JP2004120754A - 増幅器の出力段のための熱保護システム - Google Patents

Abstract

　
【課題】　グラウンド基準されないＪＴＳ保護回路を提供し、従って、別々の従来型のレギュレート電源を用いずに操作する増幅器の出力段のための熱保護システムを提供する。
【解決手段】　増幅器の出力段４０のための熱保護回路３００であって、出力段４０は、グラウンドを基準とする増幅器電力レールからＤＣ電力を受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させ、グラウンドを基準とする増幅器電力レールからの増幅ＡＣ出力信号を基準とする、レギュレートされた電力レールを提供するように動作可能である電力調整器と、電力調整器に結合された増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給され、該出力段を熱保護する保護回路とを備える。
【選択図】　図１

Description

　本発明は、概して、増幅器の出力段のための熱保護システムに関し、より具体的には、増幅器の出力段の出力デバイスの保護に関する。

　出力デバイスにおいて局所的に過熱が発生する問題を解決するために、種々の回路設計が用いられてきた。過熱は、最終的に出力デバイスの機能停止および破壊に導く。１つの一般的な回路設計は、Ｖ−Ｉリミッタである。Ｖ−Ｉリミッタ回路は、出力デバイスの電圧および電流を連続的に感知することによって、出力デバイスにおける電力損失を感知し、電圧および電流の積が所定の閾値を超過する場合、信号を駆動する出力デバイスを制限する。Ｖ−Ｉリミッタ回路は、Ｋｌｅｅｓによる米国特許第３，２３４，４５３号（特許文献１）、Ｂｕｒｗｅｎによる米国特許第３，５００，２１８号（特許文献２）、Ｃａｍｂｅｌｌに対して発行された米国特許第３，５２６，８４６号（特許文献３）、Ｓｏｎｄｅｒｍｅｙｅｒに対して発行された米国特許第３，５３６，９５８号（特許文献４）、およびＳｔａｎｌｅｙに対して発行された米国特許第３，４９３，８７９号（特許文献５）に記載される。
米国特許第３，２３４，４５３号 米国特許第３，５００，２１８号 米国特許第３，５２６，８４６号 米国特許第３，５３６，９５８号 米国特許第３，４９３，８７９号

　Ｖ−Ｉリミッタを実装することの主な利点は、単純さである。回路を支援するために、さらなる電源が必要とされず、かつ回路の形状が比較的単純である。しかしながら、Ｖ−Ｉリミッタの設計は、正常な動作時には何度も起こらない「最悪の場合」の動作状態においてデバイスを保護するために通常、出力電力を犠牲にする。Ｖ−Ｉリミッタは、保護される出力デバイスの実際の温度を補償することはないが、その代わりに、通常、高い周囲温度を想定して設計される。さらに、Ｖ−Ｉリミッタは、実際の電源電圧を補償することはないが、その代わりに、通常、高い電源電圧を想定して設計される。このような過剰設計は、余分な出力デバイスおよび必要とされるマウンティングが原因でコストを上昇させる。

　Ｖ−Ｉリミッタが制限されるので、出力デバイスの実際の温度をシミュレートする保護回路が開発された。これらの回路は、接合部温度シミュレータ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｓｉｍｕｌａｔｏｒｓ）（ＪＴＳ）として公知である。ＪＴＳ保護回路は、Ｓｔａｎｌｅｙに対して発行された米国特許第４，３３０，８０９号に記載され、参考のため援用される。

　ＪＴＳ回路は、出力デバイスによって損失される瞬時電力をある期間にわたってモニタリングし、かつ出力デバイスと、そのヒートシンクとの間の温度差を連続的に計算することによって動作する。瞬時ヒートシンク温度が同時に測定され、温度差およびヒートシンク温度が合計されて、シミュレートされた出力デバイス温度をリアルタイムでもたらす。

　ＪＴＳ保護回路は、通常、動作中、シミュレートされた出力デバイス温度をモニタリングする出力リミッタを含む。閾値シミュレート温度に到達すると、出力デバイスへの駆動信号が出力リミッタによって制限される。ＪＴＳ保護回路は、所定の最大出力デバイス温度に到達した場合にのみ出力を自動的に低減することによって、増幅器の出力を最大化する。

　従来、ＪＴＳは、保護される回路の設計および関連コストに制約が課されるために、２００ワットより大きい定格の増幅器においてのみ用いられてきた。従来型のＪＴＳ回路設計において、シミュレーション回路は、＋／−１５ＶＤＣのレールを有するレギュレート電源によってグランド基準（ｇｒｏｕｎｄ−ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）にされ、かつ電力供給される。しかしながら、ＪＴＳ回路を実装する増幅器において、電力段は、通常、揺れる（ｓｗｉｎｇｉｎｇ）（グランド基準でない）レールで実装される。従って、ＪＴＳを実装する多チャネル増幅器は、チャネルごとに別個の電源、およびグランド基準にされたＪＴＳ回路のための、さらなるレギュレート電源を必要とする。

　別々のレギュレート電源が必要とされるので、電源レールがグラウンド基準にされ、かつ、多くの場合、他の出力段（チャネル）と共有される場合、より単純で低コストのハーフブリッジ増幅器にてＪＴＳを実装することはコストを法外に高くする。従って、熱保護を含む低コストの増幅器は、通常、Ｖ−Ｉリミッタ保護回路を用いる。電源変圧器にさらなる二次的巻線を必要とする、さらなる従来型のレギュレート電源のコストを課すことなく、ＪＴＳ保護回路を実装することが所望される。

　本発明は、グラウンド基準されないＪＴＳ保護回路を提供し、従って、別々の従来型のレギュレート電源を用いずに操作する増幅器の出力段のための熱保護システムを提供することを目的とする。

　本発明は、グラウンド基準されないＪＴＳ保護回路を提供し、従って、別々の従来型のレギュレート電源を用いずに操作する。それ自体、ＪＴＳ保護回路は、低コストの高出力増幅器のために有用であり、かつ費用効果的である。グラウンド基準でないＪＴＳ保護回路を備える増幅器の製造は、製造中に、広範囲にわたって自動試験装置を用いるので、部分的に実現可能である。自動試験装置は、通常、人間のオペレータを危険にさらすことなく、「オフグラウンド（ｏｆｆ　ｇｒｏｕｎｄ）」で機能し、従って、このようなＪＴＳ保護回路の安全で有効な試験を可能にする。

　ＪＴＳ保護回路は、出力段およびＪＴＳ保護回路に電力供給するための増幅器ＤＣ電源を有するハーフブリッジ増幅器にて動作し得る。ＪＴＳ保護回路は、電力調整器、温度シミュレータ、出力リミッタ、およびバイアス制御を備え得る。電力調整器は、キャパシタ、抵抗、ツェナーダイオード、および市販の電圧レギュレータを備え得る。電力調整器は、増幅器ＤＣ電源の正（＋Ｖｃｃ）のおよび負（−Ｖｃｃ）の電力レールと、および、さらに、出力段の増幅ＡＣ出力信号と結合され得る。動作中、電力調整器は、出力段の増幅ＡＣ出力信号を基準としてレギュレートされた正（＋Ｖｂ）および負（−Ｖｂ）の電力レールを提供し得る。ＪＴＳ保護回路の他のコンポーネントもまた、増幅ＡＣ出力信号を基準とし得、電力調整器のレギュレートＤＣレールから電力を受取る。

　ＪＴＳ保護回路は、出力段の増幅ＡＣ出力信号を基準とするので、出力段を通る電流を示す電圧の大きさは比較的小さくなり得る。出力段を通る電流を示す電圧は、出力段内の温度をシミュレートするために、ＪＴＳ保護回路によって利用され得る。出力段デバイスと増幅ＡＣ出力信号との間の電圧の大きさの差が比較的小さいので、電流を示す電圧も比較的小さい。対照的に、ＪＴＳ保護回路がグラウンドを基準とする場合、出力段を通る電流を示す電圧の大きさは、はるかに大きい。なぜなら、この電圧は、増幅ＡＣ出力信号の電圧を含むからである。ＪＴＳ保護回路は増幅ＡＣ出力信号を基準とするので、増幅ＡＣ出力信号のはるかに大きい電圧からの、電流を示す電圧の分離が回避される。

　本発明の熱保護回路は、増幅器の出力段のための熱保護回路であって、該出力段は、グラウンドを基準とする増幅器電力レールからＤＣ電力を受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させる、熱保護回路であって、グラウンドを基準とする該増幅器電力レールからの該増幅ＡＣ出力信号を基準とする、レギュレートされた電力レールを提供するように動作可能である電力調整器と、該電力調整器に結合された該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給され、該出力段を熱保護する保護回路とを備えている。

　上記本発明の熱保護回路において、前記電力調整器は、第１のキャパシタと、抵抗と、入力および出力を有する電圧レギュレータとを備え、該電圧レギュレータの該入力、該第１のキャパシタ、および抵抗は、各々、前記増幅器電力レールと前記ＡＣ出力信号との間に結合され、該電圧レギュレータの該出力は、前記レギュレートされた電力レールと該増幅ＡＣ出力信号との間に結合されることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記電力調整器は、前記増幅器電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合されたツェナーダイオードを備えることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記電力調整器は、前記レギュレートされた電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合された第２のキャパシタをさらに備えることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記増幅器電力レールは、正の増幅器電力レールと負の増幅器電力レールとを備え、前記電力調整器は、第１の電力調整器と第２の電力調整器とを備えることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記第１の電力調整器は、前記増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた正の電力レールを生成するように動作可能であり、該レギュレートされた正の電力レールは、グラウンドを基準とする該正の増幅器電力レールから生成されることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記第２の電力調整器は、前記増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた負の電力レールを生成するように動作可能であり、該レギュレートされた負の電力レールは、グラウンドを基準とする該負の増幅器電力レールから生成されることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記保護回路は温度シミュレータを含み、前記出力段は出力デバイスを含み、該温度シミュレータは、シミュレートされた温度信号を提供するように動作可能であり、該シミュレートされた温度信号は、該出力デバイスのシミュレートされた温度を示すことが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記保護回路は出力リミッタをさらに含み、該出力リミッタは、前記出力デバイスの前記シミュレートされた温度が閾値温度を超過した場合、前記シミュレートされた温度信号の関数として、該出力デバイスによって損失される電力を低減するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記保護回路はバイアス制御をさらに含み、該バイアス制御は、前記シミュレートされた温度信号の関数として、前記出力段のためのバイアス信号を生成するように動作可能であり、該バイアス信号は、静止状態の間、該出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段のバイアスを動的に調節するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記保護回路はバイアス制御を含み、該バイアス制御は、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段のバイアスを調節するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記バイアス制御は、前記出力段のシミュレートされた温度の関数として、前記バイアスを調節するように動作可能であることが好ましい。

　また、本発明の熱保護回路は、増幅器の出力段のための熱保護回路であって、該出力段は、増幅器ＤＣ電力レールからＤＣ電力を受け取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させ、該熱保護回路は、ＤＣ電力を調製するための手段であって、該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた電力レールを、グラウンドを基準とする増幅器電力レールから生成するように動作可能であるＤＣ電力を調整するための手段と、該出力段を熱保護するための手段であって、該調整するための手段に結合され、該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給される、手段とを備えるものである。

　上記本発明の熱保護回路において、前記増幅器ＤＣ電力レールは、正のＤＣ増幅器電力レールと負のＤＣ増幅器電力レールとを備え、前記調整するための手段は、調整するための第１の手段と調整するための第２の手段とを含み、該調整するための第１の手段は、該増幅ＡＣ出力信号を基準とする正のレギュレートされた電力レールを該正のＤＣ増幅器電力レールから生成するように動作可能であり、該調整するための第２の手段は、該増幅ＡＣ出力信号を基準とする負のレギュレートされた電力レールを該負のＤＣ増幅器電力レールから生成するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記調整するための手段は、キャパシタと、抵抗と、電圧レギュレータとを備える電力調整器であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記電力調整器は、ツェナーダイオードを備えることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記熱保護するための手段は、シミュレートされた温度信号を生成するための手段を含み、前記出力段は出力デバイスを含み、該シミュレートされた温度信号は、該出力デバイスの温度を示すことが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記熱保護するための手段は、前記出力デバイスによって損失される電力を制限するための手段をさらに含み、該制限するための手段は、前記シミュレートされた温度信号の関数として、該出力デバイスによって損失される電力を低減するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記熱保護するための手段は、前記出力段をバイアスするための手段をさらに含み、該バイアスするための手段は、前記シミュレートされた温度信号の関数として、該出力段のためにバイアス信号を生成するように動作可能であり、該バイアス信号は、該出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段の該バイアスを調節するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記熱保護するための手段は、前記出力段をバイアスするための手段を含み、該バイアスするための手段は、該出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段の該バイアスを調節するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記バイアスする手段は、前記出力段のシミュレートされた温度の関数として、前記バイアスを調節するように動作可能であることが好ましい。

　また、本発明の増幅器は、グラウンドを基準とする増幅器電力レールを生成するように動作可能である増幅器ＤＣ電源と、該増幅器電力レールを受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を生成するように動作可能である、グラウンドを基準にする出力段と、該増幅器電力レールからの該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた電力レールを提供するように動作可能である電力調整器と、該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該出力段を熱保護するために該レギュレートされた電力レールによって電力供給される、該電力調整器に結合された保護回路とを備えるものである。

　上記本発明の増幅器は、前記出力段は、ハーフブリッジ増幅器として構成されることが好ましい。

　上記本発明の増幅器は、前記出力段は、フルブリッジ増幅器として構成されることが好ましい。

　上記本発明の増幅器は、前記電力調整器は、第１のキャパシタと、抵抗と、入力および出力を有する電圧レギュレータとを備え、該電圧レギュレータの該入力、該第１のキャパシタ、および該抵抗は、各々、前記増幅器電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合され、該電圧レギュレータの該出力は、該レギュレートされた電力レールと該増幅ＡＣ出力信号との間に結合されることが好ましい。

　上記本発明の熱保護回路において、前記電力調整器は、前記増幅器電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合されるツェナーダイオードを備えることが好ましい。

　上記本発明の増幅器は、前記電力調整器は第２のキャパシタをさらに備え、該第２のキャパシタは、前記レギュレートされた電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合されたことが好ましい。

　上記本発明の増幅器は、前記保護回路は温度シミュレータを含み、前記出力段は出力デバイスを含み、該温度シミュレータは、シミュレートされた温度信号を提供するように動作可能であり、該シミュレートされた温度信号は、前記出力デバイスのシミュレートされた温度を示すことが好ましい。

　上記本発明の増幅器は、前記保護回路は出力リミッタをさらに含み、該出力リミッタは、前記シミュレートされた温度信号の関数として、前記出力デバイスによって損失される電力を低減するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の増幅器において、前記保護回路はバイアス制御をさらに含み、該バイアス制御は、静止状態の間、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段をバイアスするように動作可能であることが好ましい。

　また、本発明の増幅器は、グラウンドを基準とする増幅器電力レールを生成するように動作可能であるＤＣ電源と、該増幅器電力レールを受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を生成するように動作可能である、グラウンドを基準とする出力段と、該増幅器電力レールからの該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた電力レールを生成するように動作可能である電力調整器と、該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給される、バイアス制御とを備え、該バイアス制御は、該出力段をバイアスするように動作可能であるものである。

　上記本発明の増幅器において、前記バイアス制御は、静止状態の間、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するように動作可能であることが好ましい。

　上記本発明の増幅器において、前記バイアス制御は、前記出力段の温度の関数として、該出力段をバイアスするように動作可能であることが好ましい。

　また、本発明は、増幅器の出力段を熱保護する方法であって、該出力段は、ＤＣ電力を受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させ、該方法は、該出力段の出力デバイスにＤＣ電力を提供する工程であって、該ＤＣ電力は、グラウンドを基準とする、工程と、該出力デバイスを入力信号で駆動して、該出力デバイスが該ＤＣ電力から増幅ＡＣ出力信号を生成する工程と、該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされたＤＣ電力を提供するために該ＤＣ電力を調整する工程と、該増幅ＡＣ出力信号を基準とする該レギュレートされたＤＣ電力で熱保護回路を電力供給する工程と、シミュレートされた温度信号を該熱保護回路で生成する工程であって、該シミュレートされた温度信号は、該出力デバイスのシミュレートされた温度を示す、工程と、該出力デバイスの該シミュレートされた温度が閾値温度を超過する場合、該出力デバイスへの該入力信号を該熱保護回路で低減する工程とを包含するものである。

　上記本発明の方法において、シミュレートされた温度信号を生成する工程は、前記熱保護回路を用いて電流感知信号を受取る工程であって、該電流感知信号は、前記出力段を通る電流を示す、工程と、該熱保護回路を用いて電圧信号を受取る工程であって、該電圧信号は、該出力段を横断する電圧を示す、工程と、該熱保護回路を用いて温度信号を受取る工程であって、該温度信号は、該出力段の温度を示す、工程とを包含し、前記シミュレートされた温度信号は、該電流信号、該電圧信号、および温度信号に基づいて生成されることが好ましい。

　上記本発明の方法において、静止状態の間、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、前記保護回路を用いて前記出力段をバイアスする工程をさらに包含することが好ましい。

　以下の図面および詳細な説明を検討すると、本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、当業者に明らかであるか、または明らかになる。すべてのこのようなさらなるシステム、方法、特徴および利点は、この記載の中に含まれ、本発明の範囲内に含まれ、および添付の請求項によって保護されることが意図される。

　本発明は、増幅器の出力段のための熱保護回路であって、該出力段は、グラウンドを基準とする増幅器電力レールからＤＣ電力を受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させ、グラウンドを基準とする該増幅器電力レールからの該増幅ＡＣ出力信号を基準とする、レギュレートされた電力レールを提供するように動作可能である電力調整器と、該電力調整器に結合された該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給され、該出力段を熱保護する保護回路とを備えるので、グラウンド基準されないＪＴＳ保護回路を提供し、従って、別々の従来型のレギュレート電源を用いずに操作する増幅器の出力段のための熱保護システムを提供することができる。

　本発明は、以下の図を参照することによって、より良好に理解され得る。図中のコンポーネントは、必ずしも縮尺どおりではなく、その代わりに、本発明の原理の図示が強調される。さらに、図において、種々の図面全体にわたって対応する部分を同じ参照符号が示す。

　図１は、ハーフブリッジ増幅器１０のシステムレベルのブロック図である。負荷５００は図１に示され、ハーフブリッジ増幅器１０とグラウンドとの間に結合される。あるいは、フルブリッジ増幅器は、第１のハーフブリッジ増幅器１０が負荷５００の第１の入力に結合され、第２のハーフブリッジ増幅器１０が負荷５００の第２の入力に結合されるように構成され得る。このようなフルブリッジ増幅器の各ハーフブリッジ増幅器１０は同じであるので、このようなハーフブリッジ増幅器１０の１つについてのみ本明細書中に記載される。

　図１に示されるようなハーフブリッジ増幅器１０は、入力信号線２０上の入力信号を受取り、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を負荷５００に提供する。負荷５００は、例示的にスピーカとして示されるが、負荷５００は、増幅ＡＣ出力信号を必要とする任意の電子デバイスであり得る。入力信号線２０上の入力信号、および出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号は、各々、グラウンドを基準とし得る。

　ハーフブリッジ増幅器１０は、増幅器ＤＣ電源１００、入力エラー増幅器２００、熱保護回路３００、および出力段４００を含む。増幅器ＤＣ電源１００は、グラウンドを基準とするＤＣ電力レールを生成することが可能な任意の従来型のＤＣ電源であり得る。図示された増幅器ＤＣ電源１００は、第１の増幅器電源１１０および第２の増幅器電源１２０を含む。第１の増幅器電源１１０は、増幅器１０の出力段４００のための＋Ｖｃｃ電力レールを提供し得る。第２の増幅器電源１２０は、増幅器１０の出力段４００のための−Ｖｃｃ電力レール１２２を提供し得る。＋Ｖｃｃ電力レール１１２および−Ｖｃｃ電力レール１２２の両方がグラウンドを基準とし得る。

　入力エラー増幅器２００は、入力信号および出力フィードバック信号を受取り、これから、出力段４００を駆動するための第１および第２の駆動信号を生成するための任意の回路またはデバイスであり得る。入力エラー増幅器２００への入力信号は、入力信号線２０上の入力信号であり得、出力フィードバック信号は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号であり得る。入力エラー増幅器２００は、入力信号線２０上の入力信号と、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号との間の差を決定し得る。この差は増幅され得、かつ入力エラー増幅器２００によって変換され得、増幅差になる。この増幅差は、信号線４０上の第１の駆動信号＋Ｄｒｖおよび信号線５０上の第２の駆動信号−Ｄｒｖである。第１の駆動信号＋Ｄｒｖおよび第２の駆動信号−Ｄｒｖは、出力段４００を駆動し得る。入力信号線２０上の入力信号と出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号との間の誤差を低減する。

　出力段４００は、クラスＡ、クラスＢ、クラスＡＢ、クラスＨ、クラスＧまたは任意の他のタイプの線形またはスイッチング増幅器として動作し得る。さらに、出力段４００は、準相補的、完全相補的等の任意の従来型の増幅器出力形状を利用して構成され得る。これらの形状の各々について、出力段４００は、種々の段および出力デバイスを含み得る。

　図示された出力段４００は、第１の出力段４１０、第２の出力段４２０、第１の電流感知抵抗４１２、および第２の電流感知抵抗４２２を含む。第１の出力段４１０は、増幅ＡＣ出力信号の正の部分を出力信号線３０上に提供し得る。第２の出力段４２０は、増幅ＡＣ出力信号の負の部分を出力信号線３０上に提供し得る。

　第１の出力段４１０は、１つ以上のヒートシンク上に取付けられた半導体等の、１つ以上の電力処理出力デバイスを含み得る。第２の出力段４２０は、同様に、１つ以上の出力デバイスを含み得る。電力処理出力デバイスは、バイポーラ接合トランジスタ（ｂｉｐｏｌｏｒ　ｊｕｎｃｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）（ＮＰＮまたはＰＮＰ）、いくつかの金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）または任意の他のタイプの半導体の特定の組み合わせ等、高電圧および／または高電流の高周波スイッチングが可能な任意のデバイスであり得る。

　第１の出力段４１０および第２の出力段４２０によって損失される瞬時電力を表す電力信号は、熱保護回路３００によって利用され得る。第１の出力段４１０または第２の出力段４２０の１つによって損失される瞬時電力は、出力段４１０または４２０の１つを横断する電圧値を、それぞれの出力段４１０または４２０を通る電流値と乗算することによって決定され得る。出力段４１０または４２０のどちらかを横断する電圧は、それぞれの出力ステージ４１０または４２０に電力を提供する電力レールの電圧（＋Ｖｃｃ１１２または−Ｖｃｃ１２２のそれぞれ）から、出力段４００の増幅ＡＣ出力信号の電圧値を減算することによって決定され得る。

　瞬時電流は、第１の出力段４１０および第２の出力段４２０の出力電流を測定することによって決定され得る。出力段４１０または４２０の１つを通る電流値を表す電流感知信号を生成するための１つの回路は、それぞれの出力段４１０または４２０の出力と直列に接続される電流感知抵抗を含む。抵抗を横断する電圧降下は、電流感知信号を提供し得る。図１に示されるように、第１の電流感知抵抗４１２は、第１の出力段４１０を通る電流値を表す第１の電流感知信号線４１４上に第１の電圧信号を発生させ得る。同様に、第２の電流感知抵抗４２２は、第２の電流感知信号線４２４上の第２の出力段４２０のために第２の電圧信号を発生させ得る。巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサ等の出力段４１０および４２０を通る電流を表す値を生成するための任意のメカニズムが、第１の電流感知信号線４１４および第２の電流感知信号線４２４上に電流感知信号を生成するために用いられ得る。

　第１の電流感知信号線４１４および第２の電流感知信号線４２４上の第１および第２の電圧信号は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準とする。従って、第１および第２の電圧信号の大きさは、比較的小さくなり得る。なぜなら、第１および第２の出力段４１０および４２０と、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号との間の電圧が比較的小さいからである。

　第１および第２の電圧信号がその代わりに従来技術におけるように、グラウンドを基準とした場合、第１および第２の電圧信号の大きさは、はるかに大きい。これは、第１および第２の電圧信号が出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号の電圧を含むからである。このような構成において、抵抗４１２および４２２を横断して降下する小さい電圧を、高い大きさの第１および第２の電圧信号から「分別する（ｓｅｐａｒａｔｉｎｇ　ｏｕｔ）」ことが可能な高度に精密なコンポーネントが利用され得る。これらの小さい電圧は、例えば、各々、１ボルト未満であり得る一方で、増幅ＡＣ出力信号は、１００ボルトよりも大きくなり得る。

　従って、熱保護回路３００は、抵抗４１２および４２２を横断する小さい電圧の「分別」を迅速化するために、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準とする。図示された熱保護回路３００は、保護回路３０１および電力調整器６００を含む。熱保護回路３００のための電力は、増幅ＤＣ電源１００によって提供され得る。より具体的には、電力調整器６００は、＋Ｖｃｃ電力レール１１２および−Ｖｃｃ電力レール１２２から電力を受取り、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０および−Ｖｂ電力レール６４０を電力保護回路３０１に提供し得る。さらに、保護回路３０１は、＋Ｖｃｃ電力レール１１２および−Ｖｃｃ電力レール１２２から電力を直接的に受取り得る。熱保護回路３００への入力は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号、ならびに第１の電流感知信号線４１４および第２の電流感知信号線４２４上の第１および第２の電圧信号も含み得る。

　動作中、熱保護回路３００は、第１の出力段４１０および／または第２の出力段４２０の１つ以上の電力処理出力デバイスの温度をシミュレートし得る。出力段４００の電力処理出力デバイスを過熱から保護するために、熱保護回路３００は、シミュレートされた温度が閾値を越えて上昇した場合、信号線４０上の第１の駆動信号＋Ｄｒｖおよび信号線５０上の第２の駆動信号−Ｄｒｖを制限し得る。

　図２は、図１に示される熱保護回路３００のブロック図である。熱保護回路３００は、保護回路３０１および電力調整器６００を含む。保護回路３０１は、温度センサ３４０、第１の温度シミュレータ３０２、第２の温度シミュレータ３０４、第１の出力リミッタ３７０、第２の出力リミッタ３８０およびバイアス制御３９０を含む。

　温度センサ３４０は、出力段４００における少なくとも１つのヒートシンクの実際の温度（単数または複数）を感知し、かつ感知された温度（単数または複数）を示す信号を提供することが可能な任意の回路またはデバイスであり得る。熱保護回路３００の第１の温度シミュレータ３０２および第２の温度シミュレータ３０４は、各々、１つ以上の電力処理出力デバイスのシミュレートされた温度を生成することが可能な任意の回路またはデバイスであり得る。

　第１の出力リミッタ３７０および第２の出力リミッタ３８０は、各々、受取られた温度信号に基づいて、出力段４００（図１）から駆動電流の部分を分流させ得る任意の回路またはデバイスであり得る。バイアス制御３９０は、温度信号を受け取り、かつバイアス信号を提供する任意の回路またはデバイスであり得る。

　図３は、図１に示される熱保護回路３００の回路模式図である。熱保護回路３００は、保護回路３０１および電力調整器６００を含む。保護回路３０１は、温度センサ３４０、第１の温度シミュレータ３０２、第２の温度シミュレータ３０４、第１の出力リミッタ３７０、第２の出力リミッタ３８０およびバイアス制御３９０を含む。

　図示された温度センサ３４０は、少なくとも１つの温度感知デバイス３４１、第１の抵抗３４２、第２の抵抗３４３、第３の抵抗３４４、および第４の抵抗３４５を含む。図３に示される温度センサ３４０は、単一の温度感知デバイス３４１を含む。しかしながら、温度センサ３４０は、さらなる温度感知デバイスを含み得る。１つより多い温度感知デバイス３４１は、第１の出力段４１０の予測される電力損失が、第２の出力段４２０の予測される電力損失とかなり異なる場合に含まれ得る。１つの温度感知デバイス３４１のみが用いられた場合、出力段４００のヒートシンクは、第１の出力段４１０および第２の出力段４２０の温度を等化するように構成され得る。あるいは、温度感知デバイス３４１は、ヒートシンク（単数または複数）の最も高熱の部分に配置され得る。

　温度感知デバイス３４１は、感知された温度の関数であるヒートシンク温度信号を提供することが可能な任意の回路またはデバイスであり得る。例えば、温度感知デバイス３４１は、サーミスタ、感温トランジスタ、熱電対、感温集積回路、または感知された温度を表す信号を提供することが可能な任意の他のこのようなデバイスであり得る。図示された温度感知デバイス３４１は、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒによって製造されるＬＭ３５ＤＴ等の感温集積回路であり得る。電力を受取るために、温度感知デバイス３４１は、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０（電力調整器６００の正の出力）と、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号との間に結合され得る。温度感知デバイス３４１は、温度出力信号を発生させ得、この信号は、温度感知デバイスが取り付けられるヒートシンクの温度の関数として変化する。

　抵抗３４２および３４５は、温度に依存する電流を第１および第２の仮想グラウンドの加算ノード３４６および３４７にそれぞれ加算し得る。第１の仮想グラウンドの加算ノード３４６および第２の仮想グラウンドの加算ノード３４７は、温度センサ３４０から温度出力信号を受け取り得る。抵抗３４３および３４４からの一定の電流は、温度シミュレータ３０２および３０４のために所望の温度信号オフセットをそれぞれ生成し得る。

　第１の温度シミュレータ３０２および第２の温度シミュレータ３０４は、各々、１つ以上の電力処理出力デバイスのシミュレートされた温度を生成し得る。例えば、第１の温度シミュレータ３０２または第２の温度シミュレータ３０４は、各々、デジタルコンピュータまたはアナログコンピュータであり得る。第１および第２の温度シミュレータ３０２および３０４は、１つ以上の信号を受け取り得、この信号から、第１または第２の出力段４１０または４２０によって損失される瞬時電力が計算され得る。さらに、温度センサ３４０からのヒートシンク温度信号は、第１および第２の温度シミュレータ３０２および３０４によって受け取られ得る。受取られた信号に基づいて、第１および第２の温度シミュレータ３０２および３０４は、第１の出力段４１０または第２の出力段４２０それぞれの１つ以上の電力処理出力デバイスのシミュレートされた温度を表す、シミュレートされた温度信号を生成するための手段であり得る。

　図３に示される第１の温度シミュレータ３０２は、第１の乗算器３２０および第１のシミュレーション回路３３０を含む。第２の温度シミュレータ３０４は、同様に、第２の乗算器３５０および第２のシミュレーション回路３６０を含み得る。第１および第２の乗算器３２０および３５０は、第１の入力電圧を第２の入力電圧で乗算し、かつ積を表す出力電流を供給し得る。

　第１の乗算器３２０は、第１の段４１０を横断する電圧、および第１の出力段４１０を通る電流に基づいて、第１の出力段４１０によって損失される瞬時電力を表す電力信号を生成することが可能な任意の回路またはデバイスであり得る。上述のように、第１の段４１０を横断する電圧は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号の電圧と、＋Ｖｃｃ電力レール１１２の電圧との間の電圧差であり得る。第１の出力段４１０を通る瞬時電流を示す電流感知信号は、第１の電流感知信号線４１４上の第１の電圧信号であり得る。

　同様に、第２の乗算器３３０は、瞬時電圧信号および電流感知信号に基づいて、第２の出力段４２０によって損失される瞬時電力を表す電力信号を生成することが可能な任意の回路またはデバイスであり得る。第２の乗算器３５０は、第１の乗算器３２０と同様の態様で動作し得る。

　図３に示されるように、第１の乗算器３２０は、２象限相互コンダクタンス乗算器（ｔｗｏ　ｑｕａｄｒａｎｔ　ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）であり得る。第１の乗算器３２０は、バイポーラ接合トランジスタ３２１のマッチドペア、第１の抵抗３２２、第２の抵抗３２３、第３の抵抗３２４およびポテンシオメータ３２５を含む。バイポーラ接合トランジスタ３２１のマッチドペアは、第１のトランジスタ３２７および第２のトランジスタ３２６を含む。第１の乗算器３２０は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号と同じか、またはこれよりも大きい電圧で動作し得る。従って、第１のトランジスタ３２７および第２のトランジスタ３２６は、ＰＮＰトランジスタであり得る。

　第１の抵抗３２２は、＋Ｖｃｃ電力レール１１２と、第１のトランジスタ３２７および第２のトランジスタ３２６の共通に接続されたエミッタとの間に結合され得る。第１の抵抗３２２は、第１のトランジスタ３２７および第２のトランジスタ３２６に電流を供給し得、この電流は、第１の電力段４１０に印加された電圧と比例する。動作中、第２の抵抗３２３は、第１の電流感知信号線４１４と第１のトランジスタ３２７のベースとの間に結合され得る。第２の抵抗３２３は、第１の電流感知信号線４１４上の第１の電流感知信号の電圧に比例する、第１のトランジスタ３２７を駆動するように電流を生成し得る。

　第３の抵抗３２４は、第１のトランジスタ３２７のベースと出力信号線３０との間に結合され得る。抵抗３２３および３２４は、マッチドペア３２１をバイアスし得る。第２のトランジスタ３２６のベースは、出力信号線３０に結合され得る。これは、乗算器３２０に出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準にさせる。換言すると、乗算器３２０は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を「浮動（ｆｌｏａｔ）」させる。第１の乗算器３２０によって生成される出力は、第１のトランジスタ３２７および第２のトランジスタ３２６のコレクタ電流の合計であり得る。第１の乗算器３２０によって生成された出力は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準とする第１の電力信号であり得る。この第１の電力信号は、第１の出力段４１０によって損失される瞬時電力を表し得る。

　第２の乗算器３５０は、２象限相互コンダクタンス乗算器でもあり得る。第２の乗算器３５０は、バイポーラ接合トランジスタ３５１のマッチドペア、第１の抵抗３５２、第２の抵抗３５３、第３の抵抗３５４およびポテンシオメータ３５５を含む。バイポーラ接合トランジスタ３５１のマッチドペアは、第１のトランジスタ３５７および第２のトランジスタ３５６を含む。第２の乗算器３５０は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号と同じか、またはこれよりも小さい電圧にて動作し得る。従って、第１のトランジスタ３５７および第２のトランジスタ３５６は、ＮＰＮトランジスタであり得る。

　第２の乗算器３５０は、第１の乗算器３２０と同じ態様で動作し得る。しかしながら、第２の乗算器３５０は、−Ｖｃｃ電力レール１２２および第２の電流感知信号線４２４に結合され得る。従って、第２の乗算器３５０によって生成された出力は、第２の出力段４２０によって損失される瞬時電力を表す第２の電力信号であり得る。

　マッチドペア３２１および３５１は、互いに関連して動作し得、互いに完全に一致しなくてもよい。平衡動作について、標準的ポテンシオメータ３２５および３５５は、第１の乗算器３２０および第２の乗算器３５０をそれぞれ含まれ得、マッチドペア３２１の第１のトランジスタ３２７および第２のトランジスタ３２６と、マッチドペア３５１の第１のトランジスタ３５７および第２のトランジスタ３５６との間のベース対ベースのオフセット電圧をトリムする。

　第１のシミュレーション回路３３０は、乗算器３２０によって生成された第１の電力信号の関数である第１のシミュレートされた温度信号、および温度センサ３４０によって生成された第１の温度信号を発生させ得る。同様に、第２のシミュレーション回路３６０は、乗算器３５０によって生成された第２の電力信号の関数である第２のシミュレートされた温度信号、および温度センサ３４０によって生成された第２の温度信号を発生させ得る。

　第１のシミュレーション回路３３０および第２のシミュレーション回路３６０は、出力段４００の１つ以上の電力処理出力デバイスの熱インピーダンスをモデル化することが可能な任意の回路またはデバイスであり得る。第１のシミュレーション回路３３０は、第１の演算増幅器３３１、第２の演算増幅器３３２、第１の抵抗３３３、第２の抵抗３３４、およびフィードバックネットワーク３３５を含む。第１の演算増幅器３３１は、高利得演算増幅器であり得る。第１の演算増幅器３３１および第２の演算増幅器３３２の非反転入力は、出力信号線３０に結合され得る。これ自体、第１のシミュレーション回路３３０のすべての入力および出力は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準とし得る。換言すると、第１のシミュレーション回路３３０は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号とともに「浮動」する。

　第１の抵抗３３３および第２の抵抗３３４は一致され得、第１の終端３３６、第２の終端３３７および共通ノード３３８を有する抵抗ネットワークを形成する。第１の終端３３６は、乗算器３２０の第２のトランジスタ３２６のコレクタに、第１の仮想グラウンドの加算ノード３４６に、および第１の演算増幅器３３１の反転入力に結合され得る。第２の終端３３７は、乗算器３２０の第１のトランジスタ３２７のコレクタに、および第２の演算増幅器３３２の反転入力に結合され得る。共通ノード３３８は、第１の演算増幅器３３１の出力に結合され得る。第１の演算増幅器３３１および抵抗ネットワークは、電流ミラーとして動作し得、組み合わされた出力電流を生成する。

　フィードバックネットワーク３３５は、抵抗キャパシタ（ＲＣ）ネットワーク、抵抗インダクタ（ＲＬ）ネットワーク、および／または抵抗インダクタ−キャパシタ（ＲＬＣ）ネットワークを含み得、第１の出力段４１０の１つ以上の電力処理出力デバイスの熱インピーダンスをモデル化する。フィードバックネットワーク３３５は、第３次型（ｔｈｉｒｄ　ｏｒｄｅｒ）の抵抗キャパシタ−（ＲＣ）ネットワークとして図示される。しかしながら、フィードバックネットワーク３３５は、任意の次型のものであり得るが、より高次のネットワークを利用して、より正確なシミュレーションが達成され得る。

　フィードバックネットワーク３３５は、第２の演算増幅器３３２の出力と反転入力との間に結合され得る。第２の演算増幅器３３２およびフィードバックネットワーク３３５は、電流ミラーからの組み合わされた出力電流を、第１の温度信号線３０６上の第１の温度信号に変換し得る。第１の温度信号は、第１の出力段４１０の１つ以上の電力処理出力デバイスの温度を表し得る。

　第１のシミュレーション回路３３０と同様に、第２のシミュレーション回路３６０は、第１の演算増幅器３６１、第２の演算増幅器３６２、第１の抵抗３６３、第２の抵抗３６４およびフィードバックネットワーク３６５を含む。第１のシミュレーション回路３３０と同様に、第２のシミュレーション回路３６０は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号とともに「浮動」する。

　第２のシミュレーション回路３６０は、第２のシミュレーション回路３６０が、第１の乗算器３２０にではなく、第２の乗算器３５０に結合され得ることを除いて、第１のシミュレーション回路３３０と同じ態様で動作し得る。さらに、第２のシミュレーション回路３６０は、第１の仮想グラウンドの加算ノード３４６にではなく、第２の仮想グラウンドの加算ノード３４７に結合され得る。従って、第２のシミュレーション回路３６０によって生成される出力は、第１の出力段４１０ではなく、第２の出力段４２０の１つ以上の電力処理出力デバイスの温度を表す第２の温度信号線３０８上の第２の温度信号であり得る。

　第１の出力リミッタ３７０および第２の出力リミッタ３８０は、各々、受取られた温度信号に基づいて、駆動電流の１部分を出力段４００から分流して離し得る。例えば、第１の出力リミッタ３７０および第２の出力リミッタ３８０の分流コンポーネントは、機械的に駆動されるポテンシオメータまたは可変抵抗器、バイポーラ接合トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴまたはトライアックであり得る。従って、第１の出力リミッタ３７０および第２の出力リミッタ３８０は、出力段４００において電力処理出力デバイス（単数または複数）によって損失される電力を制限するための手段であり得る。

　図３に示されるように、第１の出力リミッタ３７０は、第１のダイオード３７１、第１の抵抗３７２、トランジスタ３７３、第２のダイオード３７４および第２の抵抗３７５を含む。第１のダイオード３７１のアノードは、信号線４０に結合され得る。第１のダイオード３７１のカソードは、トランジスタ３７３のコレクタに結合され得る。トランジスタ３７３のエミッタは、出力信号線３０に結合され得る。トランジスタ３７３のベースは、ダイオード３７４のカソードに、第１の抵抗３７２に、および第２の抵抗３７５に結合され得る。第２のダイオード３７４のアノードは、出力信号線３０に結合され得る。第１の抵抗３７２は、さらに、レギュレートされた−Ｖｂ電力レール６４０、電力調整器６００の負の出力に結合され得る。第２の抵抗３７５は、温度シミュレータ３０２から伸びる第１の温度信号線３０６に結合され得る。

　第１の抵抗３７２および第２の抵抗３７５ならびに第２のダイオード３７４は、電圧オフセットおよび減衰回路網（ｎｅｔｗｏｒｋ）として機能し得、第１の温度信号線３０６上の第１の温度信号の電圧ダイナミクスを大きくする。これは、温度シミュレータ３０２からの第１の温度信号の最大電圧を、示された熱の範囲を大きくするように適合されることを可能にし得る。第１のダイオード３７１は、電流がトランジスタ３７３を通って逆方向に流れることを防止し得る。温度シミュレータ３０２からの第１の温度信号が閾値温度よりも高くなると、トランジスタ３７３がイネーブルされ得る。閾値温度は、これよりも高いとモデル化された電力処理出力デバイスが熱破壊を受ける温度であり得る。トランジスタ３７３がイネーブルされると、信号線４０上の第１の駆動信号＋Ｄｒｖの電流の１部分は、第１の出力段４１０から分流して離され得る。この分流は、第１の出力段４１０によって損失される電力を制限し得る。

　第１の出力リミッタ３７０と同様に、第２の出力リミッタ３８０は、第１のダイオード３８１、第１の抵抗３８２、トランジスタ３８３、第２のダイオード３８４、および第２の抵抗３８５を含む。第２の出力リミッタ３７０は、第１の出力リミッタ３７０と同様の態様で動作し得る。第２の出力リミッタ３８０への１つの入力は、第２の温度シミュレータ３０４からの第２の温度信号線３０８上の第２の温度信号であり得る。動作中、第２の出力リミッタ３８０は、信号線５０上の第２の駆動信号−Ｄｒｖの電流の１部分を分流して第２の出力段４２０から離し得る。

　動作中、出力段４００の電力処理出力デバイスは、電力を損失するので、これらのデバイスは、より暖かくなり得、従って、より導電性を帯びる。これらのデバイスが、より導電性を帯びると、出力段４００の電力処理出力デバイスは、静止状態の間、静止電流の流れを維持するために、信号線４０および５０上のより小さい駆動信号＋Ｄｒｖおよび−Ｄｒｖを必要とし得る。静止状態は、ハーフブリッジ増幅器が動作する間に入力信号線２０上に入力信号がない場合に生じ得る。

　入力信号線２０上に信号がない場合に信号線４０および５０上の駆動信号＋Ｄｒｖおよび−Ｄｒｖが一定に保持される場合、出力段４００を通る静止電流が大きくなり得る。出力段４００を通る静止電流が大きくなると、出力段４００の電力処理出力デバイスは、より多くの電力を損失し、暖かくなり続け得る。このようにして、入力信号線２０上に信号がないか、または比較的小さい信号しかない場合、出力段４００を通る静止電流および電力処理出力デバイスの温度が高くなりなり続け得る。

　バイアス制御３９０は、バイアス信号で出力段４００（図１）をバイアスし得る。バイアス信号は、第１の温度シミュレータ３０２によって提供される第１の温度信号に基づき得る。動作中、バイアス信号は、信号線４０上の第１の駆動信号＋Ｄｒｖおよび信号線５０上の第２の駆動信号−Ｄｒｖをバイアスし得る。このバイアスは、信号線４０上の駆動信号＋Ｄｒｖおよび信号線５０上の駆動信号−Ｄｒｖを動的に適合させ得、従って、出力段４００を通る、実質的に一定の静止電流を維持する。実質的に一定の静止電流は、増幅ＡＣ出力信号におけるノイズおよび出力段４００における熱を最小化する。

　図３に示されるように、バイアス制御３９０は、出力段４００をバイアスするための手段であり、第１のトランジスタ３９１、第２のトランジスタ３９９、第１の抵抗３９２、第２の抵抗３９３、第３の抵抗３９４、第４の抵抗３９５、キャパシタ３９６、第５の抵抗３９７、および可変抵抗器３９８を含む。第１のトランジスタ３９１および第２のトランジスタ３９９は、バイポーラ接合トランジスタ等のトランジスタのマッチドペアであり得る。

　第１の抵抗３９２は、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０と第１のトランジスタ３９１のエミッタとの間に結合され得る。第２の抵抗３９３は、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０と第２のトランジスタ３９９のエミッタとの間に結合され得る。第１のトランジスタ３９１のベースは、第１のトランジスタ３９１のコレクタ、第２のトランジスタ３９９のベース、第３の抵抗３９４、および第４の抵抗３９５に結合され得る。第３の抵抗３９４は、さらに、第１の温度シミュレータ３０２からの第１の温度信号線３０６に結合され得る。第４の抵抗３９５は、さらに、可変抵抗器３９８に結合され得る。可変抵抗器３９８は、さらに、出力信号線３０に結合され得る。第２のトランジスタ３９９のコレクタは、第１の駆動信号＋Ｄｒｖを搬送する信号線４０に結合され得る。キャパシタ３９６および第５の抵抗３９７は、信号線４０と信号線５０との間に結合され得る。

　第１のトランジスタ３９１および第２のトランジスタ３９９、ならびに第１の抵抗３９２および第２の抵抗３９３は、電流ミラーとして動作し得る。この電流ミラーは、第２の得ジスタ３９３の値で除算された第１の抵抗３９２の値と等しい利得を有し得る。電流ミラーへの入力は、第３の抵抗３９４および第４の抵抗３９５ならびに可変抵抗器３９８を含む、調節可能であるが固定された抵抗ネットワークから取り出され得る。第１の温度シミュレータ３０２からの第１の温度信号線３０６上の第１の温度信号は、第４の抵抗３９４を通じて抵抗ネットワークに印加され得る。電流ミラーの出力は、信号線４０上の第１の駆動信号＋Ｄｒｖおよび信号線５０上の第２の駆動信号−Ｄｒｖそれぞれにバイアス電圧を提供し得る。

　可変抵抗器３９８は、出力段４００のバイアスを手動で調節して、出力段４００を通る静止電流を最小化することを可能にし得る。例えば、可変抵抗器３９８は、増幅器が最初に組み立てられた場合、または、出力段４００における出力デバイスが置換された場合、初めに出力段４００のバイアスを調節するために用いられ得る。第５の抵抗３９７およびキャパシタ３９６は、第１の駆動信号＋Ｄｒｖと第２の駆動信号−Ｄｒｖとの間のＡＣクロストークを防止する低域フィルタとして動作し得る。

　図３に示されるように、電力調整器６００は、ＤＣ電力を調整するための手段であり得る。例えば、電力調整器６００は、＋Ｖｃｃ電力レール１１２および−Ｖｃｃ電力レール１２２から電力を受取り、かつ出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０および−Ｖｂ電力レール６４０を提供するための任意の回路またはデバイスであり得る。上述のように、第１の温度シミュレータ３０２および第２の温度シミュレータ３０４、第１の出力リミッタ３７０および第２の出力リミッタ３８０、温度センサ３４０ならびにバイアス制御３９０を含む熱保護回路３００のコンポーネントは、増幅ＡＣ出力信号を基準とし得、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０および−Ｖｂ電力レール６４０から電力を受取る。

　図４は、電力調整器６００の模式図である。電力調整器６００は、第１の電力調整器６１０および第２の電力調整器６２０を含み得る。第１の電力調整器６１０は、第１の増幅器電源１１０から＋Ｖｃｃ電力レール１１２を受取り得、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０を生成し得る。レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準とし得る。第２の電力調整器６２０は、同様に、第２の増幅器電源１２０から−Ｖｃｃ電力レール１２２を受取り、レギュレートされた−Ｖｂ電力レール６４０を生成し得る。レギュレートされた−Ｖｂ電力レール６４０は、同様に、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準にし得る。

　第１の電力調整器６１０は、抵抗６１１、第１のキャパシタ６１２、ダイオード６１３、電圧レギュレータ６１４および第２のキャパシタ６１５を含む。電圧レギュレータ６１４は、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒによって製造される７８Ｌ１５といった集積回路電圧レギュレータであり得る。ダイオード６１３は、最小値よりも大きいが、電圧レギュレータ６１４の最大定格入力電圧よりも小さいツェナー降服電圧（Ｚｅｎｅｒ　ｂｒｅａｋｄｏｗｎ　ｖｏｌｔａｇｅ）を有するツェナーダイオードであり得る。

　抵抗６１１は、＋Ｖｃｃ電力レール１１２と電圧レギュレータ６１４の入力との間に結合され得る。ダイオード６１３は、出力信号線３０と電圧レギュレータ６１４の入力との間に結合され得る。第１のキャパシタ６１２は、出力信号線３０と電圧レギュレータ６１４の入力との間に結合され得る。第１のキャパシタ６１２は、出力線３０と電圧レギュレータ６１４の入力との間に結合され得る。第２のキャパシタ６１５は、出力信号線３０と電圧レギュレータ６１４の出力との間に結合され得る。

　第１の電力調整器６１０の動作の説明は、例示的電圧値を有する例を用いて理解され得る。電圧値は、例示にすぎず、他の値が用いられ得る。動作中、第１の電力調整器６１０は、＋Ｖｃｃ電力レール１１２から電力を受取り得る。電圧レギュレータ６１４は、１５ボルト等のレギュレートされた出力電圧を維持するために、１８ボルト等の最小入力電圧を用いて動作し得る。ダイオード６１３は、２４ボルト等のツェナー降服電圧を有し得る。ツェナーダイオード６１３は、キャパシタ６１２を横断して、および電圧レギュレータ６１４の入力において２４ボルトのツェナー降服電圧を提供し得る。これは、＋Ｖｃｃ電圧レール１１２と出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号との間の電圧差が約２５ボルトよりも大きい限りにおいて生じる。

　第１のキャパシタ６１２を２４ボルトの電位が横断するので、第１のキャパシタ６１２は、２４ボルトの電位になるように充電し得る。従って、＋Ｖｃｃ電力レール１１２と出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号との間の電圧差が２４ボルト未満に降下する場合はいつでも、第１のキャパシタ６１２は、電圧レギュレータ６１４に電流を放電し得る。この状態が存在する一方で、第１のキャパシタ６１２は、さらに、増幅器電源１１０に電流を放電し得る。この電流の流れを制限するために、抵抗６１１が含まれ得、かついくらかの、例えば、２または３ワットの電力損失を処理することが可能であり得る。

　第１のキャパシタ６１２は、電圧レギュレータ６１４の最小入力電圧を維持し、所定の期間、レギュレートされた動作を持続するように寸法調整され得る。所定の期間は、出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号の最大出力レベルおよび最長間隔に基づき得る。＋Ｖｃｃ電力レール１１２と出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号との間の電位電圧差が電圧レギュレータ６１４を損傷させるために十分な高さであり得る場合、ダイオード６１３が含まれ得る。

　動作中、電圧レギュレータ６１４の入力には、＋Ｖｃｃ電力レール１１２または第１のキャパシタ６１２によってレギュレートされた動作のための最小電圧が提供され得る。電圧レギュレータ６１４は、上述のように、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０を熱保護回路３００の他のコンポーネントに提供し得る。キャパシタ６１５は、短期間の重負荷の間、レギュレートされた＋Ｖｂ電力レール６３０の電圧を維持するために含まれ得る。

　第２の電力調整器６２０は、同様に、抵抗６２１、第１のキャパシタ６２２、ダイオード６２３、電圧レギュレータ６２４および第２のキャパシタ６２５を含む。電圧レギュレータ６２４は、Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒにより製造される７９Ｌ１５等の集積回路電圧レギュレータであり得る。ダイオード６２３は、最小値よりも大きいが、電圧レギュレータ６２４の最大定格入力電圧よりも小さいツェナー降服電圧を有するツェナーダイオードであり得る。

　第１の電力調整器６１０と同様に、第２の電力調整器６２０は、−Ｖｃｃ１２２電力レールから電力を受取り、かつ出力信号線３０上の増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた−Ｖｂ電力レール６４０を生成するように動作可能であり得る。レギュレートされた−Ｖｂ電力レール６４０は、上述のように、サーマル回路３００の他のコンポーネントに提供され得る。

　再び、図１〜図４を参照して、熱保護回路３００は、出力段４００に電力供給するための増幅器ＤＣ電源１００を有するハーフブリッジ増幅器１０にて動作し得る。熱保護回路３００は、増幅器電源１００から電力を受け取り得る。熱保護回路３００内の電力調整器６００は、第１の温度シミュレータ３０２および第２の温度シミュレータ３０４、第１の出力リミッタ３７０および第２の出力リミッタ３８０、ならびにバイアス制御３９０にレギュレート電力を供給し得る。電力調整器６００は、熱保護回路３００が増幅ＡＣ出力信号を基準として動作することを可能にし得る。増幅ＡＣ出力信号を基準として動作することによって、熱保護回路３００は、グラウンドを基準とする場合よりも小さい電圧および電流で動作し得る。

　上記では、増幅ＡＣ出力信号を生成する増幅器のための熱保護回路が開示される。熱保護回路は、出力段に電力供給するために用いられる増幅器電源によって電力供給され得る。増幅器電源はグラウンドを基準とし得る。熱保護回路は、レギュレートされた電力レールを熱保護回路の他のコンポーネントに提供するための電力調整器を含む。レギュレートされた電力レールは、増幅ＡＣ出力信号を基準とし得る。

　本発明の種々の実施形態が記載されたが、本発明の範囲内で、より多くの実施形態およびインプリメンテーションが可能であることが当業者に明らかである。従って、本発明は、添付の請求項およびその均等物を考慮に入れることを除いて、限定されるべきでない。

図１は、増幅ＤＣ電源によって電力供給される熱保護回路を利用するハーフブリッジ増幅器のシステムレベルのブロック図である。 図２は、増幅器のための熱保護回路のブロック図である。 図３は、増幅器のための熱保護回路の模式図である。 図４は、熱保護回路のための電力調整器の模式図である。

符号の説明

　１０　ハーフブリッジ増幅器
　２０　入力信号線
　３０　出力信号線
　４０　出力段
　５０　信号線
　１００　増幅器ＤＣ電源
　１１０　第１の増幅器電源
　１１２　＋Ｖｃｃ電力レール
　１２０　第２の増幅器電源
　１２２　−Ｖｃｃ電力レール１２２
　２００　入力エラー増幅器
　３００　熱保護回路
　３０１　保護回路
　４００　出力段
　４１０　第１の出力段
　４１２　第１の電流感知抵抗
　４１４　第１の電流感知信号線
　４２０　第２の出力段
　４２２　第２の電流感知抵抗
　４２４　第２の電流感知信号線
　５００　負荷
　６００　電力調整器

Claims (36)

1. 　増幅器の出力段のための熱保護回路であって、該出力段は、グラウンドを基準とする増幅器電力レールからＤＣ電力を受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させる、熱保護回路であって、
   　グラウンドを基準とする該増幅器電力レールからの該増幅ＡＣ出力信号を基準とする、レギュレートされた電力レールを提供するように動作可能である電力調整器と、
   　該電力調整器に結合された該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給され、該出力段を熱保護する保護回路と
   　を備える、熱保護回路。
2. 　前記電力調整器は、第１のキャパシタと、抵抗と、入力および出力を有する電圧レギュレータとを備え、該電圧レギュレータの該入力、該第１のキャパシタ、および抵抗は、各々、前記増幅器電力レールと前記ＡＣ出力信号との間に結合され、該電圧レギュレータの該出力は、前記レギュレートされた電力レールと該増幅ＡＣ出力信号との間に結合される、請求項１に記載の熱保護回路。
3. 　前記電力調整器は、前記増幅器電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合されたツェナーダイオードを備える、請求項２に記載の熱保護回路。
4. 　前記電力調整器は、前記レギュレートされた電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合された第２のキャパシタをさらに備える、請求項２に記載の熱保護回路。
5. 　前記増幅器電力レールは、正の増幅器電力レールと負の増幅器電力レールとを備え、前記電力調整器は、第１の電力調整器と第２の電力調整器とを備える、請求項１に記載の熱保護回路。
6. 　前記第１の電力調整器は、前記増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた正の電力レールを生成するように動作可能であり、該レギュレートされた正の電力レールは、グラウンドを基準とする該正の増幅器電力レールから生成される、請求項５に記載の熱保護回路。
7. 　前記第２の電力調整器は、前記増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた負の電力レールを生成するように動作可能であり、該レギュレートされた負の電力レールは、グラウンドを基準とする該負の増幅器電力レールから生成される、請求項５に記載の熱保護回路。
8. 　前記保護回路は温度シミュレータを含み、前記出力段は出力デバイスを含み、該温度シミュレータは、シミュレートされた温度信号を提供するように動作可能であり、該シミュレートされた温度信号は、該出力デバイスのシミュレートされた温度を示す、請求項１に記載の熱保護回路。
9. 　前記保護回路は出力リミッタをさらに含み、該出力リミッタは、前記出力デバイスの前記シミュレートされた温度が閾値温度を超過した場合、前記シミュレートされた温度信号の関数として、該出力デバイスによって損失される電力を低減するように動作可能である、請求項８に記載の熱保護回路。
10. 　前記保護回路はバイアス制御をさらに含み、該バイアス制御は、前記シミュレートされた温度信号の関数として、前記出力段のためのバイアス信号を生成するように動作可能であり、該バイアス信号は、静止状態の間、該出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段のバイアスを動的に調節するように動作可能である、請求項８に記載の熱保護回路。
11. 　前記保護回路はバイアス制御を含み、該バイアス制御は、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段のバイアスを調節するように動作可能である、請求項１に記載の熱保護回路。
12. 　前記バイアス制御は、前記出力段のシミュレートされた温度の関数として、前記バイアスを調節するように動作可能である、請求項１１に記載の熱保護回路。
13. 　増幅器の出力段のための熱保護回路であって、該出力段は、増幅器ＤＣ電力レールからＤＣ電力を受け取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させ、該熱保護回路は、
    　ＤＣ電力を調製するための手段であって、該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた電力レールを、グラウンドを基準とする増幅器電力レールから生成するように動作可能であるＤＣ電力を調整するための手段と、
    　該出力段を熱保護するための手段であって、該調整するための手段に結合され、該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給される、手段と
    　を備える、熱保護回路。
14. 　前記増幅器ＤＣ電力レールは、正のＤＣ増幅器電力レールと負のＤＣ増幅器電力レールとを備え、前記調整するための手段は、調整するための第１の手段と調整するための第２の手段とを含み、該調整するための第１の手段は、該増幅ＡＣ出力信号を基準とする正のレギュレートされた電力レールを該正のＤＣ増幅器電力レールから生成するように動作可能であり、該調整するための第２の手段は、該増幅ＡＣ出力信号を基準とする負のレギュレートされた電力レールを該負のＤＣ増幅器電力レールから生成するように動作可能である、請求項１３に記載の熱保護回路。
15. 　前記調整するための手段は、キャパシタと、抵抗と、電圧レギュレータとを備える電力調整器である、請求項１３に記載の熱保護回路。
16. 　前記電力調整器は、ツェナーダイオードを備える、請求項１５に記載の熱保護回路。
17. 　前記熱保護するための手段は、シミュレートされた温度信号を生成するための手段を含み、前記出力段は出力デバイスを含み、該シミュレートされた温度信号は、該出力デバイスの温度を示す、請求項１３に記載の熱保護回路。
18. 　前記熱保護するための手段は、前記出力デバイスによって損失される電力を制限するための手段をさらに含み、該制限するための手段は、前記シミュレートされた温度信号の関数として、該出力デバイスによって損失される電力を低減するように動作可能である、請求項１７に記載の熱保護回路。
19. 　前記熱保護するための手段は、前記出力段をバイアスするための手段をさらに含み、該バイアスするための手段は、前記シミュレートされた温度信号の関数として、該出力段のためにバイアス信号を生成するように動作可能であり、該バイアス信号は、該出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段の該バイアスを調節するように動作可能である、請求項１７に記載の熱保護回路。
20. 　前記熱保護するための手段は、前記出力段をバイアスするための手段を含み、該バイアスするための手段は、該出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段の該バイアスを調節するように動作可能である、請求項１３に記載の熱保護回路。
21. 　前記バイアスする手段は、前記出力段のシミュレートされた温度の関数として、前記バイアスを調節するように動作可能である、請求項１３に記載の熱保護回路。
22. 　グラウンドを基準とする増幅器電力レールを生成するように動作可能である増幅器ＤＣ電源と、
    　該増幅器電力レールを受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を生成するように動作可能である、グラウンドを基準にする出力段と、
    　該増幅器電力レールからの該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた電力レールを提供するように動作可能である電力調整器と、
    　該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該出力段を熱保護するために該レギュレートされた電力レールによって電力供給される、該電力調整器に結合された保護回路と
    　を備える、増幅器。
23. 　前記出力段は、ハーフブリッジ増幅器として構成される、請求項２２に記載の増幅器。
24. 　前記出力段は、フルブリッジ増幅器として構成される、請求項２２に記載の増幅器。
25. 　前記電力調整器は、第１のキャパシタと、抵抗と、入力および出力を有する電圧レギュレータとを備え、該電圧レギュレータの該入力、該第１のキャパシタ、および該抵抗は、各々、前記増幅器電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合され、該電圧レギュレータの該出力は、該レギュレートされた電力レールと該増幅ＡＣ出力信号との間に結合される、請求項２２に記載の増幅器。
26. 　前記電力調整器は、前記増幅器電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合されるツェナーダイオードを備える、請求項２５に記載の熱保護回路。
27. 　前記電力調整器は第２のキャパシタをさらに備え、該第２のキャパシタは、前記レギュレートされた電力レールと前記増幅ＡＣ出力信号との間に結合された、請求項２５に記載の増幅器。
28. 　前記保護回路は温度シミュレータを含み、前記出力段は出力デバイスを含み、該温度シミュレータは、シミュレートされた温度信号を提供するように動作可能であり、該シミュレートされた温度信号は、前記出力デバイスのシミュレートされた温度を示す、請求項２２に記載の増幅器。
29. 　前記保護回路は出力リミッタをさらに含み、該出力リミッタは、前記シミュレートされた温度信号の関数として、前記出力デバイスによって損失される電力を低減するように動作可能である、請求項２８に記載の増幅器。
30. 　前記保護回路はバイアス制御をさらに含み、該バイアス制御は、静止状態の間、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、該出力段をバイアスするように動作可能である、請求項２２に記載の増幅器。
31. 　グラウンドを基準とする増幅器電力レールを生成するように動作可能であるＤＣ電源と、
    　該増幅器電力レールを受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を生成するように動作可能である、グラウンドを基準とする出力段と、
    　該増幅器電力レールからの該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされた電力レールを生成するように動作可能である電力調整器と
    　該増幅ＡＣ出力信号を基準とし、かつ該レギュレートされた電力レールによって電力供給される、バイアス制御とを備え、該バイアス制御は、該出力段をバイアスするように動作可能である、増幅器。
32. 　前記バイアス制御は、静止状態の間、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するように動作可能である、請求項３１に記載の増幅器。
33. 　前記バイアス制御は、前記出力段の温度の関数として、該出力段をバイアスするように動作可能である、請求項３１に記載の増幅器。
34. 　増幅器の出力段を熱保護する方法であって、該出力段は、ＤＣ電力を受取り、かつ増幅ＡＣ出力信号を発生させ、該方法は、
    　該出力段の出力デバイスにＤＣ電力を提供する工程であって、該ＤＣ電力は、グラウンドを基準とする、工程と、
    　該出力デバイスを入力信号で駆動して、該出力デバイスが該ＤＣ電力から増幅ＡＣ出力信号を生成する工程と、
    　該増幅ＡＣ出力信号を基準とするレギュレートされたＤＣ電力を提供するために該ＤＣ電力を調整する工程と、
    　該増幅ＡＣ出力信号を基準とする該レギュレートされたＤＣ電力で熱保護回路を電力供給する工程と、
    　シミュレートされた温度信号を該熱保護回路で生成する工程であって、該シミュレートされた温度信号は、該出力デバイスのシミュレートされた温度を示す、工程と、
    　該出力デバイスの該シミュレートされた温度が閾値温度を超過する場合、該出力デバイスへの該入力信号を該熱保護回路で低減する工程と
    　を包含する、方法。
35. 　シミュレートされた温度信号を生成する工程は、
    前記熱保護回路を用いて電流感知信号を受取る工程であって、該電流感知信号は、前記出力段を通る電流を示す、工程と、
    　該熱保護回路を用いて電圧信号を受取る工程であって、該電圧信号は、該出力段を横断する電圧を示す、工程と、
    　該熱保護回路を用いて温度信号を受取る工程であって、該温度信号は、該出力段の温度を示す、工程とを包含し、
    　前記シミュレートされた温度信号は、該電流信号、該電圧信号、および温度信号に基づいて生成される、
    　請求項３４に記載の方法。
36. 　静止状態の間、前記出力段を通る、実質的に一定の静止電流を維持するために、前記保護回路を用いて前記出力段をバイアスする工程をさらに包含する、請求項３４に記載の方法。

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