JP2007134828A - スピーカー保護回路およびこれを用いたスピーカーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 カラオケや拡声に使用されるスピーカーシステムに関し、ハウリングを原因とする過大電流によりボイスコイルが断線するのを防止し、また、ハウリングを抑制して安定した音声再生が可能なスピーカー保護回路およびこれを用いたスピーカーシステムを提供する。
【解決手段】 スピーカー保護回路は、増幅器の出力端子に接続する入力端子と、スピーカーに接続する出力端子と、入力端子と出力端子とに接続する第１のＰＴＣサーミスタと、第１のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する低域通過フィルタ回路ならびに第２のＰＴＣサーミスタ、を備え、好ましくは、第２のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ２が、第１のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ１以上である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スピーカー保護回路に関し、特に、カラオケや拡声に使用されるスピーカーのボイスコイルがハウリングによって断線するのを防止するスピーカー保護回路およびこれを用いたスピーカーシステムに関する。

スピーカーシステムにおいて、音声再生レベルが大きい場合に、スピーカーシステムの定格入力電力で規定される電流よりも過大な電流が動電型スピーカーのボイスコイルに流れることがある。例えば、増幅器の最大出力電力値がスピーカーシステムの定格入力電力値よりも大きい場合には、過大な電流によりスピーカーのボイスコイルが断線し、その結果、音声再生ができなくなることがある。また、特にカラオケや拡声に使用されるスピーカーシステムでは、ハウリングを原因とする過大電流によりボイスコイルが断線することがある。ハウリングは、音声再生レベルが高い場合に、約５ｋＨｚ以上の高い周波数帯域の信号（つまり、音波の波長が短い信号）が正帰還状態になるので、高い周波数を再生するツィーターのボイスコイルが断線することが多い。

従来には、ボイスコイルの断線を防止するために、増幅器の出力とスピーカーの入力との間に、スピーカー保護回路が設けられる。図５は、従来のスピーカー保護回路５０を用いたカラオケ再生システム１を説明する概略図である。マイクロホン２が接続し、また、カラオケ演奏回路３ａおよび増幅回路３ｂを含む増幅器３の出力端子３ｃ、３ｄと、スピーカー４の入力端子４ａ、４ｂとの間に、スピーカー保護回路５０が接続される。具体的には、増幅器３の出力端子３ｃに接続する入力端子５１ａと、スピーカー４の入力端子４ａに接続する出力端子５２ａとの間には、ＰＴＣサーミスタ５３と抵抗素子５４とが並列に接続されている。また、入力端子５１ｂと出力端子５２ｂとの間は、接続線５５で短絡されている。ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient：正温度係数）サーミスタは、特定温度以上になると抵抗値が急激に増大する特性を備える電流制限素子（ヒューズ機能素子）であり、特定温度以下に戻ると抵抗値も低く復帰する。入力端子にＰＴＣサーミスタ５３が過大電流保護動作する最大保護電流値以上の電流が流れると、ＰＴＣサーミスタ５３の抵抗値が急激に大きくなり、いわばオープン状態になり、並列に接続する抵抗素子５４に電流が流れ、その結果、スピーカー４に対して抵抗素子５４が直列接続されて電流が制限される。つまり、ＰＴＣサーミスタ５３の抵抗値の最小値がスピーカー４の定格インピーダンスよりも十分に小さく、急激に大きくなった抵抗値がスピーカー４の定格インピーダンスよりも十分に大きければ、ＰＴＣサーミスタ５３は復帰するヒューズ機能素子として接続されたスピーカー４を保護し、ボイスコイルが断線しなくなる。ここで、並列に接続された抵抗素子５４を通してスピーカーへは制限された電流が供給されるので、音声再生が中断することはないが、音声再生レベルは抵抗素子による電圧降下のために低下し、また、抵抗素子が発熱するという問題がある。

また、従来には、サーキットプロテクタを使用したスピーカー保護回路に関し、スピーカーのボイスコイルを直列接続された２つのボイスコイルから構成し、通常状態では一方のボイスコイルにのみ音声電流を供給し、所定値以上の電流が流れたときだけ２つのボイスコイルに音声電流を供給するものがある。

特開平７−３３６７８９号公報 （第１図）

しかし、従来のスピーカー保護回路をカラオケや拡声に使用されるスピーカーシステムに使用する場合に、ハウリングを原因とする過大電流によりＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作すると、ハウリングが抑制されても音声再生レベルが低下し、一方で、ＰＴＣサーミスタが復帰すると、音声再生レベルが上がり再びハウリングが発生する、といった現象が起こる。つまり、従来のスピーカー保護回路では、ハウリングによってＰＴＣサーミスタの過大電流保護動作／復帰を繰り返し、安定した音声再生ができないという問題がある。例えば、カラオケの場合には、マイクロホンを使って歌うユーザーは、伴奏音楽と自らの歌声の音声再生レベルが高くなったり低くなったり（つまり、音量が大きくなったり小さくなったり）するので、非常に歌いにくい。また、従来のスピーカー保護回路では、最大保護電流値以上の電流が流れないとＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作しないので、ハウリングの発生時には即効性が無い場合があり、ハウリングの抑制とスピーカーの保護とを両立できずにスピーカー（特に高い周波数を再生するツィーター）が断線する場合があるという問題がある。

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、特に、カラオケや拡声に使用されるスピーカーシステムに関し、ハウリングを原因とする過大電流によりボイスコイルが断線するのを防止し、また、ハウリングを抑制して安定した音声再生が可能なスピーカー保護回路およびこれを用いたスピーカーシステムを提供することにある。

本発明のスピーカー保護回路は、増幅器の出力端子に接続する入力端子と、スピーカーに接続する出力端子と、入力端子と出力端子とに接続する第１のＰＴＣサーミスタと、第１のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する低域通過フィルタ回路ならびに第２のＰＴＣサーミスタ、を備える。

好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、第２のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ２が、第１のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ１以上である。

好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、低域通過フィルタ回路が、カットオフ周波数を５００Ｈｚ〜４ｋＨｚとする。

好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、低域通過フィルタ回路が、その入力と出力とに直列に接続するコイル素子を含む。

また、好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、第２のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する抵抗素子ならびに第３のＰＴＣサーミスタ、をさらに備える。

さらに好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、第３のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ３が、第２のＰＴＣサーミスタの最大保護電流値ＩＧ２以上である。

好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、第３のＰＴＣサーミスタに直列に接続する抵抗素子が、スピーカーの定格インピーダンス以上から２倍以下の範囲の直流抵抗値を有する。

また、好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、入力端子ならびに出力端子が、それぞれ正負一組の端子から構成され、入力端子の負側端子が、出力端子の負側端子もしくは正側端子のいずれか一方と短絡されている。

また、本発明のスピーカー保護回路は、複数の第１のＰＴＣサーミスタと、複数の第２のＰＴＣサーミスタと、複数の第１ならびに第２のＰＴＣサーミスタからそれぞれ一つを一組として選択して接続する選択手段と、を備え、選択手段が、出力端子に接続するスピーカーに規定される定格入力電力に応じた複数の選択ポジションを有する。

好ましくは、本発明のスピーカー保護回路は、選択手段が、複数の第１のＰＴＣサーミスタと出力端子とを選択して接続する第１のスイッチ回路と、複数の第２のＰＴＣサーミスタと出力端子とを選択して接続する第２のスイッチ回路と、を備える。

また、本発明のスピーカー保護回路は、選択手段の複数の選択ポジションに応じた複数の出力端子を備える。

また、本発明のスピーカーシステムは、出力端子に接続するスピーカーと、上記のいずれかに記載のスピーカー保護回路と、を含む。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明のスピーカー保護回路は、増幅器の出力端子に接続する入力端子と、スピーカーに接続する出力端子とを備え、入力端子と出力端子とに接続する第１のＰＴＣサーミスタ（最大保護電流値ＩＧ１）と、第１のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する低域通過フィルタ回路ならびに第２のＰＴＣサーミスタ（最大保護電流値ＩＧ２）とを備える。第１および第２のＰＴＣサーミスタは、ＩＧ２がＩＧ１以上になるように設定され、また、低域通過フィルタ回路のカットオフ周波数が５００Ｈｚ〜４ｋＨｚに設定される。なお、ＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧとは、ＰＴＣサーミスタの抵抗値が急激に変化せずに流せる最大電流値（保持電流値ＩＨ）、もしくは、ＰＴＣサーミスタの抵抗値が急激に変化して制限する最小電流値（トリップ電流値ＩＴ）を意味し、これら以外でもＰＴＣサーミスタの電流制限特性（ヒューズ機能素子の機能電流特性）を規定するのに用いるいずれか一つの共通の規定値であればよい。

通常に、音声再生レベルが低く、スピーカー保護回路の入力端子に増幅器から供給される信号電流Ｉ０が最大保護電流値ＩＧ１よりも小さい場合には、第１および第２のＰＴＣサーミスタは、スピーカーのボイスコイルの直流抵抗値Ｒｄｃよりも小さい抵抗値Ｒｓ１、Ｒｓ２を維持するので、スピーカー保護回路の出力に接続するスピーカーのボイスコイルには、第１および第２のＰＴＣサーミスタを通過した信号電流が供給され、音声再生される。ハウリングが発生しておらず、信号電流Ｉ０が最大保護電流値ＩＧ１よりも小さい場合も同様である。なお、信号電流Ｉ０が、低域通過フィルタ回路のカットオフ周波数以上の周波数成分を含む場合には、第１のＰＴＣサーミスタに流れる信号電流の方が、第２のＰＴＣサーミスタに流れる信号電流よりも大きくなるので、第１および第２のＰＴＣサーミスタは、最大保護電流値ＩＧ１と最大保護電流値ＩＧ２とが等しくてもよい。

次に、音声再生レベルが高く、ハウリングが発生する場合には、スピーカー保護回路の入力端子に増幅器から供給される信号電流Ｉ０が最大保護電流値ＩＧ１以上に大きくなると、第１のＰＴＣサーミスタの抵抗値Ｒｓ１が急激に増大し、いわばオープン状態になる。その結果、信号電流Ｉ０は、第１のＰＴＣサーミスタに対して並列に接続する低域通過フィルタ回路ならびに第２のＰＴＣサーミスタに流れる。低域通過フィルタ回路が、例えばカットオフ周波数が５００Ｈｚ〜４ｋＨｚのコイル素子であれば、ハウリングで正帰還する約５ｋＨｚ以上の高い周波数の信号をカットするので、ハウリングは抑制される。一方で、低域通過フィルタ回路において高い周波数の信号がカットされた信号電流Ｉ０が第２のＰＴＣサーミスタの最大保護電流値ＩＧ２以下であれば、第２のＰＴＣサーミスタはスピーカーのボイスコイルの直流抵抗値Ｒｄｃよりも小さい抵抗値Ｒｓ２を維持するので、スピーカー保護回路の出力に接続するスピーカーのボイスコイルには、低域通過フィルタ回路および第２のＰＴＣサーミスタを通過した信号電流Ｉ０が供給され、人の歌声の基本周波数が含まれる５００Ｈｚ以下のレベルは変化することなく音声再生される。したがって、音声再生レベルが高くてもハウリングを抑制し、安定した音声再生が可能になる。抵抗素子による電圧降下が発生しないので、音声再生レベルが急激に変化せず、カラオケの場合にはマイクロホンを使って歌うユーザーにとっては歌い易くなるとともに、ハウリングが抑制されることで更に歌いやすくなる。

さらに音声再生レベルが高く、スピーカーシステムの定格入力電力で規定される電流よりも過大な信号電流Ｉ０がスピーカーのボイスコイルに流れるような場合には、低域通過フィルタ回路において高い周波数の信号がカットされた信号電流が第２のＰＴＣサーミスタの最大保護電流値ＩＧ２よりも大きくなると、第２のＰＴＣサーミスタの抵抗値Ｒｓ２が急激に増大し、第２のＰＴＣサーミスタがいわばオープン状態になる。その結果、スピーカーのボイスコイルが断線するのが防止される。このとき、第２のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する抵抗素子（スピーカーの定格インピーダンス以上から２倍以下の範囲の直流抵抗値を有する。）ならびに第３のＰＴＣサーミスタ（過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ３が第２のＰＴＣサーミスタの最大保護電流値ＩＧ２以上である。）をさらに備えていれば、音声再生レベルは低下するものの所定のレベル範囲で音声再生を継続することができ、さらに過大な電流がスピーカーのボイスコイルに流れるような場合にも、スピーカーのボイスコイルが断線するのを防止することができる。

本発明のスピーカー保護回路は、スピーカーシステムに内蔵されていてもよく、また、増幅器の出力端子とスピーカーとの間に独立して挿入接続して使用することができる。この場合、複数の異なる定格入力電力を有するスピーカーシステムに対応できるように、複数の第１のＰＴＣサーミスタと、複数の第２のＰＴＣサーミスタと、複数の第１ならびに第２のＰＴＣサーミスタからそれぞれ一つを一組として選択して接続する選択手段とをさらに備える。選択手段は、出力端子に接続するスピーカーに規定される定格入力電力に応じた複数の選択ポジションを有し、複数の選択ポジションに応じた接続を行うスイッチ回路、あるいは、複数の出力端子を備える。その結果、様々な増幅器とスピーカーシステムの組み合わせに対応することができ、さらに、良好にハウリングを抑制する一方で、同時にスピーカーのボイスコイルが断線するのを防止することができる。

本発明のスピーカー保護回路およびこれを用いたスピーカーシステムは、ハウリングを原因とする過大電流によりスピーカー（特に高い周波数を再生するツィーター）のボイスコイルが断線するのを防止し、また、ハウリングを抑制して安定した音声再生が可能になり、カラオケの場合にはマイクロホンを使って歌うユーザーにとって歌い易くすることができる。

本発明のスピーカー保護回路は、ハウリングを原因とする過大電流によりスピーカーのボイスコイルが断線するのを防止し、また、ハウリングを抑制して安定した音声再生を可能にするという目的を、増幅器の出力端子に接続する入力端子と、スピーカーに接続する出力端子と、入力端子と出力端子とに接続する第１のＰＴＣサーミスタと、第１のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する低域通過フィルタ回路ならびに第２のＰＴＣサーミスタ、を備えるにすることにより、実現した。

以下、本発明の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路およびこれを用いたスピーカーシステムについて説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路１０を用いたカラオケ再生システム１について説明する概略図である。カラオケ再生システム１は、マイクロホン２と、カラオケ演奏回路３ａおよび増幅回路３ｂを含む増幅器３と、スピーカー４と、増幅器３の出力端子３ｃ、３ｄとスピーカー４の入力端子４ａ、４ｂとの間に接続されるスピーカー保護回路１０と、から構成される。（図示しない）ユーザーが、マイクロホン２を使って歌うと、マイクロホン２が集音した音声信号とカラオケ演奏回路３ａが再生する伴奏信号がミキシングされ、増幅回路３ｂで電力増幅される。スピーカー４にはミキシングされた音声信号がスピーカー保護回路１０を介して供給され、その結果、ユーザーが居る空間に向けてユーザーの歌声および伴奏が音声再生され、ユーザーは再生される歌声および伴奏を聴きながら歌うことができる。

カラオケにおいては、ユーザーは快く歌うために、極めて高い音声再生レベルまで増幅器３のボリュームを上げることがある。その結果、スピーカー４の定格入力電力で規定される電流よりも過大な電流がスピーカーのボイスコイルに流れる場合がある。また、極めて高い音声再生レベルが要求されるような場合には、スピーカー４で再生された音声が、マイクロホン２で集音されて増幅されて再生されてしまうので、約５ｋＨｚ以上の高い周波数帯域の信号が正帰還状態になるハウリングが発生しやすくなる。そこで、スピーカー保護回路１０は、ハウリングを原因とする過大な電流によりスピーカーのボイスコイルが断線し、その結果、音声再生ができなくなるのを防止するため、増幅器３とスピーカー４との間に挿入接続される。

なお、スピーカー４は、高音域用のツィーター４ｃ（高音域通過用コンデンサ４ｅを含む）と全帯域用のフルレンジ４ｄから構成され、高音域用のツィーター４ｃと、全帯域用のフルレンジ４ｄは、入力端子４ａ、４ｂに対して並列に接続される。例えば、スピーカー４の定格入力電力は、５０Ｗ（ワット）であり、スピーカー４の定格インピーダンス（ボイスコイルの直流抵抗値Ｒｄｃ）が８Ω（オーム）であり、スピーカー４の定格入力電力で規定される電流は、約２．５Ａ（アンペア）である。本実施例において、スピーカー４とスピーカー保護回路１０は、別々に構成されているが、スピーカー保護回路１０はスピーカー４に内蔵されていてもよい。

本実施例において、スピーカー保護回路１０は、増幅器３の出力端子に接続する入力端子１１と、スピーカー４の入力端子に接続する出力端子１２とを備え、入力端子１１ならびに出力端子１２は、それぞれ正（＋）負（−）一組の端子（１１ａおよび１１ｂ、１２ａおよび１２ｂ）から構成される。具体的には、入力端子１１ａは、増幅器３の正側出力端子３ｃに接続し、入力端子１１ｂは、増幅器３の負側出力端子３ｄに接続し、出力端子１２ａは、スピーカー４の正側入力端子４ａに接続し、出力端子１２ｂは、スピーカー４の負側入力端子４ｂに接続する。また、入力端子１１ｂと出力端子１２ｂとの間は、接続線１６で短絡（インピーダンス素子等を介さずに直接に接続）されている。

増幅器３の正側出力端子３ｃに接続する入力端子１１ａと、スピーカー４の正側入力端子４ａに接続する出力端子１２ａとの間には、ＰＴＣサーミスタ１３が接続されている。ＰＴＣサーミスタ１３は、チタン酸バリウムを主成分とするチタン酸バリウム系酸化物半導体素子であり、常温（気温約２０℃）では抵抗値Ｒｓ１が低く、電流が通過して発熱し温度が上昇すると急激に抵抗値Ｒｓ１が増大する電流制限素子として機能し、温度が下がると再び抵抗値Ｒｓ１が低くなる。ここで、ＰＴＣサーミスタ１３（レイケム社製 ポリスイッチ（商標） ＲＸＥ０９０）の抵抗値Ｒｓ１の最小値は、約０．２Ωであり、最大ではほぼ絶縁状態である。また、過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ１としては、ＰＴＣサーミスタ１３の抵抗値Ｒｓ１が急激に変化せずに流せる最大電流値（保持電流値ＩＨ１）が約０．９Ａ、もしくは、第１のＰＴＣサーミスタ１３の抵抗値Ｒｓ１が急激に変化して制限する最小電流値（トリップ電流値ＩＴ１）が約１．８Ａである。

ＰＴＣサーミスタ１３に対しては、相互に直列に接続する低域通過フィルタ回路１４ならびにＰＴＣサーミスタ１５が並列に接続されている。具体的には、低域通過フィルタ回路１４は、その入力と出力に直列に接続されているチョークコイル１４ａであり、１．８ｍＨのリアクタンスを有する。したがって、低域通過フィルタ回路１４は、スピーカー４の定格インピーダンスの抵抗成分（約８Ω）との関係で定まるカットオフ周波数が約７００Ｈｚであり、カットオフ周波数以上では−６ｄＢ／Ｏｃｔ．特性を有する。

また、ＰＴＣサーミスタ１５も、チタン酸バリウムを主成分とするチタン酸バリウム系酸化物半導体素子であり、常温（気温約２０℃）では抵抗値Ｒｓ２が低く、電流が通過して発熱し温度が上昇すると急激に抵抗値Ｒｓ２が増大する電流制限素子として機能し、温度が下がると再び抵抗値Ｒｓ２が低くなる。ここで、ＰＴＣサーミスタ１５（レイケム社製 ポリスイッチ（商標） ＲＸＥ１１０）の抵抗値Ｒｓ２の最小値は、約０．１５Ωであり、最大ではほぼ絶縁状態である。また、過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ２としては、ＰＴＣサーミスタ１５の抵抗値Ｒｓ２が急激に変化せずに流せる最大電流値（保持電流値ＩＨ２）は約１．１Ａ、もしくは、ＰＴＣサーミスタ１５の抵抗値Ｒｓ２が急激に変化して制限する最小電流値（トリップ電流値ＩＴ２）は約２．２Ａである。

例えば、カラオケ再生システム１において、通常の音声再生レベルで信号電流Ｉ０が小さい場合、スピーカー保護回路１０の入力端子１１ａに増幅器３から供給される信号電流Ｉ０は、カットオフ周波数以下の周波数成分は第１および第２のＰＴＣサーミスタ１３および１５を、カットオフ周波数以上の周波数成分は主に第１のＰＴＣサーミスタ１３を通過する。音声再生レベルが高く、ハウリングが発生する場合には、信号電流Ｉ０が最大保護電流値ＩＨ１以上（約０．９Ａ〜）に大きくなると、ＰＴＣサーミスタ１３の抵抗値Ｒｓ１が急激に増大し、いわばオープン状態になるので、信号電流Ｉ０は、並列に接続するチョークコイル１４ａならびにＰＴＣサーミスタ１５を通過する。チョークコイル１４ａが、ハウリングで正帰還する約５ｋＨｚ以上の高い周波数の信号をカットするので、ハウリングは抑制される。さらに音声再生レベルが高くなる場合や、強いハウリングが発生する場合には、信号電流Ｉ０が最大保護電流値ＩＨ２以上（約１．１Ａ〜）に大きくなると、ＰＴＣサーミスタ１５の抵抗値Ｒｓ２が急激に増大し、信号電流Ｉ０はほぼ遮断される。したがって、スピーカー保護回路１０は、スピーカー４のボイスコイルが断線するのを防止することができる。

また、カラオケ再生システム１において、従来のスピーカー保護回路５０を用いた場合に比較して、本実施例のスピーカー保護回路１０を用いた場合は、ハウリングの発生頻度が下がり、ユーザーは歌い易くなる。例えば、従来のスピーカー保護回路５０を用いた場合に、通常の音声再生レベル（音圧レベル約９０ｄＢ）ではハウリング発生頻度が約０回／分（ほぼ発生しない）、高い音声再生レベル（音圧レベル約１００ｄＢ）では約３回／分、更に高い音声再生レベル（音圧レベル約１１５ｄＢ）では約１０回／分であるのに対して、本実施例のスピーカー保護回路１０を用いた場合は、通常の音声再生レベル（音圧レベル約９０ｄＢ）ならびに高い音声再生レベル（音圧レベル約１００ｄＢ）では約０回／分（ほぼ発生しない）であり、更に高い音声再生レベル（音圧レベル約１１５ｄＢ）では約１回／分であり、ハウリングの発生が抑制される。加えて、抵抗素子による電圧降下が発生しないので、ＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作しても人の歌声の基本周波数が含まれる５００Ｈｚ以下の音声再生レベルが急激に変化せず、ユーザーの歌声および伴奏を聴きながら歌うこともできるという利点がある。

図２は、本発明の他の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路２０を用いたカラオケ再生システム１について説明する概略図である。このカラオケ再生システム１は、スピーカー保護回路２０以外は、実施例１のスピーカー保護回路１０を含むカラオケ再生システム１と共通するので、共通する部分の説明は省略する。

本実施例のスピーカー保護回路２０は、実施例１のスピーカー保護回路１０の構成に加えて、ＰＴＣサーミスタ１５に並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する抵抗素子２１ならびにＰＴＣサーミスタ２２と、をさらに備える。スピーカー保護回路１０と共通する部分の説明は省略する。抵抗素子２１は、８Ω〜１６Ωの範囲で選択可能であり、スピーカー４の定格インピーダンス８Ω以上から２倍以下の範囲の直流抵抗値を有する。ＰＴＣサーミスタ２２は、常温（気温約２０℃）では抵抗値Ｒｓ３が低く、電流が通過して発熱し温度が上昇すると急激に抵抗値Ｒｓ３が増大する電流制限素子として機能し、温度が下がると再び抵抗値Ｒｓ３が低くなる。ここで、ＰＴＣサーミスタ２２（レイケム社製 ポリスイッチ（商標）ＲＸＥ１３５）の抵抗値Ｒｓ３の最小値は、約０．１２Ωであり、最大ではほぼ絶縁状態である。また、過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ３としては、ＰＴＣサーミスタ２２の抵抗値Ｒｓ３が急激に変化せずに流せる最大電流値（保持電流値ＩＨ３）は約１．３５Ａ、もしくは、ＰＴＣサーミスタ２２の抵抗値Ｒｓ３が急激に変化して制限する最小電流値（トリップ電流値ＩＴ３）は約２．７Ａである。

例えば、さらに音声再生レベルが高くなる場合や、強いハウリングが発生する場合に、信号電流Ｉ０が最大保護電流値ＩＨ２以上（約１．１Ａ〜）に大きくなると、ＰＴＣサーミスタ１５の抵抗値Ｒｓ２が急激に増大し、信号電流Ｉ０は抵抗素子２１ならびにＰＴＣサーミスタ２２を通過する。８Ω〜１６Ωの直流抵抗値を有する抵抗素子２１において電圧降下が発生するので、定格インピーダンス８Ωのスピーカー４に加わる電圧が約１／３から１／２の範囲に減少し、音声再生レベルは低下する（約−１０ｄＢから−６ｄＢ）ものの所定のレベル範囲で音声再生を継続することができる。さらに過大な最大保護電流値ＩＨ３以上（約１．３５Ａ〜）の信号電流Ｉ０がスピーカー４のボイスコイルに流れようとする場合にも、ＰＴＣサーミスタ２２の抵抗値Ｒｓ３が急激に増大していわばオープン状態になり、信号電流Ｉ０を制限する。その結果、スピーカー４のボイスコイルが断線するのを防止することができる。

図３は、本発明の他の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路３０について説明する概略図である。図３においては、実施例１ならびに実施例２のスピーカー保護回路１０ならびに２０と共通する部分については、共通する番号を付し、共通する部分の説明は省略する。

本実施例のスピーカー保護回路３０は、実施例１のスピーカー保護回路１０の構成に加えて、入力側がＰＴＣサーミスタ１３に並列に接続するＰＴＣサーミスタ３３と、入力側がＰＴＣサーミスタ１５に並列に接続するＰＴＣサーミスタ３５と、ＰＴＣサーミスタ１３もしくはＰＴＣサーミスタ３３の出力側の一方に選択的に接続する選択スイッチ３１と、ＰＴＣサーミスタ１５もしくはＰＴＣサーミスタ３５の出力側の一方に選択的に接続する選択スイッチ３２と、をさらに備える。選択スイッチ３１の出力と、選択スイッチ３２の出力とは、出力端子１２ａに接続する。

ここで、ＰＴＣサーミスタ３３は、実施例１のＰＴＣサーミスタ１５と同一の素子であり、ＰＴＣサーミスタ１３よりも過大電流保護動作する最大保護電流値が大きい。また、ＰＴＣサーミスタ３５は、実施例２のＰＴＣサーミスタ２２と同一の素子であり、ＰＴＣサーミスタ１５よりも過大電流保護動作する最大保護電流値が大きい。もちろん、ＰＴＣサーミスタ３３および３５は、上記以外の他の過大電流保護動作する最大保護電流値が異なるＰＴＣサーミスタから選択可能である。

また、スピーカー保護回路３０では、低域通過フィルタ回路１４に代えて、低域通過フィルタ回路３４が設けられる。低域通過フィルタ回路３４は、その入力と出力に直列に接続されているチョークコイル３４ａと、チョークコイル３４ａの出力側から接続線１６に分岐して相互に直列に接続する抵抗素子３４ｂとコンデンサ３４ｃとを含む。チョークコイル３４ａは１．０ｍＨのリアクタンスを有し、抵抗素子３４ｂは１５Ωの直流抵抗値を有し、コンデンサ３４ｃは６．８μＦのキャパシタンスを有する。したがって、低域通過フィルタ回路３４は、カットオフ周波数が約２ｋＨｚであり、カットオフ周波数以上では−１２ｄＢ／Ｏｃｔ．特性を有する。もちろん、低域通過フィルタ回路３４は、実施例１の−６ｄＢ／Ｏｃｔ．のフィルタ回路でもよく、他の−１８ｄＢ／Ｏｃｔ．のフィルタ回路でもよい。低域通過フィルタ回路のカットオフ特性が急になればハウリング抑制の効果を高くすることができる。

スピーカー保護回路３０は、ＰＴＣサーミスタ１３もしくはＰＴＣサーミスタ３３の一方に選択的に接続する選択スイッチ３１と、ＰＴＣサーミスタ１５もしくはＰＴＣサーミスタ３５の一方に選択的に接続する選択スイッチ３２と、を備えるので、出力端子１２ａおよび１２ｂに接続する複数の定格入力電力が異なるスピーカー４に対応して、定格入力電力に応じた複数の選択ポジションを有する。 例えば、選択スイッチ３１でＰＴＣサーミスタ１３を選択し、かつ、選択スイッチ３２でＰＴＣサーミスタ１５を選択した場合には、約５０Ｗの定格入力電力のスピーカー４に対応が可能であり、また、選択スイッチ３１でＰＴＣサーミスタ３３を選択し、かつ、選択スイッチ３２でＰＴＣサーミスタ３５を選択した場合には、更に定格入力電力が大きい約８０Ｗのスピーカー４に対応が可能になる。

本実施例のスピーカー保護回路３０では、さらに複数の異なる電流値で過大電流保護動作するＰＴＣサーミスタを備え、さらに多くの選択ポジションを備える選択スイッチ３１および３２でこれらの組合せが選択できるようにしてもよい。様々な増幅器３とスピーカー４の組み合わせに対応することができ、さらに、良好にハウリングを抑制する一方で、同時にスピーカー４のボイスコイルが断線するのを防止することができる。

図４は、本発明の他の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路４０について説明する概略図である。図４においては、実施例１から実施例３のスピーカー保護回路１０、２０ならびに３０と共通する部分については、共通する番号を付し、共通する部分の説明は省略する。

本実施例のスピーカー保護回路４０は、実施例３のスピーカー保護回路３０の選択スイッチ３１および選択スイッチ３２が省略され、ＰＴＣサーミスタ１３の出力とＰＴＣサーミスタ１５の出力とが予め接続してあり、同様に、ＰＴＣサーミスタ３３の出力とＰＴＣサーミスタ３５の出力とが予め接続してある。また、出力端子１２ａに代えて、複数の出力端子４１ａおよび４１ｂが設けられ、出力端子４１ａにはＰＴＣサーミスタ１３の出力とＰＴＣサーミスタ１５の出力が接続し、出力端子４１ｂにはＰＴＣサーミスタ３３の出力とＰＴＣサーミスタ３５の出力が接続する。

したがって、スピーカー４の正側入力端子４ａとスピーカー保護回路４０の出力端子４１ａとを接続した場合には、約５０Ｗの定格入力電力のスピーカー４に対応が可能であり、また、スピーカー４の正側入力端子４ａとスピーカー保護回路４０の出力端子４１ａとを接続した場合には、更に定格入力電力が大きい約８０Ｗのスピーカー４に対応が可能になる。

本実施例のスピーカー保護回路４０においても、さらに複数の異なる電流値で過大電流保護動作するＰＴＣサーミスタと、複数の出力端子を備え、複数の定格入力電力のスピーカー４に対応できるようにしてもよい。選択スイッチを設ける場合に比べて、スピーカー保護回路４０のコスト低減が可能であり、様々な増幅器３とスピーカー４の組み合わせに対応することができ、さらに、良好にハウリングを抑制する一方で、同時にスピーカー４のボイスコイルが断線するのを防止することができる。

本発明のスピーカー保護回路は、カラオケや拡声に使用されるスピーカー、もしくは、スピーカーシステムのみならず、ハウリングが発生する可能性がある遠隔地を結ぶ会議システム、もしくは、電話（携帯電話を含む）のハンズフリー装置に使用されるスピーカーにも適用が可能である。

本発明の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路１０を用いたカラオケ再生システム１について説明する概略図である。（実施例１） 本発明の他の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路２０を用いたカラオケ再生システム１について説明する概略図である。（実施例２） 本発明の他の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路３０について説明する概略図である。（実施例３） 本発明の他の好ましい実施形態によるスピーカー保護回路４０について説明する概略図である。（実施例４） 従来の実施形態によるスピーカー保護回路５０を用いたカラオケ再生システム１について説明する概略図である。

符号の説明

１ カラオケ再生システム
２ マイクロホン
３ 増幅器
４ スピーカー
１０、２０、３０、４０ スピーカー保護回路
１１ 入力端子
１２、４１ 出力端子
１３、１５、２２、３３、３５ ＰＴＣサーミスタ
１４、３４ 低域通過フィルタ
１６ 接続線
５０ スピーカー保護回路
５１ 入力端子
５２ 出力端子
５３ ＰＴＣサーミスタ
５４ 抵抗素子
５５ 接続線

Claims (12)

1. 増幅器の出力端子に接続する入力端子と、スピーカーに接続する出力端子と、
   該入力端子と該出力端子とに接続する第１のＰＴＣサーミスタと、
   該第１のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する低域通過フィルタ回路ならびに第２のＰＴＣサーミスタ、を備える、
   スピーカー保護回路。
2. 前記第２のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ２が、前記第１のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ１以上である、請求項１に記載のスピーカー保護回路。
3. 前記低域通過フィルタ回路が、カットオフ周波数を５００Ｈｚ〜４ｋＨｚとする、請求項１または２に記載のスピーカー保護回路。
4. 前記低域通過フィルタ回路が、その入力と出力とに直列に接続するコイル素子を含む、請求項１から３のいずれかに記載のスピーカー保護回路。
5. 前記第２のＰＴＣサーミスタに並列に接続し、かつ、相互に直列に接続する抵抗素子ならびに第３のＰＴＣサーミスタ、をさらに備える、
   請求項１から４のいずれかに記載のスピーカー保護回路。
6. 前記第３のＰＴＣサーミスタが過大電流保護動作する最大保護電流値ＩＧ３が、前記第２のＰＴＣサーミスタの最大保護電流値ＩＧ２以上である、請求項５に記載のスピーカー保護回路。
7. 前記第３のＰＴＣサーミスタに直列に接続する抵抗素子が、スピーカーの定格インピーダンス以上から２倍以下の範囲の直流抵抗値を有する、請求項５または６に記載のスピーカー保護回路。
8. 前記入力端子ならびに前記出力端子が、それぞれ正負一組の端子から構成され、
   該入力端子の負側端子が、該出力端子の負側端子もしくは正側端子のいずれか一方と短絡されている、
   請求項１から７のいずれかに記載のスピーカー保護回路。
9. 前記スピーカー保護回路が、複数の前記第１のＰＴＣサーミスタと、複数の前記第２のＰＴＣサーミスタと、該複数の前記第１ならびに第２のＰＴＣサーミスタからそれぞれ一つを一組として選択して接続する選択手段と、を備え、
   該選択手段が、前記出力端子に接続するスピーカーに規定される定格入力電力に応じた複数の選択ポジションを有する、
   請求項１から８のいずれかに記載のスピーカー保護回路。
10. 前記選択手段が、前記複数の第１のＰＴＣサーミスタと前記出力端子とを選択して接続する第１のスイッチ回路と、前記複数の第２のＰＴＣサーミスタと該出力端子とを選択して接続する第２のスイッチ回路と、を備える請求項９に記載のスピーカー保護回路。
11. 前記スピーカー保護回路が、前記選択手段の複数の選択ポジションに応じた複数の前記出力端子を備える、請求項９に記載のスピーカー保護回路。
12. 前記出力端子に接続するスピーカーと、請求項１から１１のいずれかに記載のスピーカー保護回路と、を含むスピーカーシステム。
    
    
    

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