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公開番号2025087380
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-10
出願番号2023201984
出願日2023-11-29
発明の名称D級電力増幅装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H03F 3/217 20060101AFI20250603BHJP(基本電子回路)
要約【課題】ハーフブリッジ方式、またはフルブリッジ方式を用いたD級電力増幅器で、電力増幅を行う際に発生するスイッチング損失を低減すること。
【解決手段】変調波信号を発生する変調波発生手段と、搬送波信号を発生する搬送波発生手段と、前記変調波信号、及び前記搬送波信号を用いてハーフブリッジ方式またはフルブリッジ方式で電力増幅された変調信号を出力するD級電力増幅装置であって、前記電力増幅された変調信号のうちの低周波成分を透過させるローパスフィルタを有し、前記変調波発生手段は複数の異なる周波数f_sの変調波信号を発生するものであって、f_c(ローパスフィルタのカットオフ周波数)、f_b(搬送波信号の周波数)、f_s(変調波信号の周波数)が所定の関係をみたすこと。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
変調波信号を発生する変調波発生手段と、搬送波信号を発生する搬送波発生手段と、
前記変調波信号、及び前記搬送波信号を用いてハーフブリッジ方式で電力増幅された変調信号を出力するＤ級電力増幅装置であって、
前記電力増幅された変調信号のうちの低周波成分を透過させるローパスフィルタを有し、
前記変調波発生手段は複数の異なる周波数ｆ
ｓ
の変調波信号を発生するものであって、
下記式（１）（２）の関係を満たすＤ級電力増幅装置。
TIFF
2025087380000036.tif
47
115
但し、上記式（１）（２）において、ｆ
ｃ
は前記ローパスフィルタのカットオフ周波数、ｆ
ｂ
は前記搬送波信号の周波数、ｆ
ｓ
は前記変調波信号の周波数を表す。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
下記式（３）の関係を満たす請求項１に記載のＤ級電力増幅装置。
TIFF
2025087380000037.tif
33
86
【請求項３】
変調波信号を発生する変調波発生手段と、搬送波信号を発生する搬送波発生手段と、
前記変調波信号、及び前記搬送波信号を用いてフルブリッジ方式で電力増幅された変調信号を出力するＤ級電力増幅装置であって、
前記電力増幅された変調信号のうちの低周波成分を透過させるローパスフィルタを有し、
前記変調波発生手段は複数の異なる周波数ｆ
ｓ
の変調波信号を発生するものであって、
下記式（４）（５）の関係を満たすＤ級電力増幅装置。
TIFF
2025087380000038.tif
56
122
但し、上記式（４）（５）において、ｆ
ｃ
は前記ローパスフィルタのカットオフ周波数、ｆ
ｂ
は前記搬送波信号の周波数、ｆ
ｓ
は前記変調波信号の周波数を表す。
【請求項４】
下記式（６）の関係を満たす請求項３に記載のＤ級電力増幅装置。
TIFF
2025087380000039.tif
29
95
【請求項５】
下記式（７）の関係を満たす請求項１または３に記載のＤ級電力増幅装置。
TIFF
2025087380000040.tif
32
98
【請求項６】
前記ｆ
ｂ
は、前記ｆ
ｓ
を変数とし、ｙ切片は非負である一次関数で表される請求項１または３に記載のＤ級電力増幅装置。
【請求項７】
前記ｆ
ｂ
は、前記ｆ
ｓ
を変数とし、ｙ切片は非負である一次関数の値以上であり、かつ、前記ｆ
ｓ
の整数倍である請求項１または３に記載のＤ級電力増幅装置。
【請求項８】
前記Ｄ級電力増幅装置は、前記変調信号の周波数を超音波周波数帯域で掃引する請求項１または３に記載のＤ級電力増幅装置。
【請求項９】
請求項１または３に記載のＤ級電力増幅装置と、振動発生手段とを有し、
前記振動発生手段は、前記電力増幅された変調信号を用いて振動を発生させ、
培養容器の培養面に接着した細胞に前記振動を付与することで、前記細胞を前記培養面から剥離する細胞剥離装置。
【請求項１０】
請求項１または３に記載のＤ級電力増幅装置と、超音波モータとを有し、
前記超音波モータは、前記電力増幅された変調信号を用いて駆動されるモータ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｄ級電力増幅装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
省エネ化や、小型化の要請が年々高まる中、電気機器に使用される電力増幅装置には高い電力効率が求められている。その中で、いわゆるＤ級電力増幅装置は従来のＡ級、Ｂ級、ＡＢ級等の電力増幅装置と比較して電力効率が非常に高いことが知られている。そのため、近年、誘導電動機などの電動機の駆動や、高い周波数を使用する医療用機器の駆動などに使用されている。
【０００３】
特許文献１には、誘導電動機の駆動の際に、Ｄ級電力増幅器の変調波信号と搬送波信号の周波数の比率を一定にする技術が開示されている。また、特許文献２には、誘導電動機をＤ級電力増幅器で駆動する際に、変調波信号と搬送波信号の周波数の比率を整数倍にする技術が開示されている。これらの技術によって高調波領域でのインバータを構成するスイッチング素子の損失を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開昭６３－３１４７６号公報
特開２００８－１１８２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、Ｄ級電力増幅装置は以下のようにして変調波信号の増幅を行う。まず、増幅する対象である変調波信号と搬送波信号とをコンパレータ（素子）に入力してＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調波信号を得る。さらにＰＷＭ変調波信号をハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路といったドライバＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）に入力することで、投入した直流電圧のスイッチングが行われて電力増幅されたＰＷＭ変調波信号が出力される。ＰＷＭ変調波信号をローパスフィルタに通すことで所望の電力に増幅された変調波信号を得ることができる。Ｄ級電力増幅器の電力効率は高いものの、上記ドライバＩＣでのスイッチングの際に損失が生じることが課題である。スイッチングの回数が大きいほどスイッチング損失は大きくなり、さらにスイッチングの回数は搬送波信号の周波数に比例する。そのため、電力増幅後の変調波信号を、周波数が低減された搬送波信号で電力増幅することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るＤ級電力増幅装置は変調波信号を発生する変調波発生手段と、搬送波信号を発生する搬送波発生手段と、
前記変調波信号、及び前記搬送波信号を用いてハーフブリッジ方式で電力増幅された変調信号を出力するＤ級電力増幅装置であって、
前記電力増幅された変調信号のうちの低周波成分を透過させるローパスフィルタを有し、
前記変調波発生手段は複数の異なる周波数ｆ
ｓ
の変調波信号を発生するものであって、
下記式（１）（２）の関係を満たす。
【０００７】
TIFF
2025087380000002.tif
41
108
【０００８】
但し、上記式（１）（２）において、ｆ
ｃ
は前記ローパスフィルタのカットオフ周波数、ｆ
ｂ
は前記搬送波信号の周波数、ｆ
ｓ
は前記変調波信号の周波数を表す。
【０００９】
別の本発明に係るＤ級電力増幅装置は、
変調波信号を発生する変調波発生手段と、搬送波信号を発生する搬送波発生手段と、
前記変調波信号、及び前記搬送波信号を用いてフルブリッジ方式で電力増幅された変調信号を出力するＤ級電力増幅装置であって、
前記電力増幅された変調信号のうちの低周波成分を透過させるローパスフィルタを有し、
前記変調波発生手段は複数の異なる周波数ｆ
ｓ
の変調波信号を発生するものであって、
下記式（４）（５）の関係を満たすＤ級電力増幅装置。
【００１０】
TIFF
2025087380000003.tif
40
108
（【００１１】以降は省略されています）

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