オーディオ装置の過電流保護回路
【課題】 比較的に簡単かつ安価な構成でありながらも、確実な過電流保護を実現することができ、しかも当該過電流保護状態においてもスピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置本来の機能を維持することができる過電流保護回路を提供する。
【解決手段】 オーディオ装置１０のいずれかの部分に短絡等の異常が生じ、その部分に過電流が発生したり、スピーカ等の負荷が過負荷になったりすると、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉｂが増大する。この電流Ｉｂの増大は、カレントトランス３４によって検出され、その検出結果に基づいて、過電流判定回路３６が、過電流の発生を認識する。そして、過電流判定回路３６は、リミッタ回路１４の動作を有効化する。これによって、パワーアンプ回路１６に入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅が制限され、当該パワーアンプ回路１６の電力消費量が減って、過電流保護状態となる。
【解決手段】 オーディオ装置１０のいずれかの部分に短絡等の異常が生じ、その部分に過電流が発生したり、スピーカ等の負荷が過負荷になったりすると、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉｂが増大する。この電流Ｉｂの増大は、カレントトランス３４によって検出され、その検出結果に基づいて、過電流判定回路３６が、過電流の発生を認識する。そして、過電流判定回路３６は、リミッタ回路１４の動作を有効化する。これによって、パワーアンプ回路１６に入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅が制限され、当該パワーアンプ回路１６の電力消費量が減って、過電流保護状態となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ装置の過電流保護回路に関し、特に、オーディオ信号を増幅してスピーカが接続される出力端子から出力させる増幅回路を備えたオーディオ装置において、当該増幅回路を過電流から保護する、オーディオ装置の過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の過電流保護回路として、従来、例えば特許文献１に開示されたデジタルアンプ（Ｄ級増幅回路）用のものがある。この従来技術によれば、オーディオ信号を入力する入力手段と、この入力手段から入力されたオーディオ信号のボリウムを調整するボリウム調整手段と、ローパスフィルタが備えるインダクタに流れる電流値を検出する検出手段と、が設けられている。そして、入力手段から入力されたオーディオ信号の信号レベルと、ボリウム調整手段によって調整されたボリウムと、検出手段によって検出された電流値と、に基づいて、判別手段が、過電流の発生の有無を判別し、当該過電流が発生したと判別されると、保護手段が、デジタルアンプを保護する。具体的には、デジタルアンプのＭＯＳ（Metal-Oxide Semiconductor）−ＦＥＴ（Field Effect Transistor）をスイッチングさせるための駆動回路へのＰＷＭ（Pulse
Width Modulation）信号の入力を遮断したり、ローパスフィルタの出力側に設けられた出力リレーを開くことによってスピーカへのオーディオ信号の出力を遮断したり、或いは電源回路の電源出力を遮断したりする。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の従来技術では、過電流が発生したときに、スピーカから音声情報が全く出力されなくなる、つまりオーディオ装置本来の機能が完全に停止してしまう、という問題がある。この問題は、例えば多数の人間に音声情報を伝達するいわゆるパブリックアドレス（Public Address；以下、ＰＡと言う。）システム用途において、致命的である。また、上述の如く、判別手段は、入力手段から入力されたオーディオ信号の信号レベル、ボリウム調整手段によって調整されたボリウム、および検出手段によって検出された電流値、という複数の事象に基づいて、過電流の発生の有無を判別するため、その構成が複雑になる。現に従来技術では、判別手段の具体例としてマイコン（マイクロコンピュータ）が開示されており、つまりハードウェアのみならずソフトウェア（プログラム）をも必要とする複雑かつ高価な構成とされている。さらに、この判別手段が拠りどころとする複数の事象は、いずれもオーディオ信号に関係するものばかりであり、よって、当該オーディオ信号に関係しない部分に起因して過電流が発生した場合には、これを適確に検出することができず、ひいてはデジタルアンプを保護することができない、つまり確実な過電流保護を実現することができない、という問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも簡単かつ安価な構成でありながら、確実な過電流保護を実現することができ、しかも当該過電流保護状態においてもスピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置本来の機能を維持することができる過電流保護回路を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明の過電流保護回路は、オーディオ信号を電力増幅してスピーカが接続される出力端子から出力させる増幅回路を備えたオーディオ装置において、当該オーディオ装置を駆動させるための電源電力を生成するスイッチング電源回路を具備することを、前提とする。そして、この前提の下、当該スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段による検出結果に基づいてスイッチングトランスの１次巻線に過電流が流れているか否かを判定する過電流判定手段と、この過電流判定手段によって過電流が流れていると判定されたとき増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを制限するレベル制限手段と、をさらに具備することを特徴とするものである。
【０００７】
即ち、本発明では、オーディオ信号が増幅回路に入力される。そして、この増幅回路によって電力増幅されたオーディオ信号は、出力端子を介して、スピーカに入力される。これにより、スピーカからオーディオ信号に従う音声情報が出力される。なお、増幅回路を含むオーディオ装置を駆動させるための電源電力は、スイッチング電源回路によって生成される。ここで、今、オーディオ装置のいずれかの部分に短絡等の異常が生じることによって、その部分に過電流が流れる、とする。すると、当然に、スイッチング電源回路にとっては過負荷状態となるので、当該スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次巻線にも過電流が流れる。このスイッチングトランスの１次巻線に流れる電流は、電流検出手段によって検出される。そして、この電流検出手段による検出結果に基づいて、過電流判定手段が、当該１次巻線に過電流が流れているか否かを判定する。つまり、過電流判定手段は、電流検出手段による検出結果（スイッチングトランスの１次巻線に流れる電流）という１つの事象のみを拠りどころとして、オーディオ装置全体にわたって過電流の発生の有無を判定する。そして、この過電流判定手段によって過電流が発生したと判定されると、レベル制限手段が、増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを制限し、詳しくはゼロよりも大きい所定レベルにまで制限する。これによって、増幅回路の電力消費量が減り、過電流が抑制されて、過電流保護状態となる。ただし、過電流保護状態となっても、増幅回路にはレベル制限されたオーディオ信号が入力され続けるので、スピーカの出力音量は小さくなるものの、スピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置本来の機能は維持される。
【０００８】
なお、本発明において、レベル制限手段は、オーディオ信号の信号レベルを徐々に制限するものであってもよい。具体的には、数秒程度の時間を掛けて連続的または段階的に当該信号レベルを制限するものであってもよい。このようにすれば、スピーカの出力音量も徐々に小さくなるので、非保護状態から過電流保護状態に切り替わったときに、当該スピーカの出力音量が小さくなることによって聴取者に与える違和感（不快感）を緩和することができる。
【０００９】
また、本発明におけるスイッチングトランスは、複数の２次巻線を有するもの、換言すれば複数の出力系統を有するもの、であってもよい。このように複数の出力系統が存在する場合であっても、いずれかの出力系統に過電流が発生したときには、これを適確に捉えることができ、ひいては確実な過電流保護を実現することができる。
【００１０】
さらに、本発明では、レベル制限手段によってオーディオ信号の信号レベルが制限されてもなお過電流が流れ続けるとき、スイッチング電源回路の動作を停止させる停止手段を、備えてもよい。このようにすれば、当該過電流が流れ続けることによるスイッチング電源回路（詳しくはスイッチングトランスの１次側回路）の故障を確実に防止することができる。なお、ここで言うスイッチング電源回路の動作を停止させるとは、例えば当該スイッチング電源回路を構成するスイッチング素子のスイッチング動作を停止させることを言う。また、スイッチング電源回路の動作を停止させる前に、増幅回路へのオーディオ信号の入力を完全に遮断（ミュート）してもよい。
【００１１】
本発明は、特にＰＡシステム用途に有効である。即ち、ＰＡシステム用途において、多数の人間に音声情報が伝達されている最中に過電流が生じたとしても、その音声情報を最後まで伝達する、という当該ＰＡシステムとしての役割を成就させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように、本発明は、過電流判定手段を具備しており、この過電流判定手段は、電流検出手段による検出結果という１つの事象のみを拠りどころとして、オーディオ装置全体にわたって過電流の発生の有無を判定する。従って、複数の事象を拠りどころとして過電流の発生の有無を判別する上述の従来技術に比べて、本発明によれば、当該過電流判定手段を含む過電流保護回路全体を簡単かつ安価に構成することができる。また、従来技術では、オーディオ信号に関係しない部分に起因して発生した過電流についてはこれを適確に検出することができないが、本発明によれば、オーディオ装置のいずれの部分に起因するのかに拘らず全ての過電流を適確に捉えることができ、ひいては確実な過電流保護を実現することができる。さらに、従来技術では、過電流保護状態になるとスピーカから音声情報が全く出力されなくなるが、本発明によれば、過電流保護状態となってもスピーカから音声情報が出力され続ける。つまり、本発明によれば、従来よりも簡単かつ安価な構成でありながら、確実な過電流保護を実現することができ、しかも過電流保護状態においてもスピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置本来の機能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るオーディオ装置１０は、図示しない音源からオーディオ信号Ｓａが入力される入力増幅回路としてのバッファアンプ回路１２を備えている。そして、このバッファアンプ回路１２による増幅後のオーディオ信号Ｓａは、制限手段としてのリミッタ回路１４を介して、出力増幅回路としてのパワーアンプ回路１６に入力される。パワーアンプ回路１６は、リミッタ回路１４経由で入力されたオーディオ信号Ｓａを電力増幅して、出力端子１８から出力させる。従って、出力端子１８に図示しないスピーカが接続されることによって、当該スピーカからオーディオ信号Ｓａに従う音声情報が出力される。なお、パワーアンプ回路１６は、Ｄ級増幅回路であってもよいし、Ａ級やＢ級等の他形式の増幅回路であってもよい。また、スピーカは、直接、出力端子１８に接続されてもよいし、図示しないスピーカラインを介して、当該出力端子１８に接続されてもよい。
【００１５】
これらのバッファアンプ回路１２，リミッタ回路１４およびパワーアンプ回路１６を含む負荷回路は、スイッチング電源回路２０から直流の電源電力が供給されることによって駆動する。
【００１６】
具体的には、スイッチング電源回路２０は、電源プラグ２２から入力される商用交流電力を全波整流するダイオードブリッジ回路２４を有している。このダイオードブリッジ回路２４によって全波整流された電力は、平滑回路２６によって平滑された後、高周波スイッチング回路２８に入力される。高周波スイッチング回路２８は、２つのスイッチング素子、例えばＮチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴ（以下、単にＦＥＴと言う。）２８ａおよび２８ｂ、を有しており、これらのＦＥＴ２８ａおよび２８ｂが図示しないスイッチング制御回路から与えられるスイッチング制御信号に従ってそれぞれスイッチング動作することで、平滑回路２６による平滑後の直流電力を高周波電力に変換する。そして、この高周波電力は、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに入力される。
【００１７】
なお、平滑回路２６は、２つのコンデンサ２６ａおよび２６ｂを有しており、このうちの一方のコンデンサ２６ａは、ダイオードブリッジ回路２４の一方の出力端子と当該ダイオードブリッジ回路２４の共通端子との間に接続されている。そして、他方のコンデンサ２６ｂは、ダイオードブリッジ回路２４の他方の出力端子と当該共通端子との間に接続されている。さらに、高周波スイッチング回路２８を構成する一方のＦＥＴ２８ａのソース端子と、当該高周波スイッチング回路２８を構成する他方のＦＥＴ２８ｂのドレイン端子とが、互いに接続されている。そして、一方のＦＥＴ２８ａのドレイン端子は、ダイオードブリッジ回路２４の一方の出力端子に接続されており、他方のＦＥＴ２８ｂのソース端子は、当該ダイオードブリッジ回路２４の他方の出力端子に接続されている。また、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａは、後述するカレントトランス３４の１次巻線３４ａと共に、ＦＥＴ２８ａのソース端子およびＦＥＴ２８ｂのドレイン端子間の接続点と、ダイオードブリッジ回路２４の共通端子と、の間に、直列に接続されている。
【００１８】
スイッチングトランス３０は、Ｎ（Ｎ；複数）個の２次巻線３０ｂ，３０ｂ，…を有しており、これらの２次巻線３０ｂ，３０ｂ，…には、それぞれの巻数（厳密には１次巻線３０ａとの巻線比）に応じた電圧Ｖ１，Ｖ２，…，ＶＮの変圧後高周波電力が発生する。そして、これらの変圧後高周波電力は、それぞれ図示しない直流化回路によって直流電力に再変換された後、上述のバッファアンプ回路１２，リミッタ回路１４およびパワーアンプ回路１６を含む負荷回路に適宜供給される。
【００１９】
ところで、本実施形態に係るオーディオ装置１０は、自身のいずれかの部分に短絡等の異常が生じることによって過電流が流れたとき、これを適確に検出して、当該過電流から自身を保護する、特にパワーアンプ回路１６を保護する、という過電流保護機能を、備えている。そして、この過電流保護機能を実現するべく、上述したカレントトランス３４が設けられている。
【００２０】
即ち、カレントトランス３４は、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａを検出するための電流検出手段であり、それゆえに、上述の如く当該スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａにこのカレントトランス３４の１次巻線３４ａが直列に接続されている。そして、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂには、電流Ｉａに応じた大きさの電流Ｉｂが誘起され、この２次巻線３４ｂに誘起された電流Ｉｂは、過電流判定手段としての過電流判定回路３６に入力される。
【００２１】
ここで、今、オーディオ装置１０のいずれかの部分に異常が生じることによって、その部分に過電流が流れる、とする。すると、当然に、スイッチング電源回路２０にとっては過負荷状態となるので、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａおよびカレントトランス３４の１次巻線３４ａに流れる電流Ｉａが増大する。そして、この電流Ｉａの増大に伴い、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに誘起される電流Ｉｂも増大する。過電流判定回路３６は、この電流Ｉｂが或る閾値以上に増大したことをもって、オーディオ装置１０のいずれかの部分に過電流が発生したと判定する。そして、リミッタ回路１４の動作を有効化するべく、リミッタ制御信号Ｓｃを生成する。
【００２２】
リミッタ回路１４は、その動作が有効化されることで、自身に入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐを、例えば図２に破線αで示すような振幅Ｖｐｐ’に制限し、この振幅制限後のオーディオ信号Ｓａをパワーアンプ回路１６に入力する。この結果、パワーアンプ回路１６の電力消費量が減り、当該パワーアンプ回路１６が過電流から保護される。なお、この過電流保護状態になっても、パワーアンプ回路１６には振幅制限されたオーディオ信号Ｓａが入力され続けるので、スピーカの出力音量は小さくなるものの、スピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置１０本来の機能は維持される。
【００２３】
図３を参照して、過電流判定回路３６の詳細を説明する。同図に示すように、この過電流保護回路３６は、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに並列に接続されたコンデンサ５０と抵抗器５２とを有している。このうちのコンデンサ５０は、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに誘起される電流Ｉｂに含まれるノイズ（ヒゲノイズ）を除去するためのものであり、その容量は、例えば数［ｐＦ］〜数百［ｐＦ］程度と比較的に小さい。一方、抵抗器５２は、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの両端間に適当な大きさの電圧を発生させるための言わば安定化抵抗である。
【００２４】
カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの両端間に発生した電圧は、抵抗器５４とダイオード５６とから成る半波整流回路（厳密にはクリップ回路）５８に入力される。このため、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの一端は、抵抗器５４の一端に接続されており、当該抵抗器５４の他端は、ダイオード５６のカソード端子に接続されている。そして、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの他端は、ダイオード５６のアノード端子に接続されている。
【００２５】
半波整流回路５８によって半波整流された電圧は、フォトカプラ６０内の発光ダイオード６２に順方向で印加される。このため、上述のダイオード５６のカソード端子に、発光ダイオード６２のアノード端子が接続されており、当該ダイオード５６のアノード端子に、発光ダイオード６２のカソード端子が接続されている。
【００２６】
一方、フォトカプラ６０内のフォトトランジスタ６４のコレクタ端子は、電流制御用の抵抗器６６を介して、プラスの安定化電源ライン、例えば＋５［Ｖ］ライン、に接続されている。なお、この＋５［Ｖ］ラインに供給される＋５［Ｖ］の電源電力は、上述したスイッチングトランス３０のいずれかの２次巻線３０ａに接続された直流化回路によって生成される。
【００２７】
フォトトランジスタ６４のコレクタ端子は、さらに別の抵抗器６８を介して、ＰＮＰ型トランジスタ７０のベース端子にも接続されている。そして、このフォトトランジスタ６４のエミッタ端子は、基準電位としての接地電位に接続されている。
【００２８】
トランジスタ７０は、そのベース端子に接続された上述の抵抗器（いわゆるベース抵抗器）６８と共に、スイッチング回路７２を構成する。具体的には、当該トランジスタ７０のエミッタ端子は、＋５［Ｖ］ラインに接続されている。そして、コレクタ端子は、別の抵抗器７４を介して、接地電位に接続されている。また、当該コレクタ端子は、さらに別の抵抗器７６を介して、オペアンプ７８のマイナス入力端子に接続されている。
【００２９】
オペアンプ７８は、上述の抵抗器７６と共に、積分回路８０を構成する。このため、オペアンプ７８のマイナス入力端子は、帰還抵抗器８２を介して、当該オペアンプ７８の出力端子に接続されている。また、帰還抵抗器８２に対して並列に、比較的に容量の大きい、例えば数［μＦ］〜数百［μＦ］程度の、コンデンサ８４が接続されている。そして、オペアンプ７８のプラス入力端子は、接地電位に接続されている。そして、このオペアンプ７８（積分回路８０）の出力信号が、上述したリミッタ制御信号Ｓｃとして、リミッタ回路１４に与えられる。
【００３０】
このように構成された過電流判定回路３６によれば、過電流が発生して、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに流れる電流Ｉｂが上述した或る閾値以上に増大すると、フォトカプラ６０内の発光ダイオード６２が十分な光度で発光して、当該フォトカプラ６０内のフォトトランジスタ６４がオンする。なお、厳密に言うと、発光ダイオード６２は、半波整流回路５８による半波整流後の電圧に応じて間欠的（高周波的）に発光するので、フォトトランジスタ６４もまた間欠的にオンする（高周波数でオン／オフを繰り返す）。ただし、次に説明するように、フォトトランジスタ６４の後段には時定数の大きい積分回路８０が設けられているので、当該フォトトランジスタ６４を含むフォトカプラ６０としては、それほど応答性の良いもの、言い換えれば高性能または高価なもの、を採用する必要はない。
【００３１】
上述の如くフォトトランジスタ６４がオンすると、スイッチング回路７２を構成するトランジスタ７０もまたオンする。これにより、当該スイッチング回路７２の出力信号（トランジスタ７０のコレクタ端子の電位）が、接地電位と略同じ“Ｌ（ロー）”レベルから概ね＋５［Ｖ］の“Ｈ（ハイ）”レベルに変化し、このレベル変化した信号が、積分回路８０に入力される。そして、この積分回路８０の入力信号の変化に伴い、当該積分回路８０の出力信号が、抵抗器７６の抵抗値とコンデンサ８４の容量とで決まる時定数に従う時間を掛けて、高電位から低電位に変化する。この高電位および低電位は、抵抗器７６および８２の各抵抗値の比率と、オペアンプ７８の電源電圧と、によって決まる。そして、この積分回路８０の出力信号が、上述の如くリミッタ制御信号Ｓｃとして、リミッタ回路１４に与えられる。
【００３２】
従って、リミッタ回路１４は、リミッタ制御信号Ｓｃの電位が高いときには、バッファアンプ回路１２から入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐを制限することなく、そのまま出力する。そして、当該リミッタ制御信号Ｓｃの電位が低くなると、その動作が有効化され、オーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐを上述した振幅Ｖｐｐ’まで制限して、出力する。このとき、オーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐが当該Ｖｐｐ’にまで制限されるのに、上述の積分回路８０の時定数に応じた時間だけ掛かる。よって、これに伴い、スピーカの出力音量もまた、徐々に小さくなる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａという１つの事象を拠りどころとしつつ、オーディオ装置１０全体にわたって過電流の発生の有無を把握することができる。従って、複数の事象を拠りどころとして過電流の発生の有無を判別する上述の従来技術に比べて、当該過電流の把握を担う過電流判定回路３６を簡単かつ安価に構成することができる。
【００３４】
また、従来技術では、オーディオ信号に関係しない部分に起因して発生した過電流についてはこれを確実に検出することができないが、本実施形態によれば、オーディオ装置１０のいずれの部分に起因するのかに拘らず全ての過電流を適確に捉えることがきる。例えば、スイッチングトランス３０の各２次巻線３０ｂ，３０ｂ，…に繋がるいずれの出力系統において過電流が生じた場合でも、これを適確に捉えることができる。よって、従来よりも確実な過電流保護を実現することができる。
【００３５】
さらに、従来技術では、過電流保護状態になるとスピーカから音声情報が全く出力されなくなるが、本実施形態によれば、過電流保護状態となってもスピーカから音声情報が出力され続ける。つまり、オーディオ装置１０本来の機能を維持することができる。これは、オーディオ装置１０がＰＡシステム用である場合に、特に有益である。
【００３６】
また、非保護状態から過電流保護状態に切り替わったときに、スピーカの出力音量は小さくなるが、その際、当該出力音量は徐々に小さくなる。従って、この切り替わり時に、スピーカの出力音量が小さくなることによって聴取者が受ける違和感が緩和される。
【００３７】
なお、本実施形態で説明した内容は、飽くまでも本発明の一具体例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３８】
例えば、リミッタ回路１４に代えて、ＶＣＡVoltage Controlled
Amplifier）回路を採用してもよい。この場合、オーディオ信号Ｓａは、図４に点線βで示すように、相似的に振幅制限されるので、リミッタ回路１４を採用する場合に比べて、スピーカの出力音の再現性がよい。
【００３９】
また、電流検出手段としてカレントトランス３４を採用したが、これに限らない。例えば、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａと直列に抵抗器を設け、この抵抗器による電圧降下を検出することで、当該１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａを検出してもよい。勿論、これ以外の構成により電流検出手段を実現してもよい。ただし、無駄な電力損失を抑えるという観点では、本実施形態のようにカレントトランス３４を採用した方が有益である。
【００４０】
さらに、上述の如くパワーアンプ回路１６に入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐが制限されても、なお過電流が流れ続ける場合には、スイッチング電源回路２０（詳しくはスイッチングトランス３０の１次側回路）の破壊を招く恐れがあるので、これを防止するべく、例えば図５に示すような非常停止回路１００を設けてもよい。
【００４１】
即ち、非常停止回路１００は、カレントトランス１０２と異常検出回路１０４とを備えている。カレントトランス１０２は、上述したカレントトランス３４と同様、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａを検出するためのものであり、それゆえに、当該カレントトランス１０２の１次巻線１０２ａは、カレントトランス３４の１次巻線３４ａおよびスイッチングトランス３０の１次巻線３０ａと直列に接続されている。そして、このカレントトランス１０２の２次巻線１０２ｂは、異常検出回路１０４に接続されており、つまり、当該カレントトランス１０２の２次巻線１０２ｂに誘起された電流Ｉｃは、異常検出回路１０４に入力される。
【００４２】
異常検出回路１０４には、過電流判定回路３６からリミッタ制御信号Ｓａも入力されている。異常検出回路１０４は、このリミッタ制御信号Ｓａからリミッタ回路１４が有効化されているな否かを判断すると共に、上述の電流Ｉｃからスイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに過電流が流れているか否かを判断する。そして、リミッタ回路１４が有効化されているにも拘らず一定期間（例えば１秒間〜２秒間程度）にわたって過電流が流れていると判断すると、スイッチング電源回路２０を含むオーディオ装置１０全体が自然復帰不可能な異常状態にあると見なして、非常停止信号Ｓｅを生成する。この非常停止信号Ｓｅは、上述したスイッチング制御回路に供給される。
【００４３】
スイッチング制御回路は、非常停止信号Ｓｅの供給を受けて、ＦＥＴ２８ａおよび２８ｂのスイッチング動作を停止させる。これによって、スイッチング電源回路２０の動作が停止されて、当該スイッチング電源回路２０を含むオーディオ装置１０全体が確実に保護される。つまり、本実施形態における過電流保護機能に加えてこの非常停止回路１００を設けることで、より安全性を高めることができる。
【００４４】
なお、図５の構成では、リミッタ回路１４が有効化された後に過電流が流れているか否かを検出するために別のカレントトランス１０２を設けたが、元からあるカレントトランス３４の検出結果を利用してもよい。また、ＦＥＴ２８ａおよび２８ｂのスイッチング動作を停止させるのとは別の方法、例えばスイッチングトランス３０の１次巻線３０ａ側の線路を開放することによって、スイッチング電源回路２０の動作を停止させてもよい。さらに、スイッチング電源回路２０の動作を停止させる前に、パワーアンプ回路１６へのオーディオ信号Ｓａを入力を完全に遮断してもよい。
【００４５】
そして、図１に示したスイッチング電源回路２０の構成や、図２に示した過電流判定回路３６の構成についても、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるリミッタ回路の動作を説明するための図解図である。
【図３】図１における過電流判定回路の具体的な構成を示す電気回路図である。
【図４】図１におけるリミッタ回路に代えてＶＣＡ回路が採用された場合の当該ＶＣＡ回路の動作を示す図解図である。
【図５】図１に非常停止回路を付加した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ オーディオ装置
１４ リミッタ回路
１６ パワーアンプ回路
１８ 出力端子
２０ スイッチング電源回路
３０ スイッチングトランス
３０ａ １次巻線
３４ カレントトランス
３６ 過電流判定回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ装置の過電流保護回路に関し、特に、オーディオ信号を増幅してスピーカが接続される出力端子から出力させる増幅回路を備えたオーディオ装置において、当該増幅回路を過電流から保護する、オーディオ装置の過電流保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の過電流保護回路として、従来、例えば特許文献１に開示されたデジタルアンプ（Ｄ級増幅回路）用のものがある。この従来技術によれば、オーディオ信号を入力する入力手段と、この入力手段から入力されたオーディオ信号のボリウムを調整するボリウム調整手段と、ローパスフィルタが備えるインダクタに流れる電流値を検出する検出手段と、が設けられている。そして、入力手段から入力されたオーディオ信号の信号レベルと、ボリウム調整手段によって調整されたボリウムと、検出手段によって検出された電流値と、に基づいて、判別手段が、過電流の発生の有無を判別し、当該過電流が発生したと判別されると、保護手段が、デジタルアンプを保護する。具体的には、デジタルアンプのＭＯＳ（Metal-Oxide Semiconductor）−ＦＥＴ（Field Effect Transistor）をスイッチングさせるための駆動回路へのＰＷＭ（Pulse
Width Modulation）信号の入力を遮断したり、ローパスフィルタの出力側に設けられた出力リレーを開くことによってスピーカへのオーディオ信号の出力を遮断したり、或いは電源回路の電源出力を遮断したりする。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の従来技術では、過電流が発生したときに、スピーカから音声情報が全く出力されなくなる、つまりオーディオ装置本来の機能が完全に停止してしまう、という問題がある。この問題は、例えば多数の人間に音声情報を伝達するいわゆるパブリックアドレス（Public Address；以下、ＰＡと言う。）システム用途において、致命的である。また、上述の如く、判別手段は、入力手段から入力されたオーディオ信号の信号レベル、ボリウム調整手段によって調整されたボリウム、および検出手段によって検出された電流値、という複数の事象に基づいて、過電流の発生の有無を判別するため、その構成が複雑になる。現に従来技術では、判別手段の具体例としてマイコン（マイクロコンピュータ）が開示されており、つまりハードウェアのみならずソフトウェア（プログラム）をも必要とする複雑かつ高価な構成とされている。さらに、この判別手段が拠りどころとする複数の事象は、いずれもオーディオ信号に関係するものばかりであり、よって、当該オーディオ信号に関係しない部分に起因して過電流が発生した場合には、これを適確に検出することができず、ひいてはデジタルアンプを保護することができない、つまり確実な過電流保護を実現することができない、という問題もある。
【０００５】
そこで、本発明は、従来よりも簡単かつ安価な構成でありながら、確実な過電流保護を実現することができ、しかも当該過電流保護状態においてもスピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置本来の機能を維持することができる過電流保護回路を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明の過電流保護回路は、オーディオ信号を電力増幅してスピーカが接続される出力端子から出力させる増幅回路を備えたオーディオ装置において、当該オーディオ装置を駆動させるための電源電力を生成するスイッチング電源回路を具備することを、前提とする。そして、この前提の下、当該スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、この電流検出手段による検出結果に基づいてスイッチングトランスの１次巻線に過電流が流れているか否かを判定する過電流判定手段と、この過電流判定手段によって過電流が流れていると判定されたとき増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを制限するレベル制限手段と、をさらに具備することを特徴とするものである。
【０００７】
即ち、本発明では、オーディオ信号が増幅回路に入力される。そして、この増幅回路によって電力増幅されたオーディオ信号は、出力端子を介して、スピーカに入力される。これにより、スピーカからオーディオ信号に従う音声情報が出力される。なお、増幅回路を含むオーディオ装置を駆動させるための電源電力は、スイッチング電源回路によって生成される。ここで、今、オーディオ装置のいずれかの部分に短絡等の異常が生じることによって、その部分に過電流が流れる、とする。すると、当然に、スイッチング電源回路にとっては過負荷状態となるので、当該スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次巻線にも過電流が流れる。このスイッチングトランスの１次巻線に流れる電流は、電流検出手段によって検出される。そして、この電流検出手段による検出結果に基づいて、過電流判定手段が、当該１次巻線に過電流が流れているか否かを判定する。つまり、過電流判定手段は、電流検出手段による検出結果（スイッチングトランスの１次巻線に流れる電流）という１つの事象のみを拠りどころとして、オーディオ装置全体にわたって過電流の発生の有無を判定する。そして、この過電流判定手段によって過電流が発生したと判定されると、レベル制限手段が、増幅回路に入力されるオーディオ信号の信号レベルを制限し、詳しくはゼロよりも大きい所定レベルにまで制限する。これによって、増幅回路の電力消費量が減り、過電流が抑制されて、過電流保護状態となる。ただし、過電流保護状態となっても、増幅回路にはレベル制限されたオーディオ信号が入力され続けるので、スピーカの出力音量は小さくなるものの、スピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置本来の機能は維持される。
【０００８】
なお、本発明において、レベル制限手段は、オーディオ信号の信号レベルを徐々に制限するものであってもよい。具体的には、数秒程度の時間を掛けて連続的または段階的に当該信号レベルを制限するものであってもよい。このようにすれば、スピーカの出力音量も徐々に小さくなるので、非保護状態から過電流保護状態に切り替わったときに、当該スピーカの出力音量が小さくなることによって聴取者に与える違和感（不快感）を緩和することができる。
【０００９】
また、本発明におけるスイッチングトランスは、複数の２次巻線を有するもの、換言すれば複数の出力系統を有するもの、であってもよい。このように複数の出力系統が存在する場合であっても、いずれかの出力系統に過電流が発生したときには、これを適確に捉えることができ、ひいては確実な過電流保護を実現することができる。
【００１０】
さらに、本発明では、レベル制限手段によってオーディオ信号の信号レベルが制限されてもなお過電流が流れ続けるとき、スイッチング電源回路の動作を停止させる停止手段を、備えてもよい。このようにすれば、当該過電流が流れ続けることによるスイッチング電源回路（詳しくはスイッチングトランスの１次側回路）の故障を確実に防止することができる。なお、ここで言うスイッチング電源回路の動作を停止させるとは、例えば当該スイッチング電源回路を構成するスイッチング素子のスイッチング動作を停止させることを言う。また、スイッチング電源回路の動作を停止させる前に、増幅回路へのオーディオ信号の入力を完全に遮断（ミュート）してもよい。
【００１１】
本発明は、特にＰＡシステム用途に有効である。即ち、ＰＡシステム用途において、多数の人間に音声情報が伝達されている最中に過電流が生じたとしても、その音声情報を最後まで伝達する、という当該ＰＡシステムとしての役割を成就させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上述したように、本発明は、過電流判定手段を具備しており、この過電流判定手段は、電流検出手段による検出結果という１つの事象のみを拠りどころとして、オーディオ装置全体にわたって過電流の発生の有無を判定する。従って、複数の事象を拠りどころとして過電流の発生の有無を判別する上述の従来技術に比べて、本発明によれば、当該過電流判定手段を含む過電流保護回路全体を簡単かつ安価に構成することができる。また、従来技術では、オーディオ信号に関係しない部分に起因して発生した過電流についてはこれを適確に検出することができないが、本発明によれば、オーディオ装置のいずれの部分に起因するのかに拘らず全ての過電流を適確に捉えることができ、ひいては確実な過電流保護を実現することができる。さらに、従来技術では、過電流保護状態になるとスピーカから音声情報が全く出力されなくなるが、本発明によれば、過電流保護状態となってもスピーカから音声情報が出力され続ける。つまり、本発明によれば、従来よりも簡単かつ安価な構成でありながら、確実な過電流保護を実現することができ、しかも過電流保護状態においてもスピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置本来の機能を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係るオーディオ装置１０は、図示しない音源からオーディオ信号Ｓａが入力される入力増幅回路としてのバッファアンプ回路１２を備えている。そして、このバッファアンプ回路１２による増幅後のオーディオ信号Ｓａは、制限手段としてのリミッタ回路１４を介して、出力増幅回路としてのパワーアンプ回路１６に入力される。パワーアンプ回路１６は、リミッタ回路１４経由で入力されたオーディオ信号Ｓａを電力増幅して、出力端子１８から出力させる。従って、出力端子１８に図示しないスピーカが接続されることによって、当該スピーカからオーディオ信号Ｓａに従う音声情報が出力される。なお、パワーアンプ回路１６は、Ｄ級増幅回路であってもよいし、Ａ級やＢ級等の他形式の増幅回路であってもよい。また、スピーカは、直接、出力端子１８に接続されてもよいし、図示しないスピーカラインを介して、当該出力端子１８に接続されてもよい。
【００１５】
これらのバッファアンプ回路１２，リミッタ回路１４およびパワーアンプ回路１６を含む負荷回路は、スイッチング電源回路２０から直流の電源電力が供給されることによって駆動する。
【００１６】
具体的には、スイッチング電源回路２０は、電源プラグ２２から入力される商用交流電力を全波整流するダイオードブリッジ回路２４を有している。このダイオードブリッジ回路２４によって全波整流された電力は、平滑回路２６によって平滑された後、高周波スイッチング回路２８に入力される。高周波スイッチング回路２８は、２つのスイッチング素子、例えばＮチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴ（以下、単にＦＥＴと言う。）２８ａおよび２８ｂ、を有しており、これらのＦＥＴ２８ａおよび２８ｂが図示しないスイッチング制御回路から与えられるスイッチング制御信号に従ってそれぞれスイッチング動作することで、平滑回路２６による平滑後の直流電力を高周波電力に変換する。そして、この高周波電力は、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに入力される。
【００１７】
なお、平滑回路２６は、２つのコンデンサ２６ａおよび２６ｂを有しており、このうちの一方のコンデンサ２６ａは、ダイオードブリッジ回路２４の一方の出力端子と当該ダイオードブリッジ回路２４の共通端子との間に接続されている。そして、他方のコンデンサ２６ｂは、ダイオードブリッジ回路２４の他方の出力端子と当該共通端子との間に接続されている。さらに、高周波スイッチング回路２８を構成する一方のＦＥＴ２８ａのソース端子と、当該高周波スイッチング回路２８を構成する他方のＦＥＴ２８ｂのドレイン端子とが、互いに接続されている。そして、一方のＦＥＴ２８ａのドレイン端子は、ダイオードブリッジ回路２４の一方の出力端子に接続されており、他方のＦＥＴ２８ｂのソース端子は、当該ダイオードブリッジ回路２４の他方の出力端子に接続されている。また、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａは、後述するカレントトランス３４の１次巻線３４ａと共に、ＦＥＴ２８ａのソース端子およびＦＥＴ２８ｂのドレイン端子間の接続点と、ダイオードブリッジ回路２４の共通端子と、の間に、直列に接続されている。
【００１８】
スイッチングトランス３０は、Ｎ（Ｎ；複数）個の２次巻線３０ｂ，３０ｂ，…を有しており、これらの２次巻線３０ｂ，３０ｂ，…には、それぞれの巻数（厳密には１次巻線３０ａとの巻線比）に応じた電圧Ｖ１，Ｖ２，…，ＶＮの変圧後高周波電力が発生する。そして、これらの変圧後高周波電力は、それぞれ図示しない直流化回路によって直流電力に再変換された後、上述のバッファアンプ回路１２，リミッタ回路１４およびパワーアンプ回路１６を含む負荷回路に適宜供給される。
【００１９】
ところで、本実施形態に係るオーディオ装置１０は、自身のいずれかの部分に短絡等の異常が生じることによって過電流が流れたとき、これを適確に検出して、当該過電流から自身を保護する、特にパワーアンプ回路１６を保護する、という過電流保護機能を、備えている。そして、この過電流保護機能を実現するべく、上述したカレントトランス３４が設けられている。
【００２０】
即ち、カレントトランス３４は、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａを検出するための電流検出手段であり、それゆえに、上述の如く当該スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａにこのカレントトランス３４の１次巻線３４ａが直列に接続されている。そして、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂには、電流Ｉａに応じた大きさの電流Ｉｂが誘起され、この２次巻線３４ｂに誘起された電流Ｉｂは、過電流判定手段としての過電流判定回路３６に入力される。
【００２１】
ここで、今、オーディオ装置１０のいずれかの部分に異常が生じることによって、その部分に過電流が流れる、とする。すると、当然に、スイッチング電源回路２０にとっては過負荷状態となるので、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａおよびカレントトランス３４の１次巻線３４ａに流れる電流Ｉａが増大する。そして、この電流Ｉａの増大に伴い、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに誘起される電流Ｉｂも増大する。過電流判定回路３６は、この電流Ｉｂが或る閾値以上に増大したことをもって、オーディオ装置１０のいずれかの部分に過電流が発生したと判定する。そして、リミッタ回路１４の動作を有効化するべく、リミッタ制御信号Ｓｃを生成する。
【００２２】
リミッタ回路１４は、その動作が有効化されることで、自身に入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐを、例えば図２に破線αで示すような振幅Ｖｐｐ’に制限し、この振幅制限後のオーディオ信号Ｓａをパワーアンプ回路１６に入力する。この結果、パワーアンプ回路１６の電力消費量が減り、当該パワーアンプ回路１６が過電流から保護される。なお、この過電流保護状態になっても、パワーアンプ回路１６には振幅制限されたオーディオ信号Ｓａが入力され続けるので、スピーカの出力音量は小さくなるものの、スピーカから音声情報を出力するというオーディオ装置１０本来の機能は維持される。
【００２３】
図３を参照して、過電流判定回路３６の詳細を説明する。同図に示すように、この過電流保護回路３６は、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに並列に接続されたコンデンサ５０と抵抗器５２とを有している。このうちのコンデンサ５０は、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに誘起される電流Ｉｂに含まれるノイズ（ヒゲノイズ）を除去するためのものであり、その容量は、例えば数［ｐＦ］〜数百［ｐＦ］程度と比較的に小さい。一方、抵抗器５２は、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの両端間に適当な大きさの電圧を発生させるための言わば安定化抵抗である。
【００２４】
カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの両端間に発生した電圧は、抵抗器５４とダイオード５６とから成る半波整流回路（厳密にはクリップ回路）５８に入力される。このため、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの一端は、抵抗器５４の一端に接続されており、当該抵抗器５４の他端は、ダイオード５６のカソード端子に接続されている。そして、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂの他端は、ダイオード５６のアノード端子に接続されている。
【００２５】
半波整流回路５８によって半波整流された電圧は、フォトカプラ６０内の発光ダイオード６２に順方向で印加される。このため、上述のダイオード５６のカソード端子に、発光ダイオード６２のアノード端子が接続されており、当該ダイオード５６のアノード端子に、発光ダイオード６２のカソード端子が接続されている。
【００２６】
一方、フォトカプラ６０内のフォトトランジスタ６４のコレクタ端子は、電流制御用の抵抗器６６を介して、プラスの安定化電源ライン、例えば＋５［Ｖ］ライン、に接続されている。なお、この＋５［Ｖ］ラインに供給される＋５［Ｖ］の電源電力は、上述したスイッチングトランス３０のいずれかの２次巻線３０ａに接続された直流化回路によって生成される。
【００２７】
フォトトランジスタ６４のコレクタ端子は、さらに別の抵抗器６８を介して、ＰＮＰ型トランジスタ７０のベース端子にも接続されている。そして、このフォトトランジスタ６４のエミッタ端子は、基準電位としての接地電位に接続されている。
【００２８】
トランジスタ７０は、そのベース端子に接続された上述の抵抗器（いわゆるベース抵抗器）６８と共に、スイッチング回路７２を構成する。具体的には、当該トランジスタ７０のエミッタ端子は、＋５［Ｖ］ラインに接続されている。そして、コレクタ端子は、別の抵抗器７４を介して、接地電位に接続されている。また、当該コレクタ端子は、さらに別の抵抗器７６を介して、オペアンプ７８のマイナス入力端子に接続されている。
【００２９】
オペアンプ７８は、上述の抵抗器７６と共に、積分回路８０を構成する。このため、オペアンプ７８のマイナス入力端子は、帰還抵抗器８２を介して、当該オペアンプ７８の出力端子に接続されている。また、帰還抵抗器８２に対して並列に、比較的に容量の大きい、例えば数［μＦ］〜数百［μＦ］程度の、コンデンサ８４が接続されている。そして、オペアンプ７８のプラス入力端子は、接地電位に接続されている。そして、このオペアンプ７８（積分回路８０）の出力信号が、上述したリミッタ制御信号Ｓｃとして、リミッタ回路１４に与えられる。
【００３０】
このように構成された過電流判定回路３６によれば、過電流が発生して、カレントトランス３４の２次巻線３４ｂに流れる電流Ｉｂが上述した或る閾値以上に増大すると、フォトカプラ６０内の発光ダイオード６２が十分な光度で発光して、当該フォトカプラ６０内のフォトトランジスタ６４がオンする。なお、厳密に言うと、発光ダイオード６２は、半波整流回路５８による半波整流後の電圧に応じて間欠的（高周波的）に発光するので、フォトトランジスタ６４もまた間欠的にオンする（高周波数でオン／オフを繰り返す）。ただし、次に説明するように、フォトトランジスタ６４の後段には時定数の大きい積分回路８０が設けられているので、当該フォトトランジスタ６４を含むフォトカプラ６０としては、それほど応答性の良いもの、言い換えれば高性能または高価なもの、を採用する必要はない。
【００３１】
上述の如くフォトトランジスタ６４がオンすると、スイッチング回路７２を構成するトランジスタ７０もまたオンする。これにより、当該スイッチング回路７２の出力信号（トランジスタ７０のコレクタ端子の電位）が、接地電位と略同じ“Ｌ（ロー）”レベルから概ね＋５［Ｖ］の“Ｈ（ハイ）”レベルに変化し、このレベル変化した信号が、積分回路８０に入力される。そして、この積分回路８０の入力信号の変化に伴い、当該積分回路８０の出力信号が、抵抗器７６の抵抗値とコンデンサ８４の容量とで決まる時定数に従う時間を掛けて、高電位から低電位に変化する。この高電位および低電位は、抵抗器７６および８２の各抵抗値の比率と、オペアンプ７８の電源電圧と、によって決まる。そして、この積分回路８０の出力信号が、上述の如くリミッタ制御信号Ｓｃとして、リミッタ回路１４に与えられる。
【００３２】
従って、リミッタ回路１４は、リミッタ制御信号Ｓｃの電位が高いときには、バッファアンプ回路１２から入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐを制限することなく、そのまま出力する。そして、当該リミッタ制御信号Ｓｃの電位が低くなると、その動作が有効化され、オーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐを上述した振幅Ｖｐｐ’まで制限して、出力する。このとき、オーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐが当該Ｖｐｐ’にまで制限されるのに、上述の積分回路８０の時定数に応じた時間だけ掛かる。よって、これに伴い、スピーカの出力音量もまた、徐々に小さくなる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａという１つの事象を拠りどころとしつつ、オーディオ装置１０全体にわたって過電流の発生の有無を把握することができる。従って、複数の事象を拠りどころとして過電流の発生の有無を判別する上述の従来技術に比べて、当該過電流の把握を担う過電流判定回路３６を簡単かつ安価に構成することができる。
【００３４】
また、従来技術では、オーディオ信号に関係しない部分に起因して発生した過電流についてはこれを確実に検出することができないが、本実施形態によれば、オーディオ装置１０のいずれの部分に起因するのかに拘らず全ての過電流を適確に捉えることがきる。例えば、スイッチングトランス３０の各２次巻線３０ｂ，３０ｂ，…に繋がるいずれの出力系統において過電流が生じた場合でも、これを適確に捉えることができる。よって、従来よりも確実な過電流保護を実現することができる。
【００３５】
さらに、従来技術では、過電流保護状態になるとスピーカから音声情報が全く出力されなくなるが、本実施形態によれば、過電流保護状態となってもスピーカから音声情報が出力され続ける。つまり、オーディオ装置１０本来の機能を維持することができる。これは、オーディオ装置１０がＰＡシステム用である場合に、特に有益である。
【００３６】
また、非保護状態から過電流保護状態に切り替わったときに、スピーカの出力音量は小さくなるが、その際、当該出力音量は徐々に小さくなる。従って、この切り替わり時に、スピーカの出力音量が小さくなることによって聴取者が受ける違和感が緩和される。
【００３７】
なお、本実施形態で説明した内容は、飽くまでも本発明の一具体例であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００３８】
例えば、リミッタ回路１４に代えて、ＶＣＡVoltage Controlled
Amplifier）回路を採用してもよい。この場合、オーディオ信号Ｓａは、図４に点線βで示すように、相似的に振幅制限されるので、リミッタ回路１４を採用する場合に比べて、スピーカの出力音の再現性がよい。
【００３９】
また、電流検出手段としてカレントトランス３４を採用したが、これに限らない。例えば、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａと直列に抵抗器を設け、この抵抗器による電圧降下を検出することで、当該１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａを検出してもよい。勿論、これ以外の構成により電流検出手段を実現してもよい。ただし、無駄な電力損失を抑えるという観点では、本実施形態のようにカレントトランス３４を採用した方が有益である。
【００４０】
さらに、上述の如くパワーアンプ回路１６に入力されるオーディオ信号Ｓａの振幅Ｖｐｐが制限されても、なお過電流が流れ続ける場合には、スイッチング電源回路２０（詳しくはスイッチングトランス３０の１次側回路）の破壊を招く恐れがあるので、これを防止するべく、例えば図５に示すような非常停止回路１００を設けてもよい。
【００４１】
即ち、非常停止回路１００は、カレントトランス１０２と異常検出回路１０４とを備えている。カレントトランス１０２は、上述したカレントトランス３４と同様、スイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに流れる電流Ｉａを検出するためのものであり、それゆえに、当該カレントトランス１０２の１次巻線１０２ａは、カレントトランス３４の１次巻線３４ａおよびスイッチングトランス３０の１次巻線３０ａと直列に接続されている。そして、このカレントトランス１０２の２次巻線１０２ｂは、異常検出回路１０４に接続されており、つまり、当該カレントトランス１０２の２次巻線１０２ｂに誘起された電流Ｉｃは、異常検出回路１０４に入力される。
【００４２】
異常検出回路１０４には、過電流判定回路３６からリミッタ制御信号Ｓａも入力されている。異常検出回路１０４は、このリミッタ制御信号Ｓａからリミッタ回路１４が有効化されているな否かを判断すると共に、上述の電流Ｉｃからスイッチングトランス３０の１次巻線３０ａに過電流が流れているか否かを判断する。そして、リミッタ回路１４が有効化されているにも拘らず一定期間（例えば１秒間〜２秒間程度）にわたって過電流が流れていると判断すると、スイッチング電源回路２０を含むオーディオ装置１０全体が自然復帰不可能な異常状態にあると見なして、非常停止信号Ｓｅを生成する。この非常停止信号Ｓｅは、上述したスイッチング制御回路に供給される。
【００４３】
スイッチング制御回路は、非常停止信号Ｓｅの供給を受けて、ＦＥＴ２８ａおよび２８ｂのスイッチング動作を停止させる。これによって、スイッチング電源回路２０の動作が停止されて、当該スイッチング電源回路２０を含むオーディオ装置１０全体が確実に保護される。つまり、本実施形態における過電流保護機能に加えてこの非常停止回路１００を設けることで、より安全性を高めることができる。
【００４４】
なお、図５の構成では、リミッタ回路１４が有効化された後に過電流が流れているか否かを検出するために別のカレントトランス１０２を設けたが、元からあるカレントトランス３４の検出結果を利用してもよい。また、ＦＥＴ２８ａおよび２８ｂのスイッチング動作を停止させるのとは別の方法、例えばスイッチングトランス３０の１次巻線３０ａ側の線路を開放することによって、スイッチング電源回路２０の動作を停止させてもよい。さらに、スイッチング電源回路２０の動作を停止させる前に、パワーアンプ回路１６へのオーディオ信号Ｓａを入力を完全に遮断してもよい。
【００４５】
そして、図１に示したスイッチング電源回路２０の構成や、図２に示した過電流判定回路３６の構成についても、これらに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１におけるリミッタ回路の動作を説明するための図解図である。
【図３】図１における過電流判定回路の具体的な構成を示す電気回路図である。
【図４】図１におけるリミッタ回路に代えてＶＣＡ回路が採用された場合の当該ＶＣＡ回路の動作を示す図解図である。
【図５】図１に非常停止回路を付加した図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０ オーディオ装置
１４ リミッタ回路
１６ パワーアンプ回路
１８ 出力端子
２０ スイッチング電源回路
３０ スイッチングトランス
３０ａ １次巻線
３４ カレントトランス
３６ 過電流判定回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ信号を電力増幅してスピーカが接続される出力端子から出力させる増幅回路を備えたオーディオ装置において、
上記オーディオ装置を駆動させるための電源電力を生成するスイッチング電源回路と、
上記スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段による検出結果に基づいて上記１次巻線に過電流が流れているか否かを判定する過電流判定手段と、
上記過電流判定手段によって上記過電流が流れていると判定されたとき上記増幅回路に入力される上記オーディオ信号の信号レベルを制限するレベル制限手段と、
を具備することを特徴とする、オーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項２】
上記レベル制限手段は上記オーディオ信号の信号レベルを徐々に制限する、請求項１に記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項３】
上記スイッチングトランスは複数の２次巻線を有する、請求項１または２に記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項４】
上記レベル制限手段によって上記オーディオ信号の信号レベルが制限されてもなお上記過電流検出手段によって上記過電流が流れていると判定されたとき上記スイッチング電源回路の動作を停止させる停止手段をさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項５】
上記オーディオ装置はパブリックアドレスシステム用である、請求項１ないし４のいずれかに記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項１】
オーディオ信号を電力増幅してスピーカが接続される出力端子から出力させる増幅回路を備えたオーディオ装置において、
上記オーディオ装置を駆動させるための電源電力を生成するスイッチング電源回路と、
上記スイッチング電源回路のスイッチングトランスの１次巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段による検出結果に基づいて上記１次巻線に過電流が流れているか否かを判定する過電流判定手段と、
上記過電流判定手段によって上記過電流が流れていると判定されたとき上記増幅回路に入力される上記オーディオ信号の信号レベルを制限するレベル制限手段と、
を具備することを特徴とする、オーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項２】
上記レベル制限手段は上記オーディオ信号の信号レベルを徐々に制限する、請求項１に記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項３】
上記スイッチングトランスは複数の２次巻線を有する、請求項１または２に記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項４】
上記レベル制限手段によって上記オーディオ信号の信号レベルが制限されてもなお上記過電流検出手段によって上記過電流が流れていると判定されたとき上記スイッチング電源回路の動作を停止させる停止手段をさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【請求項５】
上記オーディオ装置はパブリックアドレスシステム用である、請求項１ないし４のいずれかに記載のオーディオ装置の過電流保護回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２４４５５４（Ｐ２００８−２４４５５４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７８５９６（Ｐ２００７−７８５９６）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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