(57)【要約】【課題】  過電力の検出が可能で、外部電源が不要で、通常状態でスピーカに音声電流を供給することができ、かつ音切れの発生を防止することができるスピーカ保護回路の提供。【解決手段】  スピーカ保護回路を、直列接続され、かつ両端間に音声信号が入力される２個のボイスコイル５，６と、音声信号を整流および平滑し、かつ過電力を検出する過電力検出回路３と、電池４１を備え電池４１で駆動され、かつ過電力検出回路３からの出力信号に基づきフォトリレー４２を用いてスイッチ動作を行うスイッチ回路４とを含んで構成し、スイッチ回路４が一方のボイスコイル５の一端と２個のボイスコイル５，６の接続点７間に接続される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続され、かつ両端間に音声信号が入力される２個のボイスコイルと、
前記音声信号を整流および平滑し、かつ過電力を検出する過電力検出回路と、
電池を備え前記電池で駆動され、かつ前記過電力検出回路からの出力信号に基づきフォトリレーを用いてスイッチ動作を行うスイッチ回路とを含み、
前記スイッチ回路が一方のボイスコイルの一端と前記２個のボイスコイルの接続点間に接続されることを特徴とするスピーカ保護回路。
【請求項２】
前記過電力検出回路から過電力を示す出力信号が前記スイッチ回路に入力されると前記スイッチ回路は開状態となり、前記過電力検出回路から過電力を示す出力信号が前記スイッチ回路に入力されないと前記スイッチ回路は閉状態となることを特徴とする請求項１記載のスピーカ保護回路。
【請求項３】
前記過電力検出回路は、前記音声信号を整流および平滑する平滑回路と、
前記平滑回路の出力電圧を閾値電圧と比較し比較結果に基き出力を開状態または閉状態にする電圧検出回路とを含むことを特徴とする請求項１または２記載のスピーカ保護回路。
【請求項４】
前記平滑回路の出力電圧が閾値電圧以上の場合に過電力と判定されて前記電圧検出回路の出力が閉状態となり、前記平滑回路の出力電圧が閾値電圧未満の場合に過電力ではないと判定されて前記電圧検出回路の出力が開状態となることを特徴とする請求項３記載のスピーカ保護回路。
【請求項５】
前記スイッチ回路は、前記過電力検出回路からの出力が閉状態の場合に開状態となり、前記過電力検出回路からの出力が開状態の場合に閉状態となることを特徴とする請求項３または４記載のスピーカ保護回路。
【請求項６】
直列接続され、その両端に音声信号が入力される２個のボイスコイルのうちの一方のボイスコイルを短絡または接続するスピーカ保護回路の過電力検出回路であり、
前記音声信号を整流および平滑する平滑回路と、
前記平滑回路の出力電圧を閾値電圧と比較し比較結果に基き出力を開状態または閉状態にする電圧検出回路とを含むことを特徴とする過電力検出回路。
【請求項７】
直列接続され、その両端に音声信号が入力される２個のボイスコイルのうちの一方のボイスコイルの一端と前記２個のボイスコイルの接続点間に接続されるスピーカ保護回路のスイッチ回路であり、
電池を備え、前記電池で駆動され、かつ前記音声信号が過電力であるか否かに基づきフォトリレーを用いてスイッチ動作を行うことを特徴とするスイッチ回路。
【請求項８】
前記音声信号が過電力である場合は開状態となり、前記音声信号が過電力でない場合は閉状態となることを特徴とする請求項７記載のスイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ保護回路およびその過電力検出回路ならびにスイッチ回路に関し、特に操作者による音量調整機能および商用電源からの電源供給がないスピーカ保護回路およびその過電力検出回路ならびにスイッチ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明に関連するスピーカ保護回路の一例が特許文献１に記載されている。これは、スピーカ保護回路を２つのボイスコイルが直列接続されたスピーカ用のダブルボイスコイルと、そのダブルボイスコイルの２つのボイスコイルのうち一方のボイスコイルに並列に接続され、通常時はスイッチ部が閉状態とされ、所定値以上の電流が流れたときに、そのスイッチ部が開状態となるサーキットプロテクタとから構成したものである。
【０００３】
すなわち、このスピーカ保護回路は、２つのボイスコイルのうちの一方のボイスコイルに所定値以上の電流が流れたときにだけ開状態となり２つのボイスコイルを電気的に直列接続し、通常状態では他方のボイスコイルのみに音声電流を供給するスイッチ部を備えている。
【０００４】
また、スピーカのボイスコイルと直列にポリマー系ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを接続したスピーカが特許文献２に記載されている。これは、ボイスコイルに過大電流が流れた場合に、ポリマー系ＰＴＣサーミスタの温度が上昇し、それに伴いそのサーミスタの抵抗値が上昇し、よって電流値が制限されるため、スピーカが過大電流から保護される、というものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３３６７８９号公報
【特許文献２】特開平８−２９４１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のスピーカ保護回路では、過電力の検出は外部で行っている。また、通常状態でスイッチ部が閉状態となり、これにより１つのボイスコイルのみに音声電流を供給するスイッチ部が設けられているが、音切れがなくスイッチ部を切り替えるには電子部品のスイッチが必要となる。また、電子部品のスイッチを駆動するためにはさらに電源が必要となる。しかし、このスピーカ保護回路には電源が含まれていないため、外部から電源を供給する必要がある。一方、電源のない状態では、このスイッチ部を閉状態に制御することができないため、通常状態では１つのボイスコイルのみに音声電流を供給することができず、よってスピーカに音声電流を供給することができないという欠点がある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載のスピーカでは、電流の制限にサーミスタを用いているが、一般にサーミスタはリレー等に比べ応答が遅く、したがって音切れが発生するおそれがある。
【０００８】
そこで本発明の目的は、過電力の検出が可能で、外部電源が不要で、通常状態でスピーカに音声電流を供給することができ、かつ音切れの発生を防止することができるスピーカ保護回路およびその過電力検出回路ならびにスイッチ回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明によるスピーカ保護回路は、直列接続され、かつ両端間に音声信号が入力される２個のボイスコイルと、前記音声信号を整流および平滑し、かつ過電力を検出する過電力検出回路と、電池を備え前記電池で駆動され、かつ前記過電力検出回路からの出力信号に基づきフォトリレーを用いてスイッチ動作を行うスイッチ回路とを含み、前記スイッチ回路が一方のボイスコイルの一端と前記２個のボイスコイルの接続点間に接続されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による過電力検出回路は、直列接続され、その両端に音声信号が入力される２個のボイスコイルのうちの一方のボイスコイルを短絡または接続するスピーカ保護回路の過電力検出回路であり、前記音声信号を整流および平滑する平滑回路と、前記平滑回路の出力電圧を閾値電圧と比較し比較結果に基き出力を開状態または閉状態にする電圧検出回路とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明によるスイッチ回路は、直列接続され、その両端に音声信号が入力される２個のボイスコイルのうちの一方のボイスコイルの一端と前記２個のボイスコイルの接続点間に接続されるスピーカ保護回路のスイッチ回路であり、電池を備え、前記電池で駆動され、かつ前記音声信号が過電力であるか否かに基づきフォトリレーを用いてスイッチ動作を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、過電力の検出が可能で、外部電源が不要で、通常状態でスピーカに音声電流を供給することができ、かつ音切れの発生を防止することができるスピーカ保護回路およびその過電力検出回路ならびにスイッチ回路が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るスピーカ保護回路の一例の構成図である。同図を参照すると、本発明に係るスピーカ保護回路の一例は、陽極端子（Ｔ＋）１と、陰極端子（Ｔ−）２と、過電力検出回路３と、スイッチ回路４と、２個のボイスコイル５，６とを含んで構成される。また、スイッチ回路４は電池４１と、フォトリレー４２とを含んでいる。
【００１４】
陽極端子（Ｔ＋）１と陰極端子（Ｔ−）２間に過電力検出回路３が接続され、陽極端子（Ｔ＋）１とフォトリレー４２の一端およびボイスコイル５の一端とが接続され、陰極端子（Ｔ−）２とボイスコイル６の他端とが接続される。また、ボイスコイル５とボイスコイル６とが直列接続され、その接続点７とフォトリレー４２の他端とが接続される。また、過電力検出回路３の出力端子３１とフォトリレー４２の制御入力端子４３とが接続される。
【００１５】
陽極端子（Ｔ＋）１と陰極端子（Ｔ−）２は外部から供給される音声信号を入力する入力端子である。過電力検出回路３はスピーカが過電力状態ではない場合は出力を開状態とし、スピーカが過電力状態である場合は出力を閉状態（電流を引き込む状態）とする。
【００１６】
スイッチ回路４はスピーカが過電力状態ではない場合（過電力検出回路３の出力が開状態の場合）は閉状態となり、スピーカが過電力状態である場合（過電力検出回路３の出力が閉状態の場合）は開状態となる。
【００１７】
次に、過電力検出回路３の一例の構成について説明する。図２は過電力検出回路３の一例の構成図である。同図を参照すると、過電力検出回路３の一例は平滑回路３２と、電圧検出回路３３とを含んで構成される。
【００１８】
平滑回路３２は音声信号を整流および平滑する回路であり、音声信号（＋）と音声信号（―）の実効電圧レベルを出力する。平滑回路３２は抵抗３２１、３２２と、フルブリッジダイオード３２３と、コンデンサ３２４とを含んで構成される。
【００１９】
フルブリッジダイオード３２３は４個のダイオードをリング状に接続したものであり、音声信号を全波整流する。フルブリッジダイオード３２３は抵抗３２１と抵抗３２２との間に接続されている。抵抗３２１、３２２はスピーカのインピーダンスに影響を与えないようにボイスコイル５、６よりも十分大きな抵抗値を持つよう設定されている。コンデンサ３２４はフルブリッジダイオード３２３の一端と他端間に接続されており、全波整流された音声信号を平滑して実効値電圧として出力する。
【００２０】
電圧検出回路３３は平滑回路３２で検出された実効値電圧レベルが過電力レベルを超えているか否かの状態を示す過電力信号を出力する。電圧検出回路３３はツェナーダイオード３３１と、抵抗３３２と、トランジスタ３３３とを含んで構成される。ツェナーダイオード３３１と抵抗３３２とが直列接続され、ツェナーダイオード３３１の一端と抵抗３３２の一端とが平滑回路３２のコンデンサ３２４の一端および他端とそれぞれ接続されている。
【００２１】
ツェナーダイオード３３１と抵抗３３２の接続点３２５とトランジスタ３３３のベースとが接続され、トランジスタ３３３のエミッタは抵抗３３２の一端と接続されている。そして、トランジスタ３３３のコレクタから過電力信号が出力され、トランジスタ３３３のエミッタは接地（シグナルグラウンド（ＧＮＤ））される。
【００２２】
ツェナーダイオード３３１は過電圧閾値設定用であり、トランジスタ３３３はスイッチング用である。平滑回路３２から出力される実効値電圧レベルが過電圧閾値以上の場合には、トランジスタ３３３がオン（閉）となり電流を引き込み、過電圧閾値未満の場合には、トランジスタ３３３がオフ（開）となり出力はオープン状態となる。
【００２３】
次に、スイッチ回路４の一例の構成について説明する。図３はスイッチ回路４の一例の構成図である。同図を参照すると、スイッチ回路４の一例は抵抗４１１と、電池４１と、フォトリレー４２とを含んで構成される。フォトリレー４２はフォトダイオード４１２と、受光およびスイッチ部４１３とを含んで構成される双方向フォトリレーである。抵抗４１１と電池４１の陽極とが直列接続され、抵抗４１１の一端と電池４１の陰極間にフォトダイオード４１２が接続される。また、電池４１の陰極は接地される。
【００２４】
電池４１はフォトリレー４２をオンにするのに必要な電位を保持する。抵抗４１１は過電力状態であるときに過電力信号による電流引き込みで電池４１から流れる電流を制限する。すなわち、過電力信号が抵抗４１１の一端と電池４１の陰極間に入力されると、抵抗４１１の一端と電池４１の陰極間の電圧が低下するため、フォトダイオード４１２は消灯する。これにより、受光およびスイッチ部４１３はオフ（開）となり、陽極端子（Ｔ＋）１とボイスコイル６の他端間が非導通となる。
【００２５】
一方、過電力でない場合の過電力信号が抵抗４１１の一端と電池４１の陰極間に入力されると、抵抗４１１の一端と電池４１の陰極間の電圧が上昇するため、フォトダイオード４１２は点灯する。これにより、受光およびスイッチ部４１３はオン（閉）となり、陽極端子（Ｔ＋）１とボイスコイル６の他端間が導通となる。
【００２６】
図４は本発明に係るスピーカ保護回路の一例の詳細構成図である。なお、各部の構成については既に述べたので、ここでの説明は省略する。
【００２７】
次に、本発明の実施形態の動作について説明する。図５は本発明に係るスピーカ保護回路の一例の動作を示すタイミングチャートである。同図を参照すると、動作区間が（ａ），（ｂ），（ｃ）に区分され、区間ごとに音声信号、実効電圧レベルおよび過電力信号の波形、ならびにスイッチ状態およびスピーカのインピーダンス値（Ｚ０と表示する）が表示されている。
【００２８】
まず、同図（ａ）の動作について説明する。過電力状態ではない音声信号（すなわち、通常の音声信号）が平滑回路３２に入力されると、電圧検出回路３３にて実効電圧レベルが過電力閾値未満と判断され、電圧検出回路３３のトランジスタ３３３がオフ（開状態）となる。すると、このオフ（開状態）信号がスイッチ回路４の抵抗４１１および電池４１の直列回路の両端に印加される。これにより、フォトダイオード４１２には高レベル電圧（通常状態の電圧）が印加され、フォトダイオード４１２が点灯する。
【００２９】
そして、このフォトダイオード４１２の光を受光した受光およびスイッチ部４１３はスイッチを閉状態（すなわち、導通状態）とする。これにより、ボイスコイル５は短絡される。いま、ボイスコイル５および６のインピーダンスをともにＺ１とする。すると、この場合、スピーカのインピーダンス値（Ｚ０）はＺ１となる。
【００３０】
次に、同図（ｂ）の動作について説明する。過電力状態の音声信号が平滑回路３２に入力されると、電圧検出回路３３にて実効電圧レベルが過電力閾値以上と判断され、電圧検出回路３３のトランジスタ３３３がオン（閉状態）となる。すると、このオン（閉状態）がスイッチ回路４の抵抗４１１および電池４１の直列回路の両端に印加される。これにより、フォトダイオード４１２には低レベル電圧（過電圧状態の電圧）が印加され、フォトダイオード４１２が消灯する。
【００３１】
したがって、スイッチ部４１３はスイッチを開状態（すなわち、非導通状態）とする。これにより、ボイスコイル５の短絡は解除される。いま、ボイスコイル５および６のインピーダンスをともにＺ１とする。すると、この場合、スピーカのインピーダンス値（Ｚ０）はＺ１×２となる。これにより、同図（ａ）の場合に比べ、スピーカのインピーダンス（Ｚ０）は２倍に増加し、ボイスコイル５および６に流れる電流を減少させる。
【００３２】
また、通常状態（同図（ａ）参照）から過電圧状態（同図（ｂ）参照）へ変化する場合のボイスコイルの切り替えは、フォトリレー４２を使用して行われるため、関連技術に比べ短時間で切り替えを行うことができ、よって音切れを関連技術に比べ低減することができる。
【００３３】
次に、同図（ｃ）の動作について説明する。同図（ｃ）の動作は同図（ａ）と同様である。すなわち、過電圧状態（同図（ｂ）参照）から通常状態（同図（ｃ）参照）に戻ると、この場合のボイスコイルの切り替えもまたフォトリレー４２を使用して行われるため、関連技術に比べ短時間で切り替えを行うことができ、よって音切れを関連技術に比べ低減することができる。
【００３４】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、過電力の検出が可能で、外部電源が不要で、通常状態で１つのボイスコイルのみに音声電流を供給することができ、かつ音切れの発生を防止することができる。
【００３５】
さらに具体的に本発明の効果を述べると、第１の効果は、音声信号の電圧を全波整流しさらに平滑し、その結果得られた実効電圧レベルが過電力レベルを超えていないかどうかを検出しているので、過電力を識別することができることである。
【００３６】
第２の効果は、スイッチ回路４にフォトリレー４２をオンするのに必要な電位を保持する電池４１を有しているため、外部からの電源供給がなくても通常状態でスイッチ回路４を閉状態（すなわち、導通状態）とすることができることである。
【００３７】
第３の効果は、スイッチ回路４に双方向のフォトリレー４２を使用しているので、保護回路の動作時および通常状態への復帰時の音切れを関連技術に比べ低減することができることである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るスピーカ保護回路の一例の構成図である。
【図２】過電力検出回路３の一例の構成図である。
【図３】スイッチ回路４の一例の構成図である。
【図４】本発明に係るスピーカ保護回路の一例の詳細構成図である。
【図５】本発明に係るスピーカ保護回路の一例の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  陽極端子（Ｔ＋）
２  陰極端子（Ｔ−）
３  過電力検出回路
４  スイッチ回路
５，６  ボイスコイル
３１  出力端子
３２  平滑回路
３３  電圧検出回路
４１  電池
４２  フォトリレー
４３  制御入力端子
３２１，３２２  抵抗
３２３  フルブリッジダイオード
３２４  コンデンサ
３２５  接続点
３３１  ツェナーダイオード
３３２  抵抗
３３３  トランジスタ
４１１  抵抗
４１２  フォトダイオード
４１３  受光およびスイッチ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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