JP2005039834A

JP2005039834A - 電力供給

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Publication number: JP2005039834A
Application number: JP2004208022A
Authority: JP
Inventors: Steve Crump; スティーブ・クランプ; Jr Daniel M Gauger; ダニエル・エム・ゴーガー，ジュニア; Robert Belanger; ロバート・ベランガー
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: US20050013447A1; EP1499017A3; JP4178247B2; CN1578536A; US20080205663A1; US7327850B2; HK1071012A1; EP1499017A2; US8073154B2; CN1578536B; EP1499017B1

Abstract

【課題】アクティブ・ノイズ・リダクション・ヘッドセット用に改良した電源を提供する。
【解決手段】電源３２は、電力を供給するバッテリ電源７８と、電圧変換回路７０とを含む。電圧変換回路は、電力を、他の回路に供給する入力電圧に変換する。電圧変換回路は、他の回路が電源から引き出す負荷電流に応答して、入力電圧を変化させる。別の態様では、外部回路によって電源から引き出される負荷電流が所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、外部回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般的には、電力供給に関し、更に特定すれば、アクティブ・ノイズ・リダクション・ヘッドセットに電力を供給する新規な装置および技法に関する。

アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ：active noise reduction)ヘッドセットに対する典型的な従来技術の一手法では、検知マイクロフォンを用い、これを小型電気音響変換器（音源）に近接して配置している。検知マイクロフォンおよび電気音響変換器は、双方共、耳包囲（覆い）イヤカップ(circumaural earcup)内に位置する。このイヤカップは、ユーザの頭部側面に固定され、閉鎖された空洞を形成する。閉鎖された立体空間内部では、検知（感知）マイクロフォンが、存在するサウンドをサンプリングする。マイクロフォンの出力は、ボード上の（搭載）増幅器に供給され、極性が反転され、安定性のために周波数を補償して信号を形成し、この信号を変換器（例えば、スピーカ）に供給して、イヤカップ内に存在する音響ノイズを低減したサウンドを放射(broadcast)する。

また、ＡＮＲヘッドセットは、所望の信号をループ内のどこにでも注入し、この所望の信号は減衰されないで、忠実に再生されるようにすることもできる。例えば、通信信号および音楽信号をこのようにシステムに入力し、変換器（トランスデューサ）がこれらを再現して、ユーザが聴取することが可能となる。

本発明の重要な目的は、改良した電源を提供することである。
本発明の別の目的は、ＡＮＲヘッドセット用に改良した電源を提供することである。

一態様において、本発明は、電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、電力を、外部回路に供給される入力電圧に変換する電圧変換回路とを含む電源である。電圧変換回路は、外部回路によって電源から引き出される負荷電流に対する変化に応答して、入力電圧を変化させる。

別の態様では、本発明は、電源によって外部回路から引き出される負荷電流が所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、外部回路を低電力消費状態とするシャットオフ（遮断）回路を含む電源である。

別の態様では、本発明は、入力電圧を受けるヘッドセット回路と、入力電圧をヘッドセット回路に供給する電源とを含むＡＮＲヘッドセット・システムである。
更に別の態様では、本発明は、ヘッドセット負荷電流が所定の時間量にわたって閾値未満に低下した場合、ヘッドセット回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路を含む、ＡＮＲヘッドセット・システムである。

一般的な態様では、負荷電流を測定することにより、負荷電流に応答して入力電圧を変化させる、またはシャットオフ回路を有する電源は、実現するために必要となる回路が少なくて済む。即ち、これは、ＡＮＲヘッドセット用電源には有利となる。何故なら、電力消費を削減することにより、バッテリを長寿命化するからである。加えて、回路が少ないために、電源を旧型のＡＮＲヘッドセットに容易にレトロフィット（改装）することが可能となる。

その他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細な説明を添付図面と関連付けながら読むことによって明白になるであろう。

図１を参照すると、アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ）システム１０は、ヘッドセット１２と電源モジュール１６とを含む。ヘッドセット１２は、２つのイヤカップ（例えば、左エアカップ２０ａおよび右エアカップ２０ｂ）と、これらのイヤカップの各々に接続し、これらをユーザの頭部に対して保持するヘッドバンド２２とを含む。各イヤカップ２０ａおよび２０ｂは、ヘッドセット回路２４を含む。電源モジュール１６は、電源回路３２を収容するハウジング２８を含む。また、電源モジュール１６は、ハウジング２８を左イヤカップ２０ａ（または、代わりに、右イヤカップ２０ｂ）に機械的に接続するケーブル３６も含む。

ケーブル３６は、電源回路３２を左イヤカップ２０ａのヘッドセット回路２４に電気的に接続し、更にケーブル３６は、ヘッドバンド２２内部にある電気ワイヤ４２を通じて右イヤカップ２０ｂのヘッドセット回路２４に電気的に接続する。実施形態によっては、ケーブル３６を取り外し可能にヘッドセット１２に接続し、他の電源を用いてヘッドセット回路２４に給電することも可能である。

以下に示すように、電源回路３２は、電源電圧Ｖ_CCを各ヘッドセット回路２４に供給する。電源電圧Ｖ_CCは、ヘッドセット回路２４によって電源回路３２から引き出される負荷電流Ｉ_Hに基づいて変動する。

図２を参照すると、ＡＮＲシステム回路５０は、各イヤカップ２０ａおよび２０ｂ（２つのイヤカップの内１つのイヤカップのみを示す。他方はＶ_CCに並列に接続されている）内にあるヘッドセット回路２４に電力を供給する電源回路３２を含む。ヘッドセット回路２４はマイクロフォン６６を含み、このマイクロフォン６６はイヤカップ内のサウンド信号を検出し、このサウンド信号をＡＮＲ回路５４に転送する。ＡＮＲ回路５４は、ノイズ低減信号を供給し、マイクロフォン６６が送出する望ましくないサウンド信号を低減させ、一方ノイズ低減信号をブリッジ状出力増幅器５８に送信する。増幅器５８は、ノイズ低減信号を増強してドライバ６２に送り、イヤカップ内に放出する。増幅器５８は、電源電圧変動除去比（ＰＳＲＲ：power supply rejection ratio)が高いことを特徴とし、これによって、電源電圧Ｖ_CCが急激に変動するような場合に、可聴信号の生成を防止する。実施形態によっては、増幅器５８のＰＳＲＲは、ＤＣから１０ｋＨｚまでの周波数範囲で少なくとも４０ｄＢあり、Ｖ_CCの急激な変化が聴取不能状態を維持するのを確実にする。

マイクロフォン６６が受けるノイズが増大するに連れて、ヘッドセット回路２４が要求する電力が多くなるが、増幅器５８によって要求されるものが最も多く、ノイズを低減するために引き込む負荷電流Ｉ_Hが増加する。

また、ＡＮＲ回路５４は、ステレオ、カセット・プレーヤ、ディジタル・プレーヤ、インターコム(intercom)、ラジオ等のような外部音源からも所望のオーディオ信号を受信し、このオーディオ信号はＡＮＲ回路へのオーディオ入力を通って各イヤカップ２０ａおよび２０ｂに直接伝達される。

電源回路３２から受ける電源電圧Ｖ_CCは、増幅器５８に給電する前に、電圧レギュレータＶ_LDOを通過する。レギュレータＶ_LDOは、低ドロップアウト・レギュレータであり、電源電圧Ｖ_CCを調整して、増幅器５８のような、ヘッドセット回路２４の半導体構成部品に適した電圧レベルに低下させる。ヘッドセット回路２４を電源３２に接続しているときは、電源電圧Ｖ_CCはＶ_LDOの所定の調整出力電圧を超過しない。したがって、レギュレータＶ_LDOは調整モードでは動作せず、その間に小さな電圧降下を発生させる。代わりに、ヘッドセット回路２４を異なる電源モジュール（即ち、電源モジュール１６ではなく、代わりの電源）に接続し、この電源モジュールが供給可能な電圧Ｖ_CCがヘッドセット回路２４の構成部品の最大定格電圧を超過する場合、レギュレータＶ_LDOは調整モードに入り、これらの構成部品に供給される電圧を、これらを損傷しないレベルに制限する。

ＡＮＲ回路５４は、電源電圧Ｖ_CCがレギュレータＶ_LDOおよび付加的にレギュレータＶ_BIASを通過した後に、この電源を受ける。電源Ｖ_CCは、ヘッドセット回路２４が引き出す負荷電流の関数として変動する可能性があるので、レギュレータＶ_LDOから出力される電圧も変動する可能性がある。レギュレータＶ_BIASは、レギュレータＶ_CLDOから受ける電圧を調節し、固定のＤＣ電圧まで低下させて、安全にＡＮＲ回路５４に給電する。レギュレータＶ_BIASを有することにより、ＡＮＲ回路による高い電源変動除去の必要性をなくする。例えば、レギュレータＶ_BIASがレギュレータＶ_LDOから受ける電圧は、２．８から５．４ボルトＤＣまで変動する可能性があるが、これを調整して、一定の２．５ボルトＤＣまで低下させる。他の実施形態では、レギュレータＶ_BIASはヘッドセット回路２４には含まれない。

電源回路３２は、可変出力電源ＤＣ−ＤＣ変換回路７０と、シャットダウン（停止）回路７４とを含む。可変出力電源回路７０は、直流（ＤＣ）バッテリ７８（例えば、直列な２つのＡＡセル）と、ブースト（昇圧）集積回路（ＩＣ）８２と、電圧制御ループ（ＶＣＬ）８６とを含む。この実施形態では、ブースト・トポロジー(boost topology)を実施するが、他の実施形態では、降圧（バック：buck)、ブースト／バック等のような、他の可変ＤＣ−ＤＣ変換（コンバージョン）方法を実施することもできる。

ブーストＩＣ８２は、インダクタＬ、ショットキ・ダイオードＤ、およびコンデンサＣと共に、ＤＣバッテリ７８の電圧を電源電圧Ｖ_CCまで上昇させる。ブーストＩＣ８２は、ＶＣＬ８６から受けたフィードバック（ＦＢ）ピン６４における入力を用いて、電圧Ｖ_CCを調整する。この実施形態において実施可能なブーストＩＣの一例は、カリフォルニア州SunnyvaleのMaxim Semiconductor社が製造するMAX1760である。

典型的な用途では、電源電圧Ｖ_CCは、抵抗分圧器を介してＦＢピン６４に接続され、次いでブーストＩＣ８２内部の回路が、ＦＢピン６４におけるＤＣ電圧が内部基準電圧と等しくなるまで、内部スイッチ（ＳＷ）ピン６８の動作を調節する。分圧器の減衰を変化させると、ＦＢピン６４に現れる電圧の値が変化し、これによって出力電圧も変化する。したがって、ＦＢピン６４における電圧が、ブーストＩＣ８２の出力電圧を制御することになる。電圧制御ループ（ＶＣＬ）８６は、ピンＦＢ６４を介してブーストＩＣ８２に信号を供給する。この信号は、電源電圧Ｖ_CCおよびヘッドセット回路の負荷電流Ｉ_H（値が小さい電流検知抵抗器Ｒ_senseによって測定する）双方の関数である。ＶＣＬ８６は、ブーストＩＣ８２のＦＢピン６４に印加する電圧を変動させることによって、Ｖ_CCをＩ_Hの関数として変動させる。

図３は、ＶＣＬ８６の効果の一例を示す。ある最小負荷電流スレッショルド（閾値）Ｉ_min未満では、電源電圧Ｖ_CCは、ヘッドセット回路２４が適度なノイズ条件で動作するために必要な最低電圧（例えば、２．８ボルトＤＣ）であるＶ_minに等しくなる。ヘッドセット負荷電流Ｉ_Hが増大するのは、低減する必要があるノイズが増大するときや、ヘッドセット内で再生するオーディオが増幅器５８からの出力増大を必要とするときである。ヘッドセット負荷電流Ｉ_HがＩ_minに近づくと、増幅器５８の出力電圧は、クリッピング(clipping)が発生する可能性があるレベルに近づく。

したがって、クリッピングを防止するためには、負荷電流Ｉ_HがＩ_minを超過したときに、ＶＣＬ８６は、増大するヘッドセット負荷電流Ｉ_Hの何らかの所望の関数（例えば、線形、指数、離散（ディスクリート）等）として、電源電圧Ｖ_CCを増大させる。電源電圧Ｖ_CCは、負荷電流Ｉ_Hが最大電流閾値Ｉ_maxに達するまで上昇する。負荷電流Ｉ_Hが増大して最大電流Ｉ_maxを超過したときは、常に電源電圧がＶ_maxとなる。最大電圧Ｖ_maxの値は、集積回路（図示せず）またはドライバ６２のような、ある構成部品を安全に、損傷なく、動作させることができる最大電圧によって決定することができる。

電源電圧Ｖ_CCを負荷電流Ｉ_Hの関数として変動させ、更にヘッドセット回路２４に供給する電源電圧Ｖ_CCを、いずれの時点においても必要なレベルまで最小化することによって、バッテリ７８のバッテリ寿命を延ばすことができる。他の実施形態では、最小電流Ｉ_minおよび最大電流Ｉ_maxを調節して、電力消費を削減しつつ、増幅器５８におけるクリッピングまたは電源電圧Ｖ_CCの変調の結果聴取可能なアーティファクトが絶対に生じないようにする。

他の実施態様は、負荷電流Ｉ_Hの変化に応答して、２つ以上の離散値の間で電源電圧Ｖ_CCを切り替えるというように、電源電圧Ｖ_CCに別の負荷電流依存変動を実施したり、あるいは、メモリをＶＣＬ８６に追加することによって、ヘッドセット負荷電流Ｉ_Hが減少した後、電源電圧Ｖ_CCが短い時間高い値を維持するようにすることもできる。更に別の実施形態では、本発明を他の変換（コンバータ）回路（例えば、バック（降圧）またはステップ・ダウン（段階的低下））に適用し、他の電源からのヘッドセット電力消費を最少に抑えることも可能である。

増幅器５８は十分な電源電圧変動除去（ＰＳＲ）を有するので、電源の大きな変動が電源入力に生ずると、出力信号は非常に小さくなる。一実施形態では、ＰＳＲはＤＣから１０ｋＨｚの周波数範囲で少なくとも４０ｄＢである。

図４Ａを参照すると、ブーストＩＣ８２は、コンデンサ７９上に出力電圧を生成する。抵抗８３が、コンデンサ７９上の出力電圧をブーストＩＣ８２のＦＢピン６４にフィードバックし、その内部回路が出力電圧を調整できるようにする。ＶＣＬ回路８６がないと、この電圧は固定となり、抵抗８３の値で決定される。

ＶＣＬ８６は、２つの演算増幅器（オペアンプ）（例えば、オペアンプ８７およびオペアンプ８８）と、連動する受動構成部品とを含む。オペアンプ８７は抵抗Ｒ_sense（図２）からの電圧を増幅する。更に、オペアンプ８８はヘッドセットの負荷電流Ｉ_Hを増幅し、これを、基準電圧Ｖ_refによって決定される固定電圧だけオフセットし、それを反転させる。

オペアンプ８８の出力は、抵抗８５を介して、ピンＦＢ６４に結合されている。オペアンプ８８がその正出力限界（Ｉ_H＝Ｉ_minに対応する）にある場合、この電流信号は、抵抗８５および８３をそれぞれ介した電圧フィードバックと結合してブーストＩＣのピンＦＢ６４において信号を生成する。この信号は、ブーストＩＣの出力電圧をＶ_minとする。ヘッドセットの負荷電流Ｉ_Hが増大するに連れて、オペアンプ８８の出力は減少し、ブーストＩＣはその電圧を上昇させて、ＦＢピン６４において一定値を維持しようとする。Ｉ_H＝Ｉ_maxとなると、オペアンプ８８はその負出力限界に達し、ブーストＩＣの出力はＶ_maxとなる。ブーストＩＣ８２の出力は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）８０を介して、ヘッドセット回路２４に接続されている。ＦＥＴ８０は、正常動作の間「オン」となっている。レギュレータＩＣ８１がこの出力（Ｖ_CC）を調整して、下側の固定電圧Ｖ_refまで低下させて、オペアンプ８７およびオペアンプ８８、ならびにその他の電源回路に給電する。

典型的なＡＮＲシステムでは、ヘッドセットを装着すると、顎や頭部の動きのような、ユーザによる小さな周期的な動きがあり、このために、密閉されたイヤカップ内部に非常に低い周波数の音響信号が発生する。これらの動きは、閉鎖空洞の小さな容積変化によって生じ、その結果圧力が変化する。ＡＮＲシステムは、これらの変化を検出し、これらの低周波信号を低減しようとする。その結果、電力がヘッドセット回路に供給され、電源から引き出される負荷電流に低周波変動が生ずる。負荷電流におけるこれら低周波変動の有無を検出し、ヘッドセットが装着されているか否か指示するために用いる。ヘッドセットが装着されていないと判定された場合（低周波電流変動が所定の時間期間所定の閾値未満であったことを判定したことによって）、システムの動作状態は、最少電力を消費する状態に変化する（即ち、「スタンバイ」動作モードに入る）。

再度図２を参照すると、シャットオフ回路７４は、アナログ‐ディジタル変換器（ＡＤＣ）９０と、バンド・パス・フィルタ（ＢＰＦ）９４と、整流器９８と、比較器１０２と、タイマ１０６とを含む。ヘッドセット負荷電流Ｉ_Hの測定値は、ＡＤＣ９０を通過し、更にＢＰＦ９４を通過して、整流器９８によって整流される。こうしてフィルタ処理された電流信号は比較器１０２に達し、比較器１０２はフィルタ処理した電流信号を閾値と比較する。フィルタ処理した電流信号が閾値を超過する場合、信号を送ってタイマ回路１０６をリセットする。タイマが所定時間だけリセットされない場合、ＳＨＵＴＤＯＷＮ（シャットダウン）信号を電源回路３２に送り、電源を停止させる。

この実施形態では、ＢＰＦ９４はディジタル２ポール（極）フィルタであり、帯域幅が１Ｈｚから３０Ｈｚ、所定時間は１分である。
別の実施形態では、ＡＤＣ９０、ＢＰＦ９４、比較器（コンパレータ）１０２およびタイマ１０６を含む回路７４は、単一のマイクロコンピュータ内に実装してもよい。別の実施形態では、回路７４は、個別のアナログおよび／またはディジタル機能回路として実現してもよい。

別の実施形態では、ＢＰＦ９４をＡＤＣ９０の前段に置き、アナログ回路で実現してもよい。別の実施形態では、ＡＤＣ９０を削除し、シャットオフ回路７４内の全ての機能を、アナログおよびディスクリート（個別）論理構成部品を用いて実現してもよい。更に別の実施形態では、比較器１０２に入力される閾値をしかるべく変化させるのであれば、ＢＰＦ９０を削除するか、またはロー・パス・フィルタに変更してもよい。

再度図４Ａを参照すると、タイマ１０６からのシャットダウン信号はブーストＩＣ８２に接続してその動作を無効とし、更にＦＥＴ８０に接続してヘッドセット回路２４を電源から切断する。また、ＦＥＴ８０は入力からレギュレータＩＣ８１への電力も切断し、こうする際に、オペアンプ８７およびオペアンプ８８ならびにシャットオフ回路７４を含む他の電源回路から電力を取り除く。追加の回路（図示せず）が少量の電力をシャットオフ回路７４に供給すると、「オン」ボタンが押下されたときに、シャットオフ回路は電力供給動作を開始して、シャットダウン信号の状態を変化させ、ブーストＩＣ８２をオンにし、ヘッドセット回路２４に給電（Ｖ_CC）する。

ＶＣＬ８６に含まれるトランジスタ８４は、信号Ｖ_CC ＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮ（コンフィギュレーション）によって「オン」になると、ヘッドセットの負荷電流Ｉ_H信号をブーストＩＣ８２のピンＦＢから切断する。トランジスタ８４は、抵抗８５に対して適切に選択した値と共に、電源電圧Ｖ_CCを固定の高い値とし、もはや負荷電流によって変動しないようにする。この構成では、回路７４によって得られる自動遮断機能を有するように改良した電源回路３２は、高ＰＳＲＲ増幅器５８のような改良をヘッドセット回路２４に含まない旧来のヘッドセットと共に用いることができ、可変電圧源と共に用いる場合に有利である。

電圧制御ループ８６は、Ｉ_min＜Ｉ_H＜Ｉ_maxのときに、Ｖ_CCをヘッドセットの負荷電流Ｉ_Hに正比例するように変化させる。これによって、各時点においてヘッドセット回路２４に供給する電圧を最低に抑えることにより、ヘッドセットの電力消費を最低に抑える。

図４Ｂを参照すると、別の実施形態において、ダイオード８９、コンデンサ９１、および抵抗９２を更に含むＶＣＬ１８６を用いると、電源電圧Ｖ_CCは、ヘッドセットの負荷電流Ｉ_Hの増大に応答して急速に上昇するが、ヘッドセット負荷電流Ｉ_Hが減少した後は、緩やかに低下するようなことも可能である。別の実施形態では、ＶＣＬは、ヘッドセットの負荷電流Ｉ_Hが変化するに連れて、連続的ではなく、２つ以上の離散値の間で変化するように構成することもできる。

高ＰＳＲＲ増幅器５８の実施態様の一例を図５に示す。増幅器５８は、ブリッジ・モード出力を生成し、これをドライバ６２に接続する。ＡＮＲ回路５４からの入力信号が０の場合、ブリッジ・モード増幅器の各出力は、Ｖ_LDO／２に等しい電圧となり、ドライバ６２間には電圧は現れない。ＡＮＲ回路５４からの信号が０でない場合、その信号は、回路内の種々の抵抗器の値によって決定される量だけ拡大され、ドライバ６２間に発生する。このドライバ６２間の増強信号によって、電源回路上のヘッドセット負荷電流Ｉ_HがＩ_minよりも大きくなり、Ｖ_CC、したがってＶ_LDOが上昇することになると、増幅器５８の各出力端子における電圧は、Ｖ_LDO／２の新たな値±所望の出力信号に増大する。Ｖ_LDOが変化しても、抵抗器の値が適切に整合されている範囲では、ドライバ間に出力信号は生じない。

図６を参照すると、別の実施形態において、電源回路１７０は、エネルギ蓄積デバイス１７２を含む。これは、バッテリ７８と並列に接続したコンデンサまたはスーパーコンデンサ（ＳＣ：super-capacitor)とすることができる。エネルギ蓄積デバイス１７２を追加したことによって、バッテリ７８の寿命が更に延びる。バッテリ７８の内部インピーダンスのために、ブースト回路が大きな電流を引き出すと、バッテリ７８の出力電圧が低下する。バッテリ電圧が低下すると、ブースト回路は、所与の出力電圧Ｖ_CCを得るためには、電圧を増幅する量を多くしなければならず、一方、ヘッドセット回路によって引き出される電流は、適切に増加量だけ増幅され、バッテリから引き出される。負荷電流における短いパルスに対して、バッテリからの電圧は、特にほぼ完全に放電している場合、ブースト回路がもはや動作できないところまで低下する可能性がある。スーパーコンデンサのようなエネルギ蓄積デバイス１７２をバッテリ７８に並列に接続することによって、電源の有効インピーダンスが低下する。したがって、入力に反映される負荷電流の変化によって生ずる電源電圧の変動も減少し、バッテリはその放電特性の更に深いところまで動作することが可能となる。並列のエネルギ蓄積デバイスを用いることによって、最大電力ではなく、ヘッドセットが要求する平均電圧を供給するようにバッテリを選択すれば済むことになる。

以上、新規な電力供給装置および技法について説明した。当業者は、本発明の概念から逸脱することなく、ここに開示した具体的な装置および技法の様々な使用や変更、ならびにそれからの発展も可能であることは明白である。したがって、本発明は、ここに開示した装置および技法の中にある、またはこれらが保有するあらゆる新規な特徴および新規な組み合わせも包含し、特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されるものと解釈すべきである。

図１は、アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ）システムの図である。図２は、ＡＮＲシステムのブロック図である。図３は、ヘッドセット回路に入力する電源電圧（Ｖ_CC）対ヘッドセット回路の負荷電流（Ｉ_H）の関係を示すグラフである。図４Ａは、電源回路の一例の回路構成図である。図４Ｂは、追加のダイオードおよびコンデンサを有する電圧制御ループ回路の一例の回路構成図である。図５は、ヘッドセット回路における増幅器の一例の電気回路構成図である。図６は、スーパーコンデンサを有する電圧変換回路の一例のブロック図である。

Claims

アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ）ヘッドセット・システムであって、
入力電圧を受けるヘッドセット回路と、
前記入力電圧を前記ヘッドセット回路に供給する電源であって、
電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、
前記電力を前記ヘッドセット回路に供給する入力電圧に変換する電圧変換回路であって、前記ヘッドセット回路によって前記電源から引き出されるヘッドセット負荷電流に対する変化に応答して、前記入力電圧を変化させる、電圧変換回路と、
を有する電源と、
を備えたＡＮＲヘッドセット・システム。
請求項１記載のシステムにおいて、更に、
前記ヘッドセットの負荷電流が所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態にするシャットオフ回路を備えているシステム。
請求項１記載のシステムにおいて、更に、
前記ヘッドセットの負荷電流が所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記ヘッドセット回路への入力電圧を遮断するシャットオフ回路を備えているシステム。
請求項２記載のシステムにおいて、前記シャットオフ回路は、更に、
測定したヘッドセット負荷電流と、前記閾値と比較される出力信号とに基づく入力信号を有するバンド・パス・フィルタを備えているシステム。
請求項４記載のシステムにおいて、前記シャットオフ回路は、
前記測定ヘッドセット負荷電流に基づいて、前記閾値をフィルタ出力と比較する比較器と、
前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする信号を送るタイマ・リセット回路と、
を備えているシステム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に比例して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を線形に調節するシステム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に応答して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を離散的ステップで調節するシステム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、増大するヘッドセット負荷電流に応答して前記ヘッドセット回路への入力電圧を第１比率（レート）で調節し、減少するヘッドセット負荷電流に対して第２比率で調節する、システム。
請求項１記載のシステムにおいて、更に、
前記ヘッドセット負荷電流および前記入力電圧を監視する電圧制御ループ回路を備えており、該電圧制御ループ回路は、前記電圧変換回路にフィードバック信号を供給するシステム。
請求項１記載のシステムにおいて、前記ヘッドセット回路は、
イヤカップ内に位置するマイクロフォンからの信号を受け、能動的に前記信号を低減させるフィードバック・ループを含むＡＮＲ回路と、
前記ＡＮＲ回路および増幅器に供給する電圧を第１所定電圧に制限する第１電圧レギュレータと、
前記ヘッドセット回路の入力電圧を第２所定電圧に制限する第２電圧レギュレータと、
を備えているシステム。
請求項１記載のシステムにおいて、更に、前記ＤＣ電圧源と並列回路にエネルギ蓄積デバイスを備えているシステム。
請求項１１記載のシステムにおいて、前記エネルギ蓄積デバイスはコンデンサであるシステム。
アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ）ヘッドセット・システムであって、
入力電圧を受けるヘッドセット回路と、
前記入力電圧を前記ヘッドセット回路に供給する電源であって、
電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、
前記電力を、前記ヘッドセット回路に供給する入力電圧に変換する電圧変換回路であって、前記ヘッドセット回路によって前記電源から引き出されるヘッドセット負荷電流に対する変化に応答して前記入力電圧を変化させる、電圧変換回路と、
前記ヘッドセット負荷電流が所定時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路と、
を有する電源と、
を備えたアクティブ・ノイズ・リダクション・ヘッドセット・システム。
請求項１３記載のシステムにおいて、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする際、前記ヘッドセット回路への入力電圧を遮断するシステム。
請求項１３記載のシステムにおいて、更に、
前記ヘッドセット負荷電流および前記入力電圧を監視する電圧制御ループ回路を備えており、該電圧制御ループ回路が、前記電圧変換回路にフィードバック信号を供給するシステム。
請求項１３記載のシステムにおいて、前記シャットオフ回路は、更に、
測定したヘッドセット負荷電流に基づく入力信号と、前記閾値と比較される出力信号とを有するバンド・パス・フィルタを備えているシステム。
請求項１６記載のシステムにおいて、前記シャットオフ回路は、
前記測定ヘッドセット負荷電流に基づいて、前記閾値をフィルタ出力と比較する比較器と、
前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする信号を送るタイマ・リセット回路と、
を備えているシステム。
請求項１３記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に比例して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を線形に調節するシステム。
請求項１３記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に応答して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を離散的ステップで調節するシステム。
請求項１３記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、増大するヘッドセット負荷電流に応答して前記ヘッドセット回路への入力電圧を第１比率で調節し、減少するヘッドセット負荷電流に対して第２比率で調節する、システム。
請求項１３記載のシステムにおいて、前記ヘッドセット回路は、
イヤカップ内に位置するマイクロフォンからの信号を受け、能動的に前記信号を低減させるフィードバック・ループを含むＡＮＲ回路と、
前記ＡＮＲ回路および増幅器に供給する電圧を第１所定電圧に制限する第１電圧レギュレータと、
前記ヘッドセット回路の入力電圧を第２所定電圧に制限する第２電圧レギュレータと、
を備えているシステム。
請求項１３記載のシステムにおいて、更に、前記ＤＣ電圧源と並列回路にエネルギ蓄積デバイスを備えているシステム。
請求項２２記載のシステムにおいて、前記エネルギ蓄積デバイスはコンデンサであるシステム。
アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ）ヘッドセット・システムであって、
入力電圧を受けるヘッドセット回路と、
ヘッドセット負荷電流が、所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路と、
を備えたアクティブ・ノイズ・リダクション・ヘッドセット・システム。
請求項２４記載のシステムにおいて、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする際、前記ヘッドセット回路への入力電圧を遮断するシステム。
請求項２４記載のシステムにおいて、更に、
前記入力電圧を前記ヘッドセット回路に供給する電源を備えており、該電源が、
電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、
前記電力を前記ヘッドセット回路に供給する入力電圧に変換する電圧変換回路であって、前記ヘッドセット回路によって前記電源から引き出されるヘッドセット負荷電流の変化に応答して前記入力電圧を変化させる、電圧変換回路と、
を備えるシステム。
請求項２４記載のシステムにおいて、前記シャットオフ回路は、更に、
測定したヘッドセット負荷電流に基づく入力信号と、前記閾値と比較される出力信号とを有するバンド・パス・フィルタを備えているシステム。
請求項２７記載のシステムにおいて、前記シャットオフ回路は、
前記測定ヘッドセット負荷電流に基づいて、前記閾値をフィルタ出力と比較する比較器と、
前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする信号を送るタイマ・リセット回路と、
を備えるシステム。
請求項２６記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に比例して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を線形に調節するシステム。
請求項２６記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に応答して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を離散的ステップで調節するシステム。
請求項２６記載のシステムにおいて、前記電圧変換回路は、増大するヘッドセット負荷電流に応答して前記ヘッドセット回路への入力電圧を第１比率で調節し、減少するヘッドセット負荷電流に対して第２比率で調節する、システム。
請求項２６記載のシステムにおいて、更に、
前記ヘッドセット負荷電流および前記入力電圧を監視する電圧制御ループ回路を備えており、該電圧制御ループ回路が、前記電圧変換回路にフィードバック信号を供給する、システム。
請求項２４記載のシステムにおいて、前記ヘッドセット回路は、
イヤカップ内に位置するマイクロフォンからの信号を受け、能動的に前記信号を低減させるフィードバック・ループを含むＡＮＲ回路と、
前記ＡＮＲ回路および増幅器に供給する電圧を第１所定電圧に制限する第１電圧レギュレータと、
前記ヘッドセット回路の入力電圧を第２所定電圧に制限する第２電圧レギュレータと、
を備えるシステム。
請求項２６記載のシステムであって、更に、前記ＤＣ電圧源と並列回路にエネルギ蓄積デバイスを備えているシステム。
請求項３４記載のシステムにおいて、前記エネルギ蓄積デバイスはコンデンサであるシステム。
アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ）ヘッドセット・システムであって、
入力電圧を受けるヘッドセット回路と、
前記入力電圧を前記ヘッドセット回路に供給する電源回路手段と、
を備えたアクティブ・ノイズ・リダクション・ヘッドセット・システム。
請求項３６記載のシステムにおいて、更に、
前記ヘッドセット回路への入力電圧を遮断するシャットオフ回路手段を備えているシステム。
アクティブ・ノイズ・リダクション・ヘッドセット用電源であって、
電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、
前記電力を、ヘッドセット回路に供給する入力電圧に変換する電圧変換回路であって、前記ヘッドセット回路によって前記電源から引き出されるヘッドセット負荷電流に対する変化に応答して、前記入力電圧を変化させる、電圧変換回路と、
を備えた電源。
請求項３８記載の電源において、更に、
ヘッドセット負荷電流が、所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路を備えている電源。
請求項３９記載の電源において、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする際、前記ヘッドセット回路への入力電圧を遮断する電源。
請求項３９記載の電源において、前記シャットオフ回路は、更に、
測定したヘッドセット負荷電流に基づく入力信号と、前記閾値と比較される出力信号とを有するバンド・パス・フィルタを備えている電源。
請求項３９記載の電源において、前記シャットオフ回路は、
前記測定ヘッドセット負荷電流に基づいて、前記閾値をフィルタ出力と比較する比較器と、
前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする信号を送るタイマ・リセット回路と、
を備える電源。
請求項３８記載の電源において、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に比例して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を線形に調節する電源。
請求項３８記載の電源において、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に応答して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を離散的ステップで調節する電源。
請求項３８記載の電源において、前記電圧変換回路は、増大するヘッドセット負荷電流に応答して前記ヘッドセット回路への入力電圧を第１比率で調節し、減少するヘッドセット負荷電流に対して第２比率で調節する、電源。
請求項３８記載の電源において、更に、
前記ヘッドセット負荷電流および前記入力電圧を監視する電圧制御ループ回路を備えており、該電圧制御ループ回路が、前記電圧変換回路にフィードバック信号を供給する、電源。
請求項３８記載の電源であって、更に、前記ＤＣ電圧源と並列回路にエネルギ蓄積デバイスを備えている電源。
請求項４７記載の電源において、前記エネルギ蓄積デバイスはコンデンサである電源。
アクティブ・ノイズ・リダクション・ヘッドセット用電源であって、
ヘッドセット負荷電流が、所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路を備えている電源。
請求項４９記載の電源において、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする際、前記ヘッドセット回路への入力電圧を遮断する電源。
請求項４９記載の電源において、更に、
電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、
前記電力を、ヘッドセット回路に供給する入力電圧に変換する電圧変換回路であって、前記ヘッドセット回路によって前記電源から引き出されるヘッドセット負荷電流に対する変化に応答して前記入力電圧を変化させる、電圧変換回路と、
を備える電源。
請求項４９記載の電源回路において、前記シャットオフ回路は、更に、
測定したヘッドセット負荷電流に基づく入力信号と、前記閾値と比較される出力信号とを有するバンド・パス・フィルタを備えている電源。
請求項５２記載の電源において、前記シャットオフ回路は、
前記測定ヘッドセット負荷電流に基づいて、前記閾値をフィルタ出力と比較する比較器と、
前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする信号を送るタイマ・リセット回路と、
を備えている電源。
請求項５１記載の電源において、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に比例して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を線形に調節する電源。
請求項５１記載の電源において、前記電圧変換回路は、前記ヘッドセット負荷電流の変化に比例して、前記ヘッドセット回路への入力電圧を離散的に調節する電源。
請求項５１記載の電源において、前記電圧変換回路は、増大するヘッドセット負荷電流に応答して前記ヘッドセット回路への入力電圧を第１比率で調節し、減少するヘッドセット負荷電流に対して第２比率で調節する、電源。
請求項５１記載の電源において、更に、
前記ヘッドセット負荷電流および前記入力電圧を監視する電圧制御ループ回路を備えており、該電圧制御ループ回路が、前記電圧変換回路にフィードバック信号を供給する電源。
請求項５１記載の電源であって、更に、前記ＤＣ電圧源と並列回路にエネルギ蓄積デバイスを備えている電源。
請求項５８記載の電源において、前記エネルギ蓄積デバイスはコンデンサである電源。
アクティブ・ノイズ・リダクション（ＡＮＲ）ヘッドセットに電力を供給する方法であって、
ヘッドセット回路によって電源から引き出される負荷電流を測定し、
前記負荷電流に応答して、前記ヘッドセット回路に入力電圧を供給する、
ことを含む方法。
請求項６０記載の方法において、更に、
前記ヘッドセット負荷電流が所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とすることを含む方法。
請求項６１記載の方法において、前記ヘッドセット回路を低電力消費状態とする際、前記ヘッドセット回路への入力電圧を遮断する方法。
電源であって、
電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、
前記電力を、外部回路に供給する入力電圧に変換する電圧変換回路であって、前記外部回路によって前記電源から引き出される負荷電流に対する変化に応答して前記入力電圧を変化させる、電圧変換回路と、
を備えた電源。
請求項６３記載の電源において、更に、
前記負荷電流が、所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記外部回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路を備えている電源。
電源であって、
外部回路が電源から引き出す負荷電流が所定の時間量にわたって閾値以下に低下したとき、前記外部回路を低電力消費状態とするシャットオフ回路を備えている電源。
請求項６５記載の電源において、更に、
電力を供給する直流（ＤＣ）電圧源と、
前記電力を、外部回路に供給する入力電圧に変換する電圧変換回路であって、前記外部回路によって前記電源から引き出される負荷電流に対する変化に応答して、前記入力電圧を変化させる、電圧変換回路と、
を備えている電源。