JPH07273563A - 増幅段保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路素子、特に感知回路の総数を低減させ、
従って保護の信頼性を改善するとともに回路の集積化面
積を減少し得るようにした増幅段保護回路を提供する。 【構成】 単安定Ｍにより論理ＯＲゲートＦにより供給
され、異常作動状態の発生により所定持続幅のターンオ
フ命令信号を発生する回路スイッチング手段Ｇを設け
る。スタート時又は常規作動中の異常状態を感知する感
知回路ＢによってＡＮＤゲートＨのイネーブル後ＯＲゲ
ートを経てターンオフ信号を供給する。ＡＮＤゲートの
信号は、増幅段スタート部材に結合されたウインドウ比
較器Ａ、単安定フリップフロップおよびＡＮＤゲートＨ
の出力端子からＯＲ論理ゲートＣを経て確認信号として
到来する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力増幅器保護装置、特
にオーディオ増幅器の最終段のモノリシック集積化保護
回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モノリシック形態または個別形態に設け
られた電力オーディオ増幅器において、例えば過剰な出
力電流または温度のような装置の異常または危険な作動
状態に対する保護を行う装置を設けることは重要であ
る。

【０００３】かかる保護を行う方法の１つは異常状態を
検出すると直ちに損傷を受ける回路部分を自動的にター
ンオフすることにある。従って、イネーブル状態とな
り、危険状態が後になくなる際に再び作動して装置のタ
ーンオフおよび再スタートにユーザを直接介在するのを
防止する回路を増幅器に設ける必要がある。

【０００４】オーディオ増幅器にもスタートアップ中作
動する保護手段を設けるのが普通になってきつつある。
実際上、この状態は装置にとって確実に臨界的となる。
その理由は最終段の部分的なバイアス、代表的にはスタ
ートアップ過渡によって標準的な保護手段を無効にする
ことができるからである。しかし、それでも増幅器は危
険となる。

【０００５】この追加の保護装置は最終増幅段がバイア
スされ始めスタートアップシーケンスを確実に停止する
前に任意の臨界状態をチェックする必要がある。

【０００６】図１は上述した要求を満足するとともにオ
ーディオ電力増幅器の最終段を保護するために通常用い
られる保護回路のブロック図を示す。

【０００７】ＯＲ型の論理ゲート回路Ｆを経て増幅段を
ターンオフする回路スイッチング手段Ｇを３つの個別の
ラインによって案内する。

【０００８】異常作動状態を検出するように設計された
回路手段（図示せず）によって、例えば常規作動中増幅
段の出力素子に過電流が検出される場合には、論理ゲー
トＦを経て増幅段をターンオフする回路スイッチング手
段Ｇに直接案内するいわゆるトリガ信号を発生する。同
様のパルスを双安定、即ち、フリップフロップ回路Ｌの
入力端子Ｓにも供給する。

【０００９】フリップフロップＬの出力Ｑによっても、
異常作動状態の継続を検出し論理ゲートＦを経て回路ス
イッチング手段Ｇに供給されて増幅段をターンオフ状態
に保持するように設計された感知回路Ｂをイネーブル状
態にする。

【００１０】フリップフロップを初期安定状態、即ち、
常規作動状態の安定状態に戻すフリップフロップＬの入
力端子ＲをＡＮＤ型の論理ゲート回路Ｄに出力端子に接
続する。従ってフリップフロップはこの論理ゲートＡＮ
Ｄを経てトリガパルスの反転型のパルスまたは感知回路
Ｂにより発生され感知回路により回路スイッチング手段
に供給されるパルスの位相とは逆の位相のパルスの何れ
かを受ける。論理ゲートＡＮＤおよびフリップフロップ
Ｌを経て感知回路Ｂを不作動状態にして異常作動状態の
継続が停止する際増幅段をターンオフ状態に保持する。

【００１１】上述した回路素子を作動状態または不作動
状態にするために用いる信号の全ては、保護装置を含む
集積回路の特性および最終増幅段に供給する供給電圧の
レベルを基づいて決めるようにすることは勿論である。

【００１２】増幅段のターンオフは、増幅段のターンオ
ン状態においてのみ異常状態の継続を検出し得る第２感
知回路ＥによってのみＯＲ型の論理ゲートＦを介して決
めることができる。

【００１３】能動素子が存在するため同時に発生し得な
い初期ターンオン状態が、いわゆる増幅器待機のインタ
ーフェースの回路網ＲＣに正電圧ステップを適用するこ
とによって決まるものとするとすると、コンデンサＣ１
の両端間の充電電圧は２つのしきい値を有し、いわゆる
ウインドウ型の比較器Ａによって検出する。

【００１４】この比較器によってコンデンサＣ１の両端
間の電圧が下側の電圧しきい値および上側の電圧しきい
値間にあう場合にのみ第２感知回路Ｅをイネーブル状態
とする。

【００１５】この電圧ウインドウを増幅器がターンオン
する電圧レベルよりも低い電圧レベルに選定して増幅器
が作動し得る前に感知回路Ｅのチェックが完了し得るよ
うにする。

【００１６】市販の増幅器では、種々の回路ブロックを
当業者にとって既知の種々の手段で実現することができ
る。 増幅器が複数の出力チャネルを有する場合には、
各チャネルに対して、一対の感知回路：即ち、常規作動
中の保護を行う感知回路Ｂおよびターンオン中の保護を
行う感知回路Ｅを設ける必要がある。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】この場合の技術的な問
題点は回路素子、特に感知回路の総数を低減させる必要
があり、従って保護の信頼性を改善するとともに回路の
集積化面積を減少させる点である。

【００１８】本発明の目的は上述した問題を解決した増
幅段保護回路を提供せんとするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は増幅段を起動す
る回路素子に接続された少なくとも１つの入力端子およ
び少なくとも１つの出力端子を有する二重しきい値比較
器と、増幅段のターンオフを行う命令信号を発生する回
路と、増幅段ターンオフを行う回路スイッチング手段と
を具える増幅段保護回路において、増幅段の出力側の異
常状態の持続性を検出するとともに増幅段をターンオフ
する信号をこの状態中発生するように設計された常規増
幅段作動状態をターンオフおよび復帰する回路ブロック
とを具え、増幅段をターンオフする命令信号発生器の出
力端子および前記二重しきい値比較器の出力端子をＯＲ
型の第１論理ゲート回路を経て前記ターンオフおよび復
帰する回路ブロックのイネーブル端子に接続し、且つ前
記増幅段をターンオフする命令信号発生器の出力端子お
よび前記ターンオフおよび復帰する回路ブロックの出力
端子をＯＲ型の第２論理ゲート回路を経て前記回路スイ
ッチング手段の命令端子に接続し、さらに前記増幅段を
ターンオフする命令信号は前記増幅段の異常動作状態の
発生から出発する時間の所定期間を有することを特徴と
する。

【００２０】

【実施例】本発明電力増幅器の最終段（一般に増幅段）
の保護回路は既知のように２つの個別の感知回路の代わ
りに各出力チャネルに対して単一の感知回路を用いて常
規作動中の保護またはターンオン時の保護であるかを可
能にする回路構体によって特徴付けられるものである。

【００２１】既知の保護回路におけるように、ＯＲゲー
トを経て達成される回路スイッチング手段Ｇを設ける
が、本発明によれば、このＯＲゲートには増幅段のター
ンオフに対し２つの信号ラインのみを設ける。

【００２２】図２および３に示す双方のブロック回路図
では、双方の図において異なって設けられた増幅段の常
規作動状態をターンオフおよび復帰するために同一の回
路ブロックで表わす。

【００２３】この回路ブロックは単一の感知回路Ｂを具
え、これを図２においてフリップフロップＬでイネーブ
ルして出力側に増幅段をターンオフする信号を発生させ
る；反転器および端子Ｒに接続されたＡＮＤ型の論理ゲ
ートＤにより構成される構体は図１に示す回路ダイアグ
ラムのゲートと同一である。

【００２４】好適な例の構体である図３に示す回路では
フリップフロップＬを省略するとともに感知回路Ｂの出
力信号をＡＮＤ型の論理回路Ｈによって作動させるよう
にしている。

【００２５】上述した双方の場合には、回路ブロック全
体は増幅段の出力素子に結合された少なくとも１つの端
子によって増幅段の出力側の異常状態の持続を検出し且
つこの異常状態中回路スイッチング手段によって論理ゲ
ートＦを経て増幅段をターンオフ状態に保持する信号を
発生するように設計されている。

【００２６】異常状態の終了後回路ブロックによってタ
ーンオフ信号を発生させるのを停止して増幅段を自動的
に復帰せしめるようにする。

【００２７】実際上、回路スイッチング手段は、異常作
動状態のもとで励起されて増幅段の回路素子を給電する
電流発生器の電流の流れを接地側に切換える簡単な電子
スイッチによって達成することができる。異常状態の除
去後回路素子の上記励起を解除すると、増幅段の作動は
自動的に復帰されるようになる。

【００２８】上述した回路ブロックはイネーブル状態
（作動可能状態）になると、二重しきい値比較器Ａの出
力端子に接続された第１入力端子および増幅段のターン
オフ命令信号発生器Ｍの出力端子に接続された第２入力
端子を有するＯＲ型の論理ゲートＣによってターンオフ
信号を発生する。

【００２９】本発明によればＯＲ型の論理ゲートＣの一
方の入力端子にＡＮＤ型の論理ゲートＨの出力端子をも
接続するのが重要である。

【００３０】ターンオフ命令信号発生器Ｍは既知のよう
にトリガパルスによって作動させ、且つ命令信号は増幅
段の異常作動状態の発生時から出発した所定時間の持続
幅を有する。

【００３１】ターンオフ命令信号発生器Ｍの出力端子を
ＯＲ型の論理ゲートＦを経て回路スイッチング手段Ｇに
直接接続する。このターンオフ命令信号発生器Ｍは当業
者にとって既知の単安定回路により有利に達成すること
ができる。

【００３２】本発明保護回路の動作を詳細に説明するた
めに、種々の状態における保護回路の種々の点での信号
の状態を検査する図３のブロック回路図を参照する。

【００３３】上述したように、図３のブロック回路図の
感知回路Ｂによって、１つ以上の増幅器の出力端子が接
地点または給電点への短絡回路状態の継続、２つの出力
端子間の短絡回路、あるいは付加の欠落等のような異常
状態が増幅器の作動に存在するか否かをチェックする。
感知回路Ｂの“故障存在”出力ラインは、異常状態が発
生すると高レベル（即ち、論理１）状態となり、その他
の状態では低レベル（即ち、論理０）状態となる。ＡＮ
Ｄ型の論理ゲートＨは“故障存在”信号によって増幅器
をターンオフし、従って“増幅器オフイネーブル”信号
が高レベルの際に、即ち、ＯＲ型の論理ゲートの信号、
“スタートアップチェック”、“警報”および“確認”
信号のうちの少なくとも１つが高レベルである際に増幅
器を保護状態とする。上記信号は以下の状態で順次発生
する。

【００３４】“スタートアップチェック”信号は増幅器
のスタートアップ状態中に発生するが、現在の増幅器の
待機の一般的な命令は（正の電圧ステップ）はユーザが
設定する。増幅器のスタートアップ命令によってコンデ
ンサＣ１の電圧を徐々に増大する。

【００３５】この電圧がウインドウ比較器Ａの低いしき
い値および高いしきい値間にある限り、コンデンサＣ１
の電圧がウインドウ比較器Ａの上側のいしきい値を通過
すると消失する信号を発生する。上述したように、増幅
器が作動し得る前のスタート状態中上記チェックを完了
させるために増幅器をスタートさせるレベルよりも低い
レベルに比較器Ａの電圧ウインドウを設置する。

【００３６】“警報”信号は、所定のしきい値を通過す
る短絡回路電流のような異常事象が発生する際に単安定
回路Ｍによって発生する。“トリガ”状態によって単安
定回路Ｍを作動開始させ、これにより最も最新のトリガ
パルスの終了後単安定回路により故意に決められた時間
Ｔに亘り継続する信号を発生する。

【００３７】トリガ信号（図示せず）を発生する回路と
異常状態の継続を感知する感知回路（ブロックＢ）との
相違を以下に示す。例えば増幅器の条規作動中短絡が生
じる場合には、最終電力トランジスタに高電流が流れ始
め、これがプログラムされた値のしきい値を通過する
と、特定の回路によって電流がしきい値以上に残存する
時間全体に亘り持続するトリガ信号を発生する。このト
リガ信号は、単安定回路ｍを通過すると増幅器をターン
オフしてＯＲ型の論理ゲートＦおよび回路スイッチング
手段Ｇを通過すると同時に感知回路Ｂを作動可能状態に
して短絡回路が継続しているかまたは除去されたかを検
知して知らせるようにする。短絡回路が除去された場合
にのみ増幅器を再び作動可能状態にする。

【００３８】前記単安定回路は最終電力トランジスタを
実際にターンオフさせるために必要である。その理由は
これが同一トランジスタの電力またはパイロット素子に
関連する寄生または寄生でないコンデンサの放電に等し
い時間を必要とするからである。

【００３９】ターンオフ命令信号発生器Ｍによって完全
なターンオフに著しく必要な時間よりも長い時間Ｔに亘
ってターンオフ信号を継続せしめて完全なターンオフに
到達することなく流れる電流を制限する反応の危険性を
除去し得るようにする。これがため、異常状態の継続を
感知する感知回路Ｂによってトリガ信号を発生せしめる
異常状態が除去されたか否かをチェックする。増幅器の
最大の安全性に対しては、このチェックを増幅器がター
ンオフした後に行う必要がある。

【００４０】“確認”信号は、２つの前述した信号の少
なくとも１つが発生した後および感知回路Ｂにより異常
状態の実際の継続を知らせる場合にのみ、発生する。こ
の信号は、過渡信号“スタートアップチェック”および
“警報”の消失後も異常状態が継続されている場合に感
知回路Ｂの出力を継続するようにするために必要であ
る。上述した信号は、コンデンサＣ１の電圧がウインド
ウ比較器Ａの上側しきい値を通過した後、または時間Ｔ
がトリガ信号の後縁から経過した後にそれぞれ消失す
る。当該回路に対し一種のメモリを構成する“確認”ラ
インが存在しない場合には、増幅器は常時作動を開始
し、いずれの場合にも異常状態が継続されても、上述し
た他の２つのラインが欠落すると、作動をスタートす
る。

【００４１】図３の実施例が図２の上述した利点を有す
る実施例と比較して著しく簡潔であることは明らかであ
る。

【００４２】スタート状態中異常状態が存在しない場合
には、コンデンサＣ１の両端間の電圧がウインドウ比較
器Ａの上側しきい値を通過すると直ちに待機ラインに
“スタートアップチェック”信号が発生する。この際
“増幅器オフイネーブル”信号が発生するが、“故障存
在”信号は発生しない。その理由は異常状態が存在せ
ず、従って回路スイッチング手段Ｇが作動していないか
らである。従って“確認”信号も発生しない。コンデン
サＣ１の電圧がウインドウ比較器Ａの上側しきい値を通
過する際には、異常状態感知回路Ｂは増幅器をターンオ
フする信号を供給するためにもはやイネーブル状態にさ
れておらず、従ってスタートアップ判定状態を終了す
る。これがため増幅器は再スタートすることができる。

【００４３】ほぼ除去された異常状態が存在して増幅器
が作動を開始する場合には、コンデンサＣ１両端間の電
圧がウインドウ比較器Ａの下側しきい値を通過すると直
ちに“スタートアップチェック”信号を待機ラインに発
生する。この際“増幅器オフイネーブル”信号および
“故障存在”信号も発生する。その理由は異常状態が存
在し、従って回路スイッチング手段Ｇが作動して増幅器
をオフ状態に保持し始めるからである。また“確認”信
号も発生する。コンデンサＣ１の電圧がウインドウ比較
器Ａの上側しきい値を通過する際には、診断即ち、検知
回路は、“スタートアップチェック”信号がもはや発生
しない場合でも“確認”信号によって増幅器が作動開始
するのを防止し続ける。異常状態が除去されると“故障
存在”信号はもはや発生せず、“確認”信号も発生しな
い。従って回路スイッチング手段Ｇは作動を停止し、増
幅器が作動を開始し得るようになる。

【００４４】異常状態を除去して或る時間経過後の作動
中の短絡回路について考察する。常規作動状態のため、
待機ラインは高電位にあり、コンデンサＣ１の両端間の
過渡電圧は放電される。これがため、“スタートアップ
チェック”信号は発生しない。例えば短絡回路に続き単
安定回路Ｌの出力側にトリガ信号が到来する。

【００４５】このトリガ信号の前縁で単安定回路を作動
可能状態にして“警報”ラインをトリガ信号が存在する
時間とトリガ信号の消失に続くある時間Ｔとの全部の時
間に亘り高レベルにする。

【００４６】“警報”信号はまず最初（回路スイッチン
グ手段ＧおよびＯＲ型の論理ゲートＦを通過して）増幅
器をターンオフするとともに“増幅器オフイネーブル”
ラインを高レベルにしてＡＮＤ型の論理ゲートＨに“故
障存在”信号を転送せしめるようにする。トリガ信号を
生ぜしめる条件（または任意の他の異常状態）が存在し
たままである場合には感知回路Ｂによって“故障存在”
ライン、従って“確認”ラインを高レベルにすると同時
に回路スイッチング手段Ｇにより増幅器をオフ状態に保
持する。単安定回路Ｍを安定（不作動）状態に戻して
“警報”信号を停止した後、“確認”信号によって感知
回路Ｂをイネーブル状態にして増幅器をオフ状態に保持
する。異常状態が除去されると、“故障存在”ラインは
“確認”信号によって低レベルになり、回路スイッチン
グ手段Ｇを不作動状態とする。従って増幅器は再スター
トが可能となる。

【００４７】本発明は上述した例にのみ限定されるもの
ではなく、要旨を変更しない範囲内で種々の変形や変更
が可能である。

【００４８】

【発明の効果】要するに、本発明によって単一の感知回
路を用いて増幅器のスタート状態および作動全部に対す
る異常状態の存在および継続を検出して、特に多数のチ
ャネルを有する増幅器に対する回路素子の数を著しく節
約することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】既知の電力増幅器保護回路を示すブロック回路
図である。

【図２】本発明保護回路の第１例の構成を示すブロック
回路図である。

【図３】本発明保護回路の第２例の構成を示すブロック
回路図である。

【図４】本発明保護回路にそれぞれ用い得る二重しきい
値および感知回路の可能な実現例の一例を示すブロック
回路図である。

【図５】本発明保護回路にそれぞれ用い得る二重しきい
値および感知回路の可能な実現例の他の例を示すブロッ
ク回路図である。

【符号の説明】

Ｍ 命令信号発生回路 Ｇ 回路スイッチング手段 Ａ 二重しきい値比較器（ウインドウ比較器） Ｃ ＯＲ型の論理ゲート Ｆ ＯＲ型の論理ゲート Ｂ 感知回路 Ｌ 双安定回路 Ｄ ＡＮＤ型の論理ゲート Ｈ ＡＮＤ型の論理ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレア ファシーナ イタリア国 イ−20155 ミラノ ヴィア エルコラノ ３ (72)発明者 ファブリツィオ ステファニ イタリア国 ヴァレーゼ イ−21010 カ ルダノ ヴィア ローマ 50

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅段を起動する回路素子に接続された
   少なくとも１つの入力端子および少なくとも１つの出力
   端子を有する二重しきい値比較器（Ａ）と、増幅段のタ
   ーンオフを行う命令信号を発生する回路（Ｍ）と、増幅
   段ターンオフを行う回路スイッチング手段（Ｇ）とを具
   える増幅段保護回路において、増幅段の出力側の異常状
   態の持続性を検出するとともに増幅段をターンオフする
   信号をこの状態中発生するように設計された常規増幅段
   作動状態をターンオフおよび復帰する回路ブロックとを
   具え、増幅段をターンオフする命令信号発生器（Ｍ）の
   出力端子および前記二重しきい値比較器（Ａ）の出力端
   子をＯＲ型の第１論理ゲート回路（Ｃ）を経て前記ター
   ンオフおよび復帰する回路ブロックのイネーブル端子に
   接続し、且つ前記増幅段をターンオフする命令信号発生
   器（Ｍ）の出力端子および前記ターンオフおよび復帰す
   る回路ブロックの出力端子をＯＲ型の第２論理ゲート回
   路（Ｆ）を経て前記回路スイッチング手段（Ｇ）の命令
   端子に接続し、さらに前記増幅段をターンオフする命令
   信号は前記増幅段の異常動作状態の発生から出発する時
   間の所定期間を有することを特徴とする増幅段保護回
   路。
2. 【請求項２】 前記ターンオフおよび復帰回路は前記増
   幅段の出力側に結合された少なくとも１つのアクセス端
   子、イネーブル端子、相互に位相が反対の信号を発生す
   る少なくとも１つの第１出力端子および少なくとも１つ
   の第２出力端子を有し、この第１出力端子を前記ターン
   オフおよび復帰回路の出力端子に接続された感知回路
   （Ｂ）と、少なくとも１つの第１入力端子（Ｓ）、少な
   くとも１つの第２入力端子（Ｒ）および出力端子（Ｑ）
   を有する双安定回路（Ｌ）とを具え、前記ターンオフお
   よび復帰回路のイネーブル端子である前記第１入力端子
   をＯＲ型の第１論理ゲート回路（Ｃ）の出力端子に接続
   し、このＯＲ型の第１論理ゲート回路（Ｃ）の出力端子
   を反転器およびＡＮＤ型の論理ゲート回路（Ｄ）を経て
   双安定回路（Ｌ）の第２入力端子に接続し、前記第２入
   力端子をＡＮＤ型の論理ゲート回路（Ｄ）を経て前記感
   知回路（Ｂ）の第２出力端子に接続するようにしたこと
   を特徴とする請求項１に記載の増幅段保護回路。
3. 【請求項３】 前記ターンオフおよび復帰する回路ブロ
   ックは前記増幅段の出力側に結合された少なくとも１つ
   の入力端子、および少なくとも１つの出力端子を有する
   感知回路（Ｂ）と、この感知回路（Ｂ）の出力端子に接
   続された少なくとも１つの第１入力端子、前記ターンオ
   フおよび復帰回路のイネーブル端子である第２入力端
   子、および前記ターンオフおよび復帰回路の出力端子で
   ある出力端子を有する１つの論理ゲート回路ＡＮＤ
   （Ｈ）とを具え、前記ターンオフおよび復帰回路の出力
   端子を前記ＯＲ型の第１論理ゲート回路（Ｃ）を介して
   同じターンオフおよび復帰回路のイネーブル端子のも接
   続するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の増
   幅段保護回路。
4. 【請求項４】 増幅段をターンオフする信号発生回路
   （Ｍ）は増幅段の出力回路素子の電流レベルを検出する
   “トリガ”型の回路手段によって発生するパルスにより
   活性化される単安定回路を具えることを特徴とする請求
   項１〜３の何れかの項に記載の増幅段保護回路。