JP2014099784A

JP2014099784A - オーディオアンプ

Info

Publication number: JP2014099784A
Application number: JP2012250922A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ide; 敏弘井出
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-29

Abstract

【課題】音質の劣化が無く違和感の少ない増幅器の熱保護装置を内蔵したオーディオアンプを提供することを目的とする。
【解決手段】増幅器１４０と、増幅器１４０の温度が所定値を超えたことを検出し報知する温度検出器１２０と、温度検出器１２０の報知信号を受けて報知の間隔をカウントしボリューム値の演算をする制御器１１０と、制御器１１０によって演算されたボリューム値によってオーディオ入力信号を減衰するオーディオ信号処理回路１３０とを備え、制御器１１０は温度検出器１２０から増幅器１４０の温度が所定値を超えたことを示す報知を受けると、現在のボリューム値とカウントした報知の間隔の時間からボリューム値を演算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オーディオ信号を増幅する増幅器の熱保護装置を内蔵したオーディオアンプに関するものである。

一般に、オーディオアンプを周囲温度が高い環境や大入力で使用した場合、オーディオアンプ内の増幅器が発熱し、そのまま使用し続けると増幅器が熱破壊に至ってしまう。

従来の増幅器の熱保護装置として、増幅器が所定の温度以上となった時に、オーディオ入力信号を短い時間で繰り返し減衰させたり元に戻したりすることで、増幅器の発熱を抑え、音切れさせることなく熱保護動作するものが知られている（例えば特許文献１参照）。従来の増幅器の熱保護装置は、図７に示すような構成を有していた。

図７において、従来の増幅器の熱保護装置は、増幅器の温度を検出する温度検出回路１０００と、パルス信号を周期的に出力する発振回路２０００と、オーディオ入力信号を減衰させるミュート回路３０００と、オーディオ信号を増幅して出力する増幅器４０００とを有していた。また、ミュート回路は、第１ミュート回路３０００ａと第２ミュート回路３０００ｂから成っていた。

増幅器４０００の温度が上昇し所定値を超えると、温度検出回路１０００からＨレベル信号が第１ミュート回路３０００ａ、および、発振回路２０００へ出力される。そして第１ミュート回路３０００ａはオーディオ入力信号を所定レベル減衰させる。また、このとき発振回路２０００は、温度検出回路１０００からＨレベル信号が入力されると発振を開始し、ＨレベルとＬレベルが周期的に繰り返すパルス信号を第２ミュート回路３０００ｂへ出力する。

第２ミュート回路３０００ｂは、発振回路２０００から入力されるパルス信号のＨレベルおよびＬレベルに合わせて第１ミュート回路によって減衰されたオーディオ入力信号をさらに所定レベル減衰したり、元に戻りしたりを繰り返す。これらの動作によりオーディオ入力信号を減衰させ、増幅器の熱保護動作を実現していた。

図８に従来の増幅器の熱保護装置の動作説明を示す。図８（ａ）は、温度検出回路１０００の出力を示しており、図８（ｂ）は、発振回路２０００の出力を示しており、図８（ｃ）は、ミュート回路３０００の減衰量の変化を示している。

特開平１１−３５５０５９号公報

しかしながら、従来の増幅器の熱保護では、音切れはしないが音を周期的に減衰させたり元に戻したりするために、音質が劣化してしまうという問題点があった。また、従来の増幅器の熱保護では、増幅器の温度のみで熱保護動作するかどうかを決めていたため、ユーザの使用環境（例えばボリュームが小さいとき）によってはボリュームの変化が大きく、ユーザが違和感を感じるという問題点があった。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、増幅器の温度が所定値に達した時に、現在のユーザの使用状況（ボリュームの位置や増幅器の温度上昇の傾き）によって、ボリュームを計算し直し、オーディオ入力信号を減衰させることで、熱保護動作時に音質が劣化せず、ボリューム変化が小さいため違和感の少ないオーディオアンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のオーディオアンプは、増幅器と、増幅器の温度が所定値を超えたことを検出し報知する温度検出器と、温度検出器の報知信号を受けて報知の間隔をカウントしボリューム値の演算をする制御器と、制御器によって演算されたボリューム値によってオーディオ入力信号を減衰するオーディオ信号処理回路とを備え、制御器は温度検出器から増幅器の温度が所定値を超えたことを示す報知を受けると、現在のボリューム値とカウントした報知の間隔の時間からボリューム値を演算する。

また、温度検出器に複数段階の温度を検出する機能をさらに備え、制御器は温度検出器より増幅器の温度が所定値を超えたことを示す報知を受けると、現在のボリューム値と複数段階の温度を検出して求めた温度上昇の傾きからボリューム値を演算する。

本発明によれば、ユーザの使用環境によって、音質劣化が無く違和感の少ない熱保護動作をする効果を奏する。

本発明の実施の形態１におけるオーディオシステムのブロック図本発明の実施の形態１における熱保護装置の動作説明のためのフローチャート本発明の実施の形態１における増幅器の温度変化の一例を示す図本発明の実施の形態１におけるオーディオアンプのボリューム変化の一例を示す図本発明の実施の形態２における熱保護装置の動作説明のためのフローチャート本発明の実施の形態２における熱保護装置の動作説明のための図で、（ａ）増幅器の温度変化の一例を示す図、（ｂ）オーディオアンプのボリューム変化の一例を示す図従来の増幅器の熱保護装置のブロック図従来の増幅器の熱保護装置の動作説明図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるオーディオアンプを備えるオーディオシステムについて図面を参照しながら説明する。図１は、増幅器の熱保護装置を内蔵したオーディオアンプ１００を備えるオーディオシステム１０の一例の構成を示している。オーディオアンプ１００は、増幅器１４０と熱保護装置１５０を備え、オーディオヘッドユニット２００と、スピーカ３００が接続されている。

オーディオヘッドユニット２００は、ボリューム操作などのユーザインターフェースとＣＤ再生やラジオ受信などのオーディオ装置として機能し、オーディオアンプ１００に対してボリューム操作などのユーザ操作情報やオーディオ信号を出力する。スピーカ３００は、増幅器１４０が増幅したオーディオ信号を音として鳴らす装置である。

熱保護装置１５０は、制御器１１０と、温度検出器１２０と、オーディオ信号処理回路１３０で構成され、増幅器１４０の熱保護動作を実施する。

制御器１１０は、オーディオヘッドユニット２００と、温度検出器１２０と、オーディオ信号処理回路１３０が接続されている。制御器１１０は、オーディオヘッドユニット２００から送られてくるユーザが指定したボリューム値の制御と、温度検出器１２０からの報知信号を定期的に監視し熱保護動作によるボリューム値を演算してボリューム値を決定する。そして、オーディオ信号処理回路１３０へ決定したボリューム値を送る。

制御器１１０は、１回目に温度検出があってから２回目に温度検出があるまでの時間をカウントする動作も行う。ボリューム値は、例えば０から１００まであり、ユーザはボリュームを１ステップ毎に設定できる。ボリューム値が１００のとき（ボリューム最大）は、オーディオ入力信号は減衰させずに（０ｄＢ）増幅器１４０に入力され、ボリューム値が０のとき（ボリューム最小）は、オーディオ入力信号は−∞ｄＢ（ＭＵＴＥ）に減衰され増幅器１４０に入力される。また、１から９９までのボリューム値にはそれぞれに減衰量が設定されている。

温度検出器１２０は、制御器１１０に接続され、増幅器１４０の温度を測定して温度が所定値以上になったときに制御器１１０に対して報知する。温度検出器１２０には、複数の温度の所定値を設定することが可能であり、それぞれの所定値に対応した複数の報知信号を制御器１１０へ送ることも可能である。

オーディオ信号処理回路１３０は、制御器１１０と、増幅器１４０と、オーディオヘッドユニット２００に接続され、制御器１１０から送られてくるボリューム値によってオーディオヘッドユニット２００から送られてくるオーディオ入力信号を減衰させる。

増幅器１４０は、オーディオ信号処理回路１３０とスピーカ３００が接続され、オーディオ信号処理回路１３０によって減衰されたオーディオ信号を増幅し、スピーカ３００を駆動する。

以上のように構成されたオーディオアンプ１００の熱保護装置１５０について、以下にその処理動作を説明する。図２は本発明の実施の形態１における熱保護装置１５０の動作を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１では、温度検出器１２０が増幅器１４０の温度を検出する。温度検出器１２０は、増幅器１４０の温度が所定値以上（例えば１２５℃以上）になったときに、制御器１１０に対して報知する。ステップＳ２では、増幅器１４０の温度が所定値以上か否かを制御器１１０が判断する。制御器１１０が定期的に温度検出器１２０からの報知信号を監視し、温度検出器１２０からの報知信号を制御器１１０が検知した場合に、増幅器１４０の温度が所定値以上であると判断する。

温度が所定値以上の場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３に進み、温度が所定値以上では無い場合（Ｎｏ）には処理をステップＳ９に進める。

ステップＳ３では、制御器１１０は、増幅器１４０の温度が所定値以上となったのが１回目か否か、または、１回前に温度が所定値を超えてから一定時間以上経過したか否かを判断する。制御器１１０は、増幅器１４０の温度が所定値を超えた回数を記憶し、１回目が否かを判断する。また、制御器１１０は、増幅器１４０の温度が所定値を越えてから時間のカウントを始め、次に温度が所定値を超えるまでの時間を計測して、一定時間（例えば５秒とする）経過したか否かを判断する。

１回目または一定時間経過した場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ４に進み、２回目以上か
つ一定時間内の場合（Ｎｏ）は、ステップＳ６に進む。ステップＳ４では、ボリューム演算で使用する定数Ｙの値を初期化する（Ｙを１０にする）。定数Ｙについては、ステップＳ５にて詳しい説明を行う。

ステップＳ５では、制御器１１０によって熱保護動作のためにボリュームを演算し、オーディオ信号処理回路１３０はボリュームを変更する。ボリュームを、現在のボリュームからＸステップ下げる。ここでＸステップは、（現在のボリュームステップ）÷定数Ｙによって計算する。定数Ｙは、熱保護動作のためのボリューム演算を行う時にボリュームの減衰量の変化を決める定数である。定数Ｙが小さくなれば、熱保護動作のためのボリューム演算のときに、ボリュームの減衰量が大きくなる。例えば、現在のボリュームが７０、定数Ｙの初期値が１０とした場合、Ｘは７０÷１０より７となり、現在のボリューム値から７ステップ下げる。ボリュームをＸステップ下げる速度は、定数Ｙによって変える。定数Ｙの値が小さいほど、ボリュームを下げる速度を速くする。例えばボリュームを１ステップ下げる速さは、Ｙ＝１０の時は１０ミリ秒、Ｙ＝９の時は９ミリ秒というように、（Ｙの値）ミリ秒とする。

ステップＳ６では、制御器１１０は、１回前に増幅器１４０の温度が所定値を超えてから一定時間以上（例えば１秒以上とする）経過したか否かを判断する。前回から１秒未満の場合（Ｎｏ）はステップＳ７に進み、前回から１秒以上の場合（Ｙｅｓ）はステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、ステップＳ５で行う熱保護動作のためのボリューム演算で使用する定数Ｙの値を変更する。定数Ｙの値を変更することにより、ボリューム演算後のボリュームの変化量を調整する。ステップＳ７では、前回から１秒内にもう一度温度が所定値を超えているため、Ｙの値を小さくしてボリュームを下げる量を大きくする。例えば、Ｙ＝５とする、または、Ｙ＝Ｙ−２（ただしＹは１以上）などである。

ステップＳ８では、ステップＳ７と同様にステップＳ５で行うボリューム演算処理で使用する定数Ｙの値を変更する。ステップ８では、前回温度が所定値を超えてから１秒以上５秒未満のため、ステップ７よりもボリュームの変化量がゆるやかになるようにＹを変更する。例えば、Ｙ＝７とする、または、Ｙ＝Ｙ−１（ただしＹは１以上）などである。

ステップＳ５でボリュームを変更した後、処理をステップＳ１に戻し、増幅器１４０の温度を検出する。また、ステップＳ９では、オーディオシステム１０の電源ＯＦＦ等の終了検出を行い、終了しない場合（Ｎｏ）には処理をステップＳ１に戻す。

以上のように動作する熱保護装置１５０について、増幅器１４０の温度変化と、オーディオアンプ１００のボリューム変化の一例を、それぞれ図３、図４を用いて説明する。
図３の実線ａは、増幅器１４０の温度変化を示している。また、丸ｂ、丸ｃはそれぞれ、１回目、２回目に増幅器１４０の温度が所定値を超えた点を示している。２回目に温度が超えた点（丸ｃ）は、１回目（丸ｂ）から１秒後を示している。

２回目に増幅器１４０の温度が所定値を超えた場合は、１回目に温度が超えた場合に比べ、増幅器１４０の温度が下がる傾きが大きくなっていることがわかる。

図４は、オーディオアンプ１００のボリュームの変化を表しており、２回目に増幅器１４０の温度が所定値を超えた場合に、ボリュームの下げる量が大きくなっており、ボリュームを下げる時間も速くなっていることがわかる。

以上のように本実施の形態によれば、熱保護装置１５０によって、１回目に温度が所定
値を超えてから２回目に温度が所定値を超えるまでの時間を計測し、その時間によってボリュームを下げる量とボリュームを下げる速度を変化させることができるため、増幅器１４０の温度が所定値を超えるのが１回目の時はボリュームを下げる量を少なくし下げる速度を遅くすることで違和感の少ない熱保護動作を実現できる。

また、すぐに２回目に増幅器１４０の温度が所定値を超えた場合は、ボリュームを下げる量を大きくし下げる速度を速くすることができるため、確実に増幅器１４０を熱破壊から防ぐことできる。

また、熱保護動作時の音の減衰を、制御器１１０によってボリュームを演算しオーディオ信号処理回路１３０によってオーディオ入力信号を減衰することで実現するため、音質の劣化が無く熱保護動作を実現することができる。

なお、本実施形態では温度検出器１２０が検出する温度の所定値を１２５℃としているが、温度の所定値は１２５℃ではなく所望に応じて温度を任意の所定値に変更できるようにすることもできる。また、１回目に温度が所定値を超えてから２回目に温度が所定値を超える時間の基準を１秒、５秒としているが、所望に応じて時間を任意に変更できるようにすることもできる。

さらに、増幅器１４０の温度が所定値を超えたのが３回目以上の場合はさらにボリュームを下げる量を大きくしたり、ボリュームを下げる速度を速くすることもできる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるオーディオアンプを備えるオーディオシステムについて図面を参照しながら説明する。

実施の形態２においても、図１の構成で実現する。実施の形態１との相違点は、温度検出器１２０によって２段階の温度を検出し、温度上昇の傾きを求め、傾きによってボリュームを下げる量を変える処理を追加したことである。

１段階目の温度検出の所定値（以下、所定値１と呼ぶ）は、増幅器１４０の温度上昇の傾きを求めるために使用する。増幅器１４０の温度が所定値１を超えただけでは熱保護動作はしない。２段階目の温度検出の所定値（以下、所定値２と呼ぶ）は、熱保護動作を開始するために使用する。所定値１は所定値２よりも低い温度に設定する。制御器１１０は、増幅器１４０の温度が所定値１を超えてから所定値２を超えるまでの時間をカウントし、増幅器１４０の温度上昇の傾きを計算する。

図５は本発明の実施の形態２における熱保護装置１５０の動作を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１１において、温度検出器１２０は増幅器１４０の温度を２段階で検出する。温度検出器１２０は、増幅器１４０の温度が所定値１（例えば、１１５℃）以上になった場合、または、所定値２（例えば１２５℃）以上になった場合に制御器１１０に対して報知する。温度検出器１２０が制御器１１０に対し報知する信号は、所定値１を超えた場合は報知信号１、所定値２を超えた場合は報知信号２というように、制御器１１０が区別できるように報知する。

ステップＳ１２では、制御器１１０は増幅器１４０の温度が所定値２以上か否かを判断する。制御器１１０が定期的に温度検出器１２０からの報知信号を監視し、温度検出器１２０からの報知信号２があった場合に、増幅器１４０の温度が所定値２以上だと判断する
。

温度が所定値２以上の場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３に進み、温度が所定値２以下の場合（Ｎｏ）は、処理をステップＳ１６に進める。

ステップＳ１３では、制御器１１０によって温度上昇の傾きを計算する。ステップＳ１１にて温度検出器１２０が２段回で検出した温度と、その間の時間を使って増幅器１４０の温度上昇の傾きを計算する。制御器１１０は、１１５℃を検出したときの報知から時間のカウントを始め、１２５℃を検出するまでの時間を計測する。温度上昇の傾きを定数Ｚとした場合、Ｚは、制御器１１０によって（温度上昇分（＝１０℃））÷（１０℃上昇するまでの時間）の式で計算する。例えば、１１５℃から１２５℃まで５秒で温度が上昇した場合、Ｚ＝１０÷５＝２となる。

ステップＳ１４では、ステップＳ１５のボリューム演算で使用する定数Ｙを、傾きＺによって変更する。定数Ｙは、１０÷Ｚなどの計算式を制御器１１０によって計算する。例えば、傾きＺが２の場合、定数Ｙは、１０÷２からＹ＝５となる。ただし、定数Ｙは、１０以上の場合は１０とするなどの制限を設ける。

ステップ５では、制御器１１０によって熱保護動作のためにボリュームを演算し、オーディオ信号処理回路１３０はボリュームを変更する。ボリュームを、現在のボリュームからＸステップ下げる。ここでＸステップは、（現在のボリュームステップ）÷定数Ｙによって計算する。ボリュームをＸステップ下げる速度は、定数Ｙによって変える。定数Ｙの値は小さいほど、ボリュームを下げる速度を速くする。例えばボリュームを１ステップ下げる速さは、Ｙ＝１０の時は１０ミリ秒、Ｙ＝９の時は９ミリ秒というように、（Ｙの値）ミリ秒とする。

以上のように動作する増幅器の熱保護装置１５０について、動作を図６を用いて説明する。
図６（ａ）は、横軸が時間、縦軸が増幅器１４０の温度のグラフで、図６（ｂ）は横軸が時間、縦軸がボリュームのグラフを示している。

実線ｅは、温度上昇の傾きが大きい場合の、増幅器１４０の温度変化を示している。実線ｆは、温度上昇の傾きが小さい場合の、増幅器１４０の温度変化を示している。実線ｇは、増幅器１４０の温度変化が実線ｅの時の、ボリュームの変化を示している。実線ｈは、増幅器１４０の温度変化が実線ｆの時の、ボリュームの変化を示している。

図６は、温度上昇の傾きが大きい方が、下げるボリュームのステップ数が大きく、かつ、ボリュームを下げる速度が速くなることを示している。

以上のように本実施の形態によれば、温度検出器１２０の温度検出を２段階にし、温度上昇の傾きを求め、ボリュームを下げる量と下げる速度を変化させることができる。それにより、周囲温度が徐々に上がるなど増幅器１４０の温度上昇の変化量が小さい場合は、ボリュームを下げる量が小さく、ボリュームを下げる速度が遅くなるため、音の変化が少なくユーザにとって違和感の少ない熱保護動作が可能となる。周辺環境の温度が高い状態で、大音量なソースを再生した場合や、ユーザがボリュームを急激に上げた場合など増幅器１４０の温度上昇の傾きが非常に大きくなる場合には、ボリュームを下げる量が大きくなり、ボリュームを下げる速度が速くなるため、確実に増幅器１４０を熱破壊から防ぐことができる。

なお、本実施形態において、温度検出器１２０が検出する温度の所定値を１１５℃、１
２５℃としているが、温度検出器１２０は所望に応じて温度の所定値と温度を検出する段階を任意に変更できるようにすることもできる。

さらに、本発明において、実施の形態１と実施の形態２を組み合わせて実施することで、さらにユーザの使用環境によってきめ細やかな増幅器の熱保護動作を実現することもできる。

本発明のオーディオアンプは、ユーザの使用環境によって、音質劣化が無く違和感の少ない熱保護動作をすることができるという効果を有し、車載用等のオーディオアンプ等として有用である。

１０オーディオシステム
１００オーディオアンプ
１１０制御器
１２０温度検出器
１３０オーディオ信号処理回路
１４０増幅器
１５０熱保護装置
２００オーディオヘッドユニット
３００スピーカ

Claims

増幅器と、前記増幅器の温度が所定値を超えたことを検出し報知する温度検出器と、前記温度検出器の報知信号を受けて報知の間隔をカウントしボリューム値の演算をする制御器と、前記制御器によって演算されたボリューム値によってオーディオ入力信号を減衰するオーディオ信号処理回路とを備え、前記制御器は前記温度検出器から増幅器の温度が所定値を超えたことを示す報知を受けると、現在のボリューム値とカウントした報知の間隔の時間からボリューム値を演算することを特徴とするオーディオアンプ。
前記温度検出器に複数段階の温度を検出する機能をさらに備え、前記制御器は前記温度検出器より増幅器の温度が所定値を超えたことを示す報知を受けると、現在のボリューム値と複数段階の温度を検出して求めた温度上昇の傾きからボリューム値を演算することを特徴とする請求項１記載のオーディオアンプ。