JPH0722860A - Switching amplifier for speaker driving - Google Patents
Switching amplifier for speaker drivingInfo
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- JPH0722860A JPH0722860A JP16285893A JP16285893A JPH0722860A JP H0722860 A JPH0722860 A JP H0722860A JP 16285893 A JP16285893 A JP 16285893A JP 16285893 A JP16285893 A JP 16285893A JP H0722860 A JPH0722860 A JP H0722860A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は主として車載用スピーカ
を駆動するためのスピーカ駆動用スイッチングアンプに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mainly relates to a speaker driving switching amplifier for driving an on-vehicle speaker.
【0002】[0002]
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、アンプの出力電力P0 は、Rを負荷インピーダン
ス、Vをアンプ出力段の電源電圧とすると、 P0 =V
2 /R … で表わされる。式から解るように
アンプの出力電力P0 を大きくするには、(1)出力段
の電源電圧Vを大きくするか、または(2)負荷インピ
ーダンスRを小さくするかの2通りの方法がある。これ
ら(1)および(2)の方法のうち、A級、AB級、B
級アンプの場合には、通常、(1)の方法が採られてい
る。例えば、前記アンプが車載用スピーカを駆動するた
めのアンプとして用いられる場合、車両のバッテリー電
圧は低く、12V程度までしか設定できないので、
(1)の方法でアンプの出力電力P0 を大きくする場合
は、DC−DCコンバータで前記バッテリ電圧を昇圧し
て電源電圧Vを大きくする方法が採られている。しかし
この場合には、DC−DCコンバータを介在させること
により電源効率が10〜20%程度低下してしまうとい
う問題が生じる。2. Description of the Related Art Generally, the output power P 0 of an amplifier is P 0 = V, where R is the load impedance and V is the power supply voltage of the amplifier output stage.
2 / R ... As can be seen from the equation, there are two methods for increasing the output power P 0 of the amplifier: (1) increasing the power supply voltage V of the output stage or (2) decreasing the load impedance R. Among these methods (1) and (2), A class, AB class, B class
In the case of a class amplifier, the method (1) is usually adopted. For example, when the amplifier is used as an amplifier for driving an in-vehicle speaker, the battery voltage of the vehicle is low and can be set only up to about 12V.
When the output power P 0 of the amplifier is increased by the method (1), a method of increasing the battery voltage by the DC-DC converter to increase the power supply voltage V is adopted. However, in this case, there is a problem in that the power supply efficiency is reduced by about 10 to 20% by interposing the DC-DC converter.
【0003】しかしながら、PWMアンプの第一の利点
は電源効率が高いことである。したがって、上記したよ
うにDC−DCコンバータを用いることによって電源効
率を低下させてしまっては、PWMアンプの利点を十分
生かせなくなってしまう。一方、上記(2)の方法を採
用する場合にも、下記(a)、(b)に示す課題があ
る。However, the first advantage of the PWM amplifier is high power supply efficiency. Therefore, if the power supply efficiency is reduced by using the DC-DC converter as described above, the advantage of the PWM amplifier cannot be fully utilized. On the other hand, even when the method (2) is adopted, there are problems shown in the following (a) and (b).
【0004】(a) 上記式から見れば、負荷(=ス
ピーカ)インピーダンスRを小さくすればするほど出力
電力P0 が大きくなるように思える。しかしながら、実
際は前記スピーカインピーダンスが小さくなるにつれて
ダンピングファクタも悪化するので、あまり前記スピー
カインピーダンスを小さくしすぎると却って電源効率を
低下させてしまう。すなわち、前記スピーカインピーダ
ンスを小さくするにしても、電源効率の面から見れば小
さくできる限界があり、該限界により取りだせる電力P
0 の大きさも限定される。(A) From the above equation, it seems that the smaller the load (= speaker) impedance R, the larger the output power P 0 . However, in reality, as the speaker impedance decreases, the damping factor also deteriorates. Therefore, if the speaker impedance is excessively decreased, the power efficiency is rather decreased. That is, even if the speaker impedance is reduced, there is a limit that can be reduced from the viewpoint of power supply efficiency, and the power P that can be taken out by the limit.
The size of 0 is also limited.
【0005】(b) 上記内容を逆に言うと、出力電力
P0 の大きさに応じて該出力電力P 0 を取りだすのに必
要なインピーダンス値を有するスピーカを用意する必要
があることになる。つまり、負荷インピーダンスRを小
さくすることで出力電力P0を大きくしようとする場合
には、出力電力P0 を上げてグレードアップを図るたび
毎にスピーカを取り替えなければならないからコストア
ップになるし、特に車載用では取り替えに手間を生じる
という課題を生じる。(B) To put it in reverse, the output power
P0 Of the output power P 0 Necessary to get out
It is necessary to prepare a speaker with the required impedance value
There will be. That is, load impedance R is small
Output power P0When trying to increase
Is the output power P0 Every time you try to upgrade
It is costly because the speaker must be replaced every time.
And it will be troublesome to replace it especially for in-vehicle use
The problem arises.
【0006】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、負荷(=スピーカ)インピーダンスを小さくした
り、DC−DCコンバータを用いて電源電圧を昇圧した
りしなくとも、大きな出力電力を取りだすことができる
スピーカ駆動用スイッチングアンプ(=PWMアンプ)
を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to take out a large output power without reducing the load (= speaker) impedance or boosting the power supply voltage using a DC-DC converter. Switching amplifier for speaker drive (= PWM amplifier)
Is intended to provide.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るスピーカ駆動用スイッチングアンプは、
同相信号とノコギリ波とから前記同相信号のプラス側の
みのPWM1信号、および逆相信号と前記ノコギリ波と
から前記逆相信号のプラス側のみのPWM2信号をそれ
ぞれ作成するPWM変換回路を備え、該PWM変換回路
はフリップ・フロップとスイッチング素子等で構成さ
れ、前記PWM1信号をプッシュ側とプル側とに交互に
振り分ける第1のプッシュプル回路と、前記PWM2信
号をプッシュ側とプル側とに交互に振り分ける第2のプ
ッシュプル回路に接続され、前記第1のプッシュプル回
路はスイッチング素子等で構成され、前記プッシュ側と
プル側とに振り分けられた信号を電源電圧とグランドレ
ベルとの間でスイッチングさせる第1のスイッチング回
路に接続され、前記第2のプッシュプル回路は同様にス
イッチング素子等で構成された第2のスイッチング回路
に接続され、前記第1のスイッチング回路は該第1のス
イッチング回路からの出力電圧を昇圧する第1のパルス
トランスに接続され、前記第2のスイッチング回路は同
様に第2のパルストランスに接続され、前記第1のパル
ストランスは該第1のパルストランスからの出力電圧を
整流する第1の整流回路を介して、該第1の整流回路の
出力を平滑する第1の平滑回路に接続され、前記第2の
パルストランスは同様に第2の整流回路を介して第2の
平滑回路に接続され、前記第1の平滑回路および第2の
平滑回路がスピーカに接続されていることを特徴として
いる。To achieve the above object, a speaker driving switching amplifier according to the present invention comprises:
A PWM conversion circuit is provided that creates a PWM1 signal only on the plus side of the in-phase signal from the in-phase signal and the sawtooth wave, and a PWM2 signal only on the plus side of the anti-phase signal from the in-phase signal and the sawtooth wave. The PWM conversion circuit is composed of a flip-flop, a switching element, etc., and a first push-pull circuit that alternately distributes the PWM1 signal to the push side and the pull side, and the PWM2 signal to the push side and the pull side. The first push-pull circuit is connected to a second push-pull circuit which is alternately distributed, and the first push-pull circuit is composed of a switching element or the like. The signal distributed to the push side and the pull side is distributed between a power supply voltage and a ground level. The second push-pull circuit is connected to a first switching circuit for switching, and the second push-pull circuit is also a switching element or the like. Is connected to a second switching circuit that is formed, the first switching circuit is connected to a first pulse transformer that boosts the output voltage from the first switching circuit, and the second switching circuit is the same. A first pulse transformer connected to a second pulse transformer, wherein the first pulse transformer smooths an output of the first rectifier circuit via a first rectifier circuit which rectifies an output voltage from the first pulse transformer; The second pulse transformer is also connected to the second smoothing circuit via the second rectifying circuit, and the first smoothing circuit and the second smoothing circuit are connected to the speaker. It is characterized by being.
【0008】[0008]
【作用】図2、図3および図4に基づいて「作用」を説
明する。図2は上記構成に係るスピーカ駆動用スイッチ
ングアンプの基本構成を示したブロック図である。図3
(a)は入力信号を示した波形図であり、図3(b)は
同相信号とノコギリ波との関係を示し、図3(c)は逆
相信号とノコギリ波との関係を示した波形図である。図
3(d)、(e)および図4は図2に示した各ブロック
から出力される出力信号を概略的に示した波形図であ
る。"Function" will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4. FIG. 2 is a block diagram showing the basic configuration of the speaker driving switching amplifier having the above configuration. Figure 3
3A is a waveform diagram showing an input signal, FIG. 3B shows a relationship between an in-phase signal and a sawtooth wave, and FIG. 3C shows a relationship between an antiphase signal and a sawtooth wave. It is a waveform diagram. 3 (d), (e) and FIG. 4 are waveform diagrams schematically showing output signals output from the blocks shown in FIG.
【0009】PWM変換回路20では、図3(b)に示
したように同相信号とノコギリ波とから該同相信号のプ
ラス側のみのPWM信号であるPWM1信号(図3
(d))が作成されると共に、図3(c)に示したよう
に逆相信号と前記ノコギリ波とから該逆相信号のプラス
側のみのPWM信号であるPWM2信号(図3(e))
が作成される。In the PWM conversion circuit 20, as shown in FIG. 3B, the PWM1 signal (FIG. 3), which is the PWM signal only on the plus side of the in-phase signal and the sawtooth wave, is applied.
(D)) is created and, as shown in FIG. 3 (c), the PWM2 signal (FIG. 3 (e)) is the PWM signal only on the plus side of the anti-phase signal and the sawtooth wave. )
Is created.
【0010】次に、第1のプッシュプル回路31で前記
PWM1信号がプッシュ側とプル側とに交互に振り分け
られた後、第1のスイッチング回路41で第1のパルス
トランスの一次側コイルが電源電圧(+B)とグランド
レベルとの間でスイッチングされ、同様にして第2のプ
ッシュプル回路32により、前記PWM2信号がプッシ
ュ側とプル側とに交互に振り分けられた後、第2のスイ
ッチング回路42で第2のパルストランスの一次側コイ
ルが電源電圧(+B)とグランドレベルとの間でスイッ
チングされる。Next, after the PWM1 signal is alternately distributed to the push side and the pull side by the first push-pull circuit 31, the primary side coil of the first pulse transformer is powered by the first switching circuit 41. After switching between the voltage (+ B) and the ground level, and similarly, the second push-pull circuit 32 alternately distributes the PWM2 signal to the push side and the pull side, and then the second switching circuit 42. Then, the primary side coil of the second pulse transformer is switched between the power supply voltage (+ B) and the ground level.
【0011】次に、第1のスイッチング回路41のスイ
ッチングにより、第1のパルストランス51の2次側に
図4(a)に示した波形の電圧が誘起され、同様に第2
のスイッチング回路42のスイッチングにより、第2の
パルストランス52の2次側に、図4(b)に示した波
形の電圧が誘起される。その後、第1の整流回路61に
おいて第1のパルストランス51で昇圧された信号がプ
ラス側に整流され、図4(c)に示したように、信号の
レベルは異なっているが図3(d)と同じ波形のPWM
信号が作成される。同様に第2の整流回路62では第2
のパルストランス52で昇圧された信号がマイナス側に
整流されて図4(d)に示したように、図3(e)に示
した波形を反転したPWM信号が作成される。Next, due to the switching of the first switching circuit 41, a voltage having the waveform shown in FIG. 4A is induced on the secondary side of the first pulse transformer 51, and similarly, the second voltage is generated.
By the switching of the switching circuit 42, the voltage having the waveform shown in FIG. 4B is induced on the secondary side of the second pulse transformer 52. After that, the signal boosted by the first pulse transformer 51 in the first rectifier circuit 61 is rectified to the plus side, and the signal level is different as shown in FIG. ) PWM with the same waveform as
The signal is created. Similarly, in the second rectifier circuit 62, the second rectifier circuit 62
The signal boosted by the pulse transformer 52 is rectified to the minus side, and as shown in FIG. 4 (d), a PWM signal with the waveform shown in FIG. 3 (e) inverted is created.
【0012】次に第1の平滑回路71において第1の整
流回路61から出力された出力信号(図4(c))が平
滑化され、第1の平滑回路71から図4(c)の点線で
示した信号が出力される。一方、第2の平滑回路72に
おいて第2の整流回路62から出力された出力信号(図
4(d))が平滑化され、第2の平滑回路72から図4
(d)の点線で示した信号が出力される。そして、これ
らが合成されて図4(e)に実線で示した信号、すなわ
ちレベルは異なっているが図3(a)で示した入力信号
と同じ波形をした信号が取り出され、スピーカ80が駆
動される。Next, in the first smoothing circuit 71, the output signal (FIG. 4 (c)) output from the first rectifying circuit 61 is smoothed, and the first smoothing circuit 71 shows a dotted line in FIG. 4 (c). The signal indicated by is output. On the other hand, in the second smoothing circuit 72, the output signal (FIG. 4D) output from the second rectifying circuit 62 is smoothed, and
The signal shown by the dotted line in (d) is output. Then, these signals are combined and a signal shown by a solid line in FIG. 4E, that is, a signal having a different level but the same waveform as the input signal shown in FIG. 3A is taken out, and the speaker 80 is driven. To be done.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明に係るスピーカ駆動用スイッチ
ングアンプの実施例を図面に基づいて説明する。図1は
実施例に係るスピーカ駆動用スイッチングアンプを概略
的に示した回路構成図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a speaker driving switching amplifier according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram schematically showing a speaker driving switching amplifier according to an embodiment.
【0014】図中、11はバッファを示し、12はイン
バータを示している。バッファ11およびインバータ1
2には入力信号が入力されるようになっており、バッフ
ァ11はPWM変換回路20を構成するコンパレータ2
1に接続され、インバータ12はPWM変換回路20を
構成するもう一方のコンパレータ22に接続されてい
る。また、コンパレータ21およびコンパレータ22に
はノコギリ波が入力されるようになっており、該ノコギ
リ波はフリップ・フロップ13にも入力されるようにな
っている。コンパレータ21は第1のプッシュプル回路
31を構成する抵抗R10の一端および抵抗R15の一端に
接続され、一方、コンパレータ22は第2のプッシュプ
ル回路32を構成する抵抗R20の一端および抵抗R25の
一端に接続されている。In the figure, 11 indicates a buffer and 12 indicates an inverter. Buffer 11 and inverter 1
2, an input signal is input to the buffer 2, and the buffer 11 is a comparator 2 that constitutes the PWM conversion circuit 20.
1, the inverter 12 is connected to the other comparator 22 that constitutes the PWM conversion circuit 20. Further, a sawtooth wave is input to the comparator 21 and the comparator 22, and the sawtooth wave is also input to the flip-flop 13. The comparator 21 is connected to one end of a resistor R 10 and one end of a resistor R 15 which form the first push-pull circuit 31, while the comparator 22 has one end and a resistor R 20 which forms a second push-pull circuit 32. It is connected to one end of R 25 .
【0015】第1のプッシュプル回路31において、抵
抗R10の他端はトランジスタQ11のコレクタに接続さ
れ、抵抗R15の他端はトランジスタQ12のコレクタに接
続されており、トランジスタQ11およびトランジスタQ
12のエミッタは共にグランドに接続されている。トラン
ジスタQ11のベースは抵抗R11を介してフリップ・フロ
ップ13のQ出力側に接続されると共に、抵抗R12を介
してグランドに接続されており、トランジスタQ12のベ
ースは抵抗R14を介してフリップ・フロップ13のQ
INV 出力側と接続されると共に、抵抗R13を介してグラ
ンドに接続されている。トランジスタQ11のコレクタは
第1のスイッチング回路41を構成する抵抗 16の一端に
接続されており、トランジスタQ12のコレクタは第1の
スイッチング回路41を構成する抵抗R19の一端に接続
されている。In the first push-pull circuit 31, the resistance is reduced.
Anti-RTenThe other end of the transistor Q11Connected to the collector of
Resistance R15The other end of the transistor Q12Contact the collector of
Continued, transistor Q11And transistor Q
12The emitters of are both connected to ground. Trang
Dista Q11The base is resistance R11Flip through
It is connected to the Q output side of12Through
Connected to ground, and transistor Q12The
Resistance is resistance R14Q of flip-flop 13 via
INV It is connected to the output side and has a resistance R13Via gra
Connected to the Transistor Q11Collector of
Resistor configuring the first switching circuit 41 16At one end of
Connected, transistor Q12Is the first collector
Resistor R that constitutes the switching circuit 4119Connect to one end of
Has been done.
【0016】第2のプッシュプル回路32において、抵
抗R20の他端はトランジスタQ21のコレクタに接続さ
れ、抵抗R25の他端はトランジスタQ22のコレクタに接
続されており、トランジスタQ21およびトランジスタQ
22のエミッタは共にグランドに接続されている。トラン
ジスタQ21のベースは抵抗R21を介してフリップ・フロ
ップ13のQ出力側に接続されると共に、抵抗R22を介
してグランドに接続されており、トランジスタQ22のベ
−スは抵抗R24を介してフリップ・フロップ13のQ
INV 出力側に接続されると共に、抵抗R23を介してグラ
ンドに接続されている。トランジスタQ21のコレクタは
第2のスイッチング回路42を構成する抵抗R26の一端
に接続されており、トランジスタQ22のコレクタは第2
のスイッチング回路42を構成する抵抗R29の一端に接
続されている。[0016] In the second push-pull circuit 32, the other end of the resistor R 20 is connected to the collector of the transistor Q 21, the other end of the resistor R 25 is connected to the collector of the transistor Q 22, the transistors Q 21 and Transistor Q
The 22 emitters are both connected to ground. The base of the transistor Q 21 is connected to the Q output side of the flip-flop 13 via the resistor R 21 and is also connected to the ground via the resistor R 22, and the base of the transistor Q 22 is the resistor R 24. Q of flip-flop 13 via
It is connected to the INV output side and also connected to the ground via a resistor R 23 . The collector of the transistor Q 21 is connected to one end of the resistor R 26 that constitutes the second switching circuit 42, and the collector of the transistor Q 22 is the second
Is connected to one end of a resistor R 29 which forms the switching circuit 42.
【0017】第1のスイッチング回路41において、抵
抗R16の他端はトランジスタQ13のベ−スに接続されて
おり、抵抗R19の他端はトランジスタQ14のベースに接
続されている。トランジスタQ13のベースは抵抗R17を
介して、トランジスタQ14のベースは抵抗R18を介して
グランドに接続されており、またトランジスタQ13およ
びトランジスタQ14のエミッタも共にグランドに接続さ
れている。トランジスタQ13のコレクタは第1のパルス
トランス51の一次側コイルL11の+側に接続されてお
り、トランジスタQ14のコレクタは第1のパルストラン
ス51の一次側コイルL12の−側に接続されている。In the first switching circuit 41, the other end of the resistor R 16 is connected to the base of the transistor Q 13 , and the other end of the resistor R 19 is connected to the base of the transistor Q 14 . The base of the transistor Q 13 is connected to the ground through the resistor R 17 , the base of the transistor Q 14 is connected to the ground through the resistor R 18 , and the emitters of the transistor Q 13 and the transistor Q 14 are both connected to the ground. . The collector of the transistor Q 13 is connected to the + side of the primary coil L 11 of the first pulse transformer 51, and the collector of the transistor Q 14 is connected to the − side of the primary coil L 12 of the first pulse transformer 51. Has been done.
【0018】第2のスイッチング回路42において、抵
抗R26の他端はトランジスタQ23のベースに接続されて
おり、抵抗R29の他端はトランジスタQ24のベースに接
続されている。トランジスタQ23のベースは抵抗R27を
介して、トランジスタQ24のベースは抵抗R28を介して
グランドに接続されており、またトランジスタQ23およ
びトランジスタQ24のエミッタも共にグランドに接続さ
れている。トランジスタQ23のコレクタは第2のパルス
トランス52の一次側コイルL21の+側に接続されてお
り、トランジスタQ24のコレクタは第2のパルストラン
ス52の一次側コイルL22の−側に接続されている。In the second switching circuit 42, the other end of the resistor R 26 is connected to the base of the transistor Q 23 , and the other end of the resistor R 29 is connected to the base of the transistor Q 24 . The base of the transistor Q 23 is connected to the ground through the resistor R 27 , the base of the transistor Q 24 is connected to the ground through the resistor R 28 , and the emitters of the transistor Q 23 and the transistor Q 24 are both connected to the ground. . The collector of the transistor Q 23 is connected to the + side of the primary coil L 21 of the second pulse transformer 52, and the collector of the transistor Q 24 is connected to the − side of the primary coil L 22 of the second pulse transformer 52. Has been done.
【0019】第1のパルストランス51は一次側はコイ
ルL11およびコイルL12、2次側はコイルL13で構成さ
れている。コイルL11の−側とコイルL12の+側は共に
+B電源に接続されており、コイルL13の一端L13a は
第1の整流回路61を構成するダイオードD11のアノ−
ド側に接続され、コイルL13の他端L13b は第1の整流
回路61を構成するダイオードD12のアノ−ド側に接続
されている。また、コイルL13の中央端子A1 は第1の
平滑回路71を構成するコンデンサ−C1 の一端に接続
されている。ダイオードD11のカソ−ド側とダイオード
D12のカソ−ド側とは共に第1の平滑回路71を構成す
るコイルL1 の一端に接続されており、コイルL1 の他
端はコンデンサーC1 の他端に接続され、コンデンサ−
C1 の両端はスピーカ80に接続されている。The first pulse transformer 51 has a coil L 11 and a coil L 12 on the primary side, and a coil L 13 on the secondary side. Both the − side of the coil L 11 and the + side of the coil L 12 are connected to the + B power source, and one end L 13a of the coil L 13 is connected to the anode of the diode D 11 forming the first rectifying circuit 61.
The other end L 13b of the coil L 13 is connected to the anode side of the diode D 12 which constitutes the first rectifying circuit 61. Further, the central terminal A 1 of the coil L 13 is connected to one end of the capacitor C 1 which constitutes the first smoothing circuit 71. The cathode side of the diode D 11 and the cathode side of the diode D 12 are both connected to one end of a coil L 1 that constitutes the first smoothing circuit 71, and the other end of the coil L 1 is a capacitor C 1 Is connected to the other end of
Both ends of C 1 are connected to the speaker 80.
【0020】第2のパルストランス52は一次側はコイ
ルL21およびコイルL22、2次側はコイルL23で構成さ
れている。コイルL21の−側とコイルL22の+側は共に
+B電源に接続されており、コイルL23の一端L23a は
第2の整流回路62を構成するダイオードD21のカソ−
ド側に接続され、コイルL23の他端L23b は第2の整流
回路62を構成するダイオードD22のカソ−ド側に接続
されている。また、コイルL23の中央端子A2 は第2の
平滑回路72を構成するコンデンサーC2 の一端に接続
されている。ダイオードD21のアノ−ド側とダイオード
D22のアノ−ド側とは共に第2の平滑回路72を構成す
るコイルL2 の一端に接続されており、コイルL2 の他
端はコンデンサーC2 の他端に接続され、コンデンサー
C2 の両端はスピーカ80に接続されている。The second pulse transformer 52 has a coil L 21 and a coil L 22 on the primary side and a coil L 23 on the secondary side. Both the − side of the coil L 21 and the + side of the coil L 22 are connected to the + B power source, and one end L 23a of the coil L 23 is connected to the cathode of the diode D 21 forming the second rectifier circuit 62.
The other end L 23b of the coil L 23 is connected to the cathode side of the diode D 22 that constitutes the second rectifying circuit 62. Further, the central terminal A 2 of the coil L 23 is connected to one end of a capacitor C 2 which constitutes the second smoothing circuit 72. The anodic side of the diode D 21 and the anodic side of the diode D 22 are both connected to one end of a coil L 2 that constitutes the second smoothing circuit 72, and the other end of the coil L 2 is a capacitor C 2 Of the condenser C 2 and both ends of the condenser C 2 are connected to the speaker 80.
【0021】上記の如く構成されたスピーカ駆動用スイ
ッチングアンプの動作を図3、図4を用いて説明する。
バッファ11およびインバータ12に図3(a)に示し
た入力信号が入力されると、バッファ11からはコンパ
レータ21に対して同相信号が出力され、インバータ1
2からはコンパレータ22に対して逆相信号が出力され
る。そして、図3(b)に示したように、コンパレータ
21において前記同相信号とノコギリ波とが比較され、
コンパレータ21から第1のプッシュプル回路31に対
して図3(d)に示したPWM1信号が出力される。ま
たコンパレータ22においては、前記逆相信号とノコギ
リ波とが比較され(図3(c))、コンパレ−タ22か
ら第2のプッシュプル回路32に対して図3(e)に示
したPWM2信号が出力される。The operation of the speaker driving switching amplifier constructed as described above will be described with reference to FIGS.
When the input signal shown in FIG. 3A is input to the buffer 11 and the inverter 12, the buffer 11 outputs an in-phase signal to the comparator 21, and the inverter 1
From 2, a reverse phase signal is output to the comparator 22. Then, as shown in FIG. 3B, the in-phase signal is compared with the sawtooth wave in the comparator 21,
The PWM1 signal shown in FIG. 3D is output from the comparator 21 to the first push-pull circuit 31. Further, in the comparator 22, the reverse phase signal and the sawtooth wave are compared (FIG. 3 (c)), and the PWM2 signal shown in FIG. 3 (e) from the comparator 22 to the second push-pull circuit 32. Is output.
【0022】前記ノコギリ波はフリップ・フロップ13
にも入力されており、ノコギリ波が立ち下がるごとにフ
リップ・フロップ13のQ出力およびQINV 出力の状態
が変化する。そして、フリップ・フロップ13のQ出力
はトランジスタQ11のベースに入力され、QINV 出力は
トランジスタQ12のベースに入力されるので、結局、ノ
コギリ波が立ち下がるごとにトランジスタQ11とトラン
ジスタQ12とが交互にオン/オフする。したがって、ト
ランジスタQ11(あるいはトランジスタQ12)がオンし
ている場合には、第1のプッシュプル回路31のトラン
ジスタQ13側(あるいはトランジスタQ14側)に入力さ
れようとする前記PWM1信号はトランジスタQ11の
(あるいはトランジスタQ12の)コレクタ電流となって
トランジスタQ11(あるいはトランジスタQ12)に吸収
され、トランジスタQ13(あるいはトランジスタQ14)
には伝達されない。一方、トランジスタQ14側(あるい
はトランジスタQ13側)に入力されようとする前記PW
M1信号はトランジスタQ12(あるいはトランジスタQ
11)がオフしているから、トランジスタQ12(あるいは
トランジスタQ11)に吸収されることなくトランジスタ
Q14(あるいはトランジスタQ13)に伝達される。前記
PWM1信号がトランジスタQ13(あるいはトランジス
タQ14)に入力されると、+B電源からコイルL11、ト
ランジスタQ13を通って(あるいは+B電源からコイル
L12、トランジスタQ14を通って)電流が流れ、第1の
パルストランス51を構成する一次側のコイルL11(あ
るいはコイルL12)に+B電圧が印加される。The sawtooth wave is a flip-flop 13
Is also input to, and the states of the Q output and the Q INV output of the flip-flop 13 change each time the sawtooth wave falls. Then, since the Q output of the flip-flop 13 is input to the base of the transistor Q 11 and the Q INV output is input to the base of the transistor Q 12 , eventually, every time the sawtooth wave falls, the transistor Q 11 and the transistor Q 12 are output. And turn on and off alternately. Therefore, when the transistor Q 11 (or the transistor Q 12 ) is on, the PWM1 signal which is about to be input to the transistor Q 13 side (or the transistor Q 14 side) of the first push-pull circuit 31 is the transistor of Q 11 (or transistor Q 12) is the collector current is absorbed in the transistor Q 11 (or transistor Q 12), the transistor Q 13 (or transistor Q 14)
Is not transmitted to. On the other hand, the PW that is about to be input to the transistor Q 14 side (or the transistor Q 13 side)
The M1 signal is applied to transistor Q 12 (or transistor Q
Since 11 ) is off, it is transmitted to the transistor Q 14 (or transistor Q 13 ) without being absorbed by the transistor Q 12 (or transistor Q 11 ). When the PWM1 signal is input to the transistor Q 13 (or the transistor Q 14 ), a current flows from the + B power supply through the coil L 11 and the transistor Q 13 (or from the + B power supply through the coil L 12 and the transistor Q 14 ). Then, the + B voltage is applied to the primary side coil L 11 (or the coil L 12 ) forming the first pulse transformer 51.
【0023】以上説明したように、PWM1信号が入力
されるごとに第1のスイッチング回路41を構成するト
ランジスタQ13およびトランジスタQ14が交互にオン/
オフして、+B電源から第1のパルストランス51の一
次側のコイルL11およびトランジスタQ13(あるいは一
次側のコイルL12およびトランジスタQ14)を通って電
流が流れる。このように前記一次側のコイルL11に印加
される+B電源の方向とコイルL12に印加される+B電
源の方向とが逆となるので、第1のパルストランス51
の二次側コイルL13に誘起する電圧の波形は、図4
(a)に示したように、図3(d)に示したPWM1信
号を二次側コイルL13の中央端子A1 の電位を基準とし
てプラス側とマイナス側とに交互に振り分けられた波形
となる。As described above, each time the PWM1 signal is input, the transistors Q 13 and Q 14 forming the first switching circuit 41 are alternately turned on / off.
When turned off, a current flows from the + B power supply through the coil L 11 and the transistor Q 13 on the primary side of the first pulse transformer 51 (or the coil L 12 and the transistor Q 14 on the primary side). As described above, the direction of the + B power source applied to the primary coil L 11 and the direction of the + B power source applied to the coil L 12 are opposite to each other, and thus the first pulse transformer 51
The waveform of the voltage induced in the secondary coil L 13 of FIG.
As shown in (a), a waveform in which the PWM1 signal shown in FIG. 3 (d) is alternately distributed to the plus side and the minus side with reference to the potential of the center terminal A 1 of the secondary coil L 13 Become.
【0024】上記した内容はPWM2信号の場合につい
ても同様であり、第2のパルストランス52の二次側コ
イルL23に誘起する電圧の波形は、図4(b)に示した
ように、図3(e)に示したPWM2信号を二次側コイ
ルL23の中央端子A2 の電位を基準としてプラス側とマ
イナス側とに交互に振り分けられた波形となる。The above description is the same for the case of the PWM2 signal, and the waveform of the voltage induced in the secondary coil L 23 of the second pulse transformer 52 is as shown in FIG. 4 (b). The PWM2 signal shown in FIG. 3 (e) has a waveform which is alternately distributed to the plus side and the minus side with reference to the potential of the central terminal A 2 of the secondary coil L 23 .
【0025】第1のパルストランス51において、トラ
ンジスタQ13がオンしてコイルL11に+B電源が印加さ
れた場合には、二次側のコイルL13にコイルL13の他端
L13 b をプラス方向とする起電力が発生する。この時に
は、ダイオードD12が順方向にバイアスされ、ダイオー
ドD12、コイルL1 、コンデンサC1 、中央端子A1の
経路で電流が流れると共に、ダイオードD12、コイルL
1 、スピーカ80、中央端子A1 の経路で負荷電流が流
れる。一方、トランジスタQ14がオンしてコイルL12に
+B電源が印加された場合には、二次側のコイルL13に
コイルL13の一端L13a をプラス方向とする起電力が発
生する。この時には、ダイオードD11が順方向にバイア
スされ、ダイオードD11、コイルL1 、コンデンサーC
1 、中央端子A1 の経路で電流が流れると共に、ダイオ
ードD11、コイルL1 、スピーカ80、中央端子A1 の
経路で負荷電流が流れる。上記したように、一次側のコ
イルL11またはコイルL12に+B電源が印加されると、
二次側のコイルL13に誘起される起電力の方向にかかわ
りなく、第1の整流回路61からは第1の平滑回路71
を構成するコイルL1 からコンデンサーC1 へと向かう
電流およびスピーカ80の端子80aから80bへと向
かう負荷電流が流れる。これから解るように、第1の整
流回路61の出力電圧波形は、二次側のコイルL13に誘
起した電圧波形をプラス側に整流した電圧波形となる。
該電圧波形を図4(c)に示す。[0025] In the first pulse transformer 51, when the + B power to the coil L 11 transistors Q 13 is turned on is applied, the other end L 13 b of the coil L 13 in the coil L 13 of the secondary side Positive electromotive force is generated. At this time, the diode D 12 is forward-biased, and a current flows through the path of the diode D 12 , the coil L 1 , the capacitor C 1 , and the central terminal A 1 , and the diode D 12 and the coil L
The load current flows through the path of 1 , the speaker 80, and the central terminal A 1 . On the other hand, when the + B power to the coil L 12 transistor Q 14 is turned on is applied, the electromotive force of the end L 13a of the coil L 13 and the positive direction is generated in the coil L 13 on the secondary side. At this time, the diode D 11 is forward biased, and the diode D 11 , the coil L 1 , and the capacitor C
1, the current flows in the path of the central terminals A 1, diode D 11, a coil L 1, a speaker 80, a load current flows through a path of the central terminal A 1. As described above, when the + B power source is applied to the coil L 11 or the coil L 12 on the primary side,
Regardless of the direction of the electromotive force induced in the secondary coil L 13 , the first smoothing circuit 71 is connected to the first rectifying circuit 61.
The current flowing from the coil L 1 to the capacitor C 1 and the load current flowing from the terminals 80a to 80b of the speaker 80 flow. As can be seen from this, the output voltage waveform of the first rectifier circuit 61 is a voltage waveform obtained by rectifying the voltage waveform induced in the secondary coil L 13 to the plus side.
The voltage waveform is shown in FIG.
【0026】一方、第2のパルストランス52におい
て、トランジスタQ23がオンしてコイルL21に+B電源
が印加された場合には、二次側のコイルL23にコイルL
23の一端L23a をマイナス方向とする起電力が発生す
る。この時にはダイオードD21が順方向にバイアスさ
れ、中央端子A2 、コンデンサーC2 、コイルL2 、ダ
イオードD21の経路で電流が流れると共に、中央端子A
2 、スピーカ80、コイルL 2 、ダイオードD21の経路
で負荷電流が流れる。また、トランジスタQ24がオンし
てコイルL22に+B電源が印加された場合には、二次側
のコイルL23にコイルL23の他端L23b をマイナス方向
とする起電力が発生する。この時には、ダイオードD22
が順方向にバイアスされ、中央端子A2 、コンデンサ−
C2 、コイルL 2 、ダイオードD22の経路で電流が流れ
ると共に、中央端子A2 、スピーカ80、コイルL2 、
ダイオードD22の経路で負荷電流が流れる。上記したよ
うに、一次側のコイルL21またはコイルL22に+B電源
が印加されると、二次側のコイルL23に誘起される起電
力の方向にかかわりなく、第2の平滑回路72を構成す
るコンデンサーC2 およびコイルL2 を介して第2の整
流回路62から二次側のコイルL23に流れ込む充電電流
が流れると共に、中央端子A2 からスピーカ80(スピ
ーカ80の端子80bから80a)に向かう負荷電流が
流れる。これから解るように、第2の整流回路62の出
力電圧波形は、二次側のコイルL23に誘起した電圧波形
をマイナス側に整流した電圧波形となる。該電圧波形を
図4(d)に示す。On the other hand, in the second pulse transformer 52
And transistor Qtwenty threeTurns on and coil Ltwenty one+ B power supply
Is applied, the secondary side coil Ltwenty threeTo coil L
twenty threeOne end of L23a Is generated in the negative direction.
It At this time diode Dtwenty oneIs forward biased
Central terminal A2 , Condenser C2 , Coil L2 , Da
Iodo Dtwenty oneCurrent flows through the route of and the central terminal A
2 , Speaker 80, coil L 2 , Diode Dtwenty oneThe route
The load current flows. Also, the transistor Qtwenty fourTurns on
Coil Ctwenty twoIf + B power is applied to the
Coil oftwenty threeTo coil Ltwenty threeThe other end of L23b In the negative direction
Electromotive force is generated. At this time, the diode Dtwenty two
Is forward-biased and the central terminal A2 , Condenser
C2 , Coil L 2 , Diode Dtwenty twoCurrent flows through the path
And the central terminal A2 , Speaker 80, coil L2 ,
Diode Dtwenty twoThe load current flows through the path. I mentioned above
Sea urchin coil Ltwenty oneOr coil Ltwenty two+ B power supply
Is applied, the secondary coil Ltwenty threeInduced electromotive force
The second smoothing circuit 72 is configured regardless of the direction of force.
Condenser C2 And coil L2 Second adjustment through
The secondary side coil L from the flow circuit 62twenty threeCharging current flowing into the
And the central terminal A2 From speaker 80 (speech
The load current from terminal 80b of the
Flowing. As can be seen, the output of the second rectifier circuit 62
The force voltage waveform is the coil L on the secondary side.twenty threeInduced voltage waveform
Is a voltage waveform rectified to the minus side. The voltage waveform
It is shown in FIG.
【0027】上記した第1の整流回路61の出力電圧は
第1の平滑回路71で平滑化されて図4(c)の点線で
示した信号波形となり、一方、第2の整流回路62の出
力電圧は第2の平滑回路72で平滑化されて図4(d)
の点線で示した信号波形となる。そして、これら平滑回
路の出力が合成されて図4(e)の実線で示した信号、
すなわち入力信号を大きく増幅した信号が取り出され、
該信号によりスピーカ80が駆動される。The output voltage of the first rectifier circuit 61 described above is smoothed by the first smoothing circuit 71 into the signal waveform shown by the dotted line in FIG. 4C, while the output of the second rectifier circuit 62 is output. The voltage is smoothed by the second smoothing circuit 72, and then the voltage is generated as shown in FIG.
The signal waveform is shown by the dotted line. Then, the outputs of these smoothing circuits are combined and the signal shown by the solid line in FIG.
That is, a signal obtained by greatly amplifying the input signal is extracted,
The speaker 80 is driven by the signal.
【0028】以上説明したように実施例に係るスピーカ
駆動用スイッチングアンプを用いれば、スピーカ80の
インピーダンスを小さくしたり、あるいはDCーDCコ
ンバータを用いて電源電圧を昇圧したりしなくとも、大
きな出力電力を取り出すことができる。すなわち、実施
例に係るスピーカ駆動用スイッチングアンプを用いれ
ば、効率を悪化させることがなく、かつダンピングファ
クタも悪化しないスピーカ駆動用アンプを構成すること
ができる。As described above, if the speaker driving switching amplifier according to the embodiment is used, a large output can be obtained without reducing the impedance of the speaker 80 or boosting the power supply voltage using the DC-DC converter. Power can be taken out. That is, by using the speaker drive switching amplifier according to the embodiment, it is possible to configure a speaker drive amplifier that does not deteriorate efficiency and does not deteriorate the damping factor.
【0029】また、実施例においては、パルストランス
51およびパルストランス52を用いてPWM信号を増
幅する方式をとっているが、PWM1信号およびPWM
2信号をそのままパルストランス51およびパルストラ
ンス52で増幅しようとしても変調周波数(音声周波
数)が20Hz〜20KHzと低周波であるため、残留
磁気を生じて一次側入力と二次側出力との間にリニアリ
ティを確保することができない虞がある。実施例ではこ
の点を考慮して、十分に周波数の高い(例えば100K
Hz以上の)PWM1信号およびPWM2信号をそれぞ
れプッシュ側とプル側とに交互に振り分け、この振り分
けた信号をパルストランス51およびパルストランス5
2で増幅した後、整流する方式をとっている。変調周波
数(音声周波数)に比べ、スイッチング周波数は十分に
高いため、隣り合うPWM信号のパルス幅はほぼ同じで
あるので、上記したようにプッシュ側とプル側とに振り
分けることにより、極性は反対で、同じレベルでかつほ
ぼ同じパルス幅を有するPWMパルスがパルストランス
51およびパルストランス52に入力される。これによ
り、前記残留磁気を打ち消すことができ、パルストラン
ス51およびパルストランス52における一次側入力と
二次側出力との間にリニアリティを確保することができ
る。Further, in the embodiment, the PWM signal is amplified by using the pulse transformer 51 and the pulse transformer 52.
Even if the two signals are to be amplified by the pulse transformer 51 and the pulse transformer 52 as they are, the modulation frequency (sound frequency) is as low as 20 Hz to 20 KHz, so that residual magnetism is generated between the primary side input and the secondary side output. There is a possibility that the linearity cannot be secured. Considering this point, the embodiment has a sufficiently high frequency (for example, 100K).
The PWM1 signal and the PWM2 signal (Hz or more) are alternately distributed to the push side and the pull side, respectively, and the distributed signal is distributed to the pulse transformer 51 and the pulse transformer 5.
It is amplified by 2 and then rectified. Since the switching frequency is sufficiently higher than the modulation frequency (voice frequency), the pulse widths of adjacent PWM signals are almost the same, so by allocating to the push side and pull side as described above, the polarities are opposite. , PWM pulses having the same level and substantially the same pulse width are input to the pulse transformer 51 and the pulse transformer 52. As a result, the residual magnetism can be canceled and linearity can be secured between the primary side input and the secondary side output of the pulse transformer 51 and the pulse transformer 52.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るスピー
カ駆動用スイッチングアンプを用いれば、スピーカのイ
ンピーダンスを小さくしたり、あるいはDCーDCコン
バータを用いて電源電圧を昇圧したりしなくとも、大き
な出力電力を取り出すことができる。As described above in detail, by using the speaker driving switching amplifier according to the present invention, it is possible to reduce the impedance of the speaker or boost the power supply voltage by using the DC-DC converter. A large output power can be taken out.
【図1】本発明の実施例に係るスピ−カ駆動用スイッチ
ングアンプを概略的に示した回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram schematically showing a speaker driving switching amplifier according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明に係るスピーカ駆動用スイッチングアン
プの基本構成を示したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a basic configuration of a speaker driving switching amplifier according to the present invention.
【図3】(a)図は実施例に係るスピーカ駆動用スイッ
チングアンプに入力される入力信号、(b)図は同相信
号とノコギリ波との位置関係、(c)図は逆相信号とノ
コギリ波との位置関係を概略的に示した波形図であり、
(d)図はPWM1信号、(e)図はPWM2信号を概
略的に示した波形図である。3A is an input signal input to a speaker driving switching amplifier according to an embodiment, FIG. 3B is a positional relationship between an in-phase signal and a sawtooth wave, and FIG. It is a waveform diagram schematically showing the positional relationship with the sawtooth wave,
FIG. 7D is a waveform diagram schematically showing the PWM1 signal, and FIG. 8E is a waveform diagram schematically showing the PWM2 signal.
【図4】(a)図は第1のパルストランスの二次側出
力、(b)図は第2のパルストランスの二次側出力を概
略的に示した波形図である。(c)図において実線は第
1の整流回路の出力、点線は第1の平滑回路の出力を概
略的に示した波形図であり、同様に(d)図において実
線は第2の整流回路の出力、点線は第2の平滑回路の出
力を概略的に示した波形図である。(e)図は第1の平
滑回路の出力と第2の平滑回路の出力とを合成して得ら
れる信号を概略的に示した波形図である。FIG. 4 (a) is a waveform diagram schematically showing the secondary output of the first pulse transformer, and FIG. 4 (b) is a waveform diagram schematically showing the secondary output of the second pulse transformer. In the figure (c), the solid line is a waveform diagram schematically showing the output of the first rectifier circuit, and the dotted line is a waveform diagram schematically showing the output of the first smoothing circuit. Similarly, the solid line in the figure (d) is the waveform of the second rectifier circuit. The output and the dotted line are waveform diagrams schematically showing the output of the second smoothing circuit. FIG. 7E is a waveform diagram schematically showing a signal obtained by combining the output of the first smoothing circuit and the output of the second smoothing circuit.
20 PWM変換回路 31 第1のプッシュプル回路 32 第2のプッシュプル回路 41 第1のスイッチング回路 42 第2のスイッチング回路 51 第1のパルストランス 52 第2のパルストランス 61 第1の整流回路 62 第2の整流回路 71 第1の平滑回路 72 第2の平滑回路 80 スピーカ 20 PWM conversion circuit 31 1st push-pull circuit 32 2nd push-pull circuit 41 1st switching circuit 42 2nd switching circuit 51 1st pulse transformer 52 2nd pulse transformer 61 1st rectification circuit 62 6th 2 Rectifier circuit 71 First smoothing circuit 72 Second smoothing circuit 80 Speaker
Claims (1)
号のプラス側のみのPWM1信号、及び逆相信号と前記
ノコギリ波とから前記逆相信号のプラス側のみのPWM
2信号をそれぞれ作成するPWM変換回路を備え、 該PWM変換回路はフリップ・フロップとスイッチング
素子等で構成され、前記PWM1信号をプッシュ側とプ
ル側とに交互に振り分ける第1のプッシュプル回路と、
前記PWM2信号をプッシュ側とプル側とに交互に振り
分ける第2のプッシュプル回路に接続され、 前記第1のプッシュプル回路はスイッチング素子等で構
成され、前記プッシュ側とプル側とに振り分けられた信
号を電源電圧とグランドレベルとの間でスイッチングさ
せる第1のスイッチング回路に接続され、前記第2のプ
ッシュプル回路は同様にスイッチング素子等で構成され
た第2のスイッチング回路に接続され、前記第1のスイ
ッチング回路は該第1のスイッチング回路からの出力電
圧を昇圧する第1のパルストランスに接続され、前記第
2のスイッチング回路は同様に第2のパルストランスに
接続され、 前記第1のパルストランスは該第1のパルストランスか
らの出力電圧を整流する第1の整流回路を介して、該第
1の整流回路の出力を平滑する第1の平滑回路に接続さ
れ、前記第2のパルストランスは同様に第2の整流回路
を介して第2の平滑回路に接続され、前記第1の平滑回
路及び第2の平滑回路がスピーカに接続されていること
を特徴とするスピーカ駆動用スイッチングアンプ。1. A PWM1 signal of only the plus side of the in-phase signal from the in-phase signal and the sawtooth wave, and a PWM1 signal of only the plus side of the anti-phase signal from the in-phase signal and the sawtooth wave.
A first push-pull circuit that includes a PWM conversion circuit that creates two signals, the PWM conversion circuit including a flip-flop and a switching element, and that alternately distributes the PWM1 signal to a push side and a pull side;
The first push-pull circuit is connected to a second push-pull circuit that alternately distributes the PWM2 signal to the push side and the pull side, and the first push-pull circuit is composed of a switching element or the like, and is distributed to the push side and the pull side. The second push-pull circuit is connected to a first switching circuit that switches a signal between a power supply voltage and a ground level, and the second push-pull circuit is connected to a second switching circuit that is also composed of a switching element or the like. The first switching circuit is connected to a first pulse transformer that boosts an output voltage from the first switching circuit, and the second switching circuit is also connected to a second pulse transformer, and the first pulse transformer is connected to the first pulse transformer. The transformer uses a first rectifier circuit that rectifies the output voltage from the first pulse transformer, Is connected to a first smoothing circuit for smoothing force, and the second pulse transformer is similarly connected to a second smoothing circuit via a second rectifying circuit, and the first smoothing circuit and the second smoothing circuit are connected. A switching amplifier for driving a speaker, wherein the circuit is connected to the speaker.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16285893A JPH0722860A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Switching amplifier for speaker driving |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16285893A JPH0722860A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Switching amplifier for speaker driving |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722860A true JPH0722860A (en) | 1995-01-24 |
Family
ID=15762593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16285893A Withdrawn JPH0722860A (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Switching amplifier for speaker driving |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722860A (en) |
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