JPH08506461A - 4象限電流モードスイッチング増幅器 - Google Patents

4象限電流モードスイッチング増幅器

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JPH08506461A
JPH08506461A JP7500045A JP50004595A JPH08506461A JP H08506461 A JPH08506461 A JP H08506461A JP 7500045 A JP7500045 A JP 7500045A JP 50004595 A JP50004595 A JP 50004595A JP H08506461 A JPH08506461 A JP H08506461A
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ケイン・スティーブン・ランス
キンブロー・マーロン・ダニー
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ノーザン・テレコム・リミテッド
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    • H03F3/20Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
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Abstract

(57)【要約】 4象限電流モードスイッチング増幅器が提供される。このスイッチング増幅器は、アナログ入力電圧および増幅された出力電圧から発生されるエラー電圧によってプログラムされるパルス幅変調器(PWM)(16)を含む。PWMは、全ての4象限動作において負電流モード・フィードバックが提供される。論理デバイス(18)は、入出力電圧およびPWM出力によって発生される符号およびスロープ・ビットに応じて、スイッチングトポロジ(20)を制御し、負荷に負または正の出力を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 4象限電流モードスイッチング増幅器 発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は、4象限電流モードスイッチング増幅器に関する。特に、4つの全て の象限において負帰還モードフィードバックを供給するスイッチングトポロジに 関する。 (従来の技術) 従来の高電圧の線形増幅器は2つの個別のブロック、すなわち、線形増幅器に 高電圧を供給する高電圧電力供給変換器(DCからDCへ)と、アナログ基準入 力電圧を取り入れ、必要なゲインによってそれを増幅する線形増幅器とを有する 。 (発明が解決しようとする課題) このような従来の構成によれば、比較的部品数が多く、サイズが大きく、電力 効率が悪く、コストが高くおよび信頼性が悪いという欠点があった。 (課題を解決するための手段) 本発明の目的は、改良された4象限電流モードスイッチング増幅器を提供する ことにある。本発明の4象限電流モードスイッチング増幅器は:アナログ入力電 圧を受ける入力端子(10)と、増幅された出力電圧を供給する出力端子(12 )と、電力エネルギおよび出力端子の直流源を受けるスイッチングトポロジ電力 変換器と、入力および出力電圧に応じて符号およびスロープ信号(72,74) を発生する手段と、入力および出力電圧に応じてエラー電圧信号(76,78) を発生する手段と、スイッチングトポロジ電力変換器の電流(32)を検知する 手段と、エラー電圧信号発生手段および電流検知手段に接続され、エラー電圧信 号及び検知電流に応じて第1のレートで幅変調パルスを発生する手段と、幅変調 パルス、符号信号およびスロープ信号に応じて、第1のレートより低い第2のレ ートで、スイッチングトポロジ電力変換器を制御する手段とから構成される。 本発明の実施の形態においては、電流検知手段は電流検知変圧器を含む。 本発明は、スイッチング変換器トポロジを有する高電圧線形増幅器の等価レス ポンスを供給する。これによって、必要な構成の数を削減し、サイズを小さくし 、より効率的かつ信頼性の高い回路を低コスト及び低電力で提供することが可能 となる。 図面の簡単な説明 本発明を、より良き理解のために、図面によって説明する。 図1は、本発明の実施例に基づく4象限電流モードスイッチング増幅器の機能 的ブロックを示す図である。 図2は、図1の4象限電流モードスイッチング増幅器のパルス幅変調器および 論理デバイスの詳細を示す図である。 図3は、電流検知変圧器の平面図を示す図である。 図4は、電流検知変圧器を示す図である。 図5は、電力変圧器の平面図を示す図である。 図6は、電力変圧器を示す図である。 異なる図において使用される同様の符号は同様の要素を示す。 (実施例) 図1は、本発明の4象限電流モードスイッチング増幅器を示す図である。4象 限電流モードスイッチング増幅器は、アナログ信号入力10、増幅された信号出 力12、エラー電圧回路14を有する。このエラー電圧回路14は入力10およ び出力12の両方に接続される。パルス幅変調器16(PWM)はエラー電圧回 路14に結合され、論理デバイス18はPWM16に接続され、スイッチングト ポロジ20は論理デバイス18に結合され、および増幅された信号出力12に接 続されている。スイッチングトポロジ20は電力変圧器22、4つのFETスイ ッチ24,26,28,30および電流検知変圧器32を有する。便宜上、FE Tスイッチ24,26,28,30はそれぞれ一次スイッチ、負荷ドレインスイ ッチ、正接地スイッチ、負接地スイッチと呼ぶ。電力変圧器22は1つの一次巻 線34および3つの二次巻線36,38,40を有する。論理デバイス18は、 バッファ42,44,46,48およびFETスイッチゲート24,26,28 ,30を介してスイッチングトポロジに接続されている。電流検知変圧器32は 一次巻線52および3つの二次巻線54,56,58を有する。便宜的に、二次 巻線54,56,58はそれぞれ正方向電流検知巻線、負方向電流検知巻線、一 次電流検知巻線と呼ぶ。 スイッチングトポロジ20の電力入力側において、バッテリ電圧(−40Vか ら−60V)は、負のバッテリ入力60および接地間で使用される。一次FET スイッチ24,電力変圧器の一次巻線34と一次電流検知用の二次巻線58は、 負のバッテリ入力60と接地間に直列接続される。電力変圧器の二次巻線40、 カソードが接地されるダイオード62および負荷ドレインFETスイッチ26も 同様に負のバッテリ入力60と接地間に直列接続されている。負のバッテリ入力 60は、コンデンサ64を介して接地され濾波される。スイッチングトポロジ2 0の出力側において、電力出力は増幅された信号出力12および接地された帰路 端子66の間に供給される。アノード側が信号出力12に接続されているダイオ ード70、負電流検知二次巻線56、電力変圧器二次巻線38、負接地FETス イッチ30は、増幅された信号出力12と帰路66間に直列に接続される。 エラー電圧回路14は、コンパレータ72,74、差動増幅器76,78およ びアナログマルチプレクサMUX80を有する。アナログ信号入力10は、コン パレータ72,増幅器76の非反転入力に接続され、さらに、コンパレータ74 及び増幅器78の反転入力に接続されている。増幅された信号出力12は、コン パレータ74の非反転入力、増幅器78および増幅器76の反転入力に接続され る。コンパレータ72の反転入力は接地される。コンパレータ72,74の出力 は論理デバイス18に接続され、それぞれ、符号及びスロープ信号を供給する。 増幅器76、78の出力はそれぞれ入力82,84を介して、アナログMUX8 0に接続されている。アナログMUX80はまた入力86、88、90を有する 。入力86,88,90は論理デバイスに接続され、エネーブル信号MUXEN 、同期符号信号RSIGN、同期スロープ信号RSLOPEをそれぞれ論理デバ イス18から受信する。アナログMUXは出力92を有する。 PWM16はフィードバック入力94、検知入力96、基準電圧出力98およ びパルス出力100を有する。アナログMUX80は増幅器102を介してPW M16に結合され、出力92は増幅器102の反転入力に接続される。基準電圧 出力98は電圧フォロワ104を介して、増幅器102の非反転入力に接続され る。電流検知変圧器32の一次巻線52は、PWM16の検知入力96に接続さ れ、スイッチングトポロジ20からの電流モード・フィードバックを供給してい る。 論理デバイス18はパルス入力、106、符号入力106およびスロープ入力 を有する。PWM16のパルス出力100が、論理デバイス18のパルス入力1 06に接続される。符号及びスロープ入力108および110はそれぞれコンパ レータ72および74の出力に接続される。論理デバイス18はドライブ出力1 12,114,116および118を有し、ドライブ出力112,114,11 6および118はそれぞれバッファ42,44,46および48に接続される。 論理デバイス18は、MUXエネーブル、同期符号および同期スロープ信号出力 120,122,124を有する。120,122,124はそれぞれMUX8 0の入力86,88および90に接続される。 以下に回路の動作を説明する。増幅器76,78を用いて、増幅された出力信 号Vout(−200V〜+200V)とアナログ入力信号Vin(−45V〜+45 V)間の差を取ってエラー信号Verrorを発生する。アナログMUX80はスロー プおよび符号ビット(SIGNおよびSLOPE)の値に基づいて正のVerrorを 選択し、それぞれ入力88および90に加えられる。エラー信号Verrorは、PW M16の出力98によって供給される基準電圧信号Vrefから差し引かれ、増幅 器102を使用して第1のインダクタ電流プログラミング電圧Vfbを発生してP WM16によってつくられたパルス幅を変調する。 符号ビットSIGNは、コンパレータ72でアナログ入力信号Vinと接地電位 とを比較し、入力信号Vinが正か負かを判断することによって作られる。スロー プビットSLOPEは、コンパレータ74で出力信号Voutと入力信号Vinを比較 して、出力信号Voutが入力信号Vinによりも高いか低いかによって作られる。ス イッチングトポロジ20は、入力108のおよび110を介して論理デバイス1 8に供給される符号およびスロープに応じて、ソース電流またはシンク電流のい ずれかにダイナミックに変化する。論理デバイス18は符号ビットSIGNおよ びスロープビットSLOPEに同期し、同期符号RSIGNおよび同期スロープ RSLOPEを供給する。 スイッチングトポロジ20は以下のように動作する。電力変換器22の一次巻 線34が出力12および帰路端子66に接続された負荷にエネルギを供給すると き、出力の極性によって、一次FETスイッチ24がターンオンし、2つのFE T出力スイッチ28(正接地)、または30(負接地)のうち1つがターンオン する。負荷へのエネルギ供給が止まると、一次FETスイッチ24はターンオフ し、負荷ドレインFETスイッチ26はターンオンする。適切な出力FETスイ ッチ28または30が一次スイッチデバイスとして使用され、PWMによって変 調される。このように負荷ドレインFETスイッチ26はエネルギ・ダンプ・パ スになり、負荷を排出したり、エネルギをソースコンデンサに戻したりする。S IGNやSLOPEビットの状態に基づいて、3つのFETスイッチ24、28 ,30のうち1つが変調一次スイッチとして使用され、それによってスイッチン グトポロジ20が必要に応じて電流を供給しまたは引き込むことによって、正ま たは負の出力電圧を与え、このようにして4象限動作が行われる。 電流検知変 換器32は、FETスイッチがPMW16によって変調された一次スイッチデバ イスとして動作する3つのループの各々中に二次巻線を有することによって、パ ルス幅変調器16に電流フィードバックを与える。すなわち、一次FETスイッ チ24がターンオンすると、一次電流検知用二次巻線58が電流検知変換器32 の一次巻線52を介して、電流モード・フィードバックをPWM16に供給する 。 一次FETスイッチ24がターンオフし、正接地FETスイッチ28がターン オンすると、正電流検知用二次巻線54が電流モード・フィードバックをPWM 16に供給する。同様に、第1のFETスイッチ24がターンオフし、負接地F ETスイッチ30がターンオンすると、負電流検知用二次巻線56が電流モード ・フィードバックをPWM16に供給する。このフィードバックのスイッチング によって、4つの全て象限動作において電流モード・フィードバックが可能であ る。 どのようにこれを実行するかについて詳細な説明をする前に、パルス幅変調器 および論理デバイス18への入力およびそれらからの出力に関する説明をする。 図2は、図1における4象限電流モードスイッチング増幅器のパルス幅変調器 および論理デバイスの詳細を示す。本実施例の4象限電流モードスイッチング増 幅器は、追加の入力を有するが、説明を簡略化するため図1では図示されていな い。図2に示されている追加入力はパワーアップ・リセット入力126、リモー ト停止入力128、外部クロック入力130、サンプルレートクロック入力13 2およびAC−DCモード選択入力134である。 図2において、PWM16はSiliconix社によって供給される集積回 路SI9110である。使用された集積回路SI9110は14ピン・パッケー ジを有する。PWM16のフィードバックおよび検知入力94、96、基準電圧 出力98およびパルス出力100は、集積回路SI9110のピン14、3、1 0、4によってそれぞれ供給される。外部クロック入力130は発振器入力13 6(集積回路SI9110のピン8)に接続される。リモート停止入力128は 、停止入力138(集積回路SI9110のピン11)に接続される。 図2において、論理デバイス18は、プログラマブルアレー論理は、特にAdva nced Micro Devices社のAMD 26V12 PALによって供給される。使用 したAMD 26V12 PALは28ピン・パッケージを有する。パルス入力 106、符号入力108、スロープ入力110は、AMD 26V12PALの ピン2、3、8によってそれぞれ供給される。パワーアップ・リセット入力12 6は入力140(AMD 26V12のピン6)に接続されている。外部クロッ ク入力130は入力142(AMD 26V12のピン1)に接続される。サン プルクロック入力132は、入力144(AMD 26V12のピン4)に接続 されている。AC−DCモード選択入力134は、入力146(AMD 26V 12のピン5)に接続される。リモート停止入力128は、入力148(AMD 26V12のピン9)に接続される。AMD 26V12 PALの入出力お よび内部論理を記述するブール方程式の詳細は表Aに要約される。 以下にその動作を説明する。外部クロック入力130は480kHzのクロッ ク信号、SYNCを有する。このSYNCは、PWM16中で変調パルスを発生 させるために使用される。サンプルレートクロック入力132は、60kHzの 出力サンプルクロックSMPCLKを有する。このSMPCLKは、スイッチン グトポロジ20に対するスイッチングレートとして論理デバイス18によって使 用される。SMPCLKは、論理デバイス18においてSIGNとSLOPEビ ットを同期させるために使われる。出力スイッチングトポロジ中の低い変化率に よって、PWM16に時間を与え、それによって電圧を調整する。 リセットが必要なとき、パワーアップ・リセット入力126が論理’0’を供 給する。リモート停止が必要なとき、リモート停止入力128が、論理’1’を 供給する。AC−DCモード選択入力134は、ACの動作を示すために論理’ 0’を、DCの動作を示すために論理’1’を供給する。 本実施例においては、電力および電流検知変圧器は、図3〜図6、表B〜Eに において規定される特性を有する。 電流検知変圧器32は、2つの200ボルト50mA巻線と、フライバック巻 線(最高2A)上の一次電流を検知する。動作周波数は250kHzで、検知巻 線は2.2オームの抵抗で終端される。パッケージは、高さ制限から最大0.6 インチ(約1.5cm)、高電圧に対し最小間隔を取るために8ピンが選択され た。 図3は電流検知変圧器の平面図を示す図である。電流検知変圧器は、それぞれ 5つのピンが2列に配列された10個のピン150を有する。通常、ピン間隔x =0.10インチ(約0.25cm)である。列の間隔はy=0.55インチ( 約1.4cm)である。他の部分の寸法は、以下の通りである。 パッケージ名:TT14/8−10、高さ:0.375インチ(約0.95cm )、幅:0.60インチ(約1.5cm)、ピンの長さ(従来のスタンドオフ) :最大0.175インチ(約0.44cm)−最小0.125インチ(約0.3 1cm)、ピンの外周:0.015インチ(約0.38mm)×0.042イン チ(約1mm)。 電流検知変圧器の電気特性は表Bに示される。 電流検知変圧器巻線の説明は表Cに示される。 電流検知変圧器の概要は表4に示される。 電力変圧器22は、リンギング回路の動作に対する不連続なフライバックとし て設計されてきた。動作周波数は、−40から−60ボルトの範囲のバッテリ入 力で250kHzである。120ボルトの出力がサイン波を発生するために共に 接続されるが、最悪の場合、電力出力は120ボルトの出力が1つで−48ボル トの出力を同時に有する。 電力変圧器の概略は、図5に示される。電力変圧器はそれぞれ5つのピンが2 列に配列された10個のピン160を有する。列の間隔は通常、y=0.80イ ンチ(約2cm)である。他の部分の寸法は以下の通りである。 パッケージ名:TT23/11−10、高さ:0.446インチ(約1.13c m)、幅:0.96インチ(2.44cm)、長さ:1.10インチ(約2.8 cm)、ピンの長さ(従来のスタンドオフ):最大0.175インチ(0.44 cm)−最小0.125インチ(0.31cm)、ピンの外周:0.015イン チ(約0.38mm)×0.042インチ(約1mm)。 電力変圧器の電気的特徴は、表Dに示される。 電流検知変圧器巻線の説明は表Eに示される。 電力変圧器の概略は図6に示される。 本発明の範囲内において、本発明の実施例に対する多くの変形および応用を行 うことができる。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1995年6月2日 【補正内容】 明細書 発明の名称 4象限電流モードスイッチング増幅器 発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は、4象限電流モードスイッチング増幅器に関する。特に、4つの全て の象限において負帰還モードフィードバックを供給するスイッチングトポロジに 関する。 (従来の技術) 従来の高電圧の線形増幅器は2つの個別のブロック、すなわち、線形増幅器に 高電圧を供給する高電圧電力供給変換器(DCからDCへ)と、アナログ基準入 力電圧を取り入れ、必要なゲインによってそれを増幅する線形増幅器とを有する 。 ヨーロッパ特許出願公告第386,933号は、DC−AC変換器用のスイッ チングトポロジを例示する。また、1990年3月11日〜16日にカリフォル ニア州ロス・アンジェルスで開催されたAPEC ’90、第5回IEEE 応 用電力会議および博覧会において発表された論文「高周波PWM技術を用いたU PSシステム」、414〜421頁、A.M.CAMPOS等、において、さら に、他のタイプの変換器に関するスイッチングトポロジが示されている。 (発明が解決しようとする課題) このような従来の構成によれば、比較的部品数が多く、サイズが大きく、電力 効率が悪く、コストが高くおよび信頼性が悪いという欠点があった。 (課題を解決するための手段) 本発明の目的は、改良された4象限電流モードスイッチング増幅器を提供する ことにある。本発明の4象限電流モードスイッチング増幅器は:アナログ入力電 圧を受ける入力端子(10)と、増幅された出力電圧を供給する出力端子(12 )と、電力エネルギおよび出力端子の直流源を受け、出力電圧を調整し、4象限 作を制御する電気スイッチ(24,26,28,30)を有する スイッチングト ポロジ電力変換器(20)と、入力および出力電圧に応じて符号およびスロープ 信号を発生する手段(72,74)と、入力および出力電圧に応じてエラー電圧 信号(76,78)を発生する手段と、スイッチングトポロジ電力変換器の電流 を検知し、2象限のいずれかで電力変換器が動作している間電力モードフィード バックを供給する手段(32)と、 前記エラー電圧信号発生手段および前記電流 検知手段に接続され、エラー電圧信号及び検知電流に応じて第1の周波数で幅変 調パルスを発生する手段(16)と、幅変調パルス、符号信号およびスロープ信 号に応じて、第1の周波数で電気スイッチ手段を制御して出力電圧を調整し、第 1の周波数より低い第2の周波数で4象限間の動作を制御する スイッチングトポ ロジ電力変換器を制御する手段(18)とから構成される。 請求の範囲 1. 4象限電流モードスイッチング増幅器において: アナログ入力電圧を受ける入力端子(10)と、 増幅された出力電圧を供給する出力端子(12)と、 電力エネルギおよび出力端子の直流源を受け、出力電圧を調整し、4象限動作 を制御する電気スイッチ(24,26,28,30)を有する スイッチングトポ ロジ電力変換器(20)と、 入力および出力電圧に応じて符号およびスロープ信号を発生する手段(72, 74)と、入力および出力電圧に応じてエラー電圧信号(76,78)を発生す る手段と、 スイッチングトポロジ電力変換器の電流を検知し、2象限のいずれかで電力変 換器が動作している間電力モードフィードバックを供給する手段(32)と、 前記エラー電圧信号発生手段および前記電流検知手段に接続され、エラー電圧 信号及び検知電流に応じて第1の周波数で幅変調パルスを発生する手段(16) と、 幅変調パルス、符号信号およびスロープ信号に応じて、第1の周波数で電気ス イッチ手段を制御して出力電圧を調整し、第1の周波数より低い第2の周波数で 4象限間の動作を制御する スイッチングトポロジ電力変換器を制御する手段(1 8)と、から構成されることを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器 。 2. 請求項1記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器(20)は、 電力変圧器(22)および電流検知変圧器(32)を含むことを特徴とする4 象限電流モードスイッチング増幅器。 3. 請求項1記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器(20)は、 一次電力回路および二次出力回路から構成されることを特徴とする4象限電流 モードスイッチング増幅器。 4.請求項3記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器は(20)、 電力変圧器(22)および電流検知変圧器(36)を含み、前記の一次電力回 路は、第1の電気スイッチ(24)、電力変圧器の一次巻線(34)および電気 エネルギの入力間に直列接続された電力検知変圧器の第1の二次巻線(58)か ら構成されることを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器。 5. 請求項4記載のスイッチング増幅器において: 前記一次電力回路は、 電力変圧器(40)の第1の二次巻線(40)、ダイオード(62)および電 気エネルギの入力間に直列接続された第2の電気スイッチ(26)を含むことを 特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器。 6. 請求項5記載のスイッチング増幅器において: 前記二次出力回路は、 第3の電気スイッチ(28)、電力変圧器の第2の二次巻線(36)、電力検 知変圧器の第2の二次巻線(54)、出力端子とアース間に直列接続されたダイ オード(68)を含むことを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器。 7. 請求項6記載のスイッチング増幅器において: 前記二次出力回路は、 ダイオード(70)、電流検知変圧器の第3の二次巻線(56)、電力変圧器 の第3の二次スイッチ(38)、出力端子とアース間に直列接続され第4の電気 スイッチ(30)を含むことを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器 。 8. 請求項7記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器制御手段は、 4つの電気スイッチに接続され、制御出力(112,114,116,118 )を有する論理デバイス(18)を含むことを特徴とする4象限電流モードスイ ッチング増幅器。 9. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 前記論理デバイス(18)は、 次のブール方程式に従って、第1の電気スイッチ(24)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 PRIMPET=((AC-DC AND PWM)OR(NOT*AC-DC AND NOT (RSIGN XOR RSLOPE)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCモードを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2の周波数に同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2の周波数に同期したスロープ信号値 10. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 論理デバイスは、 次のブール方程式に従って、第2の電気スイッチ(26)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 LOADDRAIN=((NOT AC-DC AND NOT RSLOPE)OR(not AC-DC AND RSIGN NOT RSLOPE)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2の周波数に同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2の周波数に同期したスロープ信号値 11. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 前記論理デバイスは、 次のブール方程式に従って、第3の電気スイッチ(28)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 POSGND=NOT((NOT AC-DC AND NOT RSIGN AND RSLOPE AND PWM)OR (RSIGN AND RSLOPE)OR(RSIGN AND AC-DC)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2の周波数に同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2の周波数に同期したスロープ信号値 12. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 前記論理デバイスは、 次のブール方程式に従って、第4の電気スイッチ(30)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 NEGGND=NOT(NOT AC-DC AND RSIGN AND NOT RSLOPE AND PWM) OR(NOT RSIGN AND NOT RSLOPE OR(NOT RSIGN AND AC-DC AND RSLOPE)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2の周波数に同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2の周波数に同期したスロープ信号値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キンブロー・マーロン・ダニー アメリカ合衆国,テキサス州 76051,グ レープバイン,ブラッドフォード ドライ ブ,4368

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 4象限電流モードスイッチング増幅器において: アナログ入力電圧を受ける入力端子(10)と、 増幅された出力電圧を供給する出力端子(12)と、 電力エネルギおよび出力端子の直流源を受けるスイッチングトポロジ電力変換 器と、 入力および出力電圧に応じて符号およびスロープ信号(72,74)を発生す る手段と、 入力および出力電圧に応じてエラー電圧信号(76,78)を発生する手段と 、 スイッチングトポロジ電力変換器の電流(32)を検知する手段と、 前記エラー電圧信号発生手段および前記電流検知手段に接続され、エラー電圧 信号及び検知電流に応じて第1のレートで幅変調パルスを発生する手段と、 幅変調パルス、符号信号およびスロープ信号に応じて、第1のレートより低い 第2のレートで、スイッチングトポロジ電力変換器を制御する手段と、 から構成されることを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器。 2. 請求項1記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器は、 電力変圧器(22)および電流検知変圧器(32)を含むことを特徴とする4 象限電流モードスイッチング増幅器。 3. 請求項1記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器は、 一次電力回路および二次出力回路から構成されることを特徴とする4象限電流 モードスイッチング増幅器。 4.請求項3記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器は、 電力変圧器(22)および電流検知変圧器(36)を含み、前記の一次電力回 路は、第1の電気スイッチ(24)、電力変圧器の一次巻線(34)および電気 エネルギの入力間に直列接続された電力検知変圧器の第1の二次巻線(58)か ら構成されることを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器。 5. 請求項4記載のスイッチング増幅器において: 前記一次電力回路は、 電力変圧器(40)の第1の二次巻線(40)、ダイオード(62)および電 気エネルギの入力間に直列接続された第2の電気スイッチ(26)を含むことを 特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器。 6. 請求項5記載のスイッチング増幅器において: 前記二次出力回路は、 第3の電気スイッチ(28)、電力変圧器の第2の二次巻線(36)、電力検 知変圧器の第2の二次巻線(54)、出力端子とアース間に直列接続されたダイ オード(68)を含むことを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器。 7. 請求項6記載のスイッチング増幅器において: 前記二次出力回路は、 ダイオード(70)、電流検知変圧器の第3の二次巻線(56)、電力変圧器 の第3の二次スイッチ(38)、出力端子とアース間に直列接続され第4の電気 スイッチ(30)を含むことを特徴とする4象限電流モードスイッチング増幅器 。 8. 請求項7記載のスイッチング増幅器において: 前記スイッチングトポロジ電力変換器制御手段は、 4つの電気スイッチに接続され、制御出力(112,114,116,118 )を有する論理デバイス(18)を含むことを特徴とする4象限電流モードスイ ッチング増幅器。 9. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 前記論理デバイス(18)は、 次のブール方程式に従って、第1の電気スイッチ(24)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 PRIMPET=((AC-DC AND PWM)OR(NOT*AC-DC AND NOT (RSIGN XOR RSLOPE)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCモードを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2のレートに同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2のレートに同期したスロープ信号値 10. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 論理デバイスは、 次のブール方程式に従って、第2の電気スイッチ(26)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 LOADDRAIN=((NOT AC-DC AND NOT RSLOPE)OR(not AC-DC AND RSIGN NOT RSLOPE)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2のレートに同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2のレートに同期したスロープ信号値 11. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 前記論理デバイスは、 次のブール方程式に従って、第3の電気スイッチ(28)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 POSGND=NOT((NOT AC-DC AND NOT RSIGN AND RSLOPE AND PWM)OR (RSIGN AND RSLOPE)OR(RSIGN AND AC-DC)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2のレートに同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2のレートに同期したスロープ信号値 12. 請求項8記載のスイッチング増幅器において: 前記論理デバイスは、 次のブール方程式に従って、第4の電気スイッチ(30)を制御することを特 徴とするスイッチング増幅器。 NEGGND=NOT(NOT AC-DC AND RSIGN AND NOT RSLOPE AND PWM) OR(NOT RSIGN AND NOT RSLOPE OR(NOT RSIGN AND AC-DC AND RSLOPE)) ここで、AC−DCはモード・ビット;このビット=0はACを意味し、ビッ ト=1はDCを意味し、 PWMは幅変調されたパルス値、 RSIGNは、第2のレートに同期した符号信号値、 RSLOPEは、第2のレートに同期したスロープ信号値
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