(57)【要約】【課題】、出力キャパシタの容量を大きくすることなく、誘導負荷から逆流する回生電流による電源電圧変動を効果的に抑制できるようにする。【解決手段】１次側と２次側をアイソレーションするトランスと、該トランスの前記２次側に接続された整流用のダイオードと、該ダイオードで整流された電流で充電される出力キャパシタとを備える電源回路において、前記出力キャパシタに並列に、前記出力キャパシタの電荷の正極側がカソードとなり負極側がアノードとなるように別のダイオードを接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側と２次側をアイソレーションするトランスと、該トランスの前記２次側に接続された整流用のダイオードと、該ダイオードで整流された電流で充電される出力キャパシタとを備える電源回路において、
前記出力キャパシタに並列に、前記出力キャパシタの電荷の正極側がカソードとなり負極側がアノードとなるように別のダイオードを接続したことを特徴とする電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電源回路において、
負荷として誘導性負荷が接続されることを特徴とする電源回路。
【請求項３】
請求項1又は２に記載の電源回路において、
前記ダイオードがＳｉＣダイオードであることを特徴とする電源回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｄ級パワーアンプ用として好適な電源回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｄ級パワーアンプ用の電源回路として、図２に示すような回路がある（例えば、非特許文献１参照）。図２において、１０Ａは電源回路であり、１次側と２次側をアイソレーションし１次側に入力する交流電圧ＡＣを変圧するトランス１１と、そのトランス１１の２次側に出力する電圧を全波整流するブリッジ接続のダイオードＤ１〜Ｄ４と、整流した電圧を平滑する出力キャパシタＣ１，Ｃ２とで構成されている。２０はＤ級パワーアンプであり、入力するオーディオ信号ＶｉｎをＰＷＭ変調するＰＷＭ変調回路２１と、そのＰＷＭ変調回路２１の出力ＰＷＭ信号で交互にオン／オフ・スイッチングされる出力用のＰＭＯＳトランジスタＭＰ１、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１とで構成されている。３０は低域通過用のフィルタ（ＬＰＦ）回路であり、コイルＬ１とキャパシタＣ３とで構成されている。４０はこのフィルタ回路３０の出力側と接地ＧＮＤとの間に接続されたスピーカである。
【０００３】
この回路では、電源回路１０Ａによって生成された正電圧＋Ｖと負電圧−Ｖが、Ｄ級パワーアンプ２０の出力トランジスタＭＰ１，ＭＮ１のソースに供給される。この出力トランジスタＭＰ１，ＭＮ１は、ＰＷＭ変調回路２１で生成されたＰＷＭ信号によってオン／オフ・スイッチングされることで、その共通ドレインにＰＷＭ電圧を出力し、このＰＷＭ電圧がフィルタ回路３０によってアナログ電圧に復調されてから、スピーカ４０に供給され、そのスピーカのボイスコイルＬ２を駆動する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】本田潤編著、「Ｄ級/デジタル・アンプの設計と製作」、１５５頁〜１６５頁、ＣＱ出版、２００４年１１月１初版発行。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、Ｄ級パワーアンプ２０の電源回路１０Ａでは、そのＤ級パワーアンプ２０の側から電源側１０に電力が戻り、電源電圧＋Ｖ，−Ｖの値に変動を与えてしまう。これは、誘導成分、特にフィルタ回路３０のコイルＬ１に蓄積された電磁エネルギーによる回生電流が、電源回路１０Ａ側に流入するためである。
【０００６】
Ｄ級パワーアンプ２０では、電源電圧＋Ｖ，−Ｖが変動すると、トランジスタＭＰ１，ＭＮ１がスイッチングした際にフィルタ回路３０に入力するＰＷＭ電圧の振幅が変動するので、フィルタ回路３０で復調されてスピーカ４０に印加する出力電圧が、ＰＷＭ変調回路２１に入力する入力信号Ｖｉｎに対して歪んだ電圧となり、歪率が悪化する問題を引き起こす。
【０００７】
これを解決するには、電源回路１０Ａの出力キャパシタＣ１，Ｃ２の容量を大きくすればよいが、キャパシタは容量を大きくするほど外形も大きくなるので、小型化が進む携帯型のオーディオ機器には適用が難しい。
【０００８】
本発明の目的は、出力キャパシタの容量を大きくすることなく、誘導負荷から逆流する回生電流による電源電圧変動を効果的に抑制できるようにした電源回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明の電源回路は、１次側と２次側をアイソレーションするトランスと、該トランスの前記２次側に接続された整流用のダイオードと、該ダイオードで整流された電流で充電される出力キャパシタとを備える電源回路において、前記出力キャパシタに並列に、前記出力キャパシタの電荷の正極側がカソードとなり負極側がアノードとなるように別のダイオードを接続したことを特徴とする。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の電源回路において、負荷として誘導性負荷が接続されることを特徴とする。
請求項３にかかる発明は、請求項1又は２に記載の電源回路において、前記ダイオードがＳｉＣダイオードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、出力キャパシタに並列に、出力キャパシタの電荷の正極側がカソードとなり負極側がアノードとなるようにダイオードを接続したことにより、負荷として誘導負荷を接続した場合であっても、その誘導負荷の側から流入する回生電流をそのダイオードによって吸収することができ、出力電源電圧の変動を抑制することができる。また、このとき出力キャパシタに大容量のものを使用する必要が無く、電源回路が大型化することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例の電源回路およびそれに関連する回路の回路図である。
【図２】従来の電源回路およびそれに関連する回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に本発明の第１の実施例の電源回路１０を示す。この電源回路１０は、図２で説明した電源回路１０Ａに対して、平滑用の出力キャパシタＣ１，Ｃ２に並列にダイオードＤ５，Ｄ６を接続したものである。すなわち、ダイオードＤ５は、そのカソードがキャパシタＣ１の電荷の正極側に接続され、アノードが負極側（接地ＧＮＤ）に接続されている。また、ダイオード６は、そのカソードがキャパシタＣ２の電荷の正極側（接地ＧＮＤ）に接続され、アノードが負極側に接続されている。Ｄ級パワーアンプ２０、フィルタ回路３０、スピーカ４０は図２で説明したものと同じである。
【００１３】
さて、例えば、フィルタ回路３０によって復調され、スピーカ４０に流れる電流が正の電流であるときは、この期間にトランジスタＭＰ１，ＭＮ１は何度も交互にオン／オフを繰り返すが、ダイオードＤ５，Ｄ６が接続されていないときは、次のような動作が行われる。
【００１４】
Ｄ級パワーアンプ２０のＰＷＭ変調回路２１から出力するＰＷＭ信号によって出力トランジスタＭＰ１がオンすると、コイルＬ１の両端にはある電圧が印加し、そのコイルＬ１に流れる電流が増加を続ける。このとき、コイルＬ１に正電源＋Ｖからエネルギーが供給され、磁気エネルギーＥａが蓄積される。
【００１５】
次に、出力トランジスタＭＮ１がオンすると、コイルＬ１の両端には前回と逆の極性の電圧が印加され、この逆電圧によって、トランジスタＭＮ１がオンしている期間はコイルＬ１に流れる電流が減少し続ける。このとき、コイルＬ１に蓄えられていた磁気エネルギーＥａの一部が負電源−Ｖに戻っていき、キャパシタＣ２が回生電流Ｉａで充電されて、その電圧−Ｖが増大する。
【００１６】
すなわち、トランジスタＭＰ１がオンしたときコイルＬ１に蓄えられた磁気エネルギーＥａの一部が、次にトランジスタＭＮ１がオンしたときに、キャパシタＣ２に蓄積され、負電圧−Ｖを増大し変動させる問題がある。
【００１７】
なお、トランジスタＭＮ１がオンしたときコイルＬ１に蓄えられる磁気エネルギーＥｂについても、次にトランジスタＭＰ１がオンしたときに流れる回生電流Ｉｂにより、そのエネルギーＥｂの一部がキャパシタＣ１に蓄積され、電圧＋Ｖを増大し変動させる問題がある。
【００１８】
そこで、本実施例では、キャパシタＣ１、Ｃ２に、その電荷の極性と逆極性となるようにダイオードＤ５，Ｄ６を並列接続した。これにより、トランジスタＭＰ１がオンしたときにコイルＬ１に蓄積されたエネルギーＥａによる回生電流ＩａはダイオードＤ６を経由して消滅し、キャパシタＣ２の電圧−Ｖが増大することが回避される。また、トランジスタＭＮ１がオンしたときにコイルＬ１に蓄積されたエネルギーＥｂによる回生電流ＩｂはダイオードＤ５を経由して消滅し、キャパシタＣ１の電圧＋Ｖが増大することが回避される。なお、スピーカ４０のコイルＬ２についても、ダイオードＤ５，Ｄ６を接続することによって、そこに蓄えられるエネルギーによって正電圧＋Ｖや負電圧−Ｖの値が受ける影響を緩和することができる。
【００１９】
このダイオードＤ５，Ｄ６としては、オン抵抗が１Ω以下と小さい例えばＳｉＣ（シリコンカーバイド）やＧａＮ（ガリウムナイトライド）からなるダイオードを使用することができるが、特に大電流を流すことのできるＳｉＣを使用したダイオードが好ましい。なお、ブリッジを構成するダイオードＤ１〜Ｄ４についても、同様にＳｉＣを使用したダイオードを使用すれば、そこにおける損失が少なくなり、出力キャパシタＣ１，Ｃ２の小型化に資する。
【００２０】
以上により、本実施例によれば、誘導性負荷による電圧＋Ｖ，−Ｖの変動を、ダイオードＤ５，Ｄ６によって抑えることができ、キャパシタＣ１，Ｃ２の容量を特別大きくしなくても済むようになる。
【００２１】
なお、以上では＋Ｖ，−Ｖ，ＧＮＤの２電源方式の電源回路について説明したが、＋ＶとＧＮＤによる単電源方式の電源回路についても、出力キャパシタに同様にダイオードを接続することにより、誘導負荷からの回生電流による電源電圧変動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１０，１０Ａ：電源回路
２０：Ｄ級パワーアンプ
３０：フィルタ回路
４０：スピーカ
【図１】
2012223029.tif 000003
【図２】
2012223029.tif 000004