(57)【要約】【課題】  簡単な回路構成で、所定温度以上であることを検知した際にユーザに気づかれることなく温度保護処理を実行すること。【解決手段】  温度が所定温度以上になると、バイアス電圧制御トランジスタＱ１が温度に応じてバイアス電圧を基準バイアス電圧未満に低下させる。従って、アンプＩＣ２の出力信号は、０Ｖ未満の波形がクリップされ、振幅値が小さくされる。その結果、増幅装置内の温度が低下し、アンプＩＣ２やその他の部品が破損することを防止することができる。従来のようにボリュームを低下させる、又は、ミュート制御を行っておらず、出力信号をクリップさせているだけなので、ユーザに保護処理を気づかれることがない。また、温度保護用に使用するトランジスタＱ１を、電源オン時にミュート処理を実行するためのトランジスタと兼用しているので回路構成を簡単化でき、部品点数削減、コスト削減につなげることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電源と接地電位とに接続されて、単電源で動作する増幅装置であって、
入力信号が入力される信号入力端子と、
前記第１電源電圧に基づいて、前記第１電源電圧の２分の１の電圧を基準バイアス電圧とするバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路と、
前記バイアス電圧に基づいて、前記入力信号を増幅し、出力信号を出力する増幅手段と、
前記バイアス電圧生成回路と前記接地電位との間に設けられ、第２電源電圧が供給開始されたとき、前記バイアス電圧生成回路を前記接地電位に接続させ、前記バイアス電圧を０Ｖに制御することにより、前記増幅手段をミュート状態に制御するバイアス電圧制御トランジスタと、
前記増幅装置内の所定位置の温度を検出し、検出した温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子とを備え、
前記温度が所定温度以上の場合、前記バイアス電圧制御トランジスタが、前記温度に応じて前記バイアス電圧を前記基準バイアス電圧未満に変化させる、増幅装置。
【請求項２】
前記第２電源電圧が分圧用抵抗の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値とによって分圧された電圧が前記バイアス電圧制御トランジスタのベースに供給され、前記温度が所定温度以上の場合、前記バイアス電圧制御トランジスタのコレクタ−エミッタ間抵抗値が前記温度に応じて減少され、その結果、前記バイアス電圧が前記基準バイアス電圧未満に変化される、請求項１に記載の増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度保護動作を実行する増幅装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の増幅装置１００を示す回路図である。増幅装置１００は、単電源（電源ＶＣＣ）で動作するアンプＩＣ２を備える。アンプＩＣ２は、端子Input RCh、Input LChに入力される入力音声信号を所定の利得で増幅し、端子Output RCh、Output LChから出力する。増幅装置１００は、ミュート制御用のトランジスタＱ１を備え、トランジスタＱ１をオン状態にし、端子Ripple Filterをグランドに接続することによって、アンプＩＣ２をミュート状態とすることができる。すなわち、アンプＩＣ２は単電源ＶＣＣの１／２の電圧１／２ＶＣＣをバイアス電圧として、０〜ＶＣＣの電圧範囲で信号を増幅するが、端子Ripple Filterをグランドに接続することによって、バイアス電圧が０Ｖとなり、その結果、ミュート状態となる。ここで、電源がオフ状態からオン状態にされ、＋５Ｖ電源電圧が入力開始されたときには、＋５Ｖ電源電圧によってコンデンサＣ１５が瞬間的に充電され、コンデンサＣ１５の充電電圧が抵抗Ｒ９を介してトランジスタＱ１のベースに供給される。そして、トランジスタＱ１がオン状態となることによって、端子Ripple Filterがグランドに接続され、アンプＩＣ２はミュート状態となる。
【０００３】
一方、増幅装置は、過大な振幅の入力信号が継続的に入力された場合に、増幅装置内部の温度が上昇してしまい、アンプ回路や電源トランス、その他の電子部品が破損し、又は、異常な動作を起こす可能性がある。そこで、増幅装置内部の温度を検出し、温度が所定温度以上になった際に、音量を低下させる、又は、ミュート処理を実行する等の温度保護手段を備える増幅装置が使用されている。しかし、この増幅装置によると、温度が所定温度以上になって温度保護処理が実行されたことをユーザが気づいてしまい、ユーザに不快感を与えるという問題がある。また、この増幅装置によると回路構成が複雑になるという問題がある。
【０００４】
下記特許文献１には、「温度上昇が電力増幅器２の熱破損を予測させる温度まで上昇した時、可変減衰器１の減衰量を大きく、電力増幅器２の出力段増幅素子のバイアスを浅く調整し、出力レベルを安全なレベルまで下げる。」ことが記載されている。しかし、特許文献１において、具体的に実現可能な回路構成が全く開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−８３１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、簡単な回路構成で、所定温度以上であることを検知した際にユーザに気づかれることなく温度保護処理を実行することができる増幅装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好ましい実施形態による増幅装置は、第１電源と接地電位とに接続されて、単電源で動作する増幅装置であって、入力信号が入力される信号入力端子と、前記第１電源電圧に基づいて、前記第１電源電圧の２分の１の電圧を基準バイアス電圧とするバイアス電圧を生成するバイアス電圧生成回路と、前記バイアス電圧に基づいて、前記入力信号を増幅し、出力信号を出力する増幅手段と、前記バイアス電圧生成回路と前記接地電位との間に設けられ、第２電源電圧が供給開始されたとき、前記バイアス電圧生成回路を前記接地電位に接続させ、前記バイアス電圧を０Ｖに制御することにより、前記増幅手段をミュート状態に制御するバイアス電圧制御トランジスタと、前記増幅装置内の所定位置の温度を検出し、検出した温度に応じて抵抗値が変化する温度検出素子とを備え、前記温度が所定温度以上の場合、前記バイアス電圧制御トランジスタが、前記温度に応じて前記バイアス電圧を前記基準バイアス電圧未満に変化させる。
【０００８】
温度が所定温度以上になると、バイアス電圧制御トランジスタが温度に応じてバイアス電圧を基準バイアス電圧未満に低下させる。従って、増幅手段の出力信号は、０Ｖ未満の波形がクリップされ、振幅値が小さくされる。その結果、増幅装置内の温度が低下し、増幅手段やその他の部品が破損することを防止することができる。従来のようにボリュームを低下させる、又は、ミュート制御を行っておらず、出力信号をクリップさせているだけなので、ユーザに保護処理を気づかれることがない。また、温度保護用に使用するバイアス電圧制御トランジスタを、電源オン時（すなわち、第２電源電圧が供給開始された際に）ミュート処理を実行するために使用されるバイアス電圧制御トランジスタと兼用している。従って、回路構成を簡単化でき、部品点数削減、コスト削減につなげることができる。
【０００９】
好ましい実施形態においては、前記第２電源電圧が分圧用抵抗の抵抗値と前記温度検出素子の抵抗値とによって分圧された電圧が前記バイアス電圧制御トランジスタのベースに供給され、前記温度が所定温度以上の場合、前記バイアス電圧制御トランジスタのコレクタ−エミッタ間抵抗値が前記温度に応じて減少され、その結果、前記バイアス電圧が前記基準バイアス電圧未満に変化される。
【発明の効果】
【００１０】
簡単な回路構成で、所定温度以上であることを検知した際にユーザに気づかれることなく温度保護処理を実行することができる増幅装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の好ましい実施形態による増幅装置１を示す回路図である。
【図２】アンプＩＣ２の内部構成を示すブロック図である。
【図３】バイアス電圧生成回路を示す回路図である。
【図４】アンプＩＣ２の出力音声信号の温度に応じた変化を示す波形図である。
【図５】別の実施形態による増幅装置１１を示す回路図である。
【図６】従来の増幅装置１００を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態による増幅装置１について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。図１は、増幅装置１を示す概略回路図である。増幅装置１は、単電源（片電源ともいう。）ＶＣＣと接地電位（以下、グランドという。）とに接続され、単電源ＶＣＣで動作する増幅手段を備える。増幅手段は、本例では、アンプＩＣ２が採用され得る。アンプＩＣ２は、パワーアンプ３、４と、バイアス電圧生成部５と、各入出力端子とを含む。各入出力端子は、Ｒｃｈの音声信号についての端子である信号入力端子Input RCh（２番端子）と、信号出力端子Output
RCh（１２番端子）と、負帰還端子NFB RCh（１番端子）と、ブートストラップ端子Bootstrap RCh（１１番端子）と、Ｌｃｈの音声信号についての端子である信号入力端子Input LCh（５番端子）と、信号出力端子Output LCh（７番端子）と、負帰還端子NFB LCh（６番端子）と、ブートストラップ端子Bootstrap LCh（８番端子）とを含む。さらに、各端子は、リップルフィルタ端子Ripple Filter（３番端子）と、入力側グランド端子GND(Input)（４番端子）と、出力側グランド端子GND(Output)（９番端子）と、電源端子ＶＣＣ（１０番端子）とを含む。
【００１３】
図２は、アンプＩＣ２の内部構成を示す回路ブロック図である。パワーアンプ３は、Ｒｃｈの音声信号を増幅するものであり、−入力端子が抵抗Ｒ２１を介して負帰還端子NFB RChに接続され、かつ、抵抗Ｒ２２を介してパワーアンプ３の出力端子に接続され、＋入力端子が信号入力端子Input RChに接続され、出力端子が信号出力端子Output RChに接続されている。パワーアンプ４は、Ｌｃｈの音声信号を増幅するものであり、−入力端子が抵抗Ｒ２３を介して負帰還端子NFB LChに接続され、かつ、抵抗Ｒ２４を介してパワーアンプ４の出力端子に接続され、＋入力端子が信号入力端子Input LChに接続され、出力端子が信号出力端子Output LChに接続されている。
【００１４】
バイアス電圧生成部５は、リップルフィルタ端子Ripple
Filterに接続されている。図３は、バイアス電圧生成回路５の一例を示す概略回路図である。バイアス電圧生成部５は、電源電圧ＶＣＣに基づいて、ＶＣＣの２分の１の電圧１／２ＶＣＣを基準バイアス電圧とするバイアス電圧を生成する。基準バイアス電圧とは、温度保護処理またはミュート処理が実行されていない通常状態におけるバイアス電圧である。生成されたバイアス電圧は、パワーアンプ３、４に供給される。
【００１５】
パワーアンプ３、４は、バイアス電圧生成回路５からのバイアス電圧に基づいて、信号入力端子Input RCh、Input LChにそれぞれ入力された入力音声信号を増幅し、信号出力端子Output RCh、Output LChからそれぞれ出力する。その結果、通常状態では、パワーアンプ３、４から、バイアス電圧が１／２ＶＣＣであり、所定の利得で増幅された出力音声信号が出力される。
【００１６】
バイアス電圧生成部５は、オペアンプ６と、抵抗Ｒ２５、Ｒ２６とを概略含む。オペアンプ６の非反転入力端子はリップルフィルタ端子Ripple Filterに接続され、かつ、抵抗Ｒ２５を介して電源電圧ＶＣＣが供給され、かつ、抵抗Ｒ２６を介してグランドに接続されている。抵抗Ｒ２５と、抵抗Ｒ２６とは抵抗値が同じものが用いられる。従って、後述するトランジスタＱ１がオフ状態の場合には（つまり、通常状態においては）、電源電圧ＶＣＣが抵抗Ｒ２５、Ｒ２６によって１／２に分圧され、オペアンプ６の出力端子から１／２ＶＣＣであるバイアス電圧がパワーアンプ３、４に出力される。
【００１７】
図１に示すように、信号入力端子Input
RChは、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１を介してＲｃｈの音声信号入力源に接続され、かつ、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ５を介してグランドに接続されている。負帰還端子NFB RChは、コンデンサＣ３を介して抵抗Ｒ３に接続され、かつ、コンデンサＣ４を介してグランドに接続されている。信号入力端子Input LChは、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ２、抵抗Ｒ２を介してＬｃｈの音声信号入力源に接続され、かつ、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ７を介してグランドに接続されている。負帰還端子NFB LChは、コンデンサＣ６を介して抵抗Ｒ４に接続され、かつ、コンデンサＣ８を介してグランドに接続されている。
【００１８】
信号出力端子Output RChは、抵抗Ｒ６、コンデンサＣ１２を介してグランドに接続され、かつ、コンデンサＣ１３を介してブートストラップ端子Bootstrap RChに接続されている。信号出力端子Output
LChは、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ１０を介してグランドに接続され、かつ、コンデンサＣ９を介してブートストラップ端子Bootstrap LChに接続されている。
【００１９】
リップルフィルタ端子Ripple Filterは、コンデンサＣ１４を介してグランドに接続されている。従って、バイアス電圧生成回路５において、リップルノイズを含む電源電圧ＶＣＣの内、高周波成分であるリップルノイズは抵抗Ｒ２５、コンデンサＣ１４を介してグランドへと流れ込み、除去される。
【００２０】
増幅装置１は、ミュート制御回路を備える。ミュート制御回路は、増幅装置１が電源オフ状態から電源オン状態に移行する際に（つまり、＋５Ｖ電源電圧が供給開始される際に）所定時間だけアンプＩＣ２をミュート状態に制御する回路である。ミュート制御回路は、バイアス電圧制御トランジスタ（以下、単にトランジスタという。）Ｑ１と、抵抗Ｒ７〜Ｒ９と、コンデンサＣ１５と、ダイオードＤ１とを含む。トランジスタＱ１は、コレクタが抵抗Ｒ７を介してリップルフィルタ端子Ripple Filterに接続され、エミッタがグランドに接続され、ベースが抵抗Ｒ８を介してグランドに接続され、かつ、抵抗Ｒ９、コンデンサＣ１５を介して＋５Ｖ電源入力端に接続されている。ダイオードＤ１はカソードがコンデンサＣ１５と抵抗Ｒ９との間に接続され、アノードがグランドに接続されている。
【００２１】
ミュート制御回路の動作を説明すると、図１、図３に示すように、増幅装置１が電源オフ状態から電源オン状態に移行すると、コンデンサＣ１５に＋５Ｖ電源電圧が供給され、コンデンサＣ１５の充電電圧が抵抗Ｒ９を介して、トランジスタＱ１のベースに供給され、トランジスタＱ１がオン状態になる。トランジスタＱ１がオン状態（完全に導通した状態）になると、バイアス電圧生成部５内のオペアンプ６の非反転入力端子がトランジスタＱ１を介してグランドに接続された状態になり、オペアンプ６からの出力されるバイアス電圧は０Ｖとなる。アンプＩＣ２は単電源で動作し、０〜ＶＣＣの電圧範囲で入力信号を増幅するが、バイアス電圧が０Ｖとなることによって、アンプＩＣ２からは信号が出力されなくなり、ミュート状態になる。増幅装置１が電源オン状態になってから所定時間経過後に、コンデンサＣ１５の充電電圧が放電しきると、トランジスタＱ１はオフ状態になるので、オペアンプ６から出力されるバイアス電圧は１／２ＶＣＣとなり、アンプＩＣ２において入力信号が増幅されて出力されるようになる。
【００２２】
増幅装置１は、温度保護手段をさらに備えている。温度保護手段は、増幅装置１内の所定位置（特に限定されないが、例えば、図示しない電源トランスの近傍、又は、アンプＩＣ２の近傍）の温度を検出する。温度保護手段は、温度が所定温度以上になった場合に、バイアス電圧生成回路５が生成するバイアス電圧を基準バイアス電圧１／２ＶＣＣから温度に応じて低下させる。つまり、アンプＩＣ２から出力される出力音声信号の０Ｖ未満となる波形をクリップさせ、その結果、出力音声信号の振幅値を低下させる。その結果、電源トランスやアンプＩＣ２等の温度を低下させ、電源トランスやアンプＩＣ２等の破損や誤動作を防止することができる。
【００２３】
温度保護手段は、ミュート制御回路の構成部分であるトランジスタＱ１と、抵抗Ｒ７〜Ｒ９とに加えて、分圧用抵抗（以下、単に抵抗という。）Ｒ１０と、温度検出素子７と、逆電流防止用ダイオード（以下、単にダイオードという。）Ｄ２とを備える。つまり、温度保護手段の回路構成の一部をミュート制御回路と兼用することにより、回路構成を簡単化、部品点数を削減することができる。
【００２４】
温度検出素子７は、本例では、温度が上昇するに従って内部抵抗の抵抗値が上昇するＰＴＣサーミスタ（ポジスタ（登録商標）ともいう。）が採用され得る。ＰＴＣサーミスタ７の一端はダイオードＤ２のアノードに接続され、抵抗Ｒ１０を介して＋５Ｖ電源入力端に接続されている。ＰＴＣサーミスタ７の他端はグランドに接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、抵抗Ｒ９とコンデンサＣ１５との接続点に接続されている。ＰＴＣサーミスは、例えば、電源トランスやアンプＩＣ２の近傍に配置され、電源トランスやアンプＩＣ２の近傍の温度を検出する。
【００２５】
温度保護手段の動作を説明すると、＋５Ｖ電源電圧が抵抗Ｒ１０と、ＰＴＣサーミスタ７の内部抵抗とによって分圧され、分圧された電圧がダイオードＤ２、抵抗Ｒ９を介して、トランジスタＱ１のベースに供給される。ＰＴＣサーミスタ７によって検出された温度が所定温度（例えば９０℃）未満（例えば８８℃）のときには、ＰＴＣサーミスタ７の抵抗値は１００Ω以下と小さいので、トランジスタＱ１のベースに供給される分圧電圧も小さく、トランジスタＱ１はオフ状態である。従って、バイアス電圧生成部５内のオペアンプ６の非反転入力端子はトランジスタＱ１からは切り離された状態になり、オペアンプ６からは１／２ＶＣＣの基準バイアス電圧が出力される。その結果、図４（ａ）に示すように、アンプＩＣ２は、１／２ＶＣＣの基準バイアス電圧で入力信号を増幅して出力する。なお、図４の各図では、横軸に時間を縦軸に電圧値を示している。
【００２６】
ＰＴＣサーミスタ７によって検出された温度が所定温度（例えば９０℃）以上のときには、ＰＴＣサーミスタ７の抵抗値は例えば２２０Ωと大きくなるので、トランジスタＱ１のベースに供給される分圧電圧が例えば１．２Ｖ以上となり、トランジスタＱ１が導通開始する。つまり、トランジスタＱ１が完全オン状態になるのではなく、温度上昇につれてトランジスタＱ１のベースに供給される電圧が上昇し、その結果、温度上昇につれてトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間抵抗値が低下する。従って、電源電圧ＶＣＣがトランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間抵抗や抵抗Ｒ７の影響を受け、バイアス電圧生成回路５内のオペアンプ６の非反転入力端子に供給される電圧が温度上昇につれて低下するので、オペアンプ６から出力されるバイアス電圧が基準バイアス電圧１／２ＶＣＣ未満に温度上昇につれて低下する。
【００２７】
図４（ｂ）、（Ｃ）に示すように、バイアス電圧が基準バイアス電圧１／２ＶＣＣ未満に低下することによって、アンプＩＣ２から出力される出力音声信号は、バイアス電圧よりも低い部分（０Ｖ未満となる部分）においてクリップが生じ、その結果、出力音声信号の振幅値が低下する。例えば、図４（ｂ）は温度が９０℃の場合の波形を示し、バイアス電圧が基準バイアス電圧１／２ＶＣＣから少しだけ低下し、出力音声信号が少しだけクリップしている。図４（ｃ）は温度が９２℃の場合の波形を示し、バイアス電圧が基準バイアス電圧１／２ＶＣＣからかなり低下し、出力音声信号がかなりクリップしている。このように、所定温度以上になると、温度上昇につれてバイアス電圧が順次低下し、アンプＩＣ２の出力音声信号のクリップ量が増加し、振幅値の低下量が増大する。
【００２８】
以上のように、本例によると、増幅装置１内の温度が所定温度以上になると、バイアス電圧を低下させ、アンプＩＣ２の出力音声信号を温度に応じてクリップさせ、振幅値を低下させるので、ユーザに気づかれることなく、温度保護動作を実行することができる。
【００２９】
図５は、本発明の別の好ましい実施形態による増幅装置１１を示す概略回路図である。増幅装置１１は、温度検出素子１２として温度上昇に従って内部抵抗の抵抗値が減少するＮＴＣサーミスタを使用している。ＮＴＣサーミスタ１２の一端は＋５Ｖ電源入力端に接続され、他端はダイオードＤ２のアノードに接続され、かつ、抵抗Ｒ１１を介してグランドに接続されている。増幅装置１１においても、ＮＴＣサーミスタ１２によって検出される温度が所定温度以上になると、トランジスタＱ１が導通開始し、トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間抵抗値が減少する。そして、バイアス電圧生成回路５のオペアンプ６が出力するバイアス電圧が１／２ＶＣＣよりも小さくなり、アンプＩＣ２の出力音声信号の０Ｖ未満の部分がクリップされ、振幅値が低下され、アンプＩＣ２等の破損が防止される。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、オーディオ用のアンプに好適に採用され得る。
【符号の説明】
【００３２】
１              増幅装置
２              アンプＩＣ
３              パワーアンプ
４              パワーアンプ
５              バイアス電圧生成回路
６              オペアンプ
７              ＰＴＣサーミスタ
【図１】
2011176400.tif 000003
【図２】
2011176400.tif 000004
【図３】
2011176400.tif 000005
【図４】
2011176400.tif 000006
【図５】
2011176400.tif 000007
【図６】
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