(57)【要約】【課題】ブリッジ接続形アンプを構成時、負荷ショート等の状態が長く続いた場合、ブリッジ接続形アンプを構成するそれぞれのＤクラスアンプに流れる電流を、シングルエンド形アンプを構成したときと同じ設計値で制御できるアンプの過電流保護装置を提供する。【解決手段】それぞれが入力及び出力を有し、ＤＳＰ５によってＰＷＭ変調信号のデューティー比が制御されて出力レベルがコントロールされるシングルエンド形アンプあるいはブリッジ接続形アンプとして動作可能に構成した複数のＤクラスアンプ６、７を備える。このＤクラスアンプ６、７がブリッジ接続形アンプを構成したとき、このブリッジ接続形アンプを構成したＤクラスアンプ６、７に備えた過電流検出回路８、９の出力のＯＲ信号をつくり、このＯＲ信号を前記ＤＳＰ５へ供給するように構成する。【選択図】図１
2008219547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンプに備えた過電流検出手段が過電流を検出したとき、この検出結果に基づき、前記アンプの出力を減衰させて電流量を絞るように構成したことを特徴とするアンプの過電流保護装置。
【請求項２】
それぞれが入力及び出力を有し、ＤＳＰによってＰＷＭ変調信号のデューティー比が制御されて出力レベルがコントロールされるシングルエンド形アンプあるいはブリッジ接続形アンプとして動作可能に構成した複数のＤクラスアンプと、
前記Ｄクラスアンプにそれぞれ備えた過電流検出回路が過電流を検出したとき、この検出結果に基づき前記ＤＳＰがＰＷＭ変調信号のデューティー比を制御して過電流が発生したＤクラスアンプの出力を減衰させて電流量を絞るように構成した過電流保護回路と
を備えたアンプの過電流保護装置において、
前記Ｄクラスアンプがブリッジ接続形アンプを構成したとき、このブリッジ接続形アンプを構成したそれぞれのＤクラスアンプに備えた過電流検出回路の出力のＯＲ信号をつくり、このＯＲ信号を前記ＤＳＰへ供給するように構成して、前記ブリッジ接続を構成するＤクラスアンプが過電流を発生したとき、同時に同じ動作で前記ブリッジ接続形アンプを構成するＤクラスアンプの出力を減衰させて電流量を絞るようにしたことを特徴とするアンプの過電流保護装置。
【請求項３】
前記過電流検出回路を前記複数のＤクラスアンプの出力側にそれぞれ備えるとともに、前記Ｄクラスアンプがブリッジ接続形アンプを構成したとき、そのブリッジ接続形アンプを構成するそれぞれのＤクラスアンプに備えた過電流検出回路の出力のＯＲ信号をつくり、このＯＲ信号を前記ブリッジ接続形アンプを構成するそれぞれのＤクラスアンプを制御する前記ＤＳＰのそれぞれの入力端子へ供給するように構成したことを特徴とする請求項２記載のアンプの過電流保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンプの過電流保護装置に係り、特に、シングルエンド形アンプあるいはブリッジ接続形アンプとして動作可能に構成されたデジタルアンプに最適な過電流保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワー段がデジタル（スイッチングモード）で動作して出力するデジタルアンプにおいては、出力端子につながれた負荷がショート状態あるいはインピーダンスが非常に小さくなり出力電流が過大になった場合、パワー段を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ等の構成部品が破壊しないように保護する必要がある。
【０００３】
このような過電流状態からパワー段を保護するための従来のデジタルアンプの過電流保護装置としては、例えば、ローパスフィルタを構成するリアクトルコイルの印加電圧を検出し、この検出信号をマイコンへ入力して、この入力した検出信号と、予め設定した基準値（動作レベル）とを比較し、検出信号が基準値を超えたとき、出力リレー回路等の遮断を行ないパワー段を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ等の構成部品を過電流からの保護するように構成したものが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、従来のアンプには、それぞれが入力及び出力を有する複数のＤクラスアンプを備え、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によってＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調信号のデューティー比が制御されて出力レベルがコントロールされるシングルエンド形アンプあるいはブリッジ接続形アンプとして動作するように構成したものがある。
【０００５】
このように、構成されたアンプにおける過電流保護装置としては、例えば、出力端子につながれた負荷がショート状態またはインピーダンスが非常に小さくなり、過電流状態になったとき、それぞれのＤクラスアンプが持つ過電流検出回路が過電流を検出して、この検出信号に基づきＤＳＰがＰＷＭ変調信号のデューティー比を制御して過電流が発生したＤクラスアンプの出力を減衰させて電流量を制限し、パワー段を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ等の構成部品を過電流から保護するように構成したものがある。
【０００６】
このようなアンプの過電流保護装置の具体例としては、例えば、図２に示すように回路構成されたものがある。なお、この図２の回路構成は、ブリッジ接続形アンプを構成した状態を示している。
この図２に示すアンプの過電流保護装置は、次の各部分から構成されている。
まず、入力端子１は、例えば、ステレオ信号の左チャンネル信号またはブリッジ接続時の入力信号が印加される。一方、入力端子２には、ステレオ信号の右チャンネル信号が印加される。３、４は、ＡＤコンバータで、入力端子１及び２に印加されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ５に供給する。
【０００７】
ＤＳＰ５は、Ｄクラスアンプ６及び７にそれぞれ対応して形成したレベルコントロール部５１及び５２を備えている。このＤＳＰ５によって、Ｄクラスアンプ６及び７は、ＰＷＭ変調信号のデューティー比が制御されて出力レベルがコントロールされるように構成されている。また、このＤクラスアンプ６及び７は、その出力側に、それぞれ過電流検出回路８及び９を備えている。また、１０、１１はＤクラスアンプ６及び７の出力側に設けたローパスフィルタである。
【０００８】
上記の過電流検出回路８及び９は、出力端子１２及び１３に接続されたスピーカ等の負荷１４がショート状態またはインピーダンスが非常に小さくなり過電流状態になったとき、過電流を検出して、この検出信号をＤＳＰ５のレベルコントロール部５１及び５２へそれぞれ供給するように構成している。検出信号が供給されたレベルコントロール部５１及び５２は、その検出信号に基づき、ＰＷＭ変調信号のデューティー比を制御することにより、Ｄクラスアンプ６及び７の出力を減衰させて電流量を制限し、スイッチングのためのパワーＭＯＳＦＥＴの最大定格を超えないように電流量を制限して保護するよう構成している。
【０００９】
また、このように構成した過電流保護装置を持つアンプにおいて、負荷１４がショート状態またはインピーダンスが非常に小さくなった状態が継続したときは、以下のように過電流検出回路８及び９とＤＳＰ５のレベルコントロール部５１及び５２が働いて、パワーＭＯＳＦＥＴに流れる電流量を一定値以下に保つことができるように構成している。
【００１０】
図２において、チャンネルＣＨ１側の過電流検出回路８あるいはチャンネルＣＨ２側の過電流検出回路９のいずれかの電流値が検出感度以上になると、過電流検出回路８あるいは９が過電流を検出して、その検出信号を出力し、ＤＳＰ５のレベルコントロール部５１または５２が働いて、過電流を検出した側の電流のレベルを瞬時に絞ることができる。
【００１１】
図３の電流の変化を示すタイムチャートは、通常動作状態の回路が負荷１４のショートによって過電流状態となったとき、ＤＳＰ５により制御されて変化する電流の状態の一例を示したものである。
【００１２】
この図３に示すように、通常の電流値で動作していた回路に、大電流が流れると、過電流検出回路８（または過電流検出回路９）が働き、その直後、ＤＳＰ５によって、図３のＡで示すように、出力レベルが小さく絞られる。この後、過電流検出信号がＤＳＰ５に入力されなければ、ＤＳＰ５は出力を徐々に大きくしていく。そして、ＤＳＰ５は出力レベルをショート発生前の出力レベルまで電流量を徐々に戻す。
【００１３】
したがって、このアンプの過電流保護装置においては、負荷１４がショート状態あるいは低インピーダンス状態が長く続いた場合、「過電流検出回路８（または過電流検出回路９）が過電流を検出→図３のＡで示すように、ＤＳＰ５が出力を絞る→過電流検出信号なし→ＤＳＰ５が出力レベルを徐々に大きくして行き、図３のＢに至る→再び過電流を検出してＤＳＰ５が出力を絞る→・・・」と、負荷１４のショート状態あるいは低インピーダンス状態が解消されるまで同じ動作を繰り返すことになる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２０３９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
以上に述べた図２に示す従来のアンプの過電流保護装置では、負荷をシングルエンド形アンプを構成するように接続した状態で過電流保護が働いた場合、電流量は、ＤＳＰ５のＰＷＭ制御で駆動されるＤクラスアンプ６及び７が出力する負荷にかかる電圧を減衰させることにより制御することができ、それ以外の要因で電流値が増加することはない。
【００１６】
一方、過電流検出回路８及び９の過電流を検出する精度には、必ず誤差や温度特性がある。特に、図２のようにブリッジ接続形アンプを構成した場合、ブリッジ接続を構成するチャンネルＣＨ１側とチャンネルＣＨ２側に同じ電流量が流れ、これが過電流状態になったとしても、上記の理由により、２つの回路のそれぞれの過電流検出回路８及び９を同時に同じ期間働かせることができないという課題があった。
【００１７】
すなわち、ブリッジ接続形アンプを構成しているチャンネルＣＨ１とチャンネルＣＨ２のうち片方の例えば、過電流検出回路８だけが過電流を検出し、もう一方の過電流検出回路９が過電流を検出しない場合、ＤＳＰ５は、過電流を検出したチャンネルＣＨ１側の出力レベルを下げ、もう一方の過電流を検出しないチャンネルＣＨ２側は下げないという状態が発生する。
【００１８】
このように、ブリッジ接続形アンプを構成した場合、過電流状態になって、一方のチャンネルＣＨ１側の過電流検出回路８が働いて電流値を下げようとしても、もう一方のチャンネルＣＨ２側が電流を流し続けようとするため、ブリッジ接続形アンプ全体の電流のレベルが下がりきらない。このため、中途半端に電流が流れ続けてブリッジ接続形アンプトータルとして、ＤＳＰ５が意図とするレベルまで電流値が下がらないという問題がある。
【００１９】
さらに、チャンネルＣＨ１側とチャンネルＣＨ２側の２つのチャンネルが共に過電流を検出しても、ＤＳＰ５が電流値のレベルを下げたり、再び上げたりするタイミングがずれると、やはり、ＤＳＰ５が意図とするレベルまで電流値が下がりきらない。このため、ブリッジ接続形アンプにおける負荷１４のショートでは、「チャンネルＣＨ１とチャンネルＣＨ２が同期せずに過電流検出→電流値のレベルを絞る→出力を徐々に大きくする」という動作を繰り返すため、シングルエンド形アンプを構成した場合に比べて、パワーＭＯＳＦＥＴに流れる電流量が多くなり、この電流による温度上昇のため、パワーＭＯＳＦＥＴの破壊が起こる場合があった。
【００２０】
本発明は、上述した図２に示すような従来のアンプの過電流保護装置の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、特に、ブリッジ接続形アンプを構成した場合に過電流状態が発生し、ブリッジ接続の片側のチャンネルのみ過電流検出回路が動作しても、ＤＳＰによってブリッジ接続形アンプの両側のチャンネルの電流を同時に同じレベルで絞ることができるアンプの過電流保護装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のアンプの過電流保護装置は、上記の目的を達成するために、アンプに備えた過電流検出手段が過電流を検出したとき、この検出結果に基づき、前記アンプの出力を減衰させて電流量を絞るように構成したものである。
【００２２】
また、第２の課題解決手段は、それぞれが入力及び出力を有し、ＤＳＰによってＰＷＭ変調信号のデューティー比が制御されて出力レベルがコントロールされるシングルエンド形アンプあるいはブリッジ接続形アンプとして動作可能に構成した複数のＤクラスアンプと、前記Ｄクラスアンプにそれぞれ備えた過電流検出回路が過電流を検出したとき、この検出結果に基づき前記ＤＳＰがＰＷＭ変調信号のデューティー比を制御して過電流が発生したＤクラスアンプの出力を減衰させて電流量を絞るように構成した過電流保護回路とを備えたアンプの過電流保護装置において、
前記Ｄクラスアンプがブリッジ接続形アンプを構成したとき、このブリッジ接続形アンプを構成したそれぞれのＤクラスアンプに備えた過電流検出回路の出力のＯＲ信号をつくり、このＯＲ信号を前記ＤＳＰへ供給するように構成して、前記ブリッジ接続を構成するＤクラスアンプが過電流を発生したとき、同時に同じ動作で前記ブリッジ接続形アンプを構成するＤクラスアンプの出力を減衰させて電流量を絞るようにしたものである。
【００２３】
また、第３の課題解決手段は、前記第２の課題解決手段におけるアンプの過電流保護装置において、前記過電流検出回路を前記複数のＤクラスアンプの出力側にそれぞれ備えるとともに、前記Ｄクラスアンプがブリッジ接続形アンプを構成したとき、そのブリッジ接続形アンプを構成するそれぞれのＤクラスアンプに備えた過電流検出回路の出力のＯＲ信号をつくり、このＯＲ信号を前記ブリッジ接続形アンプを構成するそれぞれのＤクラスアンプを制御する前記ＤＳＰのそれぞれの入力端子へ供給するように構成したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のアンプの過電流保護装置は、アンプに備えた過電流検出手段が過電流を検出したとき、この検出結果に基づき、アンプの出力を減衰させて電流量を絞るように構成したことにより、意図しない電流による温度上昇によって、アンプのパワートランジスタ等が破壊されるのを未然に防ぐことができる。
【００２５】
また、本発明のアンプの過電流保護装置は、ブリッジ接続形アンプを構成したそれぞれのＤクラスアンプに備えた過電流検出回路の出力のＯＲ信号をつくり、このＯＲ信号をＤＳＰへ供給して、ブリッジ接続を構成するＤクラスアンプに過電流が発生したとき、同時に同じ動作でブリッジ接続形アンプを構成するＤクラスアンプの出力を減衰させて電流量を絞るように構成したことによって、ブリッジ接続形アンプを構成時に負荷がショートした場合やショートに近いインピーダンス状態が長く続いた場合であっても、ブリッジ接続形アンプを構成するそれぞれのＤクラスアンプに流れる電流を、シングルエンド接続形アンプを構成した場合と同じ設計値で制御することができる。このため、意図しない電流による温度上昇によって、ＤクラスアンプのパワーＭＯＳＦＥＴが破壊されるのを未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図１に基づいて説明する。
なお、本実施の形態は、既に図２を用いて説明した従来のアンプの過電流保護装置に本発明を適用したものであって、図２と同様の構成動作を行う部分には同一符号を付し、その構成動作の説明は省略もしくは簡略化して記載し、本発明の要部について詳細に説明する。
【００２７】
図１において、１は入力端子で、例えば、ステレオ信号の左チャンネル信号またはブリッジ接続時の入力信号が印加される。２は入力端子で、ステレオ信号の右チャンネル信号が印加される。３、４は、ＡＤコンバータで、入力端子１及び２に印加されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＤＳＰ５に供給する。
【００２８】
ＤＳＰ５は、Ｄクラスアンプ６及び７にそれぞれ対応して形成したレベルコントロール部５１及び５２を備えている。このＤＳＰ５によって、Ｄクラスアンプ６及び７は、ＰＷＭ変調信号のデューティー比が制御されて出力レベルがコントロールされるように構成されている。また、このＤクラスアンプ６及び７は、その出力側に、それぞれ過電流検出回路８及び９を備えている。また、１０、１１はＤクラスアンプ６及び７の出力側に設けたローパスフィルタである。
【００２９】
上記の過電流検出回路８及び９は、出力端子１２及び１３に接続されたスピーカ等の負荷１４がショート状態またはインピーダンスが非常に小さくなり過電流状態になったとき、過電流を検出して、この検出信号をＤＳＰ５のレベルコントロール部入力端子５１１及び５２１へそれぞれ供給するように構成している。検出信号が供給されたレベルコントロール部５１及び５２は、その検出信号に基づき、ＰＷＭ変調信号のデューティー比を制御することにより、Ｄクラスアンプ６及び７の出力を減衰させて電流量を絞り、スイッチングのためのパワーＭＯＳＦＥＴの最大定格を超えないように電流量を制限して保護するよう構成している。
【００３０】
１５はＯＲ信号伝送線路であって、過電流検出回路８、９の両出力間に配置され、図１に示すようにＤクラスアンプ６、７がブリッジ接続形アンプを構成したとき、過電流検出回路８、９の出力のＯＲ信号をつくり、このＯＲ信号をＤＳＰ５のレベルコントロール部入力端子５１１及び５２１へそれぞれ供給するように構成し、ブリッジ接続形アンプを構成したときの過電流の保護を同時に、同じ動作で行なうことができるようにしている。
【００３１】
このように、本実施の形態では、ブリッジ接続形アンプを構成したそれぞれのＤクラスアンプ６、７に備えた過電流検出回路８、９の出力のＯＲ信号をＯＲ信号伝送線路１５を介してつくり、このＯＲ信号をＤＳＰ５のレベルコントロール部入力端子５１１及び５２１へそれぞれ供給する。そして、ブリッジ接続を構成するＤクラスアンプ６、７に過電流が発生したとき、同時に同じ動作でブリッジ接続形アンプを構成するＤクラスアンプの出力を減衰させて電流量を絞ることができ、パワーＭＯＳＦＥＴが破壊されるのを未然に防ぐことができる。
【００３２】
さらに、ブリッジ接続形アンプを構成時に、負荷がショートした場合やショートに近いインピーダンス状態が長く続いた場合であっても、ブリッジ接続形アンプを構成するそれぞれのＤクラスアンプ６、７に流れる電流量を、シングルエンド接続形アンプを構成した場合と同じ設計値で制御することができ、この結果、意図しない電流による温度上昇によって、Ｄクラスアンプ６，７のパワーＭＯＳＦＥＴが破壊されるのを未然に防ぐことができるアンプの過電流保護装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンプの過電流保護装置の概略回路構成を示す図である。
【図２】従来のアンプの過電流保護装置の概略回路構成を示す図である。
【図３】通常動作状態の回路が負荷のショートによって過電流状態となったとき、ＤＳＰにより制御されて変化する電流の状態の一例を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１      入力端子
２      入力端子
３      ＡＤコンバータ
４      ＡＤコンバータ
５      ＤＳＰ
５１    レベルコントロール部
５２    レベルコントロール部
５１１  レベルコントロール部入力端子
５２１  レベルコントロール部入力端子
６      Ｄクラスアンプ
７      Ｄクラスアンプ
８      過電流検出回路
９      過電流検出回路
１０    ローパスフィルタ
１１    ローパスフィルタ
１２    出力端子
１３    出力端子
１４    負荷
１５    ＯＲ信号伝送線路
【図１】
2008219547.tif 000003
【図２】
2008219547.tif 000004
【図３】
2008219547.tif 000005