JP2009055421A

JP2009055421A - 増幅回路

Info

Publication number: JP2009055421A
Application number: JP2007221168A
Authority: JP
Inventors: Yukinao Sakuma; 幸直佐久間; Hiroyuki Kataoka; 弘行片岡; Junichi Ichihashi; 純一市橋; Toshiyuki Iimura; 敏之飯村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; System Solutions Co Ltd
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2009-03-12

Abstract

【課題】オーディオ等に使用される増幅回路において、貫通電流の発生を抑え、パワーアンプの過熱及び破壊を防止する。
【解決手段】本発明の増幅回路は、パワーアンプ１，過熱検出回路２，信号減衰回路３を備える。パワーアンプ１は、入力アナログ信号を増幅する第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を備える。過熱検出回路２は、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の過熱を検出するサーミスタＲｔを備える。信号減衰回路３は、過熱検出回路２による過熱検出に基づいて、入力アナログ信号を減衰させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、増幅回路に関し、特にオーディオに利用される増幅回路に関する。

一般に、オーディオ等に使用される音声信号を増幅する回路として、パワーアンプを利用した増幅回路が知られている。以下、従来の増幅回路について、図３を参照して説明する。パワーアンプ１は、正電圧（＋Ｖ１）と負電圧（−Ｖ１）の間に直列接続されたＮＰＮ型の第１のパワートランジスタＴｒ１とＰＮＰ型の第２のパワートランジスタＴｒ２により構成されている。

第１のパワートランジスタＴｒ１は、ダーリントン接続された２つのＮＰＮトランジスタで形成され、第２のパワートランジスタＴｒ２は、ダーリントン接続された２つのＰＮＰトランジスタで形成されている。

第１のパワートランジスタＴｒ１のコレクタには正電圧（＋Ｖ１）が供給され、第２のパワートランジスタＴｒ２のコレクタには負電圧（−Ｖ１）が供給されている。また、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のベースは共通接続されており、電圧アンプ１１を通して、アナログの入力信号が供給される。また、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のエミッタは共通接続されて、ここから入力信号が増幅された出力信号が得られる。出力信号はスピーカー５に供給される。

なお、このような増幅回路については、例えば特許文献１に記載されている。
特開平５−１６１９３３号公報

上述の増幅回路の通常動作において、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に流れる電流は、負荷抵抗であるスピーカー５を通して流れる。（図３の実線矢印を参照）

しかしながら、図４に示すように、電源クリップを引き起こすほどの大出力信号の場合には、負荷抵抗を通らず、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を通して正電圧（＋Ｖ１）から負電圧（−Ｖ１）に直接電流が流れる瞬間がある。これが貫通電流ＩＫである。（図３の破線矢印を参照）この貫通電流ＩＫにより、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が異常に発熱し、場合によっては破壊されるおそれがあった。

本発明の増幅回路は、入力アナログ信号がベースに印加され、入力アナログ信号を増幅する第１及び第２のトランジスタと、前記第１及び第２のトランジスタの過熱を検出する過熱検出素子を備えた過熱検出回路と、前記過熱検出回路による過熱検出に基づいて前記第１及び第２のトランジスタに印加される入力アナログ信号を減衰させる信号減衰回路と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、大信号が入力されパワーアンプ内のパワートランジスタが発熱したときは、過熱検出回路が過熱を感知し信号減衰回路により入力信号を減衰する。したがって、貫通電流の発生を抑え、パワーアンプ及びパワートランジスタの過熱及び破壊を防止することができる。

本発明によれば、オーディオ等に使用されるパワーアンプにおいて、貫通電流の発生を抑え、パワーアンプ及びパワートランジスタの過熱及び破壊を防止することができる。

本発明の増幅回路について図１及び図２を参照して説明する。図１は本発明の実施形態に係る増幅回路の回路図であり、図２はパワーアンプ１と過熱検出回路２が実装された実装回路基板Ｐの側面図である。図１に示すように、本発明の増幅回路は、パワーアンプ１，過熱検出回路２，信号減衰回路３からなる。なお、パワーアンプ１は、従来例（図３）で示した構成と同様であるため、説明を省略する。

パワーアンプ１が配置された実装回路基板Ｐと同一の基板上に、過熱検出回路２が配置されている。過熱検出回路２は、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ３及び抵抗Ｒ２１，Ｒ２２と、温度が上昇すると抵抗値が高くなる特性を有するサーミスタ（抵抗素子）Ｒｔを備えている。

直列接続された抵抗Ｒ２１とサーミスタＲｔにおいて、抵抗Ｒ２１には正電圧（＋Ｖ２）が供給され、サーミスタＲｔは接地されている。抵抗Ｒ２１とサーミスタＲｔの接続点にはトランジスタＴｒ３のベースが接続されている。また、トランジスタＴｒ３のコレクタには正電圧（＋Ｖ２）が供給され、エミッタは抵抗Ｒ２２を介して接地されている。

トランジスタＴｒ３は、サーミスタＲｔの抵抗値の変動に応じてオン・オフが制御される。即ち、サーミスタＲｔの温度が低く抵抗値が低い場合は、接続点Ｖ３の電位が低いためベース電流が流れずオフする。また、サーミスタＲｔの温度が高く抵抗値が高い場合は、接続点Ｖ３の電位が高くなりベース電流が流れてオンする。なお、上述の動作を行うために、抵抗Ｒ２１の抵抗値はサーミスタＲｔの抵抗値よりも十分大きく設定されることが好ましい。

また、実装回路基板Ｐの外部には、過熱検出回路２の過熱検出に基づいて入力信号を減衰させるための信号減衰回路３が配置されている。信号減衰回路３は、ＮＰＮ型のトランジスタＴｒ４及び抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を備えている。

トランジスタＴｒ４のエミッタは抵抗Ｒ３１を介して入力端子ＰＩＮとパワーアンプ１の入力端の間に接続され、ベースは抵抗Ｒ３２を介して過熱検出回路２のトランジスタＴｒ３と抵抗Ｒ２３の接続点に接続され、コレクタは接地されている。

トランジスタＴｒ４は、過熱検出回路２のトランジスタＴｒ３のオン・オフに連動して制御される。即ち、過熱検出回路２が過熱を検出せず、トランジスタＴｒ３がオフしてエミッタ−コレクタ間に電流が流れない場合は、トランジスタＴｒ４にベース電流が流れずオフする。一方、過熱検出回路２が過熱を検出して、トランジスタＴｒ３がオンしてエミッタ−コレクタ間に電流が流れた場合は、トランジスタＴｒ４にベース電流が流れてオンする。トランジスタＴｒ４がオンすると、入力信号は減衰される。

また、過熱検出回路２のサーミスタＲｔは、パワーアンプ１の過熱を検出するために、パワーアンプ１と隣接した位置に形成されることが好ましい。以下、パワーアンプ１とサーミスタＲｔの配置について、図２を参照して説明する。但し、図２では、実装回路基板Ｐにおけるパワーアンプ１とサーミスタＲｔの周辺の構成のみを示し、その他の素子については図示を省略している。

アルミニウム等の金属から成り、高熱伝導性を有した基板４１の表面に、絶縁膜４２が形成されている。絶縁膜４２の一部上には、銅膜４３、高熱伝導性を有したヒートシンク４４が積層形成され、ヒートシンク４４上にパワーアンプ１が形成されている。また、ヒートシンク４４と隣接して、絶縁膜４２上にサーミスタＲｔが形成されている。

基板４１，銅膜４３，ヒートシンク４４は高熱伝導性を有しているため、パワーアンプ１の第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２が過熱すると、その熱は基板４１内に拡散する。サーミスタＲｔは基板４１から伝わった熱により温度が上昇し、抵抗値が高くなる。このような構成によれば、サーミスタＲｔによってパワーアンプ１の温度上昇を高精度で検出することができる。

次に、本発明の増幅回路の動作について説明する。まず、入力信号が電源クリップを起こさない程度の通常信号である場合、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に貫通電流は発生せず、過熱しない。よって、過熱検出回路２のサーミスタＲｔの抵抗値は低いままとなり、信号減衰回路３は動作せず、入力信号はパワーアンプ１へとそのまま入力される。

一方、入力信号が大信号になった場合、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２に貫通電流が流れ、過熱する。すると、過熱検出回路２のサーミスタＲｔも温度が上昇し抵抗値が高くなるため、信号減衰回路３が動作し、入力信号は信号減衰回路３によって減衰されたのちパワーアンプ１へと入力される。従って、貫通電流の発生を抑え、第１及び第２のパワートランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の過熱及び破壊を防止することができる。

なお、上述の実施形態では、信号減衰回路３は実装回路基板Ｐの外部に設けるものとしたが、実装回路基板Ｐ上に設けてもよい。また、パワーアンプ１は他の回路構成を用いてもよい。

本発明の実施形態による増幅回路の構成を示す回路図である。本発明の実施形態による増幅回路の構成を示す側面図である。従来例に係る増幅回路の構成を示す図である。パワーアンプ１の出力信号を示す図である。

符号の説明

１パワーアンプ２過熱検出回路３信号減衰回路
５スピーカー１１電圧アンプ
４１基板４２絶縁膜
４３銅膜４４ヒートシンク
Ｔｒ１，Ｔｒ２パワートランジスタ
Ｔｒ３，Ｔｒ４トランジスタ
Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２抵抗
ＲｔサーミスタＳ実装回路基板

Claims

入力アナログ信号がベースに印加され、入力アナログ信号を増幅する第１及び第２のトランジスタと、
前記第１及び第２のトランジスタの過熱を検出する過熱検出素子を備えた過熱検出回路と、
前記過熱検出回路による過熱検出に基づいて前記第１及び第２のトランジスタに印加される入力アナログ信号を減衰させる信号減衰回路と、を備えることを特徴とする増幅回路。
前記過熱検出回路は前記過熱検出素子による過熱検出に基づいてオンする第３のトランジスタを備え、
前記信号減衰回路は、前記第３のトランジスタの出力がベースに印加され、エミッタが抵抗を介して前記第１及び第２のトランジスタのベースに接続され、コレクタが接地され、前記第３のトランジスタがオンして、前記第１及び第２のトランジスタのベースに印加される入力アナログ信号を減衰させる第４のトランジスタを備えることを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。
表面に絶縁膜が形成された金属基板と、
前記絶縁膜上に形成されたヒートシンクと、を備え、
前記第１及び第２のトランジスタは前記ヒートシンク上に配置され、前記過熱検出素子は前記ヒートシンクに隣接して絶縁膜上に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の増幅回路。
前記過熱検出素子は温度上昇により抵抗値が高くなる特性を有するサーミスタであることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の増幅回路。