KR100975059B1

KR100975059B1 - 오디오 앰프의 온도 제어 장치

Info

Publication number: KR100975059B1
Application number: KR1020030084186A
Authority: KR
Inventors: 박해광; 송영석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2010-08-11
Also published as: US7672463B2; US20050111669A1; KR20050050447A

Abstract

오디오 앰프내의 냉각팬을 효율적으로 제어하여 앰프의 과열 및 잡음을 방지하는 온도 제어 장치가 개시되어 있다. 본 발명은 전원을 공급하는 전원 공급부, 전원 공급부로부터 공급되는 전원으로 입력되는 오디오 신호를 증폭하는 파워 앰프부, 전원 공급부에서 흐르는 일정 시간 동안의 전류의 양을 검출하는 신호검출부, 파워 앰프부에 부착되어 일정 수준 이상의 온도를 감지하는 온도 센서부, 신호 검출부에서 출력되는 신호의 레벨 및/또는 온도 센서부에서 감지된 센싱 신호에 따라 냉각팬을 제어하는 마이크로콘트롤러를 포함한다.

Description

오디오 앰프의 온도 제어 장치{Apparatus for controlling temperature in audio amplifier}

도 1은 종래의 오디오 앰프의 온도 제어 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 오디오 앰프의 온도 제어 장치의 전체 블록도이다.

도 3은 도 2의 온도 센서부와 적분부의 출력 신호에 따른 냉각팬 제어 및 프로텍트 모드 제어 순서도이다.

도 4는 온도 센서부와 적분부의 출력 신호에 따른 냉각팬 제어 및 프로텍트 모드 제어 그래프이다.

본 발명은 오디오 앰프 시스템에 한 것이며, 특히 오디오 앰프내의 냉각팬을 효율적으로 제어하여 앰프의 과열 및 잡음을 방지하는 온도 제어 장치에 관한 것이다.

통상적으로 오디오 앰프에서 출력 오디오 신호가 커지게 되면 많은 열이 발생하게 된다. 이 오디오 앰프내에서 발생된 열은 앰프내부 회로에 상당히 나쁜 영향을 미치게 되고 심한 경우 앰프의 고장과 안전상의 문제를 야기할 수도 있다. 오 디오 시스템에서는 앰프의 과열을 막기 위한 방법으로 냉각 팬을 사용한다. 그러나 냉각팬이 동작하면 상당한 잡음이 발생하게 되고 결국 전체 음질을 저하시키는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 오디오 앰프의 과열 방지 시스템은 미국 특허 US 2003/0138115 A1(U.S. App. No. 10/034,049 filed 27 Dec 2001 to KKrochmal et al, COOLING FAN CONTROL STRATEGY FOR AUTOMOTIVE AUDIO SYSTEM)에 제시되어 있다.

도 1을 참조하여 종래 기술을 설명하면, 파워 공급부(110)는 파워 앰프부(120) 및 그 외의 블록에 전원을 공급한다. 이때 파워 앰프부(120)로 오디오 신호가 입력되면 파워 앰프부(120)가 정상적으로 동작된다. 이어서, 오디오 신호가 레벨이 높은 상태로 일정시간 이상 동안 유지되면 파워앰프부(120) 내부의 온도가 높아지게 된다.

이때 일정 수준 이상의 온도가 되면 파워앰프부(120)의 내부의 온도센서(130)가 마이크로컨트롤러(140) 또는 냉각팬 구동부(150)로 과열신호를 보낸다.

이어서, 마이크로컨트롤러(140)나 냉각팬 구동부(150)는 과열방지를 위하여 냉각팬(160)을 가동시킨다. 냉각팬(160)이 가동되어 파워앰프부(130) 주위의 공기가 순환되면 파워앰프부(130)의 내부의 온도가 낮아져서 과열을 방지한다.

그러나 도 1과 같은 종래의 기술에 대해서 온도센서(130)가 파워앰프부(130)의 과열을 검출해서 마이크로컨트롤러(140)에게 전송하는 과정은 너무 느려서 정밀 하지 못하다. 또한 온도센서(130)가 과열에 대한 출력신호를 보낼 때는 이미 앰프 시스템이 오동작을 하거나 출력신호가 왜곡되어 음질이 급격하게 나빠지는 경우가 많다.

도 1과 같은 오디오 앰프의 과열 방지 시스템 외에 볼륨의 크기에 의한 냉각팬 제어방법은 앰프 단에 스피커가 연결되어 있지 않더라도 볼륨의 위치만 커지면 항상 냉각팬이 돌아가게 된다. 하지만 스피커가 연결되어 있지 않으면 아무리 볼륨이 커도 과열현상이 나타나지 않기 때문에 불필요한 냉각팬을 가동시킬 필요가 없다. 또한 스피커가 연결되었다 하더라도 연결된 스피커의 개수가 몇 개인가에 따라서 발생하는 열량이 다르기 때문에 냉각팬을 정밀하게 제어하기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 앰프내의 냉각팬을 효율적으로 제어하여 앰프의 과열도 방지하면서 냉각팬에서 발생하는 잡음을 최소화 할 수 있는 온도 제어 장치를 제공하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전원을 공급하는 전원 공급부;

상기 전원 공급부로부터 공급되는 전원으로 입력되는 오디오 신호를 증폭하는 파워 앰프부;

상기 전원 공급부에서 흐르는 일정 시간 동안의 전류의 양을 검출하는 신호검출부;

상기 파워 앰프부에 부착되어 일정 수준 이상의 온도를 감지하는 온도 센서부;

상기 신호 검출부에서 출력되는 신호의 레벨 및/또는 온도 센서부에서 감지된 센싱 신호에 따라 냉각팬을 제어하는 마이크로콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

먼저, 오디오 앰프에서 과열 현상이 발생하는 가장 큰 원인은 파워 앰프부에서 입력 신호를 너무 크게 증폭시키는 데 있다. 결국, 전체 시스템의 전원단에서 파워 앰프부로 흐르는 전류가 너무 큰 경우 과열 현상이 발생한다.

오디오 앰프에서 단위 시간당 발생하는 총 열량을 수식으로 나타내면 수학 1과 같다.

여기서, Q : 단위시간당 발생하는 총 열량, Load_power: 파워앰프부의 총 부하, I_power : 파워앰프부로 흐르는 전류, Load_system : 파워앰프부를 제외한 나머지 시스템의 총 부하, I_system : 나머지 시스템으로 흐르는 전류.

수학 식1에 도시된 바와 같이 파워앰프부를 제외한 나머지 시스템에 의하여 발생하는 열량(Load_system * I_system)은 거의 일정하다고 볼 수 있다. 그리고 파워앰프부의 총 부하(Load_power) 또한 일정하게 고정되어 있으므로 I_power의 양만 검사하면 그 순간에 발생하는 총 열량을 계산해 낼 수 있다.

도 2의 오디오 앰프의 온도 제어 장치는 전원 공급부(210), 온도센서부(280)가 부착된 파워 앰프부(270), ADC(250)를 내장한 마이크로콘트롤러(260), 공기를 순환시켜 파워 앰프부(270)를 냉각시키는 냉각팬(290), 일정 시간 동안의 발생한 열량을 구하는 신호 검출부(220)로 구성된다. 또한 신호 검출부(220)는 전류 검출부(222), 전류/전압변환부(224), 적분부(226)를 구비한다.

도 2를 참조하여 파워 앰프부로 흐르는 전류에 의한 냉각팬 제어와 온도 센서에 의한 냉각팬 제어를 각각 별도로 설명한다.

먼저, 파워 앰프로 흐르는 전류에 의한 냉각팬 제어를 설명하면, 전원 공급부(210)는 파워 앰프부(270)를 포함하는 각 블록에 전원을 공급한다.

전류 검출부(222)는 전원 공급부(210)에서 흐르는 전류를 검출한다. 일실시예로, 전류 검출부(222)는 저항을 션트(shunt) 방식으로 구현하여 전류를 검출한다.

전류-전압 변환부(224)는 전류 검출부(222)에서 검출되는 전류를 전압 신호로 변환한다. 일실시예로, 전류-전압 변환부(224)는 저항들로 간단하게 구성할 수 있다.

적분부(226)는 전류-전압 변환부(224)의 전압을 적분하여 미리 정해진 일정 시간동안 흐르는 전류의 양을 구한다.

ADC(250)는 적분부(226)에서 적분된 아날로그 형태의 출력 신호를 디지털로 변환한다.

마이크로콘트롤러(260)는 ADC(250)에서 디지털로 변환된 전압값이 일정 수준 이상이 될 경우 과열현상이 일어날 것을 예측하여 냉각팬(290)으로 냉각팬 구동 명령을 인가시킨다. 또한 마이크로콘트롤러(260)는 일정 시간 동안 냉각팬(290)을 가동시킨 후 다시 ADC(250)에서 디지털로 변환된 전압값이 일정 수준 이상이면 계속 냉각팬을 가동시키고 그렇지 않으면 냉각팬을 정지시킨다.

이어서, 온도 센서에 의한 이중 안전 냉각팬 제어를 설명하면, 파워앰프부(270)의 전류 검출에 의해서 냉각팬(290)을 충분히 동작시켰음에도 불구하고 예측할 수 없는 다른 이유에 의해서 앰프내부의 온도가 계속 높아질 때에는 다음과 같이 온도센서를 이용하여 냉각팬을 제어한다.

온도 센서(280)는 파워 앰프부(270)의 과도한 출력으로 인한 일정 수준 이상의 온도가 발생하는지를 감지한다.

마이크로콘트롤러(260)는 온도 센서(280)에서 인가되는 감지 신호 및 적분부(226)의 출력 신호의 크기에 따라 프로텍트 모드 제어 신호나 냉각 팬 제어 신호를 발생한다.

도 3은 도 2의 온도 센서부(280)와 적분부(240)의 출력 신호에 따른 냉각팬 제어 및 프로텍트 모드 제어 순서도이며, 도 4는 온도 센서부(280)와 적분부(226)의 출력 신호에 따른 냉각팬 제어 및 프로텍트 모드 제어 그래프이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 온도 센서부(280)에서 감지된 온도(T)가 T_danger 이상일 때(310 과정) 프로텍트 모드를 설정한다(320 과정).

또한, 온도 센서부(280)에서 감지된 온도(T)가 T_danger 이하 및 T_high이상일 때는(330 과정) 냉각팬을 구동 시킨다(340 과정).

또한, 온도 센서부(280)에서 감지된 온도(T)가 T_high이하이면서 적분부(226)로부터 마이크로컨트롤러(260)에 입력되는 신호((P_integral)가 일정수준(P_th) 이상일 때에도(350 과정) 냉각팬을 구동시킨다(360 과정). 310, 330 , 350 과정 이외의 경우에는 냉각팬을 정지시킨다(370 과정).

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 파워앰프부(270)로 흐르는 전류를 이용하여 냉각팬(290)을 제어하여 과열 현상이 발생하기 전에 미리 냉각팬(290)을 가동시켜서 과열 현상을 예방하기 때문에 앰프의 과열로 인한 음질의 왜곡을 막을 수 있다. 또한 파워앰프부(270)로 흐르는 전류를 이용함으로써 파워앰프부(270)에 스피커가 연결되어 있는지를 자동으로 감지하여 냉각팬을 제어할 수 있다. 또한 적분부(226)에서 출력되는 전원 신호와 온도센서부(280)에서 출력되는 온도 신호를 이용하여 이중 안전장치를 구현할 수 있다. 즉, 파워신호와 온도신호를 동시에 이용하여 효율적인 냉각 팬제어에 사용하고 온도가 너무 높아서 위험해 질 경우 프로텍 트 모드를 실행 시킴으로써 오디오 시스템의 성능과 안전성이 더 높일 수 있다.

Claims

오디오 신호를 재생하는 오디오 시스템에 있어서,

전원을 공급하는 전원 공급부;

상기 전원 공급부로부터 공급되는 전원으로 입력되는 오디오 신호를 증폭하는 파워 앰프부;

상기 전원 공급부에서 상기 파워 앰프부로 흐르는 일정 시간 동안의 전류의 양을 검출하는 신호검출부;

상기 파워 앰프부에 부착되어 일정 수준 이상의 온도를 감지하는 온도 센서부;

상기 신호 검출부에서 검출된 전류의 량 및 온도 센서부에서 감지된 센싱 신호에 따라 프로텍트 모드 및 냉각팬을 제어하는 마이크로콘트롤러를 포함하는 오디오 앰프의 온도 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 신호 검출부는,

상기 전원 공급부에서 상기 파워 앰프부로 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부;

상기 전류 검출부에서 검출된 전류를 전압으로 변환하는 전류-전압 변환부;

상기 전류-전압 변환부에서 변환된 전압을 적분하여 일정시간 동안 흐르는 전류의 양에 해당되는 신호를 출력하는 적분부를 구비하는 것을 특징으로 하는 오디오 앰프의 온도 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 적분부의 출력 신호는 상기 파워앰프부로 흐르는 전류의 양임을 특징으로 하는 오디오 앰프의 온도 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 적분부의 신호를 디지털로 변환하여 상기 마이크로 콘트롤러에 인가하는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 앰프의 온도 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 마이크로콘트롤러는 상기 온도 센서부에서 감지된 온도에 따라 프로텍트 모드, 냉각팬 구동, 냉각팬 정지를 제어하는 것임을 특징으로 하는 오디오 앰프의 온도 제어 장치.