(57)【要約】【課題】Ｄ級アンプにおいて、出力段のＬＰＦの動作異常を確実に検出してスピーカを保護することが可能な異常検出装置を提供する。【解決手段】スピーカ手段４から放音される音に対応するパルス状駆動信号Ｓpwmを変換して変換信号Ｓdを生成し、当該生成された変換信号Ｓdをスピーカ手段４に出力する変換手段３の動作異常を検出する異常検出装置Ｓであって、変換手段３における変換信号Ｓdの出力端においてパルス状駆動信号Ｓpwmが検出されるかを判定する判定手段２と、出力端においてパルス状駆動信号Ｓpwmが検出されると判定されたとき、変換手段３の動作異常が発生したことを示す異常発生信号Ｓdtを生成する生成手段１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカ手段から放音される音に対応するパルス状駆動信号を変換して変換信号を生成し、当該生成された変換信号を前記スピーカ手段に出力する変換手段の動作異常を検出する異常検出装置であって、
前記変換手段における前記変換信号の出力端において前記パルス状駆動信号が検出されるかを判定する判定手段と、
前記出力端において前記パルス状駆動信号が検出されると判定されたとき、前記動作異常が発生したことを示す異常発生信号を生成する生成手段と、
を備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異常検出装置において、
前記判定手段は、
前記パルス状駆動信号の周波数を通過周波数に含むバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタを通過した前記パルス状駆動信号と、前記スピーカ手段の入力インピーダンスに対応して予め設定されている閾値と、を比較する比較手段と、
を備え、
前記バンドパスフィルタを通過した前記パルス状駆動信号が前記閾値を越えているとき、前記出力端において前記パルス状駆動信号が検出されたと判定すること特徴とする異常検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の異常検出装置において、
前記出力端に接続され且つ当該出力端からの電流の流入を阻止する阻止手段を更に備えることを特徴とする異常検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置と、
前記異常発生信号が生成されたとき、前記パルス状駆動信号を生成して前記変換手段に出力する信号生成手段からの当該パルス状駆動信号の出力を停止させる停止手段と、
を備えることを特徴とする保護装置。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置と、
前記異常発生信号が生成されたとき、当該異常信号が発生した旨を告知する告知手段と、
を備えることを特徴とする保護装置。
【請求項６】
スピーカ手段から放音される音に対応するパルス状駆動信号を変換して変換信号を生成し、当該生成された変換信号を前記スピーカ手段に出力する変換手段の動作異常を検出する異常検出方法であって、
前記変換手段における前記変換信号の出力端において前記パルス状駆動信号が検出されるかを判定する判定工程と、
前記出力端において前記パルス状駆動信号が検出されると判定されたとき、前記動作異常が発生したことを示す異常発生信号を生成する生成工程と、
を含むことを特徴とする異常検出方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置に接続されたコンピュータを、前記異常発生信号が生成されたとき、前記パルス状駆動信号を生成して前記変換手段に出力する信号生成手段からの当該パルス状駆動信号の出力を停止させる停止手段として機能させることを特徴とする保護装置用プログラム。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置に接続されたコンピュータを、前記異常発生信号が生成されたとき、当該異常信号が発生した旨を告知する告知手段として機能させることを特徴とする保護装置用プログラム。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の保護装置用プログラムが前記コンピュータにより読み取り可能に記録されていることを特徴とする情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、異常検出装置、保護装置、異常検出方法並びに保護装置用プログラム及び情報記録媒体の技術分野に属する。より詳細には、スピーカの保護を目的としてその駆動部の異常を検出する異常検出装置及び異常検出方法、当該異常検出装置を含む保護装置並びに当該保護装置用のプログラム及びそのプログラムが記録された情報記録媒体の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高音質化の要請に応えるべく、いわゆるＤ級アンプの開発が行われている。このＤ級アンプには、例えば当該Ｄ級アンプの出力段を構成する二つのスイッチング素子を用いてパルス状の駆動信号を生成する、いわゆるパルス幅変調方式を用いたものがある。この種のＤ級アンプでは、その出力部にＬＰＦ（Low Pass Filter）が接続されている。このＬＰＦはコンデンサとインダクタンスとからなるフィルタであり、パルス状の駆動信号からスピーカ駆動用のオーディオ信号を生成する役割を果たす。
【０００３】
一方、Ｄ級アンプにより駆動されるスピーカの保護に関する先行技術文献としては、例えば下記特許文献１に記載された技術がある。この特許文献１に記載されている技術では、駆動部の出力端子がショートされたときに、ＬＰＦで発生する共振電圧を検出してＤ級アンプの動作を停止させることにより、スピーカを保護している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８９６２１号公報（第１図及び第６図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている先行技術では、ＬＰＦを構成するコンデンサが開放状態で破壊されてしまうと、ＬＰＦとして機能しなくなり、上記共振電圧が発生しないことになる。この場合に先行技術では、共振電圧が検出できず、Ｄ級アンプの動作を停止させることができないため、スピーカを保護することはできないという問題点があった。
【０００６】
即ち、上記パルス状の駆動信号の周波数は一般には１００キロヘルツ以上であるところ、例えば低音域用のＤ級アンプでは、先行技術の共振電圧に対応する共振周波数は３キロヘルツ程度となる。この場合、ＬＰＦのインダクタンスが導通したままコンデンサが破壊されてパルス状の駆動信号がＬＰＦから出力されると、上記先行技術ではその検出が不可能であるためD級アンプの動作を停止させることができず、上記パルス状の駆動信号が直接スピーカに入力されてしまうこととなり、結果としてスピーカを保護することはできない。
【０００７】
そこで、本願は上記の問題点に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、ＬＰＦの動作異常を確実に検出してスピーカを保護することが可能な異常検出装置及び異常検出方法、当該異常検出装置を含む保護装置並びに当該保護装置用のプログラム及びそのプログラムが記録された情報記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、スピーカ手段から放音される音に対応するパルス状駆動信号を変換して変換信号を生成し、当該生成された変換信号を前記スピーカ手段に出力する変換手段の動作異常を検出する異常検出装置であって、前記変換手段における前記変換信号の出力端において前記パルス状駆動信号が検出されるかを判定する判定手段と、前記出力端において前記パルス状駆動信号が検出されると判定されたとき、前記動作異常が発生したことを示す異常発生信号を生成する生成手段と、を備える。
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置と、前記異常発生信号が生成されたとき、前記パルス状駆動信号を生成して前記変換手段に出力する信号生成手段からの当該パルス状駆動信号の出力を停止させる制御部等の停止手段と、を備える。
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置と、前記異常発生信号が生成されたとき、当該異常信号が発生した旨を告知する制御部等の告知手段と、を備える。
【００１１】
上記の課題を解決するために、請求項６に記載の発明は、スピーカ手段から放音される音に対応するパルス状駆動信号を変換して変換信号を生成し、当該生成された変換信号を前記スピーカ手段に出力する変換手段の動作異常を検出する異常検出方法であって、前記変換手段における前記変換信号の出力端において前記パルス状駆動信号が検出されるかを判定する判定工程と、前記出力端において前記パルス状駆動信号が検出されると判定されたとき、前記動作異常が発生したことを示す異常発生信号を生成する生成工程と、を含む。
【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項７に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置に接続されたコンピュータを、前記異常発生信号が生成されたとき、前記パルス状駆動信号を生成して前記変換手段に出力する信号生成手段からの当該パルス状駆動信号の出力を停止させる停止手段として機能させる。
【００１３】
上記の課題を解決するために、請求項８に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の異常検出装置に接続されたコンピュータを、前記異常発生信号が生成されたとき、当該異常信号が発生した旨を告知する告知手段として機能させる。
【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の保護装置用プログラムが前記コンピュータにより読み取り可能に記録されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る異常検出装置等の概要構成を示すブロック図である。
【図２】実施例に係るオーディオ装置の概要構成を示すブロック図である。
【図３】実施例に係るオーディオ装置の動作を示すフローチャート等であり、（ａ）は当該フローチャートであり、（ｂ）は当該動作において表示される警告画像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本願を実施するための形態について、図１を用いて説明する。なお図１は、実施形態に係る異常検出装置等の概要構成を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、実施形態に係る異常検出装置Ｓは、生成手段１と、判定手段２と、を備えて構成されている。判定手段２の入力端は、異常検出装置Ｓの外部にある変換手段３とスピーカ手段４との接続点、即ち変換手段３の出力端に接続されている。
【００１８】
この構成において、変換手段３には、スピーカ手段４から放音されるべき音に対応するパルス状駆動信号Ｓpwmが入力されている。変換手段３はこのパルス状駆動信号Ｓpwmを変換し、スピーカ手段４を駆動するための変換信号Ｓdを生成し、スピーカ手段４及び判定手段２に出力する。このとき変換手段３は、パルス状駆動信号Ｓpwmにおけるオーディオ成分を抽出し、これを変換信号Ｓdとしてスピーカ手段４に出力する。スピーカ手段４は、入力される変換信号Ｓdに対応する音を放音する。
【００１９】
一方、変換信号Ｓdが入力される判定手段２は、変換信号Ｓdにおいて、元の（変換前の）パルス状駆動信号Ｓpwmが検出されるか否かを判定する。これにより生成手段１は、変換信号Ｓdにおいてパルス状駆動信号Ｓpwmが検出されると判定されたとき、変換手段３においてなんらかの動作異常が発生したことを示す異常発生信号Ｓdtを生成する。この異常発生信号Ｓdtが生成された場合、変換手段３から、本来は出力されてこないはずの変換前のパルス状駆動信号Ｓpwmが出力されてきたことになる。よってこの場合、変換手段３がパルス状駆動信号Ｓpwmから変換信号Ｓdへの変換を正常に実行できない状態、即ち動作異常の状態である可能性がある。そこで、パルス状駆動信号Ｓpwmがそのままスピーカ手段４に出力されてスピーカ手段４が破壊されることを防止すべく、この後、当該異常発生信号Ｓdtに基づき、例えば変換手段３に対するパルス状駆動信号Ｓpwmの出力を停止させる動作等の、スピーカ手段４を保護するための動作が実行される。
【００２０】
以上説明したように、実施形態に係る異常検出装置Ｓの動作によれば、変換手段３の出力端において変換前のパルス状駆動信号Ｓpwmが検出されると判定されたとき異常発生信号Ｓdtを生成するので、確実に変換手段３の動作異常を検出してスピーカ手段４を保護することができる。
【実施例】
【００２１】
次に、上述した実施形態に対応する具体的な実施例について、図２及び図３を用いて説明する。なお以下に説明する実施例は、Ｄ級アンプを含んで音信号Ｓadを増幅して放音させるオーディオ装置に対して、本願を適用した場合の実施例である。
【００２２】
また、図２は実施例に係るオーディオ装置の概要構成を示すブロック図であり、図３は実施例に係るオーディオ装置の動作を示すフローチャート等である。このとき図２では、図１に示した実施形態に係る異常検出装置Ｓにおける各構成部材に対応する実施例の構成部材夫々について、当該異常検出装置Ｓにおける各構成部材と同一の部材番号を用いている。
【００２３】
図２に示すように、実施形態に係る異常検出装置Ｓに相当する異常検出部Ｓを含む実施例に係るオーディオ装置ＡＰは、当該異常検出部Ｓと、変換手段３の一例としてのＬＰＦ３と、スピーカ手段４の一例としてのスピーカ４と、告知手段の一例及び停止手段の一例としての制御部８と、信号生成手段の一例としてのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動部９と、により構成されている。また、異常検出部Ｓは、阻止手段の一例としてのバッファ５と、バンドパスフィルタ６と、平滑回路７と、生成手段の一例としてのコンパレータ１と、により構成されている。この構成において、バンドパスフィルタ６、平滑回路７及びコンパレータ１により、判定手段の一例が構成されている。
【００２４】
次に、実施例のオーディオ装置ＡＰの動作を、図２及び図３を用いて説明する。
【００２５】
図２に示すように、ＰＷＭ駆動部９は、制御部８からの制御信号Ｓcにより動作制御されるドライバ９０と、相補的に駆動されるスイッチング素子９１及び９２と、により構成されている。このときスイッチング素子９１とスイッチング素子９２との接続点が、ＬＰＦ３に接続されている。この構成においてドライバ９０には、スピーカ４から放音されるべき音に対応する上記音信号Ｓadが外部から供給されている。ドライバ９０は、制御部８の動作制御の下、この音信号Ｓadに基づいてスイッチング素子９１及び９２を相補的に駆動し、上記パルス状駆動信号Ｓpwmを生成してＬＰＦ３に出力する。
【００２６】
実施例のＬＰＦ３は、図２に示すように、インダクタンス３０と、接地されたコンデンサ３１と、により構成されている。この構成を備えるＬＰＦ３に上記パルス状駆動信号Ｓpwmが入力されると、ＬＰＦ３は、パルス状駆動信号Ｓpwmにおけるオーディオ成分のみを通過させ、例えば正弦波を有する駆動信号Ｓdを生成してスピーカ４及び異常検出部Ｓに出力する。この駆動信号Ｓdは実施形態における変換信号Ｓdの一例に相当する。
【００２７】
次に実施例の異常検出部Ｓのバッファ５は、図２に示すようにオペアンプ５０により構成されており、ＬＰＦ３とスピーカ４との接続点に接続されている。これによりＬＰＦ３から上記駆動信号Ｓdが入力される（図３（ａ）ステップＳ１参照）。このバッファ５は、ＬＰＦ３の出力端に対して異常検出部Ｓを高インピーダンスに保つ機能を有している。この機能により、ＬＰＦ３の出力端から不要な電流が異常検出部Ｓに流入することに起因する、音質の劣化等が防止される。
【００２８】
実施例の異常検出部Ｓのバンドパスフィルタ６は、図２に示すように、コンデンサ６０及び６４と、抵抗６１及び６３と、オペアンプ６２と、により構成されており、バッファ５に接続されている。このバンドパスフィルタ６は、パルス状駆動信号Ｓpwmの周波数を有する信号のみを通過させるように、その通過周波数帯域が設定されている（図３（ａ）ステップＳ２参照）。
【００２９】
次に実施例の異常検出部Ｓの平滑回路７は、図２に示すように、ツェナーダイオード７０と、コンデンサ７１と、により構成されており、バンドパスフィルタ６に接続されている。平滑回路７においては、バンドパスフィルタ６から出力されてくる信号がツェナーダイオード７０により半端整流され、更にコンデンサ７１により平滑化されてコンパレータ１に出力される。
【００３０】
次に実施例の異常検出部Ｓのコンパレータ１は、オペアンプ１０と、接地された定電圧源１１と、により構成されており、平滑回路７に接続されている。この構成において、平滑回路７から出力されてくる信号はオペアンプ１０の反転端子に入力される。一方、定電圧源１１はオペアンプ１０の非反転端子に接続されている。この構成によりコンパレータ１は、平滑回路７から出力されてくる信号の電圧を検出する（図３（ａ）ステップＳ３参照）。次にコンパレータ１は、検出された電圧と、定電圧源５から供給される電圧と、を比較し、平滑回路７から出力されてくる信号の電圧が定電圧源５から供給される電圧以上となったときに、上記異常発生信号Ｓdtを生成して制御部８に出力する（図３（ａ）ステップＳ４；「ＹＥＳ」参照）。この時、定電圧源５から供給される電圧が本願に係る閾値の一例に相当する。定電圧源５から供給される電圧は、スピーカ４の入力インピーダンスに対応して予め設定されている電圧であり、具体的には、この電圧以上の電圧を有する信号がスピーカ４に入力されると、スピーカ４の破壊に繋がる可能性のある電圧として設定された電圧である。なおこの電圧は、実験的或いは経験的に設定される電圧であってもよい。
【００３１】
以上の構成を備える異常検出部Ｓでは、ＬＰＦ３を構成するコンデンサ３１が何らかの原因により開放状態で破壊され、ＬＰＦ３の出力端からパルス状駆動信号Ｓpwmが出力されてきた場合、それが、バッファ５、バンドパスフィルタ６及び平滑回路７を介してコンパレータ１に入力される。そして定電圧源１１から供給される電圧と平滑化後のパルス状駆動信号Ｓpwmの電圧とが比較される（図３（ａ）ステップＳ４参照）。これにより、当該パルス状駆動信号Ｓpwmの電圧が定電圧源１１から供給される電圧、即ち閾値以上である場合（図３（ａ）ステップＳ４；「ＹＥＳ」参照）、上記異常発生信号Ｓdtが生成されて制御部８に出力される。一方、ＬＰＦ３の出力端からパルス状駆動信号Ｓpwmが出力されてきても、その電圧が上記閾値未満である場合には（図３（ａ）ステップＳ４；「ＮＯ」参照）、上記異常発生信号Ｓdtは生成されない。
【００３２】
次に制御部８は、異常検出部Ｓのコンパレータ１から上記異常発生信号Ｓdtが出力されてくると、制御信号Ｓcを用いてドライバ９０を制御し、パルス状駆動信号Ｓpwmの生成を停止させる（図３（ａ）ステップＳ５参照）。これにより、例えばコンデンサ３１の開放によるＬＰＦ３の動作異常に起因してパルス状駆動信号ＳpwmがＬＰＦ３からスピーカ４に出力されることを防止して、スピーカ４を保護する。一方、コンパレータ１から異常発生信号Ｓdtが出力されてこない場合（図３（ａ）ステップＳ４；「ＮＯ」参照）、制御部８はパルス状駆動信号Ｓpwmの生成を停止させることなく、パルス状駆動信号Ｓpwm及び対応する駆動信号Ｓdの生成を継続させる。これにより、スピーカ４からの放音が継続されることになる（図３ステップＳ８参照）。
【００３３】
これに加えて制御部８は、上記異常発生信号Ｓdtがコンパレータ１から出力されてくると、ディスプレイＤを用いて、ＬＰＦ３において動作異常が発生した旨及びオーディオ装置ＡＰの電源スイッチをオフすることの要求を告知する（図３（ａ）ステップＳ６参照）。この告知の例としては、例えば図３（ｂ）に例示するような警告画像ＷをディスプレイＤ上に表示するのが好適である。
【００３４】
その後制御部８は、オーディオ装置ＡＰの図示しない電源スイッチがオフとされたか否かを確認する（ステップＳ７）。ステップＳ７の確認において電源スイッチがオフとされていない場合（ステップＳ７；ＮＯ）、オーディオ装置ＡＰの動作は上記ステップＳ６の動作に戻り、利用者への告知をし続ける。ステップＳ７の判定において電源スイッチがオフとされている場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、オーディオ装置ＡＰはそのまま実施形態の動作を終了する。
【００３５】
以上説明したように、実施例に係るオーディオ装置ＡＰの動作によれば、ＬＰＦ３の出力端において変換前のパルス状駆動信号Ｓpwmが検出されると判定されたとき異常発生信号Ｓdtを生成するので、確実にＬＰＦ３の異常を検出することができる。
【００３６】
また、バンドパスフィルタ６を通過したパルス状駆動信号Ｓpwmの電圧が、スピーカ４の入力インピーダンスに対応した閾値を越えているときパルス状駆動信号Ｓpwmの検出と判定するので、スピーカ４の入力インピーダンスに対応した異常発生信号Ｓdtを確実に生成することができる。また、パルス状駆動信号Ｓpwmの周波数を通過周波数とするバンドパスフィルタ６を用いてパルス状駆動信号Ｓpwmを抽出するので、パルス状駆動信号Ｓpwm以外の低周波数又は高周波数の信号（例えば、図示しない電源部からのノイズ信号等）が検出されることによる異常検出装置Ｓとしての誤動作を防止できる。
【００３７】
更に、バッファ５によりＬＰＦ３の出力端からの電流の流入を阻止するので、ＬＰＦ３の正常動作時においてスピーカ４に出力される駆動信号Ｓdに雑音が混入することを防止できる。
【００３８】
更にまた、異常発生信号Ｓdtが生成されたとき、ＰＷＭ駆動部９からのパルス状駆動信号Ｓpwmの出力を停止させるので、ＬＰＦ３の異常からスピーカ４を保護することができる。
【００３９】
また、異常発生信号Ｓdtが生成されたとき、その旨をディスプレイＤ上において告知するので、ＬＰＦ３の異常を告知してスピーカ４を保護するための措置等を講じさせることができる。
【００４０】
更に、図３（ａ）に示したフローチャートにおけるステップＳ５及びＳ６に相当するプログラムを、フレキシブルディスク又はハードディスク等の記録媒体に記録しておき、或いはインターネット等のネットワークを介して取得しておき、これを汎用のマイクロコンピュータ等に読み出して実行することにより、当該マイクロコンピュータ等を実施例に係る制御部８として機能させることも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１    生成手段（コンパレータ）
２    判定手段
３    変換手段（ＬＰＦ）
４    スピーカ手段（スピーカ）
５    バッファ
６    バンドパスフィルタ
７    平滑回路
８    制御部
９    ＰＷＭ駆動部
Ｓ    異常検出装置（異常検出部）
ＡＰ    オーディオ装置
【図１】
2011205565.tif 000003
【図２】
2011205565.tif 000004
【図３】
2011205565.tif 000005