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【発明の名称】 音響装置
【発明者】 【氏名】山根 直人
【住所又は居所】鳥取県鳥取市南吉方3丁目201番地 鳥取三洋電機株式会社内
【氏名】安森 正憲
【住所又は居所】広島県広島市南区的場町1−5−5 株式会社テクノクラーツ内
【課題】スピーカ等が短絡した時や定格外のスピーカが接続された時に各部品を保護し、アンプ内の部品が異常温度上昇する事を防止し、コストが安い音響装置を提供する。

【解決手段】電源部5と、電源部5が出力する電圧を降圧するレギュレータ部2と、レギュレータ部2に接続されたアンプ7と、アンプ7に接続されたスピーカ8,9とを備え、アンプ7又はスピーカ8,9が短絡した場合に、レギュレータ部2に内蔵された保護回路は、レギュレータ部2の出力電圧を停止させる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電源部と、前記電源部が出力する電圧を降圧するレギュレータ部と、前記レギュレータ部に接続されたアンプと、前記アンプに接続されたスピーカとを備え、前記アンプ又は前記スピーカが短絡した場合に、前記レギュレータ部に内蔵された保護回路は、前記レギュレータ部の出力電圧を停止させる事を特徴とする音響装置。
【請求項2】
前記レギュレータ部に供給される電流を測定する電流検出部を設け、前記アンプに内蔵された保護部を前記電流検出部に接続させ、前記電流検出部がしきい値を検出すると、前記保護部は、前記アンプの出力電圧を停止させる事を特徴とする請求項1の音響装置。
【請求項3】
前記保護部の入力側に接続された外部端子を前記アンプに設け、前記アンプ内の部品の温度を検出する温度検出部を設け、前記温度検出部の出力側を前記外部端子に接続させ、前記電流検出部の出力側を前記外部端子に接続させた事を特徴とする請求項2の音響装置。
【請求項4】
前記電流検出部は少なくとも、抵抗と、増幅回路と、比較回路と、反転回路とを有し、前記抵抗は前記電源部と前記レギュレータ部との間に接続され、前記増幅回路は前記抵抗による降圧電圧を増幅し、前記比較回路は前記増幅された電圧と基準電圧とを比較し、前記反転回路は前記比較回路の出力電圧を反転して出力する事を特徴とする請求項2の音響装置。
【請求項5】
前記アンプはD級アンプである事を特徴とする請求項2の音響装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は音響装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の装置は、例えば特許文献1に示されている。この特許文献1によると、出力回路の短絡時に、負荷駆動回路の焼損を防止する保護装置が示されている。
【特許文献1】特開2001−68946号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記装置において、出力回路がスピーカであり、このスピーカの定格が例えばインピーダンス8Ωとする。そして例えば、使用者が誤って、インピーダンス4Ωのスピーカを、この装置に接続したとする。この時、アンプ等に流れる電流は定格値の2倍となり、スピーカやアンプやレギュレータ部や電源部が加熱する、第1の欠点がある(この時、上記保護装置は動作しない)。
【0004】
更に上記装置では、アンプ内の部品(例えば、MOS−FET等)は異常温度上昇しても安全装置が無い、第2の欠点がある。この欠点を解消するために、温度検出部を設けた場合、電流検出部に従い動作する第1の保護部に加えて、温度検出部に従い動作する第2の保護部が必要となる。その結果、装置のコストが高くなる、第3の欠点がある。
【0005】
従って、本発明はこの様な従来の欠点を考慮して、スピーカ等が短絡した時や定格外のスピーカが接続された時に各部品を保護し、アンプ内の部品が異常温度上昇する事を防止し、かつコストが安い音響装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、請求項1の本発明では、電源部と、電源部が出力する電圧を降圧するレギュレータ部と、レギュレータ部に接続されたアンプと、アンプに接続されたスピーカとを備え、アンプ又はスピーカが短絡した場合に、レギュレータ部に内蔵された保護回路は、レギュレータ部の出力電圧を停止させる。
【0007】
請求項2の本発明では、レギュレータ部に供給される電流を測定する電流検出部を設けアンプに内蔵された保護部を電流検出部に接続させ、電流検出部がしきい値を検出すると保護部は、アンプの出力電圧を停止させる。
【0008】
請求項3の本発明では、保護部の入力側に接続された外部端子を前記アンプに設け、アンプ内の部品の温度を検出する温度検出部を設け、温度検出部の出力側を外部端子に接続させ、電流検出部の出力側を外部端子に接続させた。
【0009】
請求項4の本発明では、電流検出部は少なくとも、抵抗と、増幅回路と、比較回路と、反転回路とを有し、抵抗は電源部とレギュレータ部との間に接続され、増幅回路は抵抗による降圧電圧を増幅し、比較回路は増幅された電圧と基準電圧とを比較し、反転回路は比較回路の出力電圧を反転して出力する。
【0010】
請求項5の本発明では、アンプはD級アンプであるものとする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1の本発明では、電源部と、電源部が出力する電圧を降圧するレギュレータ部と、レギュレータ部に接続されたアンプと、アンプに接続されたスピーカとを備え、アンプ又はスピーカが短絡した場合に、レギュレータ部に内蔵された保護回路は、レギュレータ部の出力電圧を停止させる。上記構成により、アンプまたはスピーカが短絡した場合に、レギユレータ部の出力電圧を停止させるので、アンプ又はスピーカの各部品に過電流が流れる事を防止できる。
【0012】
請求項2の本発明では、レギュレータ部に供給される電流を測定する電流検出部を設けアンプに内蔵された保護部を電流検出部に接続させ、電流検出部がしきい値を検出すると保護部は、アンプの出力電圧を停止させる。上記構成により、アンプに定格外のスピーカが接続された場合に、電流検出部がしきい値を検出し、保護部はアンプの出力電圧を停止させる。その結果、上記の場合には、アンプやスピーカの各部品に過電流が流れる事を防止できる。
【0013】
請求項3の本発明では、保護部の入力側に接続された外部端子を前記アンプに設け、アンプ内の部品の温度を検出する温度検出部を設け、温度検出部の出力側を外部端子に接続させ、電流検出部の出力側を外部端子に接続させた。この様に、温度検出部の出力側をアンプの外部端子に接続させ、電流検出部の出力側を同一の外部端子に接続させ、単一の保護部が温度検出による出力停止動作と、電流検出による出力停止動作を行う。この様に、外部端子が1個であり、2つの出力停止動作を、1個の保護部で行うので、コストが安くなる。
【0014】
請求項4の本発明では、電流検出部は少なくとも、抵抗と、増幅回路と、比較回路と、反転回路とを有し、抵抗は電源部とレギュレータ部との間に接続され、増幅回路は抵抗による降圧電圧を増幅し、比較回路は増幅された電圧と基準電圧とを比較し、反転回路は比較回路の出力電圧を反転して出力する。検出電圧は細かく変動するが、一度、しきい値を越えると、基準電圧を下げる。比較回路を構成するコンパレータの出力側と、基準電圧用の入力側との間に設けられた抵抗が上記動作を行わせる。その結果、検出電圧が微妙に下がっても、上記コンパレータの出力電圧は変化しない。
【0015】
請求項5の本発明では、アンプはD級アンプであるものとする。D級アンプにおいて、スピーカに対し、デジタルパルス信号を出力するので、他のクラスのアンプに比べ、低歪率を有し、高いS/N比を有する出力信号を与える事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下に、図1ないし図4に従い、本発明を実施するための最良の形態に係る音響装置1を説明する。図1は、この音響装置1のブロック図である。図2は、音響装置1に用いられるレギュレータ部2等の電気回路図である。図3は、レギュレータ部2に用いられる三端子レギュレータ3のブロック図である。図4は、音響装置1に用いられる電流検出部4の電気回路図である。
【0017】
電源部5は例えば、トランスと、ブリッジ整流回路と、平滑回路(共に図示せず)等からなり、例えば入力側が商用電源(交流100ボルト)に接続されている。電源部5は例えば、直流14ボルトを出力する。
【0018】
電源部5の出力側は抵抗6(例えば、0.33Ω)を介して、レギュレータ部2の入力側に接続されている。レギュレータ部2は、電源部5が出力する電圧を、例えば直流13ボルトに降圧し、出力するものである。
【0019】
アンプ7の入力側はレギュレータ部2の出力側に接続されている。アンプ7の出力側はスピーカ8,9に接続されている。電流検出部4は、レギュレータ部2に供給される電流を測定するものである。
【0020】
温度検出部12は、アンプ7内の部品(例えば、MOS−FET等)の温度を検出するものである。温度検出部12は例えば、電源受入部13と、抵抗14と、サーミスタ15と、ダイオード16等からなる。
【0021】
電源受入部13は、電源供給部(図示せず)から例えば、直流5ボルトを受け入れるものである。サーミスタ15は例えば、ポジスタ(株式会社 村田製作所が所有するサーミスタの登録商標)である。サーミスタ15は、アンプ7の部品の表面に取り付けられている。
【0022】
サーミスタ15の一側は、抵抗14を介して、電源受入部13に接続され、サーミスタ15の他側は接地されている。ダイオード16の一側は、抵抗14とサーミスタ15との接続点に接続されている。ダイオード16の他側は、外部端子17に接続されている。上記部品13,14,15,16等により、温度検出部12は構成されている。
【0023】
アンプ7に内蔵された保護部18の入力側は、アンプ7の外部端子17に接続されている。温度検出部12の出力側は、外部端子17に接続されている。
【0024】
電流検出部4の出力側はダイオードを介して、外部端子17に接続されている。即ち、アンプ7に内蔵された保護部18は、電流検出部4に接続されている。
【0025】
アンプ7は例えば、変調器19と、電源供給部20と、変調器21と、保護部18と、制御部23と、駆動部24,25等から構成されている。
【0026】
第1アナログ音声信号は端子10を介して入力され、増幅器(図示せず)により増幅される。変調器19は、入力された上記増幅信号のパルス幅を変調し、駆動部24(MOS−FET等からなる)へ出力する。
【0027】
電源供給部20の入力側には、レギュレータ部2からの出力電圧(例えば、直流13ボルト)が入力される。電源供給部20は駆動部24に対し、電源を供給する。これにより駆動部24はスピーカ8に対し、所定の出力電圧を出力する。
【0028】
同様に、第2アナログ音声信号は端子11を介して入力され、増幅器(図示せず)により増幅される。変調器21は、入力された上記増幅信号のパルス幅を変調し、駆動部25(MOS−FET等からなる)へ出力する。
【0029】
電源供給部20の入力側には、レギュレータ部2からの出力電圧(例えば、直流13ボルト)が入力される。電源供給部20は駆動部25に対し、電源を供給する。これにより駆動部25はスピーカ9に対し、所定の出力電圧を出力する。この様に、アンプ7はD級アンプにて構成されている。
【0030】
保護部18の出力側は、駆動部24の制御端子および駆動部25の制御端子に接続されている。保護部18は例えば、コンパレータと、複数の論理回路等から構成されている。以上の部品により、この音響装置1は構成されている。
【0031】
なお、上記説明と異なり、電流検出部4と同じ構成をした第2電流検出部4a(図示せず)を設けても良い。そして、第2電流検出部4aの入力側は、電源部5の出力側に接続されている。
【0032】
そして、電流検出部4の出力側と、第2電流検出部4aの出力側は、アンドゲート(図示せず)の入力側に接続されている。アンドゲートの出力側は外部端子17に接続されている。
【0033】
次に、図2に従い、レギュレータ部2を説明する。端子26は電源部5の出力側に接続されている。端子27は、アンプ7に設けられた電源供給部20の入力側に接続されている。
【0034】
レギュレータ部2は、抵抗28と、トランジスタ29と、三端子レギュレータ3と、抵抗30と、可変抵抗31と、抵抗32と、コンデンサ33等から構成されている。抵抗6は端子26と、導電部35との間に接続されている。コンデンサ36の一側は導電部35に接続され、他側は接地されている。
【0035】
トランジスタ29のエミッタは導電部35に接続され、コレクタは導電部37に接続され、ベースは三端子レギュレータ3の端子aに接続されている。抵抗28は上記エミッタと、上記ベースとの間に接続されている。
【0036】
三端子レギュレータ3の端子bは接地されている。抵抗30と可変抵抗31と抵抗32からなる直列回路の一側は、導電部37に接続されている。三端子レギュレータ3の端子cは、可変抵抗31と抵抗32との接続点に接続されている。コンデン33の一側は導電部37に接続され、他側は、可変抵抗31と抵抗32との接続点に接続されている。
【0037】
コンデンサ34の一側は導電部37に接続され、他側は接地されている。上記部品28,29,3,30,31,32,33等により、レギュレータ部2は構成されている。
【0038】
次に、図3に従い、三端子レギュレータ3を説明する。三端子レギュレータ3は、スタート回路38と、定電流回路39と、基準電圧回路40と、定電流回路41と、保護手段42と、増幅器43と、保護回路44等により、構成されている。
【0039】
スタート回路38の第1端子は導電部45に接続され、第2端子は端子bに接続され、第3端子は導電部46に接続されている。スタート回路38は、電源投入と同時に、正常動作を開始するものである。定電流回路39の一側は導電部45に接続され、他側は導電部46に接続されている。
【0040】
基準電圧回路40は第1端子を介して、基準電圧を出力するものである。基準電圧回路40の第1端子は、導電部46に接地されている。基準電圧回路40の第2端子は端子bに接続されている。
【0041】
定電流回路41の一側は導電部45に接続され、他側は保護手段42の第1端子に接続されている。保護手段42の第2端子は基準電圧回路40の第3端子に接続されている。保護手段42の第3端子は、トランジスタ47のエミッタに接続されている。
【0042】
図3に示す様に、保護手段42は、トランジスタ47のエミッタとベースとの間に接続されている。保護手段42は、端子aから入力される入力電圧が過大になる程、導電部45を流れる電流を小さくする様に、動作する。この様にして、保護手段42はトランジスタ47の動作を保護する。
【0043】
増幅器43は例えばコンパレータ等からなり、その第1入力端子は端子cに接続されている。増幅器43の第2入力端子は基準電圧回路40の第1端子(出力側)に接続されている。
【0044】
増幅器43の出力端子は導電部48に接続されている。トランジスタ47のベースは導電部48に接続されている。定電流回路41の他側は導電部48に接続され、保護手段42の第1端子に接続されている。
【0045】
保護回路44の一側は導電部48に接続されている。保護回路44の他側は、増幅器43の第1入力端子と、端子cとの接続点に接続されている。保護回路44は、複数の定電流源と、複数のトランジスタと、抵抗等から構成されている。以上の部品により、三端子レギュレータ3は構成されている。
【0046】
上記構成により、レギュレータ部2は定電圧(例えば、直流13ボルト)を、アンプ7に対して出力する。即ち、アンプ7と、スピーカ8,9において、許容範囲内で負荷電流が変動しても、レギュレータ部2は一定の電圧を出力する。
【0047】
しかし、アンプ7又はスピーカ8,9において、負荷電流が許容範囲を、はるかに越えた場合、レギュレータ部2に設けられた保護回路44は、出力電圧をゼロにする。即ち、上記負荷電流が許容範囲を、はるかに越えた場合、導電部45を流れる電流が増加する。この時、保護回路44に設けられた第1トランジスタがオンし、端子cから出力される出力電圧が低下し、ゼロになる。
【0048】
この様に、アンプ7又はスピーカ8,9が短絡した場合には、上記負荷電流は急速に増える。この時、レギュレータ部2に内蔵された保護回路44は、レギュレータ部2の出力電圧を停止させる。
【0049】
次に、図4に従い、電流検出部4を説明する。電流検出部4は、端子49と、抵抗6と増幅回路50と、平滑回路51と、比較回路52と、反転回路53と、端子54等から構成されている。
【0050】
端子49は、電源部5の出力側に接続されている。抵抗6は、端子49と、レギュレータ部2の入力側との間に接続されている。即ち、抵抗6は、電源部5とレギュレータ部2との間に接続されている。
【0051】
導電部55は、抵抗6とレギュレータ部2との接続点と、抵抗56の一つの入力側との間に接続されている。抵抗56の他側は、コンパレータ57の一つの入力側に接続されている。抵抗58は、抵抗56とコンパレータ57との接続点と、コンパレータ57の出力側との間に接続されている。
【0052】
導電部59は、端子49と抵抗6との接続点と、抵抗60の一側との間に接続されている。抵抗60の他側は、コンパレータ57の他の入力側との間に接続されている。抵抗61の一入力側は、抵抗60とコンパレータ57との接続点に接続されている。抵抗61の他側は接地されている。
【0053】
上記部品55,56,57,58,59,60,61等により、増幅回路50は構成されている。この様に、増幅回路50は、抵抗6による降圧電圧を増幅し、出力するものである。
【0054】
抵抗62は、コンパレータ57の出力側と、コンパレータ63の一つの入力側との間に接続されている。コンデンサ64の一側は、抵抗62とコンパレータ63との接続点に接続されている。コンデンサ64の他側は接地されている。
【0055】
この抵抗62とコンデンサ64とにより、平滑回路51は構成されている。平滑回路51は、コンパレータ57の出力電圧を平滑するものである。
【0056】
比較回路52は、コンパレータ63と、電源受入部65と、抵抗66と、抵抗67と、抵抗68と、導電部69等により、構成されている。
【0057】
電源受入部65は、電源供給部(図示せず)から、所定の直流電圧を受け入れるものである。抵抗66,67からなる直列回路の一側は電源受入部65に接続され、上記直列回路の他側は接地されている。
【0058】
抵抗68の一側は、抵抗66と抵抗67との接続点に接続されている。抵抗68の他側は、コンパレータ63の出力側に接続されている。
【0059】
上記部品からなる比較回路52は、上記増幅され、平滑された電圧(以下に、検出電圧と呼ぶ)と、基準電圧とを比較する。抵抗6を流れる電流が、しきい値に到達した時、コンパレータ63へ入力される検出電圧が基準電圧と同一になる様に、基準電圧は設定されている。
【0060】
コンパレータ63のプラス側は基準電圧が入力され、マイナス側は検出電圧が入力される。従って、検出電圧が基準電圧より低ければ、コンパレータ63はVCC(所定の直流電圧)を出力する。検出電圧が基準電圧以上になれば、コンパレータ63はゼロボルトを出力する。
【0061】
反転回路53は例えば、電源受入部70と、抵抗71と、抵抗72と、抵抗73と、トランジスタ74とにより、構成されている。
【0062】
電源受入部70は、電源供給部(図示せず)から、所定の直流電圧を受け入れるものである。抵抗71は、電源受入部70と、トランジスタ74のコレクタとの間に接続されている。上記コレクタと抵抗71との接続点は、導電部75を介して、端子54に接続されている。
【0063】
トランジスタ74のベースと、コンパレータ63の出力側との間に、抵抗72が接続されている。抵抗73の一側は、トランジスタ74のベースと抵抗72との接続点に接続されている。抵抗73の他側は、トランジスタ74のエミッタと共に接地されている。
【0064】
上記部品70,71,72,73,74,75等により、反転回路53は、比較回路52の出力電圧を反転して、出力するものである。即ち、検出電圧が基準電圧より低ければ(通常時)、電流検出部4はゼロボルト(Low信号)を出力する。検出電圧が基準電圧以上(過電流時)になれば、電流検出部4はHigh信号を出力する。以上の部品によりこの音響装置1は構成されている。
【0065】
次に、図1ないし図4に従い、音響装置1の動作を説明する。例えば、各々のインピーダンスが定格(8Ω)であるスピーカ8,9がアンプ7に接続された場合、抵抗6を流れる電流は、しきい値より小さい(通常時)。この時、電流検出部4はしきい値より小さい電流を検出し、アンプ7の外部端子17に対し、Low信号を出力する。
【0066】
この時、外部端子17に接続された保護部18には、Low信号が入力される。そして保護部18は、駆動部24の制御端子および駆動部25の制御端子にHigh信号を出力する。
【0067】
その結果、駆動部24,25はオンし、アンプ7はスピーカ8,9に対し、所定の出力電圧を出力する。スピーカ8,9は所定の音声を出力する。
【0068】
また例えば、各々のインピーダンスが4Ωのスピーカ8a,9a(図示せず)が間違って、アンプ7に接続された場合には、抵抗6を流れる電流は、しきい値より大きい(過電流時)。この時、電流検出部4は、しきい値を検出し(具体的には、しきい値以上の電流を検出)、外部端子17に対し、High信号を出力する。
【0069】
この時、保護部18には、High信号が入力される。そして、保護部18は、駆動部24の制御端子および駆動部25の制御端子にLow信号を出力する。
【0070】
その結果、駆動部24,25はオフし、アンプ7はスピーカ8a,9aに対し、出力電圧の供給を停止する。スピーカ8a,9aの音声は停止する。即ち、電流検出部4がしきい値を検出すると、アンプ7の保護部18は、アンプ7の出力電圧を停止させる。
【0071】
更に、サーミスタ15は雰囲気温度が高くなる程、抵抗が大きくなる物が用いられる。例えば、室温(約20℃)で、ゼロΩであり、雰囲気温度が80℃になった時、抵抗値が10kΩになるものが用いられる。
【0072】
例えば、室温状態の時、サーミスタ15の抵抗は約ゼロΩであり、ダイオード16を介して、抵抗14とサーミスタ15との接続点に、接続された外部端子17には、Low信号が入力される。また、スピーカ8,9がアンプ7に接続されているとする。
【0073】
この時、保護部18にはLow信号が入力され、保護部18は、駆動部24の制御端子および駆動部25の制御端子に、High信号を出力する。その結果、駆動部24,25はオンし、アンプ7はスピーカ8,9に対し、所定の出力電圧を出力する。スピーカ8,9は所定の音声を出力する。
【0074】
また、サーミスタ15はアンプ7内の部品(例えば、駆動部24,25であり、MOS−FET等からなる)の表面上に固定されている。
【0075】
何らかの異常状態により、上記部品は異常温度上昇し、サーミスタ15は、しきい値温度(例えば、約80℃)を検出したとする。この時、温度検出部12は外部端子17に対し、High信号(例えば、直流2.5ボルト)を出力する。
【0076】
この時、保護部18にはHigh信号が入力され、保護部18は、駆動部24の制御端子および駆動部25の制御端子に、Low信号を出力する。
【0077】
その結果、駆動部24,25はオフし、アンプ7はスピーカ8,9に対し、出力電圧を停止する。そして、サーミスタ15が検出しているアンプ7内の上記部品は、温度が低下し、正規の使用温度範囲に戻り、異常温度による部品の破壊が防止される。
【図面の簡単な説明】
【0078】
【図1】本発明を実施するための最良の形態に係る音響装置1のブロック図である。
【図2】上記音響装置1に用いられるレギュレータ部2の電気回路図である。
【図3】上記レギュレータ部2に用いられる三端子レギュレータ3のブロック図である。
【図4】上記音響装置1に用いられる電流検出部4の電気回路図である。
【符号の説明】
【0079】
2 レギュレータ部
5 電源部
7 アンプ
8,9 スピーカ
【出願人】 【識別番号】000001889
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
【住所又は居所】大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号
【識別番号】000214892
【氏名又は名称】鳥取三洋電機株式会社
【住所又は居所】鳥取県鳥取市立川町七丁目101番地
【出願日】 平成16年5月25日(2004.5.25)
【代理人】 【識別番号】100111383
【弁理士】
【氏名又は名称】芝野 正雅

【公開番号】 特開2005−341053(P2005−341053A)
【公開日】 平成17年12月8日(2005.12.8)
【出願番号】 特願2004−155025(P2004−155025)