JP2008278631A - オーディオ装置及びオーディオ機器用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源の悪影響を排除することによって高品位のオーディオ再生を実現することができるオーディオ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るオーディオ装置は、オーディオ回路を内蔵する本体と、外部から供給される商用電源の交流電力を開閉するスイッチ手段と、スイッチ手段を介して入力された交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、交流直流変換部にて変換された直流電力を充放電するバッテリと、本体を動作させるときには、バッテリから放電される直流電力を本体に供給すると共にスイッチ手段を開き、本体を動作させないときには、スイッチ手段を閉じ、交流直流変換部にて変換された直流電源を用いてバッテリを充電する電源制御部と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、オーディオ装置及びオーディオ機器用電源装置に係り、特に、高品位なオーディオ信号を扱うオーディオ装置及びオーディオ機器用電源装置に関する。

高品位の音質を楽しむオーディオファンの間では、商用電源から入り込む僅かなノイズや電源電圧の不安定さが嫌われ、音楽の微妙なニュアンスや低雑音性が重要視されている。商用電源からの悪影響を少なくするために大型のノイズフィルタや高価な安定化電源をオーディオ機器と商用電源の間に設置する等、電源の質向上のための様々な対策が従来から採られている。

しかしながら、商用電源がオーディオ機器に接続されている限りは、どのような対策を採っても商用電源の悪影響を完全には排除できない。特に、接地ループから入り込んでくる商用電源に起因する雑音を完全に遮断することは不可能であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、商用電源の悪影響を排除することによって高品位のオーディオ再生を実現することができるオーディオ装置及びオーディオ機器用電源装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るオーディオ装置は、請求項１に記載したように、オーディオ回路を内蔵する本体と、外部から供給される商用電源の交流電力を開閉するスイッチ手段と、前記スイッチ手段を介して入力された前記交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、前記交流直流変換部にて変換された直流電力を充放電するバッテリと、前記本体を動作させるときには、前記バッテリから放電される前記直流電力を前記本体に供給すると共に前記スイッチ手段を開き、前記本体を動作させないときには、前記スイッチ手段を閉じ、前期交流直流変換部にて変換された前記直流電源を用いて前記バッテリを充電する電源制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係るオーディオ装置は、請求項５に記載したように、オーディオ回路を内蔵するオーディオ機器に電力を供給するオーディオ機器用電源装置において、外部から供給される商用電源の交流電力を開閉するスイッチ手段と、前記スイッチ手段を介して入力された前記交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、前記交流直流変換部にて変換された直流電力を充放電するバッテリと、前記オーディオ機器を動作させるときには、前記バッテリから放電される前記直流電力を前記オーディオ機器に供給すると共に前記スイッチ手段を開き、前記オーディオ機器を動作させないときには、前記スイッチ手段を閉じて前期交流直流変換部にて変換された前記直流電源を用いて前記バッテリを充電する電源制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明に係るオーディオ装置及びオーディオ機器用電源装置によれば、商用電源の悪影響を排除することによって高品位のオーディオ再生を実現することができる。

本発明に係るオーディオ装置及びオーディオ機器用電源装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

（１）構成
図１は、本発明の一実施形態に係るオーディオ装置１の構成例を示す図である。オーディオ装置１は、オーディオ装置本体（本体）８０と、これに直流電源を供給する電源部２とから構成されている。

オーディオ装置本体８０は、本体スイッチ８１とオーディオ回路７０を有している。本体スイッチ８１は、例えばオーディオ装置本体８０の前面パネル（図示せず）に配置される。ユーザがこの本体スイッチ８１を操作することによってオーディオ装置本体８０に入力される直流電源を開閉し、オーディオ装置本体８０の動作をオン、オフする。

オーディオ回路７０は、例えば、ＣＤプレーヤ回路、チューナ回路、レコードプレーヤ回路、プリアンプ回路、パワーアンプ回路、パワードスピーカ回路等であり、オーディオ全般の回路を含むものである。

電源部２は、入力フィルタ１０、メインスイッチ２０、スイッチ手段３０、絶縁型交流直流変換部４０、充電器５１、バッテリ６０、バッテリ残量検出部５２、インジケータ（表示手段）５３等を備えて構成されている。充電器５１とバッテリ残量検出部５２とで電源制御部５０を構成している。

電源部２は、オーディオ装置本体８０がオフ（非動作）のときに、外部からコンセント１０１を介して入力される商用電源１００を用いてバッテリ６０を充電し、オーディオ装置本体８０がオンのときは、バッテリ６０の放電電力を用いてオーディオ装置本体８０を動作させることを主要な機能とするものである。

入力フィルタ１０は、商用電源１００に重畳された外来ノイズを低減させるフィルタである。メインスイッチ２０は、例えばオーディオ装置１の筐体（図示せず）の背面パネルに配設されるスイッチであり、オーディオ装置１を長期間使用しない場合等に商用電源１００を切断するためのスイッチである。ユーザが日常操作するオーディオ装置１の電源スイッチはこのメインスイッチ２０ではなく、前面パネル等に設けられている本体スイッチ８１の方である。なお、メインスイッチ２０を設けない構成としてもよい。

スイッチ手段３０は、リレー回路等を具備する交流電力の開閉手段である。スイッチ手段３０の「開」と「閉」の設定は、本体スイッチ８１の開閉状態（この開閉状態はユーザの操作によって設定される）基づく制御信号とバッテリ残量検出部５２から出力される信号とに基づいて行われる。スイッチ手段３０が「開」に設定されたときには、商用電源１００はグランド系も含めてスイッチ手段３０の前後で完全に遮断される。この結果、商用電源１００の基本波や高調波のリップル、商用電源１００の電圧変動、商用電源１００に重畳されているノイズ、といった商用電源１００に起因する悪影響がスイッチ手段３０の後段に伝播することはなくなる。

絶縁型交流直流変換部４０は、入力側と出力側が直流的に絶縁されたＡＣ／ＤＣコンバータであり、交流の商用電源１００を所定の電圧の直流電力に変換する。

充電器５１は、バッテリ６０の充放電を制御する手段である。例えば、充放電スイッチ５１ａを閉じたときには、絶縁型交流直流変換部４０から出力される直流電力でバッテリ６０を充電する。一方、充放電スイッチ５１ａを開いたときには、バッテリ６０に対する充電は行われず、バッテリ６０の電力（放電電力）はバッテリ残量検出部５２を介してオーディオ装置本体８０に供給される。充放電の切換えは、本体スイッチ８１の開閉状態に基づく制御信号とバッテリ残量検出部５２から出力される信号とに基づいて行われる。

バッテリ残量検出部５２は、例えばバッテリ６０の出力電圧に基づいてバッテリ６０の残量を検出する手段である。バッテリ６０の残量が所定量（閾値)以下となった場合にはこれを検出し、スイッチ手段３０と充電器５１に対して残量不足を示す信号を出力する。

インジケータ５３は、スイッチ手段３０が開いているのか、或いは閉じているのかをユーザに視認させるための表示手段である。

（２）動作
上記のように構成されたオーディオ装置１の動作に付いて説明する。なお、以下では、メインスイッチ２０がオンの状態に設定されているものとして説明する。

オーディオ装置本体８０の本体スイッチ８１がユーザによってオフとされ、オーディオ装置本体８０が非動作のときは、非動作状態であることを示す制御信号によってスイッチ手段３０は「閉」に設定される。また、この制御信号によって充電器５１は充電側に設定される（スイッチ５１ａが閉じられる）。この結果、商用電源１００から変換された直流電力（絶縁型交流直流変換部４０の出力）はバッテリ６０に供給され、バッテリ６０が充電される。このとき、本体スイッチ８１はオフでありオーディオ装置本体８０は非動作である。従ってオーディオ装置本体８０が商用電源１００の影響を受けることは無い。

ユーザの操作によって本体スイッチ８１がオンに設定されると、これを示す制御信号によってスイッチ手段３０は「開」に設定され、同時に充電器５１も放電側に設定される。この結果、バッテリ６０から放電された直流電力がバッテリ残量検出部５２を介してオーディオ装置本体８０に供給される。つまり、オーディオ装置本体８０はバッテリ６０の直流電力によって動作する。

オーディオ装置本体８０が動作しているときは、スイッチ手段３０は「開」に設定されており、前述したように商用電源１００の悪影響は完全に遮断された状態である。このため、オーディオ装置本体８０に供給されるバッテリ６０の直流電力は、リップルやノイズの重畳がない極めて高品質の電源電力となる。

ところで、オーディオ装置本体８０をバッテリ６０のみの電力で駆動する場合、オーディオファンを満足させるような迫力のある音量を出力できるのか、或いはそのときのバッテリ６０の物理的大きさや継続放電時間は家庭内使用に耐えうる実用的な範囲内のものか、といった問題が考えられる。しかしながら、以下に述べるように、近時のデジタルオーディオアンプ技術の普及によって上記の問題はそれ程深刻な問題とはならない。

近時、高品位なオーディオ信号を扱うオーディオ回路の分野においてもデジタル化が進んできており、デジタルオーディオアンプとも呼ばれる方式の増幅器がオーディオ回路の最終段に用いられるようになってきている。デジタルオーディオアンプの最大の特徴は、非常に高い電源効率が得られる点にある。

図２は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）７１とＦＥＴ７２とからなるプッシュプル回路と、ＦＥＴ７３とＦＥＴ７４とからなるプッシュプル回路の２組のプッシュプル回路によって負荷であるスピーカ２００を駆動するデジタルオーディオアンプの構成例を示す図である。

各ＦＥＴは、ゲートに印加されるパルス信号によってスイッチング動作を行う。このとき、各ゲートに印加されるパルス信号は、元のアナログオーディオ信号をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）やパルス密度変調（ＰＤＭ：Pulse Density Modulation）することによって得られる２値のパルス信号である。

ＦＥＴで構成されたプッシュプル回路とスピーカ２００との間には、インダクタ７７ａ、７７ｂとキャパシタ７８ａ、７８ｂとで構成されるフィルタ回路が設けられている。各ＦＥＴのゲートに印加されたパルス信号によってスイッチングされた電流は、このフィルタ回路によって元のアナログオーディオ信号に復元され、スピーカ２００を駆動する。

各ＦＥＴはスイッチング素子として動作するため、ＦＥＴの内部で損失する電力は非常に少なく高い電源効率が得られる。

他方、図３は、従来から多く用いられているアナログオーディオアンプの典型的な構成例を示す図である。図３に示すアナログオーディオアンプでは、トランジスタ３０１、３０２と抵抗器３０３、３０４とで１組のプッシュプル回路を構成している。トランジスタ３０１、３０２のベースにはアナログオーディオ信号が印加され、トランジスタ３０１、３０２のコレクタとエミッタ間を流れる電流量を制御している。このような従来型のアナログオーディオアンプにおいては、トランジスタ３０１、３０２は、ベースに印加されるアナログ電圧によってその抵抗値が変化する可変抵抗器としてモデル化することができる。このため、トランジスタ３０１、３０２に印加される電源３０５、３０６の電力の多くは熱となって空間に放射されてしまうことになる。

このことが従来型のアナログオーディオアンプにおいては低い電源効率しか実現できない理由である。従来型のアナログオーディオアンプで得られる電源効率は、せいぜい３０％程度である。従って、大音量のオーディオ出力を得ようとすると、大電力の直流電源を必要とすることになる。

例えば、電源効率が３０％のアナログオーディオアンプにおいて、５０Ｗのオーディオ出力を得ようとすると、約１６７Ｗの直流電力を供給する必要がある。このような大電力の直流電力をバッテリのみから得ようとすると、バッテリの寸法、重量は非常に大きなものとなってしまい、また１回の充電で利用できる連続使用時間（放電時間）も限られたものとなってしまう。

このため、従来は、バッテリ駆動のオーディオ機器の分野は、ヘッドフォンや小型のスピーカを駆動する携帯型のオーディオ機器（ポータブルオーディオ機器や所謂ラジ・カセ等）に限定されており、据置き型の大形スピーカを大音量で駆動するオーディオ機器の電源にはもっぱら商用電源が用いられていた。

これに対して、図２に例示したデジタルオーディオアンプは、各ＦＥＴを電流制御素子として利用するのではなく、スイッチング素子として利用する形態であるため、各ＦＥＴで消費される電力（熱に変化する電力）は非常に小さく、その結果非常に高い電源効率が得られる。例えば、通常のデジタルオーディオアンプでは、８５％から９０％以上といった高い電源効率が実現できる。

電源効率が９０％のデジタルオーディオアンプにおいて、上記と同じ例として５０Ｗのオーディオ出力を得ようとした場合、約５６Ｗの直流電源で十分である。これは、同じオーディオ出力のアナログオーディオアンプに比べると約１／３の電力であり、この程度の電力であればバッテリのみでも十分実用に耐えうる電源を構成することが可能となる。

このような高い電源効率を実現可能なデジタルオーディオアンプの出現を背景として、本実施形態に係るオーディオ装置１では、図１に示したようにオーディオ装置本体８０をバッテリ６０のみで動作させるモードを基本モードとして構成している。

この結果、オーディオ装置本体８０が動作中に、商用電源１００をスイッチ手段３０によって完全に切り離すことが可能となり、商用電源１００からの回り込む雑音等が完全に排除された高品位のオーディオ信号再生を実現することができる。

一方、本実施形態では、本体スイッチ８１を切ってオーディオ装置本体８０が非動作となったときにバッテリ６０を自動的に充電するように構成している。従って、例えばユーザ（リスナー）が職場に行って家庭に不在のときや、就寝後といったオーディオ装置本体８０の空き時間（非動作期間）にバッテリ６０が充電され、職場から帰宅したときや起床後には、充電されたバッテリ６０の電力によって高音質のオーディオを楽しむことができる。

もっとも、長時間連続して音楽等を聴き続け、バッテリ６０の電力がオーディオ装置本体８０の駆動に必要な電力以下となってしまう場合も考えられる。そこで、本実施形態に係るオーディオ装置１の電源制御部５０では、バッテリ残量検出部５２を設けている。

バッテリ残量検出部５２は、バッテリ６０の残量を検出し、残量が所定の閾値以下となった場合には、オーディオ装置本体８０が動作中であってもスイッチ手段３０を閉じると共に充電器５１を充電側に設定し、商用電源１００を用いてバッテリ６０を充電するように制御している。この結果、商用電源１００によるバッテリ６０の充電と、バッテリ６０の出力電力によるオーディオ装置本体８０の駆動とが同時平行に行われることになる。

ただし、この状態では、オーディオ装置本体８０の電源自体はバッテリ６０から供給されているものの、スイッチ手段３０が閉じられているため、商用電源１００による悪影響を受ける可能性が出てくる。そこで、バッテリ６０が充電中であること、即ちスイッチ手段３０が閉じられていることをユーザに知らしめるべく、ＬＥＤ等のインジケータ（表示手段）５３を備える構成としている。インジケータ５３の表示により、仮に音質の劣化が生じた場合でも、その要因が商用電源１００の接続に起因するものであることをユーザは容易に把握することが可能となり、バッテリ６０の満充電を待つ等の適切な処置をとることができる。

（３）オーディオ機器用電源装置
図４は、本発明の一実施形態に係るオーディオ機器用電源装置３と、この電源装置によって駆動されるオーディオ機器４の構成例を示す図である。

図４に示したオーディオ機器用電源装置３の構成は、図１に示したオーディオ装置１の構成からオーディオ装置本体８０を除いた構成である。オーディオ機器用電源装置３の構成、及びその作用効果は前述したオーディオ装置１と重複するため説明を省略する。

また、図４に示したオーディオ機器４の基本的な構成は、図１に示したオーディオ装置本体８０の構成と同様のものである。但し、オーディオ機器４は、外部の商用電源でも動作可能なように、電源部８３と電源切換部８２を具備する構成となっている。つまり、オーディオ機器用電源装置３がない場合（或いは何らかの理由で使用できない場合）には商用電源によって動作させる。一方、オーディオ機器用電源装置３が使用可能な場合は、オーディオ機器用電源装置３から供給されるバッテリ６０の電力によって動作させると共に、電源部８３に接続されている商用電源用のコンセントを取り外すことによって商用電源による悪影響を完全に排除し、高品位のオーディオを享受することができる。

以上説明してきたように、本実施形態に係るオーディオ装置１、及びオーディオ機器用電源装置３によれば、非動作時に商用電源１００を用いてバッテリ６０を充電し、動作時には商用電源１００を完全に切り離してバッテリ６０のみの電力で動作させることによって、商用電源の悪影響が排除された高品位のオーディオ再生を実現することができる。

なお、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明の一実施形態に係るオーディオ装置の構成例を示す図。 本発明の一実施形態に係るオーディオ装置で用いられるデジタルオーディオアンプの構成を模式的に示す図。 従来のオーディオ装置で用いられているアナログオーディオアンプの構成を模式的に示す図。 本発明の一実施形態に係るオーディオ機器用電源装置の構成例を示す図。

符号の説明

１ オーディオ装置
２ オーディオ装置の電源部
３ オーディオ機器用電源装置
３０ スイッチ手段
４０ 交流直流変換部
５０ 電源制御部
５１ 充電部
５２ バッテリ残量検出部
６０ バッテリ
７０ オーディオ回路（デジタルオーディオアンプ）
８０ オーディオ装置本体（本体）
８１ 本体スイッチ

Claims (7)

1. オーディオ回路を内蔵する本体と、
   外部から供給される商用電源の交流電力を開閉するスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段を介して入力された前記交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、
   前記交流直流変換部にて変換された直流電力を充放電するバッテリと、
   前記本体を動作させるときには、前記バッテリから放電される前記直流電力を前記本体に供給すると共に前記スイッチ手段を開き、前記本体を動作させないときには、前記スイッチ手段を閉じ、前期交流直流変換部にて変換された前記直流電源を用いて前記バッテリを充電する電源制御部と、
   を備えたことを特徴とするオーディオ装置。
2. 前記電源制御部は、
   前記バッテリの残量を検出する残量検出部を具備し、
   前記残量検出部で検出された前記残量が所定量以上の場合において、前記本体を動作させるときには、前記バッテリから放電される前記直流電力を前記本体に供給すると共に前記スイッチ手段を開き、前記本体を動作させないときには、前記スイッチ手段を閉じ、前期交流直流変換部にて変換された前記直流電源を用いて前記バッテリを充電し、
   前記残量検出部で検出された前記残量が前記所定量に満たない場合において、前記本体を動作させるときには、前記スイッチ手段を閉じ、前期交流直流変換部にて変換された前記直流電力を用いて前記バッテリを充電すると共に前記バッテリから放電される前記直流電力を前記本体に供給する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ装置。
3. 前記本体を動作させているときに、前記スイッチ手段が開いているか閉じているのか否かを示す表示手段、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のオーディオ装置。
4. 前記本体のオーディオ回路は、
   スピーカに対して５０Ｗ以上のオーディオ出力を供給することが可能であり、
   前記スピーカへの出力段はデジタルオーディオアンプによって構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のオーディオ装置。
5. オーディオ回路を内蔵するオーディオ機器に電力を供給するオーディオ機器用電源装置において、
   外部から供給される商用電源の交流電力を開閉するスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段を介して入力された前記交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、
   前記交流直流変換部にて変換された直流電力を充放電するバッテリと、
   前記オーディオ機器を動作させるときには、前記バッテリから放電される前記直流電力を前記オーディオ機器に供給すると共に前記スイッチ手段を開き、前記オーディオ機器を動作させないときには、前記スイッチ手段を閉じて前期交流直流変換部にて変換された前記直流電源を用いて前記バッテリを充電する電源制御部と、
   を備えたことを特徴とするオーディオ機器用電源装置。
6. 前記電源制御部は、
   前記バッテリの残量を検出する残量検出部を具備し、
   前記残量検出部で検出された前記残量が所定量以上の場合において、前記オーディオ機器を動作させるときには、前記バッテリから放電される前記直流電力を前記オーディオ機器に供給すると共に前記スイッチ手段を開き、前記オーディオ機器を動作させないときには、前記スイッチ手段を閉じて前期交流直流変換部にて変換された前記直流電源を用いて前記バッテリを充電し、
   前記残量検出部で検出された前記残量が前記所定量に満たない場合において、前記オーディオ機器を動作させるときには、前記スイッチ手段を閉じ、前期交流直流変換部にて変換された前記直流電力を用いて前記バッテリを充電すると共に前記バッテリから放電される前記直流電力を前記本体に供給する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のオーディオ機器用電源装置。
7. 前記オーディオ機器を動作させているときに、前記スイッチ手段が開いているのか否かを示す表示手段、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のオーディオ機器用電源装置。

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