説明

駆動回路

【課題】負荷に流れる電流の異常を検出する。
【解決手段】負荷30の両端に互いに逆相または同相である一対のPWM信号を印加して負荷を駆動する。異常検出回路40は、一対のPWM信号(PWM+,PWM−)の変化状態を検出し、少なくとも一方のPWM信号の変化がなくなった場合にカウントを行い、カウント値が所定値となった場合に、異常検出信号を出力する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、負荷の両端に互いに逆相または同相である一対のPWM信号を印加して負荷を駆動する駆動回路に関する。
【背景技術】
【0002】
スピーカなどの負荷の両端に逆相または同相の駆動信号を印加して、負荷をBTL(Bridged Transformer Less)駆動する駆動回路が周知である。また、駆動回路の駆動信号として、PWM信号などを利用し、出力段のトランジスタをオンオフの簡単なスイッチング動作するDクラスアンプも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平2009−44280号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような駆動回路において、PWM信号が固定され、出力段のトランジスタがオン状態に固定されると、スピーカに直流電流が流れ、スピーカが破損する場合がある。駆動回路には、過電流防止回路が設けられており、短絡などによる大電流を防止しているが、電流値が比較的少なくても、直流電流を流し続けるとスピーカが破損する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、負荷の両端に互いに逆相または同相である一対のPWM信号を印加して負荷を駆動する駆動回路において、前記一対のPWM信号の変化状態を検出する検出回路と、この検出回路において、少なくとも一方のPWM信号の変化がなくなった場合に、カウントを行うカウンタと、カウンタのカウント値が所定値となった場合に、異常検出信号を出力する異常検出回路と、を含むことを特徴とする。
【0006】
また、前記負荷は、スピーカであることが好適である。
【0007】
また、前記検出回路は、PWM信号のエッジを検出することが好適である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、PWM信号の異常を検出するので、確実な異常検出が行い、検出信号に基づいて、駆動電流を呈することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】駆動回路を含む音声信号出力のための構成を示す図である。
【図2】リセット信号発生のための回路を示す図である。
【図3】異常検出信号発生のための回路を示す図である。
【図4】異常の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【0011】
図1は、実施形態に係る駆動回路の構成を示す図である。音声信号をPWM変換して、互いに逆相または同相のPWM信号である、PWM+,PWM−が得られる。PWM+は、一方の駆動部10の上側ドライバ12aと下側ドライバ12bを介し、出力トランジスタ14a,14bのゲートに供給される。また、PWM−は、他方の駆動部20の上側ドライバ22aと下側ドライバ22bを介し、出力トランジスタ24a,24bのゲートに供給される。なお、出力トランジスタ14a,14bは、Nチャンネルトランジスタとしたが、他の形式でもかまわない。
【0012】
出力トランジスタ14a,14bの中間点には、スピーカ30の一端が供給され、出力トランジスタ24a,24bの中間点には、スピーカ30の一端が供給されており、出力トランジスタ14a,24bがオンの場合に、スピーカ30に図における上から下に向けた電流が流れ、出力トランジスタ14b,24aがオンの場合に、スピーカ30に図における下から上に向けた電流が流れる。すなわち、音声信号が正の場合にスピーカ30に一方向の電流が流れ、音声信号が負の場合にスピーカ30に反対方向の電流が流れる。
【0013】
音声信号から作成されたPWM+、PWM−は、1つの音声信号から作成された逆位相または同相の信号であり、上記構成によってスピーカ30がBTL駆動される。なお、PWM+,PWM−は、PWMキャリア周波数でHレベル,Lレベルを繰り返す信号であり、音声信号の振幅に応じてデューティー比が制御される。また、スピーカ30に至る経路には、例えばコイルとコンデンサからなるローパスフィルタであるフィルタ16,26が配置されており、PWM制御による出力を平滑化している。
【0014】
ここで、本実施形態においては、PWM+、PWM−が異常検出回路40に入力される。この異常検出回路40は、2つのPWM信号である、PWM+、PWM−の状態から、これら信号の異常を検出する。そして、異常検出回路40は、異常を検出した際に、スイッチ18a,18b,28a,28bを制御して、4つの出力トランジスタ14a,14b,24a,24bのゲートソース間の電圧をゼロにして、これらを全てオフにする。これによって、スピーカ30に流れる駆動電流がオフされる。
【0015】
異常検出回路40の構成例を図2に示す。PWM+と、PWM−のいずれについても、エッジ検出ができないことで異常を検出する構成は同じであるため、図2においては、PWM+についての構成のみを示す。
【0016】
PWM信号(PWM+)は、EXORゲート50の一端に入力されるとともに、アンプ52を介し所定時間遅延されて、EXORゲート50の他端にも入力される。これによって、PWM+について、所定時間遅延された信号との比較がなされ、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジにおいて、遅延時間だけHレベルがEXOR50から出力される。
【0017】
一方、PWM信号のキャリア周波数と同等の周波数の信号OSCは、フリップフロップ54のクロック入力端に入力されている。このフリップフロップ54の反転出力xQ(Qアッパーバー)は、データ入力端Dに入力されているとともに、フリップフロップ56のクロック入力端に入力されている。フリップフロップ56の反転出力xQも自己のデータ入力端Dに入力されている。このため、フリップフロップ54,56は、2ビットのカウンタとして動作する。また、これらフリップフロップ54,56のリセット端には、EXORゲート50の出力が供給されている。従って、エッジが検出されたときにフリップフロップ54,56の値が0,0にリセットされ、エッジが検出されない期間に、OSCの立ち上がり毎にフリップフロップ54,56の値が、0,0→1,0→0,1→1,0→1,1の順に変化する。
【0018】
フリップフロップ54,56の反転出力は、ノアゲート58に入力されており、フリップフロップ54,56の値が1,1になると、ノアゲート58への入力が0,0となり、ノアゲート58の出力が1(Hレベル)になる。すなわち、PWM+のエッジが検出されない間に信号OSCが4回立ち上がることで、ノアゲート58からHレベルが出力される。
【0019】
ノアゲート58の出力は、フリップフロップ60のD入力端に入力される。フリップフロップ60のクロック入力端には、信号OSCがインバータ62により反転されて入力されている。従って、ノアゲート58のHレベルは、フリップフロップ60に半クロック遅れて(信号OSCの立ち下がりで)取り込まれる。
【0020】
フリップフロップ60のQ出力はラッチ64のセット端子に入力される。このため、信号OSCの立ち上がりによって、フリップフロップ54,56の値が1,1から0,0に変化し、ノアゲート58の出力がLレベルとなり、これがフリップフロップ60に取り込まれても、ラッチ64の出力はHレベルに維持される。
【0021】
フリップフロップ60、ラッチ64のリセット端子には、EXOR50の出力が入力されており、PWM+のエッジが検出された場合に、フリップフロップ60、ラッチ64がLレベルにリセットされる。
【0022】
ラッチ64の出力は、ノアゲート66に供給される。ここで、本実施形態においては、PWM−についても同様の回路を有しており、その回路(エッジなし検出回路)の出力がノアゲート66の他の入力端に入力される。従って、ノアゲート66は、PWM+またはPWM−のいずれか一方または両方において、エッジが所定期間以上検出されない際にLレベルを出力し、エッジが定期的に検出される通常の場合には、Hレベルを出力する。
【0023】
ノアゲート66の出力は、オアゲート68に供給される。このオアゲート68には、PWM+とPWM−の両方がエッジを検出できない状態であって、PWM+、PWM−が一致しているときにHレベルとなる一致信号が供給されている。従って、PWM+、PWM−が同一レベルで固定されて異常時においては、リセット信号が出力されない。なお、一致信号は、2つのエッジなし検出回路の出力のアンドと、PWM+とPWM−のEXNORのアンドを採ることなどで容易に生成できる。
【0024】
オアゲート68の出力であるリセット信号は、カウンタ70のリセット入力端に入力される。このカウンタ70には、所定のクロックCLKがインバータ72で反転して供給されている。従って、PWM+またはPWM−のいずれかにおいてエッジが検出されない場合に、カウンタ70がカウントアップされる。カウンタ70の所定ビット(この例では高位の3ビット)がアンドゲート74のD入力端に入力されている。従って、このアンドゲート74は、カウンタ70のカウント値が所定値以上になった場合にHレベルを出力する。例えば、スピーカの直流電流により破損が発生する期間が300msec程度であれば、カウンタ70の所定値は、その時間またはそれより若干少ない時間に設定される。
【0025】
アンドゲート74の出力は、フリップフロップ76のD入力端に入力される。このフリップフロップ76のクロック入力端にはCLKが入力されており、アンドゲート74のHレベルを半クロック遅れて取り込む。フリップフロップ76のQ出力は、ラッチ78のセット端に入力され、ラッチ78の出力が、異常検出回路40の出力となり、ラッチ78の出力がHレベルになることで、図1における、4つの出力トランジスタ14a,14b,24a,24bが全てオフにされ、スピーカ30に流れる駆動電流がオフされる。
【0026】
図4には、PWM+,PWM−における、エッジが生じない例が示してある。図4(A)(A’)では、PWM+がHレベル、PWM−がLレベルに固定されている。このような事態が生じると、図1における出力トランジスタ14a,24b(または14b,24a)がオンという状態が継続され、スピーカ30に大きな直流電流が流れる。図4(B)(B’)では、PWM+は、Hレベル、Lレベルを繰り返しており正常に動作している。しかし、PWM−がLレベルに固定されている。このような場合、図1における出力トランジスタ14a,24bがオンという状態が継続され、スピーカ30に直流電流が流れる。また、PWM信号が固定される極性が反対であれば、反対方向の直流電流がスピーカ30に流れる。
【0027】
本実施形態によれば、このような異常をPWM信号のエッジ検出なし状態を監視することで検出する。従って、確実に異常を検出して、スピーカ30の破損などを防止することが可能となる。
【符号の説明】
【0028】
10 駆動部、12a,22a 上側ドライバ、12b,22b 下側ドライバ、14a,14b,24a,24b 出力トランジスタ、16,26 フィルタ、18a,18b,28a,28b スイッチ、20 駆動部、30 スピーカ、40 異常検出回路、50 EXORゲート、52 アンプ、54,56,60,76 フリップフロップ、58,66 ノアゲート、62,72 インバータ、64,78 ラッチ、70 カウンタ、74 アンドゲート。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
負荷の両端に互いに逆相または同相である一対のPWM信号を印加して負荷を駆動する駆動回路において、
前記一対のPWM信号の変化状態を検出する検出回路と、
この検出回路において、少なくとも一方のPWM信号の変化がなくなった場合に、カウントを行うカウンタと、
カウンタのカウント値が所定値となった場合に、異常検出信号を出力する異常検出回路と、
を含む駆動回路。
【請求項2】
請求項1に記載の駆動回路において、
前記負荷は、スピーカである駆動回路。
【請求項3】
請求項1または2に記載の駆動回路において、
前記検出回路は、PWM信号のエッジを検出する駆動回路。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−151702(P2012−151702A)
【公開日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−9395(P2011−9395)
【出願日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【出願人】(506227884)三洋半導体株式会社 (1,155)
【Fターム(参考)】