(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電圧を生成する電源と、
入力信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部と、
前記定電圧を昇圧させ、昇圧電圧を生成する昇圧回路と、
前記定電圧を生成する電源と増幅部の電源側に直列接続されたスイッチング素子を有する降圧回路と、
前記増幅部の出力信号が入力されるスピーカーと、
前記スピーカーの音量を調節し、分圧電圧を前記入力信号とするボリュームとよりなり、
前記ボリュームの分圧電圧と連動し、この分圧電圧が前記定電圧に対応する電圧よりも大きい時、前記昇圧回路の前記昇圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給し、
前記分圧電圧が前記定電圧に対応する電圧と同一又はやや低圧の時、前記降圧回路の
スイッチング素子をＯＮし続け、前記スイッチング素子を介して前記電源の定電圧をそのまま前記増幅部の電源電圧として供給し、
前記分圧電圧が前記やや低圧よりさらに低い時、前記降圧回路のスイッチング素子をＯＮ、ＯＦＦさせ降圧回路を動作させ、前記降圧回路で降圧された降圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給することを特徴とする増幅回路。
【請求項２】
前記昇圧回路は前記電源の＋側と接続された第1のコイルと、第1のダイオードと、前記第1のダイオードとの第1の交点と接地ラインとの間に接続された第1のスイッチング素子および前記第1のダオオードの出力と前記接地ラインとの間に接続された第1のコンデンサとよりなり、前記第1のスイッチング素子のスイッチングにより前記第1のコンデンサが充放電されて昇圧電圧を生成させ、
前記降圧回路は前記電源の＋側と増幅部の電源側に直列接続された第２のスイッチング素子、第２のコイル、前記第２のスイッチング素子と前記第２のコイルの交点と接地ラインとの間に接続された第２のダイオードおよび前記第２のコイルの出力と接地ラインとの間に接続された第２のコンデンサとよりなり、前記スイッチング素子をＯＮし続け、前記スイッチング素子を介して前記電源の定電圧をそのまま前記増幅部の電源電圧として供給し、前記第２のスイッチング素子のスイッチングにより前記第２のコンデンサが充放電されて降圧電圧を生成することを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
【請求項３】
前記ボリュームの分圧電圧は、マイコンに入力され、前記定電圧に対応した電圧に比して前記分圧電圧が大きい時、前記分圧電圧により発生するマイコンの出力により前記昇圧回路の昇圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給し、前記分圧電圧が前記定電圧に対応する電圧と同一又はやや低圧の時、前記降圧回路より前記電源の定電圧をそのまま前記増幅部の電源電圧として供給し、前記分圧電圧が前記やや低圧より更に低い時、前記分圧電圧により発生するマイコンの出力により前記降圧回路の降圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給する選択切替回路を有することを特徴とする請求項1記載の増幅回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オーディオ機器に用いて好適な増幅回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、増幅回路において、無駄な電力損失を抑えるとともに、増幅回路の出力信号をひずまないようにするため、その出力レベルに応じて増幅回路の電源電圧を切り換える技術が知られている。増幅回路の入力または出力が小中レベルのとき増幅部の電源電圧を低くしておき、増幅部の入力または出力が大となった場合のみ増幅部の電源電圧を高くするものである。図４は上記の如き従来の増幅回路を示す図である。
【０００３】
図４において、増幅回路の動作中、昇圧チョッパ２内部の発振器２Ａが作動して、スイッチングトランジスタＳＷ１がオン／オフ動作することにより昇圧チョッパ２が動作し、これによりバッテリーからの定電圧Ｖｂが昇圧され、昇圧電圧が生成される。
【０００４】
この時点では、スイッチングトランジスタＳＷ２はオフしており、出力増幅部５には、定電圧Ｖｂがバイパス回路３を経由して電源電圧として印加される。電圧Ｖｂを電源電圧とする出力増幅部５において、入力信号ＡＳは増幅されて、出力増幅信号ＺＳが生成される。
【０００５】
上記の如き動作の間、常にコンパレータ４Ａによって図４のａ点の電位Ｖａと、基準電圧Ｖｒｅｆとが比較されており、ａ点の電位Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ以上か否か検出される。
【０００６】
出力増幅部５の出力増幅信号ＺＳが小または中レベルで図４のａ点の電位Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆ以下の場合、コンパレータ４Ａの出力信号はＬレベルとなり、スイッチングトランジスタＳＷ２はオフするので、バイパス回路３を介して定電圧Ｖｂが出力増幅部５に電源電圧として印加される。
【０００７】
また、出力増幅信号ＺＳが大レベルとなり、ａ点の電位Ｖａが基準レベル以上になった場合、コンパレータ４Ａの出力はＨレベルになるので、スイッチトランジスタＳＷ２はオンして昇圧チョッパ２からの昇圧電圧Ｖｕが電源電圧として出力増幅器５に印加される。
【０００８】
再び出力増幅信号ＺＳが小または中レベルになり、図４中の電位Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆより下回ると、コンパレータ４Ａの出力レベルがＬレベルになり、バッテリー５の定電圧Ｖｂが出力増幅部５に印加される。
【０００９】
よって、出力増幅部５の出力レベルがＶｒｅｆより高くなった場合のみ、出力増幅部５の電源電圧として電圧Ｖｂより高い昇圧電圧Ｖｕが印加されることになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図４の増幅回路では、出力レベルが小または中レベルのとき出力増幅部５の電源電圧はバッテリーからの定電圧Ｖｂとなる。出力レベルが中レベルのときには損失電力を低減することはできる。しかし、出力増幅部５の出力レベルが小レベルのとき、前記出力レベルは定電圧Ｖｂより大きく下回るので、損失電力が大きくなっていた。そこで、本発明は、増幅回路の出力レベルが小レベルで高効率化を図ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みて成され、第１に、電源と、増幅部と、昇圧回路と、降圧回路と、スピーカーと、前記スピーカーの音量を調節し、分圧電圧を前記入力信号とするボリュームと、前記ボリュームの分圧電圧と連動し、この分圧電圧が前記定電圧に対応する電圧に比して大きい時、前記昇圧回路の前記昇圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給し、前記分圧電圧が前記降圧電圧対応する電圧に比して小さい時、前記降圧回路の前記降圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給する選択切替回路を有することで解決するものである。
【００１２】
第２に、前記昇圧回路を、スイッチング回路を備えた昇圧チョッパで、前記降圧回路は、スイッチング回路を備えた降圧チョッパで構成することで解決するものである。
【００１３】
第３および第４では、前記ボリュームの分圧電圧は、マイコンに入力され、前記定電圧に対応した電圧に比して前記分圧電圧が大きい時、前記分圧電圧により発生するマイコンの出力によりが前記昇圧回路の前記昇圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給し、前記分圧電圧が前記降圧電圧に比して小さい時、前記降圧回路の前記降圧電圧を前記増幅部の電源電圧として供給する選択切替回路を有することで解決するものである。
【００１４】
以上、出力レベルが大中小の時、それぞれ増幅部の電源を大中小に変え、出力レベルが小レベルの時も高効率化を実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態を示す図であり、１は定電圧Ｖｂを発生する定電圧電源（バッテリー）、２は昇圧チョッパ回路、３は降圧チョッパ回路、４は増幅部、５は、入力信号ＡＳが入力されるボリュームＢＬの分圧電圧が、定電圧Ｖｂに対応する電圧に比して大きい時、昇圧チョッパ回路２を動作させ増幅部の電源に昇圧電圧を供給するための第１の選択切替回路、６は入力信号ＡＳが入力されるボリュームＢＬの分圧電圧が、定電圧Ｖ２に対応する電圧に比して小さい時、降圧チョッパ回路３を動作させ増幅部の電源に降圧電圧を供給するための第２の選択切替回路である。また入力信号ＡＳをボリュームＢＬを介して入力され、その結果増幅部４の増幅出力ＺＳは、スピーカーＳＰから出力される。
【００１６】
つまり図２に示すように、増幅部４に加えられる電源は、定電圧Ｖｂ、これよりも高い電圧Ｖ１およびＶｂよりも低いＶ２に設定される。そして出力ＺＳがＶｂより高い時は、この出力ＺＳに相当するボリュームＢＬから発生する分圧電圧をモニターし、ＳＷ１２をＯＮすると共にオシレータ等でＳＷ１１をＯＮ・ＯＦＦ制御し、増幅部４に点１２で発生する電圧Ｖ１を供給する。また出力ＺＳがＶ２より低い時は、この出力ＺＳに相当するボリュームＢＬから発生する分圧電圧をモニターし、ＳＷ２２をＯＮ・ＯＦＦ制御し、点ｅで発生する電圧Ｖ２を増幅部４に供給する。尚ＳＷ２２がＯＮ状態を維持し続ければ、電圧Ｖｂが供給される。
【００１７】
以上、出力レベルが大中小の時、それぞれ増幅部の電源を大中小に変え、出力レベルが小レベルの時もＶ２を電源として供給できるため、高効率化を実現できる。
【００１８】
では、図３を参照しながら具体的に説明する。
定電圧電源１（例えばバッテリー）の上端（ａ点）には直流電圧ＶｂＶ、下端に０Ｖ（接地）が発生し、このａ点と増幅部４の点ｂとの間には、第１のコイルＬ１１、第１のダイオードＤ１２、第３のスイッチング素子ＳＷ１２が直列接続されている。また第１のコイルＬ１１と第１のダイオードＤ１２との交点（以下第１の交点１１と呼ぶ）と接地ライン１０との間には、第１のスイッチング素子ＳＷ１１が接続され、第１のダイオードＤ１２と第３のスイッチング素子ＳＷ１２との交点（以下第２の交点１２と呼ぶ）と接地ライン１０との間には、第１のコンデンサＣ１１が接続されている。また第１のスイッチング素子ＳＷ１１をオンオフ制御する比較回路ＯＰ４が設けられ、この比較回路ＯＰ４の−端子には、三角波を発生するオシレータＯＳＣが接続され、第１の＋端子には基準電圧Ｖｒｅｆ１が接続され、第２の＋端子は、抵抗Ｒ１とＲ２の間の点ｅ１に接続されている。
【００１９】
入力信号ＡＳは、ボリュームＢＬを介して増幅部４で増幅され、出力信号ＺＳが出力される。またこのボリュームＢＬの分圧電圧は、マイコンＭを介して比較回路ＯＰ１の−端子に接続され、＋端子に接続された基準電圧Ｖｒｅｆ３とマイコンの出力を比較して第３のスイッチング素子ＳＷ１２をオンオフ制御している。この第３のスイッチング素子ＳＷ１２は、増幅部の電源として昇圧電圧を供給・非供給の制御をしている。
【００２０】
以上の構成に於いて、点線で囲んでいるように、Ｌ１１、Ｄ１２、ＳＷ１１、ＯＰ４およびＣ１１で昇圧回路２を構成している。またＯＰ１、ＳＷ１２およびマイコンＭで第１の切替回路５（図１参照）を構成している。
【００２１】
一方、点ａと点ｂとの間には、第２のスイッチング素子ＳＷ２２、第２のコイルＬ２２および第３のダイオードＤ２２が順次直列接続されている。また第２のスイッチング素子ＳＷ２２と第２のコイルＬ２２との間（以下第３の交点１３と呼ぶ）と接地ライン１４との間には、第２のダイオードＤ２３が接続され、第２のコイルＬ２２と第３のダイオードＤ２２との間（以下点ｅと呼ぶ）と接地ライン１４との間には、第２のコンデンサＣ２２が接続されている。更には、第２のスイッチング素子ＳＷ２２は、比較回路ＯＰ２によりオンオフ制御されている。この比較回路ＯＰ２の第１の＋端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ２が接続され、第２の＋端子はスタンバイ回路ＳＴＢを介してマイコンＭの出力と接続されている。また第２のコンデンサＣ２２と並列に抵抗Ｒ２１、Ｒ２２が接続され、この中点ｅ２と比較回路ＯＰ２の−端子が接続されている。
【００２２】
以上の構成に於いて、点線で囲まれているように、ＳＷ２２、Ｌ２２、Ｄ２３、Ｃ２２およびＯＰ２で降圧回路３を構成し、マイコンＭ、スタンバイ回路ＳＴＢ、ＯＰ２、ＳＷ２２、Ｖｒｅｆ２で第２の切替回路６（図１参照）を構成している。
【００２３】
続いて、動作説明をする。出力信号ＺＳは、ボリュームＢＬで発生する電圧に増幅率が掛けられたものである。
【００２４】
ここで、スピーカーに４０〜６０Ｗ程度の出力を発生させ、増幅部には電源を１８Ｖ、１３Ｖ、８Ｖの大中小で供給すると仮定した場合、出力信号ＺＳは、実質１８Ｖから０Ｖの間で発生する。そして増幅率が１００であれば、ボリュームから発生する分圧電圧は、０．１８Ｖから０Ｖの間で発生する。
【００２５】
また点ｅ´に８Ｖが生成される際、ｅ２には４Ｖが生成されるように設定され、Ｖｒｅｆ２は、４Ｖが印加されている。
【００２６】
まず出力信号が１３Ｖ〜８Ｖの間では、ボリュームＢＬで生成された分圧電圧（０．１３〜０．０８Ｖ）がマイコンＭに供給され、マイコンからＨｉｇｈ（５Ｖ）が出力される。比較回路ＯＰ２では、第２の＋端子と−端子が優先され、比較回路ＯＰ２からＨｉｇｈが第２のスイッチング素子ＳＷ２２に供給され、ＳＷ２２がＯＮし続けてＶｂ＝１３Ｖが生成され、増幅部４の電源に供給される。
【００２７】
また出力信号が８Ｖ以下の場合、ボリュームの分圧電圧は０．０８Ｖ以下の電圧が生成され、マイコンの出力は０Ｖがスタンバイ回路に供給される。この時、スタンバイ回路は、比較回路ＯＰ２に信号を発生せず、第１の＋端子と−端子が優先となる。つまりＶｒｅｆ２＝４Ｖと点ｅ２の電圧が比較され、ｅ２が４Ｖ以下の時は、ＯＰ２はＨｉｇｈとなり、ＳＷ２２をＯＮさせて、点ｅを８ＶにしようとコンデンサＣ２２を充電する。またｅ２が４Ｖ以上になるとＳＷ２２はＯＦＦし、Ｃ２２は、増幅部４を介して放電する。この状態が繰り返され、点ｅの電圧は８Ｖ±数ミリＶ（または８Ｖ±数十ミリＶ）の間で、約８Ｖの定電圧を生成する。
【００２８】
次に、出力電圧が１３Ｖ〜１８Ｖの間で推移する場合で、昇圧された定電圧＝１８Ｖの切替動作を説明する。増幅部４により出力された電圧ＺＳに対応して、ボリュームＢＬの分圧電圧は、実質０．１３〜０．１８Ｖの間で推移する。つまり分圧電圧が、０．１３Ｖを越えると、マイコンＭは、下の出力ラインから比較回路ＯＰ１にＨｉｇｈ（５Ｖ）を出力し、この分圧電圧とＶｒｅｆ３＝４Ｖが比較され、ＯＰ１はＨｉｇｈをＳＷ１１に出力し、ＳＷ１１をオンさせる。その結果、Ｃ１１の電圧は、充電されて１８Ｖに成ろうとする。
【００２９】
比較回路ＯＰ４の−端子は発振回路ＯＳＣが接続され、第１の＋端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ１＝９Ｖが接続され、第２の＋端子は点ｅ１に接続されている。抵抗Ｒ１１、Ｒ１２は、点１２´が１８Ｖの時、点ｅ１に９Ｖが生成されるように設定されるため、この９Ｖが基準電圧として採用されている。
【００３０】
第１の＋端子と第２の＋端子が比較され、低い電圧が優先され三角波発生回路ＯＳＣの三角波と比較され、ＳＷ１１のＯＮ・ＯＦＦ制御が成される。つまり第２の交点１２が仮に１８Ｖよりも低い１７．５Ｖであれば、これに対応する点ｅ１の電圧８．７５Ｖと三角波が比較され、第２の交点１２が１８Ｖよりも高い１８．５Ｖであれば、ｅ１の電圧は９．２５Ｖと成り、基準電圧９Ｖと三角波が比較される。つまり決まった三角波に対して、第２の交点１２が１８Ｖ以上であれば、一定のデューティー比でＯＮ・ＯＦＦ制御され、１８Ｖよりも低く成ると、点ｅ２は、その差が大きくなるに従いＳＷ１１のＯＮ時間が長くなるようにデューティーが制御され、第２の交点１２に１８Ｖが生成される。つまり低ければＳＷ２２は、ＯＮし、高ければＯＦＦするＯＮ・ＯＦＦ状態が繰り返され、第２の交点１２の電圧は１８Ｖ±数ミリＶ（または１８Ｖ±数十ミリＶ）の間で、約１８Ｖの定電圧を生成する。
【００３１】
【発明の効果】
以上、切替回路の採用により、第２のスイッチング素子と第３のスイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦ制御でき、出力レベルが大中小の時、それぞれ増幅部の電源を大中小に変えることが可能となった。そのため、出力レベルが小レベルの時も高効率化を実現でき、ロスを抑制できるため、放熱器の小型化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明する回路図である。
【図２】図１の動作を説明する図である。
【図３】図１の具体回路を示す図である。
【図４】従来の増幅回路を説明する回路図である。
【符号の説明】
Ｌ１１                                  第１のコイル
Ｄ１２                                  第１のダイオード
ＳＷ１１                                第１のスイッチング素子
Ｃ１１                                  第１のコンデンサ
ＳＷ２２                                第２のスイッチング素子
Ｌ２２                                  第２のコイル
Ｄ２３                                  第２のダイオード
Ｌ２２                                  第２のコイル
Ｃ２２                                  第２のコンデンサ
ＳＷ１２                                第３のスイッチング素子
ＯＰ                                    比較回路
ＢＬ                                    ボリューム
Ｍ                                      マイコン
１                                      定電圧電源
２                                      昇圧回路
３                                      降圧回路
４                                      増幅部
５                                      第１の切替回路
６                                      第２の切替回路
【図１】
0003913364.tif 000002
【図２】
0003913364.tif 000003
【図３】
0003913364.tif 000004
【図４】
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