JPH10261921A - オーディオパワーアンプｉｃ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーディオパワーアンプＩＣにおいて、待機
設定信号による間接的な電源のオン／オフ制御を行うこ
とができ、かつ不快なポップ音を発生する急激な過渡変
化を抑制することができるとともに、配線短絡等による
破壊を確実に防止できるようにする。 【解決手段】 パワーアンプ回路を動作させるためのバ
イアス電圧を生成するバイアス回路と、上記パワーアン
プ回路の出力短絡保護回路と、外部からの待機設定信号
に応答して上記バイアス回路および上記保護回路を電力
非消費の非動作状態に設定するとともに、上記バイアス
回路を介して上記パワーアンプ回路を電力非消費の非動
作状態に設定する待機制御回路と、上記バイアス電圧の
立ち上がり／立ち下がりの変化速度を抑制する過渡抑制
回路と、上記バイアス電圧が上記パワーアンプ回路を動
作させる能動レベルよりも低くなるまで上記保護回路を
動作状態に保持させる保護制御回路を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオパワー
アンプＩＣ、さらには外部からの待機設定信号によって
動作電源を間接的にオン／オフ制御できるようにしたオ
ーディオパワーアンプＩＣ（半導体集積回路装置）に適
用して有効な技術に関するものであって、たとえば車載
用音響再生システムいわゆるカーオーディオに利用して
有効な技術に関するものである（たとえばラジオ技術社
発行「基礎トランジスタアンプ設計法」２４〜２５５ペ
ージを参照）。

【０００２】

【従来の技術】車載用オーディオパワーアンプＩＣで
は、その動作電源のオン／オフ制御を、大電流用のパワ
ースイッチではなく、エンジンキーあるいはコンソール
パネルに配置された小信号用のスイッチにて生成される
制御信号、あるいは他の電装機器にて生成される制御信
号によって行えるようにすることが要求される。

【０００３】このためには、パワーアンプ回路を動作さ
せるためのバイアス電圧を外部からの待機設定信号によ
って制御することで、上記パワーアンプ回路を電力非消
費の非動作状態に設定できるようにすればよい。これに
より、オーディオパワーアンプＩＣの電源端子に主電源
を投入したままでも、電力消費をほとんど伴わない実質
的な電源オフの状態を設定することができる。つまり、
大電流用のパワースイッチを使って主電源を直接オン／
オフ制御しなくても、そのＩＣの電源を間接的にオン／
オフ制御することができる。

【０００４】この間接的なオン／オフ制御を確実にする
ためには、待機設定信号によって設定される非動作状態
での消費電力をできるだけ小さくする必要があるが、そ
のためには、パワーアンプ回路の動作を規定するバイア
ス回路だけではなく、そのパワーアンプ回路に付属する
保護回路についても、電力非消費の非動作状態に設定す
る必要がある。そうでないと、待機設定信号による電源
のオン／オフ制御が意味をなさなくなるからである。

【０００５】ここで、待機設定信号による電源の間接的
なオン／オフ制御は、ＩＣの電源端子に主電源を投入し
たまま行う制御である。このため、待機設定信号を待機
設定レベルから待機解除レベルに切り換えた瞬間に、オ
ーディオパワーアンプ回路が非動作状態から動作状態に
急激に立ち上げられる。この立ち上げの過渡時にて、パ
ワーアンプ回路の出力に接続されているスピーカから不
快なポップ音（過渡衝撃音）が発生してしまうという問
題が生じる。

【０００６】この問題を解決するために、本発明者ら
は、図４に示すようなオーディオパワーアンプＩＣを検
討した。

【０００７】図４に示すオーディオパワーアンプＩＣ１
は、本発明者らが本発明に先立って検討したものであっ
て、オーディオパワーアンプ回路２、バイアス回路３、
保護回路４、待機制御回路（スタンバイ回路）５などが
同一半導体基板に集積形成されている。

【０００８】上記ＩＣ１の外部端子としては、電源端子
Ｐ１、入力端子Ｐ２、出力端子Ｐ３、待機設定端子（ス
タンバイ端子）Ｐ４、外付け容量接続端子Ｐ５などが設
けられている。Ｖｃｃは車載バッテリＢＡＴから供給さ
れる電源電位、ＧＮＤは接地基準電位、Ｖｉｎは入力信
号、Ｖｏｕｔは出力信号、Ｓｉｎは待機設定信号であ
る。

【０００９】パワーアンプ回路２は、端子Ｐ３を介して
接続される外部のスピーカＳＰをパワー駆動する。バイ
アス回路３は、パワーアンプ回路２を動作させるための
バイアス電圧ＶＢを生成する。保護回路４は、上記パワ
ーアンプ回路２を出力短絡による破壊から保護する。待
機制御回路５は、端子Ｐ４を介して与えられる待機設定
信号Ｓｉｎに応答して上記バイアス回路３および上記保
護回路４を電力非消費の非動作状態に設定するととも
に、上記バイアス回路３の非動作設定による上記バイア
ス電圧ＶＢの立ち下がりによって上記パワーアンプ回路
２を電力非消費の非動作状態に設定する。

【００１０】ここで、上記バイアス回路３には、端子Ｐ
５を介して時定数用の容量素子Ｃ１が接続されている。
この外付け容量素子Ｃ１の接続により、上記バイアス電
圧ＶＢの立ち上がり／立ち下がりの変化速度を抑制する
過渡抑制回路３１が形成されている。

【００１１】待機設定端子Ｐ４から入力される待機設定
信号Ｓｉｎが、パワーアンプ回路２を非動作状態に設定
する待機設定レベル（Ｌレベル）から、そのパワーアン
プ回路２を非動作状態に設定する待機解除レベル（Ｈレ
ベル）に切り換えられたとき、バイアス回路３からパワ
ーアンプ回路２に与えられるバイアス電圧ＶＢは、上記
容量素子Ｃ１の時定数により、緩やかに立ち上げられ
る。

【００１２】これにより、パワーアンプ回路２は、急激
な過渡現象を伴うことなく、非動作状態から動作状態へ
緩やかに立ち上げられるようになって、スピーカから不
快なポップ音（過渡衝撃音）が発生するのを回避するこ
とができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術には、次のような問題のあることが本発明者らに
よってあきらかとされた。

【００１４】すなわち、上述したオーディオパワーアン
プＩＣでは、パワーアンプ回路の保護が確実に行われな
くなる問題を生じることがあきらかとなった。

【００１５】図５は、図４に示したオーディオパワーア
ンプＩＣの要部における動作波形チャートを示す。

【００１６】同図に示すように、待機設定端子Ｐ４から
入力される待機設定信号Ｓｉｎが、パワーアンプ回路２
を非動作状態に設定する待機設定レベル（Ｌレベル）か
ら、そのパワーアンプ回路２を動作状態に設定する待機
解除レベル（Ｈレベル）に切り換えられると、これに応
答してバイアス回路３および保護回路４がそれぞれに非
動作状態から動作状態に立ち上げられる。また、上記待
機設定信号Ｓｉｎが待機解除レベルから待機設定レベル
に切り換えられると、これに応答してバイアス回路３お
よび保護回路４がそれぞれに動作状態から非動作状態に
立ち下げられる。

【００１７】このとき、バイアス回路３の出力動作につ
いては、上述したように、外付け容量素子Ｃ１の時定数
により、その立ち上がり／立ち下がりの変化速度が抑制
されるが、これに伴い、一定以上のバイアス電圧で動作
するパワーアンプ回路２の動作立ち上がり／立ち下がり
にそれぞれ若干の遅延が生じる。

【００１８】この遅延により、パワーアンプ回路２の動
作期間と保護回路４の動作期間の間に時間的ずれが生じ
る。つまり、待機設定信号Ｓｉｎが待機解除レベルから
待機設定レベルに切り換えられたときに、保護回路４の
動作の立ち下がりがパワーアンプ回路２の動作の立ち下
がりよりも先行し、パワーアンプ回路２がまだ動作状態
にあるにもかからわらず、保護回路４が動作しない期間
（保護不能期間）が生じる。

【００１９】このため、仮に、出力端子Ｐ３とスピーカ
ＳＰの間に誤配線等による短絡があった場合、待機設定
信号Ｓｉｎを待機解除レベルに設定したときは、その設
定と同時に保護回路４が動作してパワーアンプ回路２を
保護するが、その待機解除レベルを待機設定レベルに戻
したときに、保護回路４がパワーアンプ回路２に先だっ
て動作停止し、これによりパワーアンプ回路２が出力短
絡によって破壊されてしまう、という問題を生じること
が判明した。

【００２０】本発明の目的は、オーディオパワーアンプ
ＩＣにおいて、待機設定信号による間接的な電源のオン
／オフ制御を行うことができ、かつ不快なポップ音を発
生する急激な過渡変化を抑制することができるととも
に、配線短絡等による破壊を確実に防止できるようにす
る、という技術を提供することにある。

【００２１】本発明の前記ならびにそのほかの目的と特
徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかにな
るであろう。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００２３】すなわち、オーディオパワーアンプ回路を
動作させるためのバイアス電圧を生成するバイアス回路
と、上記パワーアンプ回路を出力短絡による破壊から保
護する保護回路と、外部からの待機設定信号に応答して
上記バイアス回路および上記保護回路を電力非消費の非
動作状態に設定するとともに、上記バイアス回路の非動
作設定による上記バイアス電圧の立ち下がりによって上
記パワーアンプ回路を電力非消費の非動作状態に設定す
る待機制御回路とが集積形成されたオーディオパワーア
ンプＩＣにあって、上記バイアス電圧の立ち上がり／立
ち下がりの変化速度を抑制する過渡抑制回路と、上記バ
イアス電圧が上記パワーアンプ回路を動作させる能動レ
ベルよりも低くなるまで上記保護回路を動作状態に保持
させる保護制御回路を設ける、というものである。

【００２４】上述した手段によれば、待機設定信号が待
機解除レベルから待機設定レベルに切り換えられた後
も、パワーアンプ回路が動作状態にある間は、保護回路
を動作状態に保つことができる。

【００２５】これにより、オーディオパワーアンプＩＣ
において、待機設定信号による間接的な電源のオン／オ
フ制御を行うことができ、かつ不快なポップ音を発生す
る急激な過渡変化を抑制することができるとともに、配
線短絡等による破壊を確実に防止できるようにする、と
いう目的が達成される。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、スピーカ（ＳＰ）をパワー駆動するオーディオパワ
ーアンプ回路（２）と、このパワーアンプ回路（２）を
動作させるためのバイアス電圧（ＶＢ）を生成するバイ
アス回路（３）と、上記パワーアンプ回路（２）を出力
短絡による破壊から保護する保護回路（４）と、外部か
らの待機設定信号（Ｓｉｎ）に応答して上記バイアス回
路（３）および上記保護回路（４）を電力非消費の非動
作状態に設定するとともに、上記バイアス回路（３）の
非動作設定による上記バイアス電圧（ＶＢ）の立ち下が
りによって上記パワーアンプ回路（２）を電力非消費の
非動作状態に設定する待機制御回路（５）と、上記バイ
アス電圧（ＶＢ）の立ち上がり／立ち下がりの変化速度
を抑制する過渡抑制回路（３１）と、上記バイアス電圧
（ＶＢ）が上記パワーアンプ回路（２）を動作させる能
動レベルよりも低くなるまで上記保護回路（４）を動作
状態に保持させる保護制御回路（６）とを備えたもので
あり、これにより、待機設定信号（Ｓｉｎ）による間接
的な電源のオン／オフ制御を行うことができ、かつ不快
なポップ音を発生する急激な過渡変化を抑制することが
できるとともに、配線短絡等による破壊を確実に防止す
ることができるようになるという作用が得られる。

【００２７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のものにおいて、バイアス電圧（ＶＢ）の立ち上がり／
立ち下がりの変化速度を外付け容量素子（Ｃ１）を用い
て抑制する過渡抑制回路（３１）を備えたものである。

【００２８】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のものにおいて、待機設定信号（Ｓｉｎ）が待
機設定レベルであって、かつバイアス電圧（ＶＢ）がパ
ワーアンプ回路（２）を動作させる能動レベルよりも低
いときに、保護回路（４）を電力非消費の非動作状態に
設定する保護制御回路（６）を備えたものである。

【００２９】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
のいずれかに記載のものにおいて、待機制御回路が待機
解除状態にあるときに流れる電流を検出する第１のカレ
ントミラー回路と、バイアス回路（３）が動作状態のと
きに流れる電流を検出する第２のカレントミラー回路と
を有し、第１または第２のいずれか一方のカレントミラ
ー回路の検出電流によって保護回路（４）を動作させる
ようにした保護制御回路（６）を備えたものである。

【００３０】以下、本発明の好適な実施態様を図面を参
照しながら説明する。

【００３１】なお、図において、同一符号は同一あるい
は相当部分を示すものとする。

【００３２】図１は本発明の技術が適用されたオーディ
オパワーアンプＩＣの一実施態様を示す。

【００３３】同図に示すオーディオパワーアンプＩＣ１
は、本発明者らが本発明に先立って検討したものであっ
て、オーディオパワーアンプ回路２、バイアス回路３、
保護回路４、待機制御回路（スタンバイ回路）５、およ
び保護制御回路６などが同一半導体基板に集積形成され
ている。

【００３４】上記ＩＣ１の外部端子としては、電源端子
Ｐ１、入力端子Ｐ２、出力端子Ｐ３、待機設定端子（ス
タンバイ端子）Ｐ４、外付け容量接続端子Ｐ５などが設
けられている。Ｖｃｃは車載バッテリＢＡＴから供給さ
れる電源電位、ＧＮＤは接地基準電位、Ｖｉｎは入力信
号、Ｖｏｕｔは出力信号、Ｓｉｎは待機設定信号であ
る。

【００３５】パワーアンプ回路２は、端子Ｐ３を介して
接続される外部のスピーカＳＰをパワー駆動する。バイ
アス回路３は、パワーアンプ回路２を動作させるための
バイアス電圧ＶＢを生成する。保護回路４は、上記パワ
ーアンプ回路２を出力短絡による破壊から保護する。

【００３６】待機制御回路５は、端子Ｐ４を介して与え
られる待機設定信号Ｓｉｎに応答して上記バイアス回路
３および上記保護回路４を電力非消費の非動作状態に設
定するとともに、上記バイアス回路３の非動作設定によ
る上記バイアス電圧ＶＢの立ち下がりによって上記パワ
ーアンプ回路２を電力非消費の非動作状態に設定する。
なお、この待機制御回路５は、待機設定信号Ｓｉｎをバ
イアス回路３および保護回路４にそれぞれ動作制御信号
として分配するだけの回路であってもよい。

【００３７】バイアス回路３には、上記バイアス電圧Ｖ
Ｂの立ち上がり／立ち下がりの変化速度を抑制する過渡
抑制回路３１が付加されている。この過渡抑制回路３１
は、端子Ｐ５を介して接続された時定数用の外付け容量
素子Ｃ１を用いて形成される。

【００３８】保護制御回路６は、待機設定信号Ｓｉｎが
待機解除レベルであって、かつバイアス電圧ＶＢがパワ
ーアンプ回路２を動作させる能動レベルよりも低いとき
に、保護回路４を電力非消費の非動作状態に設定する。
これにより、上記バイアス電圧ＶＢが上記パワーアンプ
回路２を動作させる能動レベルよりも低くなるまで上記
保護回路４を動作状態に保持させることができる。

【００３９】次に、動作について説明する。

【００４０】図２は、図１に示したオーディオパワーア
ンプＩＣの要部における動作波形チャートを示す。

【００４１】同図に示すように、待機設定端子Ｐ４から
入力される待機設定信号Ｓｉｎが、パワーアンプ回路２
を非動作状態に設定する待機設定レベル（Ｌレベル）か
ら、そのパワーアンプ回路２を動作状態に設定する待機
解除レベル（Ｈレベル）に切り換えられると、これに応
答してバイアス回路３および保護回路４がそれぞれに非
動作状態から動作状態に立ち上げられる。また、上記待
機設定信号Ｓｉｎが待機解除レベルから待機設定レベル
に切り換えられると、これに応答してバイアス回路３お
よび保護回路４がそれぞれに動作状態から非動作状態に
立ち下げられる。

【００４２】ここで、バイアス回路３からパワーアンプ
回路２に与えられるバイアス電圧ＶＢは、上記過渡抑制
回路３１により、その立ち上がり／立ち下がりの変化速
度が抑制される。パワーアンプ回路２は、そのバイアス
電圧ＶＢが一定のしきい値Ｖｔｈ１以上となったところ
で動作状態となる。したがって、パワーアンプ回路２の
動作開始と動作停止は、保護回路４のそれよりも若干遅
れるようになる。つまり、待機設定信号ＳｉｎがＨレベ
ルからＬレベルに切り換えられた後も、若干の間、パワ
ーアンプ回路２は動作し続ける。

【００４３】しかし、保護回路４の方は、上記保護制御
回路６により、待機設定信号ＳｉｎがＨレベルからＬレ
ベルに切り換えられた後でも、上記バイアス電圧ＶＢが
上記しきい値Ｖｔｈ１よりもさらに低いしきい値Ｖｔｈ
２以下に下がるまで動作状態を継続して、パワーアンプ
回路２を出力短絡による破壊から保護する。

【００４４】これにより、不快なポップ音を発生する急
激な過渡変化を抑制しつつ、配線短絡等によるパワーア
ンプ回路２の破壊を確実に防止することができる。

【００４５】図３は、保護制御回路６の具体的な構成例
を示す。

【００４６】同図に示す保護制御回路６は、待機制御回
路５が待機解除状態を設定しているときに流れる電流Ｉ
１を検出するする第１のカレントミラー回路６１と、バ
イアス回路３が動作状態のときに流れる電流Ｉ２を検出
する第２のカレントミラー回路６２とを有し、第１また
は第２のいずれか一方のカレントミラー回路（６１また
は６２）の検出電流（Ｉ１またはＩ２）によって保護回
路４を動作させるようにしたものである。

【００４７】同図において、ｎｐｎバイポーラ・トラン
ジスタＱ１，Ｑ２は第１のカレントミラー回路６１を形
成し、ｎｐｎバイポーラ・トランジスタＱ３，Ｑ４は第
２のカレントミラー回路６２を形成する。ｐｎｐバイポ
ーラ・トランジスタＱ５、ｎｐｎバイポーラ・トランジ
スタＱ６、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、一種のスイッチ回
路６３を形成し、両カレントミラー回路６１，６２の検
出電流Ｉ１，Ｉ２の和電流（Ｉ１＋Ｉ２）でオン／オフ
制御される。このスイッチ回路６３によって保護回路４
の動作／非動作が設定されるようになっている。

【００４８】この保護制御回路６により、待機設定信号
ＳｉｎがＨレベルからＬレベルに切り換えられた後で
も、上記バイアス電圧ＶＢが上記しきい値Ｖｔｈ１より
もさらに低いしきい値Ｖｔｈ２以下に下がるまで動作状
態を継続して、パワーアンプ回路２を出力短絡による破
壊から保護することができる。

【００４９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実
施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００５０】以上の説明では主として、本発明者によっ
てなされた発明をその背景となった利用分野である車載
用音響再生システムに適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、たとえばＡＣ電源
で使用する家庭用音響機器にも適用できる。

【００５１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

【００５２】すなわち、オーディオパワーアンプＩＣに
おいて、待機設定信号による間接的な電源のオン／オフ
制御を行うことができ、かつ不快なポップ音を発生する
急激な過渡変化を抑制することができるとともに、配線
短絡等による破壊を確実に防止することができる、とい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の技術が適用されたオーディオパワーア
ンプＩＣの一実施態様を示すブロック回路図

【図２】図１に示したオーディオパワーアンプＩＣの要
部における動作波形チャート

【図３】保護制御回路の具体的な構成例を示す回路図

【図４】本発明に先立って検討したオーディオパワーア
ンプＩＣ

【図５】図４に示したオーディオパワーアンプＩＣの要
部における動作波形チャート

【符号の説明】

１ オーディオパワーアンプＩＣ ２ オーディオパワーアンプ回路 ３ バイアス回路 ３１ 過渡抑制回路 ４ 保護回路 ５ 待機制御回路（スタンバイ回路） ６ 保護制御回路 Ｃ１ 外付け容量 Ｐ１ 電源端子 Ｐ２ 入力端子 Ｐ３ 出力端子 Ｐ４ 待機設定端子（スタンバイ端子） Ｐ５ 外付け容量接続端子 ＢＡＴ 車載バッテリ Ｖｃｃ 電源電位 ＧＮＤ 接地基準電位 Ｖｉｎ 入力信号 Ｖｏｕｔ 出力信号 Ｓｉｎ 待機設定信号 ＳＰ スピーカ ＶＢ バイアス電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 律司 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピーカをパワー駆動するオーディオパ
   ワーアンプ回路と、このパワーアンプ回路を動作させる
   ためのバイアス電圧を生成するバイアス回路と、上記パ
   ワーアンプ回路を出力短絡による破壊から保護する保護
   回路と、外部からの待機設定信号に応答して上記バイア
   ス回路および上記保護回路を電力非消費の非動作状態に
   設定するとともに、上記バイアス回路の非動作設定によ
   る上記バイアス電圧の立ち下がりによって上記パワーア
   ンプ回路を電力非消費の非動作状態に設定する待機制御
   回路と、上記バイアス電圧の立ち上がり／立ち下がりの
   変化速度を抑制する過渡抑制回路と、上記バイアス電圧
   が上記パワーアンプ回路を動作させる能動レベルよりも
   低くなるまで上記保護回路を動作状態に保持させる保護
   制御回路とを備えたことを特徴とするオーディオパワー
   アンプＩＣ。
2. 【請求項２】 バイアス電圧の立ち上がり／立ち下がり
   の変化速度を外付け容量素子を用いて抑制する過渡抑制
   回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のオーデ
   ィオパワーアンプＩＣ。
3. 【請求項３】 待機設定信号が待機設定レベルであっ
   て、かつバイアス電圧がパワーアンプ回路を動作させる
   能動レベルよりも低いときに、保護回路を電力非消費の
   非動作状態に設定する保護制御回路を備えたことを特徴
   とする請求項１または２に記載のオーディオパワーアン
   プＩＣ。
4. 【請求項４】 待機制御回路が待機解除状態にあるとき
   に流れる電流を検出する第１のカレントミラー回路と、
   バイアス回路が動作状態のときに流れる電流を検出する
   第２のカレントミラー回路とを有し、第１または第２の
   いずれか一方のカレントミラー回路の検出電流によって
   保護回路を動作させるようにした保護制御回路を備えた
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のオ
   ーディオパワーアンプＩＣ。