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▶ インベンタム セミコンダクター ソシエタ ア レスポンサビリタ リミタータの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-28
(45)【発行日】2024-09-05
(54)【発明の名称】容量性負荷の適応制御
(51)【国際特許分類】
H03F 3/20 20060101AFI20240829BHJP
【ＦＩ】
H03F3/20
【請求項の数】
15
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023030804
(22)【出願日】2023-03-01
(65)【公開番号】P2023135621
(43)【公開日】2023-09-28
【審査請求日】2023-06-30
(31)【優先権主張番号】22162171
(32)【優先日】2022-03-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】523074537
【氏名又は名称】インベンタム セミコンダクター ソシエタ ア レスポンサビリタ リミタータ
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＶＥＮＴＶＭ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ＳＲＬ
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(74)【代理人】
【識別番号】100142907
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 淳
(72)【発明者】
【氏名】フランチェスコ レッツィ
(72)【発明者】
【氏名】ダーリン エスポージト
(72)【発明者】
【氏名】エンリコ オベルティ
(72)【発明者】
【氏名】ミケーレ キアブレーラ
(72)【発明者】
【氏名】マルコ ムサッチ
【審査官】福田 正悟
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２１－５１６５２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２００５５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／１３７２９９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３５８９４５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２６０３３３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０３Ｆ ３／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
容量性負荷（Ｌ）を駆動する回路（２０００，３０００，８０００）であって、入力信号（ＶＩＮ）に基づいて前記容量性負荷（Ｌ）を駆動する増幅器（１１００，３１００）であって、少なくともブーストコンバータを含む前記増幅器（１１００，３１００）と、
前記回路（２０００，３０００，８０００）の少なくとも複数の部分に電力を供給するために、前記容量性負荷（Ｌ）のキャパシタンス（ＣＬ）および電源の電圧（ＶＢＡＴ）をトラッキングするように構成された動的モデル（２４００，３４００，８４００）と、
前記動的モデル（２４００，３４００，８４００）の出力に基づいて前記入力信号（ＶＩＮ）をフィルタリングするように構成された適応フィルタ（２３００，６３００，９３００）と、を備える回路（２０００，３０００，８０００）。
【請求項2】
前記動的モデル（３４００，８４００）は、算出増幅器電流（ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）を出力するように構成された負荷電流モデル（３４１０，４４１０）であって、前記算出増幅器電流（ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）は、少なくとも前記入力信号（ＶＩＮ）および前記容量性負荷（Ｌ）のトラッキングされた前記キャパシタンス（ＣＬ）の関数として前記増幅器（１１００，３１００）によって出力されることが予想される電流である、前記負荷電流モデル、および
算出ブースト電流（ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ）を出力するように構成されたブースト電流モデル（３４２０，５４２０）であって、前記算出ブースト電流（ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ）は、少なくとも前記入力信号（ＶＩＮ）及び前記電源の電圧（ＶＢＡＴ）の関数として前記ブーストコンバータのインダクタによって出力されることが予想される電流である、前記ブースト電流モデル、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項3】
前記負荷電流モデル（４４１０）は、前記容量性負荷（Ｌ）の両端間の電圧を示す値を入力ＶＬとして受け取り、
前記容量性負荷（Ｌ）を流れる前記電流を示す値を入力ＩＬとして受け取り、
前記入力信号を示す値を入力ＶＩＮとして受け取り、
前記算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを、IOUT_PRED = f (VIN * YL)として出力するように構成されており、
ここで、ＹＬは負荷（Ｌ）のアドミタンスであり、ｆは全単射関数である、請求項２に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項4】
前記負荷電流モデル（４４１０）は、ＶＬおよびＩＬから計算された前記容量性負荷（Ｌ）の算出キャパシタンス値（ＣＬ＿ＰＲＥＤ）を出力するように構成された負荷キャパシタンスモデル（４４１１）と、
ＶＩＮから計算された前記増幅器の予想出力電圧（ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）を出力するように構成された増幅器モデル（４４１２）と、
前記容量性負荷（Ｌ）の前記算出キャパシタンス値（ＣＬ＿ＰＲＥＤ）および前記予想出力電圧（ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）に基づいて、前記算出増幅器電流（ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）を、IOUT_PRED = f (VOUT_PRED * YL)として計算するように構成された電流演算器（４４１３）であって、ｆは全単射関数である、前記電流演算器（４４１３）と、を含む、請求項２または３に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項5】
前記負荷キャパシタンスモデル（４４１１）は、最小平均二乗フィルタを含む、請求項４に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項6】
前記負荷電流モデル（４４１０）は、前記容量性負荷（Ｌ）の電圧から電流への伝達関数のモデルを含む、請求項３に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項7】
前記ブースト電流モデル（５４２０）は、前記電源の両端間の電圧を示す値を入力ＶＢＡＴとして受け取り、
前記ブーストコンバータの効率を示す値を入力ηとして受け取り、
前記算出増幅器電流を示す値を入力ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤとして受け取り、
前記入力信号を示す値を入力ＶＩＮとして受け取り、
算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを、IBST_PRED = f [VOUT * IOUT_PRED / (η * VBAT)]として出力するように構成されており、
ここで、ｆは全単射関数である、請求項２または３に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項8】
前記動的モデル（３４００，８４００）は、係数演算ロジック（３４３０，７４３０）をさらに含み、前記係数演算ロジックは、前記算出増幅器電流（ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）および前記算出ブースト電流（ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ）のうちの少なくとも一方を入力として受け取り、
前記算出増幅器電流（ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）および前記算出ブースト電流（ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ）のうちの少なくとも１つの値に基づいて、前記適応フィルタ（２３００、６３００、９３００）を制御するための少なくとも１つの係数（ＲＯＦＦ、ＸＭＵＬＴ）を出力するようにさらに構成されている、請求項２または３に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項9】
前記適応フィルタ（６３００，９３００）は、制御入力として少なくともロールオフ係数（ＲＯＦＦ）を有する可変ローパスフィルタ（６３１０）を含み、前記係数演算ロジック（３４３０，７４３０）は、前記ロールオフ係数（ＲＯＦＦ）を、前記算出ブースト電流（ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ）および前記算出増幅器電流（ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ）のうちの少なくとも一方の関数として計算するように構成されている、請求項８に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項10】
前記入力信号（ＶＩＮ）と前記適応フィルタ（２３００，６３００，９３００）との間に接続された遅延素子（８５００）をさらに備える請求項１～３のいずれか１項に記載の回路（８０００）。
【請求項11】
前記入力信号（ＶＩＮ）と前記動的モデル（３４００、８４００）との間に接続された第２の適応フィルタ（８４４０）をさらに備え、前記第２の適応フィルタ（８４４０）は、前記適応フィルタ（２３００，６３００，９３００）と実質的に同じフィルタリングを提供するように構成されており、
前記第２の適応フィルタ（８４４０）は、前記動的モデル（３４００，８４００）の前記出力に基づいて前記入力信号（ＶＩＮ）をフィルタリングするように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の回路（８０００）。
【請求項12】
前記適応フィルタ（９３００）は、少なくとも２つの枝路に沿って前記入力信号（ＶＩＮ）をフィルタリングする複数のローパスフィルタ（９３３１，９３４１）およびハイパスフィルタ（９３３２，９３４２）を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の回路（３０００，８０００）。
【請求項13】
前記容量性負荷（Ｌ）は、１つまたは複数の圧電部品またはＭＥＭＳをベースとしたスピーカーである、請求項１～３のいずれか１項に記載の回路（８０００）。
【請求項14】
スピーカーと、前記スピーカーを駆動する請求項１～３のいずれか１項に記載の回路（２０００，３０００，８０００）と、を備えるデバイス。
【請求項15】
プロセッサ（１０１００）およびメモリ（１０３００）を備えるコンピューティングユニット（１００００）であって、前記メモリは、前記プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに請求項１～３のいずれか１項に記載の回路として動作させる複数の命令を備える、コンピューティングユニット（１００００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、容量性負荷、好ましくは圧電負荷及び／又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を駆動するための方法及びデバイスに関し、さらに好ましくは、容量性負荷がスピーカーである場合に関する。本発明の複数の実施形態は、駆動信号におけるアーチファクトの導入を制限するように容量性負荷ドライバーの電圧及び／又は電流の有利な制御を可能にする。
【背景技術】
【0002】
圧電部品は、様々な電子デバイスにおいてより一般的になってきている。一例として、圧電部品は、携帯電話、タブレット、ＰＣなどの電子デバイスにおいて触覚振動および／またはスピーカーを製造するために使用されることができる。同様に、ＭＥＭＳデバイスは、加速度センサなどのセンサまたはアクチュエータとしてますます使用されている。
【0003】
圧電部品およびＭＥＭＳデバイスは、多くの場合、ドライバーから見て、第１近似において容量性負荷と見なされる。このことは、多くの場合、低インピーダンスをもたらす。例えば、８オーム未満の値は、特に高周波信号の分野では一般的である。このことは、より高いインピーダンス負荷と比較して非常に大きな電流を必要とする。
【0004】
さらに、特にモバイルデバイスでは、容量性負荷は、典型的にはシステムバッテリによって電力供給され、１Ｓセルの電圧は典型的には３Ｖから５Ｖまでの範囲である。例えば、ＰＺＴ薄膜又はＭＥＭＳマイクロスピーカーなどの容量性負荷を駆動する場合の典型的なピーク電圧は、２０Ｖよりも高くなり得る。
【0005】
したがって、バッテリ電圧を必要な駆動レベルまで上昇させるためにブーストコンバータが必要とされる。バッテリから引き出される電流は、容量性負荷に流れる瞬時電流よりも数倍大きくなり得る。
【0006】
したがって、電圧および／または電流の適切な制御は、保護をトリガーすること、および／または１つまたは複数の構成要素の飽和に達することを回避するように実装されるべきである。特に、様々な種類の保護回路が、電圧および電流を制限するために、ドライバー、ブーストコンバータ、又はバッテリ自体に実装され得る。そのような保護回路を介在することは、負荷を駆動する信号にアーチファクトを発生させる可能性があり、または防止のために回路の１つまたは複数の部分をシャットダウンさせる可能性さえある。同様の状況は、駆動チェーンに沿った１つまたは複数の構成要素が飽和するときに生じる。
【0007】
図１Ａは、増幅器１１００と、抵抗器１２１０および容量性負荷Ｌ自体によって形成されるローパスフィルタ１２００Ａと、を備え、容量性負荷Ｌを駆動する回路１０００Ａを概略的に示す。
【0008】
この構成において、増幅器１１００から引き出される電流は、ローパスフィルタ１２００Ａによって、高周波数において制限され得る。しかしながら、この構成は、増幅器１１００が最大電圧を出力するように設定され、および／または出力電力のかなりの部分が直列接続された抵抗器１２１０によって消費されるので、効率的ではない。
【0009】
別の既知の解決策が、容量性負荷Ｌを駆動する回路１０００Ｂを概略的に示す図１Ｂに示されている。ここでは、ローパスフィルタ１２００Ｂは、直列接続されたトランジスタ１２１０における高電力損失を回避するために、増幅器１１００の前に配置される。
【0010】
しかしながら、この場合にも、ローパスフィルタ１２００Ｂは最悪の場合のシナリオのために設計されなければならない。これは、最大負荷キャパシタンス、最大入力信号振幅および最大周波数を含む。バッテリ駆動式デバイスでは、これは最低バッテリレベルをさらに含む。そのような最悪の場合のシナリオは頻繁にある状況ではないので、動作時間のほとんどの間、フィルタ１２００Ｂは過剰なフィルタリングをもたらすことは明らかである。例えば、容量性負荷Ｌとしての音を生成するために使用される圧電部品の場合、この実装では、これが通常必要とされない条件下で、利用可能な音を変換器の圧力レベルまで低下させる。
【0011】
図１Ｃは、適応フィルタ１３００と負荷のモデル１４００とを備えるさらに別の代替的な駆動回路１０００Ｃを示す。適応フィルタ１３００は、負荷Ｌのモデル１４００に基づいて、入力信号と増幅器１１００との間の電圧および／または電流を制御することができる。これは、例えば初期特徴付け段階中に、負荷の特定の特性に従ってモデルを更新することによって、図１Ｂについて説明した最悪の場合のフィルタ設計制限を克服することができる。
【0012】
それにもかかわらず、負荷モデル１４００が確定され、負荷変動をトラッキングしないので、この実装も理想的ではない。これは、負荷モデルが最悪の場合の仮定に基づくことを強制する。さらに、バッテリ駆動式デバイスの場合、システムバッテリレベルに関する情報がないので、バッテリからの利用可能な電流および／または電圧に関する設計仮定も、最悪の場合の条件に対して行わなければならない。
【0013】
したがって、容量性負荷の効率的な駆動を可能にする駆動回路および／または方法を提供する必要があり、特に、バッテリ駆動式デバイスにおける実装のために提供する必要がある。
【発明の概要】
【0014】
概して、本発明は、その特性が動的に調整される適応フィルタに関する。この調整は、特に、負荷および電池の動的に調整された特性に基づくことができる。フィルタの動的調整によって、アーチファクトを導入することなく、または過電流保護メカニズムをトリガーすることなく、負荷への駆動信号を最大化することが可能である。
【0015】
本発明の一実施形態は、容量性負荷を駆動する回路に関し得、この回路は、入力信号に基づいて負荷を駆動する増幅器であって、少なくともブーストコンバータ（boost converter）を含む増幅器と、負荷のキャパシタンス（capacitance）、および回路の少なくとも複数の部分に電力供給する電源の電圧をトラッキングする（track）ように構成された動的モデルと、動的モデルの出力に基づいて入力信号をフィルタリングするように構成された適応フィルタと、を備える。
【0016】
この構成によれば、有利には、負荷のキャパシタンス値（capacitance value）および電源の電圧の変動を考慮して容量性負荷を駆動することが可能である。これにより、適応フィルタは、駆動能力を不必要に制限する可能性がある最悪のシナリオの構成ではなく、実際の駆動の構成を表す条件下で動作することが可能になる。
【0017】
いくつかの実施形態では、動的モデルは、算出増幅器電流を出力するように構成された負荷電流モデルであって、算出増幅器電流は、少なくとも入力信号および負荷のトラッキングされたキャパシタンスの関数として増幅器によって出力されることが予想される電流である、負荷電流モデル、および／または算出ブースト電流を出力するように構成されたブースト電流モデルであって、算出ブースト電流は、少なくとも入力信号および電源の電圧の関数としてブーストコンバータのインダクタ（inductor）によって出力されることが予想される電流である、ブースト電流モデルを含むことができる。
【0018】
この構成によれば、有利には、それらの値を容易に利用可能な複数の入力信号に基づいてモデリングすることが可能である。モデリングされたそれらの値によって、動的モデルが、入力信号ならびに負荷および電源条件の関数として適応フィルタを駆動することを可能にし得る。
【0019】
いくつかの実施形態では、負荷電流モデルは、負荷の両端間の電圧を示す値を入力ＶＬとして受け取り、負荷を流れる電流を示す値を入力ＩＬとして受け取り、入力信号を示す値を入力ＶＩＮとして受け取り、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを、IOUT_PRED = f (VIN * YL)として出力するように構成されることができ、ＹＬは負荷のアドミタンス（admittance）であり、ｆは全単射関数（bijective function）である。
【0020】
この構成によれば、有利には、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを簡易的で信頼できる方法で計算することが可能である。
いくつかの実施形態では、負荷電流モデルは、ＶＬおよびＩＬから計算された負荷の算出キャパシタンス値を出力するように構成された負荷キャパシタンスモデルと、ＶＩＮから計算された増幅器の予想出力電圧を出力するように構成された増幅器モデルと、負荷の算出キャパシタンス値および予想出力電圧に基づいて、算出増幅器電流を、IOUT_PRED = f (VOUT_PRED * YL)として計算するように構成された電流演算器であって、ｆは全単射関数である、電流演算器とを備えることができる。
いくつかの実施形態では、負荷電流モデルは、ＶＬおよびＩＬから計算された負荷の算出キャパシタンス値を出力するように構成された負荷キャパシタンスモデルと、ＶＩＮから計算された増幅器の予想出力電圧を出力するように構成された増幅器モデルと、負荷の算出キャパシタンス値および予想出力電圧に基づいて、算出増幅器電流を、IOUT_PRED = f (VOUT_PRED * YL)として計算するように構成された電流演算器であって、ｆは全単射関数である、電流演算器とを備えることができる。
【0021】
この構成によれば、有利には、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを簡易的で信頼できる方法で計算することが可能である。
いくつかの実施形態では、負荷キャパシタンスモデルは、最小平均二乗フィルタ（least mean square filter）を備えることができる。
いくつかの実施形態では、負荷キャパシタンスモデルは、最小平均二乗フィルタ（least mean square filter）を備えることができる。
【0022】
この構成によれば、有利には、負荷キャパシタンスを流れる信号の電圧および電流測定値に基づいて負荷キャパシタンスを簡易的で確実に計算することが可能である。
いくつかの実施形態では、負荷電流モデルは、負荷の電圧から電流への伝達関数（voltage to current transfer function）のモデルを含むことができる。
いくつかの実施形態では、負荷電流モデルは、負荷の電圧から電流への伝達関数（voltage to current transfer function）のモデルを含むことができる。
【0023】
この構成によれば、ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値を、ＣＬを変数として有する伝達関数に挿入することによって、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値を簡易的でかつ確実に計算することが有利に可能である。
【0024】
いくつかの実施形態では、ブースト電流モデルは、電源の両端間の電圧を示す値を入力ＶＢＡＴとして受け取り、ブーストコンバータの効率を示す値を入力ηとして受け取り、算出増幅器電流を示す値を入力ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤとして受け取り、入力信号を示す値を入力ＶＩＮとして受け取り、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを、IBST_PRED = f [VOUT * IOUT_PRED / (η * VBAT)]として出力するように構成され得、ｆは全単射関数である。
【0025】
この構成によれば、有利には、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを簡易的でかつ信頼できる方法で計算することが可能である。
いくつかの実施形態では、ブースト電流モデルは、ＶＩＮから計算された増幅器の予想出力電圧を出力するように構成された増幅器モデルと、予想出力電圧に基づいて、算出ブースト電流を計算するように構成された電流演算器とを備えることができる。
いくつかの実施形態では、ブースト電流モデルは、ＶＩＮから計算された増幅器の予想出力電圧を出力するように構成された増幅器モデルと、予想出力電圧に基づいて、算出ブースト電流を計算するように構成された電流演算器とを備えることができる。
【0026】
この構成によれば、有利には、算出ブースト電流を簡易的で且つ信頼できる方法で計算することが可能である。
いくつかの実施形態では、動的モデルは、算出増幅器電流および／または算出ブースト電流を入力として受け取り、算出増幅器電流および算出ブースト電流のうちの少なくとも１つの値に基づいて適応フィルタを制御するための少なくとも１つの係数を出力するように構成された係数演算ロジック（coefficient computing logic）をさらに備えることができる。
いくつかの実施形態では、動的モデルは、算出増幅器電流および／または算出ブースト電流を入力として受け取り、算出増幅器電流および算出ブースト電流のうちの少なくとも１つの値に基づいて適応フィルタを制御するための少なくとも１つの係数を出力するように構成された係数演算ロジック（coefficient computing logic）をさらに備えることができる。
【0027】
この構成によれば、有利には、実際の駆動条件の関数であり、最悪のシナリオを考慮した関数ではない計算された電流に基づいて適応フィルタを制御することが可能である。
いくつかの実施形態では、適応フィルタは、制御入力として少なくともロールオフ係数（roll-off coefficient）を有する可変ローパスフィルタを備えることができ、演算ロジックは、算出ブースト電流および／または算出出力電流の関数としてロールオフ係数を計算するように構成されることができる。
いくつかの実施形態では、適応フィルタは、制御入力として少なくともロールオフ係数（roll-off coefficient）を有する可変ローパスフィルタを備えることができ、演算ロジックは、算出ブースト電流および／または算出出力電流の関数としてロールオフ係数を計算するように構成されることができる。
【0028】
この構成によれば、有利には、実際の駆動条件を示す計算された電流に基づいて適応フィルタのロールオフ係数を制御することが可能である。
いくつかの実施形態では、係数演算ロジックは、算出増幅器電流を入力として受け取り、算出増幅器電流の最大値として最大算出増幅器電流を決定するように構成された第１のピーク検出器を備えることができ、および／または係数演算ロジックは、算出ブースト電流を入力として受け取り、算出ブースト電流の最大値として最大算出ブースト電流を決定するように構成された第２のピーク検出器を備えることができ、係数演算ロジックは、最大算出増幅器電流を予め設定された最大増幅器電流と比較し、および／または最大算出ブースト電流を予め設定された最大ブースト電流と比較し、比較の結果に基づいて少なくとも１つの係数を出力するように構成された比較器を備えることができる。
いくつかの実施形態では、係数演算ロジックは、算出増幅器電流を入力として受け取り、算出増幅器電流の最大値として最大算出増幅器電流を決定するように構成された第１のピーク検出器を備えることができ、および／または係数演算ロジックは、算出ブースト電流を入力として受け取り、算出ブースト電流の最大値として最大算出ブースト電流を決定するように構成された第２のピーク検出器を備えることができ、係数演算ロジックは、最大算出増幅器電流を予め設定された最大増幅器電流と比較し、および／または最大算出ブースト電流を予め設定された最大ブースト電流と比較し、比較の結果に基づいて少なくとも１つの係数を出力するように構成された比較器を備えることができる。
【0029】
この構成によれば、有利には、それら電流によって到達される最大値に基づいてそれら係数の値を制御することが可能であり、これにより、それらの最大値は最も多くのアーチファクトを引き起こし得る値であるので、適応フィルタは、それらの最大値に基づいて制御され得る。
【0030】
いくつかの実施形態では、適応フィルタは、制御入力として少なくとも乗数係数を有する乗算器を備えることができ、演算ロジックは、算出ブースト電流および／または計算された出力電流の関数として乗数係数を計算するように構成されることができる。
【0031】
この構成によれば、有利には、どのように適応フィルタが入力信号に対して動作するかにおいて柔軟性の向上を提供することが可能である。
いくつかの実施形態では、係数演算ロジックは、少なくとも１つの係数を入力として受け取るように構成された少なくとも１つの平滑化フィルタを備えることができ、動的モデルは、少なくとも１つの平滑化フィルタの適用後に少なくとも１つの係数を出力するように構成されることができる。
いくつかの実施形態では、係数演算ロジックは、少なくとも１つの係数を入力として受け取るように構成された少なくとも１つの平滑化フィルタを備えることができ、動的モデルは、少なくとも１つの平滑化フィルタの適用後に少なくとも１つの係数を出力するように構成されることができる。
【0032】
この構成によれば、有利には、増幅においてアーチファクトを引き起こし得るフィルタの高速変動を回避することが可能である。
いくつかの実施形態では、回路は、入力信号と適応フィルタとの間に接続された遅延素子をさらに備えることができる。
いくつかの実施形態では、回路は、入力信号と適応フィルタとの間に接続された遅延素子をさらに備えることができる。
【0033】
この構成によれば、有利には、動的モデルの処理に十分な時間を与えることが可能である。
いくつかの実施形態では、回路は、入力信号と動的モデルとの間に接続された第２の適応フィルタをさらに備えることができ、第２の適応フィルタは、適応フィルタと実質的に同じフィルタリングを提供するように構成されることができ、第２の適応フィルタは、動的モデルの出力に基づいて入力信号をフィルタリングするように構成されている。
いくつかの実施形態では、回路は、入力信号と動的モデルとの間に接続された第２の適応フィルタをさらに備えることができ、第２の適応フィルタは、適応フィルタと実質的に同じフィルタリングを提供するように構成されることができ、第２の適応フィルタは、動的モデルの出力に基づいて入力信号をフィルタリングするように構成されている。
【0034】
この構成によれば、有利には、増幅器に供給される入力を示す動的モデルへの入力を供給することが可能である。
いくつかの実施形態では、適応フィルタは、少なくとも２つの枝路、好ましくは３つの枝路に沿って入力信号をフィルタリングする複数のローパスフィルタおよびハイパスフィルタを備えることができる。
いくつかの実施形態では、適応フィルタは、少なくとも２つの枝路、好ましくは３つの枝路に沿って入力信号をフィルタリングする複数のローパスフィルタおよびハイパスフィルタを備えることができる。
【0035】
この構成によれば、有利には、それら枝路のうちの１つまたは複数の枝路に係数を適用することによって、フィルタのロールオフを容易に制御することが可能である。
いくつかの実施形態では、容量性負荷は、１つまたは複数の圧電部品またはＭＥＭＳをベースとしたスピーカーであり得る。
いくつかの実施形態では、容量性負荷は、１つまたは複数の圧電部品またはＭＥＭＳをベースとしたスピーカーであり得る。
【0036】
この構成によれば、有利には、アーチファクトを導入することなく、かつ最悪のシナリオを考慮してスピーカーに印加される駆動電力を不必要に制限することなく、スピーカーを駆動する駆動回路を用いることが可能である。
【0037】
本発明のさらなる実施形態は、デバイスに関し得、このデバイスは、スピーカーと、スピーカーを駆動する任意の前述の実施形態による回路とを備える。
本発明のさらなる実施形態は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピューティングユニットに関し得、メモリは、複数の命令を備え、複数の命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、前述の実施形態のいずれかの回路として動作させる。
本発明のさらなる実施形態は、プロセッサおよびメモリを備えるコンピューティングユニットに関し得、メモリは、複数の命令を備え、複数の命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサに、前述の実施形態のいずれかの回路として動作させる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【発明を実施するための形態】
【0039】
本開示のいくつかの例は、概して、複数の回路または他の電気デバイスを提供する。回路および他の電気デバイス、ならびに各々によって提供される機能へのすべての言及は、本明細書において図示および説明されるもののみを包含することに限定されることを意図していない。開示される様々な回路または他の電気デバイスに特定のラベルが割り当てられ得るが、そのようなラベルは、回路および他の電気デバイスについての動作の範囲を限定することを意図していない。そのような回路および他の電気デバイスは、所望される特定のタイプの電気的実装に基づいて、任意の方式で、互いに組み合わせられてもよく、および／または分離されてもよい。
【0040】
本明細書において開示される任意の回路または他の電気デバイスは、任意の数のマイクロコントローラ、グラフィックスプロセッサユニット（GPU : graphics processor unit）、集積回路、メモリデバイス（例えば、ＦＬＡＳＨ、ランダムアクセスメモリ（RAM : random access memory）、読み出し専用メモリ（ROM : read only memory）、電気的プログラマブル読み出し専用メモリ（EPROM : electrically programmable read only memory）、電気的消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（EEPROM : electrically erasable programmable read only memory）、またはそれらの他の好適な変形）、および本明細書において開示される１つまたは複数の動作を実行するために互いに協働するソフトウェアを含み得ることが認識される。加えて、それら電気デバイスのうちの任意の１つまたは複数の電気デバイスは、開示されるような任意の数の機能を行うようにプログラムされた非一時的コンピュータ可読媒体内に実装されるプログラムコードを実行するように構成されてもよい。
【0041】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、限定的な意味で解釈されるべきではないことを理解されたい。本発明の範囲は、以下に説明される実施形態または図面によって限定されることを意図しておらず、図面は例示的なものにすぎないと解釈される。
【0042】
図面は概略的な表現であると見なされるべきであり、図面に示された要素は必ずしも縮尺通りに示されていない。むしろ、様々な要素は、それらの機能および全体的な目的が当業者に明らかになるように表されている。図面に示されるか、または本明細書において説明される複数の機能ブロック、複数のデバイス、複数の構成要素、または他の複数の物理的もしくは機能的ユニット間の任意の接続または結合は、間接的な接続または結合によって実施されてもよい。構成要素間の結合は、無線接続を介して確立されてもよい。複数の機能ブロックは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組合せで実装されてもよい。
【0043】
本明細書において説明される技術によれば、容量性負荷（capacitive load）を高効率の方法で駆動することが可能であり、そうでなければ駆動信号にアーチファクトを導入するであろう過電圧又は過電流保護のトリガーを回避し、エネルギー消費を制限する。
【0044】
図２は、容量性負荷Ｌのための駆動回路２０００を概略的に示す。本出願の文脈では、別段の指定がない限り、容量性負荷は、ＭＥＭＳ負荷、圧電部品、キャパシタ（capacitor）、または駆動回路によって駆動されるときに１つまたは複数のキャパシタによって第１近似（first approximation）としてモデリングされ得る任意の他の構成要素のいずれかであり得る。好ましくは、容量性負荷はスピーカーであり、さらに好ましくは、圧電部品によって具現化されるスピーカーである。
【0045】
図２に見られるように、回路２０００は、入力信号ＶＩＮに基づいて負荷Ｌを駆動する増幅器１１００を備える。特に、増幅器１１００は、電圧を低いレベルＶＩＮ＿ＦＩＬＴから高いレベルＶＬに増大させるために、少なくともブーストコンバータ（boost converter）を備える。このようにして、高い駆動電圧を必要とする負荷Ｌを駆動することが可能である。
【0046】
回路２０００は、負荷ＬのキャパシタンスＣＬと、回路２０００の少なくとも複数の部分に電力を供給する電源（例えば、バッテリ）の電圧ＶＢＡＴとをトラッキングするように構成された動的モデル２４００をさらに含む。特に、電源は、少なくとも増幅器１１００に電力を供給するように構成されている。好ましい実施形態では、電源は、回路２０００全体に電力を供給するように構成されることができる。
【0047】
この実施形態および残りの説明全体を通して、回路２０００を駆動するエネルギー源としてバッテリが参照されるが、同様の考慮が、任意の他の電源、例えば、任意の種類の電圧発生器に適用され得ることは明らかであろう。本発明は、バッテリの電圧がＡＣ電源電圧発生器のような他の電源の電圧よりも大きく変化する可能性があるので、バッテリ駆動式デバイスに適用される場合に特に有利である。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【0048】
電圧ＶＢＡＴのトラッキングは、例えば電圧センサを用いて既知の方法で達成されることができる。動作のために、本発明は、電圧ＶＢＡＴが、トラッキングされた電源電圧にボルトで対応する必要がないことに留意されたい。電圧ＶＢＡＴが、トラッキングされた電源電圧の指標を提供することで十分である。すなわち、電圧ＶＢＡＴは、トラッキングされた電源電圧に適用される任意の双一義的関数（bi-univocal function）から取得され得る。
【0049】
キャパシタンスＣＬのトラッキングを、例えば電圧ＶＬおよび電流ＩＬを測定し、次いでそれらからキャパシタンスＣＬを計算することによって、既知の方法で行うこともできる。
【0050】
さらに、回路２０００は、動的モデル２４００の出力に基づいて入力信号ＶＩＮをフィルタリングするように構成された適応フィルタ２３００をさらに含む。好ましくは、適応フィルタ２３００は、少なくとも、所定のカットオフ周波数およびロールオフ値を有するローパスフィルタを実装することができる。
【0051】
概して、いくつかの実施形態では、動的モデル２４００は、電圧ＶＢＡＴが低下した場合に適応フィルタ２３００にフィルタリングを増強させる出力を適応フィルタ２３００に提供することができる。代替的にまたは追加的に、動的モデル２４００は、キャパシタンスＣＬが増大した場合に適応フィルタ２３００にフィルタリングを増強させる出力を適応フィルタ２３００に提供することができる。ここでは、フィルタリングの増強は、より低いカットオフ周波数及び／又はより高いロールオフ値を適用することを意味すると理解することができる。
【0052】
負荷のキャパシタンスＣＬおよび電源の電圧ＶＢＡＴをトラッキングすることによって、モデル２４００は、有利には、両方のパラメータを考慮し、最悪の場合の条件またはそのパラメータの一方もしくは両方に対して設計されることを回避することができる。このことは、フィルタリングの増強が実際に必要とされる条件に制限されることを可能にし、したがって、回路２０００の性能を低下させ得る過度のフィルタリングを回避する。
【0053】
したがって、適応フィルタ２３００について上述した挙動および動的モデル２４００に対するその影響を達成するために、いくつかの可能性のある実施形態を実装することができることは明らかである。以下では、いくつかの可能性のある実装形態について説明するが、本発明はそれに限定されない。
【0054】
図３は、動的モデル２４００の実装の一例を提供し得る動的モデル３４００におけるブロック３４１０、３４２０、および３４３０の追加の存在により回路２０００とは異なる回路３０００を示す。図示された実施形態は、ブロック３４１０および３４２０の両方で動作するが、いくつかの実施形態では、それらのうちの１つのみが実装されてもよいことは明らかであろう。
【0055】
特に、動的モデル３４００は、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを出力するように構成された負荷電流モデル３４１０を含み、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤは、少なくとも入力信号ＶＩＮおよび負荷のトラッキングされたキャパシタンスＣＬの関数として増幅器１１００によって出力されることが予想される電流である。
【0056】
代替的に又は追加的に、動的モデル３４００は、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを出力するように構成されたブースト電流モデル３４２０を含み、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤは、少なくとも入力信号ＶＩＮ及び電源の電圧ＶＢＡＴの関数としてブーストコンバータのインダクタによって出力されることが予想される電流である。
【0057】
これらの電流の意味を明確にするために、図３Ａは、ブーストコンバータ３１１０と、ブーストコンバータ３１１０によって電力を供給されるドライバー３１２０とを備える増幅器３１００を概略的に示す。しかしながら、いくつかの代替可能な実装が可能であることは、当業者には明らかであろう。
【0058】
算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤは、入力信号ＶＩＮおよび負荷のキャパシタンスＣＬを含むいくつかの入力パラメータの関数として、増幅器３１００によって、特にドライバー３１２０によって出力される電流ＩＯＵＴの計算されたバージョンであると理解することができる。同様に、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤは、入力信号ＶＩＮおよび電源の電圧ＶＢＡＴを含むいくつかの入力パラメータの関数として、ブーストコンバータ３１１０内のインダクタを流れる予想される電流ＩＢＳＴの計算されたバージョンであると理解することができる。
【0059】
それぞれの電流についての示された入力パラメータの使用によって、さらなる処理のために十分に簡易的でかつ信頼性のある電流の計算が可能となる。さらに、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの計算は、有利には、他のパラメータを用いるよりも、適応フィルタ２３００をより細かく制御するために使用され得る動的モデル３４００を提供することを可能にする。
【0060】
当業者は、増幅器のトポロジ（topology）が定義されると、示された値をどのように計算するかを理解するように、計算された値とそれぞれの入力パラメータとの間の特定の関係は、増幅器の特定のトポロジに依存し得ることは明らかである。
【0061】
いくつかの実施形態では、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤと入力信号ＶＩＮとを関係付ける関数は、ＶＩＮが上昇するにつれてＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが増加し、および／またはＶＩＮが低下するにつれてＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが減少するようなものであり得る。代替的に又は追加的に、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤとキャパシタンスＣＬとを関係付ける関数は、ＣＬが増大するにつれてＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが増加し、及び／又はＣＬが低下するにつれてＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが減少するようなものであり得る。
【0062】
同様に、いくつかの実施形態では、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤと入力信号ＶＩＮとを関係付ける関数は、ＶＩＮが上昇するにつれてＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤが増加し、および／またはＶＩＮが低下するにつれてＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤが減少するようなものであり得る。代替的に又は追加的に、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤと電源電圧ＶＢＡＴとを関係付ける関数は、ＶＢＡＴが低下するにつれてＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤが増加し、及び／又はＶＢＡＴが上昇するにつれてＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤが減少するようなものであり得る。
【0063】
図４Ａは、負荷電流モデル３４１０の可能性のある実装形態であり得る負荷電流モデル４４１０を概略的に示す。負荷電流モデル４４１０は、負荷Ｌの両端間の電圧値および負荷Ｌを流れる電流値をそれぞれ示す入力ＶＬおよびＩＬを受け取るように構成され、または、以下でより詳細に説明されるように、負荷Ｌのキャパシタンス値にわたる入力ＶＬおよびＩＬを受け取るように構成されている。
【0064】
ここで、「を示す値」という用語は、負荷電流モデル４４１０に入力されるそれらの値が、負荷電流モデル４４１０が負荷における各値を決定することを可能にすることを示すことを意図している。例えば、入力ＶＬは、単純に、負荷の両端間の測定された電圧ＶＬであり得る。言い換えれば、「を示す値」という用語は、その最も直接的な実装において、それぞれの値に対応するものとして解釈することができる。
【0065】
しかしながら、本発明は、これに限定されず、負荷電流モデル４４１０が負荷の両端間の測定される電圧ＶＬを決定することを可能にする、負荷電流モデル４４１０によって受け取られるＶＬについての任意の値を代わりに使用することができる。例えば、負荷電流モデル４４１０によって受け取られる値ＶＬは、負荷の両端間の測定された電圧ＶＬに係数を乗じたものであり得る。代替的に又は追加的に、負荷電流モデル４４１０によって受け取られる値ＶＬは、負荷の両端間の測定されたアナログ電圧ＶＬのデジタル表現であり得る。さらに代替的または追加的に、負荷電流モデル４４１０によって受け取られる値ＶＬは、負荷の両端間の測定された電圧値ＶＬの関数である電流値であり得る。同様の考慮が入力ＩＬにも適用される。
【0066】
負荷電流モデル４４１０は、入力信号ＶＩＮを示す値を入力ＶＩＮとして受け取るようにさらに構成されている。どのように負荷電流モデル４４１０への入力ＶＩＮが入力信号ＶＩＮを示す値であり得るかについては、上記と同じ考慮が適用される。
【0067】
負荷電流モデル４４１０は、数式１として算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを出力するように構成されている。
（数式１）IOUT_PRED = f (VIN * k * YL)
ここで、ＹＬは負荷Ｌのアドミタンスであり、ｋは、好ましくは増幅器１１００の乗算に対応する乗算係数であり、ｆは全単射関数である。いくつかの実装形態では、関数ｆは単純に恒等関数（identity function）であり得る、すなわち、ｆは上記の式から除去され得る。
（数式１）IOUT_PRED = f (VIN * k * YL)
ここで、ＹＬは負荷Ｌのアドミタンスであり、ｋは、好ましくは増幅器１１００の乗算に対応する乗算係数であり、ｆは全単射関数である。いくつかの実装形態では、関数ｆは単純に恒等関数（identity function）であり得る、すなわち、ｆは上記の式から除去され得る。
【0068】
したがって、どのように算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが、入力パラメータに基づいて簡易的にかつ確実に計算されることができるかが明らかである。特に、どのように負荷ＬのアドミタンスＹＬを残りの入力パラメータ、すなわち入力ＶＬおよびＩＬから導出できるかは、当業者には明らかであろう。
【0069】
いくつかの実施形態では、アドミタンスＹＬの計算のための負荷Ｌを、負荷ＬのキャパシタンスＣのみから導出することができる。代替的または追加的に、負荷Ｌは、インダクタンスＬ１、インダクタンスＬ２、および抵抗器Ｒ１のうちの１つまたは複数と直列に接続されたキャパシタンスＣを含むようにモデリングされ得る。
【0070】
より具体的には、図４Ｂに見られるように、増幅器１１００から見た負荷Ｌは、順に、Ｌ１、Ｒ１、ＣＬおよびＬ２のうちの１つまたは複数の直列接続によってモデリングされ得る。Ｌ１、Ｒ１、ＣＬおよびＬ２のすべてが図４Ｂに示されているが、当業者は負荷Ｌをモデリングするための代替的な方法を認識しているので、本発明がこの特定のモデルに限定されないことは明らかであろう。いくつかの実施形態では、入力ＶＬおよびＩＬは、キャパシタンスＣＬにおいて取得された測定値に関連すると理解することができ、したがって、既知の方法でこのキャパシタンスの値を導出するために使用されることができる。モデルの残りのパラメータ、例えばＬ１、Ｒ１およびＬ２は、負荷Ｌの既知の構成に基づいて、予め設定された値に設定されることができる。
【0071】
図４Ｃは、いくつかの実施形態において、どのように負荷電流モデル４４１０が実装され得るかについてのさらなる詳細を概略的に示す。特に、図示の実装形態では、負荷電流モデル４４１０は、ＶＬおよびＩＬから計算された負荷Ｌの算出キャパシタンス値ＣＬ＿ＰＲＥＤを出力するように構成された負荷キャパシタンスモデル４４１１を含むことができる。上述したように、キャパシタンスにおける電圧及び電流の測定値からのキャパシタンス値の計算は、当業者に知られている。
【0072】
負荷電流モデル４４１０は、ＶＩＮから計算された増幅器の予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤを出力するように構成された増幅器モデル４４１２をさらに含むことができる。すなわち、増幅器モデル４４１２は、増幅器１１００の動作をモデルリングすることができる。このようにして、入力ＶＩＮが与えられた場合に増幅器１１００が出力する出力ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤを計算することが可能である。増幅器モデル４４１２は、単純な利得段または複雑な伝達関数であり得る。いくつかの実施形態において、増幅器モデル４４１２は、信号周波数に依存し得る。その最も簡易的な形態では、ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤは、増幅器１１００によって適用される乗算係数をＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤに乗算することによって、ＶＩＮによって取得されることができる。負荷電流モデル４４１０は、負荷Ｌの算出キャパシタンス値ＣＬ＿ＰＲＥＤおよび予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤに基づいて、数式２として算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを計算するように構成された電流演算器４４１３をさらに含むことができる。
【0073】
（数式２）IOUT_PRED= f (VOUT_PRED * YL)
ここで、ｆは全単射関数である。いくつかの実装形態では、関数ｆは単純に恒等関数であり得る、すなわち、ｆは上記の式から除去され得る。
ここで、ｆは全単射関数である。いくつかの実装形態では、関数ｆは単純に恒等関数であり得る、すなわち、ｆは上記の式から除去され得る。
【0074】
この場合も、ＹＬについて前述の考慮が適用される。すなわち、負荷Ｌは、負荷キャパシタンスモデル４４１１によって計算されたキャパシタンスＣＬよりも大きく備える回路によってモデリングされてもよく、電流演算器４４１３における結果としてのアドミタンスＹＬの計算は、既知の方法でそのことを考慮に入れることができる。換言すれば、負荷電流モデル４４１０は、負荷の可変成分ＣＬのトラッキングを可能にする。負荷Ｌの任意の他の構成要素は、負荷Ｌの構成に基づいて、所定の値に割り当てられてもよい。
【0075】
上述したように、当業者は、入力ＶＬおよびＩＬに基づいてＣＬの値を計算するためのいくつかの方法を知っている。可能性のある特定の実装形態では、負荷キャパシタンスモデル４４１１は、最小平均二乗フィルタを含むことができる。
【0076】
特に、負荷のキャパシタンス・アドミタンスを、ＣＬの関数として、例えば、ｓ＊ＣＬとして定義することができ、既知の方法の
【0077】
【数1】
【0078】
最小平均二乗フィルタアルゴリズムを使用して、係数ａおよびｂを既知の方法で計算することができ、したがってＣＬの値を計算することができる。
さらに、いくつかの実施形態では、負荷電流モデル４４１０は、負荷Ｌの電圧から電流への伝達関数のモデル、および／または負荷Ｌのキャパシタンス値ＣＬのモデルを含むことができる。このようにして、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値を、ＣＬを変数として有する伝達関数にＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値を挿入することによって簡単に計算することができる。
さらに、いくつかの実施形態では、負荷電流モデル４４１０は、負荷Ｌの電圧から電流への伝達関数のモデル、および／または負荷Ｌのキャパシタンス値ＣＬのモデルを含むことができる。このようにして、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値を、ＣＬを変数として有する伝達関数にＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値を挿入することによって簡単に計算することができる。
【0079】
電流ＩＯＵＴの予測値ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ、すなわち、所与の負荷Ｌ、特に負荷Ｌの所与のキャパシタンスＣＬの関数として、および所与の入力信号ＶＩＮの関数として増幅器１１００によって出力される電流の予測値ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの計算について、いくつかの方法を説明してきた。
【0080】
これにより、動的モデルは、どのような電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが増幅器１１００によって出力されるかを計算することができ、この場合、この電流は利用可能であるべきである。以下でより明らかになるように、この電流を閾値と比較することができ、その結果、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが得られることができない場合、信号ＶＩＮに作用して電流ＩＯＵＴを許容することができる値にするために、動的モデルが適応フィルタ２３００に指示を与えることができる。
【0081】
さらに、電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの計算は、負荷Ｌの状態、特に負荷Ｌの可変キャパシタンス成分ＣＬの状態の関数であるので、モデルは、負荷Ｌが設計によって許容されるようなより大きな電流を引き出している最悪のシナリオを考慮するように事前にプログラムされる代わりに、負荷Ｌの実際の状態を、潜在的にかつ好ましくはリアルタイムでトラッキングすることができる。
【0082】
このことは、当業者に知られているように、複数の半導体構成要素がプロセス、経年、温度、および駆動条件などのすべての可能性のある条件下で評価された場合にかなり広い範囲の複数の特性を有するので重要な利点となる。しかしながら、最悪のシナリオ、すなわち、これらの特性の最悪の可能性のある組み合わせは、統計的に非常に起こりにくい事象であり、したがって、パラメータの静的なセットでモデル２４００を設計することは、ほとんどの場合、必要とされないフィルタ２３００による重いフィルタリングにつながる。
【0083】
上記の説明は、どのように算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが計算され得るかについての詳細を提供した。以下では、どのように算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤが計算され得るかを説明する。負荷Ｌのモデルリングについて上記でなされた考察が適用され続ける。
【0084】
図５Ａは、ブースト電流モデル３４２０の可能性のある実装形態であり得るブースト電流モデル５４２０を概略的に示す。ブースト電流モデル５４２０は、
電源の両端間の電圧を示す値であるＶＢＡＴ、
ブーストコンバータ３１１０の効率を示す値であるη、
算出増幅器電流を示す値であるＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ、および
入力信号を示す値であるＶＩＮを、入力として受け取り、
算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを、IBST_PRED= f [VOUT * IOUT_PRED / (η * VBAT)]として出力するように構成されている。
電源の両端間の電圧を示す値であるＶＢＡＴ、
ブーストコンバータ３１１０の効率を示す値であるη、
算出増幅器電流を示す値であるＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ、および
入力信号を示す値であるＶＩＮを、入力として受け取り、
算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを、IBST_PRED= f [VOUT * IOUT_PRED / (η * VBAT)]として出力するように構成されている。
【0085】
ここで、ＶＯＵＴを、例えば、ＶＩＮと増幅器１１００の増幅率との乗算によって、既知の方法でＶＩＮから計算することができ、ｆは全単射関数である。いくつかの実装形態では、関数ｆは単純に恒等関数であり得る、すなわち、ｆは上記の式から除去され得る。
【0086】
これにより、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを容易かつ確実に算出することができる。算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの値は、電力供給源から引き出される電流に関する重要な指標を提供し、以下でより明らかになるように、この値は、電力供給源が提供することができる値よりも高いかどうかを判定するために使用されることができ、フィルタリングが必要であることを示す。
【0087】
さらに、動的モデル３４００は、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを再利用することによって、すでに使用されている計算リソースを効率的に使用することができる。
図５Ｂは、いくつかの実施形態において、どのようにブースト電流モデル５４２０が実装され得るかについてのさらなる詳細を概略的に示す。特に、図示の実装形態では、ブースト電流モデル５４２０は、ＶＩＮから計算された増幅器の予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤを出力するように構成された増幅器モデル４４１２を含むことができる。
図５Ｂは、いくつかの実施形態において、どのようにブースト電流モデル５４２０が実装され得るかについてのさらなる詳細を概略的に示す。特に、図示の実装形態では、ブースト電流モデル５４２０は、ＶＩＮから計算された増幅器の予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤを出力するように構成された増幅器モデル４４１２を含むことができる。
【0088】
増幅器モデル４４１２は、図４Ｃに示されるものに加えて図５Ｂに示されるが、同じ増幅器モデル４４１２がモデル４４１０および５４２０によって共有され得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、ブロック３４１０および３４２０の両方に予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤを供給するために、単一の増幅器モデルはＶＩＮに接続されることができる。代替的に又は追加的に、モデル４４１０は、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値に加えて、ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値をモデル５４２０に出力することができる。
【0089】
ブースト電流モデル５４２０は、当業者には明らかな方法で、予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤに基づいて算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを計算するように構成された電流演算器５４２１をさらに含むことができる。
【0090】
いくつかの実施形態では、電流演算器５４２１は、予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤが増大する場合に算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを増加させ、および／または予想出力電圧ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤが低下する場合に算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを減少させる関数を実装することができる。代替的に又は追加的に、電流演算器５４２１は、電源電圧ＶＢＡＴが低下する場合に算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを増加させ、及び／又は電源電圧ＶＢＡＴが増大する場合に算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを減少させる関数を実装することができる。
【0091】
これは、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを計算するための効率的な方法を提供する。
このように、どのように算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが計算され得るかが説明された。上述したように、これらの値は、それぞれの電流を同一の数値で示す必要はない。すなわち、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値が、既知の方法で、全単射関数ｆを用いてそれぞれの電流に関係付けられれば十分である。
このように、どのように算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが計算され得るかが説明された。上述したように、これらの値は、それぞれの電流を同一の数値で示す必要はない。すなわち、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの値が、既知の方法で、全単射関数ｆを用いてそれぞれの電流に関係付けられれば十分である。
【0092】
例として、増幅器電流が１０ｍＡに対応する場合、所与の組の入力に対して、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤは、値１０ｍＡをＸの値に関連付けることが可能である限り、例えば、電圧として表される場合にＸボルトとして表すことができる。
【0093】
算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤに基づいて、動的モデル３４００は、適応フィルタ２３００の動作に影響を及ぼす１つまたは複数の出力を適応フィルタ２３００に提供することができる。
【0094】
概して、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤのいずれかの値がそれぞれの予め設定された閾値を超える場合、動的モデル３４００は、適応フィルタ２３００に入力信号ＶＩＮのフィルタリングを増強させる１つまたは複数の出力を適応フィルタ２３００に提供することができる。この概略的な概念を実装する動作のより具体的な方法について、以下でより詳細に説明する。
【0095】
図３および図６に見られるように、動的モデル３４００は、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを入力として受け取り、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤのうちの少なくとも１つの値、好ましくは最大値に基づいて適応フィルタ６３００を制御するための少なくとも１つの値を出力するように構成された係数演算ロジック３４３０をさらに含むことができる。
【0096】
特に、適応フィルタ６３００はローパスフィルタ６３１０を含むことができ、そのロールオフ係数はＲＯＦＦの値によって制御されることができる。例えば、ＲＯＦＦが増大すると、ロールオフ係数は増大することができ、ＲＯＦＦが低下すると、ロールオフ係数は低下し得る。代替的にまたは追加的に、適応フィルタ６３００は、乗算係数がＸＭＵＬＴの値によって制御され得る乗算器を備え得る。例えば、ＸＭＵＬＴが増大すると、乗算係数は増大することができ、ＸＭＵＬＴが低下すると、乗算係数は低下し得る。以下の説明では、適応フィルタ６３００は、ＲＯＦＦとＸＭＵＬＴの両方の制御を実現するものとする。しかしながら、これらの制御のうちの１つのみが可能である実施形態が可能であることは明らかであろう。
【0097】
概して、ＸＭＵＬＴおよび／またはＲＯＦＦのいずれも、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤのいずれかに基づいて計算されることができる。いくつかの好ましい実施形態では、ＸＭＵＬＴおよび／またはＲＯＦＦのいずれかを、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの両方に基づいて計算することができる。
【0098】
特に、係数演算ロジック３４３０は、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤのうちの少なくとも１つが予め設定された閾値を上回る場合、ＸＭＵＬＴのうちの少なくとも１つを低下させ、および／またはＲＯＦＦを増大させるように構成され得る。換言すれば、係数演算ロジック３４３０は、それら電流のうちの少なくとも１つが予め設定された閾値を上回る場合、フィルタ６３００のフィルタリングが増強されるように構成されることができ、その結果、特に飽和及び／又は制限及び／又は保護回路によるアーチファクトを導入することなく、駆動回路が正確に動作することができることを保証することができる。
【0099】
したがって、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの閾値は、回路および／または負荷および／または電源によって許容されることができるそれぞれの最大電流に応じて選択されることができる。特定の回路構成に応じて、どのように閾値の特定の値を選択することができるかは、当業者には明らかであろう。
【0100】
したがって、係数演算ロジック３４３０は、フィルタ６３００の動作を変更するために、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤのうちの少なくとも１つが予め設定された閾値を上回る場合、ＸＭＵＬＴおよび／またはＲＯＦＦのうちの少なくとも１つに作用するように構成され得る。ＸＭＵＬＴおよび／またはＲＯＦＦの両方は、ＶＩＮと比較して出力信号ＶＩＮ＿ＦＩＬＴの振幅を低減する効果を有するが、それらの効果が異なることは当業者には明らかであろう。特に、ＸＭＵＬＴは入力信号の全ての周波数に適用され、ＲＯＦＦは特定のカットオフ周波より上の周波数にのみ適用される。
【0101】
したがって、好ましい実施形態では、ＸＭＵＬＴとＲＯＦＦの両方を組み合わせて使用することが特に有利である。例えば、それら算出電流のうちの１つがその対応する閾値を許容している信号が、カットオフ周波数よりも低い周波数である場合、ＲＯＦＦを増加させても何の効果ももたらさない。同様に、前述の信号がカットオフ周波数よりわずかに高いだけである場合、ＲＯＦＦの大きな増大を必要とするが、ＸＭＵＬＴの穏やかな低下は、その信号の他の周波数を過度に制限することなく同じ結果を達成する可能性がある。
【0102】
これは、有利には、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤのうちの少なくとも１つが予め設定された閾値を上回る場合にＸＭＵＬＴおよびＲＯＦＦの両方に作用するように演算ロジック３４３０を構成することによって達成されることができる。動作が両方の係数について実施される好ましい実施形態では、フィルタ６３００によって適用される総フィルタリングのより大きなフィルタリングが、ＸＭＵＬＴを低減することによるよりもＲＯＦＦを増大させることによって達成されるように、演算ロジック３４３０を構成することがさらに好ましい可能性がある。
【0103】
代替的に又は追加的に、演算ロジック３４３０は、最初にＲＯＦＦに作用するように構成されることができ、予め設定された閾値までの増加が、算出電流または複数の算出電流をそれぞれの閾値未満にするのに十分でない場合、演算ロジック３４３０は、さらに、ＸＭＵＬＴに単独で又はＲＯＦＦと組み合わせて作用することができる。
【0104】
説明全体を通して、実施形態は、フィルタ６３１０のロールオフ値を参照して説明されるが、さらなる代替実施形態では、ロールオフ値に対する作用の代わりに、またはそれに加えて、フィルタ６３１０のカットオフ周波数に作用することによって、同様の結果を得ることができる。したがって、この説明において、ＲＯＦＦの増大が参照されるとき、このことは、カットオフ周波数の低下によって置き換えられ得るか、またはそれに追加され得る代替実施形態が実装されることができる。同じことが、ＲＯＦＦの低下に対しても逆で当てはまる。
【0105】
上記では、演算ロジック３４３０およびフィルタ６３００の概略的な動作が提供されたが、さらなる特定の可能性のある実装形態が以下で説明される。本発明がこれらの特定の実装に限定されないことは、当業者には明らかであろう。
【0106】
特に、いくつかの実施形態では、適応フィルタ６３００は、制御入力として少なくともロールオフ係数ＲＯＦＦを有する可変ローパスフィルタ６３１０を含むことができ、演算ロジック３４３０は、好ましくは前述のように、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出出力電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの関数としてロールオフ係数ＲＯＦＦを計算するように構成されることができる。
【0107】
さらに、いくつかの実施形態では、適応フィルタ６３００は、制御入力として少なくとも乗数係数ＸＭＵＬＴを有する乗算器６３２０を含むことができ、演算ロジック７４３０は、好ましくは前述のように、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤおよび／または算出出力電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの関数として乗数係数ＸＭＵＬＴを計算するように構成されることができる。
【0108】
いくつかの好ましい実施形態では、平滑化フィルタ（図示せず）を係数ＸＭＵＬＴおよび／またはＲＯＦＦに適用することができる。好ましくは、平滑化フィルタは、負荷Ｌの駆動信号におけるアーチファクトを回避するのに十分遅いアタックタイム（attack time）を有することができる。特に、負荷Ｌが圧電スピーカーである場合、平滑化フィルタは、スピーカーによって出力されるオーディオ信号における可聴アーチファクトを回避するのに十分遅いアタックタイムを有するように構成されることができる。すなわち、平滑化フィルタによって、アーチファクトを生成する可能性があるそれぞれの係数の急激な変動を回避することが可能である。したがって、アタックタイムの特定の値は、回路および／または負荷の特定の構成に依存する。基準値として、いくつかの好ましい実施形態では、アタックタイムは好ましくは１～１００ｍｓの範囲であり、さらに好ましくは５０～５００ｍｓの範囲である。
【0109】
０（ゼロ）よりも高いアタックタイムを有する平滑化フィルタを有するフィルタを実装する実施形態では、電流予測において極大値が生じる場合、アタックタイムは、過電流状態を防止するのに十分に速く反応しない可能性があり、その場合、可能性のある電流制限に起因するアーチファクトにつながる可能性がある。したがって、これらの実施形態において、乗算器６３２０に基づくフィルタリングは、局所的な過電流状況に対してより速く反応することができるので、特に有利である。
【0110】
好ましい実施形態では、係数ＸＭＵＬＴは、有利には、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの現在の閾値と、それぞれの閾値を超えているとして検出されたＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよび／またはＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの値との比に対応することができる。一例として、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤが、対応する閾値の１１０％である場合、係数ＸＭＵＬＴは、有利には、１００／１１０に対応することができ、その結果、乗算器６３２０による乗算は、過電流状況をもたらさないレベルに信号を戻すことができる。
【0111】
ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ及びＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの両方に基づいて動作するこれらの実施形態では、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ及びＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの両方の電流閾値がそれぞれの電流によって超えられる場合、係数ＸＭＵＬＴは、好ましくは、上述したように計算された２つの比のうちの低い方に対応することができる。
【0112】
さらなる好ましい実施形態では、乗算器６３２０の動作は、有利には、平滑化フィルタのアタックタイムに対応する時間範囲に制限されて、この時間領域においても十分なフィルタリングを可能にすることができる。代替的に、乗算器６３２０は、フィルタのアタックタイムに対応する時間範囲において、後続の時間範囲よりも高いフィルタリングを提供するように構成され得る。
【0113】
したがって、上記した説明では、どのようにフィルタ２３００が動的モデル２４００によって受け取られたフィードバックに基づいて様々な種類のフィルタリングを提供することができるかを例示した。概して、動的モデルの動作は、過電流状態を示す信号を出力するために、係数演算ロジック３４３０による１つまたは複数の電流の計算およびそれらの電流と予め設定された閾値との比較に基づくものとして例示されている。この比較は、例えば、アナログ信号で動作する場合には差動増幅器をベースとした比較器を実装することによって、またはデジタル信号で動作する場合にはデジタル比較器を実装することによって、それ自体知られている複数の方法で係数演算ロジック３４３０によって実装されることができる。
【0114】
以下では、その比較のための特に有利な実装が図７を参照して説明されるさらなる特定の実施形態が説明される。
特に、図７に見られるように、いくつかの実施形態では、係数演算ロジック３４３０の可能性のあるさらなる実装形態であり得る係数演算ロジック７４３０は、第１のピーク検出器７４３１および／または第２のピーク検出器７４３２を含み得る。
特に、図７に見られるように、いくつかの実施形態では、係数演算ロジック３４３０の可能性のあるさらなる実装形態であり得る係数演算ロジック７４３０は、第１のピーク検出器７４３１および／または第２のピーク検出器７４３２を含み得る。
【0115】
第１のピーク検出器７４３１は、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤを入力として受け取り、算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤの最大値として最大算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ＿ＭＡＸを決定するように構成されている。同様に、第２のピーク検出器７４３２は、算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤを入力として受け取り、最大算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ＿ＭＡＸを算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤの最大値として決定するように構成されている。
【0116】
係数演算ロジック７４３０は、最大算出増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ＿ＭＡＸを予め設定された最大増幅器電流ＩＯＵＴ＿ＭＡＸと比較し、および／または最大算出ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ＿ＭＡＸを予め設定された最大ブースト電流ＩＢＳＴ＿ＭＡＸと比較し、その比較の結果に基づいて少なくとも１つの係数ＲＯＦＦ，ＸＭＵＬＴを出力するように構成された比較器７４３３をさらに含むことができる。
【0117】
１つまたは複数の入力の関数としての１つまたは複数の係数に対する特定の変更に関しては、前述の実施形態を参照されたい。特に、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤおよびＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤとそれぞれの閾値との比較について前述を参照した場合、同様の考慮を、ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ＿ＰＥＡＫおよびＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ＿ＰＥＡＫとそれぞれの閾値、すなわちＩＯＵＴ＿ＭＡＸおよびＩＢＳＴ＿ＭＡＸとの比較に適用することができる。
【0118】
ピーク検出器の導入は、過電流状態をもたらす電流信号の部分を考慮することを可能にする。これにより、比較器７４３３への入力が簡略化され、比較器はピーク値に対してのみ動作すればよく、信号全体に対しては動作しなくてよい。いくつかの好ましい実施形態では、それらピーク検出器は、それぞれの入力の最大振幅を出力することが好ましい。いくつかのさらなる好ましい実施形態では、それらはまた、例えば、絶対的および／または相対的な値で、最大振幅の持続時間に関する情報を出力してもよい。このタイミング情報は、例示されていないそれぞれのタイミング閾値と比較することによって、比較器によって使用されることもできる。このようにして、ピーク検出器によって出力されたタイミング情報が対応する閾値よりも高くない場合、比較器は、その出力の動作を行わないように構成されることができる。これは、例えば、ノイズ、短い一時的効果、および／または測定誤差によって引き起こされる非常に狭いピークおよび／またはスパイクに反応することを回避するために有用であり得る。
【0119】
この手法の代替として、図７に見られるように、係数演算ロジック７４３０は、少なくとも１つの係数ＲＯＦＦ，ＸＭＵＬＴを入力として受け取り、少なくとも１つの平滑化フィルタ７４３４，７４３５の適用後に少なくとも１つの係数ＲＯＦＦ，ＸＭＵＬＴを出力するように構成された少なくとも１つの平滑化フィルタ７４３４，７４３５を含むことができる。
【0120】
このようにして、フィルタ２３００の伝達関数の急激な変化を回避することができる。これにより、例えば負荷としてスピーカーを駆動する回路を使用する場合に可聴アーチファクトなどのアーチファクトを引き起こす可能性がある、フィルタ２３００によってフィルタリングされる信号の急激な変化が回避される。したがって、任意選択の平滑化フィルタは、演算ロジック７４３０の出力を低域通過させるための簡易的でかつ効果的な方法を提供する。好ましい実施形態では、１つまたは複数の平滑化フィルタは、ローパスフィルタによって実装され得る。
【0121】
さらに、平滑化フィルタ７４３４の実装が平滑化フィルタ７４３５の実装から独立していることは明らかであろう。さらに、当業者であれば、平滑化フィルタ７４３４および７４３５の特性が同じである必要はないことを理解するであろう。特に、それらの各々は、アーチファクトの回避とアルゴリズム有効性の最大化との間でトレードするようにプログラミングされ得るそれ自体のアタックタイムおよび／またはリリースタイムを有することができる。好ましい実施形態では、アタックタイムおよび／またはリリースタイムは、好ましくは１０マイクロ秒～１秒、さらにより好ましくは１００マイクロ秒～５００ｍｓである。
【0122】
以上、どのように本発明の様々な実施形態が駆動回路の１つまたは複数の電流を計算することができるか、およびどのようにこの情報をフィードバックループとして使用して入力信号をフィルタリングして、過電流状態による信号へのアーチファクトの導入を回避することができるかについて説明した。
【0123】
図８は、特に、入力信号ＶＩＮと適応フィルタ２３００との間に接続された遅延素子８５００の存在により、前述の実施形態とは異なる駆動回路８０００を概略的に示す。
概して、遅延素子の目的は、フィードバックループにおける処理によって生じる遅延が、動的モデル８４００を用いて補償されることを可能にすることである。このようにして、フィルタ２３００によってフィルタリングされる信号の部分が、動的モデル８４００によって以前にモデリングされたものであることを保証することが可能である。
概して、遅延素子の目的は、フィードバックループにおける処理によって生じる遅延が、動的モデル８４００を用いて補償されることを可能にすることである。このようにして、フィルタ２３００によってフィルタリングされる信号の部分が、動的モデル８４００によって以前にモデリングされたものであることを保証することが可能である。
【0124】
したがって、いくつかの好ましい実施形態では、遅延素子８５００によって導入される遅延は、動的モデル８４００の処理時間に対応することができる。好ましくは、動的モデル８４００の処理時間は、その複数の入力のうちの１つまたは複数の入力の変化と、その複数の出力のうちの１つまたは複数の出力の対応する変化との間に生じる時間であると理解することができる。
【0125】
いくつかの実用的な実装形態では、０．５ｍｓから５ｍｓまでの間の遅延が、駆動回路の動作に著しく悪影響を及ぼすことなく、動的モデル８４００の処理に十分な時間を提供することが分かっている。
【0126】
さらに、図８に見られるように、駆動回路８０００は、とりわけ、入力信号ＶＩＮと動的モデル８４００との間に接続された第２の適応フィルタ８４４０の存在により、前述の実施形態とは異なる。
【0127】
フィルタ８４４０は遅延８５００とは独立して実装できることは明らかであろう。この点において、説明全体を通して、各々が複数の特徴を含む様々な実施形態が例示および／または説明されていることに留意されたい。このことは、本発明を例示および／または説明した実施形態の特徴の特定の組み合わせに限定するものではない。逆に、実施形態のいずれかからの任意の特徴を、任意の残りの実施形態からの任意の特徴と組み合わせることができる。
【0128】
特に、第２の適応フィルタ８４４０は、適応フィルタ２３００と実質的に同じフィルタリングを提供するように構成されることができる。ここで、「実質的に」という用語は、第２の適応フィルタ８４４０によって提供されるフィルタリングが、モデル８４００に出力される信号によって、モデル８４００がフィルタ２３００を駆動する場合に前述の動作を得ること、特にドライバー１１００および／または負荷Ｌにおける過電流状態を回避することができるようにモデル８４００を動作させるようなものであることを意味するように解釈されることができる。言い換えれば、フィルタ２３００および８４４０は、厳密に同じ出力を供給する必要はないが、先に定義されたように、その目的に従ってモデル８４００の動作を可能にするのに十分に類似した出力を供給する。
【0129】
さらなる実施形態では、第２の適応フィルタ８４４０は、適応フィルタ２３００によって適用されるフィルタリングの＋／－１０％の範囲内のフィルタリングを提供するように構成され得る。さらなる実施形態では、第２の適応フィルタ８４４０は、フィルタ２３００と同じフィルタリングを提供するように構成され得る。
【0130】
さらに、第２の適応フィルタ８４４０は、フィルタ２３００に関して説明されたものと同様の方法で、動的モデルの出力に基づいて入力信号ＶＩＮをフィルタリングするように構成され得る。このことは、フィルタ８４４０の出力がフィルタ２３００の出力と互換性があることを保証するので、モデル８４００は、回路内の電流の変化をより正確にモデリングすることができる。
【0131】
図９は、適応フィルタ９３００の形態のフィルタ２３００のさらなる可能性のある実装形態を示す。図９に見られるように、適応フィルタ９３００は、少なくとも２つの枝路、好ましくは３つの枝路に沿って信号ＶＩＮをフィルタリングする複数のローパスフィルタおよびハイパスフィルタを含むことができる。例えば、第１の枝路はローパスフィルタ９３３１を含み、第２の枝路はハイパスフィルタ９３３２およびローパスフィルタ９３４１を含み、第３の枝路はハイパスフィルタ９３３２およびハイパスフィルタ９３４２を含む。
【0132】
フィルタ９３００の出力ＶＩＮ＿ＦＩＬＴは、加算器９３６０を用いて少なくとも２つの枝路の出力を組み合わせることによって取得される。
好ましくは、結合の前に、１つ以上の枝路の出力に利得を乗算することができる。例えば、例示された第２の枝路の出力は、乗算器９３５１において利得Ｇ１で乗算され、例示された第３の枝路の出力は、乗算器９３５２において利得Ｇ２で乗算される。
好ましくは、結合の前に、１つ以上の枝路の出力に利得を乗算することができる。例えば、例示された第２の枝路の出力は、乗算器９３５１において利得Ｇ１で乗算され、例示された第３の枝路の出力は、乗算器９３５２において利得Ｇ２で乗算される。
【0133】
好ましい実施形態では、ハイパスフィルタ９３３２およびローパスフィルタ９３３１は、オールパスセクション（all-pass section）９３３０を構成する。同様に、ハイパスフィルタ９３４２およびローパスフィルタ９３４１は、オールパスセクション９３４０を構成することができる。
【0134】
このような構成は特に有利である。特に、それはフィルタ９３００のロールオフの容易な制御を可能にする。特に、０ｄＢ／ｄｅｃａｄｅのロールオフ値であるフィルタリング動作が必要とされない場合、フィルタ９３００は、Ｇ１およびＧ２を適切に制御することによって、ならびに／またはオールパスセクション９３３０および／もしくはオールパスセクション９３４０のカットオフ周波数を適切に制御することによって、オールパスフィルタを実装することができる。
【0135】
特に、いくつかの実施形態では、反復プロセスは、フィルタ９３００が要求されたプロファイルの近似となるように、ローパスおよびハイパスフィルタのカットオフ周波数ならびにＧ１およびＧ２を特定するように構成されることができる。
【0136】
より具体的には、いくつかの実施形態では、Ｇ１およびＧ２は、
【0137】
【数2】
【0138】
ここで、ｄＢは所望のロールオフであり、ｄｅｌｔａ１およびｄｅｌｔａ２は、所望のロールオフの関数として反復プロセスによって決定されることができる。
以上、どのように本発明が一般的な容量性負荷Ｌを駆動する回路を提供することができるかについて説明した。上記の説明から明らかなように、これは、任意の容量性負荷に適用され、信号におけるアーチファクトの存在につながる可能性がある過電流状態を回避するために、入力信号をフィルタリングする場合に、キャパシタンスおよび／または電源における可能性のある変動をトラッキングすることができるという利点を有する。
以上、どのように本発明が一般的な容量性負荷Ｌを駆動する回路を提供することができるかについて説明した。上記の説明から明らかなように、これは、任意の容量性負荷に適用され、信号におけるアーチファクトの存在につながる可能性がある過電流状態を回避するために、入力信号をフィルタリングする場合に、キャパシタンスおよび／または電源における可能性のある変動をトラッキングすることができるという利点を有する。
【0139】
そのような挙動は、任意の負荷Ｌを駆動する場合に望ましいが、容量性負荷Ｌがスピーカーであるときに特に有利であり、スピーカーが１つまたは複数の圧電部品またはＭＥＭＳをベースとしたものである場合にさらに有利である。これらの技術を用いてスピーカーを実現するための様々な方法が知られており、それら自体も知られている。
【0140】
さらに、本発明は、負荷Ｌを直接測定することなく、負荷Ｌの両端間の電圧、負荷Ｌを流れる電流、および／またはドライバー１０００の出力における電圧および／または電流の測定に依存して、上述した利点を得ることができることに留意されたい。したがって、本発明は、大幅な変更なしに、広範囲の負荷に適用することができる。
【0141】
本発明は駆動回路を対象としているが、本発明は、好ましくは１つまたは複数の圧電部品またはＭＥＭＳをベースとしたスピーカーと、スピーカーを駆動する上述した実施形態のいずれかによる回路とを備える携帯電話、テーブル、ノートブック、またはより一般的には任意の種類の電子デバイスなどのデバイスを対象とすることもできることは明らかであろう。
【0142】
さらに、本発明をデバイスに関して説明してきたが、対応する方法および／またはコンピューティングデバイスを実現できることは当業者には明らかである。
概して、上記した動的モデルおよび適応フィルタを参照して説明したすべての機能は、対応する方法ステップによって、および／またはＣＰＵによって実行される対応する複数の命令によって実施されることができる。
概して、上記した動的モデルおよび適応フィルタを参照して説明したすべての機能は、対応する方法ステップによって、および／またはＣＰＵによって実行される対応する複数の命令によって実施されることができる。
【0143】
例えば、図１０は、ステップＳ１０１～Ｓ１０４を含む方法を示す。
ステップＳ１０１は、動的モデルに対する複数の入力を取得することを含む。複数の入力は、例えば、ＶＩＮ、ＶＬ、ＩＬ、ＶＢＡＴ、ηのいずれか、より一般的には、動的モデルに入力されるものとして説明した値のいずれかなど、前述の入力のいずれかとすることができる。好ましい実施形態では、動的モデルによってトラッキングされる複数の入力は、少なくとも負荷ＬのキャパシタンスＣＬと、回路の少なくとも複数の部分に電力を供給するために使用される電源の電圧ＶＢＡＴとを含む。
ステップＳ１０１は、動的モデルに対する複数の入力を取得することを含む。複数の入力は、例えば、ＶＩＮ、ＶＬ、ＩＬ、ＶＢＡＴ、ηのいずれか、より一般的には、動的モデルに入力されるものとして説明した値のいずれかなど、前述の入力のいずれかとすることができる。好ましい実施形態では、動的モデルによってトラッキングされる複数の入力は、少なくとも負荷ＬのキャパシタンスＣＬと、回路の少なくとも複数の部分に電力を供給するために使用される電源の電圧ＶＢＡＴとを含む。
【0144】
ステップＳ１０２は、動的モデルの１つまたは複数の出力を計算することを含む。複数の出力は、例えば、ＸＭＵＬＴ、ＲＯＦＦ、Ｇ１、Ｇ２、ηのいずれか、より一般的には、動的モデルによって出力されるものとして説明した値のいずれかなど、前述の出力のいずれかとすることができる。
【0145】
ステップＳ１０３は、前述したように、フィルタの特定の構成に応じて変化し得る動的モデルの複数の出力に基づいてフィルタを設定することを含む。
ステップＳ１０４は、負荷Ｌを駆動しながら、設定されたフィルタを用いて入力信号をフィルタリングすることを含む。
ステップＳ１０４は、負荷Ｌを駆動しながら、設定されたフィルタを用いて入力信号をフィルタリングすることを含む。
【0146】
デバイスの特徴に関して前述した機能を実行するために、さらなるステップを定義することができる。
同様に、本発明は、プロセッサを適切に駆動することによって前述した様々な機能を実施することができるコンピューティングデバイス１１０００によって実装されることができる。図１１を参照すると、コンピューティングデバイス１１０００は、特に、プロセッサ１１０００、入力／出力手段１１２００、およびメモリ１１３００を含むことができる。メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに前述した機能のいずれかを実行させることができる複数の命令を含むことができる。さらに、場合によってはメモリからの複数の命令に基づいて直接駆動される入力／出力手段１１２００を介して、および／またはプロセッサを介して、１つまたは複数の入力を取得し、１つまたは複数の出力を供給することが可能である。
同様に、本発明は、プロセッサを適切に駆動することによって前述した様々な機能を実施することができるコンピューティングデバイス１１０００によって実装されることができる。図１１を参照すると、コンピューティングデバイス１１０００は、特に、プロセッサ１１０００、入力／出力手段１１２００、およびメモリ１１３００を含むことができる。メモリは、プロセッサによって実行されると、プロセッサに前述した機能のいずれかを実行させることができる複数の命令を含むことができる。さらに、場合によってはメモリからの複数の命令に基づいて直接駆動される入力／出力手段１１２００を介して、および／またはプロセッサを介して、１つまたは複数の入力を取得し、１つまたは複数の出力を供給することが可能である。
【0147】
特に、本発明は、複数のディスクリート部品とコンピューティングデバイスとの組み合わせとして実現することもできる。好ましくは、コンピューティングデバイスは、動的モデルおよび／または様々なフィルタを実装するために使用されることができ、複数のディスクリート部品は、残りの特徴のために、特にドライバーのために使用されることができる。
【0148】
したがって、最悪の場合の仮定に基づかずに、実際の条件を考慮して、容量性負荷を効率的に駆動することができる方法が示された。この方法は、駆動電力を不必要に犠牲にすることなく、駆動電力を代わりに利用可能として、負荷が駆動されることを可能にし、駆動信号においてアーチファクトを生成することなく使用されることができる。同時に、本発明の構成は、そうでなければアーチファクトの生成につながるであろう負荷、電源および駆動信号の条件について増幅がリアルタイムで低減されることを可能にする。
【0149】
様々な特徴を有するいくつかの実施形態を説明および／または例示してきたが、本発明が特徴の特定の組み合わせに限定されないことは当業者には明らかであろう。代わりに、さらなる実施形態が、特許請求の範囲内で、１つまたは複数の実施形態から別々に特徴を組み合わせることによって得られることができる。
【符号の説明】
【0150】
１０００Ａ：駆動回路
１１００：増幅器
１２００Ａ：ローパスフィルタ
１２１０：抵抗器
Ｌ：容量性負荷
１０００Ｂ：駆動回路
１２００Ｂ：ローパスフィルタ
１０００Ｃ：駆動回路
１３００適応フィルタ
１４００：負荷モデル
２０００：駆動回路
２３００：適応フィルタ
２４００動的モデル
ＶＩＮ：入力信号
ＶＬ：測定負荷電圧
ＩＬ：測定負荷電流
ＣＬ：負荷キャパシタンス
ＶＢＡＴ：電源電圧
３０００：駆動回路
３１００：増幅器
３１１０：ブーストコンバータ
３１２０：ドライバー
３４００：動的モデル
３４１０：負荷電流モデル
３４２０：ブースト電流モデル
３４３０：係数演算ロジック
ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ：算出増幅器電流
ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ：算出ブースト電流
４４１０：負荷電流モデル
４４１１：負荷キャパシタンスモデル
４４１２：増幅器モデル
４４１３：電流演算器
ＣＬ＿ＰＲＥＤ：算出負荷キャパシタンス
ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤ：予想増幅器出力電圧
５４２０：ブースト電流モデル
５４２１：電流演算器
η：ブーストコンバータ効率
６３００：適応フィルタ
６３１０：ローパスフィルタ
６３２０：乗算器
７４３０：係数演算ロジック
７４３１，７４３２：ピーク検出部
７４３３：比較器
７４３４，７４３５：平滑化フィルタ
８０００：駆動回路
８４００：動的モデル
８４４０：遅延
８５００：遅延
９３００：適応フィルタ
９３３０：オールパスセクション
９３３１：ローパスフィルタ
９３３２：ハイパスフィルタ
９３４０：オールパスセクション
９３４１：ローパスフィルタ
９３４２：ハイパスフィルタ
９３５１，９３５２：乗算器
９３６０：加算器
１００００：方法
Ｓ１０１：入力の取得
Ｓ１０２：出力の計算
Ｓ１０３：フィルタの設定
Ｓ１０４：信号のフィルタリング
１１０００：コンピューティングユニット
１１１００：プロセッサ
１１２００：入力／出力
１１３００：メモリ
１１００：増幅器
１２００Ａ：ローパスフィルタ
１２１０：抵抗器
Ｌ：容量性負荷
１０００Ｂ：駆動回路
１２００Ｂ：ローパスフィルタ
１０００Ｃ：駆動回路
１３００適応フィルタ
１４００：負荷モデル
２０００：駆動回路
２３００：適応フィルタ
２４００動的モデル
ＶＩＮ：入力信号
ＶＬ：測定負荷電圧
ＩＬ：測定負荷電流
ＣＬ：負荷キャパシタンス
ＶＢＡＴ：電源電圧
３０００：駆動回路
３１００：増幅器
３１１０：ブーストコンバータ
３１２０：ドライバー
３４００：動的モデル
３４１０：負荷電流モデル
３４２０：ブースト電流モデル
３４３０：係数演算ロジック
ＩＯＵＴ＿ＰＲＥＤ：算出増幅器電流
ＩＢＳＴ＿ＰＲＥＤ：算出ブースト電流
４４１０：負荷電流モデル
４４１１：負荷キャパシタンスモデル
４４１２：増幅器モデル
４４１３：電流演算器
ＣＬ＿ＰＲＥＤ：算出負荷キャパシタンス
ＶＯＵＴ＿ＰＲＥＤ：予想増幅器出力電圧
５４２０：ブースト電流モデル
５４２１：電流演算器
η：ブーストコンバータ効率
６３００：適応フィルタ
６３１０：ローパスフィルタ
６３２０：乗算器
７４３０：係数演算ロジック
７４３１，７４３２：ピーク検出部
７４３３：比較器
７４３４，７４３５：平滑化フィルタ
８０００：駆動回路
８４００：動的モデル
８４４０：遅延
８５００：遅延
９３００：適応フィルタ
９３３０：オールパスセクション
９３３１：ローパスフィルタ
９３３２：ハイパスフィルタ
９３４０：オールパスセクション
９３４１：ローパスフィルタ
９３４２：ハイパスフィルタ
９３５１，９３５２：乗算器
９３６０：加算器
１００００：方法
Ｓ１０１：入力の取得
Ｓ１０２：出力の計算
Ｓ１０３：フィルタの設定
Ｓ１０４：信号のフィルタリング
１１０００：コンピューティングユニット
１１１００：プロセッサ
１１２００：入力／出力
１１３００：メモリ
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図3A】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
