JP2011087349A

JP2011087349A - 電圧安定化装置、リップルフィルタ回路の保護方法および増幅器

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Publication number: JP2011087349A
Application number: JP2009236165A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Maeda; 俊一前田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-10-13
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】電力の浪費を抑制しつつリップルを除去する電圧安定化装置を実現する。
【解決手段】電圧安定化装置１は、直流電圧に含まれるリップルおよびノイズを除去するリップルフィルタ回路部１２と、電圧安定化装置１から出力される出力電圧♯６１を検出する出力電圧検出部１０と、トランジスタＴ１のコレクタとベースとの間の抵抗値を設定する制御部１１と、を備えている。制御部１１、検出される出力電圧が所定の閾値に達すると、出力電圧と入力電圧とが略一致するように抵抗値を設定し、検出される出力電圧が所定の閾値に達するまでは、出力電圧と入力電圧とを略一致させる抵抗値よりも大きい値に抵抗値を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電圧に含まれるリップルを除去するリップルフィルタ回路を備えた電圧安定化装置に関し、特には、後段回路において生じている問題に起因して生じるリップルフィルタ回路の損傷を回避するための機構を備えた電圧安定化装置に関する。

交流を整流して直流を出力する電源装置から出力される直流電圧には、一般に、リップル成分、すなわち、電源装置において除去しきれなかった交流成分および他の制御回路から発生するノイズが含まれる。リップル成分および制御ノイズは、直流電圧が供給される機器内におけるノイズの原因となる。例えば、映像信号や音声信号などの各種の信号を処理する機器においては、供給される直流電圧に含まれるリップルおよび制御ノイズが出力信号におけるノイズの原因となる。

電源電圧に含まれるノイズを除去するためには、通常、ＤＣ／ＤＣコンバータや、定電圧電源回路などを用いる。例えば、特許文献１には、出力端子の短絡状態を出力端子側の電圧として検出し、その検出に基づいて主制御トランジスタへのベース電流供給を抑制する短絡保護回路を備えた定電圧電源回路が開示されている。

しかし、上記の短絡保護回路は多数の半導体素子を必要とするため高価であり、装置全体のコストが増大することになる。

特開昭６１−２４５２２２（昭和６１年１０月３１日公開）

特許文献１に開示されているような短絡保護回路を用いることなくノイズ（リップル）を除去するための技術としては、リップルフィルタ回路を備えた電圧安定化装置を用いる技術が知られている。リップルフィルタ回路は、通常、トランジスタ、コンデンサ、および抵抗によって構成されるが、トランジスタの後段の回路に短絡が生じた場合、過電流が流れることによってトランジスタが破壊されてしまうことがある。これを避けるため、リップルフィルタ回路には、保護回路を設けることが一般的である。

しかし、このような保護回路は、トランジスタのエミッタ電流を検出し、トランジスタに過電流が流れないように制御するものであるため、電流を検出するためにある程度の大きさの抵抗値を有する抵抗を用いる必要がある。換言すれば、リップルフィルタ回路を備えた電圧安定化装置では、エミッタ電流を検出するための抵抗によって、後段の回路に供給するための電圧のロスおよび電力の浪費が生じるという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、後段の回路に供給するための電力の浪費を抑制しつつリップルを除去することができる電圧安定化装置を実現することにある。

本発明に係る電圧安定化装置は、上記課題を解決するために、
入力電圧である直流電圧に含まれる交流成分およびノイズを除去するリップルフィルタ回路であって、トランジスタを用いたリップルフィルタ回路を備えた電圧安定化装置であって、
当該電圧安定化装置から出力される出力電圧を検出する検出手段と、
上記トランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値を設定する設定手段と、をさらに備えており、
上記設定手段は、検出される出力電圧が所定の閾値に達すると、上記出力電圧が上記入力電圧に略一致するように上記抵抗値を設定し、検出される出力電圧が上記閾値に達するまでは、上記抵抗値を上記出力電圧と上記入力電圧とを略一致させる抵抗値よりも大きい値に設定することを特徴としている。

本発明に係る電圧安定化装置は、トランジスタを用いたリップルフィルタ回路、自装置から出力される出力電圧を検出する検出手段およびトランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値を設定する設定手段を備えている。そして、設定手段は、検出される出力電圧が所定の閾値に達すると、抵抗値を出力電圧が自装置に入力される入力電圧に略一致するように設定し、検出される出力電圧が所定の閾値に達するまでは、抵抗値を出力電圧と入力電圧とを略一致させる抵抗値よりも大きい値に設定する。

このように、本発明に係る電圧安定化装置では、当該電圧安定化装置から出力される出力電圧（すなわち、トランジスタのエミッタ電圧）に応じて、リップルフィルタ回路に含まれるトランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値の大きさを設定する。

より具体的には、本発明に係る電圧安定化装置では、出力電圧が閾値に達するまでは、リップルフィルタ回路におけるトランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値を通常よりも大きくすることにより、トランジスタのベースに供給される電流を制限する。すなわち、出力電圧が閾値に達するまでは、トランジスタに過電流が流れないようにする。なお、通常の抵抗値とは、トランジスタのエミッタ電圧（出力電圧）とコレクタ電圧（入力電圧）とが略一致するような抵抗値である。トランジスタのエミッタ電圧（出力電圧）とコレクタ電圧（入力電圧）とが略一致することにより、例えば、増幅器などのような電圧安定化装置の後段につながる回路に対して十分な電圧および電力を供給することができる。

このように、本発明に係る電圧安定化装置では、トランジスタのエミッタ電流の大きさを計測することなく、トランジスタに過電流が流れることを防止することができる。したがって、電圧安定化装置において生じる電力の浪費を低減することができる効果を奏する。

なお、本発明に係る電圧安定化装置において出力電圧が閾値に達した後にトランジスタのベースに対して供給される電流の強さは、電圧安定化装置の後段の回路が駆動するために十分な電流を供給することができる強さであればよい。

本発明に係る電圧安定化装置での上記リップルフィルタ回路は、トランジスタと、一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が接地されているコンデンサと、一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が上記トランジスタのコレクタに接続されている第１の制御抵抗と、上記第１の制御抵抗に対して並列に接続されており、かつ、当該第１の制御抵抗よりも抵抗値の低い第２の制御抵抗と、を含み、上記設定手段は、検出される出力電圧が上記閾値に達するまでは、上記第１の制御抵抗に対して電流が流れるように上記リップルフィルタ回路を制御する第１の制御信号を供給し、検出される出力電圧が上記閾値に達した後は、上記第２の制御抵抗に対して電流が流れるように上記リップルフィルタ回路を制御する第２の制御信号を供給することが好ましい。

上記の構成によれば、検出される出力電圧が閾値に達するまでは、抵抗値の高い第１の制御抵抗に対して電流を流すことにより、トランジスタのベースに供給される電流を制限する。そして、検出される出力電圧が閾値に達した後は、抵抗値の低い第２の制御抵抗に対しても電流を流すことにより、トランジスタのベースに供給される電流の強さを強くする。

すなわち、本発明に係る電圧安定化装置では、出力電圧が閾値に達するまで、すなわち電圧安定化装置の後段における回路において短絡などの問題が生じているか否かが判明するまでは、トランジスタのベースに対する電流の供給を抑え、出力電圧が閾値に達した場合、すなわち電圧安定化装置の後段における回路において短絡などの問題が生じていないことが判明した時点で、トランジスタのベースに十分な電流を供給する。

これによって、本発明に係る電圧安定化装置では、電圧安定化装置の後段における回路に予め問題が生じている場合に、トランジスタが破壊されることを防止することができる効果を奏する。

なお、トランジスタのベースに対して供給される十分な電流とは、電圧安定化装置の後段の回路が駆動するために十分な電流を供給することができる強さの電流のことを指す。

本発明に係る電圧安定化装置では、さらに、上記リップルフィルタ回路は、トランジスタと、一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が接地されているコンデンサと、一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が上記トランジスタのコレクタに接続されている第３の制御抵抗と、を含み、上記設定手段は、検出される出力電圧が所定の閾値に達するまでは、上記第３の制御抵抗に対して電流が流れるように上記リップルフィルタ回路を制御する第３の制御信号の供給を停止し、上記リップルフィルタ回路に対して並列に接続されている第４の制御抵抗に対して電流が流れるようにし、検出される出力電圧が上記閾値に達した後は、上記第３の制御信号を供給することが好ましい。

上記の構成によれば、検出される出力電圧が所定の閾値に達するまでは、リップルフィルタ回路に並列に接続されている第４の制御抵抗に対して電流を流すことにより、トランジスタのベースに電流を供給しないようにする。そして、検出される出力電圧が所定の閾値に達した後は、リップルフィルタ回路に含まれる第３の制御抵抗に対しても電流を流すことにより、トランジスタのベースに電流を供給する。

すなわち、本発明に係る電圧安定化装置では、出力電圧が閾値に達するまで、すなわち電圧安定化装置の後段における回路において短絡などの問題が生じているか否かが判明するまでは、トランジスタのベースに対して電流を供給せず、出力電圧が閾値に達した場合、すなわち電圧安定化装置の後段における回路において短絡などの問題が生じていないことが判明した段階で、トランジスタのベースに対して電流を供給する。

本発明に係る電圧安定化装置では、さらに、上記制御手段は、上記閾値に達した出力電圧が当該閾値未満になった場合、上記リップルフィルタ回路に対する上記第１の制御信号および上記第２の制御信号の供給を停止することが好ましい。

上記の構成によれば、検出される出力電圧が閾値以上から閾値未満になった場合、すなわち、電圧安定化装置の後段における回路において短絡などの問題が生じた場合に、トランジスタのベースに対する電流の供給を停止する。

これによって、本発明に係る電圧安定化装置では、電圧安定化装置の起動中に電圧安定化装置の後段における回路に問題が生じた場合であっても、トランジスタが破壊されることを防止することができる効果を奏する。

本発明に係る電圧安定化装置では、さらに、上記制御手段は、上記閾値に達した出力電圧が当該閾値未満になった場合、上記リップルフィルタ回路に対する上記第３の制御信号の供給を停止することが好ましい。

本発明に係る電圧安定化装置におけるリップルフィルタ回路の保護方法は、上記課題を解決するために、
入力電圧である直流電圧に含まれる交流成分を除去するリップルフィルタ回路であって、トランジスタを用いたリップルフィルタ回路を備えた電圧安定化装置におけるリップルフィルタ回路の保護方法であって、
当該電圧安定化装置から出力される出力電圧を検出する検出ステップと、
上記検出ステップにおいて検出された出力電圧に応じて、上記トランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値を設定する設定ステップと、を含み、
上記設定ステップでは、検出される出力電圧が上記閾値に達すると、上記抵抗値を上記出力電圧が上記入力電圧に略一致するように設定し、検出される出力電圧が上記閾値に達するまでは、上記抵抗値を上記出力電圧と上記入力電圧とを略一致させる抵抗値よりも大きい値に設定することを特徴としている。

上記の構成によれば、本発明に係る電圧安定化装置と同様の作用効果を奏する。

また、本発明に係る電圧安定化装置を備えた増幅器についても本発明の範疇に含まれる。

本発明に係る電圧安定化装置では、出力電圧が閾値に達するまでは、リップルフィルタ回路におけるトランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値を通常よりも大きくすることにより、トランジスタのベースに供給される電流の強さを弱くする。すなわち、出力電圧が閾値に達するまでは、トランジスタに過電流が流れないようにすることができる。

このように、本発明に係る電圧安定化装置では、トランジスタのエミッタ電流の大きさを計測することなく、トランジスタに過電流が流れることを防止することができる。したがって、トランジスタの破壊を防ぐ際に電圧安定化装置において生じる電圧のロスおよび電力の浪費を低減することができる効果を奏する。

実施形態１に係る電圧安定化装置を備えたスピーカ装置の構成を示す図である。実施形態１に係る電圧安定化装置の動作処理を示すフローチャートである。実施形態１に係る電圧安定化装置を備えたスピーカ装置における電圧および制御信号の立ち上がりを示すタイミングチャートであって、（ａ）は、出力電圧が基準電圧値Ｂに達する場合を示しており、（ｂ）は出力電圧が基準電圧値Ｂに達しない場合を示している。実施形態２に係る電圧安定化装置を備えたスピーカ装置の構成を示す図である。

〔実施形態１〕
本発明に係る電圧安定化装置の一実施形態について、図１〜３を参照しつつ説明する。本実施形態では、本発明に係る電圧安定化装置をスピーカ装置に備えた場合を例に挙げて説明する。もちろん、本発明に係る電圧安定化装置はスピーカ装置に備えられる場合に限定されるものではない。交流を整流して直流を出力する電源装置を備える装置であれば、本発明に係る電圧安定化装置を備えることができる。スピーカ装置以外の装置としては、例えばテレビを挙げることができる。

（スピーカ装置５００の構成）
図１は、本実施形態に係る電圧安定化装置１を備えたスピーカ装置５００の構成を示す図である。スピーカ装置５００は、図１に示すように、電圧安定化装置１、電源装置５０、増幅器５１、信号処理部５２および出力部５３を備えている。

電源装置５０は、交流電源を整流して直流電圧を出力する。電源装置５０から出力される電圧は、供給路１００および供給路１０２を介して電圧安定化装置１に供給されると共に、電圧安定化装置１および各部への各種電源回路を通して増幅器５１および信号処理部５２に対しても供給される。

増幅器５１は、アンプであり、信号処理部５２から入力されるオーディオ信号を増幅し、出力部５３に出力する。信号処理部５２は、入力されるオーディオ信号の変調などの信号処理をする。出力部５３は、増幅器５１において増幅されたオーディオ信号を出力する。

電圧安定化装置１は、交流を整流して直流を出力する電源装置から出力される直流電圧に含まれる交流成分および他の制御系からのノイズを除去した直流の電圧および電流を供給する。以下、電圧安定化装置１のより詳細な構成について説明する。

（電圧安定化装置１の構成）
電圧安定化装置１は、図１に示すように、出力電圧検出部１０、制御部１１およびリップルフィルタ回路部１２を備えている。

出力電圧検出部１０は、リップルフィルタ回路部１２と増幅器５１とを繋ぐ供給路１０１における出力電圧♯６１の値を検出する。出力電圧検出部１０は、検出した電圧値に応じた制御信号を制御部１１に対して出力する。なお、出力電圧検出部１０には、供給路１０２を介して電圧が供給される。

制御部１１は、出力電圧検出部１０から出力される信号に応じて、リップルフィルタ回路部１２におけるスイッチＷ１およびスイッチＷ２のオンオフ状態を切り替える。制御部１１におけるスイッチの切り替え処理の詳細については、電圧安定化装置１の動作処理として下記に詳述するため、ここではその説明を省略する。なお、制御部１１は、供給路１０２を介して電力の供給を受けてもよいし、他の電源から電力の供給を受けてもよい。

リップルフィルタ回路部１２は、供給路１００を介して電源装置５０から供給される電源電圧＃６０に含まれるリップル（電源装置５０において除去しきれなかった交流成分）および他の制御系からのノイズを除去する。これによって、リップルフィルタ回路部１２（すなわち、電圧安定化装置１）からはリップルおよび他の制御系からのノイズが除去された直流電圧（電源電圧♯６１）が増幅器５１に供給される。

なお、図１に示すように、供給路１０１には、一端が接地されたコンデンサＣ２のもう一端が接続されている。これによって、出力電圧＃６１に残存する微小のリップルを除去することができる。また同時に、経路のインピーダンスを下げることにより、経路の安定度を向上させたり、負荷の変動などに対する安定性を向上させることができる。

（リップルフィルタ回路部１２の詳細）
続いて、リップルフィルタ回路部１２のより具体的な構成について、図１を参照しつつ以下に説明する。図１に示すように、リップルフィルタ回路部１２は、トランジスタＴ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２、ならびに、スイッチＷ１およびスイッチＷ２を備えた回路である。リップルフィルタ回路部１２を構成する回路について具体的に説明する。

図１に示すように、トランジスタＴ１のコレクタには、供給路１００が接続されており、トランジスタＴ１のエミッタには供給路１０１が接続されている。

抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の一端は、いずれも供給路１００に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、スイッチＷ１の一端に接続されている。一方、抵抗Ｒ２の他端は、スイッチＷ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２は入力電圧（コレクタ電圧）と出力電圧（エミッタ電圧）とを略一致させると共に、電源電圧に含まれるリップルを除去するために適した抵抗値を有する制御抵抗である。抵抗Ｒ１は出力電圧＃６１がＧＮＤとの間でショートしたとしてもトランジスターが破壊されないように電流制限をかけることができるような抵抗値を有する制御抵抗である。

スイッチＷ１およびスイッチＷ２の他端は、いずれもトランジスタＴ１のベースに接続されている。

これによって、リップルフィルタ回路部１２では、スイッチＷ１の状態がオンでスイッチＷ２の状態がオフのとき、トランジスタＴ１のベースは、抵抗Ｒ１を介して供給路１００に接続され、スイッチＷ１の状態がオフでスイッチＷ２の状態がオンのとき、トランジスタＴ１のベースは、抵抗Ｒ２を介して供給路１００に接続される構成となっている。

また、トランジスタＴ１のベースには、一端が接地されたコンデンサＣ１のもう一端が接続されている。コンデンサＣ１は、電源電圧＃６０に含まれるリップルを除去する役割を有している。なお、コンデンサＣ１の容量値は、抵抗Ｒ１の抵抗値に応じて、電源電圧に含まれるリップルを除去するのに適した値に設定するようにすればよい。

スイッチＷ１は、制御信号＃６４の供給を受けるとオンになり、制御信号＃６４の供給が停止されるとオフになる。同様に、スイッチＷ２は、制御信号＃６５の供給を受けるとオンになり、制御信号＃６５の供給が停止されるとオフになる。

（電圧安定化装置１の動作の詳細）
次に、電圧安定化装置１の動作の詳細について、図２を参照しつつ以下に説明する。図２は、電圧安定化装置１の動作処理を示すフローチャートである。

電圧安定化装置１の初期状態（電力の供給がない状態）では、スイッチＷ１およびスイッチＷ２が共にオフの状態である。

まず、ユーザの操作などにより電源装置５０が起動すると、電圧安定化装置１に対して電力の供給が開始される（ステップＳ１）。同様のタイミングで、制御部１１および出力電圧検出部１０など他の回路も起動する。

電源装置５０が起動すると電源電圧♯６０の値が徐々に大きくなる。制御部１１は、電源電圧♯６０の値が所定の値よりも大きくなると、スイッチＷ１の状態をオンに切り替えるようにリップルフィルタ回路部１２を制御する（ステップＳ２）。より具体的には、制御部１１は、電源電圧＃６０の値が予め定められた基準電圧値Ａ以上になるか、あるいは所定の時間が経過すると、リップルフィルタ回路部１２に対して制御信号＃６４を出力する。制御信号♯６４を受けたリップルフィルタ回路部１２は、スイッチＷ１の状態をオフからオンへと遷移させる。このとき、スイッチＷ２の状態はオフのままである。

スイッチＷ１の状態がオンに遷移することによって、リップルフィルタ回路部１２は、供給路１０１を介して出力電圧＃６１を出力するようになる（ステップＳ３）。

ここで、抵抗Ｒ１の抵抗値は、抵抗Ｒ２の抵抗値に比べて十分大きいため、スイッチＷ１のみがオンである状態では、トランジスタＴ１のベースには僅かな電流が供給されるのみである。したがって、スイッチＷ１のみがオン状態である場合には、電圧安定化装置１は増幅器５１が駆動するための十分な電流を供給することはできない。したがって、スイッチＷ１のみがオンである状態では、増幅器５１はミュート或いはスタンバイ状態などにしておく。換言すれば、スイッチＷ１の状態がオンである場合とは、電圧は出力されるが、トランジスターが流すことができる電流が極力制限された状態である。

次に、出力電圧検出部１０は、供給路１０１における出力電圧＃６１の値の検出を開始する（ステップＳ４）。出力電圧検出部１０は、検出された出力電圧＃６１の値と予め定められている基準電圧値Ｂとを比較する（ステップＳ５）。

出力電圧＃６１の値が基準電圧値Ｂ以上である場合（ステップＳ５においてＹｅｓ）、出力電圧検出部１０は、制御部１１に対して制御信号＃６２を出力する（ステップＳ６）。

制御信号♯６２の入力を受けた制御部１１は、スイッチＷ２の状態をオンに切り替えるようにリップルフィルタ回路部１２を制御する（ステップＳ７）。より具体的には、制御部１１は、リップルフィルタ回路部１２に対して制御信号＃６５を出力する。制御信号♯６５を受けたリップルフィルタ回路部１２は、スイッチＷ２の状態をオフからオンへと遷移させる。

ここで、抵抗Ｒ２の抵抗値は、出力電圧＃６１に含まれるリップルを除去するために適した値であると共に、スイッチＷ２の状態がオンであれば、トランジスタＴ１のベースに十分な電流が供給される値でもある。これによって、電圧安定化装置１は、供給路１０１を介して増幅器５１が駆動するための十分な電流を供給することができる。トランジスタＴ１のベースに十分な電流が供給される場合、すなわちスイッチＷ２の状態がオンである場合とは、トランジスタＴ１の入力電圧（コレクタ電圧）と出力電圧（エミッタ電圧）とが略一致するようにリップル回路部１２の抵抗値が設定されている場合である。

一方、出力電圧＃６１の値が基準電圧値Ｂ未満である場合（ステップＳ５においてＮｏ）、出力電圧検出部１０は、制御部１１に対して制御信号＃６３を出力する（ステップＳ８）。

制御信号♯６３の入力を受けた制御部１１は、スイッチＷ１の状態をオフに切り替えるようにリップルフィルタ回路部１２を制御する（ステップＳ９）。より具体的には、制御部１１は、リップルフィルタ回路部１２に対して供給している制御信号＃６４の供給を停止する。これによって、リップルフィルタ回路部１２は、スイッチＷ１の状態をオンからオフへと遷移させる。

これによって、増幅器５１に発生した短絡等の異常により、出力電圧＃６１の電圧値が基準電圧Ｂに達しない場合、出力電圧＃６１の出力が停止される。したがって、増幅器５１における短絡などに起因した過電流によってトランジスタＴ１が破壊されることを防止することができる。

なお、スイッチＷ２の状態がオンに遷移した後も出力電圧検出部１０は出力電圧♯６１の値が基準電圧値Ｂ以上であるか否かを検出し続ける。もし、検出した出力電圧♯６１の値が基準電圧値Ｂ未満となった場合には、出力電圧検出部１０は制御部１１に対して、制御信号＃６２の供給を停止すると共に、制御信号＃６３を出力する。制御部１１は制御信号♯６４および制御信号♯６５の供給を停止する。スイッチＷ１およびスイッチＷ２の状態は、いずれもオフ状態に遷移する。

このように、電圧安定化装置１では、増幅器５１が動作中の増幅器５１に短絡等の異常が発生し、出力電圧＃６１の電圧値が基準電圧Ｂを下回った場合にも、出力電圧＃６１の出力が停止される。したがって、増幅器５１における短絡などに起因した過電流によってトランジスタＴ１が破壊されることを防止することができる。

（電圧および制御信号の立ち上がり）
次に、上述した電圧および制御信号の立ち上がりのタイミングについて、図３（ａ）および（ｂ）を参照しつつ以下に説明する。図３（ａ）および（ｂ）は、電圧および制御信号の立ち上がりを示すタイミングチャートであって、（ａ）は、出力電圧＃６１が基準電圧値Ｂに達する場合を示しており、（ｂ）は出力電圧＃６１が基準電圧値Ｂに達しない場合を示している。

（出力電圧＃６１が基準電圧値Ｂに達する場合）
まず、出力電圧＃６１が基準電圧値Ｂに達する場合の電圧および制御信号の立ち上がりタイミングについて図３（ａ）を参照して説明する。

電源装置５０が起動すると、電源電圧♯６０の値が徐々に立ち上がり、予め定められた基準電圧値Ａに達した時点で、制御信号♯６４が立ち上がる。

制御信号♯６４の供給が開示されるとスイッチＷ１の状態がオンに遷移するため、出力電圧♯６１の値が徐々に立ち上がる。

出力電圧検出部１０は、所定の時間（図３（ａ）におけるΔＴ_１）が経過した後、出力電圧♯６１の値を検出する。図３（ａ）では、検出した出力電圧♯６１の値が基準電圧値Ｂ以上であるため、制御信号♯６２が立ち上がる。

制御信号♯６２が立ち上がってから所定の時間（図３（ａ）におけるΔＴ_２）後、制御信号♯６５が立ち上がる。なお、ΔＴ_２は、電圧安定化装置１における信号伝達のタイムラグの時間である。

（出力電圧＃６１が基準電圧値Ｂに達しない場合）
続いて、出力電圧＃６１が基準電圧値Ｂに達しない場合の電圧および制御信号の立ち上がりタイミングについて図３（ｂ）を参照して説明する。

制御信号♯６４の供給が開示されるとスイッチＷ１の状態がオンに遷移するため、出力電圧♯６１の値が徐々に立ち上がる。ここまでは、図３（ａ）に示す場合と同様である。

出力電圧検出部１０は、所定の時間（図３（ｂ）におけるΔＴ_１）が経過した後、出力電圧♯６１の値を検出する。しかし、図３（ｂ）では、検出した出力電圧♯６１の値が基準電圧値Ｂ未満であるため、制御信号♯６３が立ち上がる。

制御信号♯６２が立ち上がってから所定の時間（図３（ｂ）におけるΔＴ_２）後、制御信号♯６４の供給が停止する。なお、ΔＴ_２は、電圧安定化装置１における信号伝達のタイムラグの時間である。

（電圧安定化装置１の利点）
以上説明したように、電圧安定化装置１は、リップルを除去するリップルフィルタ回路部１２、供給路１０１における出力電圧を検出する出力電圧検出部１０およびトランジスタＴ１のコレクタとベースとの間の抵抗値を設定する制御部１１を備えている。そして、制御部１１は、出力電圧検出部１０において検出される出力電圧が基準電圧値Ｂに達するまでは、リップルフィルタ回路部１２におけるトランジスタＴ１のコレクタとベースとの間の抵抗値を通常よりも大きくすることにより、トランジスタＴ１のベースに供給される電流の強さを弱くする。すなわち、出力電圧が閾値に達するまでは、トランジスタＴ１に過電流が流れないようにする。

このように、電圧安定化装置１では、トランジスタＴ１のエミッタ電流の大きさを計測することなく、トランジスタＴ１に過電流が流れることを防止することができる。したがって、電圧安定化装置において生じる電力の浪費を低減することができる。

〔実施形態２〕
本発明に係る電圧安定化装置の他の実施形態について、実施形態２として図４を参照しつつ説明する。本実施形態でも、実施形態１と同様に、本発明に係る電圧安定化装置をスピーカ装置に備えた場合を例に挙げて説明する。

（スピーカ装置５００ｂの構成）
図４は、電圧安定化装置１ｂを備えたスピーカ装置５００ｂの構成を示す図である。スピーカ装置５００ｂは、図４に示すように、電圧安定化装置１ｂ、電源装置５０、増幅器５１、信号処理部５２および出力部５３を備えている。

なお、本実施形態において、実施形態１と同様のものについては、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。したがって、ここでは、電圧安定化装置１ｂについてのみ以下に説明する。

電圧安定化装置１ｂは、交流を整流して直流を出力する電源装置から出力される直流電圧に含まれる交流成分を除去し、直流成分のみならかる電流を供給する。以下、電圧安定化装置１ｂのより詳細な構成について説明する。

（電圧安定化装置１ｂの構成）
電圧安定化装置１ｂは、図４に示すように、出力電圧検出部１０ｂ、制御部１１ｂ、リップルフィルタ回路部１２ｂおよび抵抗Ｒ４を備えている。

出力電圧検出部１０ｂは、リップルフィルタ回路部１２ｂと増幅器５１とを繋ぐ供給路１０１における出力電圧♯６１の電圧を検出する。そして、出力電圧検出部１０ｂは、検出した電圧が基準電圧値Ｂ以上である場合に、制御信号♯６６を制御部１１ｂに対して出力する。

制御部１１ｂは、出力電圧検出部１０ｂから出力される制御信号♯６６を受けると、リップルフィルタ回路部１２に対して制御信号♯６７を出力する。これによって、リップルフィルタ回路部１２ｂにおけるスイッチＷ３のオンおよびオフを切り替える。

リップルフィルタ回路部１２ｂは、供給路１００を介して電源装置５０から供給される電源電圧＃６０に含まれるリップル（電源装置５０において除去しきれなかった交流成分および他の制御回路によるノイズ）を除去する。これによって、リップルフィルタ回路部１２ｂ（すなわち、電圧安定化装置１ｂ）からはリップルの除去された直流電圧（電源電圧♯６１）が増幅器５１に供給される。

抵抗Ｒ４は、リップルフィルタ回路部１２ｂと並列に設けられている。抵抗Ｒ４の抵抗値は、トランジスタによるリップル削減に影響を与えずないようにできる限り大きな値とする。

なお、本実施形態では、抵抗Ｒ４はリップルフィルタ回路部１２ｂとは独立した回路しているが、もちろんリップルフィルタ回路部１２ｂに含まれる回路としてもよい。

（リップルフィルタ回路部１２ｂの詳細）
続いて、リップルフィルタ回路部１２ｂのより具体的な構成について以下に説明する。図４に示すように、リップルフィルタ回路部１２ｂは、トランジスタＴ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ３、スイッチＷ３を備えた回路である。リップルフィルタ回路部１２ｂを構成する回路について具体的に説明する。

図４に示すように、図１と同様に、トランジスタＴ１のコレクタには、供給路１００が接続されており、トランジスタＴ１のエミッタには供給路１０１が接続されている。

抵抗Ｒ３の一端は、供給路１００に接続されており、他端は、スイッチＷ３の一端に接続されている。ここで、抵抗Ｒ３は電源電圧に含まれるリップルを除去するために適した抵抗値を有する制御抵抗である。また、スイッチＷ３の他端は、トランジスタＴ１のベースに接続されている。

これによって、リップルフィルタ回路部１２ｂでは、スイッチＷ３がオンのとき、トランジスタＴ１のベースは、抵抗Ｒ３を介して供給路１００に接続される構成となっている。

また、トランジスタＴ１のベースには、一端が接地されたコンデンサＣ１のもう一端が接続されている。コンデンサＣ１は、電源電圧＃６０に含まれるリップルを除去する役割を有している。

スイッチＷ３は、制御信号＃６７の供給を受けるとオンになり、制御信号＃６７の供給が停止されるとオフになる。

（電圧安定化装置１ｂの動作の詳細）
次に、電圧安定化装置１ｂの動作の詳細について以下に説明する。実施形態１の場合と同様に、電圧安定化装置１ｂの初期状態（電力の供給がない状態）では、スイッチＷ３の状態はオフである。

まず、ユーザの操作などにより電源装置５０が起動すると、電圧安定化装置１ｂに対して電力の供給が開始される。このとき、制御部１１ｂおよび出力電圧検出部１０が起動する。ここで、スイッチＷ３の状態はオフであるため、トランジスタＴ１のベースには電流が供給されない。すなわち、出力電圧♯６１は抵抗Ｒ４を備えた供給路１０３を介して出力される。

出力電圧検出部１０ｂは、供給路１０１における出力電圧＃６１の電圧の検出を開始する。出力電圧検出部１０ｂは、検出された出力電圧＃６１の値と予め定められている基準電圧値Ｂとを比較する。

出力電圧＃６１の値が基準電圧値Ｂ以上である場合、出力電圧検出部１０ｂは、制御部１１に対して制御信号＃６６を出力する。

制御信号♯６６の入力を受けた制御部１１ｂは、スイッチＷ３の状態をオンに切り替えるようにリップルフィルタ回路部１２を制御する。より具体的には、制御部１１は、リップルフィルタ回路部１２ｂに対して制御信号＃６７を出力する。制御信号♯６７を受けたリップルフィルタ回路部１２は、スイッチＷ３の状態をオフからオンへと遷移させる。

抵抗Ｒ３は、出力電圧＃６１に含まれるリップルを除去するために適した抵抗値をとるため、スイッチＷ３の状態がオンであれば、トランジスタＴ１のベースに十分な電流が供給される。これによって、電圧安定化装置１ｂは、供給路１０１を介して増幅器５１が駆動するための十分な電流を供給することができる。トランジスタＴ１のベースに十分な電流が供給される場合、すなわちスイッチＷ３の状態がオンである場合とは、トランジスタＴ１の入力電圧（コレクタ電圧）と出力電圧（エミッタ電圧）とが略一致するようにリップル回路部１２ｂの抵抗値が設定されている場合である。

一方、出力電圧＃６１の値が基準電圧値Ｂ未満である場合、出力電圧検出部１０ｂは、制御部１１ｂに対して制御信号を出力しない。これによって、スイッチＷ３の状態はオンに遷移しないため、トランジスタＴ１のベースには電流が供給されない。

このため、増幅器５１に発生した短絡等の異常により、出力電圧＃６１の電圧値が基準電圧Ｂに達しない場合には、リップルフィルタ回路部１２ｂにおけるトランジスタＴ１のベースには電流が供給されない。したがって、増幅器５１における短絡などに起因した過電流によってトランジスタＴ１が破壊されることを防止することができる。

なお、実施形態１と同様に、スイッチＷ３がオンとなった後も出力電圧検出部１０ｂは出力電圧♯６１における電圧値が基準電圧値Ｂ以上であるか否かを検出し続ける。もし、検出した出力電圧♯６１の値が基準電圧値Ｂ未満となった場合には、出力電圧検出部１０ｂは制御部１１に対して、制御信号＃６２の供給を停止する。これを受けて、制御部１１は制御信号♯６７の供給を停止する。これによって、スイッチＷ３の状態は、オフ状態に遷移する。

以上説明したように、電圧安定化装置１ｂであっても、電圧安定化装置１と同様に、トランジスタＴ１のエミッタ電流の大きさを計測することなく、トランジスタＴ１に過電流が流れることを防止することができる。したがって、電圧安定化装置１ｂであっても、電圧安定化装置１の場合と同様に、電圧安定化装置１ｂおいて生じる電力の浪費を低減することができる。

なお、電圧安定化装置１ｂには、抵抗Ｒ４に直列に接続されているスイッチが設けられていてもよい。この場合、制御部１１ｂは、電源装置の起動時にそのスイッチの状態をオンに遷移させるように制御する制御信号を供給する。そして、制御部１１ｂは、制御信号♯６７をリップルフィルタ回路部１２ｂに供給すると共に、そのスイッチの状態をオンにするように制御する制御信号の供給を停止する。

（電圧安定化装置を備えた増幅器）
実施形態１および２では、電圧安定化装置１（電圧安定化装置１ｂ）を増幅器５１と別体の部材として説明しているが、電圧安定化装置１（電圧安定化装置１ｂ）は増幅器５１内部に備えられていてもよい。すなわち、電圧安定化装置１（電圧安定化装置１ｂ）を増幅器５１とは一体の部材であってもよい。

（付記事項）
本実施形態ではトランジスターが１個の場合を例に挙げて説明いているが、もちろんこれに限定されるものではない。例えば、電流増幅率を増やしたり、駆動制御の関係により複数のトランジスターを使用した場合でも、本実施形態において説明した技術を用いて回路を構成することができる。

信号処理部５２は、一定時間以上入力される信号がない場合には、電圧安定化装置１（電圧安定化装置１ｂ）の電源をオフにするような信号を送るようにしてもよい。これにより、増幅器５１が駆動していない際に電圧安定化装置１（電圧安定化装置１ｂ）において無駄な電力が消費されることを防ぐことができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係る電圧安定化装置は、増幅器に供給される電流における交流成分を除去する電圧安定化装置として好適に用いることができる。

１電圧安定化装置
１ｂ電圧安定化装置
１０出力電圧検出部（検出手段）
１０ｂ出力電圧検出部（検出手段）
１１制御部（設定手段）
１１ｂ制御部（設定手段）
１２リップルフィルタ回路部（リップルフィルタ回路）
１２ｂリップルフィルタ回路部（リップルフィルタ回路）
５０電源装置
５１増幅器
５２信号処理部
５３出力部
５００スピーカ装置
５００ｂスピーカ装置
Ｒ１抵抗（第１の制御抵抗）
Ｒ２抵抗（第２の制御抵抗）
Ｒ３抵抗（第３の制御抵抗）
Ｒ４抵抗（第４の制御抵抗）
Ｔ１トランジスタ
Ｃ１コンデンサ
Ｃ２コンデンサ
Ｗ１スイッチ
Ｗ２スイッチ
Ｗ３スイッチ

Claims

入力電圧である直流電圧に含まれる交流成分およびノイズを除去するリップルフィルタ回路であって、トランジスタを用いたリップルフィルタ回路を備えた電圧安定化装置において、
当該電圧安定化装置から出力される出力電圧を検出する検出手段と、
上記トランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値を設定する設定手段と、をさらに備えており、
上記設定手段は、検出される出力電圧が所定の閾値に達すると、上記出力電圧が上記入力電圧に略一致するように上記抵抗値を設定し、検出される出力電圧が上記閾値に達するまでは、上記抵抗値を上記出力電圧と上記入力電圧とを略一致させる抵抗値よりも大きい値に設定することを特徴とする電圧安定化装置。
上記リップルフィルタ回路は、
トランジスタと、
一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が接地されているコンデンサと、
一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が上記トランジスタのコレクタに接続されている第１の制御抵抗と、
上記第１の制御抵抗に対して並列に接続されており、かつ、当該第１の制御抵抗よりも抵抗値の低い第２の制御抵抗と、を含み、
上記設定手段は、
検出される出力電圧が上記閾値に達するまでは、上記第１の制御抵抗に対して電流が流れるように上記リップルフィルタ回路を制御する第１の制御信号を供給し、
検出される出力電圧が上記閾値に達した後は、上記第２の制御抵抗に対して電流が流れるように上記リップルフィルタ回路を制御する第２の制御信号を供給することを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
上記リップルフィルタ回路は、
トランジスタと、
一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が接地されているコンデンサと、
一端が上記トランジスタのベースに接続されており、他端が上記トランジスタのコレクタに接続されている第３の制御抵抗と、を含み、
上記設定手段は、
検出される出力電圧が上記閾値に達するまでは、上記第３の制御抵抗に対して電流が流れるように上記リップルフィルタ回路を制御する第３の制御信号の供給を停止し、上記リップルフィルタ回路に対して並列に接続されている第４の制御抵抗に対して電流が流れるようにし、
検出される出力電圧が上記閾値に達した後は、上記第３の制御信号を供給することを特徴とする請求項１に記載の電圧安定化装置。
上記設定手段は、上記閾値に達した出力電圧が当該閾値未満になった場合、上記第１の制御信号および上記第２の制御信号の供給を停止することを特徴とする請求項２に記載の電圧安定化装置。
上記設定手段は、上記閾値に達した出力電圧が当該閾値未満になった場合、上記第３の制御信号の供給を停止することを特徴とする請求項３に記載の電圧安定化装置。
入力電圧である直流電圧に含まれる交流成分およびノイズを除去するリップルフィルタ回路であって、トランジスタを用いたリップルフィルタ回路を備えた電圧安定化装置におけるリップルフィルタ回路の保護方法であって、
当該電圧安定化装置から出力される出力電圧を検出する検出ステップと、
上記検出ステップにおいて検出された出力電圧に応じて、上記トランジスタのコレクタとベースとの間の抵抗値を設定する設定ステップと、を含み、
上記設定ステップでは、検出される出力電圧が所定の閾値に達すると、上記抵抗値を上記出力電圧が上記入力電圧に略一致するように設定し、検出される出力電圧が上記閾値に達するまでは、上記抵抗値を上記出力電圧と上記入力電圧とを略一致させる抵抗値よりも大きい値に設定することを特徴とするリップルフィルタ回路の保護方法。
請求項１から５のいずれか１項に記載の電圧安定化装置を備えた増幅器。