(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力増幅装置であって、
それぞれ正側電力トランジスタ（３）と、負側電力トランジスタ（４）とよりなる複数の電力増幅器（１９Ａ−１９Ｅ）と、
上記電力増幅器よりの出力の正のピーク値のレベルを検出し、該正のピーク値が第１の所定の正のレベルをこえた時に、第１の制御信号を発生する第１のレベル検出手段（７）と、
それぞれ、上記第１制御信号の有無に応答して、オン及びオフされる第１の電力トランジスタ（８）と、
電力増幅器よりの出力の負のピーク値のレベルを検出し、該負のピーク値が第２の所定の負のレベルを、こえた時に、第２の制御信号を発生する第２のレベル検出手段（１１）と、
それぞれ、上記第２の制御信号の有無に応答してオン及びオフされる第２の電力トランジスタ（１２）と、
第１の電力トランジスタ（８）を介して、上記電力増幅器に高い正の電圧パワ（＋ＶＨ）を供給する第１の電力源（Ｖ１）と、
上記電力増幅器に低い正の電圧パワ（＋ＶＬ）を供給する第２の電力源（Ｖ２）と、
第２の電力トランジスタ（１２）を介して、上記電力増幅器に高い負の電圧パワ（−ＶＨ）を供給する第３の電力源（Ｖ３）と、
上記電力増幅器に低い負の電圧パワ（−ＶＬ）を供給する第４の電力源（Ｖ４）と、
各電力増幅器の正側電力トランジスタと同じシリコンチップ上に形成され、各正側電力トランジスタに対して設けられた温度検出用トランジスタ（１０３）と、
上記温度検出用トランジスタによって上記正側電力トランジスタの温度変化を検出し、検出された温度が、所定の温度より大きい時に第１のディスエーブリング信号を発生し、所定の温度以下になると、ディスエーブリング信号が消滅する第１の温度検出手段（１１２）と、
上記第１のディスエーブリング信号に応答して、第１の電力トランジスタ（８）を遮断する抵抗（１４２）とトランジスタ（１４０）よりなる第１のディスエーブリング手段とより構成し、
上記第１の電力トランジスタ（８）は、所定の温度より高い温度になると上記第１のディスエーブリング手段（１４０）により遮断されると共に、所定の温度以下になると作動するように構成し、
前記各温度検出用トランジスタ（１０３Ａ−１０３Ｅ）は、各電力増幅器の正側電力トランジスタ（３Ａ−３Ｅ）にそれぞれ接続されると共に、各々の温度検出トランジスタ（１０３Ａ−１０３Ｅ）は、前記温度検出手段（１１２）に並列に接続されていることを特徴とする電力増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電力供給電圧レベルを有する電力供給源を用いる複数の電力供給源切換えタイプの電力増幅装置に関し、特に、オーディオ信号増幅に適する電力増幅装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ラウドスピーカに関連して用いられる先行技術による電力増幅器によれば、２つの異なる電力源が用いられる。１つは、高電圧源からのものであり、他方は、低電圧源からのものである。低電圧源と高電圧源との間の切り換えには、スイッチングトランジスタが用いられる。ラウドスピーカに加えられるオーディオ信号が検出され、オーディオ信号のレベルが、所定のレベルをこえる場合は、スイッチングトランジスタは、高電圧源から電力を供給する様に切りかえられ、又、オーディオ信号のレベルが、所定レベル以下の場合は、スイッチングトランジスタは、低電圧源から電力を供給する様に切りかえられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラウドスピーカに加えられるオーディオ信号が長時間の間非常に高いレベルに維持されると、電力トランジスタや何らかの他の電子部品は、過熱し、破壊されるであろう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、電子トランジスタ及び他の電子部品が、過熱により破壊されるのを確実に防止できると共に、過熱状態が検出された場合でも、スピーカの連続使用を可能とする温度制御システムを有する電力増幅装置を提供することにある。
【０００５】
これらの目的を達成する為に、本発明による電力増幅装置は、複数の電力増幅器と、上記電力増幅器よりの出力の正のピーク値のレベルを検出し、該正のピーク値が第１の所定の正のレベルをこえた時に、第１の制御信号を発生する第１のレベル検出手段と、それぞれ、上記第１制御信号の有無に応答して、オン及びオフされる第１の電力トランジスタと、電力増幅器よりの出力の負のピーク値のレベルを検出し、該負のピーク値が第２の所定の負のレベルを、こえた時に、第２の制御信号を発生する第２のレベル検出手段と、それぞれ、上記第２の制御信号の有無に応答してオン及びオフされる第２の電力トランジスタと、第１の電力トランジスタを介して、上記電力増幅器に高い正の電圧パワを供給する第１の電力源と、上記電力増幅器に低い正の電圧パワを供給する第２の電力源と、第２の電力トランジスタを介して、上記電力増幅器に高い負の電圧パワを供給する第３の電力源と、上記電力増幅器に低い負の電圧パワを供給する第４の電力源と、第１の電力トランジスタと同じシリコンチップ上に形成された温度検出用トランジスタと、温度検出用トランジスタによって、上記第１の電力トランジスタの温度変化を検出し、検出された温度が、所定の温度より大きい時に第１のディスエーブリング信号を発生し、所定の温度以下になると、ディスエーブリング信号が消滅する第１の温度検出手段と、上記第１のディスエーブリング信号に応答して、第１の電力トランジスタを遮断する抵抗とトランジスタよりなる第１のディスエーブリング手段とより構成し、上記第１の電力トランジスタは、所定の温度より高い温度になると上記第１のディスエーブリング手段により遮断されると共に、所定の温度以下になると作動するように構成したことを特徴とする。
【０００６】
【好ましい実施例の説明】
(第１の発明の実施の形態)
本発明の第１の発明の実施の形態による電力増幅装置を、図１−６を参照して以下に詳述する。
【０００７】
図１は、本発明の第１の発明の実施の形態による電力増幅装置の基本形状を示すブロック図である。
【０００８】
図１に示す実施例では、オーディオ信号を増幅する為に５つの電力増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅが設けられる。各増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅは、それぞれ異なる電圧ゲインセッティングを有することに注意すべきである。５つの電力増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅは、２本の電力線１０と１４との間に並列に接続され、５つのオーディオ信号１Ａ,１Ｂ,１Ｃ,１Ｄ及び１Ｅが入力される。５つの電力増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅの５つの出力５Ａ,５Ｂ,５Ｃ,５Ｄ及び５Ｅは、５つのスピーカ(図示せず)、例えば、前部左側スピーカ、前部中央スピーカ、前部右側スピーカ、後部左側スピーカ、及び後部右側スピーカに加えられる。全体として、参照番号１９で示す各電力増幅器の詳細は、後述する図６に示される。第１実施例によれば、出力５Ａ,５Ｂ,５Ｃ,５Ｄ及び５Ｅは、第１ダイオードアレイ４５で、それぞれ５つのダイオードに接続される。第１ダイオードアレイ４５の５つのダイオードの出力(カソード側)は、共に接続されており第１ダイオードアレイ４５の出力から、５つの電力増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅの５つの出力の正側のピーク値を出力する。
同様に、出力５Ａ,５Ｂ,５Ｃ,５Ｄ及び５Ｅは又、第２ダイオードアレイ４６で、それぞれ５つのダイオードに接続される。ダイオードアレイ４６の５つのダイオードの出力(アノード側)は、共に接続されており、第２ダイオードアレイ４６の出力から５つの電力増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅの５つの出力の負側のピーク値を出力する。
【０００９】
図６を参照して、電力増幅器１９は、演算増幅器２と、電流源４０と、２重ダイオード４１と、トランジスタ４２と、出力トランジスタ３、４より構成される。エレメント４０,４１,４２は、２本の電力線１０と１４との間に直列に接続され、電力トランジスタ３、４も又、２本の電力線１０と１４の間に直列に接続されている。トランジスタ４２のベースは、演算増幅器２の出力に接続され、トランジスタ３のベースは、電流源４０の出力に接続され、トランジスタ４のベースは、トランジスタ４２のコレクタに接続され、電力トランジスタ３と４の間の接合部は、電力増幅器１９の出力５となっている。
【００１０】
図１に戻って、電力線１０と１４は、２つの異なる電力レベルを選択的に供給する様に配設されている。更に詳述すると、電力線１０は、正の側で高電圧パワ(＋ＶＨ)又は、低電圧パワ(＋ＶＬ)のいずれかを供給することができる。同様に、電力線１４は、負の側で高電圧パワ(−ＶＨ)か低電圧パワ（−ＶＬ)のいずれかを供給することが出来る。
【００１１】
電力線１０は、ダイオード９と端子１６を介して、低電圧パワ（＋ＶＬ）を発生する適当な電力源Ｖ２に接続される。同様に、電力線１４は、ダイオード１３と端子１７を介して、低電圧パワ（−ＶＬ）を発生する適当な電力源Ｖ４に接続される。
【００１２】
電力線１０は、又、電力トランジスタ８と端子１５を介して、高電圧パワ（＋ＶＨ）を発生する適当な電力源Ｖ１に接続される。同様に、電力線１４は、電力トランジスタ１２と端子１８を介して、高電圧パワ（−ＶＨ）を発生する適当な電力源Ｖ３に接続される。
【００１３】
第１のダイオードアレイ４５の出力に接続された入力端子７aと、電力トランジスタ８のベースに接続された出力端子７bと、電力線端子１５に接続された端子７cを有するレベル検出器７によって、電力トランジスタ８は、オン及びオフされる。レベル検出器７の詳細を以下に述べる。
【００１４】
図２を参照して、レベル検出器７は、端子７cと接地の間に直列に接続したトランジスタ２２と、ダイオード２４と、抵抗２５とよりなる。コンデンサ２３が、ダイオード２４のアノードに接続されている。ダイオード２４のカソードは、入力端子７aに接続される。電流源２７とトランジスタ２６は、端子７cと接地間に直列に接続されている。入力端子７aは、更に、トランジスタ２６のベース及び比較器２８の一方の入力に接続される。比較器２８の他方の入力は、基準電圧＋ＶＬ±α(第１の発明の実施の形態では、α＝０)を発生する基準電圧源２９に接続される。
【００１５】
第１のダイオードアレイ４５から発生される、正の側の５つの出力５Ａ,５Ｂ,５Ｃ,５Ｄ,５Ｅの内のピークオーディオ信号は、入力端子７aに加えられる。入力端子７aに加えられたピークオーディオ信号は、該ピークオーディオ信号が増すにつれて、トランジスタ２６の導電性が減少し、トランジスタ２２を介しての電流源２７からコンデンサ２３へのバイパス電流を増す様に、トランジスタ２６の導電性を制御する。この様に、コンデンサ２３は、ピークオーディオ信号に比例して充電され、コンデンサ２３と抵抗２５の時定数によって決定される割合で、抵抗２５を介して放電される。換云すると、ピークオーディオ信号は、コンデンサ２３によりピーク値に保持され、比較器２８の一方の入力に加えられる。比較器２８の一方の入力に加えられたピーク値が基準電圧＋ＶＬ±αを超過すると、比較器２８は「ハイ」レベル信号を発生し、比較器２８の一方の入力に加えられたピーク値が、基準電圧＋ＶＬ±α以下になると、比較器２８は「ロウ」レベル信号を発生する。比較器２８の出力は、レベル検出器７の出力端子７bから発生される。
【００１６】
図１に戻って、レベル検出器７の出力は、電力トランジスタ８のベースに接続される。この様にして、レベル検出器７が、ピークオーディオ信号が基準電圧＋ＶＬ±αより大きいことを検出すると、レベル検出器７は、「ハイ」レベル信号を発生する。そして、電力トランジスタ８は導通され、電力源Ｖ１から電力線１０への高電圧パワ＋ＶＨの供給を可能とする。他方、レベル検出器７が、ピークオーディオ信号が、基準電圧＋ＶＬ±α以下であることを検出すると、レベル検出器７は「ロウ」レベル信号を発生する。この様にして、電力トランジスタ８はオフされ、電力源Ｖ２から電力線１０へ低電圧パワ＋ＶＬを供給する。
【００１７】
上記と同様に、電力トランジスタ１２は、第２のダイオードアレイ４６の出力に接続された入力端子１１aと、電力トランジスタ１２のベースに接続された出力端子１１bと、電力線端子１８に接続された端子１１cとを有するレベル検出器１１によりオン及びオフされる。レベル検出器の詳細を以下に述べる。
【００１８】
図３を参照して、レベル検出器１１は、端子１１cと接地間に直列に接続したトランジスタ３２と、ダイオード３４と、抵抗３５とよりなる。コンデンサ３３は、ダイオード３４のアノードに接続される。ダイオード３４のカソードは、入力端子１１aに接続される。電流源３７とトランジスタ３６は、端子１１cと接地間に直列に接続される。入力端子１１aは、更に、トランジスタ３６のベースと、比較器３８の一方の入力に接続される。比較器３８の他方の入力は、基準電圧−ＶＬ±α(第１の発明の実施の形態ではα＝０)を発生する基準電圧源３９に接続される。
【００１９】
第２のダイオードアレイ４６から発生される、負の側の５つの出力５Ａ,５Ｂ,５Ｃ,５Ｄ,５Ｅの内のピークオーディオ信号は、入力端子１１aに加えられる。入力端子１１aに加えられたピークオーディオ信号は、該ピークオーディオ信号が増すにつれてトランジスタ３６の導電性が減少し、トランジスタ３２を介しての電流源３７からコンデンサ３３へのバイパス電流を増す様に、トランジスタ３６の導電性を制御する。この様に、コンデンサ３３は、ピークオーディオ信号に比例して充電され、コンデンサ３３と抵抗３５の時定数によって決定される割合で、抵抗３５を介して放電される。換云すると、ピークオーディオ信号は、コンデンサ３３によりピーク値に保持され、比較器３８の一方の入力に加えられる。比較器３８の一方の入力に加えられたピーク値が負の側で基準電圧−ＶＬ±αを超過すると、比較器３８は「ハイ」レベル信号を発生し、比較器３８の一方の入力に加えられたピーク値が負の側で基準電圧−ＶＬ±α以下になると比較器３８は「ロウ」レベル信号を発生する。比較器３８の出力は、レベル検出器１１の出力端子１１bから発生される。
【００２０】
図１に戻って、レベル検出器１１の出力は、電力トランジスタ１２のベースに接続される。この様にして、レベル検出器１１が、ピークオーディオ信号が負の側で、基準電圧−ＶＬ±αより大きいことを検出すると、レベル検出器１１は、「ハイ」レベル信号を発生する。そして、電力トランジスタ１２は導通され、電力源Ｖ３から電力線１４への高電圧パワ−ＶＨの供給を可能とする。他方、レベル検出器１１が、ピークオーディオ信号が、負の側で基準電圧−ＶＬ±α以下であることを検出すると、レベル検出器１１は「ロウ」レベル信号を発生する。この様にして、電力トランジスタ１２はオフされ、電力源Ｖ４から電力線１４へ低電圧パワ−ＶＬを供給する。
【００２１】
本発明によれば、電力増幅装置には、更に、該電力トランジスタ８と１２の温度に比例して、電力トランジスタ８、１２の、オン／オフ操作を制御する温度制御システムを設ける。電力トランジスタ８の温度制御システムは、温度検出器１１２と、温度検出トランジスタ１０３と、スイッチングトランジスタ１４０からなり、その詳細は、図４を参照して以下に説明する。
【００２２】
図４を参照して、ＮＰＮシリコンチップ１０１は、電力トランジスタ８と、温度検出トランジスタ１０３とを有する。温度検出トランジスタ１０３は、電力トランジスタ８と密接に近接して位置し、トランジスタ８の温度変化に正比例して変化するベース−エミッタ電圧を発生する。電力トランジスタ８は、コレクタ端子１０６と、ベース端子１０７と、エミッタ端子１０８を有する。温度検出トランジスタ１０３はベース端子１０９と、エミッタ端子１１０と、コレクタ端子１０６を有し、その内、コレクタ端子１０６は、電力トランジスタ２のコレクタ端子１０６と共通に用いられる。
【００２３】
温度検出器１１２は、ＮＰＮシリコンチップ１０１とは別のシリコンチップに形成され、所定の電圧＋ＶＨを受ける電力受け端子１２５と、接地した接地端子１２４と、出力端子１２６とを有する。温度検出器１１２は、その出力Ｊ１から、定電圧(即ち１９ボルト)に殆んど等しいが、多少温度変化に左右される電圧を発生する電圧源１１４よりなる。この様な電圧源１１４は、バンドギャップ基準回路として公知の回路と同様なものであるが、トランジスタ１１４aを備えている点が異なっている。したがって、回路１１４は、ここでは疑似バンドギャップ基準回路と呼ばれる。この疑似バンドギャップ基準回路の出力である接合部Ｊ１の出力は、抵抗１１５と１１６を介して、補償トランジスタ１１３へ接続される。トランジスタ１１３は、それがダイオードとして役立つ様に、そのベースとコレクタが共に接続されている。そこで、抵抗１１５と１１６の間の接合部Ｊ２は、殆ど一定の電圧を発生する。ブロック１１９により形成される回路は、トランジスタ１０３のベース−エミッタ電圧を検出する為のベース−エミッタ電圧検出器を構成する。出力端子１２６は、抵抗１４２を介して、トランジスタ１４０のベースに接続される。トランジスタ１４０のコレクタは、端子１０７を介して、電力トランジスタ８のベースに接続される。
【００２４】
定電流源１１８とトランジスタ１１７は、端子１２５と１２４の間で接続され、又、プルアップ抵抗１２１とトランジスタ１２０が、同じく両者の間に接続される。トランジスタ１１７のベースは、端子１２２に接続され、接合部Ｊ２は、端子１２３に接続される。外部に設けた抵抗１１１は、オフセット電圧を調整する為に、端子１２２と１２４との間に接続される。端子１２２と１１０は共に接続され、又、端子１２３と１０９も共に接続される。この様にして、温度検出トランジスタ１０３のベース−エミッタ電圧は、端子１２３と１２２の間、即ち、接合部Ｊ２とトランジスタ１１７のベースの間に現われる。
【００２５】
トランジスタ１１３と１１７は、ＩＣチップ内で互いに接近して隣接し、同様な特性を有しているので、トランジスタ１１３と１１７は、温度変化に関して同様に挙動する。したがって、温度変化に関しては、トランジスタ１１３のベースでの電圧変動は、両方のトランジスタ１１３と１１７が同じ電圧を供給されている場合は、トランジスタ１１７のベースでの電圧変動と全く同じになる。ここで用いる用語“電圧変動"は、温度変化のみによって起される電圧変動を意味し、△Ｖ／△Ｔ(ここでＶは電圧でＴは温度を表わす)で表現できる点に注意を要す。この場合、接合部Ｊ２での電圧変動は、トランジスタ１１７のベースでの電圧変動と全く同じにはならないであろう。接合部Ｊ２での電圧変動を、トランジスタ１１７のベースでの電圧変動と全く同じにする為には、接合部Ｊ１での電圧は、温度に対し、多少変動すべきである。この目的の為に、トランジスタ１１４aを、いわゆるバンドギャップ基準回路内に挿入する。抵抗１１４bと１１４cは、調整エレメントとして働く。この様にして、電圧源１１４により、接合部Ｊ２での電圧変動と、トランジスタ１１７のベースでの電圧変動は、全く同一となる。したがって、回路が端子１２２と１２３の間で開である場合は、端子１２２と１２３との間の電圧差は、温度変化に関係なく一定である。上記より明らかな様に、トランジスタ１１３は、トランジスタ１１７内の電圧変動で補償する。
【００２６】
トランジスタ１０３は、接合部Ｊ２とトランジスタ１１７のベースとの間に接続されるので、トランジスタ１１７のベースは、接合部Ｊ２での電圧{Ｖ(Ｊ２)＋Ｔ・△Ｖ／△Ｔ}と、温度に比例して変動するトランジスタ１０３の両端の電圧−Ｖbe(１０３)との合計電圧を受ける。換云すれば、トランジスタ１１７のベースでの電圧Ｖb(１１７)は、次式で表わされる。
Ｖb(１１７)＝{Ｖ(Ｊ２)＋Ｔ・△Ｖ／△Ｔ}−Ｖbe(１０３)．   (１)
トランジスタ１１７は、次式で示す所定のしきい値電圧Ｖth
Ｖth＝Ｖto＋Ｔ・△Ｖ／△Ｔ                                (２)
で切りかえられるオン−オフ  トランジスタであり、その値は、温度によっても左右される。換云すれば、トランジスタ１１７は下に示す関係がある場合オンに切りかえられる。
Ｖb(１１７)＞Ｖth．                                       (３)
これは、次の様に表わされる。
0003817305.tif 000002
したがって、
Ｖbe(１０３)＜Ｖ(Ｊ２)−Ｖto．                            (５)
換云すれば、トランジスタ１１７は、トランジスタ１０３の電圧Ｖbe(１０３)に関してのみ切りかえられ、温度変化によっては何ら影響を受けない。更に、くわしくは、トランジスタ１１７は、電圧Ｖbe(１０３)が所定の電圧Ｖ(Ｊ２)−Ｖtoより小さくなった時にオンに切りかえられる。
【００２７】
上記の様な構成の温度保護電力トランジスタ回路は以下に述べる様に作動する。
【００２８】
正常な作動中に生じる電力トランジスタ８のコレクタロスは、銅のコレクタ端子を介してシリコンチップ１０１から熱の形で発生し放散される。この熱は、同じシリコンチップ上に形成された温度検出トランジスタ１０３にも伝達される。
【００２９】
温度検出トランジスタ１０３のベース−エミッタ電圧Ｖbe(１０３)は、トランジスタ１０３の温度(約２mＶから−２.５mＶ／℃)に対して殆ど直線的に変化し、良好な温度センサとして機能し伝達される熱の温度内の変化を検出する。トランジスタ１０３の温度が上昇するにつれて、温度検出トランジスタ１０３のベース−エミッタ電圧Ｖbe(１０３)は減少する。ベース−エミッタ電圧Ｖbe(１０３)が上記の公式(５)により与えられる所定電圧より小さくなると、トランジスタ１１７はオンされる。この様にして、トランジスタ１２０は端子１２６から「ハイ」レベル信号を発生する様にオフされる。したがって、トランジスタ１４０は、電力トランジスタ８をオフする様に、電力トランジスタのベースを強制的に接地する。この様にして、電力トランジスタ８の過熱は防止できる。
【００３０】
しばらくして、電力トランジスタ８の温度が低くなると、温度検出トランジスタ１０３のベース−エミッタ電圧Ｖbe(１０３)は、所定の電圧よりも大きくなる。この様にして、トランジスタ１１７はオフされ、そして、かわりにトランジスタ１２０がオンされ、端子１２６から「ロウ」レベル信号を発生する。したがって、トランジスタ１４０がオフされ、駆動回路(図示せず)からそのベースに加えられた信号により電力トランジスタ８が作動される。
【００３１】
電力トランジスタ８は過熱に対して保護されているので、それは、過熱により損傷を受けないであろう。又、電力トランジスタ８が、電源Ｖ１からの電力供給を切る様に、トランジスタ１４０のオンにより無能とされても、５つの電力増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅは、電源Ｖ２からの低電圧パワ＋ＶＬによりオーディオ信号を発生し続ける。
【００３２】
電力トランジスタ１２用の温度制御システムは、温度検出器２１２と、温度検出トランジスタ２０３と、スイッチングトランジスタ２４０とからなり、その詳細をここで図５を参照して以下に述べる。
【００３３】
図５を参照して、ＮＰＮシリコンチップ２０１は、電力トランジスタ１２と、温度検出トランジスタ２０３とを有する。電力トランジスタ１２は、コレクタ端子２０６と、ベース端子２０７と、エミッタ端子２０８を有する。温度検出トランジスタ２０３はベース端子２０９と、エミッタ端子２１０と、コレクタ端子２０６を有す。
【００３４】
温度検出器２１２は、ＮＰＮシリコンチップ２０１とは別のシリコンチップに形成され、所定の電圧−ＶＨを受ける電力受け端子２２５と、接地した接地端子２２４と、出力端子２２６とを有する。温度検出器２１２は、その出力Ｊ１から、定電圧(即ち１９ボルト)に殆んど等しいが、多少温度変化に左右される電圧を発生する電圧源２１４よりなり、トランジスタ２１４aを有する。接合部Ｊ１の出力は、抵抗２１５と２１６を介して、補償トランジスタ２１３へ接続される。ブロック２１９により形成される回路は、トランジスタ２０３のベース−エミッタ電圧を検出する為のベース−エミッタ電圧検出器を構成する。出力端子２２６は、トランジスタ２４０のベースに接続される。トランジスタ２４０のコレクタは、端子２０７を介して、電力トランジスタ１２のベースに接続される。
【００３５】
定電流源２１８とトランジスタ２１７は、端子２２５と２２４の間で接続され、又、プルアップ抵抗２２１とトランジスタ２２０が、同じく両者の間に接続される。トランジスタ２１７のベースは、端子２２２に接続され、接合部Ｊ２は、端子２２３に接続される。外部に設けた抵抗２１１は、オフセット電圧を調整する為に、端子２２２と２２４との間に接続される。端子２２２と２１０は共に接続され、又、端子２２３と２０９も共に接続される。この様にして、温度検出トランジスタ２０３のベース−エミッタ電圧は、端子２２３と２２２の間、即ち、接合部Ｊ２とトランジスタ２１７のベースの間に現われる。
【００３６】
温度制御システムの詳細は、発明の名称が「温度保護電力トランジスタ回路」で、Ｋ、ＨＩＧＡＳＨＩＹＡＭＡ名義で、１９９４年５月２５日に出願された米国特許明細書第０８／２４９２５６号(日本「公開」Ｈ６−３３８,７３４、１９９４年６月１２日公開)に開示されている。
【００３７】
第２の発明の実施の形態
図７に、本発明の第２の発明の実施の形態にかかる電力増幅装置を示す。図１の第１の発明の実例の形態と異なる所は、第３と第４のダイオードアレイ４７と４８が、それぞれ、第１と第２のダイオードアレイ４５と４６に並列に設けられている点である。第３のダイオードアレイ４７は５つの電力増幅器１９Ａ,１９Ｂ,１９Ｃ,１９Ｄ及び１９Ｅの５つの出力５Ａ,５Ｂ,５Ｃ,５Ｄ,５Ｅに、それぞれ接続された５つのダイオードを有していて、周波数依存正ピーク検出回路としても働く。第４のダイオードアレイ４８は、第３のダイオードアレイ４７と同様に構成され、周波数依存負ピーク検出回路として働く。以下、第３のダイオードアレイ４７について特に説明する。５つのダイオードの出力は、共に接続され、次いで、直列の抵抗４７Ｇとコンデンサ４７Ｈに接続される。出力は、又、抵抗４７Ｆを介して接地されている。これらの抵抗４７Ｆ,４７Ｇ及びコンデンサ４７Ｈは、ハイパスフィルタを構成する。それによって、端子５Ａ−５Ｅからの出力信号のいずれかが、例えば図８のサインカーブＳ５で示す２０ＫＨzの高周波を持っている場合は、第１ダイオードアレイ４５、又は、第２ダイオードアレイ４６からの出力は、同じ高い周波数で変動するが、第３ダイオードアレイ４７、又は、第４ダイオードアレイ４８からの出力は、一層低い周波数で変動することになるであろう。
【００３８】
第３のダイオードアレイ４７及び第４のダイオードアレイ４８が設けられていない場合は、端子５Ａ−５Ｅからの高周波出力信号は、電力線１０又は１４内で急速な電力の変化を生じ、そこで、供給パワは、図８の線Ｌ１で示す様に高電圧パワ±ＶＨよりも、低電圧パワ±ＶＬに接近する場合が一層多くなる。しかし、第３のダイオードアレイ４７と第４のダイオードアレイ４８を設けることにより、電力線１０又は、１４のパワは、一層安定し、供給パワは、図８の線Ｌ２で示す様に、低電圧パワ±ＶＬよりも、高電圧パワ±ＶＨに接近する場合の方が一層多くなる。
【００３９】
この様にして、第３と第４のダイオードアレイ４７と４８を用いることにより、５つの電力増幅器１９Ａ−１９Ｅの各々に充分な電力を供給することが可能となり、更に、電力トランジスタ８と１２の過熱は防止することができる。又、約２０Ｈzから２０ＫＨzのオーディオ周波数範囲にわたって高忠実度作動を実現することができる。
【００４０】
第３の発明の実施の形態
図９に、本発明の第３の発明の実施の形態による電力増幅装置を示す。図７の第２の発明の実施の形態と異なるのは、電力トランジスタ８と１２のかわりに、温度制御システムが、電力トランジスタ３と４に関連して設けられている点である。図６に関して上述した様に、５つの電力増幅器１９Ａ−１９Ｅの各々は、以下に述べる様に、それぞれ温度検出トランジスタ１０３と２０３に結合した電力トランジスタ３と４を有している。
【００４１】
図１０に、温度制御システムと連係し、全体として参照番号１９で表わされる各電力増幅器の詳細を示す。ＮＰＮシリコンチップ１０１'は、電力トランジスタ３と温度検出トランジスタ１０３'を有する。このＮＰＮシリコンチップ１０１'は、温度検出器１１２と結合されている。温度検出器１１２の出力は、前述の様に、電力トランジスタ８を有能又は無能にする切りかえトランジスタ１４０に接続されている。
【００４２】
電力トランジスタ３が、電力トランジスタ８を介して、高電圧パワ＋ＶＨを供給されると、電力トランジスタ３の温度は、温度検出トランジスタ１０３'と温度検出器１１２により検出された所定温度を越える場合がある。この様な状態が生じると、「ハイ」レベル信号がトランジスタ１４０のベースに加えられ、電力トランジスタ８のベースを強制的に接地する。この様にして、電力トランジスタ８は無能化され、レベル検出器７からの信号の有無にかかわらずオフ状態に維持される。したがって、電力トランジスタ３は、それ以上高電圧パワ＋ＶＨを供給されず、低電圧パワ＋ＶＬを供給される。この様に、端子５からの出力信号をさえぎることなしに、電力トランジスタ３は低電圧パワ＋ＶＬにより冷却され、過熱により破壊することから保護される。
【００４３】
同様の構成が電力トランジスタ４にも設けられている。特に、ＰＮＰシリコンチップ２０１'は、電力トランジスタ４と温度検出トランジスタ２０３'を有する。このＰＮＰシリコンチップ２０１'は、温度検出器２１２と結合している。温度検出器２１２の出力は、電力トランジスタ１２を有能又は無能とするスイッチングトランジスタ２４０に接続される。
【００４４】
図１１は、第３の発明の実施の変形例を示す。電力増幅器１９Ａ−１９Ｅの各々に温度検出器１１２と２１２を設けるかわりに、温度検出器１１２と２１２の各々の１組のみを設けた、ＮＰＮシリコンチップ１０１Ａ,１０１Ｂ,１０１Ｃ,１０１Ｄ及び１０１Ｅを、１つの共通の温度検出器１１２に接続し、同様に、ＰＮＰシリコンチップ２０１Ａ,２０１Ｂ,２０１Ｃ,２０１Ｄ及び２０１Ｅを、１つの共通温度検出器２１２に接続することも可能である。
【００４５】
更に、電力トランジスタ３Ａにより制御される正のハーフサイド信号と、電力トランジスタ３Ｂにより制御される負のハーフサイド信号とは、大略対称的であるので、負側電力トランジスタ４Ａ,４Ｂ,４Ｃ,４Ｄ及び４Ｅに関連して設けられる温度制御システムを除去し、スイッチングトランジスタ１４０のみでなく、スイッチングトランジスタ２４０をも制御する為に、温度検出器１１２からの出力信号を用いることが可能である。
【００４６】
更に、出力パワは、前部左側、前部右側又は前部中央スピーカにて最も多く消費されるので、３つの前部スピーカの１つに連係する１つの電力増幅器に、１つの温度制御システムのみを設けることも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、温度制御システムが電力トランジスタの温度を検出し、高電圧パワと低電圧パワ間の切りかえを制御するので、電力トランジスタが過熱により損傷を受けるのが防止でき、同時に、オーディオ信号等の出力信号は何らの妨害を受けることなしに継続することができる。
【００４８】
本発明の以上の説明により、本発明は種々の変形が可能であることが明らかであろう。これらの変形は、本発明の範囲から逸脱するものと見倣すべきではなく、当業者に明らかであると考えられる全てのこの様な変形例は、本発明の特許請求の範囲に含まれるものとされる。
【図面の簡単な説明】
本発明は、以下の詳細な説明及び添付の図面により更に完全に理解されるであろう。
【図１】  本発明の第１実施例による電力増幅装置の回路図である。
【図２】  図１の電力増幅装置に用いられるレベル検出器を示す回路図である。
【図３】  図１の電力増幅装置に用いられるレベル検出器を示す回路図である。
【図４】  電力トランジスタの温度を検出する為の温度制御システムを示す回路図である。
【図５】  電力トランジスタの温度を検出する為の温度制御システムを示す回路図である。
【図６】  電力増幅器の回路図である。
【図７】  本発明の第２実施例による電力増幅装置の回路図である。
【図８】  図７の回路に関する波形を示すグラフである。
【図９】  本発明の第３実施例による電力増幅装置の回路図である。
【図１０】  温度制御システムを有する電力増幅器の回路図である。
【図１１】  図１０と同様の回路図であるが、その変形例を示す図である。
【符号の説明】
１９Ａ−１９Ｅ       電力増幅器
７,１１              レベル検出器
８,１２              電力トランジスタ
Ｖ１                 正の高電圧源
Ｖ２                 正の低電圧源
Ｖ３                 負の高電圧源
Ｖ４                 負の低電圧源
１０１,２０１        温度検出チップ
１４０,２４０        トランジスタ
４５,４６,４７,４８  ダイオードアレイ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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