荷の両端のいずれか一方の端子に接続される第１の端子と、前記スイッチング制御信号が入力される第２の端子と、電源又はグランドの端子に接続される第３の端子とを有し、
前記制御手段は、前記スイッチング制御信号の1周期内において、
前記負荷の一方の端子を前記電源の端子に接続し、該負荷の他方の端子を前記グランドの端子に接続することによって、該負荷に電力を供給する前記第１の期間と、
前記負荷の一方の端子を前記電源又は前記グランドの端子に接続し、該負荷の他方の端子をフローティング状態に設定することによって、該負荷に電力を供給しない前記第２の期間とを有することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記負荷の両端の出力端子に現われる出力信号を、入力信号が入力される入力端子側へフィードバックさせる第１のフィードバック手段と、
前記入力端子に接続され、前記第１のフィードバック手段によりフィードバックされた出力信号を前記入力信号と比較して該信号間の誤差を検出し、該誤差を補正した誤差抑圧信号を生成する誤差抑圧手段と、
を具え、
前記制御手段は、前記誤差抑圧信号に基づいて、前記駆動手段の前記複数のスイッチング素子の動作を切替えを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記誤差抑圧信号の絶対値に応じて、前記負荷に電力を供給する前記第１の期間と前記電力を供給せずにフローティングにする前記第２の期間との比率を変更することを特徴とする請求項４記載の駆動装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記負荷の両端の出力端子に現われる出力信号の正極性においては、該負荷の正極性側の出力端子からのみ電力を供給し、かつ、該出力信号の負極性においては、該負荷の負極性側の出力端子からのみ電力を供給することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記制御手段は、三角波を発生する三角波発生手段と、前記三角波と前記誤差抑圧信号とを比較する比較手段と、前記比較手段からの出力に基づき前記駆動回路を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段と、を具えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記誤差抑圧手段から出力された信号の傾き成分を検出して、前記傾き成分を前記誤差抑圧手段の入力端子側へフィードバックさせる第２のフィードバック手段を具え、
前記誤差抑圧手段は、前記第１のフィードバック手段によりフィードバックされた出力信号に前記第２のフィードバック手段によりフィードバックされた前記傾き成分を加えた合成信号と前記入力信号とを比較して該信号間の誤差を検出し、該誤差を補正した誤差抑圧信号を生成することを特徴とする請求項４記載の駆動装置。
【請求項９】
前記駆動手段は前記負荷に直接接続されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記負荷は容量性負荷であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記容量性負荷は圧電スピーカであることを特徴とする請求項１０記載の駆動装置。
【請求項１２】
スイッチング素子を用いて負荷に対する電力の供給制御をする請求項１乃至１１のいずれかに記載の駆動装置と、
通信機能および情報処理機能を有し、前記駆動装置を制御する情報処理部と、
前記駆動装置および前記情報処理部に対して電力を供給する電池と、
を具えたことを特徴とする情報機器。
【請求項１３】
スイッチング素子を用いて負荷に対する電力の供給制御をする駆動方法であって、
前記各スイッチング素子の動作を切替えて、前記負荷に電力を供給する第１の期間と電力を供給せずにフローティングにする第２の期間とを有することを特徴とする駆動方法。
【請求項１４】
前記負荷に電力を供給する前記第１の期間と前記電力を供給せずにフローティングにする前記第２の期間との比率を変更することを特徴とする請求項１３記載の駆動方法。
【請求項１５】
前記負荷の両端の出力端子に現われる出力信号の正極性においては、該負荷の正極性側の出力端子からのみ電力を供給し、かつ、該出力信号の負極性においては、該負荷の負極性側の出力端子からのみ電力を供給することを特徴とする請求項１３又は１４記載の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量性デバイスの圧電スピーカなどの負荷を駆動する駆動装置及び駆動方法に関する。【０００２】
尚、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる日本特許出願（特願２００６−１３５５９６、２００６年５月１５日出願）の明細書の記載に基づくものであって、当該日本特許出願の番号を参照することによって当該日本特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
【背景技術】
【０００３】
携帯電話機等の情報機器に搭載された圧電スピーカは、薄くて軽く低消費という特徴があり、今後音質を改善し低価格化が実現されれば、普及する可能性が大きい。しかし、現状では、圧電スピーカのような容量性デバイスは、駆動回路にとって容量性負荷であり、容量性デバイスを駆動するための最適な駆動方式は存在しない。【０００４】
一方、現在普及しているダイナミック型スピーカのような誘導性デバイスは、駆動回路にとって誘導性負荷であり、駆動回路は誘導性負荷に適した構成となっている。特に、携帯機器に内蔵される場合、一般的にバッテリーによって駆動されることが多いが、長時間の使用を可能にするためには、電力効率が良好であるスイッチングアンプ（Ｄ級アンプ）が適している。【０００５】
図１９および図２０は、従来のスイッチングアンプの負荷駆動状態を示す回路図であり、図１９に示す負荷駆動状態３−ａと、図２０に示す負荷駆動状態３−ｂとの２つの状態を有する。【０００６】
図２１は、パルス変調出力のデューティー比が５０％のときの図１９および図２０に示した駆動回路の各位置における信号を示す波形図である。なお、図２１中の各符号は、図１９および図２０の各位置の符号に対応する。【０００７】
図１９の負荷駆動状態３−ａのときに期間Ｔ４ａを示し、トランジスタ２０、２３がオンし、トランジスタ２１、２２がオフし、ＯＵＴＰがＶＣＣレベル、ＯＵＴＮがＧＮＤレベルになり、誘導性負荷Ｌ１の両端の電位差ＶＬ１は＋ＶＣＣになり、誘導性負荷Ｌ１に対しＯＵＴＰからＯＵＴＮに電流Ｉを流す。【０００８】
図２０の負荷駆動状態３−ｂのときに期間Ｔ４ｂを示し、トランジスタ２０、２３がオフし、トランジスタ２１、２２がオンし、ＯＵＴＰがＧＮＤレベル、ＯＵＴＮがＶＣＣレベルになり、誘導性負荷Ｌ１の両端の電位差ＶＬ１は−ＶＣＣになり、誘導性負荷Ｌ１に対しＯＵＴＮからＯＵＴＰに電流Ｉを流す。【０００９】
この駆動方式は、電力を誘導性負荷Ｌ１に供給する必要のない無入力信号時に、パルス変調出力のデューティー比が５０％になるため、誘導性負荷Ｌ１に流れる電流Ｉのリップルが最も大きくなり、無駄な消費電流が発生する。【００１０】
図２２〜図２７は、そのような無駄な消費電流を削減した駆動方式を有するスイッチングアンプの例を示す（特許文献１〜３参照）。【００１１】
図２２〜図２７は、そのスイッチングアンプの負荷駆動状態を示す回路図である。【００１２】
この種のスイッチングアンプは、図２６および図２７に示すような信号波形により、電力を必要とする期間に負荷端子間に電圧を印加し、電力を必要としない期間は負荷端子間をショートして印加電圧を０Ｖにすることで、出力波形を生成している。【００１３】
図２２の負荷駆動状態５−ａと、図２３の負荷駆動状態５−ｂと、図２４の負荷駆動状態５−ｃと、図２５の負荷駆動状態５−ｄとの４つの状態を有することにより、負荷駆動時のリップル電流を低減するようにした回路構成となっている。【００１４】
図２６および図２７は、図２２〜図２５の駆動回路の各位置における信号を示す波形図である。図２６および図２７中の各符号は、図２２〜図２５の各位置の符号に対応する。【００１５】
図２２の負荷駆動状態５−ａのときに図２６の期間Ｔ６ａを示し、トランジスタ２０、２３がオンし、トランジスタ２１、２２がオフし、ＯＵＴＰがＶＣＣレベル、ＯＵＴＮがＧＮＤレベルになり、誘導性負荷Ｌ１の両端の電位差ＶＬ１は＋ＶＣＣになり、誘導性負荷Ｌ１に対しＯＵＴＰからＯＵＴＮに電流Ｉを流す。【００１６】
図２３の負荷駆動状態５−ｂのときに図２７の期間Ｔ６ｂを示し、トランジスタ２０、２３がオフし、トランジスタ２１、２２がオンし、ＯＵＴＰがＧＮＤレベル、ＯＵＴＮがＶＣＣレベルになり、誘導性負荷Ｌ１の両端の電位差ＶＬ１は−ＶＣＣになり、誘導性負荷Ｌ１に対し、ＯＵＴＮからＯＵＴＰに電流Ｉを流す。【００１７】
図２４の負荷駆動状態５−ｃのときに図２６又は図２７の期間Ｔ６ｃを示し、トランジスタ２１、２３がオンし、トランジスタ２０、２２がオフし、ＯＵＴＰとＯＵＴＮはともにＧＮＤレベルとなり、誘導性負荷Ｌ１の両端の電位差ＶＬ１はゼロ（ＧＮＤ）になり、ＯＵＴＮ又はＯＵＴＰから接地に向かって電流Ｉを流す、すなわち、誘導性負荷Ｌ１に蓄積されたエネルギーが放出される。【００１８】
図２５の負荷駆動状態５−ｄのときに図２６又は図２７の期間Ｔ６ｄを示し、トランジスタ２１、２３がオフし、トランジスタ２０、２２がオンし、ＯＵＴＰとＯＵＴＮはともにＶＣＣレベルとなり、誘導性負荷Ｌ１の両端の電位差ＶＬ１はゼロ（ＧＮＤ）になり、ＯＵＴＮ又はＯＵＴＰから電源に向かって電流Ｉを流す、すなわち、誘導性負荷Ｌ１に蓄積されたエネルギーが放出される。【００１９】
すなわち、誘導性負荷Ｌ１の端子間に印加されるスイッチング周波数とその高調波成分の除いた信号成分が、ＯＵＴＮよりもＯＵＴＰの方が高くなる場合は、図２６のタイミング６−ａに示すようにＯＵＴＰからＯＵＴＮにエネルギーとなる電流を供給する期間Ｔ６ａの前後に、エネルギーを供給しない期間Ｔ６ｃ、期間Ｔ６ｄが存在するような信号波形によって駆動される。【００２０】
同様に、誘導性負荷Ｌ１の端子間に印加されるスイッチング周波数とその高調波成分を除いた信号成分が、ＯＵＴＰよりもＯＵＴＮの方が高くなる場合は、図２７のタイミング６−ｂに示すようにＯＵＴＮからＯＵＴＰにエネルギーとなる電流を供給する期間Ｔ６ｂの前後に、エネルギーを供給しない期間Ｔ６ｃ、期間Ｔ６ｄが存在するような信号波形により駆動される。【００２１】
【特許文献１】米国特許第６６１４２９７号明細書
【特許文献２】米国特許第６２１１７２８号明細書
【特許文献３】米国特許第６２６２６３２号明細書
【発明の開示】
【００２２】
しかし、この駆動方式を用いて容量性デバイスである圧電スピーカを駆動すると、電荷を保持したい期間に負荷の端子間をショートするために、蓄積された電荷を消失し端子間電圧が低下する。次の電力供給期間では、この損失分を補うために、損失分の電荷が上乗せされて供給されることになり、必要以上の電力を消費することになる。すなわち、この駆動方式では、無効電力を発生するために圧電スピーカの低消費である特徴を活かすことができない。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、容量性負荷から、入力信号の再現性のよい出力信号の波形を出力することが可能な、駆動装置及び駆動方法を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の他の目的は、スイッチングアンプとして構成して容量性負荷を駆動する場合においても、無効電力を削減し、低消費化を図ることが可能な、駆動装置及び駆動方法を提供することにある。
【００２５】
本発明は、スイッチング素子を用いて負荷に対する電力の供給制御をする駆動装置であって、前記負荷に接続された、複数のスイッチング素子からなるスイッチング回路を有する駆動手段と、前記複数のスイッチング素子の動作の切替えを制御する制御手段と、を具え、前記制御手段は、前記負荷に電力を供給する第１の期間と電力を供給せずに前記負荷をフローティングにする第２の期間とを設定することを特徴とする。
【００２６】
前記各スイッチング素子は、前記負荷の両端のいずれか一方の端子に接続される第１の端子と、前記スイッチング制御信号が入力される第２の端子と、電源又はグランドの端子に接続される第３の端子とを有し、前記制御手段は、前記スイッチング制御信号の1周期内において、前記負荷の一方の端子を前記電源の端子に接続し、該負荷の他方の端子を前記グランドの端子に接続することによって、該負荷に電力を供給する前記第１の期間と、前記負荷の両方の端子をフローティング状態に設定することによって、該負荷に電力を供給しない前記第２の期間とを有することを特徴とする。
【００２７】
前記各スイッチング素子は、前記負荷の両端のいずれか一方の端子に接続される第１の端子と、前記スイッチング制御信号が入力される第２の端子と、電源又はグランドの端子に接続される第３の端子とを有し、前記制御手段は、前記スイッチング制御信号の1周期内において、前記負荷の一方の端子を前記電源の端子に接続し、該負荷の他方の端子を前記グランドの端子に接続することによって、該負荷に電力を供給する前記第１の期間と、  前記負荷の一方の端子を前記電源又は前記グランドの端子に接続し、該負荷の他方の端子をフローティング状態に設定することによって、該負荷に電力を供給しない前記第２の期間とを有することを特徴とする。
【００２８】
前記負荷の両端の出力端子に現われる出力信号を、入力信号が入力される入力端子側へフィードバックさせる第１のフィードバック手段と、前記入力端子に接続され、前記第１のフィードバック手段によりフィードバックされた出力信号を前記入力信号と比較して該信号間の誤差を検出し、該誤差を補正した誤差抑圧信号を生成する誤差抑圧手段と、を具え、前記制御手段は、前記誤差抑圧信号に基づいて、前記駆動手段の前記複数のスイッチング素子の動作を切替えを制御することを特徴とする。
【００２９】
前記制御手段は、前記誤差抑圧信号の絶対値に応じて、前記負荷に電力を供給する前記第１の期間と前記電力を供給せずにフローティングにする前記第２の期間との比率を変更することを特徴とする。
【００３０】
前記負荷の両端の出力端子に現われる出力信号を、入力信号が入力される入力端子側へフィードバックさせる第１のフィードバック手段と、前記入力端子に接続され、前記第１のフィードバック手段によりフィードバックされた出力信号を前記入力信号と比較して該信号間の誤差を検出し、該誤差を補正した誤差抑圧信号を生成する誤差抑圧手段と、を具え、前記制御手段は、前記誤差抑圧信号に基づいて、前記駆動手段の前記複数のスイッチング素子の動作を切替えを制御してもよい。
【００３１】
前記制御手段は、前記第１の誤差抑圧信号の絶対値に応じて、前記負荷に電力を供給する前記第１の期間と前記電力を供給せずにフローティングにする前記第２の期間との比率を変更してもよい。
【００３２】
前記各スイッチング素子は、前記負荷の両端のいずれか一方の端子に接続される第１の端子と、前記スイッチング制御信号が入力される第２の端子と、電源又はグランドの端子に接続される第３の端子とを有し、前記制御手段は、前記スイッチング制御信号の1周期Ｔ内において、前記負荷の一方の端子を前記電源の端子に接続し、該負荷の他方の端子を前記グランドの端子に接続することによって、該負荷に電力を供給する前記第１の期間Ｔ１と、前記負荷の両方の端子をフローティング状態に設定することによって、該負荷に電力を供給しない第２の期間Ｔ２とを有してもよい。
【００３３】
前記制御手段は、前記第２の期間Ｔ２において、前記負荷の一方の端子を前記電源又は前記グランドの端子に接続し、該負荷の他方の端子をフローティング状態に設定してもよい。
【００３４】
前記制御手段は、前記負荷の両端の出力端子に現われる出力信号の正極性においては、該負荷の正極性側の出力端子からのみ電力を供給し、かつ、該出力信号の負極性においては、該負荷の負極性側の出力端子からのみ電力を供給してもよい。
【００３５】
前記制御手段は、三角波を発生する三角波発生手段と、前記三角波と前記誤差抑圧信号とを比較する比較手段と、前記比較手段からの出力に基づき前記駆動回路を制御する制御信号を生成する制御信号生成手段と、を具えてもよい。
【００３６】
前記誤差抑圧手段から出力された信号の傾き成分を検出して、前記傾き成分を前記誤差抑圧手段の入力端子側へフィードバックさせる第２のフィードバック手段を具え、前記誤差抑圧手段は、前記第１のフィードバック手段によりフィードバックされた出力信号に前記第２のフィードバック手段によりフィードバックされた前記傾き成分を加えた合成信号と前記入力信号とを比較して該信号間の誤差を検出し、該誤差を補正した誤差抑圧信号を生成してもよい。
【００３７】
前記駆動手段は前記負荷に直接接続されていてもよい。
【００３８】
前記負荷は容量性負荷であってもよい。
【００３９】
前記負荷は圧電スピーカであってもよい。
【００４０】
本発明の情報機器は、スイッチング素子を用いて負荷に対する電力の供給制御をする上記記載の駆動装置と、通信機能および情報処理機能を有し、前記駆動装置を制御する情報処理部と、前記駆動装置および前記情報処理部に対して電力を供給する電池と、を具えることを特徴とする。
【００４１】
本発明の駆動方法は、スイッチング素子を用いて負荷に対する電力の供給制御をする駆動方法であって、前記各スイッチング素子の動作を切替えて、前記負荷に電力を供給する第１の期間と電力を供給せずにフローティングにする第２の期間とを有することを特徴とする。
【００４２】
前記負荷に電力を供給する前記第１の期間と前記電力を供給せずにフローティングにする前記第２の期間との比率を変更してもよい。
【００４３】
前記負荷の両端の出力端子に現われる出力信号の正極性においては、該負荷の正極性側の出力端子からのみ電力を供給し、かつ、該出力信号の負極性においては、該負荷の負極性側の出力端子からのみ電力を供給してもよい。
【００４４】
本発明によれば、負荷の両端の出力端子に現われる出力信号が入力端子側へフィードバックされた出力信号を入力信号と比較して該信号間の誤差を検出し、該検出された信号間の誤差量に対応した第１又は第２の誤差抑圧信号を生成し、該誤差抑圧信号の誤差量に応じて、負荷に電力を供給する第１の期間と電力を供給せずにフローティングにする第２の期間との比率を変更するようにしたので、駆動装置を従来方式のスイッチングアンプとして構成した場合においても、駆動装置内の負荷から、入力信号の再現性の良い出力信号の波形を出力することができ、これにより、例えばスピーカの音質を向上させることができる。
【００４５】
また、本発明によれば、第１又は第２の誤差抑圧信号の誤差量に応じて、負荷に電力を供給する第１の期間と電力を供給せずにフローティングにする第２の期間との比率を制御できるので、容量性の圧電スピーカなどの負荷を低消費に駆動して、該負荷を含む駆動回路の低消費化を図ることが可能となり、これにより、例えばバッテリー駆動方式の携帯電話機等の情報機器のスピーカ駆動装置として構成した場合において好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態である、スイッチングアンプからなる駆動装置の構成例を示す回路図である。
【図２Ａ】図２Ａはパルス変調手段およびゲートドライバーの構成を示す回路図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは演算回路（ＬＯＧＩＣ）の構成を示す説明図である。
【図３】図３は駆動装置における基本的な回路動作を説明するフローチャートである。
【図４】図４はパルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２およびゲートドライバー１３から出力される各種の信号波形のタイミングチャートを示す。
【図５】図５はオン時の駆動回路状態において、容量性負荷に電流が流れる経路を説明する回路図である。
【図６】図６はオン時の駆動回路状態において、図５とは反対方向から容量性負荷に電流が流れる経路を説明する回路図である。
【図７】図７はフローティング時の駆動回路状態において、容量性負荷に電流が流れていない場合を説明する回路図である。
【図８】図８は駆動装置の回路内の各部で生成される各種信号の波形を示す波形図である。
【図９】図９は図８の期間Ｔ２ａにおいて、出力ＯＵＴＰ、出力ＯＵＴＮ、端子間電圧としての出力信号Ｖｃａｐ１、電流Ｉをそれぞれ示す波形図である。
【図１０】図１０は図８の期間Ｔ２ｂにおいて、出力ＯＵＴＰ、出力ＯＵＴＮ、端子間電圧としての出力信号Ｖｃａｐ１、電流Ｉをそれぞれ示す波形図である。
【図１１】図１１は図８の期間Ｔ２ｃにおいて、出力ＯＵＴＰ、出力ＯＵＴＮ、端子間電圧としての出力信号Ｖｃａｐ１、電流Ｉをそれぞれ示す波形図である。
【図１２】図１２は図８の期間Ｔ２ｄにおいて、出力ＯＵＴＰ、出力ＯＵＴＮ、端子間電圧としての出力信号Ｖｃａｐ１、電流Ｉをそれぞれ示す波形図である。
【図１３】Ａ〜Ｄは、図９〜図１２の信号波形の一部を例に挙げて比較して説明するタイミングチャートである。
【図１４】図１４は本発明の第２の実施の形態である、スイッチングアンプからなる駆動装置の構成例を示す回路図である。
【図１５】図１５は演算回路１８の一例としての微分回路を示す図である。
【図１６】Ａ，Ｂは、演算回路に入力される波形を微分した場合の波形を示す波形図である。
【図１７】Ａ〜Ｃは、駆動装置の回路内の各部で生成される各種信号の波形を示す波形図である。
【図１８】図１８は本発明の第３の実施の形態である、携帯電話機等の携帯情報端末からなる情報機器の構成例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は従来のスイッチングアンプにおいて、誘導性負荷を用いた場合のオン時の負荷駆動状態を示す回路図である。
【図２０】図２０は従来のスイッチングアンプにおいて、誘導性負荷を用いた場合のオン時の負荷駆動状態を示す回路図である。
【図２１】図２１はパルス変調出力のデューティー比が５０％のときの図１９および図２０に示した駆動回路の各位置における信号を示す波形図である。
【図２２】図２２は従来のオン時の駆動回路状態において、誘導性負荷に電流が流れる経路を説明する回路図である。
【図２３】図２３は従来のオン時の駆動回路状態において、図２２とは反対方向から誘導性負荷に電流が流れる経路を説明する回路図である。
【図２４】図２４は従来のフローティング時の駆動回路状態において、グランド側の閉回路内で誘導性負荷に電流が流れている場合を説明する回路図である。
【図２５】図２５は従来のフローティング時の駆動回路状態において、電源側の閉回路内で誘導性負荷に電流が流れている場合を説明する回路図である。
【図２６】図２６は図２２〜図２５の駆動回路の各位置における信号を示す波形図である。
【図２７】図２７は図２２〜図２５の駆動回路の各位置における信号を示す波形図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。【００４８】
［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図１３に基づいて説明する。【００４９】
本例では、本発明に係る駆動装置として、負荷として圧電スピーカなどの容量性負荷を備えたスイッチングアンプ（Ｄ級アンプ）として構成した場合の例について説明する。【００５０】
（回路構成）
図１は、スイッチングアンプとして構成した駆動装置１を示す。【００５１】
駆動装置１は、出力信号Ｖｃａｐ１を出力する駆動回路１０と、第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１を生成する誤差抑圧回路１１と、パルス変調信号であるスイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４を出力するパルス変調手段としてのパルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２と、ゲートドライバー１３と、第１のフィードバック手段としてのローパスフィルタ（ＬＰＦ１、ＬＰＦ２）１４、１５を備えている。【００５２】
各部の構成について説明する。【００５３】
駆動回路１０は、複数のスイッチング素子１０１、１０２、１０３、１０４からなるスイッチング回路１００を有し、駆動回路１０の接続点ＯＵＴＰとＯＵＴＮとの間の端子間には負荷としての容量性負荷Ｃ１が接続されている。【００５４】
各スイッチング素子１０１、１０２、１０３、１０４（ＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタ）は、容量性負荷Ｃ１の一方の出力端子５０に接続される第１の端子４０（接続点ＯＵＴＰ、ＯＵＴＮ）と、電源（Ｖｃｃ）又はグランドの端子に接続される第２の端子４１と、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ１ｎ、Ｖｐ２ｐ、Ｖｐ２ｎが入力される第３の端子４２とを有している。【００５５】
スイッチング回路１００は、各スイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ１ｎ、Ｖｐ２ｐ、Ｖｐ２ｎに基づいて各スイッチング素子１０１、１０２、１０３、１０４をオン、オフ制御して、容量性負荷Ｃ１への電力供給を制御する。容量性負荷Ｃ１の端子と各スイッチング素子１０１、１０２、１０３、１０４の第１の端子４０との接続点（ＯＵＴＰ、ＯＵＴＮ）に設けられた出力端子５０、５１には、容量性負荷Ｃ１の端子間電圧としての出力信号Ｖｃａｐ１が現われる。【００５６】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ１、ＬＰＦ２）１４、１５は、駆動回路１０の出力端子５０、５１に現われる出力信号Ｖｃａｐ１を、誤差抑圧回路１１内のフィードバック用抵抗ＲＦ１、ＲＦ２を介して、端子９ａ、９ｂへフィードバックさせる。ここでは、フィードバックされた信号として、出力信号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂを用いる。【００５７】
誤差抑圧回路１１は、差動増幅回路１１１と、端子９ａと１０ａとの間に接続されたコンデンサＣ２と、端子９ｂと１０ｂとの間に接続されたコンデンサＣ３と、入力端子８ａ−端子９ａ間、入力端子８ｂ−端子９ｂ間にそれぞれ接続された入力用抵抗ＲＳ１、ＲＳ２と、端子９ａ、９ｂに接続されたフィードバック用抵抗ＲＦ１、ＲＦ２とからなる積分器として構成されている。【００５８】
この誤差抑圧回路１１では、ローパスフィルタ（ＬＰＦ１、ＬＰＦ２）１４、１５を介してフィードバックされた出力信号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂの振幅と、入力端子８ａ、８ｂに入力される入力信号Ｖｉｎの振幅とを比較して信号間の振幅の誤差を検出する。その検出された信号間の振幅の誤差が抑圧されるように、その誤差を補正した電圧（第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１）を生成する。ここでは、離散的ではなく連続的に処理される。ここで、入力信号Ｖｉｎは、差動信号であっても入力端子８ａまたは８ｂを基準信号レベルに接続したシングルエンド入力でもよい。【００５９】
また、誤差抑圧回路１１もシングルエンド構成にして、差動出力であるＯＵＴＰ、ＯＵＴＮをシングルエンドに変換して、誤差抑圧回路１１にフィードバックしてもよい。【００６０】
さらに、駆動回路１０はフルブリッジ構成でもよく、ハーフブリッジ構成でもよい。ハーフブリッジ構成の場合、容量性負荷Ｃ１の一方の端子が接地され、駆動回路１０は、２つのスイッチング素子１０１、１０２（または１０３、１０４）からなる構成となる。【００６１】
ここで、図１中において、スイッチングアンプの入力再現性を評価するために、便宜上、駆動回路１０の出力端子５０、５１にローパスフィルタ（ＬＰＦ３、ＬＰＦ４）１６、１７を接続し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ３、ＬＰＦ４）１６、１７の出力端子５２、５３から出力信号Ｖｃａｐ１０を取り出している。尚、これらのローパスフィルタ（ＬＰＦ３、ＬＰＦ４）１６、１７は、駆動装置１には含まなくてもよく、スイッチングアンプとしての動作には関係しない。【００６２】
図２（ａ）は、パルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２およびゲートドライバー１３の内部構成を示す。【００６３】
パルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２は、三角波発生器６０と、２つのコンパレータ６１、６２と、論理回路（ＬＯＧＩＣ）６３からなる。三角波発生器６０は、基準信号としての三角波を発生する。発生した三角波は、コンパレータ６１、６２に比較処理用として入力される。論理回路（ＬＯＧＩＣ）６３は、コンパレータ６１、６２からの比較結果信号Ｖｃ１、Ｖｃ２に基づき信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４をゲートドライバー１３に出力する。【００６４】
図２（ｂ）に論理回路（ＬＯＧＩＣ）６３の具体的な回路の一例を示す。ＡＮＤ回路６５ａは、比較結果信号Ｖｃ１と比較結果信号Ｖｃ２をインバータ６６ｂで反転した信号とを入力し、信号Ｖｐ２を出力する。インバータ６７ａは信号Ｖｐ２を反転した信号Ｖｐ３を出力する。ＡＮＤ回路６５ｂは、比較結果信号Ｖｃ２と比較結果信号Ｖｃ１をインバータ６６ａで反転した信号とを入力し、信号Ｖｐ４を出力する。インバータ６７ｂは信号Ｖｐ４を反転した信号Ｖｐ１を出力する。【００６５】
ゲートドライバー１３は、ドライブ回路６４ａ、６４ｂとからなる。ドライブ回路にはバッファが内蔵され、信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４を夫々バッファリングしたスイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ１ｎ、Ｖｐ２ｐ、Ｖｐ２ｎを出力する。【００６６】
なお、本例では、負荷として容量性負荷Ｃ１を用いるが、これに限定されるものではなく、誘導性負荷にも適用可能である。【００６７】
（回路動作）
まず、駆動装置１の動作の概要について説明する。【００６８】
図３は、駆動装置１における基本的な回路動作を説明するフローチャートである。【００６９】
ステップＳ１では、容量性負荷Ｃ１の端子と各スイッチング素子１０１、１０２、１０３、１０４の第１の端子４０との接続点に設けられた出力端子５０、５１に現われる出力信号Ｖｃａｐ１を、ローパスフィルタ（ＬＰＦ１、ＬＰＦ２）１４、１５を介して入力側の端子９ａ、９ｂ側へ出力信号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂとしてフィードバックさせる。出力信号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂの電圧値は、差動増幅回路１１１のコンデンサＣ２、Ｃ３に蓄積される。【００７０】
ステップＳ２では、フィードバックされた出力信号Ｖ１ａ、Ｖ１ｂの大きさ（振幅）と入力信号Ｖｉｎの大きさ（振幅）とを比較して該信号間の大きさ（振幅）の誤差を検出し、該検出された信号間の振幅の誤差が抑圧されるように、その誤差を補正した第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１を生成する。【００７１】
ステップＳ３では、生成された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１に基づいて、パルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２により、パルス幅が変調されたパルス変調信号としてのスイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４を作成する。この作成されたスイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４は、ゲートドライバー１３を介して各スイッチング素子１０１、１０２、１０３、１０４の第３の端子４２に入力されることにより、各スイッチング素子１０１、１０２、１０３、１０４のオン、オフ制御がなされて、容量性負荷Ｃ１に対して電流Ｉの供給制御が行われる。【００７２】
以下、駆動装置１の詳細な動作について説明する。【００７３】
図４は、図１に示すパルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２およびゲートドライバー１３から出力される各種の信号波形のタイミングチャートを示す。【００７４】
パルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２では、誤差抑圧回路１１の端子１０ａ、１０ｂから出力された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１を、基準信号である三角波Ｖ０と比較し、その比較結果としてパルス変調信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４を出力する。【００７５】
ゲートドライバー１３では、パルス変調信号Ｖｐ３、Ｖｐ１をドライブ回路６４ａによりバッファリングし、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ１ｎとして出力する。これらスイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ１ｎに基づいてトランジスタ１０１とトランジスタ１０２とが駆動制御される。同様に、パルス変調信号Ｖｐ２、Ｖｐ４をドライブ回路６４ｂによりバッファリングし、スイッチング制御信号Ｖｐ２ｐ、Ｖｐ２ｎとして出力する。これらスイッチング制御信号Ｖｐ２ｐ、Ｖｐ２ｎに基づいてトランジスタ１０３とトランジスタ１０４とが駆動制御される。【００７６】
コンパレータ６１、６２からの比較結果信号Ｖｃ１、Ｖｃ２が期間Ｔ１において夫々ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）、ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）のとき、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ２ｎは夫々ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）、ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）であり、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｎ、Ｖｐ２ｐは夫々ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）、ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）である。このとき、トランジスタ１０１、１０４はオンし、トランジスタ１０２、１０３はオフし、容量性負荷Ｃ１に対して電流Ｉの供給制御が行われる。ここで、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ及びＶｐ２ｎは相補的に動作し、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｎ及びＶｐ２ｐは相補的に動作する。【００７７】
同様に、コンパレータ６１、６２からの比較結果信号Ｖｃ１、Ｖｃ２が、図示しない別の期間において、夫々ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）、ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）のとき、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ２ｎは夫々ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）、ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）であり、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｎ、Ｖｐ２ｐは夫々ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）、ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）である。このとき、トランジスタ１０１、１０４はオフし、トランジスタ１０２、１０３はオンし、容量性負荷Ｃ１に対して電流Ｉの供給制御が行われる。【００７８】
一方、コンパレータ６１、６２からの比較結果信号Ｖｃ１、Ｖｃ２が期間Ｔ２において共にＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）またはＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）のとき、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｐ、Ｖｐ２ｎは夫々ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）、ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）であり、スイッチング制御信号Ｖｐ１ｎ、Ｖｐ２ｐは夫々ＧＮＤレベル（Ｌｏｗ）、ＶＣＣレベル（Ｈｉｇｈ）である。このとき、トランジスタ１０１、１０２、１０３、１０４はすべてオフし、容量性負荷Ｃ１に対して電流Ｉの供給制御は行われず、フローティング状態となる。【００７９】
ここで、いわゆる一般的なデットタイムを必要としない理由は、負荷に電力を供給しない期間においてフローティングとなるよう制御するため、駆動状態が遷移する過程でトランジスタ１０１（１０３）及びトランジスタ１０２（１０４）が同時オンの期間がなく、貫通電流が流れないからである。【００８０】
＜負荷駆動状態＞
図５〜図７は、３つの負荷駆動状態を有する駆動方式を示す回路図である。【００８１】
容量性負荷Ｃ１を駆動する負荷駆動状態とは、図５に示す負荷駆動状態１−ａと、図６に示す負荷駆動状態１−ｂと、図７に示す負荷駆動状態１−ｃとからなる。【００８２】
図８は、駆動装置１の回路内の各部で生成される各種信号の波形を示す。【００８３】
ここでは、ステップＳ２で検出された信号間の大きさ（振幅）の誤差が抑圧されるように、その誤差を補正した電圧第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１に比例して、スイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４のデューティー比を変更して、容量性負荷Ｃ１に対する電力供給の制御を実行する。【００８４】
図８において、Ｖｃａｐ１０は、容量性負荷Ｃ１に繋がる駆動回路出力ＯＵＴＰと駆動回路出力ＯＵＴＮの出力端子５０、５１間の端子間電圧である出力信号Ｖｃａｐ１に含まれるスイッチング周波数とその高調波成分とをローパスフィルタ１６、１７で除去した波形を示すものであり、スイッチングアンプの入力再現性を評価するための信号波形である。【００８５】
図９〜図１２は、出力端子５０、５１に現われる、出力ＯＵＴＰ、出力ＯＵＴＮ、端子間電圧としての出力信号Ｖｃａｐ１、容量性負荷Ｃ１に流れる電流Ｉをそれぞれ示す波形図である。【００８６】
各図中、Ｖｐは、出力ＯＵＴＰに接続される容量性負荷Ｃ１の端子がフローティング状態のときの電位を示す。Ｖｎは、出力ＯＵＴＮに接続される容量性負荷Ｃ１の端子がフローティング状態のときの電位を示す。Ｖｐ−Ｖｎは、容量性負荷Ｃ１に蓄積されたエネルギーに相当する電位を示し、Ｉｃａｐは容量性負荷Ｃ１に流れる電流を示す。【００８７】
図９のタイミング２−ａは、図８における期間Ｔ２ａ内での駆動回路１０の動作、すなわち、図５、図７の負荷駆動状態１−ａ、１−ｃに対応する。【００８８】
図１０のタイミング２−ｂは、図８における期間Ｔ２ｂ内での駆動回路１０の動作、すなわち、図５、図７の負荷駆動状態１−ａ、１−ｃに対応する。【００８９】
図１１のタイミング２−ｃは、図８における期間Ｔ２ｃ内での駆動回路１０の動作、すなわち、図６、図７の負荷駆動状態１−ｂ、１−ｃに対応する。【００９０】
図１２のタイミング２−ｄは、図８における期間Ｔ２ｄ内での駆動回路１０の動作、すなわち、図６、図７の負荷駆動状態１−ｂ、１−ｃに対応する。【００９１】
駆動回路１０は、図５の負荷駆動状態１−ａのときは、トランジスタ１０１、１０４がオンし、トランジスタ１０２、１０３がオフし、ＯＵＴＰがＶＣＣレベル、ＯＵＴＮがＧＮＤレベルになり、容量性負荷Ｃ１に対しＯＵＴＰからＯＵＴＮに電流Ｉを流す。【００９２】
図６の負荷駆動状態１−ｂのときは、トランジスタ１０１、１０４がオフし、トランジスタ１０２、１０３がオンし、ＯＵＴＰがＧＮＤレベル、ＯＵＴＮがＶＣＣレベルになり、容量性負荷Ｃ１に対しＯＵＴＮからＯＵＴＰに電流Ｉを流す。【００９３】
図７の負荷駆動状態１−ｃのときは、トランジスタ１０１、１０２、１０３、１０４の全てがオフし、ＯＵＴＰとＯＵＴＮはともにフローティングとなり、容量性負荷Ｃ１に蓄積されたエネルギーは保持される。このとき、容量性負荷Ｃ１に対し電流は流れない。【００９４】
＜第１の誤差抑圧信号＞
第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１の働きについて説明する。【００９５】
容量性負荷Ｃ１を駆動する場合、容量性負荷Ｃ１の端子間電圧である出力信号Ｖｃａｐ１が目標とする電位との差が大きいほど多くの電流を供給し、目標とする電位に近づいたら急速に供給電流を減少させる必要がある。【００９６】
駆動装置１であるスイッチングアンプは、駆動回路１０の出力ＯＵＴＰ、ＯＵＴＮから第１のフィードバック回路であるそれぞれのローパスフィルタ１４、１５を通して誤差抑圧回路１１に入力し、差動増幅回路１１１の利得を含むループ利得が入力信号Ｖｉｎとの誤差成分を抑圧するため、誤差抑圧回路１１の出力Ｖｏｕｔ１は、図８の期間Ｔ２ｂに対応する図１０のタイミング２−ｂ、および、図８の期間Ｔ２ｄに対応する図１２のタイミング２−ｄにそれぞれ示す波形のように、正または負の最大振幅レベル付近に近づくと、パルス変調信号のデューティー比を急速に減少させるように、信号基準レベルに遷移する。【００９７】
パルス幅変調回路１２は、誤差抑圧回路１１の出力Ｖｏｕｔ１により、容量性負荷Ｃ１を駆動するのに最適な駆動信号を生成し、駆動回路１０は入力再現性の良い波形を出力することができる。【００９８】
図８の期間Ｔ２ａでは、Ｖｃａｐ１０の負の最大振幅レベルから正の最大振幅レベルに遷移する期間である。【００９９】
この遷移期間Ｔ２ａでは、誤差抑圧回路１１から出力された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１の振幅の絶対値が大きいときには、パルス幅変調回路１２は、駆動回路１０が図９のタイミング２−ａの波形になるように、１クロック周期Ｔにおいて、電力を供給する期間Ｔ１に相当する図５の駆動回路状態１−ａの比率を大きくし、電力を供給しない期間Ｔ２に相当する図７の駆動回路状態１−ｃの比率を小さくするように制御する。【０１００】
これにより、容量性負荷Ｃ１のＯＵＴＰ側の電位がＯＵＴＮ側の電位よりも高くなるように、容量性負荷Ｃ１のＯＵＴＰからＯＵＴＮの方向のみにエネルギーを供給する。【０１０１】
次に、図８の期間Ｔ２ｂでは、正の最大振幅レベルに到達しつつある期間である。【０１０２】
この頂点付近の期間Ｔ２ｂでは、電力供給を減少させる必要があるために、誤差抑圧回路１１から出力された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１の振幅の絶対値が小さいときには、パルス幅変調回路１２は、駆動回路１０が図１０のタイミング２−ｂの波形になるように、１クロック周期Ｔにおいて、電力を供給する期間Ｔ１に相当する図５の駆動回路状態１−ａの比率を小さくし、電力を供給しない期間Ｔ２に相当する図７の駆動回路状態１−ｃの比率を大きくするように制御する。【０１０３】
これにより、正の最大振幅レベル付近において、入力信号波形を再現性よく到達させることができる。この期間Ｔ２ｂでは、容量性負荷Ｃ１のＯＵＴＰからＯＵＴＮの方向のみにエネルギーを供給する。【０１０４】
次に、図８の期間Ｔ２ｃでは、正の最大振幅レベルから負の最大振幅レベルに遷移する期間である。【０１０５】
この遷移期間Ｔ２ｃでは、誤差抑圧回路１１から出力された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ1の振幅の絶対値が大きいときには、パルス幅変調回路１２は、駆動回路１０が図１１のタイミング２−ｃの波形になるように、１クロック周期Ｔにおいて、電力を供給する期間Ｔ１に相当する図６の駆動回路状態１−ｂの比率を大きくし、電力を供給しない期間Ｔ２に相当する図７の駆動回路状態１−ｃの比率を小さくするように制御する。【０１０６】
これにより、容量性負荷Ｃ１のＯＵＴＰ側の電位がＯＵＴＮ側の電位よりも低くなるように、容量性負荷Ｃ１のＯＵＴＮからＯＵＴＰの方向のみにエネルギーを供給する。【０１０７】
次に、図８の期間Ｔ２ｄでは、負の最大振幅レベルに到達しつつある期間である。【０１０８】
この頂点付近の期間Ｔ２ｄでは、エネルギー供給を減少させる必要があるために、誤差抑圧回路１１から出力された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１の振幅の誤差量が小さいときには、パルス幅変調回路１２は、駆動回路１０が図１２のタイミング２−ｄの波形になるように、１クロック周期Ｔにおいて、電力を供給する期間Ｔ１に相当する図６の駆動回路状態１−ｂの比率を小さくし、電力を供給しない期間Ｔ２に相当する図７の駆動回路状態１−ｃの比率を大きくするように制御する。【０１０９】
これにより、負の最大振幅レベル付近において、入力信号波形を再現性よく到達させることができる。この期間Ｔ２ｄでは、容量性負荷Ｃ１のＯＵＴＮからＯＵＴＰの方向のみにエネルギーを供給する。【０１１０】
従って、図８〜図１２に示すタイミングで制御されることにより、駆動回路１０は、出力信号Ｖｃａｐ１の正極性においては、容量性負荷Ｃ１の正極性からのみのエネルギーを供給し、出力信号Ｖｃａｐ１の負極性においては、容量性負荷Ｃ１の負極性からのみにエネルギーを供給するので、無駄なエネルギー消費を抑えて低消費で入力再現性のよい容量性負荷Ｃ１の駆動を実現できる。【０１１１】
また、出力ＰＯＵＴまたはＮＯＵＴと容量性負荷Ｃ１の端子間は何も介さず直接に接続することができるが、出力ＰＯＵＴと容量性負荷Ｃ１の一方の端子、出力ＮＯＵＴと容量性負荷Ｃ１のもう一方の端子に抵抗を挿入して、電流を制限して動作させることも可能である。【０１１２】
＜周期Ｔ内での制御＞
図８において、第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１に基づいて変調されるスイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４の１周期をＴとし、１周期Ｔ内を、電力を供給する期間Ｔ１と、電力を供給しない期間Ｔ２との２つの領域に分割した場合について考える。【０１１３】
図１３の（Ａ）〜（Ｄ）は、図９〜図１２に示した信号波形の一部を例に挙げて比較して説明するものである。【０１１４】
図１３の（Ａ）は、図９のＯＵＴＰの波形の一例であり、図８の期間Ｔ２ａに相当する。【０１１５】
図１３の（Ｂ）は、図１０のＯＵＴＰの波形の一例であり、図８の期間Ｔ２ｂに相当する。【０１１６】
図１３の（Ｃ）は、図１１のＯＵＴＮの波形の一例であり、図８の期間Ｔ２ｃに相当する。【０１１７】
図１３の（Ｄ）は、図１２のＯＵＴＮの波形の一例であり、図８の期間Ｔ２ｄに相当する。【０１１８】
図１３の（Ａ）、図１３の（Ｃ）に示すように、期間Ｔ２ａ、Ｔ２ｃにおいて、第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１の振幅の絶対値が大きいときには、スイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４のデューティー比が大きくなるように設定して、容量性負荷Ｃ１に電力を供給する制御を実行する。【０１１９】
図１３の（Ｂ）、図１３の（Ｄ）に示すように、期間Ｔ２ｂ、Ｔ２ｄにおいて、第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１を生成する際に検出された信号間の振幅の誤差量が小さいときには、スイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４のデューティー比が小さくなるように設定して、容量性負荷Ｃ１に電力を供給しない制御を実行する。【０１２０】
以上より、駆動装置１内の容量性負荷Ｃ１の出力端子５０、５１から、入力信号Ｖｉｎの再現性の良い出力信号Ｖｃａｐ１０の波形を出力することができる。【０１２１】
また、容量性の圧電スピーカなどの負荷を低消費に駆動して、該負荷を含む駆動回路の低消費化を図ることが可能となる。【０１２２】
［第２の例］
本発明の第２の実施の形態を、図１４〜図１６に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１２３】
図１４の駆動装置２は、前述した図１の駆動装置１に、第２のフィードバック手段として演算回路１８をさらに設けた場合の例である。【０１２４】
演算回路１８は、誤差抑圧回路１１とパルス幅変調回路（ＰＷＭ）１２との間に接続され、この入力側の接続線１９ａ，１９ｂは、誤差抑圧回路１１から第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１が出力される出力ラインに分岐して接続され、その出力側の接続線３０ａ，３０ｂは、誤差抑圧回路１１内の抵抗ＲＦ３、ＲＦ４に接続されている。【０１２５】
演算回路１８は、信号の傾きを検出するための回路であり、ここでは微分回路を用いて構成されるが、この構成に限定されるものではなく、この他に例えば、設定したカットオフ周波数よりも高い周波数成分を通すハイパスフィルタを用いて構成するようにしてもよい。【０１２６】
演算回路１８において誤差抑圧回路１１から出力された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１の傾きを検出した後、この検出された傾きを含む検出信号Ｖｆｂ２は、フィードバックされた信号Ｖ２ａ、 Ｖ２ｂと共に誤差抑圧回路１１に入力される。【０１２７】
そして、誤差抑圧回路１１では、その検出信号Ｖｆｂ２の傾きを含む信号Ｖ２ａ、 Ｖ２ｂと入力信号Ｖｉｎの傾きとを比較して、該信号間の傾きの誤差量に対応した第２の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ２を生成する。ここで、誤差抑圧回路１１は積分器として構成されている。【０１２８】
図１５は、演算回路１８の一例としての微分回路を示す。演算回路１８は、差動増幅回路１１２と、入力端子１９ａ、１９ｂと差動増幅回路１１２の入力端子との間にそれぞれ接続されたコンデンサＣ４、Ｃ５と、差動増幅回路１１２の入力端子と出力端子３０ａ、３０ｂとの間にそれぞれ接続された抵抗Ｒ１、Ｒ２とからなる。この場合、入力された信号を微分することにより傾きを検出した後、この検出された傾きを含む微分信号が出力される。【０１２９】
＜傾き＞
傾きとは、連続信号の時間変化に対する電圧の振幅の変位量を示すものである。【０１３０】
図１６の（Ａ），図１６の（Ｂ）は、演算回路１８に入力される波形を微分した波形を示す。【０１３１】
検出信号Ｖｆｂ２は、第２の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ２の傾きの変化を表しており、傾きが急峻に変化したときに出力が大きく変化する。誤差抑圧回路１１では、そのような変化分を抑えるために第２の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ２を出力する。【０１３２】
図１６において、急峻な変化により得られるこの成分を積分器に加算することにより、Ｖｏｕｔ２の振幅を減衰させ、出力波形の急峻な成分を滑らかにすることができる。【０１３３】
＜第２の誤差抑圧信号＞
第２の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ２の働きについて説明する。【０１３４】
図１７の（Ａ）〜１７の（Ｃ）は、駆動装置１の回路内の各部で生成される各種信号の波形を示す。【０１３５】
前述した図１の駆動装置１において、駆動回路１０からの出力信号Ｖｃａｐ１をフィードバック回路を構成するローパスフィルタ１４、１５に入力して、これにより処理された信号Ｖ１ａ、 Ｖ１ｂを第１の誤差抑圧回路１１に入力することにより、差動増幅回路１１１の利得を含むループ利得が、入力信号Ｖｉｎとの誤差成分が抑圧された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１を生成する。【０１３６】
この生成された第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１は、信号波形の正または負の最大振幅レベルの付近に近づくと、パルス変調信号であるスイッチング制御信号Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３、Ｖｐ４のデューティー比を急速に減少させるように、信号基準レベルに遷移するが、第１の誤差抑圧回路１１で抑圧しきれなかった波形の誤差成分が、最大振幅レベル付近の傾き誤差としてわずかに存在する。【０１３７】
この第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１に含まれる傾き誤差の成分は、高い周波数成分が主な要因となって現われたものである。【０１３８】
そこで、本例では、その高い周波数成分を含んだ第１の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１を、例えば微分回路で構成される演算回路１８に導き、傾き成分を含む検出信号Ｖｆｂ２を誤差抑圧回路１１に帰還抵抗ＲＦ３、ＲＦ４を介して入力させる。【０１３９】
誤差抑圧回路１１では、ローパスフィルタ１４、１５を介してフィードバックされた信号Ｖ２ａ、 Ｖ２ｂと傾きを含む検出信号Ｖｆｂ２とが加算されて、差動増幅回路１１１の差動入力端子に入力される。【０１４０】
この場合、補正後のフィードバックされた出力信号Ｖ２ａ、 Ｖ２ｂは、図１７の（Ａ）に示すように、信号Ｖ１ａ、 Ｖ１ｂに比べて信号間の傾きの誤差量に対応してΔＶｌｐｆだけ補正された状態となって現われる。【０１４１】
誤差抑圧回路１１では、その検出信号Ｖｆｂ２の傾き成分を含む出力信号Ｖ２ａ、 Ｖ２ｂと入力信号Ｖｉｎとを比較して、図１７の（Ｂ）に示すような、該信号間の傾きの誤差が抑圧されるように、ΔＶｏｕｔだけ補正された第２の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ２を生成する。【０１４２】
これにより、図１７の（Ｃ）に示すような、出力端子５０、５１から、出力信号Ｖｃａｐ１０に比べて信号間の傾きの誤差量に対応してΔＶｃａｐだけ補正された出力信号Ｖｃａｐ２０を出力することができる。【０１４３】
第１の例では、駆動回路１０が入力再現性の良い波形を出力することを目的としての誤差抑圧回路１１に第１のフィードバックをかけていたが、図１４に示す第２のフィードバック手段である演算回路１８を追加して、第２の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ２を用いて信号の補正処理を行うことにより、波形の歪をさらに改善して入力再現性をさらに高めることができる。【０１４４】
なお、図１７では、波形の歪の改善効果をわかりやすくするため、元の歪んだ波形と補正された波形との位相関係は無視している。実際の補正された波形は微分信号が加算されているので、元の歪んだ波形より位相が進んでいることになる。【０１４５】
［第３の例］
本発明の第３の実施の形態を、図１８に基づいて説明する。なお、前述した各例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。【０１４６】
本例は、前述した図１又は図１４の駆動装置１を備えた情報機器の例を示すものである。【０１４７】
図１８は、携帯電話機等の携帯情報端末２００からなる情報機器の構成例を示す。【０１４８】
携帯情報端末２００は、容量性負荷としての圧電スピーカなどのスピーカ２０１と、スピーカを駆動する図１の駆動装置１又は図６の駆動装置２と、通信機能、情報処理機能、および操作処理機能を有する情報処理部２０２と、駆動装置１又は駆動装置２、情報処理部２０２に対して電力を供給する電池２０３とを有している。情報処理部２０２は、入力信号Ｖｉｎを駆動装置１又は駆動装置２へ出力する。駆動装置１又は駆動装置２は、入力信号Ｖｉｎに基づきスピーカ２０１に出力信号Ｖｃａｐ１を出力し、スピーカ２０１に電力を供給する。尚、駆動装置１又は駆動装置２、情報処理部２０２は、ＬＳＩ２０４として集積化しても良い。スピーカ２０１は誘導性負荷としてのダイナミック型スピーカでも良い。【０１４９】
駆動装置１は、電力を供給する第１の期間Ｔ１と電力を供給せずにフローティングにする第２の期間Ｔ２とを設定する機能と、第１または第２の誤差抑圧信号Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２に応じて第１の期間Ｔ１と第２の期間Ｔ２との比率を変更する機能とを備えているので、スピーカ２０１を駆動しても、電荷を保持したい期間に端子間をショートされることがなく、蓄積された電荷を消失するようなことや端子間電圧が低下するようなことを無くすことができ、これにより、入力信号の再現性のよい出力信号の波形を出力することができる。【０１５０】
また、その消失した期間の次の電力供給期間で、その損失分を補うために、損失分の電荷が上乗せされて供給されることはなく、必要以上の電力を消費することもなくなり、無効電力を発生するようなことがなくなるため、無効電力を削減し、低消費化を図ることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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