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JP2018207310A - Amplification device - Google Patents

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JP2018207310A
JP2018207310A JP2017111119A JP2017111119A JP2018207310A JP 2018207310 A JP2018207310 A JP 2018207310A JP 2017111119 A JP2017111119 A JP 2017111119A JP 2017111119 A JP2017111119 A JP 2017111119A JP 2018207310 A JP2018207310 A JP 2018207310A
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JP
Japan
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power supply
voltage
output
resistor
switching power
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JP2017111119A
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Japanese (ja)
Inventor
勁 淺尾
Tsuyoshi Asao
勁 淺尾
芳徳 中西
Yoshinori Nakanishi
芳徳 中西
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Onkyo Corp
Original Assignee
Onkyo Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】高音質と省エネルギーとを両立させることが可能な増幅装置を提供すること。【解決手段】増幅装置1は、スイッチング電源3と、3値パルス密度変調回路6と、マイクロコンピューター2と、を備える。スイッチング電源3は、シャントレギュレーターU1のリファレンス端子に入力されるリファレンス電圧を変化させる電圧変化回路9を備える。3値パルス密度変調回路6は、スイッチング電源3から電源電圧が供給される。マイクロコンピューター2は、3値パルス密度変調回路6の最大出力に応じて、電圧変化回路9により、リファレンス電圧を変化させる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an amplification device capable of achieving both high sound quality and energy saving. An amplification device (1) includes a switching power supply (3), a ternary pulse density modulation circuit (6), and a microcomputer (2). The switching power supply 3 includes a voltage change circuit 9 that changes the reference voltage input to the reference terminal of the shunt regulator U1. In the ternary pulse density modulation circuit 6, a power supply voltage is supplied from the switching power supply 3. The microcomputer 2 changes the reference voltage by the voltage change circuit 9 according to the maximum output of the ternary pulse density modulation circuit 6. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、音声信号を増幅する増幅装置に関する。   The present invention relates to an amplifying apparatus that amplifies an audio signal.

増幅器と電源とで構成される音声出力機器において、大出力時と小出力時の電源電圧を可変制御して、電力消費を抑えるものがある(特許文献1参照。)。しかしながら、スイッチング電源の出力電圧を可変する際に、フィードバック部のシャントレギュレーターの設定が適切に行われない為に、電源可変が困難である場合がある。   Some audio output devices including an amplifier and a power source variably control the power supply voltage at the time of high output and at the time of low output to suppress power consumption (see Patent Document 1). However, when changing the output voltage of the switching power supply, the setting of the shunt regulator of the feedback unit is not appropriately performed, and thus it may be difficult to change the power supply.

この問題を解決するために、発明者らは、特願2017−000433号に係る発明(以下、「先願発明」という。)に想到した。図7は、先願発明のスイッチング電源の回路構成を示す図である。先願発明においては、スイッチSW102により、リファレンス電圧を変化させ、スイッチング電源101の出力電圧を変化させている。また、スイッチSW101により、フォトカプラQ102(フィードバック素子)に流れる電流を変化させている。このため、スイッチSW102により、リファレンス電圧を変化させ、スイッチング電源101の出力電圧を変化させても、スイッチSW101により、フォトカプラQ102に流れる電流を変化させることができる。これにより、フィードバック素子に流れる電流を適正とすることができるため、スイッチング電源の出力電圧を変更しても、フィードバックを正常に行うことができる。   In order to solve this problem, the inventors have conceived an invention related to Japanese Patent Application No. 2017-000433 (hereinafter referred to as “prior application invention”). FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration of the switching power supply according to the invention of the prior application. In the prior invention, the reference voltage is changed by the switch SW102, and the output voltage of the switching power supply 101 is changed. Further, the current flowing through the photocoupler Q102 (feedback element) is changed by the switch SW101. For this reason, even if the reference voltage is changed by the switch SW102 and the output voltage of the switching power supply 101 is changed, the current flowing through the photocoupler Q102 can be changed by the switch SW101. Thereby, since the electric current which flows into a feedback element can be made appropriate, even if the output voltage of switching power supply is changed, feedback can be performed normally.

また、大出力時と小出力時の電源電圧を可変制御し、電力消費を効果的に抑えることができる。   In addition, the power supply voltage at the time of large output and small output can be variably controlled to effectively suppress power consumption.

なお、リモートコントロールで、出力電圧を変えるために、フィードバックの誤差増幅器の入力電圧を作る分圧抵抗比率を変える発明が存在する(特許文献2参照。)。   In order to change the output voltage by remote control, there is an invention that changes the voltage dividing resistance ratio that creates the input voltage of the feedback error amplifier (see Patent Document 2).

ここで、増幅器として、特許第5846194号に係る3値パルス密度変調回路(信号変調回路)を用いた場合を考える。図8は、3値パルス密度変調回路の構成を示すブロック図である。以下、3値パルス密度変調回路について説明するが、詳細は、特許第5846194号公報を参照されたい。3値パルス密度変調回路は、減算器20と、積分器22と、位相反転回路23と、バイアス生成回路50、51と、ゼロリセット型DFF24、25と、クロック信号発生源26と、遅延回路28と、切替部30と、ゼロリセット信号生成部32と、パルス合成回路34と、を備える。   Here, consider a case where a ternary pulse density modulation circuit (signal modulation circuit) according to Japanese Patent No. 5846194 is used as an amplifier. FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the ternary pulse density modulation circuit. Hereinafter, a ternary pulse density modulation circuit will be described. For details, refer to Japanese Patent No. 5846194. The ternary pulse density modulation circuit includes a subtracter 20, an integrator 22, a phase inversion circuit 23, bias generation circuits 50 and 51, zero reset type DFFs 24 and 25, a clock signal generation source 26, and a delay circuit 28. A switching unit 30, a zero reset signal generation unit 32, and a pulse synthesis circuit 34.

クロック信号発生源26からのクロック信号は、遅延回路28で遅延されてゼロリセット型DFF24、25のクロック端子に供給される。減算器20は、入力信号と帰還信号の差分を算出して積分器22に出力する。積分器22は、差分信号を積分してバイアス生成回路50及び位相反転回路23に出力する。位相反転回路23は、積分器22の出力の位相を反転して切替部30及びバイアス生成回路51に出力する。バイアス生成回路50、51は、それぞれ、積分器22の出力及び位相反転回路23の出力に所定のバイアスを印加して、ゼロリセット型DFF24、25に出力する。バイアス生成回路50、51は、積分器22、位相反転回路23の出力を増大調整するが、これは、無信号状態のレベルをゼロレベルに調整することで、無信号状態において、確実にゼロレベル(ゼロ電圧)としてスイッチングしない状態を実現するためである。   The clock signal from the clock signal generation source 26 is delayed by the delay circuit 28 and supplied to the clock terminals of the zero reset type DFFs 24 and 25. The subtracter 20 calculates a difference between the input signal and the feedback signal and outputs the difference to the integrator 22. The integrator 22 integrates the difference signal and outputs it to the bias generation circuit 50 and the phase inversion circuit 23. The phase inversion circuit 23 inverts the phase of the output of the integrator 22 and outputs the inverted phase to the switching unit 30 and the bias generation circuit 51. The bias generation circuits 50 and 51 apply predetermined biases to the output of the integrator 22 and the output of the phase inversion circuit 23, respectively, and output to the zero reset type DFFs 24 and 25. The bias generation circuits 50 and 51 increase and adjust the outputs of the integrator 22 and the phase inversion circuit 23. This is achieved by adjusting the level of the no-signal state to zero level, thereby ensuring the zero level in the no-signal state. This is to realize a state where no switching is performed as (zero voltage).

切替部30は、積分器22からの出力と位相反転回路23からの出力とを、所定値と比較し、所定値を超える場合に、切替信号をゼロリセット信号生成部32に出力する。すなわち、切替部30は、積分器22の出力レベルが所定値以下では切替信号をLowレベルとし、積分器22の出力レベルが所定値を越えるとHiレベルとして出力する。この切替信号は、パルス幅固定の変調からパルス幅を増大させる変調へと切り替える信号として機能する。   The switching unit 30 compares the output from the integrator 22 and the output from the phase inverting circuit 23 with a predetermined value, and outputs a switching signal to the zero reset signal generating unit 32 when the predetermined value is exceeded. In other words, the switching unit 30 sets the switching signal to a low level when the output level of the integrator 22 is equal to or lower than a predetermined value, and outputs the switching signal as a high level when the output level of the integrator 22 exceeds a predetermined value. This switching signal functions as a signal for switching from modulation with a fixed pulse width to modulation with an increased pulse width.

ゼロリセット信号生成部32には、クロック信号発生源26からのクロック信号及び切替部30からの切替信号が供給される。ゼロリセット信号生成部32は、切替部30からの切替信号がLowレベルの場合に、クロック信号をゼロリセット型DFF24、25のリセット端子に出力し、切替信号がHiレベルの場合に、クロック信号を遮断し、ゼロリセット型DFF24、25のリセット端子に出力しない。   The zero reset signal generation unit 32 is supplied with the clock signal from the clock signal generation source 26 and the switching signal from the switching unit 30. The zero reset signal generation unit 32 outputs the clock signal to the reset terminals of the zero reset type DFFs 24 and 25 when the switching signal from the switching unit 30 is at the Low level, and outputs the clock signal when the switching signal is at the Hi level. Shut off and do not output to the reset terminals of the zero reset type DFFs 24 and 25.

ゼロリセット型DFF24は、バイアス生成回路50の出力を1ビットデジタル信号に変換して出力する。この際、バイアス生成回路24の出力が所定値以下であれば、クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入されてパルス幅固定の信号として出力し、バイアス生成回路50の出力が所定値を超える場合には、ゼロレベルが挿入されず、パルス幅が拡張した信号として出力する。   The zero reset type DFF 24 converts the output of the bias generation circuit 50 into a 1-bit digital signal and outputs it. At this time, if the output of the bias generation circuit 24 is less than or equal to a predetermined value, a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal and output as a signal having a fixed pulse width, and the output of the bias generation circuit 50 exceeds the predetermined value. In this case, a zero level is not inserted and a signal with an extended pulse width is output.

同様に、ゼロリセット型DFF25は、バイアス生成回路51の出力を1ビットデジタル信号に変換して出力する。この際、バイアス生成回路51の出力が所定値以下であれば、クロック信号に同期したタイミングでゼロレベルが挿入されてパルス幅固定の信号として出力し、バイアス生成回路51の出力が所定値を超える場合には、ゼロレベルが挿入されず、パルス幅が拡張した信号として出力する。   Similarly, the zero reset type DFF 25 converts the output of the bias generation circuit 51 into a 1-bit digital signal and outputs it. At this time, if the output of the bias generation circuit 51 is less than or equal to a predetermined value, a zero level is inserted at a timing synchronized with the clock signal and output as a signal having a fixed pulse width, and the output of the bias generation circuit 51 exceeds the predetermined value. In this case, a zero level is not inserted and a signal with an extended pulse width is output.

パルス合成回路34は、ゼロリセット型DFF24、25の出力を合成して出力する。ゼロリセット型DFF24の出力は、+1、0の2値信号である。他方、ゼロリセット型DFF25の出力は、位相反転回路23で位相反転された信号を変調しているので、−1、0の2値信号である。パルス合成回路34は、これら2つの2値信号を合成して、+1、0、−1の3値信号を生成して出力する。パルス合成回路34としては、2つの1ビットデジタル信号を合成し得る任意の回路を用いることができる。一例を挙げると、第1の電位と第2の電位、及び第1の電位と第2の電位の中点であって基準電位となる第3の電位を備え、出力を第1の電位、第2の電位、第3の電位の固定するスイッチ群を設け、ゼロリセット型DFF24、25の出力信号でこれらのスイッチ群をオンオフ制御して第1の電位、第2の電位、第3の電位のいずれかを選択的に出力する回路構成とすればよい。   The pulse synthesis circuit 34 synthesizes and outputs the outputs of the zero reset type DFFs 24 and 25. The output of the zero reset type DFF 24 is a binary signal of +1, 0. On the other hand, the output of the zero reset type DFF 25 is a binary signal of −1 and 0 because the signal whose phase is inverted by the phase inverting circuit 23 is modulated. The pulse synthesizing circuit 34 synthesizes these two binary signals to generate and output a +1, 0, −1 ternary signal. As the pulse synthesis circuit 34, any circuit capable of synthesizing two 1-bit digital signals can be used. As an example, a first potential and a second potential, and a third potential that is a midpoint between the first potential and the second potential and serves as a reference potential, the output is the first potential, A switch group for fixing the second potential and the third potential is provided, and these switch groups are controlled to be turned on and off by the output signals of the zero reset type DFFs 24 and 25, and the first potential, the second potential, and the third potential are controlled. A circuit configuration that selectively outputs one of them may be used.

図9は、入力信号波形とパルス合成回路34の出力波形との関係を示す図である。パルス合成回路34の出力波形は、+1、0、−1の3値波形であるが、入力信号の振幅が小さい場合には、パルス幅固定のPDM信号であり、入力信号の振幅が所定値を超えるとパルス幅が拡張されたPDMとパルス幅が固定のPDMとの組み合わせ信号となり、入力信号の振幅が特に大きい場合には、すべてのパルス幅が拡張された信号となる。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the input signal waveform and the output waveform of the pulse synthesis circuit 34. The output waveform of the pulse synthesizing circuit 34 is a ternary waveform of +1, 0, −1. However, when the amplitude of the input signal is small, it is a PDM signal with a fixed pulse width, and the amplitude of the input signal has a predetermined value. When it exceeds, a combined signal of a PDM with an expanded pulse width and a PDM with a fixed pulse width is obtained. When the amplitude of the input signal is particularly large, all the pulse widths are expanded.

なお、図8の回路構成では、ゼロリセット型DFF24、25の出力をパルス合成回路34で合成して+1、0、−1の3値信号を生成しているが、3値信号を用いて高出力を得るためには、変調器電源Vddより高い電圧VBでスピーカーを駆動する必要がある。ただし、3値信号のままスピーカーを駆動すると、高電圧VBだけでなく、これとは別に中点電圧原(VB/2)と中点電圧保持回路を設ける必要があり、回路規模が増大する。   In the circuit configuration of FIG. 8, the outputs of the zero reset DFFs 24 and 25 are synthesized by the pulse synthesis circuit 34 to generate +1, 0, and −1 ternary signals. In order to obtain an output, it is necessary to drive the speaker with a voltage VB higher than the modulator power supply Vdd. However, if the speaker is driven with the ternary signal, it is necessary to provide not only the high voltage VB but also a midpoint voltage source (VB / 2) and a midpoint voltage holding circuit separately, which increases the circuit scale.

そこで、図10に示すように、1価3値波形生成回路40で単電源3状態スピーカー駆動信号を生成してドライバ回路42に出力し、ドライバ回路42で負荷44であるスピーカーを駆動してもよい。   Therefore, as shown in FIG. 10, even if the monovalent ternary waveform generation circuit 40 generates a single power source three-state speaker drive signal and outputs it to the driver circuit 42, the driver circuit 42 drives the speaker as the load 44. Good.

1価3値波形生成回路40は、ゼロリセット型DFF24からの+1、0の2値信号と、ゼロリセット型DFF25からの−1、0の2値信号から1価3値波形信号に変換する。ここで、「1価3値」とは、単電源で駆動されるスピーカーに対し、正電流で駆動する状態(正オン)、負電流で駆動する状態(負オン)、ショートによるオフ状態の3つの駆動状態を実現することを意味する。正電流及び負電流は、スピーカーを流れる電流の向きが互いに逆であることを意味する。   The monovalent ternary waveform generation circuit 40 converts the +1, 0 binary signal from the zero reset type DFF 24 and the −1, 0 binary signal from the zero reset type DFF 25 into a monovalent ternary waveform signal. Here, the “monovalent ternary value” refers to a state in which a speaker driven by a single power source is driven by a positive current (positive on), a state driven by a negative current (negative on), and an off state by a short circuit. It means to realize two driving states. A positive current and a negative current mean that the directions of the currents flowing through the speakers are opposite to each other.

上述のように、3値パルス密度変更回路では、小パワー時と中パワー時と大パワー時とで、それぞれ、パルス幅固定モード、パルス幅固定とパルス幅拡張の混在(ハイブリッド)モード、パルス幅拡張モードというように、増幅器の動作が切り替わる。さらに、音質の観点では、パルス幅固定モードの動作領域を大きくしたい場合がある。   As described above, in the ternary pulse density changing circuit, the pulse width fixed mode, the mixed pulse width and pulse width expansion (hybrid) mode, and the pulse width are obtained at the time of low power, medium power, and high power, respectively. As in the extended mode, the operation of the amplifier is switched. Furthermore, from the viewpoint of sound quality, there is a case where it is desired to enlarge the operation region in the fixed pulse width mode.

特開平4−275707号公報JP-A-4-275707 特許第2579069号公報Japanese Patent No. 2579069

図7に示す可変電源と、図8又は図10に示す3値パルス密度変調回路の増幅器と、を用いた場合に、省エネルギーの観点のみで電源電圧を可変すると、小・中パワー時は、電源電圧を小さくするがために、図11に示すように、パルス幅拡張モードで動作する場合が多くなるという問題がある。ここで、増幅器の最大出力に応じて、スイッチング電源から増幅器に供給される電源電圧を可変とすることで、高音質と省エネルギーとを両立させることができる。   When the variable power source shown in FIG. 7 and the ternary pulse density modulation circuit amplifier shown in FIG. 8 or FIG. 10 are used, if the power source voltage is varied only from the viewpoint of energy saving, In order to reduce the voltage, there is a problem that the operation in the pulse width expansion mode increases as shown in FIG. Here, by changing the power supply voltage supplied from the switching power supply to the amplifier in accordance with the maximum output of the amplifier, both high sound quality and energy saving can be achieved.

本発明の目的は、高音質と省エネルギーとを両立させることが可能な増幅装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an amplifying device capable of achieving both high sound quality and energy saving.

第1の発明の増幅装置は、スイッチング電源と、増幅器と、制御部と、を備える増幅装置であって、前記スイッチング電源は、フィードバック素子と、前記フィードバック素子に一次側で接続され、スイッチング素子を制御するスイッチング素子制御部と、カソードが、前記フィードバック素子に接続され、アノードが、接地電位に接続されたシャントレギュレーターと、前記シャントレギュレーターのリファレンス端子に入力されるリファレンス電圧を変化させる電圧変化部と、を備え、前記増幅器は、前記スイッチング電源から電源電圧が供給され、前記制御部は、前記増幅器の最大出力に応じて、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を変化させることを特徴とする。   An amplifying device according to a first aspect of the present invention is an amplifying device comprising a switching power supply, an amplifier, and a control unit, wherein the switching power supply is connected to the feedback element and the feedback element on the primary side, A switching element control unit for controlling, a shunt regulator having a cathode connected to the feedback element and an anode connected to a ground potential, and a voltage changing unit for changing a reference voltage input to a reference terminal of the shunt regulator; The amplifier is supplied with a power supply voltage from the switching power supply, and the control unit changes the reference voltage by the voltage changing unit according to a maximum output of the amplifier.

本発明では、制御部は、増幅器の最大出力に応じて、電圧変化部により、リファレンス電圧を変化させる。これにより、増幅器の最大出力に応じて、スイッチング電源から増幅器に供給される電源電圧が変化する。このため、高音質と省エネルギーとを両立させることができる。   In the present invention, the control unit changes the reference voltage by the voltage changing unit according to the maximum output of the amplifier. As a result, the power supply voltage supplied from the switching power supply to the amplifier changes according to the maximum output of the amplifier. For this reason, it is possible to achieve both high sound quality and energy saving.

第2の発明の増幅装置は、第1の発明の増幅装置において、前記制御部は、前記最大出力が大きくなればなるほど、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を大きくさせることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the amplification device according to the first aspect, wherein the control unit increases the reference voltage by the voltage changing unit as the maximum output increases.

第3の発明の増幅装置は、第1又は第2の発明の増幅装置において、前記スイッチング電源は、前記フィードバック素子に流れる電流を変化させる電流変化部をさらに備えることを特徴とする。   The amplifying device according to a third aspect is the amplifying device according to the first or second aspect, wherein the switching power supply further includes a current changing unit that changes a current flowing through the feedback element.

本発明では、電流変化部は、フィードバック素子に流れる電流を変化させる。このため、電圧変化部により、リファレンス電圧を変化させ、スイッチング電源の出力電圧を変化させても、電流変化部により、フィードバック素子に流れる電流を変化させることができる。これにより、フィードバック素子に流れる電流を適正とすることができるため、スイッチング電源の出力電圧を変更しても、フィードバックを正常に行うことができる。   In the present invention, the current changing unit changes the current flowing through the feedback element. For this reason, even if the reference voltage is changed by the voltage changing unit and the output voltage of the switching power supply is changed, the current flowing through the feedback element can be changed by the current changing unit. Thereby, since the electric current which flows into a feedback element can be made appropriate, even if the output voltage of switching power supply is changed, feedback can be performed normally.

第4の発明の増幅装置は、第1〜第3のいずれかの発明の増幅装置において、前記電圧変化部は、前記スイッチング電源の出力に接続された第1可変抵抗と、前記第1可変抵抗に直列に接続された第1抵抗と、第2抵抗と、を有し、前記シャントレギュレーターの前記リファレンス端子は、前記第1抵抗と、前記第2抵抗と、の間に接続され、前記制御部は、前記第1可変抵抗の抵抗値を変化させることで、前記リファレンス電圧を変化させることを特徴とする。   An amplifying device according to a fourth invention is the amplifying device according to any one of the first to third inventions, wherein the voltage changing section includes a first variable resistor connected to an output of the switching power supply, and the first variable resistor. A first resistor and a second resistor connected in series to each other, and the reference terminal of the shunt regulator is connected between the first resistor and the second resistor, and the control unit Is characterized in that the reference voltage is changed by changing a resistance value of the first variable resistor.

第5の発明の増幅装置は、第3の発明の増幅装置において、前記電流変化部は、前記フィードバック素子に並列に接続された第3抵抗と、前記第3抵抗に直列に接続された第2可変抵抗と、第4抵抗と、を有し、前記第2可変抵抗は、前記スイッチング電源の出力に接続され、前記制御部は、前記第2可変抵抗の抵抗値を変化させることで、前記フィードバック素子に流れる電流を変化させることを特徴とする。   An amplifying device according to a fifth invention is the amplifying device according to the third invention, wherein the current changing portion is a third resistor connected in parallel to the feedback element and a second resistor connected in series to the third resistor. A variable resistor and a fourth resistor; the second variable resistor is connected to an output of the switching power supply; and the control unit changes the resistance value of the second variable resistor to thereby change the feedback. It is characterized in that the current flowing through the element is changed.

第6の発明の増幅装置は、第1〜第5のいずれかの発明の増幅装置において、前記増幅器は、単電源に接続されたスピーカーを正電流オン、負電流オン、及び、オフの3値の状態で選択的に駆動し、前記増幅器から出力される信号レベルが、前記最大出力の所定値以下である場合に、パルス幅固定のPDM信号を出力するパルス幅固定モードで動作し、前記信号レベルが、前記最大出力の前記所定値以上である場合に、全てのパルス幅が拡張されたPDM信号を出力するパルス幅拡張モードで動作することを特徴とする。   An amplifying device according to a sixth invention is the amplifying device according to any one of the first to fifth inventions, wherein the amplifier has three values of positive current on, negative current on, and off for a speaker connected to a single power source. When the signal level output from the amplifier is equal to or lower than a predetermined value of the maximum output, and operates in a pulse width fixed mode for outputting a pulse width fixed PDM signal, When the level is equal to or greater than the predetermined value of the maximum output, the pulse width expansion mode is used to output a PDM signal in which all pulse widths are expanded.

第7の発明の増幅装置は、第6の発明の増幅装置において、前記制御部は、前記最大出力が、第1最大出力の所定値以下である場合に、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を小さくし、前記最大出力が、前記第1最大出力の所定値以上である場合に、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を大きくすることを特徴とする。   An amplifying device according to a seventh invention is the amplifying device according to the sixth invention, wherein, when the maximum output is equal to or less than a predetermined value of the first maximum output, the control unit causes the reference voltage to be changed by the voltage changing unit. The reference voltage is increased by the voltage changing unit when the maximum output is equal to or greater than a predetermined value of the first maximum output.

例えば、増幅器は、以下のように動作するとする。
信号レベル小(最大出力の1/4パワー(所定値以下)まで):パルス幅固定モード
信号レベル大(最大出力の1/4パワーから最大出力まで):パルス幅拡張モード
ここで、最大パワーを40W(第1最大出力)とした場合(電源電圧が小さい)、増幅器は、
0〜10W:パルス幅固定モード
10〜40W:パルス幅拡張モード
で動作する。
For example, assume that the amplifier operates as follows.
Low signal level (up to 1/4 power of maximum output (below the predetermined value)): Fixed pulse width mode High signal level (from 1/4 power of maximum output to maximum output): Pulse width expansion mode In the case of 40 W (first maximum output) (power supply voltage is small), the amplifier is
0-10W: Pulse width fixed mode 10-40W: Operates in pulse width expansion mode.

また、最大パワーを100Wとした場合(電源電圧が大きい)、増幅器は、
0〜25W:パルス幅固定モード
25〜100W:パルス幅拡張モード
で動作する。
When the maximum power is 100 W (power supply voltage is large), the amplifier
0 to 25 W: pulse width fixed mode 25 to 100 W: operate in pulse width expansion mode.

従来、SNと省エネルギーとのために、なるべく低い電源電圧で増幅器を動作させていた。すなわち、
0〜40W:電源電圧小
40〜100W:電源電圧大
この場合、増幅器は、パルス幅固定モードで動作する領域が多い。しかしながら、高音質化のため、なるべくパルス幅固定モードで使用し、且つ、SNと省エネルギーとのために、なるべく低い電源電圧で増幅器を動作させたいという課題がある。
Conventionally, an amplifier is operated with a power supply voltage as low as possible for SN and energy saving. That is,
0 to 40 W: Low power supply voltage 40 to 100 W: High power supply voltage In this case, the amplifier has many regions that operate in the pulse width fixed mode. However, there is a problem of using the pulse width fixed mode as much as possible in order to improve the sound quality and operating the amplifier with a power supply voltage as low as possible in order to save SN and energy.

このため、本発明では、増幅器の最大出力に応じて、電圧変化部により、リファレンス電圧を変化させることで、スイッチング電源からの電源電圧を可変する。例えば、増幅器の最大出力が10W以下(40W(第1最大出力)の1/4(所定値)以下)である場合、制御部は、リファレンス電圧を小さくすることで、スイッチング電源からの電源電圧を小さくする。従って、信号レベルは、最大出力の1/4パワーまでとなるため、増幅器は、パルス幅固定モードで動作する。   Therefore, in the present invention, the power supply voltage from the switching power supply is varied by changing the reference voltage by the voltage changing unit according to the maximum output of the amplifier. For example, when the maximum output of the amplifier is 10 W or less (1/4 (predetermined value) or less of 40 W (first maximum output)), the control unit reduces the reference voltage to reduce the power supply voltage from the switching power supply. Make it smaller. Therefore, since the signal level is up to 1/4 power of the maximum output, the amplifier operates in the fixed pulse width mode.

また、増幅器の最大出力が10W以上である場合、制御部は、電圧変化部により、リファレンス電圧を大きくすることで、スイッチング電源からの電源電圧を大きくする。従って、増幅器は、信号レベルが25Wまで、パルス幅固定モードで動作する。また増幅器は、信号レベルが25〜100Wまで、パルス幅拡張モードで動作する。   When the maximum output of the amplifier is 10 W or more, the control unit increases the power supply voltage from the switching power supply by increasing the reference voltage by the voltage changing unit. Therefore, the amplifier operates in a fixed pulse width mode up to a signal level of 25W. The amplifier operates in a pulse width expansion mode with a signal level of 25 to 100 W.

すなわち、増幅器は、
0〜10W:電源電圧が小さい場合のパルス幅固定モード
10〜25W:電源電圧が大きい場合のパルス幅固定モード
25〜100W:電源電圧が大きい場合のパルス幅拡張モード
で動作する。
That is, the amplifier
0 to 10 W: Pulse width fixed mode when power supply voltage is small 10 to 25 W: Pulse width fixed mode when power supply voltage is large 25 to 100 W: Pulse width expansion mode when power supply voltage is large.

このため、25〜40W時の省エネルギー性能はやや犠牲にはなるが、音質と省エネルギーとの両立が図れるというメリットがある。すなわち、出力パワーが小さい時は省エネルギーを実現し、且つ、増幅器のパルス幅固定モードの使用範囲を大きくすることができる。   For this reason, the energy saving performance at 25 to 40 W is somewhat sacrificed, but there is an advantage that both sound quality and energy saving can be achieved. That is, when the output power is small, energy saving can be realized, and the use range of the pulse width fixed mode of the amplifier can be increased.

第8の発明の増幅装置は、第1〜第7のいずれかの発明の増幅装置において、ボリューム値の指示を受け付けるための操作部をさらに備え、前記制御部は、前記最大出力を決定する、前記操作部により受け付けたボリューム値に応じて、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を変化させることを特徴とする。   An amplifying device according to an eighth aspect of the present invention is the amplifying device according to any one of the first to seventh aspects, further comprising an operation unit for receiving an instruction of a volume value, wherein the control unit determines the maximum output. The reference voltage is changed by the voltage changing unit in accordance with a volume value received by the operation unit.

第9の発明の増幅装置は、第4の発明の増幅装置において、前記第1可変抵抗は、デジタルポテンショメーターであることを特徴とする。   An amplifying device according to a ninth aspect is the amplifying device according to the fourth aspect, wherein the first variable resistor is a digital potentiometer.

第10の発明の増幅装置は、第5の発明の増幅装置において、前記第2可変抵抗は、デジタルポテンショメーターであることを特徴とする。   An amplifying device according to a tenth aspect is the amplifying device according to the fifth aspect, wherein the second variable resistor is a digital potentiometer.

第11の発明の増幅装置は、第1〜第10のいずれかの発明の増幅装置において、前記スイッチング電源からの電源電圧を所定の電位に降圧する降圧回路をさらに備え、前記降圧回路からの電源電圧は、前記制御部に供給され、前記制御部は、前記降圧回路からの電源電圧により起動した後、前記電圧変化部により、前記増幅器が起動する電源電圧まで、前記スイッチング電源からの電源電圧を徐々に大きくすることを特徴とする。   An amplifying device according to an eleventh aspect of the invention is the amplifying device according to any one of the first to tenth aspects, further comprising a step-down circuit for stepping down a power supply voltage from the switching power supply to a predetermined potential, and a power supply from the step-down circuit. The voltage is supplied to the control unit, and the control unit is activated by the power supply voltage from the step-down circuit, and then the power supply voltage from the switching power supply is increased to the power supply voltage at which the amplifier is activated by the voltage changing unit. It is characterized by gradually increasing.

本発明では、降圧回路は、スイッチング電源からの電源電圧を所定の電位に降圧する。また、制御部は、降圧回路からの電源電圧により起動した後、電圧変化部により、増幅器が起動する電源電圧まで、スイッチング電源からの電源電圧を徐々に大きくする。これにより、二次側コンデンサへのインラッシュ電流、ポップノイズが防止される。   In the present invention, the step-down circuit steps down the power supply voltage from the switching power supply to a predetermined potential. In addition, after the control unit is activated by the power supply voltage from the step-down circuit, the voltage changing unit gradually increases the power supply voltage from the switching power supply to the power supply voltage at which the amplifier is activated. Thereby, inrush current and pop noise to the secondary side capacitor are prevented.

本発明によれば、高音質と省エネルギーとを両立させることができる。   According to the present invention, both high sound quality and energy saving can be achieved.

本発明の第1実施形態に係る増幅装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplifier which concerns on 1st Embodiment of this invention. 電源電圧とスピーカーから出力される音声レベルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a power supply voltage and the audio | voice level output from a speaker. 入力信号波形と3値パルス密度変調回路の出力波形と電源電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an input signal waveform, the output waveform of a ternary pulse density modulation circuit, and a power supply voltage. 本発明の第2実施形態に係る増幅装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the amplifier which concerns on 2nd Embodiment of this invention. AC電源投入後の増幅装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the amplifier after AC power supply activation. (a)は、従来の電源制御を示す図である。(b)は、第2実施形態における電源制御を示す図である。(A) is a figure which shows the conventional power supply control. (B) is a figure which shows the power supply control in 2nd Embodiment. 先願発明のスイッチング電源の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the switching power supply of prior invention. 3値パルス密度変調回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a ternary pulse density modulation circuit. 入力信号波形とパルス合成回路の出力波形との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an input signal waveform and the output waveform of a pulse synthetic | combination circuit. 3値パルス密度変調回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a ternary pulse density modulation circuit. 入力信号波形と3値パルス密度変調回路の出力波形と電源電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an input signal waveform, the output waveform of a ternary pulse density modulation circuit, and a power supply voltage.

以下、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る増幅装置の構成を示す図である。増幅装置1は、マイクロコンピューター2と、スイッチング電源3と、操作部4と、ボリューム調整回路5と、3値パルス密度変調回路6と、を備える。マイクロコンピューター2(制御部)は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力インターフェース等のハードウェアから構成されている。マイクロコンピューター2は、増幅装置1を構成する各部を制御する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an amplifying apparatus according to the first embodiment of the present invention. The amplification device 1 includes a microcomputer 2, a switching power supply 3, an operation unit 4, a volume adjustment circuit 5, and a ternary pulse density modulation circuit 6. The microcomputer 2 (control unit) includes hardware such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an input / output interface. The microcomputer 2 controls each part constituting the amplification device 1.

操作部4は、ボリューム値の指示を受け付けるためのものである。マイクロコンピューター2は、操作部4により、ボリューム値の指示を受け付ける。マイクロコンピューター2は、受け付けたボリューム値をボリューム調整回路5に出力する。ボリューム調整回路5は、マイクロコンピューター2から出力されたボリューム値に基づいて、入力される音声信号のボリュームを調整する。ボリューム調整回路5は、ボリューム調整した音声信号を3値パルス密度変調回路6に出力する。   The operation unit 4 is for receiving an instruction for a volume value. The microcomputer 2 receives a volume value instruction through the operation unit 4. The microcomputer 2 outputs the received volume value to the volume adjustment circuit 5. The volume adjustment circuit 5 adjusts the volume of the input audio signal based on the volume value output from the microcomputer 2. The volume adjustment circuit 5 outputs the volume-adjusted audio signal to the ternary pulse density modulation circuit 6.

3値パルス密度変調回路6(増幅器)は、単電源に接続されたスピーカー7を正電流オン、負電流オン、及び、オフの3値の状態で選択的に駆動する。また、3値パルス密度変調回路6は、3値パルス密度変調回路6から出力される信号レベルが、最大出力の1/4パワーまで(所定値以下)である場合に(信号レベル小)、パルス幅固定のPDM信号を出力するパルス幅固定モードで動作する。また、3値パルス密度変調回路6は、信号レベルが、最大出力の1/4パワーから最大出力までである場合に(信号レベル大)、全てのパルス幅が拡張されたPDM信号を出力するパルス幅拡張モードで動作する。なお、3値パルス密度変調回路6は、図8、及び、図10に示す3値パルス密度変調回路と同じであるため、説明を省略する。   The ternary pulse density modulation circuit 6 (amplifier) selectively drives the speaker 7 connected to a single power supply in a ternary state of positive current on, negative current on, and off. Further, the ternary pulse density modulation circuit 6 is configured to output a pulse when the signal level output from the ternary pulse density modulation circuit 6 is up to 1/4 power of the maximum output (below a predetermined value) (signal level is small). It operates in a fixed pulse width mode that outputs a fixed width PDM signal. In addition, the ternary pulse density modulation circuit 6 outputs a PDM signal in which all pulse widths are expanded when the signal level is from 1/4 power of the maximum output to the maximum output (high signal level). Operates in width expansion mode. The ternary pulse density modulation circuit 6 is the same as the ternary pulse density modulation circuit shown in FIG. 8 and FIG.

スイッチング電源3は、3値パルス密度変調回路6に電源電圧を供給する。スイッチング電源3は、トランスT1と、ダイオードD1と、コンデンサC2と、フォトカプラQ1と、シャントレギュレーターU1と、電流変化回路8と、電圧変化回路9と、を備える。   The switching power supply 3 supplies a power supply voltage to the ternary pulse density modulation circuit 6. The switching power supply 3 includes a transformer T1, a diode D1, a capacitor C2, a photocoupler Q1, a shunt regulator U1, a current change circuit 8, and a voltage change circuit 9.

スイッチング電源3の一次側において、整流回路は、交流電源から入力される交流電圧を整流する。コンデンサは、整流回路が整流した電圧を平滑する。平滑された電圧は、スイッチング素子に供給される。制御IC(スイッチング素子制御部)は、スイッチング素子を制御する。スイッチング素子は、制御ICにより制御され、任意の周波数でスイッチングすることにより、任意の周波数の交流電圧をトランスT1の一次巻線T2に供給する。スイッチング素子は、例えば、n型のMOSFETである。スイッチング素子は、コンデンサからの電圧、又は、接地電位の電圧を一次巻線T2に供給する。トランスT1は、一次巻線T2に供給された電圧を変圧して二次巻線T3から出力する。ダイオードD1は、二次巻線T3からの交流電圧を整流する。コンデンサC1は、ダイオードD1が整流した電圧を平滑する。コンデンサC1が平滑した電圧が、スイッチング電源3の出力電圧である。   On the primary side of the switching power supply 3, the rectifier circuit rectifies the AC voltage input from the AC power supply. The capacitor smoothes the voltage rectified by the rectifier circuit. The smoothed voltage is supplied to the switching element. The control IC (switching element control unit) controls the switching element. The switching element is controlled by the control IC, and switches at an arbitrary frequency to supply an alternating voltage of an arbitrary frequency to the primary winding T2 of the transformer T1. The switching element is, for example, an n-type MOSFET. The switching element supplies a voltage from a capacitor or a ground potential voltage to the primary winding T2. The transformer T1 transforms the voltage supplied to the primary winding T2 and outputs it from the secondary winding T3. The diode D1 rectifies the AC voltage from the secondary winding T3. The capacitor C1 smoothes the voltage rectified by the diode D1. The voltage smoothed by the capacitor C1 is the output voltage of the switching power supply 3.

シャントレギュレーターU1は、スイッチング電源3の二次側でフォトカプラQ1に接続されている。また、シャントレギュレーターU1は、スイッチング電源3の出力電圧に応じて、フォトカプラQ1に流れる電流を変化させる。シャントレギュレーターU1のリファレンス端子は、抵抗R3と抵抗R4との間に接続されている。シャントレギュレーターU1のカソードは、フォトカプラQ1(発光ダイオードのカソード)に接続されている。   The shunt regulator U1 is connected to the photocoupler Q1 on the secondary side of the switching power supply 3. Further, the shunt regulator U1 changes the current flowing through the photocoupler Q1 according to the output voltage of the switching power supply 3. The reference terminal of the shunt regulator U1 is connected between the resistor R3 and the resistor R4. The cathode of the shunt regulator U1 is connected to the photocoupler Q1 (the cathode of the light emitting diode).

フォトカプラQ1(フィードバック素子)は、発光ダイオードと、フォトトランジスタと、を有する。発光ダイオードのアノードは、抵抗R1と抵抗R2との間に接続されている。発光ダイオードのカソードは、抵抗R2とシャントレギュレーターU1との間に接続されている。フォトトランジスタのコレクタは、制御ICのフィードバック端子に接続されている。フォトランジスタのエミッタは、接地電位に接続されている。   The photocoupler Q1 (feedback element) includes a light emitting diode and a phototransistor. The anode of the light emitting diode is connected between the resistor R1 and the resistor R2. The cathode of the light emitting diode is connected between the resistor R2 and the shunt regulator U1. The collector of the phototransistor is connected to the feedback terminal of the control IC. The emitter of the phototransistor is connected to the ground potential.

シャントレギュレーターU1は、リファレンス端子に入力される、スイッチング電源3の出力電圧のデジタルポテンショメーターDP1と、抵抗R3と、抵抗R4と、による分圧に応じて、カソードの吸い込み電流が増減する。シャントレギュレーターU1は、リファレンス端子の電圧が高いほど、カソードの吸い込み電流が増加する。また、シャントレギュレーターU1は、リファレンス端子の電圧が低いほど、カソードの吸い込み電流が減少する。   In the shunt regulator U1, the sink current of the cathode increases / decreases in accordance with the voltage division by the digital potentiometer DP1 of the output voltage of the switching power supply 3 input to the reference terminal, the resistor R3, and the resistor R4. In the shunt regulator U1, the higher the voltage at the reference terminal, the higher the sink current of the cathode. In the shunt regulator U1, the sink current of the cathode decreases as the voltage at the reference terminal is lower.

フォトカプラQ1においては、シャントレギュレーターU1の吸い込み電流の増減に応じて、発光ダイオードの電流が増減する。発光ダイオードの電流の増減に応じて、フォトトランジスタの電流が増減する。フォトトランジスタの電流の増減は、制御ICのフィードバック端子の電圧を変化させる。ここで、制御ICのフィードバック端子には、抵抗を介して、電源が接続されている。このため、フォトランジスタの電流が増加するほど、フィードバック端子の電圧は、減少する。制御ICは、フィードバック端子の電圧に応じて、スイッチング素子によるオン/オフのデューティーを変化させて、スイッチング電源3の出力電圧を調整する。   In the photocoupler Q1, the current of the light emitting diode increases or decreases according to the increase or decrease of the sink current of the shunt regulator U1. The current of the phototransistor increases or decreases according to the increase or decrease of the current of the light emitting diode. Increasing or decreasing the current of the phototransistor changes the voltage at the feedback terminal of the control IC. Here, a power supply is connected to the feedback terminal of the control IC via a resistor. For this reason, the voltage at the feedback terminal decreases as the current of the photransistor increases. The control IC adjusts the output voltage of the switching power supply 3 by changing the on / off duty of the switching element according to the voltage of the feedback terminal.

電圧変化回路9(電圧変化部)は、シャントレギュレーターU1のリファレンス端子に入力されるリファレンス電圧を変化させる。電圧変化回路9は、デジタルポテンショメーターDP2と、抵抗R3と、抵抗R4と、を有する。デジタルポテンショメーターDP2(第1可変抵抗)は、スイッチング電源1の出力(コンデンサC1)に接続されている。抵抗R3(第1抵抗)と、抵抗R4(第2抵抗)とは、デジタルポテンショメーターDP2に直列に接続されている。デジタルポテンショメーターDP2は、マイクロコンピューター2によって制御され、抵抗値が変化する。デジタルポテンショメーターDP2の抵抗値が変化することで、シャントレギュレーターU1のリファレンス端子に入力されるリファレンス電圧が変化する。   The voltage change circuit 9 (voltage change unit) changes the reference voltage input to the reference terminal of the shunt regulator U1. The voltage change circuit 9 includes a digital potentiometer DP2, a resistor R3, and a resistor R4. The digital potentiometer DP2 (first variable resistor) is connected to the output (capacitor C1) of the switching power supply 1. The resistor R3 (first resistor) and the resistor R4 (second resistor) are connected in series to the digital potentiometer DP2. The digital potentiometer DP2 is controlled by the microcomputer 2, and the resistance value changes. As the resistance value of the digital potentiometer DP2 changes, the reference voltage input to the reference terminal of the shunt regulator U1 changes.

電流変化回路8(電流変化部)は、フォトカプラQ1に流れる電流を変化させる。電流変化回路8は、デジタルポテンショメーターDP1と、抵抗R1と、抵抗R2と、を有する。抵抗R2(第3抵抗)は、フォトカプラQ1に並列に接続されている。デジタルポテンショメーターDP1(第2可変抵抗)と、抵抗R1(第4抵抗)とは、抵抗R2に直列に接続されている。デジタルポテンショメーターDP1は、スイッチング電源1の出力(コンデンサC1)に接続されている。デジタルポテンショメーターDP1は、マイクロコンピューター2によって制御され、抵抗値が変化する。デジタルポテンショメーターDP1の抵抗値が変化することで、フォトカプラQ1に流れる電流が変化する。   The current change circuit 8 (current change unit) changes the current flowing through the photocoupler Q1. The current change circuit 8 includes a digital potentiometer DP1, a resistor R1, and a resistor R2. The resistor R2 (third resistor) is connected in parallel to the photocoupler Q1. The digital potentiometer DP1 (second variable resistor) and the resistor R1 (fourth resistor) are connected in series to the resistor R2. The digital potentiometer DP1 is connected to the output (capacitor C1) of the switching power supply 1. The digital potentiometer DP1 is controlled by the microcomputer 2 and the resistance value changes. As the resistance value of the digital potentiometer DP1 changes, the current flowing through the photocoupler Q1 changes.

3値パルス密度変調回路6のモードと、スイッチング電源3からの電源電圧と、の関係は以下のとおりである。
信号レベル小(最大出力の1/4パワーまで):パルス幅固定モード
信号レベル大(最大出力の1/4パワーから最大出力まで):パルス幅拡張モード
つまり、ケースA:最大パワーを40Wとした場合(電源電圧が小さい)、3値パルス密度変調回路6は、
0〜10W:パルス幅固定モード
10〜40W:パルス幅拡張モード
で動作する。
The relationship between the mode of the ternary pulse density modulation circuit 6 and the power supply voltage from the switching power supply 3 is as follows.
Low signal level (up to 1/4 power of maximum output): Fixed pulse width mode High signal level (from 1/4 power of maximum output to maximum output): Pulse width expansion mode, that is, Case A: Maximum power set to 40W In the case (power supply voltage is small), the ternary pulse density modulation circuit 6
0-10W: Pulse width fixed mode 10-40W: Operates in pulse width expansion mode.

また、ケースB:最大パワーを100Wとした場合(電源電圧が大きい)、3値パルス密度変調回路6は、
0〜25W:パルス幅固定モード
25〜100W:パルス幅拡張モード
で動作する。
Case B: When the maximum power is 100 W (power supply voltage is large), the ternary pulse density modulation circuit 6 is
0 to 25 W: pulse width fixed mode 25 to 100 W: operate in pulse width expansion mode.

従来、SNと省エネルギーとのために、なるべく低い電源電圧で3値パルス密度変調回路を動作させていた。すなわち、
0〜40W:電源電圧小
40〜100W:電源電圧大
この場合、3値パルス密度変調回路は、パルス幅拡張モードで動作する領域が多い。しかしながら、高音質化のため、なるべくパルス幅固定モードを使用し、且つ、SNと省エネルギーとのために、なるべく低い電源電圧で3値パルス密度変調回路を動作させたいという課題がある。
Conventionally, a ternary pulse density modulation circuit is operated with a power supply voltage as low as possible for SN and energy saving. That is,
0 to 40 W: Low power supply voltage 40 to 100 W: High power supply voltage In this case, the ternary pulse density modulation circuit has many regions that operate in the pulse width expansion mode. However, there is a problem of using the pulse width fixed mode as much as possible to improve the sound quality and operating the ternary pulse density modulation circuit with as low a power supply voltage as possible for SN and energy saving.

このため、本実施形態では、マイクロコンピューター2は、3値パルス密度変調回路6の最大出力に応じて、デジタルポテンショメーターDP2(電圧変化回路9)により、リファレンス電圧を変化させることで、スイッチング電源3からの電源電圧を可変する。ここで、3値パルス密度変調回6の最大出力は、ボリューム値によって決まる。このため、マイクロコンピューター2は、操作部3により受け付けたボリューム値に応じて、スイッチング電源3からの電源電圧を可変する。3値パルス密度変調回路6の最大出力が10W以下(40W(第1最大出力)の1/4(所定値)以下)に相当するボリューム値である場合、マイクロコンピューター2は、リファレンス電圧を小さくすることで、スイッチング電源3からの電源電圧を小さくする。従って、信号レベルは、最大出力の1/4パワーまでとなるため、3値パルス密度変調回路6は、パルス幅固定モードで動作する。   For this reason, in the present embodiment, the microcomputer 2 changes the reference voltage by the digital potentiometer DP2 (voltage change circuit 9) according to the maximum output of the ternary pulse density modulation circuit 6, so that the switching power supply 3 Vary the power supply voltage. Here, the maximum output of the ternary pulse density modulation times 6 is determined by the volume value. For this reason, the microcomputer 2 varies the power supply voltage from the switching power supply 3 in accordance with the volume value received by the operation unit 3. When the maximum output of the ternary pulse density modulation circuit 6 is a volume value corresponding to 10 W or less (1/4 (predetermined value) or less of 40 W (first maximum output)), the microcomputer 2 reduces the reference voltage. As a result, the power supply voltage from the switching power supply 3 is reduced. Accordingly, since the signal level is ¼ power of the maximum output, the ternary pulse density modulation circuit 6 operates in the pulse width fixed mode.

また、3値パルス密度変調回路6の最大出力が10W以上に相当するボリューム値である場合、マイクロコンピューター2は、デジタルポテンショメーターDP2(電圧変化回路9)により、リファレンス電圧を大きくすることで、スイッチング電源3からの電源電圧を大きくする。従って、3値パルス密度変調回路6は、信号レベルが25Wまで、パルス幅固定モードで動作する。また、3値パルス密度変調回路6は、信号レベルが25〜100Wまで、パルス幅拡張モードで動作する。   When the maximum output of the ternary pulse density modulation circuit 6 is a volume value corresponding to 10 W or more, the microcomputer 2 increases the reference voltage with the digital potentiometer DP2 (voltage change circuit 9), thereby switching power supply. Increase the power supply voltage from 3. Therefore, the ternary pulse density modulation circuit 6 operates in the pulse width fixed mode up to a signal level of 25 W. Further, the ternary pulse density modulation circuit 6 operates in the pulse width expansion mode from a signal level of 25 to 100 W.

すなわち、3値パルス密度変調回路6は、
0〜10W:電源電圧が小さい場合のパルス幅固定モード
10〜25W:電源電圧が大きい場合のパルス幅固定モード
25〜100W:電源電圧が大きい場合のパルス幅拡張モード
で動作する。
このため、25〜40W時の省エネルギー性能はやや犠牲にはなるが、音質と省エネルギーとの両立が図れるというメリットがある。すなわち、出力パワーが小さい時は省エネルギーを実現し、且つ、3値パルス密度変調回路6のパルス幅固定モードの使用範囲を大きくすることができる(図2、図3参照。)。また、ボリューム調整回路5がデジタルアッテネータである場合、ノイズ増加を抑制できる効果がある。
That is, the ternary pulse density modulation circuit 6
0 to 10 W: Pulse width fixed mode when power supply voltage is small 10 to 25 W: Pulse width fixed mode when power supply voltage is large 25 to 100 W: Pulse width expansion mode when power supply voltage is large.
For this reason, the energy saving performance at 25 to 40 W is somewhat sacrificed, but there is an advantage that both sound quality and energy saving can be achieved. That is, when the output power is small, energy saving can be realized and the use range of the pulse width fixed mode of the ternary pulse density modulation circuit 6 can be increased (see FIGS. 2 and 3). Further, when the volume adjustment circuit 5 is a digital attenuator, there is an effect that an increase in noise can be suppressed.

なお、マイクロコンピューター2は、スイッチング電源3からの電源電圧の変化に合わせて、電流変化回路8により、フォトカプラQ1に流れる電流を変化させる。具体的には、マイクロコンピューター2は、デジタルポテンショメーターDP1の抵抗値を変化させることで、フォトカプラQ1に流れる電流を変化させる。   The microcomputer 2 changes the current flowing through the photocoupler Q1 by the current change circuit 8 in accordance with the change in the power supply voltage from the switching power supply 3. Specifically, the microcomputer 2 changes the current flowing through the photocoupler Q1 by changing the resistance value of the digital potentiometer DP1.

以上説明したように、本実施形態では、マイクロコンピューター2は、3値パルス密度変調回路6の最大出力に応じて、電圧変化回路9により、リファレンス電圧を変化させる。これにより、3値パルス密度変調回路6の最大出力に応じて、スイッチング電源3から3値パルス密度変調回路6に供給される電源電圧が変化する。このため、高音質と省エネルギーとを両立させることができる。   As described above, in the present embodiment, the microcomputer 2 changes the reference voltage by the voltage changing circuit 9 according to the maximum output of the ternary pulse density modulation circuit 6. Thereby, the power supply voltage supplied from the switching power supply 3 to the ternary pulse density modulation circuit 6 changes according to the maximum output of the ternary pulse density modulation circuit 6. For this reason, it is possible to achieve both high sound quality and energy saving.

また、本実施形態では、電流変化回路8は、フォトカプラQ1に流れる電流を変化させる。このため、電圧変化回路9により、リファレンス電圧を変化させ、スイッチング電源3の出力電圧を変化させても、電流変化回路8により、フォトカプラQ1に流れる電流を変化させることができる。これにより、フォトカプラQ1に流れる電流を適正とすることができるため、スイッチング電源3の出力電圧を変更しても、フィードバックを正常に行うことができる。   In the present embodiment, the current change circuit 8 changes the current flowing through the photocoupler Q1. For this reason, even if the reference voltage is changed by the voltage change circuit 9 and the output voltage of the switching power supply 3 is changed, the current flowing through the photocoupler Q1 can be changed by the current change circuit 8. Thereby, since the current flowing through the photocoupler Q1 can be made appropriate, feedback can be normally performed even if the output voltage of the switching power supply 3 is changed.

(第2実施形態)
第1実施形態においては、以下のような問題がある。
(a)通電時の二次側コンデンサC1へのインラッシュ電流。
本来出力する電流よりもはるかに大きな電流が一時的に流れるため、電源ラインのダイオード等、部品の小型化の制限になっている。
(b)電源電圧の立ち上がりが早すぎるため、電圧変動がポップノイズの原因となる。
これを回避するために、増幅器基板側で立ち上がりを鈍らせるための半導体スイッチ(定格が大きなもの)を付けなくてはならない。
(Second Embodiment)
The first embodiment has the following problems.
(A) Inrush current to the secondary capacitor C1 when energized.
Since a current that is much larger than the current that is originally output temporarily flows, it is a limit to miniaturization of components such as diodes in the power supply line.
(B) Since the power supply voltage rises too early, voltage fluctuations cause pop noise.
In order to avoid this, it is necessary to attach a semiconductor switch (having a large rating) for slowing the rise on the amplifier substrate side.

図4は、本発明の第2実施形態に係る増幅装置の構成を示す図である。第1実施形態と比べて、DC/DCコンバーター10が追加されている。DC/DCコンバーター10(降圧回路)は、スイッチング電源3から出力される20Vの電圧を5Vに降圧する。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an amplifying apparatus according to the second embodiment of the present invention. Compared to the first embodiment, a DC / DC converter 10 is added. The DC / DC converter 10 (step-down circuit) steps down the voltage of 20V output from the switching power supply 3 to 5V.

図5は、AC電源投入後の増幅装置1の動作を示すフローチャートである。AC電源投入後、DC/DCコンバーター10は、スイッチング電源3からの電圧20Vを5Vに降圧し、初期設定値5Vを出力する(S1)。次に、マイクロコンピューター2が起動する(S2)。次に、マイクロコンピューター2は、デジタルポテンショメーターDP2の制御を開始する(S3)。マイクロコンピューター2は、テーブルに従って、スイッチング電源3からの電圧が一定間隔毎に変化するように、デジタルポテンショメーターDP2の設定を変更する(S4)。具体的には、マイクロコンピューター2は、スイッチング電源3からの電圧が、6、7、・・・、20Vと1V毎に変化するように、デジタルポテンショメーターDP2の設定を変更する。マイクロコンピューター2は、電圧20V出力を完了すると(S5)、処理を終了する。   FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the amplifying apparatus 1 after the AC power is turned on. After the AC power is turned on, the DC / DC converter 10 steps down the voltage 20V from the switching power supply 3 to 5V and outputs an initial set value 5V (S1). Next, the microcomputer 2 is activated (S2). Next, the microcomputer 2 starts control of the digital potentiometer DP2 (S3). The microcomputer 2 changes the setting of the digital potentiometer DP2 according to the table so that the voltage from the switching power supply 3 changes at regular intervals (S4). Specifically, the microcomputer 2 changes the setting of the digital potentiometer DP2 so that the voltage from the switching power supply 3 changes every 6, 7,..., 20V and 1V. When the microcomputer 2 completes the output of the voltage 20V (S5), the process is terminated.

図6(a)は、従来の電源制御を示す図である。図6(a)では、電圧の立ち上がりが急峻すぎるため、上述した(a)、(b)の問題がある。図6(b)は、本実施形態における電源制御を示す図である。電源起動後、電圧が5Vになると、マイクロコンピューター2が起動する。その後、マイクロコンピューター2は、デジタルポテンショメーターDP2を制御して、ソフトスタートを開始する。電圧が20Vになると、3値パルス密度変調回路6(増幅器)が起動する。   FIG. 6A is a diagram showing conventional power supply control. In FIG. 6A, since the voltage rise is too steep, there are the problems (a) and (b) described above. FIG. 6B is a diagram illustrating power control in the present embodiment. When the voltage becomes 5V after the power is turned on, the microcomputer 2 is started. Thereafter, the microcomputer 2 controls the digital potentiometer DP2 and starts a soft start. When the voltage reaches 20 V, the ternary pulse density modulation circuit 6 (amplifier) is activated.

以上説明したように、本実施形態では、DC/DCコンバーター10は、スイッチング電源3からの電源電圧20Vを5Vに降圧する。また、マイクロコンピューター2は、DC/DCコンバーター10からの電源電圧により起動した後、電圧変化回路9により、3値パルス密度変調回路6が起動する電源電圧20Vまで、スイッチング電源3からの電源電圧を徐々に大きくする。これにより、大きな電流が流れることがないため、二次側コンデンサC1へのインラッシュ電流が防止される。また、電源電圧の立ち上がりが早くならないため、半導体スイッチを設けることなく、ポップノイズが防止される。   As described above, in this embodiment, the DC / DC converter 10 steps down the power supply voltage 20V from the switching power supply 3 to 5V. Further, the microcomputer 2 is activated by the power supply voltage from the DC / DC converter 10, and then the power supply voltage from the switching power supply 3 is increased by the voltage changing circuit 9 to the power supply voltage 20 V at which the ternary pulse density modulation circuit 6 is activated. Increase gradually. Thereby, since a large current does not flow, an inrush current to the secondary side capacitor C1 is prevented. Further, since the rise of the power supply voltage is not accelerated, pop noise can be prevented without providing a semiconductor switch.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the form which can apply this invention is not restricted to the above-mentioned embodiment, As suitably illustrated in the range which does not deviate from the meaning of this invention so that it may illustrate below. It is possible to make changes.

上述の実施形態においては、増幅器として、3値パルス密度変調回路を例示した。これに限らず、他の増幅器であってもよい。   In the above-described embodiment, the ternary pulse density modulation circuit is exemplified as the amplifier. Not only this but other amplifiers may be sufficient.

本発明は、音声信号を増幅する増幅装置に好適に採用され得る。   The present invention can be suitably employed in an amplifying apparatus that amplifies an audio signal.

1 スイッチング電源
2 マイクロコンピューター(制御部)
3 スイッチング電源
4 操作部
5 ボリューム調整回路
6 3値パルス密度変調回路(増幅器)
7 スピーカー
8 電流変化回路(電流変化部)
9 電圧変化回路(電圧変化部)
10 DC/DCコンバーター(降圧回路)
DP1 デジタルポテンショメーター(第2可変抵抗)
DP2 デジタルポテンショメーター(第1可変抵抗)
R1 抵抗(第4抵抗)
R2 抵抗(第3抵抗)
R3 抵抗(第1抵抗)
R4 抵抗(第2抵抗)
Q1 フォトカプラ(フィードバック素子)
U1 シャントレギュレーター
1 Switching power supply 2 Microcomputer (control unit)
3 switching power supply 4 operation unit 5 volume adjustment circuit 6 ternary pulse density modulation circuit (amplifier)
7 Speaker 8 Current change circuit (current change part)
9 Voltage change circuit (voltage change part)
10 DC / DC converter (step-down circuit)
DP1 Digital potentiometer (second variable resistor)
DP2 Digital potentiometer (first variable resistor)
R1 resistance (4th resistance)
R2 resistance (third resistance)
R3 resistance (first resistance)
R4 resistance (second resistance)
Q1 Photocoupler (Feedback element)
U1 shunt regulator

Claims (11)

スイッチング電源と、増幅器と、制御部と、を備える増幅装置であって、
前記スイッチング電源は、
フィードバック素子と、
前記フィードバック素子に一次側で接続され、スイッチング素子を制御するスイッチング素子制御部と、
カソードが、前記フィードバック素子に接続され、アノードが、接地電位に接続されたシャントレギュレーターと、
前記シャントレギュレーターのリファレンス端子に入力されるリファレンス電圧を変化させる電圧変化部と、
を備え、
前記増幅器は、前記スイッチング電源から電源電圧が供給され、
前記制御部は、前記増幅器の最大出力に応じて、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を変化させることを特徴とする増幅装置。
An amplification device comprising a switching power supply, an amplifier, and a control unit,
The switching power supply is
A feedback element;
A switching element control unit which is connected to the feedback element on the primary side and controls the switching element;
A shunt regulator having a cathode connected to the feedback element and an anode connected to a ground potential;
A voltage changing unit that changes a reference voltage input to a reference terminal of the shunt regulator;
With
The amplifier is supplied with a power supply voltage from the switching power supply,
The control unit changes the reference voltage by the voltage changing unit according to a maximum output of the amplifier.
前記制御部は、前記最大出力が大きくなればなるほど、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を大きくさせることを特徴とする請求項1に記載の増幅装置。   The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the control unit increases the reference voltage by the voltage changing unit as the maximum output increases. 前記スイッチング電源は、前記フィードバック素子に流れる電流を変化させる電流変化部をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の増幅装置。   The amplification device according to claim 1, wherein the switching power supply further includes a current changing unit that changes a current flowing through the feedback element. 前記電圧変化部は、
前記スイッチング電源の出力に接続された第1可変抵抗と、
前記第1可変抵抗に直列に接続された第1抵抗と、第2抵抗と、を有し、
前記シャントレギュレーターの前記リファレンス端子は、前記第1抵抗と、前記第2抵抗と、の間に接続され、
前記制御部は、前記第1可変抵抗の抵抗値を変化させることで、前記リファレンス電圧を変化させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の増幅装置。
The voltage changing unit is
A first variable resistor connected to the output of the switching power supply;
A first resistor connected in series to the first variable resistor; and a second resistor;
The reference terminal of the shunt regulator is connected between the first resistor and the second resistor,
The amplifying apparatus according to claim 1, wherein the control unit changes the reference voltage by changing a resistance value of the first variable resistor.
前記電流変化部は、
前記フィードバック素子に並列に接続された第3抵抗と、
前記第3抵抗に直列に接続された第2可変抵抗と、第4抵抗と、を有し、
前記第2可変抵抗は、前記スイッチング電源の出力に接続され、
前記制御部は、前記第2可変抵抗の抵抗値を変化させることで、前記フィードバック素子に流れる電流を変化させることを特徴とする請求項3に記載の増幅装置。
The current changing portion is
A third resistor connected in parallel to the feedback element;
A second variable resistor connected in series to the third resistor, and a fourth resistor;
The second variable resistor is connected to the output of the switching power supply,
The amplifying apparatus according to claim 3, wherein the control unit changes a current flowing through the feedback element by changing a resistance value of the second variable resistor.
前記増幅器は、
単電源に接続されたスピーカーを正電流オン、負電流オン、及び、オフの3値の状態で選択的に駆動し、
前記増幅器から出力される信号レベルが、前記最大出力の所定値以下である場合に、パルス幅固定のPDM信号を出力するパルス幅固定モードで動作し、
前記信号レベルが、前記最大出力の前記所定値以上である場合に、全てのパルス幅が拡張されたPDM信号を出力するパルス幅拡張モードで動作することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の増幅装置。
The amplifier is
A speaker connected to a single power source is selectively driven in a ternary state of positive current on, negative current on, and off,
When the signal level output from the amplifier is equal to or less than a predetermined value of the maximum output, it operates in a fixed pulse width mode that outputs a fixed pulse width PDM signal,
6. The device according to claim 1, wherein when the signal level is equal to or greater than the predetermined value of the maximum output, the pulse level expansion mode is performed in which a PDM signal in which all pulse widths are expanded is output. The amplification device according to claim 1.
前記制御部は、前記最大出力が、第1最大出力の所定値以下である場合に、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を小さくし、
前記最大出力が、前記第1最大出力の所定値以上である場合に、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を大きくすることを特徴とする請求項6に記載の増幅装置。
The control unit reduces the reference voltage by the voltage changing unit when the maximum output is equal to or less than a predetermined value of the first maximum output,
The amplifying apparatus according to claim 6, wherein the reference voltage is increased by the voltage changing unit when the maximum output is equal to or greater than a predetermined value of the first maximum output.
ボリューム値の指示を受け付けるための操作部をさらに備え、
前記制御部は、前記最大出力を決定する、前記操作部により受け付けたボリューム値に応じて、前記電圧変化部により、前記リファレンス電圧を変化させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の増幅装置。
It further includes an operation unit for receiving an instruction of the volume value,
The said control part changes the said reference voltage by the said voltage change part according to the volume value received by the said operation part which determines the said maximum output, The any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. The amplification device according to item.
前記第1可変抵抗は、デジタルポテンショメーターであることを特徴とする請求項4に記載の増幅装置。   The amplifying apparatus according to claim 4, wherein the first variable resistor is a digital potentiometer. 前記第2可変抵抗は、デジタルポテンショメーターであることを特徴とする請求項5に記載の増幅装置。   The amplifying apparatus according to claim 5, wherein the second variable resistor is a digital potentiometer. 前記スイッチング電源からの電源電圧を所定の電位に降圧する降圧回路をさらに備え、
前記降圧回路からの電源電圧は、前記制御部に供給され、
前記制御部は、前記降圧回路からの電源電圧により起動した後、前記電圧変化部により、前記増幅器が起動する電源電圧まで、前記スイッチング電源からの電源電圧を徐々に大きくすることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の増幅装置。
Further comprising a step-down circuit for stepping down the power supply voltage from the switching power supply to a predetermined potential;
The power supply voltage from the step-down circuit is supplied to the control unit,
The control unit is configured to gradually increase the power supply voltage from the switching power supply to the power supply voltage at which the amplifier is activated by the voltage changing unit after being activated by the power supply voltage from the step-down circuit. Item 11. The amplification device according to any one of Items 1 to 10.
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