(57)【要約】【課題】電流増幅回路の保護装置において、リレー装置の復帰時間よりも高速の動作に対しても電流増幅回路を保護できるようにし、低周波側から高周波側の広い範囲において、電流増幅回路の動作を保護できるようにすることである。【解決手段】保護装置３０は、電流増幅回路１４の異常電流値を検出して第１異常検出信号を出力する検出回路３２を備え、第１異常検出信号の出力タイミングから開始して所定の維持時間の間、第２異常検出信号を継続して出力し、第２異常検出信号を受けたタイミングで、電流増幅回路への入力電圧値を絞り、同じタイミングでリレー装置３６に対し遮断指令信号を出力する。検出回路３２は、負荷線上の電流値を異常検出動作点とする負荷線検出部４２と、負荷線検出部による異常検出動作の周波数特性を変更するパルス応答特性変更部４４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流増幅回路の出力電流値を検出して異常電流値のときに第１異常検出信号を出力する検出回路と、
前記第１異常検出信号の出力タイミングから開始して所定の維持時間の間、第２異常検出信号を継続して出力する維持回路と、
駆動電圧の供給が遮断されたときから機械的遮断遅延時間である復帰時間の後に前記電流増幅回路と負荷との間の接続を遮断するリレー装置と、
前記第２異常検出信号を受けたタイミングで、ミュート制御信号を出力する保護ミュート部と、
前記ミュート制御信号を受けたタイミングで、前記電流増幅回路への入力電圧値を絞る機能を有するミュート回路と、
前記第２異常検出信号を受けたタイミングで、リレー装置への駆動電圧の供給を遮断する保護リレー指令部と、
を含み、
前記検出回路は、
前記電流増幅回路の電源電圧値と前記負荷の抵抗値に基づく負荷線上の電流値を異常検出動作点とする負荷線検出部と、
前記負荷線検出部による異常検出動作のパルス応答特性を変更するパルス応答特性変更部と、
を有する、保護装置。
【請求項２】
前記所定の維持時間は、前記復帰時間よりも長く設定される、請求項１に記載の保護装置。
【請求項３】
前記負荷線検出部は、
異常電流値を検出する異常検出素子の制御電圧値を負荷の抵抗値に応じて変更するブリッジ回路を有する、請求項１に記載の保護装置。
【請求項４】
前記パルス応答特性変更部は、
前記ブリッジ回路のパルス応答特性を前記電流増幅回路のパルス幅に応じて変更するラグリードフィルタ回路を有する、請求項３に記載の保護装置。
【請求項５】
前記ブリッジ回路は、
前記電流増幅回路の正側の出力電流値の異常電流値に対応する第１ブリッジ回路と、負側の出力電流値の異常電流値に対応する第２ブリッジ回路と、を有する、請求項３または４に記載の保護装置。
【請求項６】
前記検出回路は、
ベースが第１抵抗を介して、エミッタが第２抵抗を介して、前記負荷線検出部と前記パルス応答特性変更部に接続され、コレクタが第３抵抗を介して前記維持回路に接続された、ＮＰＮ型の第１トランジスタを有し、
前記維持回路は、
ベースが前記第３抵抗を介して前記第１トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが第４抵抗を介して制御マイクロコンピュータに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＰＮＰ型の第２トランジスタと、
ベースがコンデンサと第５抵抗とを介して前記第２トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが接地電位に接続され、コレクタが前記保護ミュート部と第６抵抗を介して前記第２トランジスタのベースとに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＮＰＮ型の第３トランジスタと、を有する請求項1〜５のいずれか1項に記載の保護装置。
【請求項７】
前記検出回路は、
ベースが第１抵抗を介して、エミッタが第２抵抗を介して、前記負荷線検出部と前記パルス応答特性変更部に接続され、コレクタが第３抵抗を介して前記維持回路に接続された、ＰＮＰ型の第１トランジスタを有し、
前記維持回路は、
ベースが前記第３抵抗を介して前記第１トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが第４抵抗を介して制御マイクロコンピュータに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＮＰＮ型の第２トランジスタと、
ベースがコンデンサと第５抵抗とを介して前記第２トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが接地電位に接続され、コレクタが前記保護ミュート部と第６抵抗を介して前記第２トランジスタのベースとに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＰＮＰ型の第３トランジスタと、を有する請求項1〜５のいずれか1項に記載の保護装置。
【請求項８】
前記保護ミュート部は、
ベースがダイオードを介して前記維持回路に接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが前記ミュート回路に接続されたＰＮＰ型の第４トランジスタを有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の保護装置。
【請求項９】
前記保護ミュート部は、
ベースがダイオードを介して前記維持回路に接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが前記ミュート回路に接続されたＮＰＮ型の第４トランジスタを有する請求項１〜５、７のいずれか１項に記載の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護装置に係り、特に電流増幅回路を過電流等の異常状態から保護する保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーアンプ等の電流増幅回路に出力短絡電流が流れる等の異常状態が生じた場合は、速やかに出力電流を遮断して電流増幅回路を保護する必要がある。出力電流を遮断する確実な手段はリレー装置であるが、リレー装置には機構動作等の遅延時間があり、電流増幅回路の入力信号が高速であると、遮断が間に合わないことが生じる。そこで、リレー装置において、駆動電圧の供給が遮断されたときから、接点が離れ、接続が遮断されるまでの、いわゆる復帰時間に合わせて電流増幅回路の安全動作領域を低速側に落とすと、出力素子の単発パルスでの安全動作領域まで有効に使えない。
【０００３】
特許文献１には、ターンオンするときに過剰な出力電流等の異常状態から増幅器を保護する回路として、トリガパルスによって作動し増幅器の異常状態の発生時から出発した所定時間継続するターンオフ命令信号発生器と、増幅器の異常状態を検出する感知回路と、ターンオフ命令信号とターンオン信号とのＯＲ回路と、ＯＲ回路の出力と感知回路とのＡＮＤ回路とを有し、ＡＮＤ回路の出力とターンオフ命令信号とのＯＲ回路で増幅器をターンオフする構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、電力増幅用素子の最大許容電力損失曲線に近似させた折れ線に基づいて所定の安全動作領域を設定する電力増幅用素子の保護装置が開示されている。この保護装置は、電力増幅用素子のコレクタ電流を検出する抵抗の両端に発生する電圧に基づいて電力増幅用素子のベース電流を制限するトランジスタを含んで構成される。ここで、電力増幅用素子の最大許容電力損失曲線は、直流動作時のものである。特許文献２に記載の発明では、単発パルスではもっと大きな電流を流すことができるにもかかわらず、保護が働いてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２５５９５６８号明細書
【特許文献２】特開平９−２６６４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の方法によれば、異常検出信号を検出して増幅器をターンオフすると異常状態が無くなるが、そこで増幅器をターンオンすると再び異常状態に戻るという循環状態を防止できる。しかしながら、単発パルス駆動時の安全動作領域まで有効に使用し、増幅器を保護することについては何も述べていない。特許文献２の方法によれば、電力増幅素子の直流における安全動作領域内で動作できない領域をできるだけ少なくすることができる。しかしながら、直流領域から単発パルス領域までの広い範囲で電力増幅素子の動作を有効に保護するのは不可能である。
【０００７】
本発明の目的は、リレー装置の復帰時間よりも高速の動作に対しても電流増幅回路を保護できる保護装置を提供することである。他の目的は、直流領域から単発パルス領域までの広い範囲の周波数領域において、電流増幅回路の動作を保護できる保護装置を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも１つに貢献する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る保護装置は、電流増幅回路の出力電流値を検出して異常電流値のときに第１異常検出信号を出力する検出回路と、前記第１異常検出信号の出力タイミングから開始して所定の維持時間の間、第２異常検出信号を継続して出力する維持回路と、駆動電圧の供給が遮断されたときから機械的遮断遅延時間である復帰時間の後に前記電流増幅回路と負荷との間の接続を遮断するリレー装置と、前記第２異常検出信号を受けたタイミングで、ミュート制御信号を出力する保護ミュート部と、前記ミュート制御信号を受けたタイミングで、前記電流増幅回路への入力電圧値を絞る機能を有するミュート回路と、前記第２異常検出信号を受けたタイミングで、リレー装置への駆動電圧の供給を遮断する保護リレー指令部と、を含み、前記検出回路は、前記電流増幅回路の電源電圧値と前記負荷の抵抗値に基づく負荷線上の電流値を異常検出動作点とする負荷線検出部と、前記負荷線検出部による異常検出動作のパルス応答特性を変更するパルス応答特性変更部と、を有する。
【０００９】
本発明に係る保護装置において、前記所定の維持時間は、前記復帰時間よりも長く設定される。
【００１０】
本発明に係る保護装置において、前記負荷線検出部は、異常電流値を検出する異常検出素子の制御電圧値を負荷の抵抗値に応じて変更するブリッジ回路を有する。
【００１１】
本発明に係る保護装置において、前記パルス応答特性変更部は、前記ブリッジ回路のパルス応答特性を前記電流増幅回路のパルス幅に応じて変更するラグリードフィルタ回路を有する。
【００１２】
本発明に係る保護装置において、前記ブリッジ回路は、前記電流増幅回路の正側の出力電流値の異常電流値に対応する第１ブリッジ回路と、負側の出力電流値の異常電流値に対応する第２ブリッジ回路と、を有する。
【００１３】
本発明に係る保護装置において、前記検出回路は、ベースが第１抵抗を介して、エミッタが第２抵抗を介して、前記負荷線検出部と前記パルス応答特性変更部に接続され、コレクタが第３抵抗を介して前記維持回路に接続された、ＮＰＮ型の第１トランジスタを有し、前記維持回路は、ベースが前記第３抵抗を介して前記第１トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが第４抵抗を介して制御マイクロコンピュータに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＰＮＰ型の第２トランジスタと、ベースがコンデンサと第５抵抗とを介して前記第２トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが接地電位に接続され、コレクタが前記保護ミュート部と第６抵抗を介して前記第２トランジスタのベースとに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＮＰＮ型の第３トランジスタと、を有する。
【００１４】
本発明に係る保護装置において、前記検出回路は、ベースが第１抵抗を介して、エミッタが第２抵抗を介して、前記負荷線検出部と前記パルス応答特性変更部に接続され、コレクタが第３抵抗を介して前記維持回路に接続された、ＰＮＰ型の第１トランジスタを有し、前記維持回路は、ベースが前記第３抵抗を介して前記第１トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが第４抵抗を介して制御マイクロコンピュータに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＮＰＮ型の第２トランジスタと、ベースがコンデンサと第５抵抗とを介して前記第２トランジスタのコレクタに接続され、エミッタが接地電位に接続され、コレクタが前記保護ミュート部と第６抵抗を介して前記第２トランジスタのベースとに接続され、コレクタに前記第２異常検出信号として、異常検出電圧を発生する、ＰＮＰ型の第３トランジスタと、を有する。
【００１５】
本発明に係る保護装置において、前記保護ミュート部は、ベースがダイオードを介して前記維持回路に接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが前記ミュート回路に接続されたＰＮＰ型の第４トランジスタを有する。
【００１６】
本発明に係る保護装置において、前記保護ミュート部は、ベースがダイオードを介して前記維持回路に接続され、エミッタが電源に接続され、コレクタが前記ミュート回路に接続されたＮＰＮ型の第４トランジスタを有する。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成の保護装置によれば、電流増幅回路の異常電流値を検出すると、その検出のタイミングから開始して所定の維持時間の間、第２異常検出信号を継続して出力する。そして、第２異常検出信号を受けたタイミングで、電流増幅回路への入力電圧値を絞り、また、同じタイミングでリレー装置への駆動電圧の供給を遮断する。これにより、リレー装置に復帰時間があっても、それより以前に電流増幅回路への入力電圧値を絞るので、リレー装置の復帰時間よりも短いパルス幅の動作に対しても電流増幅回路を保護できる。
【００１８】
また、検出回路は、電流増幅回路の電源電圧と負荷の抵抗値に基づく負荷線上の電流値を異常検出動作点とする。負荷が短絡すると、負荷線上の電流値よりも大きな異常電流値が流れる。これを検出するので、予め定めた閾値電流値を超える異常電流値を検出する方法に比べ、電流増幅回路の許容動作領域を適切に広くできる。
【００１９】
また、検出回路は、負荷線検出部による異常検出動作のパルス応答特性を変更するので、電流増幅回路の出力が短いパルス幅のときの許容動作範囲を単発パルス駆動のときの安全動作領域に近づけることができる。
【００２０】
また、保護装置において、所定の維持時間は、所定の復帰時間よりも長く設定されるので、リレー装置が遮断動作を行うまで、電流増幅回路への入力電圧値を絞る処理が継続する。これにより、リレー装置の復帰時間よりも短いパルス幅の動作に対しても電流増幅回路を確実に保護できる。
【００２１】
また、保護装置において、異常電流値を検出する異常検出素子の制御電圧値を負荷の抵抗値に応じて変更するブリッジ回路を有する。これにより、電流増幅回路の電源電圧と負荷の抵抗値に基づく負荷線上の電流値を異常検出動作点とすることができる。
【００２２】
また、保護装置において、ブリッジ回路の周波数応答性を電流増幅回路への入力電圧値の周波数に応じて変更するラグリードフィルタ回路を有するので、その回路定数の設定の変更のみで、負荷線検出部による異常検出動作のパルス応答特性を変更することができる。
【００２３】
また、保護装置において、ブリッジ回路は、電流増幅回路の正側の出力電流値の異常電流値に対応する第１ブリッジ回路と、負側の出力電流値の異常電流値に対応する第２ブリッジ回路とを有するので、正負の動作電圧範囲で電流増幅回路の動作が保護される。
【００２４】
また、保護装置において、第２トランジスタは、検出回路が発生した検出信号を制御マイクロコンピュータに入力可能な電圧に変換（レベルシフト）している。また、第２トランジスタは、コンデンサの充電により、第３トランジスタをオンさせ、第３トランジスタは、第６抵抗を介してコレクタを第２トランジスタのベースに接続することにより、単安定マルチバイブレータ動作を行って、第２異常検出信号を維持している。
【００２５】
また、保護装置において、維持回路から第２異常検出信号が出力されると、第４トランジスタがオンの状態となり、保護ミュート部は、ミュート制御信号として、ハイレベルの電圧を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施の形態の保護装置を含む電流増幅装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の保護装置を含む電流増幅装置の詳細回路図である。
【図３】図１における各電圧値の時間変化を示すタイムチャートである。
【図４】従来技術の保護装置の回路図である。
【図５】従来技術において、安全動作領域と異常検出閾値電流値の関係を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の保護装置における正側素子を保護するための第１ブリッジ回路の詳細図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の保護装置において、安全動作領域と負荷抵抗と異常検出動作点の関係を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の保護装置における負側素子を保護するための第２ブリッジ回路の詳細図である。
【図９】本発明に係る実施の形態の保護装置において、ブリッジ回路のパルス応答特性を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態の保護装置において、電流増幅回路のパルス幅に応じて異常検出動作点が変更される例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、全ての図面において、対応する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２８】
図１は、保護装置３０を含む電力増幅装置１０の構成を示すブロック図である。図２は、電力増幅装置１０の詳細回路図である。
【００２９】
電力増幅装置１０は、入力回路１２と、電圧増幅回路１３と、電流増幅回路１４と、スピーカー１６と、ボリュームＩＣ１８と、制御マイクロコンピュータ２０（以下、これを制御マイコン２０と呼ぶ）と、保護装置３０と、を含む。
【００３０】
入力回路１２は、電圧増幅回路１３に入力電圧値ＶINを供給する回路である。また、入力回路１２は、ミュート回路を含む場合がある。ミュート回路を動作させると、スピーカー１６の音量が絞られ、電流増幅回路１４の出力電流値ＩOUTが大幅に小さくなる。なお、図２では、ミュート回路としてのミュートトランジスタＱ２（ＮＰＮトランジスタ）が含まれている。電流増幅回路１４は、図２に示されるように、ＮＰＮトランジスタＱ３、ＰＮＰトランジスタＱ４の互いのエミッタを向い合せ、その間に抵抗素子Ｒ２，Ｒ３を配置し、これらを直列に接続した構成である。増幅された電力は、Ｒ２，Ｒ３の接続点から負荷装置であるスピーカー１６に供給される。
【００３１】
図２に示すように、Ｑ３のコレクタは＋ＶCCの電源に接続され、Ｑ４のコレクタは−ＶCCの電源に接続される。＋ＶCCは、ＧＮＤ（＝０Ｖ）に対し正電源で、−ＶCCはＧＮＤ（＝０Ｖ）に対し負電源である。入力回路１２の入力電圧値ＶINは、Ｑ３に対しＶIN（＋）の正入力電圧信号を供給し、Ｑ４に対しＶIN（−）の負入力電圧信号を供給する。ＶIN（＋），ＶIN（−）は交流信号で、ＩOUT（＋），ＩOUT（−）も交流信号である。
【００３２】
電流増幅回路１４の動作周波数範囲は、数Ｈｚ（ＤＣ）から１００ｋＨｚ程度である。電流増幅回路１４が安全に動作できる動作電圧値と出力電流値とパルス幅の関係は、安全動作領域（ＡＳＯ）と呼ばれる。一般的には、動作電圧値が低いほど、許容される出力電流値は高い。パルス幅が広いほど、許容される出力電流値は低く、パルス幅が狭くなるにつれ、許容される出力電流値は高い。安全動作領域の詳細については後述する。
【００３３】
スピーカー１６は、電力増幅装置１０の負荷装置で、電力増幅装置１０の構成要素ではない。スピーカー１６は、負荷装置を説明するための例示であって、負荷装置としては、振動体、加振装置等であってもよい。図２では、負荷装置であるスピーカー１６を負荷抵抗ＲＬで示した。
【００３４】
ボリュームＩＣ１８は、入力回路１２に接続され、負荷装置であるスピーカー１６の音量を増減する回路のＩＣである。ボリュームＩＣ１８は、スピーカー１６の音量を絞るミュート回路を内蔵する場合がある。ミュート回路を動作させると、スピーカー１６の音量が絞られ、電流増幅回路１４の出力電流値ＩOUTが大幅に小さくなる。
【００３５】
制御マイコン２０は、電力増幅装置１０を構成する各要素の動作を全体として統括し、制御する回路のＩＣである。例えば、ボリュームＩＣ１８の動作を制御し、保護装置３０に含まれるリレー装置３６の動作を制御する。
【００３６】
保護装置３０は、電流増幅回路１４が短絡等により出力電流値が安全動作領域から外れたことを検出し、出力電流を遮断する等によって電流増幅回路１４を損傷等から保護する装置である。保護装置３０は、検出回路３２と、維持回路３４と、保護ミュート部３８と、制御マイコン２０に含まれる保護リレー指令部４０と、を含む。
【００３７】
検出回路３２は、電流増幅回路１４と負荷装置であるスピーカー１６との間に設けられ、電流増幅回路１４からスピーカー１６に流れる電流値を監視する回路である。検出回路３２の機能は、電流増幅回路１４の出力電流値ＩOUTを測定し、測定された出力電流値ＩOUTが異常電流値のときに第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）を出力する異常検出である。検出回路３２は、出力電流値ＩOUT自体には何の処理も行わない。出力電流値ＩOUTは、検出回路３２をそのまま通過してリレー装置３６を介してスピーカー１６に流れる。
【００３８】
検出回路３２は、負荷線検出部４２とパルス応答特性変更部４４とを含む。負荷線検出部４２は、ブリッジ回路４６を有する。パルス応答特性変更部４４は、ラグリードフィルタ回路４８を有する。さらに、ブリッジ回路４６は、第１ブリッジ回路５０と第２ブリッジ回路５２とを含む。負荷線検出部４２、パルス応答特性変更部４４の詳細については、図６等を用いて後述する。
【００３９】
維持回路３４は、第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）の出力タイミングから開始して所定の維持時間ＴPROTECT（図３（ｃ）参照）の間、第２異常検出信号ＶPROTECT、Ｖ’PROTECTを継続して出力する回路である。維持回路３４は、第２異常検出信号ＶPROTECTを制御マイコン２０に出力し、第２異常検出信号Ｖ’PROTECTを保護ミュート部３８に出力する。維持回路３４は、リレー装置３６の応答時間よりもはるかに速い応答時間で第２異常検出信号ＶPROTECT、Ｖ’PROTECTを出力する。
【００４０】
維持回路３４は、ＰＮＰトランジスタＱ８、ＮＰＮトランジスタＱ９、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ７、Ｒ１９、Ｒ２６、Ｒ３３を有する。ＰＮＰトランジスタＱ８（第２トランジスタ）のベースは、抵抗Ｒ１０（第３抵抗）を介して、検出回路３２（Ｑ１のベース）に接続されている。Ｑ８のコレクタは、電源＋ＶCCに接続されている。Ｑ８のコレクタは、抵抗Ｒ１９（第４抵抗）を介して、制御マイコン２０に接続されている。Ｑ８は、コレクタに第２異常検出信号ＶPROTECTとして、異常検出電圧を出力する。
【００４１】
ＮＰＮトランジスタＱ９（第３トランジスタ）のベースは、コンデンサＣ５と抵抗Ｒ２６（第５抵抗）とを介して、Ｑ８のコレクタに接続されている。Ｑ９のエミッタは、接地電位に接続されている。Ｑ９のコレクタは、保護ミュート部３８（ＰＮＰトランジスタＵ１のベース）に接続されている。また、Ｑ９のコレクタは、抵抗Ｒ３３（第６抵抗）を介して、Ｑ８のベースに接続されている。Ｑ９は、コレクタに第２異常検出信号Ｖ’PROTECTとして、異常検出電圧を出力する。Ｑ９は、Ｃ５とＲ２６、Ｒ７とにより、ワンショット回路を形成する。Ｒ２６は、Ｃ５とＱ９のベースとの間に設けられている。Ｒ７は、一端が、Ｒ２６とＱ９のベースとの間に接続され、他端が、接地電位に接続されている。
【００４２】
リレー装置３６は、駆動電圧ＶRELAYにより電流増幅回路１４と負荷装置であるスピーカー１６との間を接続、または遮断する装置である。リレー装置３６は、駆動電圧ＶRELAYが供給されているとき、オンの状態である。リレー装置３６は、駆動電圧ＶRELAYの供給が遮断されると、オフの状態となる。リレー装置３６は機械的なスイッチ装置であるので、駆動電圧ＶRELAYの供給が遮断されてから実際に接続（オン）状態から遮断（オフ）状態に完全に移行するまで、ある程度の時間を要する。その時間を復帰時間ＴD（図３（ｇ）参照）と呼ぶと、復帰時間ＴDは、リレー装置３６の仕様にもよるが、一例を挙げると約１ｍｓ〜約１０ｍｓである。
【００４３】
保護ミュート部３８は、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路へミュート制御信号ＶMUTE_PROTECT（図３（ｄ）参照）を出力する。保護ミュート部３８は、第２異常検出信号Ｖ’PROTECTを受けとると、第２異常検出信号Ｖ’PROTECTを受け取っている間、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路に対して入力電圧値ＶINを絞る指令信号であるミュート制御信号ＶMUTE_PROTECTを出力する。保護ミュート部３８も電子回路であるので、第２異常検出信号Ｖ’PROTECTを受けたタイミングで、すなわち、異常検出信号ＶOPを受けたタイミングとほぼ同じタイミングで、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路に対して入力電圧値ＶINを絞る指令信号であるミュート制御信号ＶMUTE_PROTECTを出力する。
【００４４】
保護ミュート部３８は、ＰＮＰトランジスタＵ１（第４トランジスタ）、ダイオードＤ４を有する。Ｕ１のベースは、Ｄ４を介して、維持回路３４（Ｑ９のコレクタ）に接続されている。また、Ｑ１のエミッタは、電源Ｖ４に接続されている。また、Ｕ１のコレクタは、ミュート回路、すなわち、ボリュームＩＣ１８のミュート端子、又は、入力回路１２（ミュートトランジスタＱ２のベース）に接続されている。保護ミュート部３８に第２異常検出信号Ｖ’PROTECT（ハイレベルの信号）が出力されると、Ｑ１は、オフの状態となる。Ｑ１がオフの状態となると、ボリュームＩＣ１８、又は、入力回路１２に、ミュート制御信号ＶMUTE_PROTECT（ハイレベルの信号）が出力される。
【００４５】
ミュート制御部８０は、制御マイコン２０に含まれる機能の１つで、ボリュームＩＣ１８、又は、入力回路１２のミュート回路に、ミュート制御信号ＶMUTE_MPUを出力し、ミュート処理を実行する。通常のときにスピーカー１６の音量を絞ること(ミュート処理)を行うのは、制御マイコン２０の機能によってＶMUTE_MPUをボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路に出力して行われる。第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）が検出されたときは、検出回路３２−維持回路３４−保護ミュート部３８の電子回路の経路で、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路にＶMUTE_PROTECTが出力される。ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路も電子回路であるので、ＶMUTE_PROTECTを受けとってから信号処理に要する時間だけ遅れてＶINを絞るが、その時間はリレー装置３６の復帰時間よりもはるかに短い。
【００４６】
すなわち、検出回路３２−維持回路３４−保護ミュート部３８−ボリュームＩＣ１８または入力回路１２−電圧増幅回路１３−電流増幅回路１４の経路によって、第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）が検出されて瞬時に異常状態である過電流状態が解消する。過電流状態が解消したときＶMUTE_PROTECTが解除されると、再び過電流状態に戻ってしまう。これを防止するために、維持回路３４は、第２異常検出信号ＶPROTECT、Ｖ’PROTECTを所定の維持時間ＴPROTECTの間維持する。保護ミュート部３８は、第２異常検出信号ＶPROTECT、Ｖ’PROTECTを受け取っている間、ミュート制御信号ＶMUTE_PROTECTを継続して出力する。これによって、異常検出が解消しても、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２においてＶINを継続して絞り続けることができる。
【００４７】
保護リレー指令部４０は、制御マイコン２０に含まれる機能の１つで、異常検出信号が検出されたときに動作する部分である。保護リレー指令部４０は、第２異常検出信号ＶPROTECTを受けとると、第２異常検出信号ＶPROTECTを受け取っている間、検出回路３２とスピーカー１６との間の電流経路を接続状態から遮断状態に移行させるために、リレー装置３６への駆動電圧ＶRELAYの供給を遮断する。保護リレー指令部４０は、制御マイコン２０の一部で、第２異常検出信号ＶPROTECTを受けたタイミングから固有の処理時間を経た後、駆動電圧ＶRELAYの供給を遮断する。
【００４８】
通常のときにリレー装置３６の動作を制御するのは、例えば、ユーザの操作に応じた制御マイコン２０の機能によって行われる。第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）が検出されたときは、検出回路３２−維持回路３４−制御マイコン２０（保護リレー指令部４０）の経路で、駆動電圧ＶRELAYの供給が遮断される。制御マイコン２０の処理能力に応じて、駆動電圧ＶRELAYの供給が遮断されるまでの遅延時間は異なる。一般的なマイコンでは、遅延時間は１ｍｓ程度である。
【００４９】
上記構成について、特に第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）が出力されてリレー装置３６が遮断されるまでの動作について、図２、図３を用いて詳細に説明する。
【００５０】
図２において、電流増幅回路１４は、ＧＮＤに対し＋ＶCC側の＋ＶINに対する電流増幅を行うＮＰＮトランジスタＱ３と、ＧＮＤに対し−ＶCC側の−ＶINに対する電流増幅を行うＰＮＰトランジスタＱ４で構成される。後にブリッジ回路４６の説明において＋ＶCC側の異常検出と−ＶCC側の異常検出についてはそれぞれ詳述するので、図２、図３では、Ｑ３の出力電流値ＩOUT（＋）について述べる。
【００５１】
入力回路からＶIN（＋）が供給されてＱ３によって電流増幅されると、その出力電流値ＩOUT（＋）は、Ｒ２を介して負荷装置であるスピーカー１６に供給される。出力電流値ＩOUT（＋）の大きさは、Ｒ２の端子間電圧の大きさとして、Ｒ５を介して異常検出用のＮＰＮトランジスタＱ１の制御端子であるベースに供給される。ＩOUT（＋）が大きいと、Ｑ１のベース電圧値が高くなり、Ｑ１がオンする。Ｑ１のオン閾値を異常電流検出閾値に設定することで、Ｑ１のオンによって、ＩOUT（＋）が異常電流値であることを検出できる。Ｑ１がオンすると、Ｑ１のコレクタ側に接続されたＲ１０，Ｒ１８の接続点に、第１異常検出信号として、Ｑ１のコレクタ電流ＩC（Ｑ１）が出力される。ＩOUT（＋）が出力されてＩC（Ｑ１）が出力されるまでの回路が、検出回路３２に相当する。
【００５２】
ＩC（Ｑ１）が出力されると、Ｑ８がオンし、その立上りのタイミングでＣ５を介してＱ９がオンする。そして、Ｃ５が充電完了するまで、Ｑ９のコレクタはＬ（ロー）レベルを維持する。Ｑ９のコレクタは抵抗Ｒ３３を介してＱ８のベースに接続されるので、Ｑ８もオン状態を維持する。したがって、ＩC（Ｑ１）が出力されてからＣ５の充電完了までの所定時間の間、Ｑ９，Ｑ８のオン状態が維持される。Ｑ８、Ｑ９、Ｃ５は、いわゆる単安定マルチバイブレータを構成している。たとえ、異常電流の検出時間、すなわち、ＩC（Ｑ１）が出力される時間が一瞬であっても、維持回路３４は、その状態を一定時間維持する。なお、Ｑ８は、従来回路では、検出回路３２による検出結果を、制御マイコンに入力可能な電圧に変換（レベルシフト）するレベルシフト回路の一部である。本実施形態では、Ｑ８は、単安定マルチバイブレータ機能の一部も兼ねている。
【００５３】
このように、ＩC（Ｑ１）が出力されて、所定の時間その状態が維持されるまでの回路が、維持回路３４で、所定時間が維持時間ＴPROTECTで、ＩC（Ｑ１）ＩC（Ｑ１）が出力されて維持時間ＴPROTECTの間その状態を維持する信号がＶPROTECT、Ｖ’PROTECTである。維持時間ＴPROTECTは、Ｃ５の設定等で定めることができる。
【００５４】
図２に示すように、維持回路３４におけるＱ９のコレクタ端子から取り出したＶPROTECTは、保護ミュート部３８（Ｕ１のベース）に入力される。保護ミュート部３８は、入力されたＶ’PROTECTに対応して、ミュート制御信号ＶMUTE_PROTECTをボリュームＩＣ１８、または入力回路１２に出力する。また、Ｒ１９とＣ５の接続点から取り出されたＶPROTECTは、保護リレー指令部４０に入力される。保護リレー指令部４０は、入力されたＶPROTECTに対応して、ＶRELAYのリレー装置３６への供給を遮断する。
【００５５】
図３は、これらの各電圧値等の時間変化を示すタイムチャートである。横軸は時間で、縦軸は、（ａ）が入力電圧ＶIN、（ｂ）が第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）、（ｃ）が第２異常検出信号ＶPROTECT、（ｄ）が保護ミュート部３８によるミュート信号ＶMUTE_PROTECTである。また、（ｅ）の縦軸は、ミュート制御部８０（制御マイコン２０）が出力するミュート制御信号ＶMUTE_MPUである。また、（ｆ）の縦軸は、リレー装置３６への駆動電圧ＶRELAYで、（ｇ）の縦軸は、リレー装置３６の実際の接続（オン）・遮断（オフ）状態ＶRELAY_DELAYを示したものである。また、（ｈ）の縦軸は、スピーカー１６の出力波形ＶOUTSPである。
【００５６】
図３において、時間ｔ1は、検出回路３２が異常電流値を検出して、第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）を出力したときである。時間ｔ1は、第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）の出力に応じて維持回路３４が第２異常検出信号ＶPROTECTを出力した時間である。このタイミングとほぼ同じ時間に、保護ミュート部３８から、ＶMUTE_PROTECTが出力され、制御マイコン２０の処理時間後、保護リレー指令部４０からＶRELAYが遮断され、ミュート制御部８０（制御マイコン２０）のミュート制御信号ＶMUTE_MPUも立ち上がる。これらの信号の立上り状態、出力状態は、それぞれＨ（ハイ）レベルで示した。時間ｔ1からｔ2までの時間は、制御マイコン２０の信号能力によるが、１ｍｓ程度である。
【００５７】
時間ｔ1において電流増幅回路１４への入力電圧値ＶINが絞られて電流増幅回路１４の出力電流値ＩOUTが減少し、検出回路３２からの第１異常検出信号ＩC（Ｑ１）はなくなる。ＩC（Ｑ１）がなくなっても、維持回路３４においてＣ５の充電が完了するまでは、保護信号ＶPROTECTはＨ（ハイ）レベルを維持する。ＴPROTECTの終了時間がｔ5である。ＶPROTECTがＨ（ハイ）レベルを維持するｔ2〜t5の間の時間が維持時間ＴPROTECTである。ＴPROTECTは、リレー装置３６の復帰時間ＴDよりも十分長いように設定される。一例を挙げると、ＴPROTECTは約２０ｍｓに設定される。
【００５８】
時間ｔ3は、リレー装置３６がＶRELAYの供給を遮断されて接点同士が離れ、完全に遮断状態になった時間である。ＶRELAY_DELAYは接続状態をＨ（ハイ）レベル、遮断状態をＬ（ロー）レベルで示している。時間ｔ2からｔ3までの時間が復帰時間ＴDである。ＴDは、約１〜１０ｍｓである。
【００５９】
時間ｔ5は、時間t3よりも十分後であってＣ５の充電が終了していき、Ｑ９のベース電流がなくなり、Ｑ９のコレクタ電流が減少し、Ｑ８がオフする時間、すなわち、第２異常検出信号ＶPROTECTの出力が終了する時間である。
【００６０】
時間ｔ4は、ＶMUTE_PROTECTの終了時間で、Ｑ９のベース電流がなくなり、Ｑ９のコレクタ電流が減少して、Ｕ１がオフする時間である。Ｑ８とＵ１とがオフする閾値の違いから、時間ｔ4と時間ｔ5とには時間差が生じている。
【００６１】
以上の構成によれば、リレー装置３６に復帰時間ＴDがあっても、それより以前に電流増幅回路１４の入力電圧値ＶINを絞るので、リレー装置３６の復帰時間ＴDよりも高速の動作に対しても電流増幅回路１４を保護できる。上記の例では、維持回路３４の機能がない従来技術では、ＴDの約１〜１０ｍｓよりも短い周期の入力信号における異常電流状態については電流増幅回路１４を保護できない。上記構成では、電子回路の信号処理時間である約１ｍｓまでの短い周期の入力信号における異常電流状態についても電流増幅回路１４を保護できる。図３（ｈ）に示すように、異常検出後、時間ｔ1でただちにミュートがかかり、スピーカー１６からの出力がない状態が維持されている。
【００６２】
次に、検出回路３２における負荷線検出部４２とパルス応答特性変更部４４の機能について説明する。その前に、従来技術の異常電流値検出方法として一般的に知られている閾値電流値を用いる方法について図４と図５を用いて説明する。
【００６３】
図４は、異常状態を検出して電流増幅回路を保護する従来の保護装置の回路図である。従来の保護装置１０１において、電流増幅回路１０２を構成するＮＰＮトランジスタＱ１０１、又は、ＰＮＰトランジスタＱ１０２に過電流が流れると、抵抗Ｒ１０１、又は、抵抗Ｒ１０２の電圧が上昇する。上昇した電圧により、ＮＰＮトランジスタＱ１０３のベースの電圧がエミッタの電圧に対して所定電位以上となると、Ｑ１０３はオンの状態となる。Ｑ１０３がオンの状態となると、ＰＮＰトランジスタＱ１０４は、ベースの電圧がエミッタの電圧に対して所定電位以下となり、オンの状態となる。そうすると、異常検出信号ＶPROTECTとして、電位がハイレベルの電圧が、制御マイコン１２０に供給される。制御マイコン１２０は、異常検出信号ＶPROTECTが供給されると、リレー装置１３６による負荷ＲＬへの出力の切断（駆動電圧ＶRELAYの供給の遮断）、ミュート回路によるミュート処理（ミュート制御信号ＶMUTE_MPUの出力）により、電流増幅回路１０２の保護を実行する。
【００６４】
従来の保護装置１０１は、電流増幅回路１０２（Ｑ１０１、Ｑ１０２）に流れる電流が、閾値電流値以上である場合に、保護を実行する。図５は、安全動作領域と閾値電流値との関係を示す図である。横軸は、電流増幅回路１０２の動作電圧値である。縦軸は、電流増幅回路１０２の出力電流値である。特性線６０は、電流増幅回路１０２の仕様等で定まる安全動作領域（ＡＳＯ）の境界線である。特性線６０よりも小電力側で動作させるときに、電流増幅回路１０２は所定の性能で動作する。特性線６０よりも大電力側で動作させると、電流増幅回路１０２に劣化、損傷等が生じる可能性がある。一般的には、動作電圧値が低いほど、許容される出力電流値は高い。パルス幅が広いほど、許容される出力電流値は低く、パルス幅が狭くなるにつれ、許容される出力電流値は高い。図５における特性線６０は、１つのパルス幅についてのものである。特性線６２は、出力電流値が異常電流値であることを検出するために用いる閾値電流値を示す線で、従来の保護装置１０１では、電圧値に関係なく一定電流値が設定される。
【００６５】
電流増幅回路１０２の出力電流値が特性線６２で定まる閾値電流値未満であると異常検出信号は出力されない。出力電流値が特性線６２で定まる閾値電流値を超えると、異常検出信号が出力される。例えば、閾値電流値＝２０Ａの場合は、電流増幅回路の出力電流値が２０Ａを超すと、異常検出信号が出力され、例えばリレー装置への駆動電圧の供給が遮断される。
【００６６】
異常検出に閾値電流値を用いる方法は、電流増幅回路１０２の仕様で定まる安全動作領域を示す特性線６０の動作電圧範囲の全範囲において一律に、同一の閾値電流値を超えるときは異常状態であるとして電流増幅回路１０２を保護するものである。したがって、図５における動作領域６４については適切な保護を行えるが、領域６６は保護されない。
【００６７】
また、図５の特性線６０は１つのパルス幅についてのものである。パルス幅が広い（低周波側へ行く）ほど、安全動作領域は小電力側に移動して狭くなる。パルス幅が狭い（高周波側へ行く）ほど、安全動作領域は大電力側に移動して広くなる。これらに対して一律一定値の閾値電流値の特性線６２を適用すると、低速側では保護されない領域６６を狭くできるが、高速側では安全保護領域に余裕があるのに保護が働く。これらが閾値電流値を用いて異常検出を行う方法の問題点である。
【００６８】
図１、図２における負荷線検出部４２は、この問題点を解決する方法の１つである。負荷線検出部４２は、異常検出用のＮＰＮトランジスタＱ１（第１トランジスタ）の制御端子であるベースを、抵抗Ｒ５（第１抵抗）を介してＱ３のエミッタに接続することに加え、Ｒ４を介してＧＮＤに接続するものである。その作用について図６を用いて説明する。
【００６９】
図６（ａ）は、Ｑ３の出力電流値ＩOUT（＋）の異常検出について、Ｑ１のベースに接続される部分を抜き出して示す図である。図６（ｂ）は（ａ）において第１ブリッジ回路５０を構成する部分を抜き出して模式的に示す図である。第１ブリッジ回路５０の「第１」は、次に述べるＱ４の出力電流値ＩOUT（−）の異常検出に用いられる第２ブリッジ回路５２と区別するためで、第１ブリッジ回路５０と第２ブリッジ回路５２の２つが、図１におけるブリッジ回路４６に相当する。
【００７０】
図６において、Ｑ１の制御端子であるベースには、ダイオードＤ２を介してＲ５とＲ４の接続点が接続され、Ｑ１のエミッタには、Ｒ２とＲＬの接続点が接続される。ＲＬは、負荷装置であるスピーカー１６の抵抗値である。図６（ａ）にはこの接続関係の下で、Ｑ３からＧＮＤに向かって流れる２つの電流の流れを示した。これらの接続関係は、図６（ｂ）に示すように、第１ブリッジ回路５０を構成する。
【００７１】
第１ブリッジ回路５０では、Ｒ５とＲ４の抵抗分割比でＱ１のベース電圧値が決まり、Ｒ２とＲＬの抵抗分割比でＱ１のエミッタ電圧値が決まる。つまり、Ｑ１がオンする電圧値を決めるベース−エミッタ間電圧値は、Ｒ２／ＲＬとＲ５／Ｒ４の大小関係で決まる。ＲＬの具体的数値を定めれば、スピーカー１６がその抵抗値よりも小さくなったときにＱ１がオンするように、Ｒ５，Ｒ４，Ｒ２をそれぞれ設定できる。つまり、Ｒ２／ＲＬ＞Ｒ５／Ｒ４のときにＱ１がオンするように、Ｒ５，Ｒ４，Ｒ２をそれぞれ設定できる。
【００７２】
例えば、スピーカー１６の仕様上の抵抗値が２Ωとすると、第１ブリッジ回路５０において、｛Ｒ２／（ＲＬ＝２Ω）｝＝Ｒ５／Ｒ４とすることで、スピーカー１６が正常動作のときはＱ１がオフで、短絡等でその抵抗値ＲＬが２Ωよりも小さくなると、Ｒ２／ＲＬ＞Ｒ５／Ｒ４となり、Ｑ１はオンするようにできる。これによって、短絡等の異常状態を検出できる。このときの異常検出動作点は、ＲＬ＝２Ωの負荷線上にある。負荷線とは、電流増幅回路１４の電源電圧値と負荷であるスピーカー１６の抵抗値ＲＬに基づく線である。負荷線は、横軸に電流増幅回路１４の動作電圧値をとり、縦軸に電流増幅回路１４の出力電流値を取る電流値−電圧値平面において、横軸に取った電流増幅回路１４の電源電圧値の点と、（電源電圧値／抵抗値ＲＬ）で計算される電流値を縦軸に取った点とを結ぶ線である。
【００７３】
図７（ａ）に、安全動作領域の境界線である特性線６０の例と負荷線の例とを示す。特性線６０としては、動作周波数に対応するパルス幅を１ｍｓ，３ｍｓ，１０ｍｓ，１００ｍｓの場合と、ＤＣの場合を示した。図７の例では、安全動作領域を決める電流値は、ＤＣと１００ｍｓパルスの場合、１８Ａであり、１ｍｓ，３ｍｓ，１０ｍｓのパルスの場合、３５Ａで、これを一瞬でも超えてはいけない。なお、各特性線６０の右肩下がりとなるポイントは、過渡熱抵抗からくるポイントで、パルスが継続する時間の間、これを超えてはいけない。
【００７４】
図７（ａ）に示されるように、各特性線６０は、動作電圧値が低いほど許容される出力電流値は高く、動作パルス周波数が低いほど許容される出力電流値は低く、動作パルス周波数が高くなるにつれ許容される出力電流値は高い。図５で説明した一律の閾値電流値の特性線６２で各特性線６０について保護するには、閾値電流値＝１８Ａとすることになる。このように設定すれば、ＤＣの場合について保護できるが、電流増幅回路１４はＤＣ以外のパルス入力で十分な動作できず、電流増幅回路１４の能力の一部しか用いていない。
【００７５】
図７では、負荷線として、ＲＬ＝０Ω，１Ω，２Ω，３Ω，４Ωについて、Ｑ１のエミッタ抵抗ＲBEを加えた抵抗値のものを示した。図７の例では、電流増幅回路１４の電源電圧値は６５Ｖである。
【００７６】
図６の第１ブリッジ回路５０を用いて異常検出を行うときは、異常検出動作点は、負荷線上となる。例えば、ＲＬ＝２Ωとすると、図７で２Ωとして示した負荷線よりも大電力側を異常状態として検出して保護できるので、２Ωとして示した負荷線よりも小電力側では安全に動作可能となる。これを、従来技術の閾値電流値＝１８Ａで異常検出する方法と比較すると、電流増幅回路１４の許容動作領域を適切に広くできることが分かる。
【００７７】
図６の第１ブリッジ回路５０では、プラス側の動作について有効であるが、マイナス側の動作については有効に働かない。Ｑ１のエミッタをＱ４のエミッタに接続するとマイナス側に振幅が振れたときに電流が逆方向に流れ、検出感度が変わってしまうからである。
【００７８】
図８は、Ｑ４の出力電流値ＩOUT（−）の異常検出について、Ｑ１のエミッタに接続される部分を抜き出して示す図で、（ｂ）は（ａ）において第２ブリッジ回路５２を構成する部分を抜き出して模式的に示す図である。
【００７９】
図８において、Ｑ１のエミッタには、ダイオードＤ３を介してＲ１３が接続され、Ｑ１のベースには、Ｒ３とＲＬの接続点が接続される。図８（ａ）にはこの接続関係の下で、ＧＮＤからＱ４に向かって流れる２つの電流の流れを示した。これらの接続関係は、図８（ｂ）に示すように、第２ブリッジ回路５２を構成する。
【００８０】
第２ブリッジ回路５２では、抵抗Ｒ１３（第２抵抗）とＲ４の抵抗分割比でＱ１のエミッタ電圧値が決まり、Ｒ３とＲＬの抵抗分割比でＱ１のベース電圧値が決まる。つまり、Ｑ１がオンする電圧値を決めるベース−エミッタ間電圧値は、Ｒ３／ＲＬとＲ１３／Ｒ４の大小関係で決まる。この関係は、第１ブリッジ回路５０と比べて、Ｒ５がＲ１３に置き替り、Ｒ２がＲ３に置き替っただけである。したがって、第２ブリッジ回路５２においても、第１ブリッジ回路５０と同様の作用を行うことができる。
【００８１】
このように、第１ブリッジ回路５０と第２ブリッジ回路５２を含むブリッジ回路４６は、異常電流値を検出する異常検出素子の制御電圧値を負荷であるスピーカー１６の抵抗値に応じて変更する回路である。
【００８２】
ここで、図７（ａ）に戻ると、ブリッジ回路４６を用いることで、負荷線上に異常検出動作点を持ってきて、負荷線よりも大電流側を異常状態として検出できるが、電力増幅回路１４が本来有している動作可能範囲も異常状態としてしまうことが生じる。図７（ａ）の例で、負荷線をＲＬ＝２Ωの場合とすると、図７（ｂ）に示すように、保護装置３０は１ｍｓのパルスについて領域６８の部分は使用が許可されているにもかかわらず、電流増幅回路１４が本来有している動作可能範囲のうち、斜線で示す領域６８も異常状態として検出してしまう。
【００８３】
検出回路３２のパルス応答特性変更部４４は、この領域６８について異常状態と検出しないようにするために設けられる。パルス応答特性変更部４４はラグリードフィルタ回路４８を有する。図２に示すように、ラグリードフィルタ回路４８は、ブリッジ回路４６において、Ｃ２とＲ８が直列接続された回路である。ラグリードフィルタ回路４８におけるＣ２とＲ８の定数を適切に設定することで、ブリッジ回路４６のパルス応答特性を変更でき、これによって、負荷線検出部４２による異常検出動作の周波数特性を変更することができる。
【００８４】
図９は、ラグリードフィルタ回路４８におけるＣ２とＲ８の定数の設定によって、ブリッジ回路４６の周波数応答性が変更される例を示す図である。横軸は周波数、縦軸はラグリードフィルタ回路４８のゲインである。特性線７０は、ラグリードフィルタ回路４８を設けないときのゲイン−周波数特性で、全ての領域で高いゲインを有する。これに対し、特性線７２は、ラグリードフィルタ回路４８を用いてＣ２とＲ８の定数を適切に設定して、１００Ｈｚ以上の周波数領域でゲインを落とすようにしたものである。１００Ｈｚ以上とは、１０ｍｓ以下のパルスに相当する。
【００８５】
第１ブリッジ回路５０について述べると、特性線７２のラグリードフィルタ回路４８を用いることで、低速側では、Ｑ１のベース電圧値はＲ４，Ｒ５によって定まる値で異常検出を行い、高速側では、Ｒ４，Ｒ５と共にＣ２，Ｒ８によって定まる値で異常検出を行うことができる。
【００８６】
シミュレーションした結果を模式的に図１０に示す。図１０は、図７に相当する図で、特性線７２のラグリードフィルタ回路４８を用いることで、低周波数側では２Ωとして示した負荷線上で異常検出が行われ、高周波側では、矢印で示した方向に異常検出動作点が移動し、図７の領域６８についても異常検出が行われず、安全動作領域を有効に利用している。図１０では、保護検出点を円で囲っている。
【００８７】
シミュレーションの結果の一例を示すと、１００ｍｓパルス幅で、０．１Ωの負荷線を用いたとき、５．８Ａで異常検出が行われた。これは図１０の１００ｍｓの安全動作領域を超えていない。また、１ｍｓパルス幅では２５Ａで異常検出が行われた。これは、図７の領域６８についても適切に異常検出を行うことができることを示すものである。
【００８８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。
【００８９】
上述の実施形態においては、Ｑ１は、ＮＰＮトランジスタ、Ｑ８は、ＰＮＰトランジスタ、Ｑ９は、ＮＰＮトランジスタ、Ｕ１は、ＰＮＰトランジスタである。これに限らず、Ｑ１は、ＰＮＰトランジスタ、Ｑ８は、ＮＰＮトランジスタ、Ｑ９は、ＰＮＰトランジスタ、Ｕ１は、ＮＰＮトランジスタであってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１０  電力増幅装置、１２  入力回路、１３  電圧増幅回路、１４  電流増幅回路、１６  スピーカー（負荷装置）、１８  ボリュームＩＣ、２０  制御マイコン、３０  保護装置、３２  検出回路、３４  維持回路、３６  リレー装置、３８  保護ミュート部、４０  保護リレー指令部、４２  負荷線検出部、４４  パルス応答特性変更部、４６  ブリッジ回路、４８  ラグリードフィルタ回路、５０  第１ブリッジ回路、５２  第２ブリッジ回路、６０，６２，７０，７２  特性線、６４  動作領域、６６，６８  領域、８０  ミュート制御部。
【図１】
2016122936.tif 000003
【図２】
2016122936.tif 000004
【図３】
2016122936.tif 000005
【図４】
2016122936.tif 000006
【図５】
2016122936.tif 000007
【図６】
2016122936.tif 000008
【図７】
2016122936.tif 000009
【図８】
2016122936.tif 000010
【図９】
2016122936.tif 000011
【図１０】
2016122936.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月5日(2016.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施の形態の保護装置を含む電力増幅装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の保護装置を含む電力増幅装置の詳細回路図である。
【図３】図１における各電圧値の時間変化を示すタイムチャートである。
【図４】従来技術の保護装置の回路図である。
【図５】従来技術において、安全動作領域と異常検出閾値電流値の関係を示す図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の保護装置における正側素子を保護するための第１ブリッジ回路の詳細図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の保護装置において、安全動作領域と負荷抵抗と異常検出動作点の関係を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の保護装置における負側素子を保護するための第２ブリッジ回路の詳細図である。
【図９】本発明に係る実施の形態の保護装置において、ブリッジ回路のパルス応答特性を示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態の保護装置において、電流増幅回路のパルス幅に応じて異常検出動作点が変更される例を示す図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
保護ミュート部３８は、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路へミュート制御信号ＶMUTE-PROTECT（図３（ｄ）参照）を出力する。保護ミュート部３８は、第２異常検出信号Ｖ’PROTECTを受けとると、第２異常検出信号Ｖ’PROTECTを受け取っている間、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路に対して入力電圧値ＶINを絞る指令信号であるミュート制御信号ＶMUTE-PROTECTを出力する。保護ミュート部３８も電子回路であるので、第２異常検出信号Ｖ’PROTECTを受けたタイミングとほぼ同じタイミングで、ボリュームＩＣ１８、または入力回路１２のミュート回路に対して入力電圧値ＶINを絞る指令信号であるミュート制御信号ＶMUTE-PROTECTを出力する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
保護ミュート部３８は、ＰＮＰトランジスタＵ１（第４トランジスタ）、ダイオードＤ４を有する。Ｕ１のベースは、Ｄ４を介して、維持回路３４（Ｑ９のコレクタ）に接続されている。また、Ｕ１のエミッタは、電源Ｖ４に接続されている。また、Ｕ１のコレクタは、ミュート回路、すなわち、ボリュームＩＣ１８のミュート端子、又は、入力回路１２（ミュートトランジスタＱ２のベース）に接続されている。保護ミュート部３８に第２異常検出信号Ｖ’PROTECT（ハイレベルの信号）が出力されると、Ｕ１は、オフの状態となる。Ｕ１がオフの状態となると、ボリュームＩＣ１８、又は、入力回路１２に、ミュート制御信号ＶMUTE-PROTECT（ハイレベルの信号）が出力される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
このように、ＩC（Ｑ１）が出力されて、所定の時間その状態が維持されるまでの回路が、維持回路３４で、所定時間が維持時間ＴPROTECTで、ＩC（Ｑ１）が出力されて維持時間ＴPROTECTの間その状態を維持する信号がＶPROTECT、Ｖ’PROTECTである。維持時間ＴPROTECTは、Ｃ５の設定等で定めることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
図２に示すように、維持回路３４におけるＱ９のコレクタ端子から取り出したＶ’PROTECTは、保護ミュート部３８（Ｕ１のベース）に入力される。保護ミュート部３８は、入力されたＶ’PROTECTに対応して、ミュート制御信号ＶMUTE-PROTECTをボリュームＩＣ１８、または入力回路１２に出力する。また、Ｒ１９とＣ５の接続点から取り出されたＶPROTECTは、保護リレー指令部４０に入力される。保護リレー指令部４０は、入力されたＶPROTECTに対応して、ＶRELAYのリレー装置３６への供給を遮断する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
図７（ａ）に示されるように、各特性線６０は、動作電圧値が低いほど許容される出力電流値は高く、動作パルス周波数が低いほど許容される出力電流値は低く、動作パルス周波数が高くなるにつれ許容される出力電流値は高い。図５で説明した一律の閾値電流値の特性線６２で各特性線６０について保護するには、閾値電流値＝１８Ａとすることになる。このように設定すれば、ＤＣの場合について保護できるが、電流増幅回路１４はＤＣ以外のパルス入力で十分に動作できず、電流増幅回路１４の能力の一部しか用いていない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
図８（ａ）は、Ｑ４の出力電流値ＩOUT（−）の異常検出について、Ｑ１のエミッタに接続される部分を抜き出して示す図で、（ｂ）は（ａ）において第２ブリッジ回路５２を構成する部分を抜き出して模式的に示す図である。