JP2705347B2 - Power amplifier protection circuit - Google Patents
Power amplifier protection circuitInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はパワーアンプ保護回路に
関し、特に使用環境によって負荷インピーダンスが大き
く変動する、例えば超音波送波器等を駆動するＢ級パワ
ーアンプの保護回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection circuit for a power amplifier, and more particularly to a protection circuit for a class B power amplifier for driving an ultrasonic transmitter or the like whose load impedance greatly varies depending on the use environment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図２に示すように、従来のパワーアンプ
保護回路２０は、パワーアンプ２の出力電流値Ｉｏを検
知する電流検知回路２１と、出力電流値Ｉｏが所定の値
を超えたとき、これを検知してアナログスイッチ２３を
制御する過電流検知回路２２と、パワーアンプ２への入
力信号をオンオフするアナログスイッチ２３とを有して
いる。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 2, a conventional power amplifier protection circuit 20 includes a current detection circuit 21 for detecting an output current value Io of a power amplifier 2 and a current detection circuit 21 for detecting when an output current value Io exceeds a predetermined value. , An overcurrent detection circuit 22 that detects this and controls the analog switch 23, and an analog switch 23 that turns on and off an input signal to the power amplifier 2.
【０００３】パワーアンプ２の入力信号は、正弦波発振
器１の出力信号をトーンバースト発生器５によりパルス
変調して得ている。パワーアンプ２は、この入力信号を
Ｂ級動作により電力増幅し、出力トランス６を介して負
荷４へ送出する。いま、負荷４に異常が生じてパワーア
ンプ２の出力電流値Ｉｏが増大し所定の値を超えたと
き、過電流検知回路２２が、これを検知してアナログス
イッチ２３をオフ状態とし、パワーアンプ２への入力信
号を遮断することにより、パワーアンプ２が過負荷状態
とならないように保護している。An input signal of the power amplifier 2 is obtained by pulse-modulating an output signal of the sine wave oscillator 1 by a tone burst generator 5. The power amplifier 2 amplifies the power of the input signal by the class B operation and sends it to the load 4 via the output transformer 6. Now, when an abnormality occurs in the load 4 and the output current value Io of the power amplifier 2 increases and exceeds a predetermined value, the overcurrent detection circuit 22 detects this and turns off the analog switch 23 to turn off the power amplifier 2. By blocking the input signal to the power amplifier 2, the power amplifier 2 is protected from being overloaded.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のパワー
アンプ保護回路は、パワーアンプの出力電流値を検知
し、パワーアンプの入力信号を遮断することにより保護
している。しかし、超音波送波器等のように使用環境に
よってインピーダンスが大きく変動するような負荷の場
合は、Ｂ級動作をしているパワーアンプを保護すること
が困難である。このため、このような負荷を駆動するパ
ワーアンプは、過電流に対して十分耐えるように余裕を
もたせる必要があり、パワーアンプが大型化し、重量も
増大するという問題点がある。The conventional power amplifier protection circuit described above protects the power amplifier by detecting the output current value of the power amplifier and cutting off the input signal of the power amplifier. However, in the case of a load such as an ultrasonic transmitter in which the impedance greatly varies depending on the use environment, it is difficult to protect the power amplifier operating in class B. For this reason, a power amplifier for driving such a load needs to have a margin so as to sufficiently withstand an overcurrent, and there is a problem that the power amplifier is increased in size and weight.
【０００５】本発明の目的は、使用環境によってインピ
ーダンスが大きく変動するような負荷に対して、必要以
上の余裕をもたせることなくパワーアンプを保護できる
パワーアンプ保護回路を提供することにある。An object of the present invention is to provide a power amplifier protection circuit that can protect a power amplifier against a load whose impedance greatly varies depending on the use environment without giving a margin more than necessary.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明のパワーアンプ保
護回路は、パルス変調波を生成する手段と、前記パルス
変調波を指示されたレベルに減衰しパワーアンプへ送出
する減衰手段と、前記パワーアンプから負荷に送出され
る出力信号の電圧電流値を検知する手段と、前記出力信
号の電圧電流値から前記負荷のインピーダンス値を算出
する手段と、前記負荷インピーダンス値と前記パワーア
ンプの最大出力電流電圧値と電源電圧値とを基に前記パ
ワーアンプの最大入力信号レベルを演算する手段と、前
記パワーアンプの入力信号レベルが前記最大入力信号レ
ベルを超えないように前記減衰手段へ指示する手段とを
備えて構成されている。また、前記パルス変調波を生成
する手段は、立上り立下りがなだらかなエンベロープ信
号を発生するエンベロープ発生回路と、正弦波形の高周
波信号と前記エンベロープ信号とを乗算する乗算回路と
を具備して構成してもよい。According to the present invention, there is provided a power amplifier protection circuit comprising: means for generating a pulse modulated wave; attenuating means for attenuating the pulse modulated wave to a specified level and sending the same to a power amplifier; A means for detecting a voltage / current value of an output signal sent from the amplifier to the load; a means for calculating an impedance value of the load from the voltage / current value of the output signal; a load impedance value and a maximum output current of the power amplifier Means for calculating a maximum input signal level of the power amplifier based on a voltage value and a power supply voltage value, and means for instructing the attenuation means so that the input signal level of the power amplifier does not exceed the maximum input signal level. It is provided with. Further, the means for generating the pulse modulated wave includes an envelope generating circuit for generating an envelope signal having a gentle rise and fall, and a multiplying circuit for multiplying the envelope signal by a sine waveform high frequency signal. You may.
【０００７】[0007]
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【０００８】図１は本発明の一実施例を示すブロック図
であり、パワーアンプ保護回路１０は、パワーアンプ２
の出力信号Ｓｏの電流値Ｉｏを検知する電流検知回路１
１と、パワーアンプ２の出力信号Ｓｏの電圧値Ｖｏを検
知する電圧検知回路１２と、出力電流値Ｉｏおよび出力
電圧値Ｖｏから負荷インピーダンス値Ｚを算出するイン
ピーダンス算出回路１３と、この負荷インピーダンス値
Ｚ、パワーアンプ２に使用されているパワーデバイスの
最大出力電流，電圧値および印加されている電源電圧値
＋Ｖ，−Ｖに応じて、パワーアンプ２の入力信号Ｓｉの
最大レベルを演算する最大入力レベル演算回路１４と、
パワーアンプ２の入力信号Ｓｉが最大入力レベルを超え
ないように制御する電子アッテネータ１５と、パルスの
立上り立下りがなだらかな入力信号Ｓｉを生成するエン
ベロープ発生回路１６および乗算回路１７とを備えてい
る。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
Current detection circuit 1 for detecting the current value Io of the output signal So
1, a voltage detection circuit 12 for detecting the voltage value Vo of the output signal So of the power amplifier 2, an impedance calculation circuit 13 for calculating a load impedance value Z from the output current value Io and the output voltage value Vo, and a load impedance value Z, the maximum input for calculating the maximum level of the input signal Si of the power amplifier 2 according to the maximum output current and voltage value of the power device used in the power amplifier 2 and the applied power supply voltage values + V and −V. A level operation circuit 14,
An electronic attenuator 15 for controlling the input signal Si of the power amplifier 2 so as not to exceed the maximum input level, an envelope generating circuit 16 for generating an input signal Si having a gentle rising and falling pulse, and a multiplying circuit 17 are provided. .
【０００９】ここで、パワーアンプ２の入力信号Ｓｉ
は、正弦波発振器１からの正弦波信号とエンベロープ発
生回路１６からの立上り立下りがなだらかなパルスとを
乗算回路１７で乗算して得ている。この立上り立下りの
傾きは、パワーアンプ２の出力信号Ｓｏの変化に対して
電子アッテネータ１５が動作するまでの応答時間により
設定される。また、パワーアンプ２は、入力信号Ｓｉを
電力増幅し、出力トランス６を介して負荷４へ送出す
る。Here, the input signal Si of the power amplifier 2 is
Is obtained by multiplying a sine-wave signal from the sine-wave oscillator 1 by a pulse from the envelope generation circuit 16 having a gentle rise and fall by the multiplication circuit 17. The slope of the rise and fall is set by a response time until the electronic attenuator 15 operates in response to a change in the output signal So of the power amplifier 2. Further, the power amplifier 2 power-amplifies the input signal Si and sends it to the load 4 via the output transformer 6.
【００１０】次に最大入力レベル演算回路１４が算出す
る入力信号Ｓｉの最大レベルについて説明する。Next, the maximum level of the input signal Si calculated by the maximum input level calculation circuit 14 will be described.
【００１１】いま、パワーアンプ２はブリッジ回路で構
成され、使用されているパワーデバイスの最大出力電流
値（正弦波のピーク値）および電圧値（正弦波のピーク
値）をそれぞれＩｏｍおよびＶｏｍ、電源電圧値を＋
Ｖ，−Ｖ、利得をＧ、負荷インピーダンス値をＺとし、
更にパワーデバイス内での電圧降下を無視した場合は、
最大出力電流値Ｉｏｍからの制限により、最大レベル
（電圧値）Ｖｉｍは、 Ｖｉｍ＝Ｉｏｍ×Ｚ／Ｇ ……（１） となる。Now, the power amplifier 2 is formed of a bridge circuit, and the maximum output current value (sine wave peak value) and voltage value (sine wave peak value) of the power device used are Iom and Vom, respectively, +
V, -V, gain is G, load impedance value is Z,
Further, if the voltage drop in the power device is ignored,
Due to the limitation from the maximum output current value Iom, the maximum level (voltage value) Vim is as follows: Vim = Iom × Z / G (1)
【００１２】また、最大出力電圧値Ｖｏｍからの制限に
より、 Ｖｉｍ＝２Ｖ／Ｇ＝Ｖｏｍ／Ｇ ……（２） となる。Further, due to the restriction from the maximum output voltage value Vom, Vim = 2V / G = Vom / G (2)
【００１３】式（１）および式（２）によりそれぞれ算
出された値を比較し、値の小さい方を入力信号Ｓｉの最
大レベルとする。The values calculated by the equations (1) and (2) are compared, and the smaller value is set as the maximum level of the input signal Si.
【００１４】電子アッテネータ１５は、パワーアンプ２
の入力信号Ｓｉが最大レベルＶｉｍを超えないように減
衰量を制御する。The electronic attenuator 15 includes a power amplifier 2
Is controlled so that the input signal Si does not exceed the maximum level Vim.
【００１５】[0015]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、立
上り立下りがなだらかなパルス変調波を生成してパワー
アンプの入力信号とし、パワーアンプから負荷に送出さ
れる出力信号の電圧および電流を検知して負荷インピー
ダンスを算出し、この負荷インピーダンス値、パワーデ
バイスの最大出力電流，電圧値および電源電圧値を基に
パワーアンプの最大入力信号レベルを演算し、パワーア
ンプの入力信号レベルが最大入力信号レベルを超えない
ように電子アッテネータの減衰量を制御することによ
り、負荷インピーダンスが大きく変動する負荷に対して
必要以上に余裕をもたせなくてもＢ級動作をするパワー
アンプを保護できる。また、電源電圧による出力飽和お
よびパワーデバイスの電流制限による出力飽和が発生し
ないように入力信号レベルが制御されるので、歪の少な
い送信出力波形を得ることができる。As described above, according to the present invention, a pulse modulated wave having a gentle rise and fall is generated and used as an input signal of a power amplifier, and the voltage and current of an output signal transmitted from the power amplifier to a load are generated. And calculates the load impedance, and calculates the maximum input signal level of the power amplifier based on the load impedance value, the maximum output current, the voltage value, and the power supply voltage value of the power device. By controlling the amount of attenuation of the electronic attenuator so as not to exceed the input signal level, it is possible to protect a power amplifier that operates in class B without providing a margin more than necessary for a load whose load impedance greatly varies. Further, since the input signal level is controlled so that output saturation due to the power supply voltage and output saturation due to current limitation of the power device do not occur, a transmission output waveform with little distortion can be obtained.
【００１６】[0016]
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.
【図２】従来のパワーアンプ保護回路の一例を示すブロ
ック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional power amplifier protection circuit.
１１ 電流検知回路 １２ 電圧検知回路 １３ インピーダンス算出回路 １４ 最大入力レベル演算回路 １５ 電子アッテネータ １６ エンベロープ発生回路 １７ 乗算回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Current detection circuit 12 Voltage detection circuit 13 Impedance calculation circuit 14 Maximum input level calculation circuit 15 Electronic attenuator 16 Envelope generation circuit 17 Multiplication circuit
Claims (2)
ルス変調波を指示されたレベルに減衰しパワーアンプへ
送出する減衰手段と、前記パワーアンプから負荷に送出
される出力信号の電圧電流値を検知する手段と、前記出
力信号の電圧電流値から前記負荷のインピーダンス値を
算出する手段と、前記負荷インピーダンス値と前記パワ
ーアンプの最大出力電流電圧値と電源電圧値とを基に前
記パワーアンプの最大入力信号レベルを演算する手段
と、前記パワーアンプの入力信号レベルが前記最大入力
信号レベルを超えないように前記減衰手段へ指示する手
段とを備えることを特徴とするパワーアンプ保護回路。1. A means for generating a pulse-modulated wave, an attenuating means for attenuating the pulse-modulated wave to a specified level and sending it to a power amplifier, and a voltage / current value of an output signal sent from the power amplifier to a load Means for detecting the load signal; means for calculating the impedance value of the load from the voltage / current value of the output signal; and the power amplifier based on the load impedance value, the maximum output current / voltage value of the power amplifier, and the power supply voltage value. A power amplifier protection circuit comprising: means for calculating the maximum input signal level of the power amplifier; and means for instructing the attenuation means so that the input signal level of the power amplifier does not exceed the maximum input signal level.
上り立下りがなだらかなエンベロープ信号を発生するエ
ンベロープ発生回路と、正弦波形の高周波信号と前記エ
ンベロープ信号とを乗算する乗算回路とを具備すること
を特徴とする請求項１記載のパワーアンプ保護回路。2. The means for generating a pulse-modulated wave includes an envelope generating circuit for generating an envelope signal having a gentle rise and fall, and a multiplying circuit for multiplying a high-frequency signal having a sine waveform by the envelope signal. The power amplifier protection circuit according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3090108A JP2705347B2 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Power amplifier protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3090108A JP2705347B2 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Power amplifier protection circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04321306A JPH04321306A (en) | 1992-11-11 |
| JP2705347B2 true JP2705347B2 (en) | 1998-01-28 |
Family
ID=13989328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3090108A Expired - Lifetime JP2705347B2 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Power amplifier protection circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2705347B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002043877A (en) * | 2000-07-19 | 2002-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Transmission output control circuit and wireless transmission device |
| JP4916477B2 (en) * | 2008-04-23 | 2012-04-11 | ティーオーエー株式会社 | Audio amplifier |
-
1991
- 1991-04-22 JP JP3090108A patent/JP2705347B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04321306A (en) | 1992-11-11 |
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