JP2013120947A - Class d amplifier - Google Patents
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Abstract
【課題】温度が高くなっても、出力回路のトランジスタのボディダイオードに流れる電流を少なくし、消費電流の増加を低減させ、出力電圧のひずみや不要輻射を低減させる。
【解決手段】ハイサイド出力回路50Aと、ロウサイド出力回路50Bと、入力端子INの信号がHレベルになるとハイサイド出力回路50Aを駆動するハイサイド駆動回路30Aと、入力端子INの信号がLレベルになるとロウサイド出力回路50Bを駆動するロウサイド駆動回路30Bと、ハイサイド出力回路50Aがハイサイド駆動回路30Aによって駆動される直前において温度に応じた期間だけ早いタイミングからハイサイド出力回路50Aを弱反転駆動するハイサイド弱反転駆動回路40Aと、ロウサイド出力回路50Bがロウサイド駆動回路30Bによって駆動される直前において温度に応じた期間だけ早いタイミングからロウサイド出力回路50Bを弱反転駆動するロウサイド弱反転駆動回路40Bとを備える。
【選択図】図1An object of the present invention is to reduce current flowing in a body diode of a transistor of an output circuit even when the temperature is increased, to reduce an increase in current consumption, and to reduce output voltage distortion and unnecessary radiation.
A high-side output circuit 50A, a low-side output circuit 50B, a high-side drive circuit 30A that drives the high-side output circuit 50A when a signal at the input terminal IN becomes H level, and a signal at the input terminal IN that is at L level. Then, the low-side drive circuit 30B for driving the low-side output circuit 50B and the high-side output circuit 50A are weakly inverted and driven from a timing earlier by a period corresponding to the temperature immediately before the high-side output circuit 50A is driven by the high-side drive circuit 30A. A high-side weak inversion driving circuit 40A, and a low-side weak inversion driving circuit 40B that weakly inverts the low-side output circuit 50B from a timing that is earlier by a period corresponding to the temperature immediately before the low-side output circuit 50B is driven by the low-side driving circuit 30B. Is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、出力回路のトランジスタのボディダイオードの逆回復時間を短縮させたD級増幅器に関する。 The present invention relates to a class D amplifier in which the reverse recovery time of a body diode of a transistor of an output circuit is shortened.
D級増幅器は、入力アナログ信号を変調したPWM信号を電力増幅して電源電圧にまで至る大きな振幅のPWM信号に電力増幅し、この大振幅のPWM信号を、例えばLC型のローパスフィルタで平滑しアナログ信号として出力するものである。そして、D級増幅器は、電力増幅段である出力回路のトランジスタがドレイン出力型であるところから、そのトランジスタにおける損失が小さくて高効率・高出力が可能である。 The class D amplifier amplifies power by amplifying the PWM signal obtained by modulating the input analog signal to a large amplitude PWM signal that reaches the power supply voltage, and smoothes the large amplitude PWM signal by, for example, an LC type low-pass filter. It is output as an analog signal. In the class D amplifier, since the transistor of the output circuit that is a power amplification stage is a drain output type, loss in the transistor is small, and high efficiency and high output are possible.
図5に従来のD級増幅器(例えば、非特許文献1参照)を示す。このD級増幅器は、入力端子INに入力するPWM信号が、インバータINV21,INV22を経由し、ナンド回路NAND21とインバータINV23〜INV26からなるハイサイドデッドタイム生成回路60Aを経由して、NMOSトランジスタMN21からなるハイサイド出力回路70Aに入力する。また、インバータINV21を経由し、ナンド回路NAND22とインバータINV27〜INV30からなるロウサイドデッドタイム生成回路60Bを経由して、NMOSトランジスタMN22からなるロウサイド出力回路70Bに入力する。
FIG. 5 shows a conventional class D amplifier (for example, see Non-Patent Document 1). In this class D amplifier, the PWM signal input to the input terminal IN passes through the inverters INV21 and INV22, and from the NMOS transistor MN21 via the NAND circuit NAND21 and the high-side dead
入力信号が変化するとき出力回路70A,70Bが同時に導通することがないように、デッドタイム生成回路60Aでは、出力回路70Bの駆動信号も入力し、また、デッドタイム生成回路60Bでは、出力回路70Aの駆動信号も入力している。
The dead
このD級増幅器では、出力端子OUTにインダクタンス性負荷Lが取り付けられることが多い。このインダクタンス性の負荷Lは、出力端子OUTの電圧が変化したとき、同じ電流を流すように振る舞う。デッドタイム期間中は、負荷Lに流れる電流が出力端子OUTの寄生容量Cに充電あるいは放電されて、いずれ高電位電源電圧VH、低電位電源電圧VLの間の範囲から外れる。この結果、出力回路70A,70B内のトランジスタMN21,MN22のボディダイオードD21,D22が導通する。
In this class D amplifier, an inductive load L is often attached to the output terminal OUT. The inductance load L behaves so that the same current flows when the voltage at the output terminal OUT changes. During the dead time period, the current flowing through the load L is charged or discharged to the parasitic capacitance C of the output terminal OUT, and eventually deviates from the range between the high potential power supply voltage VH and the low potential power supply voltage VL. As a result, the body diodes D21 and D22 of the transistors MN21 and MN22 in the
例えば、出力回路70Aが導通から遮断になるとボディダイオードD21が導通し、その状態でその後デッドタイム期間が終了して、出力回路70Bが遮断から導通になると、ボディダイオードD21と出力回路70Bを経由して大電流が流れ、ボディダイオードD21の逆回復時間が過ぎると、そのボディダイオードD21は遮断してそこには電流が流れなくなる。この間流れる電流は負荷電流に比べて大きな電流であり、出力回路70A,70Bの破壊を引き起こす恐れがある。
For example, when the
図6の従来のD級増幅器は、図5のD級増幅器のハイサイド出力回路70Aを、NMOSトランジスタMN21からPMOSトランジスタMP21に置き換えた出力回路70A’とし、また、デッドタイム生成回路60Aを、入力側のナンド回路NAND21をノア回路NOR21に置き換えたデッドタイム生成回路60A’としたものである。ここでは、出力回路70A’のトランジスタをPMOSトランジスタMP21に置き換えたことで、出力のダイナミックレンジが増え、より高出力電力を出力することが可能になるが、図5で説明した問題点はそのまま残っている。
The conventional class D amplifier of FIG. 6 has an
図7の従来のD級増幅器は、図5のD級増幅器において、出力回路70A,70BのボディダイオードD21,D22よりも閾値電圧が低く、逆回復時間が短いダイオードD23,D24を、それぞれ出力回路70A,70Bに並列接続して、ボディダイオードD21,D22に電流が流れる期間を極力短くし、素子破壊を防止して、より多くの負荷電流が供給できるようにしたものである(例えば、非特許文献2参照)。
The conventional class D amplifier of FIG. 7 includes, in the class D amplifier of FIG. 5, diodes D23 and D24 having lower threshold voltages and shorter reverse recovery times than the body diodes D21 and D22 of the
しかし、図7のD級増幅器のように、より高出力化する際に問題となるのが、出力回路のスイッチング素子の切り替え時の不要輻射である。すなわち、スイッチング素子の切り替わりの際に、スイッチング素子内部にある寄生ダイオードへ電流が流れると、ボディダイオードが遮断するまでの逆回復時間が必要となり、この間にラッシュ電流が流れて不要輻射が発生する。そこで、これを改善するものとして、切り替わりの際に、次に導通する出力回路を若干早目に若干導通させる、つまりその出力回路を弱反転駆動し、ボディダイオード内の電荷を抜く期間を設けて、ラッシュ電流を減らし、スイッチング時の電圧と電流のノイズを低減させる提案がある(例えば、特許文献1参照)。 However, as in the case of the class D amplifier in FIG. 7, a problem in increasing the output is unnecessary radiation when switching the switching elements of the output circuit. That is, when a switching element is switched, if a current flows to a parasitic diode inside the switching element, a reverse recovery time is required until the body diode is cut off. During this time, a rush current flows and unnecessary radiation is generated. Therefore, to improve this, at the time of switching, the output circuit that is next conducted is made slightly conductive early, that is, the output circuit is driven by weak inversion to provide a period for removing the charge in the body diode. There is a proposal to reduce rush current and reduce noise of voltage and current during switching (see, for example, Patent Document 1).
また、特許文献2にも、出力電流が多くなると、ボディダイオードに蓄積された電荷を抜くために時間を要することから、スイッチングよりも事前に反対側の出力回路を弱反転駆動してボディダイオード内の電荷を抜き、ボディダイオードの逆回復時間を短くし、スイッチング時の電圧と電流のノイズを低減させる提案がある。 Also, in Patent Document 2, when the output current increases, it takes time to remove the charge accumulated in the body diode. There is a proposal to reduce the charge and current noise at the time of switching by shortening the reverse recovery time of the body diode.
D級増幅器の高出力化に伴い、これまで非特許文献1等にあるような図5、図6のD級増幅器の問題の解決策として非特許文献2に等にあるような図7のD級増幅器が提案されきた。そして、図7の回路の高出力化に伴う問題の解決策として、特許文献1,2にあるような弱反転駆動させる技術が提案されてきた。 With the increase in the output of the class D amplifier, as shown in FIG. 5 and FIG. 7 as a solution to the problem of the class D amplifier of FIG. 5 and FIG. Class amplifiers have been proposed. As a solution to the problem associated with the high output of the circuit of FIG. 7, a technique for performing weak inversion driving as disclosed in Patent Documents 1 and 2 has been proposed.
しかし、出力回路のトランジスタのボディダイオードは、温度が高くなると、その閾値電圧が低下して内部抵抗が増し、電荷が抜けにくくなり、逆回復時間が長くなるので、弱反転駆動時間を長くする必要があるが、これらについては、特許文献1,2では全く考慮されていなかった。 However, if the body diode of the transistor of the output circuit rises in temperature, its threshold voltage decreases, the internal resistance increases, it becomes difficult for the charge to escape, and the reverse recovery time becomes longer, so it is necessary to lengthen the weak inversion drive time However, these are not considered at all in Patent Documents 1 and 2.
本発明の目的は、温度が高くなっても、出力回路のトランジスタのボディダイオードに流れる電流を少なくし、その逆回復時間を短縮させたD級増幅器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a class D amplifier in which the current flowing through the body diode of the transistor of the output circuit is reduced and the reverse recovery time is shortened even when the temperature becomes high.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明のD級増幅器は、出力端子と高電位電源端子との間に接続されたハイサイド出力回路と、前記出力端子と低電位電源端子との間に接続されたロウサイド出力回路と、入力端子の信号が第1の論理になることに応じて前記ハイサイド出力回路を駆動するハイサイド駆動回路と、前記入力端子の信号が前記第1の論理を反転した第2の論理になることに応じて前記ロウサイド出力回路を駆動するロウサイド駆動回路と、前記ハイサイド出力回路が前記ハイサイド駆動回路によって駆動を開始されるタイミングよりも、温度検出手段で検出された温度に応じた期間だけ早いタイミングから、前記ハイサイド出力回路を弱反転駆動するハイサイド弱反転駆動回路と、前記ロウサイド出力回路が前記ロウサイド駆動回路によって駆動を開始されるタイミングよりも、前記温度検出手段で検出された温度に応じた期間だけ早いタイミングから、前記ロウサイド出力回路を弱反転駆動するロウサイド弱反転駆動回路と、を備えることを特徴とする。
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載のD級増幅器において、前記温度検出手段は、前記入力端子の信号を温度に比例した第1の時間だけ遅延させるの遅延回路であり、前記ハイサイド出力回路は、前記入力端子の信号が前記第1の論理になると前記ハイサイド弱反転駆動回路により弱反転駆動され、その後、前記第1の時間が経過すると前記ハイサイド駆動回路により駆動され、前記ロウサイド出力回路は、前記入力端子の信号が前記第2の論理になると前記ロウサイド弱反転駆動回路により弱反転駆動され、その後、前記第1の時間が経過する前記ロウサイド駆動回路により駆動される、ことを特徴とする。
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2に記載のD級増幅器において、前記ハイサイド出力回路が前記ハイサイド弱反転駆動回路で弱反転駆動を開始されてから前記ハイサイド駆動回路により完全駆動を開始されるまでの前記第1の時間の期間、および前記ロウサイド出力回路が前記ロウサイド弱反転駆動回路で弱反転駆動を開始されてから前記ロウイサイド駆動回路により完全駆動を開始されるまでの前記第1の時間の期間は、前記ハイサイド出力回路および前記ロウサイド出力回路が駆動を停止されるようにしたことを特徴とする。
請求項4にかかる発明は、請求項1乃至3のいずれか1つに記載のD級増幅器において、前記ハイサイド弱反転駆動回路は、第1の電流源と、前記入力端子の信号が第1の論理のときに前記ハイサイド出力回路に前記第1の電流源の電流に対応したバイアス電圧を印加するハイサイドスイッチ手段とを備え、前記ロウサイド弱反転駆動回路は、第2の電流源と、前記入力端子の信号が第2の論理のときに前記ロウサイド出力回路に前記第2の電流源の電流に対応したバイアス電圧を印加するロウサイドスイッチ手段とを備える、ことを特徴とする。
請求項5にかかる発明は、請求項4に記載のD級増幅器において、前記第1および第2の電流源の電流を、前記入力端子に入力する信号の低域通過信号に応じた電流としたことを特徴とする。
請求項6にかかる発明は、請求項1乃至5のいずれか1つに記載のD級増幅器において、前記ハイサイド弱反転駆動回路と前記ロウサイド弱反転駆動回路は、共通のイネーブル信号が無効になると前記弱反転駆動を停止することを特徴とする。
請求項7にかかる発明は、請求項1乃至5のいずれか1つに記載のD級増幅器において、前記ハイサイド弱反転駆動回路と前記ロウサイド弱反転駆動回路は、前記共通のイネーブル信号が有効の場合に、ハイサイド用、ロウサイド用の個別のイネーブル信号が無効になると、無効になった個別のイネーブル信号に対応する前記ハイサイド弱反転駆動回路又は前記ロウサイド弱反転駆動回路が動作停止されるようにしたことを特徴とする。
To achieve the above object, a class D amplifier according to a first aspect of the present invention includes a high-side output circuit connected between an output terminal and a high-potential power supply terminal, and the output terminal and the low-potential power supply terminal. A low-side output circuit connected in between, a high-side drive circuit that drives the high-side output circuit in response to a signal at the input terminal becoming a first logic, and a signal at the input terminal being the first logic The low-side drive circuit that drives the low-side output circuit in accordance with the second logic obtained by inverting the signal, and the temperature detection means than the timing at which the high-side output circuit starts to be driven by the high-side drive circuit. A high-side weak inversion driving circuit that weakly inverts the high-side output circuit and a low-side output circuit are connected to the low-side output circuit from a timing that is earlier than a period corresponding to the detected temperature. A low-side weak inversion driving circuit that weakly inverts and drives the low-side output circuit from a timing earlier than a timing at which driving is started by the side driving circuit by a period corresponding to the temperature detected by the temperature detecting unit. It is characterized by.
According to a second aspect of the present invention, in the class D amplifier according to the first aspect, the temperature detecting means is a delay circuit that delays the signal at the input terminal by a first time proportional to the temperature, The side output circuit is weakly inverted by the high-side weak inversion driving circuit when the signal at the input terminal becomes the first logic, and then driven by the high-side driving circuit after the first time has elapsed, The low-side output circuit is weakly inverted by the low-side weak inversion driving circuit when the signal at the input terminal becomes the second logic, and then driven by the low-side driving circuit after the first time has elapsed. It is characterized by that.
According to a third aspect of the present invention, in the class D amplifier according to the first or second aspect, the high side output circuit is completely driven by the high side drive circuit after the high side output circuit starts weak inversion drive by the high side weak inversion drive circuit. The period of the first time until driving is started, and the time from when the low-side output circuit starts weak inversion driving by the low-side weak inversion driving circuit until full driving is started by the low-side driving circuit. During the first time period, the driving of the high-side output circuit and the low-side output circuit is stopped.
According to a fourth aspect of the present invention, in the class D amplifier according to any one of the first to third aspects, the high-side weak inversion driving circuit has a first current source and a signal at the input terminal is the first. High-side switch means for applying a bias voltage corresponding to the current of the first current source to the high-side output circuit at the time of the logic, the low-side weak inversion driving circuit includes a second current source, And low-side switch means for applying a bias voltage corresponding to the current of the second current source to the low-side output circuit when the signal at the input terminal is of the second logic.
According to a fifth aspect of the present invention, in the class D amplifier according to the fourth aspect, the current of the first and second current sources is a current corresponding to a low-pass signal of a signal input to the input terminal. It is characterized by that.
According to a sixth aspect of the present invention, in the class D amplifier according to any one of the first to fifth aspects, the high-side weak inversion driving circuit and the low-side weak inversion driving circuit have a common enable signal disabled. The weak inversion driving is stopped.
According to a seventh aspect of the present invention, in the class D amplifier according to any one of the first to fifth aspects, the high-side weak inversion driving circuit and the low-side weak inversion driving circuit have the common enable signal valid. In this case, if the individual enable signals for the high side and the low side are invalidated, the high side weak inversion driving circuit or the low side weak inversion driving circuit corresponding to the invalid individual enable signal is stopped. It is characterized by that.
本発明によれば、温度が高いほど出力回路のトランジスタが弱反転駆動される時間が長くなるので、出力信号の反転時に、インダクタンス性負荷から反対側の出力回路のトランジスタのボディダイオードに流れる回生電流をその弱反転駆動される出力回路に分流することができ、前記反対側の出力回路のトランジスタのボディダイオードの逆回復時間を短縮することができる。よって、外付けダイオードが不要となることはもとより、良好な電力変換効率を実現でき、電源電圧の急激な変動を抑制して出力電圧の歪みや不要輻射を低減でき、オーディオに適用した場合には低高調歪率を実現可能となる。 According to the present invention, the higher the temperature, the longer the time during which the transistor of the output circuit is driven to be weakly inverted, so that when the output signal is inverted, the regenerative current that flows from the inductive load to the body diode of the transistor of the opposite output circuit Can be shunted to the output circuit driven by weak inversion, and the reverse recovery time of the body diode of the transistor of the opposite output circuit can be shortened. Therefore, in addition to eliminating the need for an external diode, it is possible to achieve good power conversion efficiency, suppress sudden fluctuations in the power supply voltage and reduce output voltage distortion and unwanted radiation. Low harmonic distortion can be realized.
<第1の実施例>
図1に本発明の第1の実施例のD級増幅器を示す。入力端子INにはインバータINV1が接続され、このインバータINV1の出力ノードN1にインバータINV2,INV3で構成され、温度が高いほど遅延時間T1が長くなる遅延回路DL1が接続されている。
<First embodiment>
FIG. 1 shows a class D amplifier according to a first embodiment of the present invention. An inverter INV1 is connected to the input terminal IN, and an inverter INV2 and INV3 are connected to an output node N1 of the inverter INV1, and a delay circuit DL1 that has a longer delay time T1 as the temperature is higher is connected.
10AはノードN1に接続されたハイサイドバイアス電圧生成回路であり、インバータINV4〜INV6で構成されている。20Aはハイサイドデッドタイム生成回路であり、ノア回路NOR1とインバータINV7,INV8で構成されている。30Aはハイサイド駆動回路であり、PMOSトランジスタMP1とNMOSトランジスタMN1,MN2のカスケード接続回路で構成され、バイアス電圧生成回路10Aの出力ノードN3とデッドタイム生成回路20Aの出力ノードN4に接続されてる。40Aはハイサイド弱反転駆動回路であり、PMOSトランジスタMP2〜MP4、NMOSトランジスタMN3、および電流源I1で構成され、バイアス電圧生成回路10Aの出力ノードN3の電圧によって、駆動回路30Aの出力ノードN5の電圧を制御するようになっている。トランジスタMN3は請求項に記載のハイサイドスイッチ手段を構成する。50AはそのノードN5の電圧によって導通/遮断が制御されるPMOSトランジスタMP8からなるハイサイド出力回路である。D1はトランジスタMP8のボディダイオードである。
10BはノードN1に接続されたロウサイドバイアス電圧生成回路であり、インバータINV11〜INV13で構成されている。20Bはロウサイドデッドタイム生成回路であり、ナンド回路NAND1とインバータINV9,INV10で構成されている。30Bはロウサイド駆動回路であり、PMOSトランジスタMP5,MP6とNMOSトランジスタMN4のカスケード接続回路で構成され、バイアス電圧生成回路10Bの出力ノードN6とデッドタイム生成回路20Bの出力ノードN7に接続されてる。40Bはロウサイド弱反転駆動回路であり、PMOSトランジスタMP7、NMOSトランジスタMN5〜MN7、および電流源I2で構成され、バイアス電圧生成回路10Bの出力ノードN6の電圧によって、駆動回路30Bの出力ノードN8の電圧を制御するようになっている。トランジスタMP7は請求項に記載のロウサイドスイッチ手段を構成する。50BはそのノードN8の電圧によって導通/遮断が制御されるNMOSトランジスタMN8からなるロウサイド出力回路である。D2はトランジスタMN8のボディダイオードである。
そして、デッドタイム生成回路20Aには、遅延回路DL1の出力ノードN2の電圧と駆動回路30Bの出力ノードN8の電圧が入力し、両電圧がLレベルのときノードN4をHレベルにして、駆動回路30Aを介して、出力回路50Aを駆動する。また、デッドタイム生成回路20Bには、遅延回路DL1の出力ノードN2の電圧と駆動回路30Aの出力ノードN5の電圧が入力し、両電圧がHレベルのときノードN7をLレベルにして、駆動回路30Bを介して、出力回路50Bを駆動する。
The dead
さて、いま、図2の時刻t1では、入力端子INがHレベルになっていて、出力回路50Aが完全な導通状態にあり、出力回路50Bが完全な遮断状態にあり、出力端子OUTは高電位VHになっており、出力回路50A,50Bの間には電流は流れていない。時刻t2において、入力端子INがHレベルからLレベルに遷移すると、ノードN1がHレベルになり、ノードN3,N6がLレベルになる。このため、ノードN5がHレベルになり、駆動回路30AのトランジスタMP8は遮断する。また、弱反転駆動回路40BのトランジスタMP7が導通して、ノードN8に電流源I2を流し、そのノードN8を若干持ち上げる。よって、出力回路50BのトランジスタMN8が弱反転駆動され若干導通する。このときの導通抵抗は比較的大きい(例えば8Ω)。このようにして、出力回路50Aが遮断するときに、次回、導通すべき出力回路50Bが弱反転駆動される。そして、時間T1が経過して時刻t3に至ると、遅延回路DL1の出力ノードN2がHレベルに変化し、これによってノードN7がLレベルに変化し、ノードN8がHレベルに持ち上げられ、出力回路50BのトランジスタMN8が弱導通状態から完全導通される。また、ノードN4がLレベルに変化し、トランジスタMN2が遮断する。このように、弱反転駆動期間T1はデッドタイムの期間と一致している。
Now, at time t1 in FIG. 2, the input terminal IN is at the H level, the
D級増幅器は、インダクタンス性の負荷を接続したときは、負荷電流の増加とともに、また温度が高くなるほどに、出力の反転時の回生電流が増大する。そして、回生電流の増大はボディダイオードの逆回復時間を長くする。この逆回復時間は、出力回路50A,50Bのスイッチング時間を長くさせ、効率においても波形歪みにおいても問題となる。
When an inductive load is connected to the class D amplifier, the regenerative current at the time of output inversion increases as the load current increases and the temperature increases. An increase in the regenerative current prolongs the reverse recovery time of the body diode. This reverse recovery time lengthens the switching time of the
この点につき、本実施例では、出力回路50Bが、上記のように弱反転駆動により若干導通してから時間T1の経過後に本来の完全導通状態になるが、弱反転駆動の時間T1は温度が高くなるほど長くなるので、温度上昇とともに大きくなるインダクタンス性の負荷に流れる回生電流を、出力回路50Bに分流して放電させることができ、このため出力回路50AのトランジスタMP8のボディダイオードD1の逆回復時間を短くすることができる。回生電流が多いほど蓄積電荷の放電に要する時間が長くなるが、これに対応することができる。
With respect to this point, in this embodiment, the
次に、図2の時刻t4に至ると、入力端子INがHレベルになり、ノードN1がLレベルになり、ノードN3,N6がHレベルになる。このため、ノードN8がLレベルになり、駆動回路30BトランジスタMN8は遮断する。また、弱反転駆動回路40AのトランジスタMN3が導通して、ノードN5から電源VLに向けて電流源I1を流し、そのノードN5を若干持ち下げる。このため、出力回路50AのトランジスタMP8が逆反転駆動され若干導通する。また、駆動回路30AのトランジスタMN1が導通する。そして、時間T1が経過して時刻t5に至ると、遅延回路DL1の出力ノードN2がLレベルに変化し、これによってノードN4がHレベルになるので、トランジスタMN2が導通して、ノードN5がLレベルになり、トランジスタMP8が完全導通する。
Next, at time t4 in FIG. 2, the input terminal IN becomes H level, the node N1 becomes L level, and the nodes N3 and N6 become H level. For this reason, the node N8 becomes L level, and the
この場合も、前記と同様に、出力回路50BのトランジスタMN8が遮断するとともに、出力回路50AのトランジスタMP8が弱反転駆動により若干導通してから、時間T1の経過後、そのトランジスタMP8がに本来の完全導通状態になる。弱反転駆動の時間T1は温度が高くなるほど長くなるので、温度とともに大きくなる出力回路50Bに流れる回生電流を出力回路50Aに分流して放電させることができ、出力回路50BのトランジスタMN8のボディダイオードD2の逆回復時間を短くすることができる。
Also in this case, as described above, the transistor MN8 of the
<第2の実施例>
図3に第2の実施例のD級増幅器の回路を示す。図1で説明した第1の実施例では、入力端子INの信号の論理が反転した後の時間T1の間は、弱反転駆動回路40A,40Bが動作するため、若干電流が流れる。
<Second embodiment>
FIG. 3 shows a circuit of the class D amplifier of the second embodiment. In the first embodiment described with reference to FIG. 1, since the weak
そこで本実施例では、共通ネーブル端子ENを設けて、共通イネーブル端子ENがHレベルのときは、オア回路OR1、アンド回路AND1がゲートを開いてインバータINV1の出力信号を通過させ、且つNMOSトランジスタMN9、PMOSトランジスタMP9が導通することで、弱反転駆動回路40A,40Bが動作するが、イネーブル端子ENがLレベルのときは、アンド回路AND1、オア回路OR1がゲートを閉じ、且つトNMOSトランジスタMN9、PMOSトランジスタMP9が遮断することで、弱反転駆動回路40A,40Bが動作しないようにしたものである。
Therefore, in this embodiment, when the common enable terminal EN is provided and the common enable terminal EN is at the H level, the OR circuit OR1 and the AND circuit AND1 open the gate to pass the output signal of the inverter INV1, and the NMOS transistor MN9. When the PMOS transistor MP9 becomes conductive, the weak
これにより、待機時に共通イネーブル端子ENがLレベルにセットされるようにしておけば、入力端子INの信号の反転に拘わらず弱反転駆動回路40A,40Bが動作することはなく、携帯機器等のバッテリー寿命を長くすることができる。また、ICの出荷時のテストにおいて、弱反転駆動回路40A,40Bのジャンクションリーク等の不良品の選別を効果的に行うことができる。
As a result, if the common enable terminal EN is set to L level during standby, the weak
<第3の実施例>
図4に第3の実施例のD級増幅器の回路を示す。本実施例では、共通イネーブル端子ENの他に、個別イネーブル端子EN_H,EH_Lを設けて、共通イネーブル端子ENがHレベルのときに動作可能する弱反転駆動回路40A,40Bを、個別イネーブル端子EN_H,EH_LをLレベルにすることによって、それぞれ独立して停止できるようにしたものである。これによって、出力回路50A,50Bの緊急停止時等に、CPUから弱反転駆動回路40A,40Bを個別的直接的に制御できる。
<Third embodiment>
FIG. 4 shows a circuit of a class D amplifier according to the third embodiment. In this embodiment, in addition to the common enable terminal EN, individual enable terminals EN_H and EH_L are provided, and the weak
<その他の実施例>
なお、弱反転駆動回路40A,40Bの電流源I1,I2の電流としては、入力端子INに入力する信号の低域通過信号(つまり本D級増幅器によって最終的に得ようとしているアナログ信号の成分)から生成した電流を用いることができる。これによれば、電流源I1,I2の電流を必要最小限に抑え、弱反転駆動時に流れる電流を、動的に必要最小限に抑えることができる。
<Other examples>
The current of the current sources I1 and I2 of the weak
10A:ハイサイドバイアス電圧生成回路、10B:ロウサイドバイアス電圧生成回路
20A:ハイサイデッドタイム生成回路、20B:ロウサイデッドタイム生成回路
30A:ハイサイド駆動回路、30B:ロウサイド駆動回路
40A:ハイサイド弱反転駆動回路、40B:ロウサイド弱反転駆動回路
50A:ハイサイド出力回路、50B:ロウサイド出力回路
IN:入力端子
OUT:出力端子
EN:共通イネーブル端子
EN_H、EN_L:個別イネーブル端子
10A: High side bias voltage generation circuit, 10B: Low side bias voltage generation circuit, 20A: High side time generation circuit, 20B: Low side time generation circuit, 30A: High side drive circuit, 30B: Low side drive circuit, 40A: Low high side Inversion drive circuit, 40B: Low side weak
Claims (7)
前記出力端子と低電位電源端子との間に接続されたロウサイド出力回路と、
入力端子の信号が第1の論理になることに応じて前記ハイサイド出力回路を駆動するハイサイド駆動回路と、
前記入力端子の信号が前記第1の論理を反転した第2の論理になることに応じて前記ロウサイド出力回路を駆動するロウサイド駆動回路と、
前記ハイサイド出力回路が前記ハイサイド駆動回路によって駆動を開始されるタイミングよりも、温度検出手段で検出された温度に応じた期間だけ早いタイミングから、前記ハイサイド出力回路を弱反転駆動するハイサイド弱反転駆動回路と、
前記ロウサイド出力回路が前記ロウサイド駆動回路によって駆動を開始されるタイミングよりも、前記温度検出手段で検出された温度に応じた期間だけ早いタイミングから、前記ロウサイド出力回路を弱反転駆動するロウサイド弱反転駆動回路と、
を備えることを特徴とするD級増幅器。 A high-side output circuit connected between the output terminal and the high-potential power supply terminal;
A low-side output circuit connected between the output terminal and the low-potential power supply terminal;
A high-side drive circuit that drives the high-side output circuit in response to the signal at the input terminal becoming the first logic;
A low-side drive circuit that drives the low-side output circuit in response to a signal at the input terminal becoming a second logic obtained by inverting the first logic;
A high side that weakly inverts and drives the high side output circuit from a timing that is earlier than the timing at which the high side output circuit starts to be driven by the high side drive circuit by a period corresponding to the temperature detected by the temperature detection means. A weak inversion drive circuit;
Low-side weak inversion driving that weakly inverts the low-side output circuit from a timing earlier than the timing at which the low-side output circuit starts to be driven by the low-side drive circuit by a period corresponding to the temperature detected by the temperature detection unit. Circuit,
A class-D amplifier comprising:
前記温度検出手段は、前記入力端子の信号を温度に比例した第1の時間だけ遅延させるの遅延回路であり、
前記ハイサイド出力回路は、前記入力端子の信号が前記第1の論理になると前記ハイサイド弱反転駆動回路により弱反転駆動され、その後、前記第1の時間が経過すると前記ハイサイド駆動回路により駆動され、
前記ロウサイド出力回路は、前記入力端子の信号が前記第2の論理になると前記ロウサイド弱反転駆動回路により弱反転駆動され、その後、前記第1の時間が経過する前記ロウサイド駆動回路により駆動される、
ことを特徴とするD級増幅器。 The class D amplifier according to claim 1,
The temperature detection means is a delay circuit that delays the signal at the input terminal by a first time proportional to the temperature,
The high-side output circuit is weakly inverted by the high-side weak inversion driving circuit when the signal at the input terminal becomes the first logic, and then driven by the high-side driving circuit after the first time has elapsed. And
The low-side output circuit is weakly inverted by the low-side weak inversion driving circuit when the signal at the input terminal becomes the second logic, and then driven by the low-side driving circuit after the first time has elapsed.
Class D amplifier characterized by the above.
前記ハイサイド出力回路が前記ハイサイド弱反転駆動回路で弱反転駆動を開始されてから前記ハイサイド駆動回路により完全駆動を開始されるまでの前記第1の時間の期間、および前記ロウサイド出力回路が前記ロウサイド弱反転駆動回路で弱反転駆動を開始されてから前記ロウイサイド駆動回路により完全駆動を開始されるまでの前記第1の時間の期間は、前記ハイサイド出力回路および前記ロウサイド出力回路が駆動を停止されるようにしたことを特徴とするD級増幅器。 The class D amplifier according to claim 1 or 2,
A period of the first time from when the high-side output circuit starts weak inversion driving by the high-side weak inversion driving circuit until full driving is started by the high-side driving circuit; and the low-side output circuit The high-side output circuit and the low-side output circuit are driven during the first time period from when the low-side weak inversion driving circuit starts weak inversion driving to when the low-side driving circuit starts full driving. A class D amplifier characterized by being stopped.
前記ハイサイド弱反転駆動回路は、第1の電流源と、前記入力端子の信号が第1の論理のときに前記ハイサイド出力回路に前記第1の電流源の電流に対応したバイアス電圧を印加するハイサイドスイッチ手段とを備え、
前記ロウサイド弱反転駆動回路は、第2の電流源と、前記入力端子の信号が第2の論理のときに前記ロウサイド出力回路に前記第2の電流源の電流に対応したバイアス電圧を印加するロウサイドスイッチ手段とを備える、
ことを特徴とするD級増幅器。 The class D amplifier according to any one of claims 1 to 3,
The high side weak inversion driving circuit applies a bias voltage corresponding to the current of the first current source to the high side output circuit when the signal of the first current source and the input terminal is the first logic. High-side switch means to
The low-side weak inversion driving circuit applies a bias voltage corresponding to the current of the second current source to the low-side output circuit when a signal of the second current source and the input terminal is a second logic. Side switch means,
Class D amplifier characterized by the above.
前記第1および第2の電流源の電流を、前記入力端子に入力する信号の低域通過信号に応じた電流としたことを特徴とするD級増幅器。 The class D amplifier according to claim 4,
A class-D amplifier characterized in that the currents of the first and second current sources are currents corresponding to a low-pass signal of a signal input to the input terminal.
前記ハイサイド弱反転駆動回路と前記ロウサイド弱反転駆動回路は、共通のイネーブル信号が無効になると前記弱反転駆動を停止することを特徴とするD級増幅器。 The class D amplifier according to any one of claims 1 to 5,
The class D amplifier, wherein the high-side weak inversion driving circuit and the low-side weak inversion driving circuit stop the weak inversion driving when a common enable signal becomes invalid.
前記ハイサイド弱反転駆動回路と前記ロウサイド弱反転駆動回路は、前記共通のイネーブル信号が有効の場合に、ハイサイド用、ロウサイド用の個別のイネーブル信号が無効になると、無効になった個別のイネーブル信号に対応する前記ハイサイド弱反転駆動回路又は前記ロウサイド弱反転駆動回路が動作停止されるようにしたことを特徴とするD級増幅器。 The class D amplifier according to any one of claims 1 to 5,
The high-side weak inversion driving circuit and the low-side weak inversion driving circuit are disabled when individual enable signals for the high side and the low side become invalid when the common enable signal is valid. A class D amplifier characterized in that the operation of the high-side weak inversion driving circuit or the low-side weak inversion driving circuit corresponding to a signal is stopped.
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