KR20150117021A - 절전 기능과 스피커 보호 기능을 동시에 제공하는 전관 방송 시스템 및 그것에 사용되는 절전 회로 - Google Patents

Abstract

절전 기능과 스피커 보호 기능을 동시에 제공하는 전관 방송 시스템 및 그것에 사용되는 절전 회로에 관한 것으로, 전관 방송 시스템은 DC 전원의 전압을 메인 앰프의 구동 전압으로 변환하여 메인 앰프에 공급하는 DC/DC 컨버터, DC/DC 컨버터의 구동에 요구되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 신호 발생기, 및 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상이 되는 시점으로부터 신호 발생기로의 전원 공급을 시작하고, 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 임계값 미만이 되는 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 신호 발생기로의 전원 공급을 종료하는 절전 회로를 포함한다.

Description

절전 기능과 스피커 보호 기능을 동시에 제공하는 전관 방송 시스템 및 그것에 사용되는 절전 회로 {Public address system providing power saving function and speaker protecting function concurrently and power saving circuit used therein}

절전 기능과 스피커 보호 기능을 동시에 제공하는 전관 방송 시스템 및 그것에 사용되는 절전 회로에 관한 것이다.

종래의 전관 방송 시스템은 마이크, 튜너 등의 음원에 의한 일반 방송과 건물 내부의 비상 상황 발생시에 송출되는 비상방송이 항상 가능하도록 하기 위해 스피커로의 출력 신호를 생성하는 메인 앰프에 항상 전원이 공급되었다. 무엇보다도, 메인 앰프의 전원이 수시로 온/오프(on/off)될 경우에 갑작스런 메인 앰프의 온/오프로 인해 스피커에 손상이 갈 수 있기 때문에 메인 앰프에는 항상 전원이 공급되었다. 전관 방송 시스템에 공급된 전원의 대부분은 메인 앰프에서 소비되기 때문에 종래의 전관 방송 시스템에서의 전력 낭비가 심하였다.

오디오 신호의 입력 여부에 따라 메인 앰프의 전원을 공급함과 동시에 메인 앰프의 갑작스런 전원 차단을 방지하는 절전 회로를 통해 절전 기능과 스피커 보호 기능을 동시에 제공하는 전관 방송 시스템을 제공하는데 있다. 또한, 이러한 전관 방송 시스템에 사용되는 절전 회로를 제공하는데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전관 방송 시스템은 입력 신호를 증폭하여 적어도 하나의 스피커로 출력하는 메인 앰프; DC 전원의 전압을 상기 메인 앰프의 구동 전압으로 변환하여 상기 메인 앰프에 공급하는 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터의 구동에 요구되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 신호 발생기; 및 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상이 되는 시점으로부터 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 시작하고, 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 상기 임계값 미만이 되는 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 종료하는 절전 회로를 포함한다.

비상방송 신호의 크기는 상기 임계값 이상이고, 상기 절전 회로는 상기 신호 발생기에 전원이 공급되지 않는 상태에서 상기 비상방송 신호가 입력되면, 상기 비상방송 신호가 입력되기 시작한 시점으로부터 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 시작하고, 상기 비상방송 신호의 입력이 종료된 시점으로부터 상기 소정 시간이 경과한 후에 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 종료할 수 있다.

상기 절전 회로는 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력된 신호를 증폭하여 상기 메인 앰프로 출력하고, 상기 메인 앰프는 상기 DC/DC 컨버터로부터 공급된 전원으로 구동되며, 상기 절전 회로로부터 입력된 신호를 증폭하여 상기 적어도 하나의 스피커로 출력할 수 있다. 상기 절전 회로는 상기 신호 발생기에 전원이 공급 중인 상태에서 비상 신호가 입력되면, 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호를 차단하고 비상방송 신호를 증폭하여 상기 메인 앰프로 출력할 수 있다.

상기 DC/DC 컨버터는 상기 신호 발생기로부터 입력된 PWM 신호로 구동되며, 상기 DC 전원의 전압을 상기 신호 발생기로부터 입력되는 PWM 신호의 듀티 사이클(duty cycle)에 따른 상기 메인 앰프의 구동 전압으로 변환할 수 있다. 상기 신호 발생기는 상기 PWM 신호를 생성함과 동시에 상기 PWM 신호가 생성되고 있음을 알리는 신호를 출력하고, 상기 메인 앰프는 상기 신호 발생기로부터 상기 PWM 신호가 생성되고 있음을 알리는 신호의 입력이 시작되는 시점으로부터의 시간 경과에 비례하여 일정시간 동안 점차적으로 증가되는 증폭도로 상기 절전 회로로부터 입력된 신호를 증폭할 수 있다.

상기 전관 방송 시스템은 상기 메인 앰프의 회로에 흐르는 전류의 값이 정격 전류의 범위를 벗어나면, 상기 메인 앰프로의 전원 공급을 중단할 것을 지시하는 신호를 출력하는 프로텍터(protector)를 더 포함하고, 상기 신호 발생기는 상기 프로텍터로부터 상기 메인 앰프로의 전원 공급을 중단할 것을 지시하는 신호를 수신하면, 상기 PWM 신호의 생성을 중단할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전관 방송 시스템에 사용되는 절전 회로는 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 검출하는 검출부; 상기 검출부로부터 입력된 복수의 신호들을 믹싱하는 믹서; 상기 믹서로부터 입력된 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상인가를 판별하는 판별부; 및 상기 판별부로부터 상기 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 상기 전관 방송 시스템의 메인 앰프로의 전원 공급을 허가하는 제 1 신호를 출력하고, 상기 판별부로부터 상기 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 상기 임계값 미만이 되는 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 상기 메인 앰프로의 전원 공급을 불허하는 제 2 신호를 출력하는 시간 제어부를 포함한다.

상기 판별부는 상기 믹서로부터 입력된 신호와 상기 임계값의 기준 신호가 입력되는 증폭기를 포함하고, 상기 증폭기는 임계값 조절용 가변저항의 값에 따른 증폭도로 상기 믹서로부터 입력된 신호와 상기 임계값의 기준 신호의 차이를 증폭함으로써 상기 믹서로부터 입력된 신호가 상기 임계값 이상이면 상기 믹서로부터 입력된 신호가 상기 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호를 출력할 수 있다.

상기 시간 제어부는 상기 판별부로부터 입력된 신호와 시간 조절용 가변저항의 값에 따른 신호가 입력되는 타이머를 포함하고, 상기 타이머는 상기 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호의 입력에 따라 생성되는 음(-) 신호를 수신하면, 상기 음(-) 신호가 입력되기 시작한 시점에서 상기 제 2 신호로부터 상기 제 1 신호로 변화되는 신호를 출력하고, 상기 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호의 입력에 따라 생성되는 양(+) 신호를 수신하면, 상기 양(+) 신호가 입력되기 시작한 시점으로부터 상기 시간 조절용 가변저항의 값에 따른 시간이 경과한 후에 상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호로 변화되는 신호를 출력할 수 있다.

상기 절전 회로는 비상방송 신호를 검출하는 비상방송 제어부를 더 포함하고, 상기 믹서는 상기 검출부의 복수의 출력단들과 상기 비상방송 제어부의 출력단이 서로 연결된 출력단을 포함함으로써 상기 비상방송 제어부로부터 입력된 비상방송 신호를 상기 판별부로 출력할 수 있다. 상기 비상방송 제어부는 비상 신호가 입력되면, 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 접지함으로써 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 차단하고 상기 비상방송 신호를 검출할 수 있다.

상기 절전 회로는 상기 시간 제어부로부터 상기 제 1 신호가 입력되면 입력 전원의 변동되는 전압을 조정함으로써 상기 메인 앰프에 전원을 공급하는 DC/DC 컨버터의 구동에 요구되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 신호 발생기에 정전압의 전원을 출력하고, 상기 제 2 신호가 입력되면 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 중단하는 전압 조정부를 더 포함할 수 있다.

음원으로부터 입력되는 오디오 신호가 입력되는 시점에 메인 앰프로의 전원 공급을 시작하고 이러한 오디오 신호가 사라진 시점으로부터 어느 정도의 시간이 경과한 후에 메인 앰프로의 전원 공급을 종료함으로써 메인 앰프가 항상 온되어 있음으로 인한 전력 낭비를 방지할 수 있다. 특히, 오디오 신호가 사라진 시점에 메인 앰프로의 전원 공급을 종료하지 않고, 어느 정도의 시간이 경과한 후에 메인 앰프로의 전원 공급을 종료함으로써 메인 앰프의 갑작스런 전원 오프로 인한 스피커의 손상을 방지할 수 있다. 게다가, 일반적인 오디오 신호와 마찬가지로 비상방송 신호에 의해서도 메인 앰프로의 전원 공급이 시작되고 종료되도록 함으로써 언제 발생할지 모를 비상 상황에 대비하면서도 메인 앰프가 항상 온되어 있음으로 인한 전력 낭비를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절전형 전관 방송 시스템의 구성도이다.
도 2-4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절전 회로(60)의 회로도이다.
도 5는 도 2에 도시된 타이머 U2의 진리표(truth table)이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 절전 기능과 스피커 보호 기능을 동시에 제공하는 전관 방송 시스템 및 그것에 사용되는 절전 회로에 관한 것으로, 일반적으로 전관 방송 시스템에는 교류 전원이 공급되고 전관 방송 시스템을 구성하는 회로 소자들에는 직류 전원이 공급된다. 이하에서는 교류(alternating current)를 "AC"로 간략하게 호칭하거나 직류(direct current)를 "DC"로 간략하게 호칭할 수도 있다. 또한, 이하에서 어떤 신호의 크기란 어떤 신호의 전압 파형의 진폭을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절전형 전관 방송 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 절전형 전관 방송 시스템은 DC/DC 컨버터(10), 메인 앰프(main amp)(20), 프로텍터(protector)(30), 적어도 하나의 스피커(40), 신호 발생기(50), 및 절전 회로(60)로 구성된다. 여기에서, 신호 발생기(50)와 DC/DC 컨버터(10)는 전원 관리에 관련된 구성 장치들이고, 메인 앰프(20), 프로텍터(30), 및 스피커(40)는 오디오 신호 처리에 관련된 구성 장치들이다. 한편, 절전 회로(60)는 전원 관리와 오디오 신호 처리 둘 다에 관련된 구성 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, DC/DC 컨버터(10)와 절전 회로(60)에는 항상 DC 전원이 공급된다. 절전 회로(60)는 항상 구동 중인 상태에 있다. 그러나, DC/DC 컨버터(10)는 이하에 설명한 바와 같이 절전 회로(60)로부터 어떤 신호가 출력되는가에 따라 구동 여부가 결정된다. DC/DC 컨버터(10)가 구동되지 않는 경우에는 DC/DC 컨버터(10)로의 전원 공급만 있을 뿐, DC/DC 컨버터(10)로부터의 전원 공급이 없어 DC/DC 컨버터(10), 메인 앰프(20), 프로텍터(30), 및 스피커(40)에 의한 전력 소모는 거의 없게 된다. 일반적으로, 전관 방송 시스템은 도 1에 도시된 구성 장치들 외에 다른 구성 장치들을 더 포함할 수 있으나 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위해 본 실시예의 특징과 관련된 구성 장치들에 관해서만 설명하기로 하며 다른 구성 장치들에 대한 자세한 설명을 생략한다.

이러한 다른 구성 장치들의 예로는 마이크, CD(Compact Disk) 플레이어, 튜너 등과 같이 오디오 신호를 생성하는 음원, 오디오 믹서, 이퀄라이저 등과 같이 오디오 신호를 가공하는 오디오 프로세서, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 인버터, PC(Personal Computer), 마이컴 등과 같이 전관 방송 시스템의 전체 구성 장치들을 제어하는 방송 관리 장치 등을 들 수 있다. 특히, 본 실시예에 따른 절전형 전관 방송 시스템은 건물 내부의 화재 발생, 침입자 발생 등의 비상 상황 발생시에 비상방송을 할 수 있도록 하기 위해 건물 내부의 온도 변화에 따라 비상 신호를 생성하는 화재 검출기, 건물 내부의 영상 변화에 따라 비상 신호를 생성하는 영상 검출기 등의 비상 상황 검출기를 더 포함할 수 있다.

DC/DC 컨버터(10)는 DC 전원의 전압을 메인 앰프(20)의 구동 전압으로 변환하여 메인 앰프(20)에 공급한다. 보다 상세하게 설명하면, DC/DC 컨버터(10)는 신호 발생기(50)로부터 입력된 PWM 신호로 구동되며, DC 전원의 전압을 신호 발생기(50)로부터 입력되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호의 듀티 사이클(duty cycle)에 따른 메인 앰프(20)의 구동 전압으로 변환하여 메인 앰프(20)에 공급한다. 디지털 앰프는 아날로그 앰프에 비해 전력 소비가 적기 때문에 절전 기능을 주요 기능으로 하는 본 실시예에 따른 전관 방송 시스템의 메인 앰프(20)는 디지털 앰프(digital amp)로 구현됨이 바람직하다. 일반적으로 디지털 앰프의 구동 전압은 전관 방송 시스템의 다른 구성 장치의 구동 전압에 비해 높기 때문에, DC/DC 컨버터(10)는 DC 전원의 전압을 메인 앰프(20)의 구동 전압으로 승압하여 메인 앰프(20)에 공급하게 된다.

DC/DC 컨버터(10)는 일반적으로 트랜지스터(transistor), 인덕터(inductor), 커패시터(capacitor), 다이오드(diode) 등의 전자 소자들로 구성되며, 트랜지스터의 온/오프 스위칭을 매우 빠르게 반복함으로써 전압 변환이 이루어지게 된다. 이러한 이유 때문에 DC/DC 컨버터(10)의 트랜지스터로는 스위칭 속도가 빠른 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)가 주로 사용된다. 트랜지스터의 온/오프 스위칭에서의 전체 구간 대 온 구간의 비율을 나타내는 듀티 사이클(duty cycle)에 따라 얼마 정도 승압 내지 강압될 것인지가 결정되게 된다. 이에 따라, DC/DC 컨버터(10)의 구동을 위해서는 DC/DC 컨버터(10)로 이러한 듀티 사이클을 나타내는 PWM 신호가 입력되어야 한다. DC/DC 컨버터(10)의 회로 구성은 공지되어 있기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다.

메인 앰프(20)는 입력 신호, 즉 절전 회로(60)로부터 입력된 신호를 증폭하여 스피커(40)로 출력한다. 보다 상세하게 설명하면, 메인 앰프(20)는 DC/DC 컨버터(10)로부터 공급된 전원으로 구동되며, 절전 회로(60)로부터 출력된 오디오 신호를 증폭하여 스피커(40)로 출력한다. 상술한 바와 같이, 메인 앰프(20)는 전력 소비 절감을 위해 디지털 앰프로 구현됨이 바람직하다. 메인 앰프(20)의 구동이 시작된 순간에 매우 큰 크기의 신호가 증폭되어 스피커(40)로 출력되면, 스피커(40)가 손상될 수 있을 뿐만 아니라 청취자가 놀라게 되거나 청력이 손상될 수도 있다. 이러한 경우는 주로 전관 방송 시스템의 관리자가 오디오 볼륨을 잘못 조정한 상태에서 갑자기 전관 방송 시스템이 구동되는 경우에 발생한다.

상기된 바와 같은 현상을 방지하기 위하여, 메인 앰프(20)는 신호 발생기(50)로부터 DC/DC 컨버터(10)의 구동에 요구되는 PWM 신호가 출력되고 있음을 알리는 하이(high) 신호가 입력되면, 신호 발생기(50)로부터 PWM 신호가 생성되고 있음을 알리는 하이 신호의 입력이 시작되는 시점으로부터의 시간 경과에 비례하여 일정시간 동안 점차적으로 증가되는 증폭도로 절전 회로(60)로부터 입력된 신호를 증폭한다. 예를 들어, 메인 앰프(20)는 신호 발생기(50)로부터 PWM 신호가 생성되고 있음을 알리는 하이 신호의 입력이 시작되는 시점으로부터 2~3초 동안 증폭도를 0부터 정상 증폭도까지 점차 증가시키면서 이와 같이 증가되는 증폭도에 따라 절전 회로(60)로부터 입력된 신호를 증폭하여 스피커(40)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 전관 방송 시스템의 관리자가 오디오 볼륨을 잘못 조정해 놓은 경우라도 스피커(40)로부터 점차 커지는 사운드가 출력되어 상기된 바와 같은 현상으로부터 스피커(40) 및 청취자가 보호될 수 있다.

프로텍터(30)는 출력 단락을 포함한 과부하 상태나 과열로부터 메인 앰프(20)를 보호하기 위한 회로로서 메인 앰프(20)의 회로에 흐르는 전류의 값이 정격 전류의 범위를 벗어나면, 메인 앰프(20)로부터 스피커(40)로의 신호의 출력을 차단함과 동시에 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 중단할 것을 지시하는 하이 신호를 출력한다. 이러한 하이 신호의 출력으로 인해 메인 앰프(20)로의 전원 공급이 중단되게 된다. 메인 앰프(20)의 회로에 흐르는 전류의 값이 정격 전류의 범위 내에 있으면, 프로텍터(30)는 메인 앰프(20)로부터 입력된 신호를 그대로 스피커(40)로 출력하게 된다.

도 1에 도시된 스피커(40)는 하나의 스피커일 수도 있고, 복수의 스피커들일 수도 있다. 일반적으로, 전관 방송 시스템이 적용된 건물의 각 실마다 다채널의 스피커들이 설치되기 때문에 도 1에 도시된 스피커(40)는 매우 많은 개수의 스피커들이 될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 스피커(40)는 로우 임피던스(low impedance) 신호를 출력하기 위한 스피커와 하이 임피던스(high impedance) 신호를 출력하기 위한 스피커로 분리되어 구성될 수도 있다.

신호 발생기(50)는 절전 회로(60)로부터 공급된 전원으로 구동되며, DC/DC 컨버터(10)의 구동에 요구되는 PWM 신호를 생성하여 DC/DC 컨버터(10)로 출력한다. 신호 발생기(50)는 이러한 PWM 신호를 생성하기 위해 일정한 주파수의 신호를 생성하는 오실레이터(oscillator)를 포함할 수 있다. 또한, 신호 발생기(50)는 프로텍터(30)로부터 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 중단할 것을 지시하는 하이 신호를 수신하면, PWM 신호의 생성을 중단한다. 만약, 신호 발생기(50)에 의해 PWM 신호가 생성되지 않으면, DC/DC 컨버터(10)는 구동되지 않게 되어 DC 전원의 전기 에너지가 메인 앰프(20)로 전달되지 않게 된다.

상기된 바와 같이, 신호 발생기(50)로부터 DC/DC 컨버터(10)로 PWM 신호가 입력되면, DC/DC 컨버터(10)가 구동되어 메인 앰프(20)로 전원이 공급되게 된다. 절전 회로(60)로부터 전원이 공급되지 않거나 프로텍터(30)로부터 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 중단할 것을 지시하는 하이 신호가 출력되면, 신호 발생기(50)로부터 PWM 신호가 출력되지 않게 되고, 결국 메인 앰프(20)에 전원이 공급되지 않게 된다. 이와 같이, 본 실시예에서는 메인 앰프(20)로의 전원 공급 제어가 단지 신호 발생기(50)의 PWM 신호 생성 제어에 의해 가능하기 때문에 오실레이터 제어 회로 등과 같은 매우 단순한 회로의 추가만으로 메인 앰프(20)로의 전원 공급 제어가 이루어 질 수 있다.

절전 회로(60)는 복수의 음원들 중 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상이 되는 시점으로부터 신호 발생기(50)로의 전원 공급을 시작하고, 이러한 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 임계값 미만이 되는 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 신호 발생기(50)로의 전원 공급을 종료한다. 이와 같이, 절전 회로(60)는 어떤 음원으로부터의 오디오 신호의 입력이 시작되면, 오디오 신호의 입력 시작과 동시에 신호 발생기(50)로의 전원 공급이 시작된다. 이어서, 오디오 신호의 입력이 종료되면, 오디오 신호의 입력이 종료 시점으로부터 어느 정도의 시간이 경과한 후에 신호 발생기(50)로의 전원 공급을 종료한다. 본 실시예에서는 음원으로부터 입력되는 신호의 크기에 기초하여 음원으로부터 입력되는 신호가 오디오 신호인가를 판별함으로써 오디오 신호가 아닌 다른 신호, 예를 들어 잡음에 의해 전원 공급이 시작되거나 중단되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 절전 회로(60)는 신호 발생기(50)로의 전원 공급을 제어함과 동시에 메인 앰프(20)로 출력되는 신호를 제어하기 위해 적어도 하나의 음원으로부터 입력된 신호를 증폭하여 메인 앰프(20)로 출력한다. 도 1에 도시된 전관 방송 시스템의 스피커(40)를 통해 음원으로부터 입력되는 오디오 신호에 따른 일반 방송이 송출되고 있는 도중에 건물 내부에 비상 상황이 발생할 수 있다. 이러한 비상 상황이 발생한 때에 일반 방송은 중단되고 비상 상황이 발생하였음을 알리는 비상방송이 송출되어야 한다. 절전 회로(60)는 신호 발생기(50)에 전원이 공급 중인 상태에서, 즉 메인 앰프(20)에 전원이 공급 중인 상태에서 상기된 바와 같은 화재 검출기, 영상 검출기 등과 같은 비상 상황 검출기로부터 비상 신호가 입력되면 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호를 차단하고, 비상방송 메시지를 나타내는 오디오 신호인 비상방송 신호를 증폭하여 메인 앰프(20)로 출력한다. 각 비상 상황에 따른 다양한 비상방송 메시지는 상기된 바와 같은 PC 등의 방송 관리 장치의 메모리에 미리 저장되어 있을 수 있다.

종래의 전관 방송 시스템의 메인 앰프에는 건물 내부의 비상 상황 발생시에 비상방송을 할 수 있도록 하기 위해 항상 전원이 공급되었다. 특히, 스피커로의 출력 신호를 생성하는 메인 앰프의 전원이 수시로 온/오프(on/off)될 경우에 갑작스런 메인 앰프의 온/오프로 인해 스피커에 손상이 갈 수 있기 때문에 메인 앰프에는 항상 전원이 공급되었다. 전관 방송 시스템에 공급된 전원의 대부분은 메인 앰프(20)에서 소비되기 때문에 종래의 전관 방송 시스템에서의 전력 낭비가 심하였다.

상기된 비상방송 신호의 크기는 다른 오디오 신호와 마찬가지로 임계값 이상이기 때문에, 절전 회로(60)는 신호 발생기(50)로 전원이 공급되지 않는 상태에서, 즉 메인 앰프(20)에 전원이 공급되지 않는 상태에서 비상방송 신호가 입력되면, 다른 오디오 신호와 마찬가지로 비상방송 신호가 입력되기 시작한 시점으로부터 신호 발생기(50)로의 전원 공급을 시작하고, 비상방송 신호의 입력이 종료된 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 신호 발생기(50)로의 전원 공급을 종료한다. 이와 같이, 본 실시예는 전관 방송 시스템의 전력 소비를 최소화하면서 언제 발생하지 모를 비상 상황에도 대처할 수 있다.

도 2-4는 본 발명의 일 실시예에 따른 절전 회로(60)의 회로도이다. 도 2-4에 도시된 회로도는 도 1에 도시된 절전 회로(60)의 구현 예로서 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술된 바와 같은 절전 회로(60)의 설명의 범위 내에서 이러한 회로가 변형 설계될 수 있음을 이해할 수 있다. 도 2-4를 참조하면, 절전 회로(60)는 검출부(61), 믹서(62), 증폭부(63), 판별부(64), 시간 제어부(65), 비상방송 제어부(66), 및 전압 조정부(67)로 구성된다. 도 2-4에서 V+는 절전 회로(60)의 회로를 구동하기 위한 전원을 의미한다.

검출부(61)는 복수의 음원들 중 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 검출한다. 복수의 음원들의 예로는 마이크, CD 플레이어, 튜너 등을 들 수 있다. 여러 가지 음원으로부터 출력된 신호는 로우 임피던스 신호와 하이 임피던스 신호로 구분될 수 있다. 일반적으로, 음원과 절전 회로(60)간의 신호를 전송하는 케이블의 길이가 짧은 경우에는 로우 임피던스 신호가 사용되고, 그 케이블의 길이가 긴 경우에는 하이 임피던스 신호가 사용된다. 하이 임피던스 신호는 신호 전송에는 유리하지만 잡음에 취약하다.

도 2를 참조하면, 로우 임피던스 신호를 처리하는 측의 검출부(61)는 증폭기 U1A, 로우 임피던스 신호의 양(+) 입력단과 증폭기 U1A의 음(-) 입력 사이에 직렬 연결된 저항 R5와 커패시터(capacitor) C1, 로우 임피던스 신호의 음(-) 입력단과 접지 사이에 연결된 저항 R7, 전원 V+의 입력과 증폭기 U1A의 양(+) 입력 사이에 연결된 저항 R1, 증폭기 U1A의 양(+) 입력과 접지 사이에 연결된 저항 R8, 증폭기 U1A의 음(-) 입력과 증폭기 U1A의 출력 사이에 연결된 R3, 및 증폭기 U1A의 출력에 연결된 커패시터 C2로 구성된다. 커패시터 C1, C2는 DC 성분을 블록킹(blocking)하기 위하여 사용된다.

로우 임피던스 신호가 입력됨에 따른 검출부(61)의 회로 동작은 다음과 같다. 어떤 음원으로부터 검출부(61)에 로우 임피던스 신호가 입력되면, 입력 신호는 저항 R5와 저항 R7에 의해 전압 분배되고 커패시터 C1의 DC 성분 블록킹을 통과하여 증폭기 U1A의 음(-) 단자에 입력된다. 전원 V+는 저항 R1과 저항 R8에 의해 전압 분배되어 증폭기 U1A의 양(+) 단자에 입력된다. U1D의 양(+) 단자에 입력된다. 증폭기 U1A는 저항 R3의 값에 따라 결정되는 증폭도로 음(-) 단자에 입력된 신호와 양(+) 단자에 입력된 신호의 차이를 증폭한다. 저항 R1과 저항 R8에 의해 전압 분배되어 증폭기 U1A의 양(+) 단자에 입력되는 신호는 잡음과 신호의 경계에 대응되는 일정한 크기의 기준 신호이다. 이와 같이 증폭기 U1A에 의해 증폭된 신호는 커패시터 C2의 DC 성분 블록킹을 통과하여 믹서(62)로 출력된다. 전원 V+는 그 크기가 일정한 신호이기 때문에 저항 R1과 저항 R8의 전압 분배에 의해 신호 검출의 기준이 되는 일정한 크기의 신호가 증폭기 U1A의 양(+) 단자에 입력된다. 상기된 저항들의 값을 적절하게 조절함으로써 검출부(61)에 입력되는 미약한 신호로부터 신호를 검출해 낼 수 있다.

도 2를 참조하면, 하이 임피던스 신호를 처리하는 측의 검출부(61)는 증폭기 U1B, 하이 임피던스 신호의 양(+) 입력단과 증폭기 U1B의 음(-) 입력 사이에 직렬 연결된 저항 R17과 커패시터 C5, 하이 임피던스 신호의 음(-) 입력단과 접지 사이에 연결된 저항 R20, 저항 R17과 저항 R20 사이에 연결된 저항 R19, 전원 V+의 입력과 증폭기 U1B의 양(+) 입력 사이에 연결된 저항 R13, 증폭기 U1B의 양(+) 입력과 접지 사이에 연결된 저항 R22, 증폭기 U1B의 음(-) 입력과 증폭기 U1B의 출력 사이에 연결된 R14, 및 증폭기 U1B의 출력에 연결된 커패시터 C6으로 구성된다. 커패시터 C5, C6은 DC 성분을 블록킹하기 위하여 사용되고, 저항 R19는 임피던스 매칭을 위한 임피던스 감쇠용으로 사용된다.

하이 임피던스 신호가 입력됨에 따른 검출부(61)의 회로 동작은 다음과 같다. 마찬가지로, 어떤 음원으로부터 검출부(61)에 하이 임피던스 신호가 입력되면, 입력 신호는 저항 R17과 저항 R20에 의해 전압 분배되고 커패시터 C5의 DC 성분 블록킹을 통과하여 증폭기 U1B의 음(-) 단자에 입력된다. 전원 V+는 저항 R13과 저항 R22에 의해 전압 분배되어 증폭기 U1B의 양(+) 단자에 입력된다. 증폭기 U1B는 저항 R14의 값에 따라 결정되는 증폭도로 음(-) 단자에 입력된 신호와 양(+) 단자에 입력된 신호의 차이를 증폭한다. 저항 R13과 저항 R22에 의해 전압 분배되어 증폭기 U1B의 양(+) 단자에 입력되는 신호는 잡음과 신호의 경계에 대응되는 일정한 크기의 기준 신호이다. 이와 같이 증폭기 U1B에 의해 증폭된 신호는 커패시터 C6의 DC 성분 블록킹을 통과하여 믹서(62)로 출력된다.

믹서(62)는 검출부(61)로부터 입력된 복수의 신호들을 믹싱하거나 검출부(61) 또는 비상방송 제어부(66)로부터 입력된 하나의 신호를 그대로 출력한다. 예를 들어, 검출부(61)로부터 로우 임피던스 신호와 하이 임피던스 신호가 출력되면, 믹서(62)는 검출부(61)로부터 입력된 로우 임피던스 신호와 하이 임피던스 신호를 믹싱한다. 검출부(61)로부터 로우 임피던스 신호 또는 하이 임피던스 신호가 출력되거나 비상방송 제어부(66)로부터 비상방송 신호가 출력되면, 믹서(62)는 검출부(61)로부터 출력된 하나의 신호 또는 비상방송 제어부(66)로부터 입력된 비상방송 신호를 그대로 출력한다.

도 2를 참조하면, 믹서(62)는 검출부(61)의 로우 임피던스 신호의 출력단, 즉 증폭기 U1A의 출력단에 연결된 저항 R6과 검출부(61)의 하이 임피던스 신호의 출력단, 즉 증폭기 U1B의 출력단에 연결된 저항 R18로 구성되며, 저항 R6, 저항 R18, 및 비상방송 제어부(66)의 출력단은 서로 연결되어 있다. 저항 R6, 저항 R18, 및 비상방송 제어부(66)의 출력단이 서로 연결된 노드는 믹서(62)의 출력단이 된다. 믹서(62)의 회로 동작은 다음과 같다. 저항 R6을 통과한 로우 임피던스 신호와 저항 R18을 통과한 하이 임피던스 신호는 저항 R6과 저항 R18의 출력단의 연결에 의해 믹싱된다.

증폭부(63)는 믹서(62)로부터 입력된 신호를 사용자에 의해 조절된 볼륨 값에 비례하는 증폭도로 증폭한다. 도 2를 참조하면, 증폭부(63)는 증폭기 U1C, 믹서(62)의 출력과 증폭기 U1C의 음(-) 입력 사이에 연결된 커패시터 C3, 신호 V+의 입력과 증폭기 U1C의 양(+) 입력 사이에 연결된 저항 R2, 증폭기 U1C의 양(+) 입력과 접지 사이에 연결된 저항 R9, 증폭기 U1C의 음(-) 입력과 증폭기 U1C의 출력 사이에 연결된 R4, 및 증폭기 U1C의 출력과 볼륨 단자 사이에 연결된 커패시터 C4로 구성된다. 커패시터 C3, C4는 DC 성분을 블록킹하기 위하여 사용되다. 볼륨 단자는 사용자에 의해 조절되는 볼륨 값에 대응하는 가변 저항 값을 갖는 가변 저항(미도시)의 어느 한 단자에 연결되며, 이 가변 저항의 다른 단자는 메인 앰프(20)의 입력단에 연결된다. 즉, 증폭부(63)로부터 출력된 신호는 메인 앰프(20)로 입력되며, 증폭부(63)는 메인 앰프(20)로 입력되는 신호의 증폭도를 사용자에 의해 조절된 볼륨 값에 따라 조절한다.

증폭부(63)의 회로 동작은 다음과 같다. 믹서(62)로부터 증폭부(63)에 신호가 입력되면, 입력 신호는 커패시터 C3의 DC 성분 블록킹을 통과하여 증폭기 U1C의 음(-) 단자에 입력된다. 전원 V+는 저항 R2와 저항 R9에 의해 전압 분배되어 증폭기 U1C의 양(+) 단자에 입력된다. 증폭기 U1C는 저항 R4의 값 및 사용자에 의해 조절된 볼륨 값에 따라 결정되는 증폭도로 음(-) 단자에 입력된 신호와 양(+) 단자에 입력된 신호의 차이를 증폭한다. 저항 R2와 저항 R9에 의해 전압 분배되어 증폭기 U1C의 양(+) 단자에 입력되는 신호는 잡음과 신호의 경계에 대응되는 일정한 크기의 기준 신호이다. 이와 같이 증폭기 U1C에 의해 증폭된 신호는 커패시터 C4의 DC 성분 블록킹을 통과하여 메인 앰프(20)로 출력된다.

판별부(64)는 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상인가를 판별함으로써 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 이러한 임계값 이상인가에 따른 크기의 신호를 출력한다. 도 2를 참조하면, 판별부(64)는 증폭기 U1C, 믹서(62)의 출력과 증폭기 U1D의 음(-) 입력 사이에 연결된 커패시터 C7, 전원 V+의 입력과 증폭기 U1D의 양(+) 입력 사이에 연결된 저항 R12, 증폭기 U1C의 양(+) 입력과 접지 사이에 연결된 저항 R23, 증폭기 U1D의 음(-) 입력과 증폭기 U1D의 출력 사이에 연결된 저항 R15, 임계값 조절에 사용되는 가변 저항(미도시)의 일단과 저항 R15 사이에 연결된 저항 R11, 및 증폭기 U1C의 출력에 연결된 저항 R21로 구성된다. 여기에서, 임계값 조절용 가변저항의 타단은 증폭기 U1D의 양(+) 입력에 연결된다.

판별부(64)의 회로 동작은 다음과 같다. 믹서(62)로부터 시간 제어부(65)에 신호가 입력되면, 입력 신호는 커패시터 C7의 DC 블록킹을 통과하여 증폭기 U1D의 음(-) 단자에 입력된다. 전원 V+는 저항 R12와 저항 R13에 의해 전압 분배되어 증폭기 U1D의 양(+) 단자에 입력된다. 저항 R12와 저항 R13의 전압 분배에 따른 일정한 크기를 갖는 신호는 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값의 기준 신호로서 U1D의 양(+) 단자에 입력된다. 증폭기 U1D는 저항 R11, 저항 R15, 및 임계값 조절용 가변저항의 값에 따라 결정되는 증폭도로 음(-) 단자에 입력된 신호와 양(+) 단자에 입력된 신호의 차이를 증폭한다. 이와 같이 증폭기 U1D에 의해 증폭된 신호는 저항 R21을 통하여 시간 제어부(65)로 출력된다.

본 실시예에서는 아날로그 회로의 특성상 판별부(64)로부터 출력되는 신호의 크기에 따라 메인 앰프(20)로의 전원 공급 여부가 결정된다. 판별부(64)로부터 출력되는 신호의 크기는 임계값의 기준 신호의 크기와 임계값 조절용 가변저항의 값에 따라 결정되기 때문에 저항 R12와 저항 R13의 값과 임계값 조절용 가변저항의 값의 조합이 임계값을 결정하게 된다. 즉, 증폭기 U1D는 임계값 조절용 가변저항의 값에 따른 증폭도로 믹서(62)부터 입력된 신호와 임계값의 기준 신호의 차이를 증폭함으로써 믹서(62)로부터 입력된 신호가 임계값 이상이면 믹서(62)로부터 입력된 신호가 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호를 출력하게 되고, 믹서(62)로부터 입력된 신호가 임계값 미만이면 믹서(62)로부터 입력된 신호가 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호를 출력하게 된다.

시간 제어부(65)는 판별부(64)로부터 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 전관 방송 시스템의 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 허가하는 하이 신호를 출력하고, 판별부(64)로부터 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 이러한 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 임계값 미만이 되는 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 메인 앰프로의 전원 공급을 불허하는 로우 신호를 출력한다.

도 2를 참조하면, 시간 제어부(65)는 트랜지스터 Q1, 타이머(timer) U2, 포토커플러(photocoupler) U3, 타이머 U2의 TRG(trigger)와 트랜지스터 Q1의 컬렉터의 연결 노드와 시간 조절용 가변저항(미도시)의 일단 사이에 연결된 저항 R16, 타이머 U2의 THR(threshold)와 DSCHG(discharge)와 접지 사이에 연결된 커패시터 C8, 타이머 U2의 VC(전원 입력단)와 오토 스위치의 일단 사이에 연결된 저항 R10, 타이머 U2의 OUT(신호 출력단)과 파워 스위치의 일단 사이에 연결된 다이오드 D1, 및 포토커플러 U3의 출력 일단과 접지 사이에 연결된 저항 R24로 구성된다. 다이오드 D1은 전류의 역류를 방지하는 역할을 한다.

시간 조절용 가변저항의 타단은 타이머 U2의 THR와 DSCHG에 연결되고, 오토 스위치의 타단과 파워 스위치의 일단은 서로 연결되고, 포토커플러 U3의 입력 일단은 파워 스위치의 타단에 연결된다. 포토커플러 U3의 입력 타단에는 전원 V+가 공급되고, 포토커플러 U3의 출력 타단으로부터 상기된 바와 같은 하이 신호 또는 로우 신호가 전압 조정부(67)로 출력된다. 이러한 포토커플러 U3은 발광 소자와 수광 소자로 구성되는데 발광 소자 측에 연결된 회로와 수광 소자 측에 연결된 회로가 전기적으로 절연되게 되어 어떤 회로의 잡음 등이 다른 회로로 전달되지 않게 된다. 이하에서 설명되는 다른 포토커플러도 동일한 역할을 한다.

시간 제어부(65)의 회로 동작은 다음과 같다. 판별부(64)로부터 시간 제어부(65)에 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 오디오 신호의 최소값에 대응되는 임계값 이상인가에 따른 크기의 신호가 입력되면, 입력 신호는 저항 R21을 통하여 트랜지스터 Q1의 베이스에 입력된다. 트랜지스터 Q1의 베이스에 입력된 신호의 크기에 따라 트랜지스터 Q1의 콜렉터와 이미터 사이에는 전류가 흐르게 된다. 판별부(64)로부터 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 트랜지스터 Q1의 콜렉터와 이미터 사이에는 전류가 흐르게 되고, 판별부(64)로부터 믹서(62)로부터 입력된 신호의 크기가 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 트랜지스터 Q1의 콜렉터와 이미터 사이에는 전류가 흐르지 않는다. 음원으로부터 입력된 어떤 크기의 신호에 대해서 트랜지스터 Q1의 콜렉터와 이미터 사이에 전류가 흐르도록 할 것인가는 판별부(64)의 임계값 조절용 가변저항의 값을 조정하는 것에 해결될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 타이머 U2의 진리표(truth table)이다. 이러한 진리표를 갖는 대표적인 타이머로는 NE555를 들 수 있다. 도 5를 참조하면서 시간 제어부(65)의 회로 동작의 나머지를 설명하면 다음과 같다. 트랜지스터 Q1의 콜렉터와 이미터 사이에 전류가 흐르면, 타이머 U2의 TRG에 저항 R10, 저항 R16, 및 시간 조절용 가변 저항의 전압 분배에 의해 전원 V+의 1/3보다 작은 전압을 갖는 음(-) 신호가 입력되게 된다. 여기에서, 음(-) 신호란 타이머 U2의 TRG로부터 흘러나오는 방향의 전류 흐름을 갖는 신호, 즉 역방향 전류의 신호를 의미한다. 타이머 U2의 TRG에 구동전원 V+의 1/3 보다 작은 전압을 갖는 음(-) 신호가 입력되는 순간에 타이머 U2의 OUT 신호는 로우 신호로부터 하이 신호로부터 변화된다. 즉, 타이머 U2는 판별부(64)로부터 믹서(62)로부터 입력된 신호가 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호의 입력에 따라 생성되는 음(-) 신호를 수신하면, 음(-) 신호가 입력되기 시작한 시점에서 로우 신호로부터 하이 신호로 변화되는 신호를 출력한다.

음원으로부터 입력되는 오디오 신호가 사라지면, 트랜지스터 Q1을 스위칭하기에 충분한 크기의 신호가 사라지게 되고, 결과적으로 타이머 U2의 TRG에는 양(+) 신호가 입력되면서 커패시터 C8의 충전이 시작된다. 여기에서, 양(+) 신호란 타이머 U2의 TRG로부터 흘러나오는 방향의 전류 흐름을 갖는 신호, 즉 역방향 전류의 신호를 의미한다. 커패시터 C8의 충전이 진행됨에 따라 타이머 U2의 THR에 구동전원 V+의 2/3보다 큰 전압을 갖는 신호가 입력되게 된다. 타이머 U2의 THR에 구동전원 V+의 2/3보다 큰 전압을 갖는 신호가 입력되는 순간에 타이머 U2의 OUT 신호는 하이 상태로부터 로우 상태로 변화된다. 즉, 타이머 U2는 판별부(64)로부터 믹서(62)로부터 입력된 신호가 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호의 입력에 따라 생성되는 양(+) 신호를 수신하면, 양(+) 신호가 입력되기 시작한 시점에서 하이 신호로부터 로우 신호로 변화되는 신호를 출력한다.

이와 같이, 음원으로부터 입력되는 오디오 신호가 사라진 시점부터 일정 시간만큼 지연되어 타이머 U2의 OUT 신호는 하이 상태로부터 로우 상태로 변화되게 된다. 이러한 지연 시간의 길이는 커패시터 C8의 값과 시간 조절용 가변저항의 값에 의해 결정된다. 도 2에 도시된 실시예에서는 커패시터 C8의 값이 고정되어 있기 때문에 시간 조절용 가변저항의 값을 조절함으로써 타이머 U2의 OUT 신호의 지연 시간의 길이도 변경될 수 있다.

음원으로부터 입력되는 오디오 신호가 사라짐과 동시에 메인 앰프(20)에 전원이 공급되지 않게 되면, 메인 앰프(20)의 동작에 따른 회로의 대전류 흐름이 갑자기 끊기게 되고, 이것으로 말미암아 메인 앰프(20) 내부에 서지(surge), 스파크(spark) 등이 발생하게 된다. 이러한 서지, 스파크 등은 스피커(40)로 흘러 들어가게 되어 스피커(40)가 손상되게 된다. 또한, 스피커(40)로 입력되는 신호의 갑작스런 차단으로 인해 스피커(40) 자체에서도 서지, 스파크 등이 발생하게 된다. 본 실시예에서는 음원으로부터 입력되는 오디오 신호가 사라진 후에도 일정 시간동안, 예를 들어 2~3초 동안 메인 앰프(20)에 전원을 공급함으로써 메인 앰프(20)의 갑작스런 전원 차단에 따른 스피커(40)의 손상을 방지할 수 있고, 이와 더불어 메인 앰프(20)의 손상도 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 파워 스위치는 다이오드 D1의 출력과 포토커플러 U3의 입력 사이에 연결되어 있다. 파워 스위치가 온 상태이면 타이머 U2의 OUT 신호는 포토커플러 U3에 입력되고, 파워 스위치가 오프 상태이면 타이머 U2의 OUT 신호는 포토커플러 U3에 입력되지 않는다. 파워 스위치가 오프 상태이면 포토커플러 U3으로부터 메인 앰프로의 전원 공급을 불허하는 로우 신호가 항상 출력되기 때문에 음원으로부터의 오디오 신호 출력 여부와 상관없이 항상 메인 앰프(20)에는 전원이 공급되지 않게 된다. 또한, 오토 스위치는 저항 R10의 일단과 다이오드 D1의 출력 사이에 연결되어 있다. 오토 스위치가 오프 상태이면 상기된 바에 따른 절전 방식에 따라 하이 신호 또는 로우 신호가 포토커플러 U3에 입력되나, 오토 스위치가 온 상태이면 포토커플러 U3에는 항상 전원 V+가 저항 R10을 통하여 입력된다. 즉, 오토 스위치가 온 상태이면 포토커플러 U3에 항상 메인 앰프로의 전원 공급을 허가하는 하이 신호가 입력되게 되어 본 실시예에 따른 절전 기능이 동작하지 않게 된다.

비상방송 제어부(66)는 비상 신호가 입력되면, 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 접지함으로써 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 차단하고 비상방송 신호를 검출하여 믹서(62)로 출력한다. 상술한 바와 같이, 믹서(62)는 검출부(61)의 복수의 출력단들과 비상방송 제어부(66)의 출력단이 서로 연결된 출력단을 포함함으로써 음원으로부터 입력되는 신호가 접지되면 비상방송 제어부(66)로부터 입력된 비상방송 신호를 판별부(64)로 출력할 수 있다.

도 3을 참조하면, 비상 신호를 처리하는 측의 비상방송 제어부(66)는 포토커플러 U5, 트랜지스터 Q2, 트랜지스터 Q3, 비상 신호의 입력포트 TP3과 전원 V+ 사이에 연결된 저항 R33, 포토커플러 U5의 입력 일단과 전원 V+ 사이에 연결된 저항 R32, 및 포토커플러 U5의 출력 일단과 접지 사이에 연결된 저항 R31로 구성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 트랜지스터 Q2 및 Q3은 MOSFET의 일종이다. 포토커플러 U5의 입력 타단은 비상 신호의 입력포트 TP4에 연결되어 있고, 이것의 출력 타단은 접지되어 있다. 포토커플러 U5와 저항 R32의 연결 노드는 트랜지스터 Q2 및 Q3의 게이트(gate)에 연결되어 있고, 트랜지스터 Q2 및 Q3의 소스(source)는 접지되어 있다. 트랜지스터 Q2의 드레인(drain)은 검출부(61)의 증폭기 U1B의 음(-) 입력에 연결되어 있고, 트랜지스터 Q3의 드레인은 검출부(61)의 증폭기 U1A의 음(-) 입력에 연결되어 있다.

비상 신호가 입력됨에 따른 비상방송 제어부(66)의 회로 동작은 다음과 같다. 화재 검출기, 영상 검출기 등과 같은 비상 상황 검출기로부터 비상방송 제어부(66)에 비상 신호가 입력되면, 입력 신호에 의해 포토커플러 U5가 온되어 전원 V+는 저항 R32와 저항 R31에 의해 전원 V+로부터 전압 분배된 신호가 트랜지스터 Q2 및 Q3에 입력된다. 이에 따라 트랜지스터 Q2 및 Q3은 온되어 검출부(61)의 증폭기 U1A와 U1B의 음(-) 입력은 트랜지스터 Q2 및 Q3을 통하여 접지되게 되고, 음원으로부터 입력되는 신호는 차단되게 된다. 비상방송 제어부(66)에 입력되는 비상 신호가 사라지면, 포토커플러 U5가 오프되어 트랜지스터 Q2 및 Q3은 오프되게 된다. 이에 따라 음원으로부터 입력되는 신호는 정상적으로 출력되게 된다.

비상방송 신호를 처리하는 측의 비상방송 제어부(66)는 증폭기 U4A, 비상방송 신호의 입력포트 TP1과 증폭기 U4A의 음(-) 입력 사이에 직렬 연결된 저항 R26과 커패시터 C9, 비상방송 신호의 입력포트 TP2와 접지 사이에 연결된 저항 R29, 전원 V+의 입력과 증폭기 U4A의 양(+) 입력 사이에 연결된 저항 R27, 증폭기 U4A의 양(+) 입력과 접지 사이에 연결된 저항 R28, 증폭기 U4A의 음(-) 입력과 증폭기 U4A의 출력 사이에 연결된 R25, 및 증폭기 U4A의 출력에 연결된 저항 R30 및 커패시터 C10으로 구성된다. 커패시터 C9, C10은 DC 성분을 블록킹하기 위하여 사용된다.

비상방송 신호가 입력됨에 따른 검출부(61)의 회로 동작은 다음과 같다. 어떤 음원으로부터 비상방송 제어부(66)에 비상방송 신호가 입력되면, 입력 신호는 저항 R26과 저항 R29에 의해 전압 분배되고 커패시터 C9의 DC 성분 블록킹을 통과하여 증폭기 U4A의 음(-) 단자에 입력된다. 전원 V+는 저항 R27과 저항 R28에 의해 전압 분배되어 증폭기 U4A의 양(+) 단자에 입력된다. 증폭기 U4A는 저항 R25의 값에 따라 결정되는 증폭도로 음(-) 단자에 입력된 신호와 양(+) 단자에 입력된 신호의 차이를 증폭한다. 저항 R27과 저항 R28에 의해 전압 분배되어 증폭기 U4A의 양(+) 단자에 입력되는 신호는 잡음과 신호의 경계에 대응되는 일정한 크기의 기준 신호이다. 이와 같이 증폭기 U4A에 의해 증폭된 신호는 저항 R30 및 커패시터 C10의 DC 성분 블록킹을 통과하여 믹서(62)로 출력된다.

전압 조정부(67)는 시간 제어부(65)로부터 전관 방송 시스템의 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 허가하는 하이 신호가 입력되면, 입력 전원의 변동되는 전압을 조정함으로써 메인 앰프(20)에 전원을 공급하는 DC/DC 컨버터의 구동에 요구되는 PWM 신호를 생성하는 신호 발생기(50)에 정전압의 전원을 공급하고, 시간 제어부(65)로부터 전관 방송 시스템의 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 불허하는 로우 신호가 입력되면, 신호 발생기(50)로의 전원 공급을 중단한다.

도 4를 참조하면, 전압 조정부(67)는 LM2576, 트랜지스터 Q4, 포토커플러 U6, 입력 전원과 접지 사이에 연결된 커패시터 C11, 입력 전원과 파워 스위치의 일단 사이에 연결된 저항 R14, LM2576의 VIN(전원 입력단)과 ON/OFF(출력 온/오프) 사이에 연결된 저항 R37, LM2576의 OUT(전원 출력단)과 출력단 사이에 연결된 인덕터 L1, 인덕터 L1의 일단과 접지 사이에 연결된 다이오드 D2, 인덕터 L1의 타단과 접지 사이에 연결된 커패시터 C12, 인덕터 L1의 타단과 접지 사이에 연결된 저항 R35와 저항 R36, 트랜지스터 Q4의 베이스와 접지 사이에 연결된 커패시터 C13으로 구성된다.

LM2576의 ON/OFF와 트랜지스터 Q4의 콜렉터는 연결되고, 트랜지스터 Q4의 이미터는 접지된다. LM2576의 FB(피드백)에는 저항 R35와 저항 R36의 연결 노드가 연결된다. 포토커플러 U6의 입력 일단은 파워 스위치의 타단에 연결되고, 포토커플러 U6의 입력 타단에는 시간 제어부(65)로부터 출력된 하이 신호 또는 로우 신호가 입력된다. LM2576은 입력 전원으로부터 정전압 전원을 생성하는 회로의 구성에 사용되는 대표적인 스위칭 레귤레이터(switching regulator)이다. 도 4에 도시된 회로는 LM2576의 매뉴얼에 따른 회로로서 자세한 설명은 생략하기로 한다.

전압 조정부(67)의 동작은 다음과 같다. 시간 제어부(65)로부터 전압 조정부(67)에 전관 방송 시스템의 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 허가하는 하이 신호가 입력되면, 포토커플러 U6이 온된다. 이에 따라 트랜지스터 Q4가 온되어 LM2576의 ON/OFF에는 음(-) 신호가 입력되고, LM2576의 OUT로부터 LM2576의 FB에 입력된 전압, 즉 저항 R35와 저항 R36에 의해 전압 분배되어 피드백(feedback)된 전압에 따른 정전압이 출력된다. LM2576은 이와 같이 피드백된 전압을 참조하여 출력 전압을 조정함으로써 정전압의 전원을 생성할 수 있다. 시간 제어부(65)로부터 전압 조정부(67)에 전관 방송 시스템의 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 불허하는 하이 신호가 입력되면, 포토커플러 U6이 오프된다. 이에 따라 트랜지스터 Q4가 오프되어 LM2576의 ON/OFF에는 양(+) 신호가 입력되고, LM2576의 OUT로부터의 정전압 출력은 중단되게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면 음원으로부터 입력되는 오디오 신호가 입력되는 시점에 메인 앰프로의 전원 공급을 시작하고 이러한 오디오 신호가 사라진 시점으로부터 어느 정도의 시간이 경과한 후에 메인 앰프로의 전원 공급을 종료함으로써 메인 앰프(20)가 항상 온되어 있음으로 인한 전력 낭비를 방지할 수 있다. 메인 앰프(20)의 전원 온/오프와 함께 DC/DC 컨버터(10)와 스피커(40)의 전원도 온/오프되기 때문에 이들 장치의 전력 소모도 최소화할 수 있다.

특히, 오디오 신호가 사라진 시점에 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 종료하지 않고, 어느 정도의 시간이 경과한 후에 메인 앰프(20)로의 전원 공급을 종료함으로써 메인 앰프(20)의 갑작스런 전원 오프로 인한 스피커의 손상을 방지할 수 있다. 게다가, 일반적인 오디오 신호와 마찬가지로 비상방송 신호에 의해서도 메인 앰프(20)로의 전원 공급이 시작되고 종료되도록 함으로써 언제 발생할지 모를 비상 상황에 대비하면서도 메인 앰프(20)가 항상 온되어 있음으로 인한 전력 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 일반 방송 중에도 비상방송이 송출될 수 있도록 함으로써 언제 발생할지 모를 비상 상황에 대비할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 ... DC/DC 컨버터
20 ... 메인 앰프
30 ... 프로텍터
40 ... 스피커
50 ... 신호 발생기
60 ... 절전 회로
61 ... 검출부
62 ... 믹서
63 ... 증폭부
64 ... 판별부
65 ... 시간 제어부
66 ... 비상방송 제어부
67 ... 전압 조정부

Claims (13)

1. 입력 신호를 증폭하여 적어도 하나의 스피커로 출력하는 메인 앰프;
   DC 전원의 전압을 상기 메인 앰프의 구동 전압으로 변환하여 상기 메인 앰프에 공급하는 DC/DC 컨버터;
   상기 DC/DC 컨버터의 구동에 요구되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 신호 발생기; 및
   적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상이 되는 시점으로부터 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 시작하고, 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호의 크기가 상기 임계값 미만이 되는 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 종료하는 절전 회로를 포함하는 전관 방송 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   비상방송 신호의 크기는 상기 임계값 이상이고,
   상기 절전 회로는 상기 신호 발생기에 전원이 공급되지 않는 상태에서 상기 비상방송 신호가 입력되면, 상기 비상방송 신호가 입력되기 시작한 시점으로부터 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 시작하고, 상기 비상방송 신호의 입력이 종료된 시점으로부터 상기 소정 시간이 경과한 후에 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 종료하는 전관 방송 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 절전 회로는 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력된 신호를 증폭하여 상기 메인 앰프로 출력하고,
   상기 메인 앰프는 상기 DC/DC 컨버터로부터 공급된 전원으로 구동되며, 상기 절전 회로로부터 입력된 신호를 증폭하여 상기 적어도 하나의 스피커로 출력하는 전관 방송 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 절전 회로는 상기 신호 발생기에 전원이 공급 중인 상태에서 비상 신호가 입력되면, 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 신호를 차단하고 비상방송 신호를 증폭하여 상기 메인 앰프로 출력하는 전관 방송 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 DC/DC 컨버터는 상기 신호 발생기로부터 입력된 PWM 신호로 구동되며, 상기 DC 전원의 전압을 상기 신호 발생기로부터 입력되는 PWM 신호의 듀티 사이클(duty cycle)에 따른 상기 메인 앰프의 구동 전압으로 변환하는 전관 방송 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 신호 발생기는 상기 PWM 신호를 생성함과 동시에 상기 PWM 신호가 생성되고 있음을 알리는 신호를 출력하고,
   상기 메인 앰프는 상기 신호 발생기로부터 상기 PWM 신호가 생성되고 있음을 알리는 신호의 입력이 시작되는 시점으로부터의 시간 경과에 비례하여 일정시간 동안 점차적으로 증가되는 증폭도로 상기 절전 회로로부터 입력된 신호를 증폭하는 전관 방송 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 앰프의 회로에 흐르는 전류의 값이 정격 전류의 범위를 벗어나면, 상기 메인 앰프로의 전원 공급을 중단할 것을 지시하는 신호를 출력하는 프로텍터(protector)를 더 포함하고,
   상기 신호 발생기는 상기 프로텍터로부터 상기 메인 앰프로의 전원 공급을 중단할 것을 지시하는 신호를 수신하면, 상기 PWM 신호의 생성을 중단하는 전관 방송 시스템.
8. 전관 방송 시스템에 사용되는 절전 회로에 있어서,
   적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 검출하는 검출부;
   상기 검출부로부터 입력된 복수의 신호들을 믹싱하는 믹서;
   상기 믹서로부터 입력된 신호의 크기가 오디오 신호의 최소 크기에 대응되는 임계값 이상인가를 판별하는 판별부; 및
   상기 판별부로부터 상기 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 상기 전관 방송 시스템의 메인 앰프로의 전원 공급을 허가하는 제 1 신호를 출력하고, 상기 판별부로부터 상기 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호가 입력되면 상기 임계값 미만이 되는 시점으로부터 소정 시간이 경과한 후에 상기 메인 앰프로의 전원 공급을 불허하는 제 2 신호를 출력하는 시간 제어부를 포함하는 절전 회로.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 판별부는 상기 믹서로부터 입력된 신호와 상기 임계값의 기준 신호가 입력되는 증폭기를 포함하고,
   상기 증폭기는 임계값 조절용 가변저항의 값에 따른 증폭도로 상기 믹서로부터 입력된 신호와 상기 임계값의 기준 신호의 차이를 증폭함으로써 상기 믹서로부터 입력된 신호가 상기 임계값 이상이면 상기 믹서로부터 입력된 신호가 상기 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호를 출력하는 절전 회로.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 시간 제어부는 상기 판별부로부터 입력된 신호와 시간 조절용 가변저항의 값에 따른 신호가 입력되는 타이머를 포함하고,
    상기 타이머는 상기 임계값 이상임을 나타내는 크기의 신호의 입력에 따라 생성되는 음(-) 신호를 수신하면, 상기 음(-) 신호가 입력되기 시작한 시점에서 상기 제 2 신호로부터 상기 제 1 신호로 변화되는 신호를 출력하고, 상기 임계값 미만임을 나타내는 크기의 신호의 입력에 따라 생성되는 양(+) 신호를 수신하면, 상기 양(+) 신호가 입력되기 시작한 시점으로부터 상기 시간 조절용 가변저항의 값에 따른 시간이 경과한 후에 상기 제 1 신호로부터 상기 제 2 신호로 변화되는 신호를 출력하는 절전 회로.
11. 제 8 항에 있어서,
    비상방송 신호를 검출하는 비상방송 제어부를 더 포함하고,
    상기 믹서는 상기 검출부의 복수의 출력단들과 상기 비상방송 제어부의 출력단이 서로 연결된 출력단을 포함함으로써 상기 비상방송 제어부로부터 입력된 비상방송 신호를 상기 판별부로 출력하는 절전 회로.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 비상방송 제어부는 비상 신호가 입력되면, 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 접지함으로써 상기 적어도 하나의 음원으로부터 입력되는 적어도 하나의 신호를 차단하고 상기 비상방송 신호를 검출하는 절전 회로.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 시간 제어부로부터 상기 제 1 신호가 입력되면 입력 전원의 변동되는 전압을 조정함으로써 상기 메인 앰프에 전원을 공급하는 DC/DC 컨버터의 구동에 요구되는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 생성하는 신호 발생기에 정전압의 전원을 출력하고, 상기 제 2 신호가 입력되면 상기 신호 발생기로의 전원 공급을 중단하는 전압 조정부를 더 포함하는 절전 회로.

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