JPS61288599A - スピ−カ保護回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はスピーカ保護回路に関し、特に、ボイスコイ
ルの発熱による焼損を防止してスビー力を保護するよう
なスピーカ保護回路に関する。

従来の技術 第８図および第９図は従来のスピーカ保護回路を示すブ
ロック図である。

第８図および第９図に示したスピーカ保護回路は、スピ
ーカの耐入力に比べて増幅器から過大入力が加えられた
ときに起こるボイスコイル巻線の焼損を防止するもので
ある。そして、第８図に示したものは信号ラインに振幅
制限器３を設け、スピーカに印加される電圧を制限して
スピーカを保護するものである。すなわち、入力端子１
に入力された音声信号は前置増幅器２で増幅され、振幅
制限器３を介して電力増幅器４に与えられる。振幅制限
器３は最大出力電圧を制限し、スピーカ６を保護するも
のである。電力増幅器４は音声信号を増幅し、スピーカ
キャビネット５内のスピーカ６を駆動する。したがって
、振幅制限器３によってスピーカ６には過大入力が加え
られないため、スピーカを保護できる。

また、第９図に示した保護回路は入力端子１に加えられ
た音声信号を増幅器７で増幅し、ヒユーズ８を介してス
ピーカキャビネット５内のスピーカ６を駆動するもので
ある。ヒユーズ８としては、通常スロープローのものを
使用し、瞬間的な過大入力では切れず、成る程度の出力
が連続して加わった場合にのみ溶断し、スピーカ６を保
護する。

発明が解決しようとする問題点 上述の第８図に示したスピーカ保護回路では、振幅制限
器３により最大出力を抑圧するようにしているため、一
般の音楽信号の再生上不可欠である瞬時的なピーク出力
でクリップを生じ、波形が歪んでしまうという欠点があ
る。また、第９図に示した例では、ヒユーズ８をその定
格の前後で使うため、ヒユーズの本質的な溶断特性から
、スピーカの破壊時に溶断しなかったり、あるいはその
逆の場合がかなりの確立で起こるという欠点があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、従来のスピーカ
保護回路における欠点を解消し得て、スピーカの破損を
有効的に防止し冑るスピーカ保護回路を提供することで
ある。

問題点を解決するための手段 この発明に係るスピーカ保護回路は、スピーカのボイス
コイルに音声信号が入力されたときに、そのボイスコイ
ルの温度上昇に伴って変化するインピーダンスの値を、
その温度に対応して予め記憶手段に記憶しておき、ボイ
スコイルのインピーダンスをインピーダンス検出手段に
より検出し、検出したインピーダンスに対応する温度を
記憶手段から読出手段によって読出し、読出された温度
が予め定める温度以上であれば制御手段により増幅器を
制御して、ボイスコイルに与えられる音声信号のレベル
を低下せしめるように構成したものである。

作用 この発明では、スピーカのボイスコイルは温度上昇に伴
って、そのインピーダンスが変化することに着目し、温
度変化の上昇に伴うインピーダンスの変化を予め記憶し
ておき、検出したボイスコイルのインピーダンスに対応
する温度値が予め定める値以上であれば、増幅器を制御
してボイスコイルに与えられる音声信号のレベルを低下
させる。

したがって、スピーカに過大入力電力が加えられたとき
にのみ増幅器を制御するので、一般の音楽信号の再生上
不可欠な瞬時的ピーク出力で波形歪みを生じることはな
い。

実施例 第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図であり、
第２図はボイスコイルのインピーダンス（公称インピー
ダンス）と温度変化との関係の一例を示す図であり、第
３図はボイスコイルの直流抵抗増加分と温度変化との関
係の一例を示す図である。

まず、第１図を参照して、この発明の一実施例の構成に
ついて説明する。入力端子１に入力された音声信号は前
置増幅器２とリミッタ１７とを介して電力増幅器４に与
えられる。リミッタ１７はスピーカのボイスコイル６１
に過大入力電力が加えられたときに電力増幅器４に入力
する音声信号を制限するものである。電力増幅器４の出
力トランジスタ４１と４２との接続点には抵抗９とスピ
ーカ６のボイスコイル６１との直列回路が接続される。

この抵抗９とボイスコイル６１との直列回路に対して、
抵抗１０とスピーカ６の周波数特性をシュミレートした
インピーダンス１１と可変抵抗器１２との直列回路が並
列接続される。すなわち、抵抗９とボイスコイル６１と
抵抗１０とインピーダンス１１と可変抵抗器１２とによ
ってブリッジ回路が構成される。

そして、抵抗９とボイスコイル６１との接続点はＡ／Ｄ
変換器１３に接続され、抵抗１０とインピーダンス１１
との接続点はＡ／Ｄ変換器１４に接続される。Ａ／Ｄ変
換器１３は抵抗９とボイスコイル６１との接続点におけ
る電圧値をディジタル信号（Ｘ）に変換してＣＰＩＪ１
５に与える。一方、Ａ／Ｄ変換器１４は抵抗１０とイン
ピーダンス１１との接続点における電圧値をディジタル
信号（Ｙ）に変換してＣＰＵ１５に与える。ＣＰＵ１５
はＡ／Ｄ変換器１３と１４のそれぞれの出力に基づいて
、ブリッジ回路が平衡を保っているか否かを判別し、ボ
イスコイル６１が発熱して、そのインピーダンスが変化
し、ブリッジ回路が不平衡になれば、平衡を保つように
可変抵抗器１２の抵抗値ｒを変化させる。〈発熱による
インピーダンス変化は主にスピーカ回路の直流抵抗弁で
ある。

）ＣＰ（Ｊｌ　５にはメモリ１６が接続されている。

このメモリ１６は第２図に示すように、温度上昇に伴っ
て変化するボイスコイル６１のインピーダンス変化に対
応する第３図に示すような直流抵抗の値を、その温度変
化とともに予め記憶している。

そして、ＣＰＵ１５は可変抵抗器１２を変化させたとき
の抵抗値ｒに相当する温度をメモリ１６から読出し、そ
の温度が予め定める値以上であればリミッタ１７を制御
して、電力増幅器４に入力される音声信号のレベルを低
下させる。

第４図はこの発明の一実施例の動作を説明するためのフ
ロー図である。

次に、第１図ないし第４図を参照して、この発明の一実
施例の具体的な動作について説明する。

通常状態では、リミッタ１７はオフにされていて、入力
端子１に入力された音声信号は前置増幅器２およびリミ
ッタ１７を介して電力増幅器４に与えられている。電力
増幅器４の出力トランジスタ４１．４２は抵抗９を介し
てスピーカのボイスコイル６１を駆動する。このとき、
抵抗９の抵抗値をＲとし、ボイスコイル６１のインピー
ダンスを２とし、抵抗１０の抵抗値をＲ′とし、検出用
インピーダンス１１のインピーダンスをＺ−とし、可変
抵抗器１２の抵抗値ｒ−０とすると、常温ではＲ：ｚ＝
Ｒ−：ｚ−の関係を有していて、ブリッジ回路は平衡を
保っている。

しかし、ボイスコイル６１に電流が流れると、ボイスコ
イル６１が発熱し、その直流抵抗成分が増加し始める。

ここで、温度上昇時におけるボイスコイル６１のインピ
ーダンスをＺＴＨとすると、Ｚｒ　ｓ　＝Ｚ＋ｒ　Ｔ　
Ｈ （ｒｖＨは直流抵抗の増加分を表わす。〉で表わすこと
ができる。このように、ボイスコイル６１が発熱により
その直流抵抗成分が増加すると、ブリッジ回路が不平衡
となる。このとき、抵抗９とボイスコイル６１の接続点
の電圧は、Ａ／Ｄ変換器１３によってディジタル信号（
Ｘ）に変換されてＣＰＬ１１５に与えられる。また、抵
抗１０とインピーダンス１１との接続点の電圧もＡ／Ｄ
変換器１４によってディジタル信号（Ｙ）に変換されて
ＣＰＵ１５に与えられる。ＣＰＵ１５はＡ／Ｄ変換器１
３と１４のそれぞれの出力ＸとＹとの差を求める。そし
てその差分値をＸで除算し、その除算値が予め定める最
小値になったか否かを判別する。この予め定める最小値
は回路誤差等の原因によりブリッジ回路が完全には平衡
しないので、ブリッジ回路が平衡していると見做せる許
容範囲に設定される。除算値が最小値でなければ、ＣＰ
ＬＪ１５は可変抵抗１２の抵抗値「を変化させる。すな
わち、ＣＰＵ１５はブリッジ回路が平衡を保つように可
変抵抗器１２の抵抗値ｒを変化させる。このように、可
変抵抗器１２で抵抗値ｒを設定すると、ブリッジ回路は
Ｒ−Ｒ−であるから、−’、Ｚ−／Ｚ＝ｒ　、　、　／
ｒ となり、ｒを求めることによって、ボイスコイル６１の
温度を、ｒ丁Ｈをパラメータとして求めることができる
。

すなわち、ＣＰＬ１１５は可変抵抗器１２を制御して、
抵抗値ｒを変化させ、差分値をＸで除痒した値が最小値
になるようにする。そして、除算値が最小値になると、
可変抵抗器１２で設定した抵抗値「に対応する温度をメ
モリ１６から読出す。

そして、読出した温度が予め定める温度以上であるか否
かを判別し、予め定める温度を越えていればリミッタ１
７をオンし、電力増幅器４に入力される音声信号のレベ
ルを低下させる。

上述のごとく、この実施例では、ボイスコイル６１に電
力増幅器４から出力が与えられると、ボイスコイル６１
が発熱し、そのインピーダンスが変化することに看目し
、変化したインピーダンスを検出して、対応する温度を
メモリ１６から読出し、危険温度になるとリミッタ１７
をオンして、スピーカ６の破損を防止できる。

温度上昇によるインピーダンス変化はりアクタンス分の
変化と抵抗弁の変化に基づくものであるが、抵抗変化は
りアクタンス変化に比べてはるかに大きいため、抵抗の
変化のみを検出づ−るだけで十分である。

なお、従来よりボイスコイルのインピーダンスを測定す
る測定装置は公知であるが、これは一定電圧でサイン波
の周波数をスィーブし、各周波数に対するインピーダン
スを測定するものであるので、入力信号の周波数に応じ
て変化するボイスコイルのインピーダンスは従来の測定
装置だけでは測定することはできない。しかし、本願発
明では、ボイスコイル６１の発熱に相関して変化するイ
ンピーダンスを検出することができる。

第５図はこの発明の他の実施例を示す概略ブロック図で
あり、第６図は第５図に示すバンドパスフィルタ１８．
１９のフィルタ特性を示す図である。第５図に示した実
施例は、前述の第１図に示したＡ／Ｄ変換器１３．１４
のそれぞれの入力側にバンドパスフィルタ１８．１９を
接続したものである。また、抵抗１０と可変抵抗１２と
の間に接続されるインピーダンス１１に代えて、抵抗値
Ｒｚを有する抵抗２０に置き換える。バンドパスフィル
タ１８．１９は第６図の点線で示すように、２００ない
し１　　ｋＨｚの音声信号成分のみを抽出する特性を有
している。

このように、バンドパスフィルタ１８．１９を設けたの
は、一般に、スピーカは低域では共振点によりボイスコ
イルのインピーダンスが大きく、また高域ではインダク
タンスの上昇に伴ってインピーダンスも大きくなるので
、電圧駆動では高域。

低域に大きな電力が入らない。また、たとえばギター用
スピーカでは、ギターの出力が２００Ｈｚないし１　　
ｋＨ，ｚ付近の周波数帯域において最も高く、しかも持
続性があり、この帯域においてボイスコイルが焼は切れ
やすい。そこで、インピーダンスが概略一定で低い２０
０Ｈｚないし１ｋｌｌＺの帯域では、直流抵抗以外の影
響が小さいものとして、第１図に示したインピーダンス
１１を抵抗２０に置き換えることが可能となる。なお、
この第５図に示す動作は第１図に示した動作と同じであ
る。

第７図はこの発明のその他の実施例を示すブロック図で
ある。この第７図に示す実施例は、ボイスコイル６１に
流れる電流を検出コイル２１によって検出し、検出した
電流値をバンドパスフィルタ１９を介してＡ／Ｄ変換器
１４に与えてディジタル信号に変換してＣＰＵ１５に与
える。また、インピーダンス６１に加わる電圧を、バン
ドパスフィルタ１８を介してＡ／Ｄ変換器１３に入力し
、電圧値をディジタル信号に変換してＣＰＵ１５に与え
るようにしたものである。そして、ＣＰＬＪ１５はボイ
スコイル６１に印加された電圧を電流により除算するこ
とによって、インピーダンス変化を求めるようにしたも
のである。なお、バンドパスフィルタ１８．１９は前述
の第５図の実施例と同様にして、２００Ｈ２ないし１ｋ
Ｈｚの帯域における電圧および電流を抽出する。２００
Ｈｚないし１ｋＨｚの間は前述のようにインピーダンス
一定であるので、検出されたインピーダンス変化はボイ
スコイルの温度上昇によるものと考えてよい。このよう
に、ボイスコイル６１に流れる電流と加えられる電圧と
に基づいて、インピーダンス（ボイスコイル６１の温度
上昇に伴う抵抗成分の変化）を検出することができる。

発明の効果 以上のように、この発明によれば、ボイスコイルの温度
上昇に伴うインピーダンス変化を予め記憶しておき、ボ
イスコイルのインピーダンスを検出して、検出したイン
ピーダンスの値に対応する温度を読出し、その温度が予
め定める温度以上になったとき増幅器を制御して、ボイ
スコイルに与えられる音声信号のレベルを低下せしめて
スピーカの破損を防止することができる。したがって、
従来のように振幅制限器やヒユーズなどを用いたものに
比べて、瞬時入力においても歪みを生じることはなく、
過大入力電力に対してスピーカを保護することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の概略ブロック図である。 第２図はボイスコイルのインピーダンスと温度変化との
関係の一例を示す図である。第３図はボイスコイルの直
流抵抗増加分と温度変化との関係の一例を示ず図である
。第４図はこの発明の一実施例の動作を説明するための
フロー図である。第５図はこの発明の他の実施例の概略
ブロック図である。第６図は第５図に示すバンドパスフ
ィルタのフィルタ特性を示す図である。第７図はこの発
明のその他実施例の概略ブロック図である。 第８図および第９図は従来のスピーカ保護回路を示すブ
ロック図である。 図において、４は電力増幅器、９．１０は抵抗、１２は
可変抵抗器、１３．１４はＡ／Ｄ変換器、１５はＣＰＬ
Ｉ、１６はメモリ、１７はリミッタ、１８．１９はバン
ドパスフィルタ、２１は検出コイル、６１はボイスコイ
ルを示す。 （ばか２名） 第１０ ＋Ｖ 温／ｆＬＴ（”Ｃ） 第５図 →Ｖ 第６図 周波紋ｆ　　［Ｈｚ］

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボイスコイルの温度上昇に伴って変化するインピ
   ーダンスの値をその温度に対応して予め記憶する記憶手
   段と、 増幅器からスピーカのボイスコイルに音声信号が入力さ
   れたときに、前記ボイスコイルのインピーダンスを検出
   するためのインピーダンス検出手段と、 前記インピーダンス検出手段によって検出されたインピ
   ーダンスの値に基づいて、前記記憶手段からそのインピ
   ーダンス値に対応する温度を読出す読出手段と、 前記読出手段によつて読出された温度が予め定める温度
   以上になつたとき、前記増幅器を制御して前記ボイルコ
   イルに与えられる音声信号のレベルを低下せしめる制御
   手段とを備えた、スピーカ保護回路。
2. （２）前記インピーダンス検出手段は、 少なくとも前記ボイスコイルの抵抗成分と可変抵抗とを
   含み、前記ボイスコイルが常温状態で平衡状態となるブ
   リッジ回路と、 前記ボイスコイルの温度上昇に伴つて前記ブリッジ回路
   が不平衡になつたことに応じて、前記ブリッジ回路が平
   衡となるように前記可変抵抗を変化させ、変化させた抵
   抗値を前記ボイスコイルの抵抗変化分として出力する手
   段とを含む、特許請求の範囲第１項記載のスピーカ保護
   回路。
3. （３）前記インピーダンス検出手段は、前記ボイスコイ
   ルに加えられる電圧と該ボイスコイルに流れる電流とを
   検出し、検出した電圧値を検出した電流値により除算し
   てインピーダンスを求める手段を含む、特許請求の範囲
   第１項記載のスピーカ保護回路。