JPH05235651A - Btl増幅装置の保護回路 - Google Patents

Btl増幅装置の保護回路

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JPH05235651A
JPH05235651A JP4069609A JP6960992A JPH05235651A JP H05235651 A JPH05235651 A JP H05235651A JP 4069609 A JP4069609 A JP 4069609A JP 6960992 A JP6960992 A JP 6960992A JP H05235651 A JPH05235651 A JP H05235651A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電源電圧に対応した大パワーを出力することが
でき、しかも、地絡に限らず天絡をも検出できるBTL
増幅装置の保護回路を実現する。 【構成】電圧電流変換回路50,60により出力信号
C,Eから検出信号Gを経て不平衡電流Hを得る。出力
信号C,Eの出力端子が地絡又は天絡すると不平衡電流
Hが流れるので、遮断信号Fを発生して増幅回路2,3
の出力を停止させ、出力トランジスタ等を保護する構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、BTL増幅装置の保
護回路に関し、詳しくは、BTL(BalancedTransforme
r Less )方式を用いた増幅装置において、負荷への出
力端子が接地側に短絡(地絡)あるいは電源供給側に短
絡(天絡)したときに、その地絡・天絡から出力用の増
幅回路を保護する保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来のBTL増幅装置の保護回
路を中心としたブロック図を示す。ここで、1はアン
プ、2は正相側増幅回路、3は逆相側増幅回路、4はス
ピーカ、5,6はコンパレータ、7はORゲートであ
る。アンプ1,正相側増幅回路2,逆相側増幅回路3
は、全体で、一つのBTL増幅器を構成し、スピーカ4
を負荷として駆動する。詳述すると、入力信号Aを受け
て、アンプ1は、それに対して同じ位相を有する正相入
力信号Bと反転した位相を有する逆転入力信号Dとの一
対の信号を出力する。
【0003】そして、正相入力信号Bが正相側増幅回路
2で増幅されて正相出力信号Cとされ、この正相出力信
号Cがスピーカ4の一端に入力される。さらに、逆相入
力信号Dが逆相側増幅回路3で増幅されて逆相出力信号
Eとされ、この逆相出力信号Eがスピーカ4の他の一端
に入力される。このようにして生成される正相出力信号
Cと逆相出力信号Eとは互いに位相が反転している電圧
信号であり、正相出力信号Cによる出力電流C’と逆相
出力信号Eによる出力電流E’も、互いに向きの異なる
同じ値の電流である。
【0004】そこで、一対の増幅回路2,3を採用した
ことにより、増幅回路が単独の場合に較べて、スピーカ
4に掛かる電圧,電流がともに2倍になる。すなわち、
負荷への出力パワーが4倍になる。このような利点か
ら、BTL方式は、カーステレオやその他のオーディオ
機器等の大出力化のために多用されている。
【0005】ところで、このような構成のBTL方式で
は、スピーカ4が接地電位等の基準電位から浮いた状態
で駆動される。そして、何らかの理由でスピーカ4が接
地に短絡したりすると負荷電圧が発生しなくなる。そこ
で、正相側増幅回路2や逆相側増幅回路3は、出力電圧
を上げようとして過大な電流を流すことになる。このた
め、増幅回路2,3等が破壊に至る危険が有り、破壊を
防ぐための保護回路が必要とされる。特に、車載用のカ
ーステレオでは設置環境や使用環境が苛酷であり、事故
の発生確率が高いので保護回路は必須である。
【0006】コンパレータ5,6、ORゲート7は、そ
のような保護回路の一部を構成するものであり、地絡の
状態を検出する回路である。原理的には、定常時にはス
ピーカ4が接地電位から浮いた状態で駆動されることに
基づいて、出力信号C,Eの何れかの電位が接地電位で
あるか否かを検出して地絡状態か否かを判定するもので
ある。ただし、配線抵抗や接触抵抗の存在により出力信
号C,Dが接地電位に完全には成り難いので、この例で
は直列接続された2個のダイオードにより2VF の比較
電圧を発生し、この比較電圧と出力信号C,Eとを比較
して検出している。
【0007】すなわち、コンパレータ5で正転出力信号
Cが比較電圧(2VF )以下であることが検出される
か、または、コンパレータ6で逆転出力信号Eが比較電
圧(2VF )以下であることが検出されるかすると、地
絡があるものとしてORゲート7から遮断信号Fが出力
される。そして、この遮断信号Fを受けて、正相側増幅
回路2及び逆相側増幅回路3は、それぞれ正相出力信号
C及び逆相出力信号Eの出力を停止する。これにより、
増幅回路2,3の出力トランジスタ等の破壊を防ぐ。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来のB
TL増幅装置の保護回路では、接地電位より僅かに(上
述の例では2VF )高い電位の比較電圧を用いて地絡を
検出している。そこで、地絡検出を確実なものにしよう
とすると、いきおい、この比較電圧を上げることにな
る。一方、正相出力信号及び逆相出力信号として上述の
比較電圧よりも小さな電圧を出力すると地絡状態として
誤検出されるため、正相増幅回路や逆相増幅回路は電源
の全電圧範囲に亙る振幅の出力信号を出力することがで
きない。
【0009】このため、出力パワーの増大を目的とした
BTL方式の利点が保護のために相殺されてしまうの
で、従来の保護回路では不都合である。また、従来のB
TL増幅装置の保護回路では、地絡は検出できるが天絡
は検出できないので不十分である。この発明の目的は、
このような従来技術の問題点を解決するものであって、
電源電圧に対応した大パワーを出力することができ、し
かも、地絡に限らず天絡をも検出できるBTL増幅装置
の保護回路を実現することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るこの発明のBTL増幅装置の保護回路の構成は、入力
信号を増幅して正相出力信号を生成しこの正相出力信号
を負荷の一端に出力する第1の増幅回路と、前記正相出
力信号に対して同一振幅で位相の反転している逆相出力
信号を前記入力信号から増幅により生成しこの逆相出力
信号を前記負荷の他端に出力する第2の増幅回路と、前
記正相出力信号の電圧とその平均電圧に相当する第1の
基準電圧との電圧差に従う値の第1の検出電流を出力す
る第1の電圧電流変換回路と、前記逆相出力信号の電圧
とその平均電圧に相当する第2の基準電圧との電圧差に
従う値の第2の検出電流を出力する第2の電圧電流変換
回路と、第1の検出電流と第2の検出電流の和として得
られる不平衡電流を受けこの不平衡電流の絶対値が所定
値以上のときに遮断信号を発生する遮断信号発生回路
と、を備え、前記遮断信号により前記正相出力信号及び
前記逆相出力信号の出力を停止させるものである。
【0011】
【作用】このような構成のこの発明のBTL増幅装置の
保護回路では、第1の電圧電流変換回路が電圧信号であ
る正相出力信号を受けるので、正相出力信号およびそれ
による出力電流に影響を及ぼすことがなく、その動作点
電圧を中心とした値に従う第1の検出電流が得られる。
また、第2の電圧電流変換回路がやはり電圧信号である
逆相出力信号を受けるので、逆相出力信号およびそれに
よる出力電流に影響を及ぼすことがなく、その動作点電
圧を中心とした値に従う第2の検出電流が得られる。
【0012】定常状態のBTL増幅装置では、これらの
正相出力信号と逆相出力信号とは位相が互いに反転して
いるだけなので、上述のようにして得られる第1の検出
電流と第2の検出電流も電流の向きが互いに反転してい
るだけである。よって、第1の検出電流と第2の検出電
流の和として得られる不平衡電流は、回路素子等のばら
つきや増幅率の僅かな違い等に起因する誤差電流を除
き、定常状態においては理論的には全く流れない。
【0013】これに対し、両出力信号の出力端子が、と
もに地絡又は天絡した場合、あるいは、何れか一方が地
絡又は天絡した場合には、第1の検出電流と第2の検出
電流のバランスが崩れ、有意の不平衡電流が流れること
になる。よって、このような地絡又は天絡が起こると、
誤差電流よりも大きな電流値の不平衡電流が検出されて
遮断信号が発生するから、両出力信号の出力が停止して
回路が保護される。
【0014】また、正相出力信号と逆相出力信号とがバ
ランスしている限り不平衡電流は流れないから、第1,
第2の増幅回路は、接地と電源との間の全電圧に亙る、
さらには、例えばブートストラップされている場合には
その範囲をも越える、出力信号を出力することができ
る。したがって、この発明の構成のBTL増幅装置の保
護回路では、電源電圧に対応した十分な大パワーを出力
することができ、しかも、地絡に限らず天絡をも検出で
きる。
【0015】
【実施例】以下、この発明の構成のBTL増幅装置の保
護回路の一実施例について説明するが、それを中心とし
たブロック図を図1に示す。ここで、1はアンプ、2は
正相側増幅回路、3は逆相側増幅回路、4はスピーカ、
50,60は電圧電流変換回路、70は遮断信号発生回
路である。アンプ1,正相側増幅回路2,逆相側増幅回
路3はBTL増幅器を構成してスピーカ4を駆動するこ
とは、既述の通りである。また、定常時には、正相出力
信号Cと逆相出力信号Eとは互いに位相が反転してお
り、出力電流C’と出力電流E’が互いに向きの異なる
同じ値の電流であることも、同様である。
【0016】電圧電流変換回路50は、例えば差動増幅
回路を基本として構成され、正相出力信号Cと(Vcc/
2)との電圧差に従う電流値を有する第1の検出電流を
出力する。ここで、(Vcc/2)は電源電圧Vccの半分
の電圧値であるが、その意味するところは正相出力信号
Cの平均電圧に相当する第1の基準電圧であり、出力が
ブートストラップされた場合等ではそれに対応する値が
採用される。また、電圧電流変換回路60も、同様にし
て、逆相出力信号Eに応じた第2の検出電流を出力す
る。
【0017】遮断信号発生回路70は、不感帯付き全波
整流回路等により構成され、不平衡電流Hの絶対値が所
定値以上のときに遮断信号Fを発生する。ここで、不平
衡電流Hは、単に電圧電流変換回路50と電圧電流変換
回路60の出力線を結線するだけで、第1の検出電流と
第2の検出電流の和として得られる。また、前記の所定
値は、回路素子のばらつき等に起因する誤差電流に反応
しての誤検出を防止するための不感帯の幅を示すもので
ある。なお、図2に、電圧電流変換回路50,60と遮
断信号発生回路70の具体的な構成例を示す。
【0018】このように電圧電流変換回路を介して出力
状態の検出を行っていることから、これらの構成や設定
値が元の出力(C,E,C’,E’)に悪影響を与える
ことがない。したがって、正相出力信号C及び逆相出力
信号Eの出力値そのものの範囲を限定する必要がないか
ら、正相側増幅回路2及び逆相側増幅回路3は、接地と
電源との間の全電圧(Vcc)に亙る出力信号C,Eを出
力できる。さらには、例えばブートストラップされてい
る場合には、その範囲をも越える大パワーを出力するこ
とができる。
【0019】このような構成の下では、定常時において
は、第1,第2の検出信号は、出力電流C’,E’と同
様に互いに向きの異なる同じ値の電流であり、電圧電流
変換回路50と電圧電流変換回路60との間で往復する
だけの電流である(図1のG参照)。よって、不平衡電
流Hが基本的には流れないので、遮断信号Fは発生しな
い。そこで、正相入力信号Bが増幅された正相出力信号
Cと、逆相入力信号Dが増幅された逆相出力信号Eとに
より、スピーカ4が双方向に駆動される。
【0020】ところで異常状態、すなわち両出力信号
C,Eの出力端子がともに地絡又は天絡した場合、ある
いは何れか一方が地絡又は天絡した場合であるが、この
ような場合には、出力電流C’と出力電流E’とのバラ
ンスが崩れる。さらに、正相出力信号Cと逆相出力信号
Eとのバランスも崩れるので、それらを変換してなる第
1の検出電流と第2の検出電流のバランスも崩れる。こ
のため、バランスの崩れ方に応じた大きさの不平衡電流
Hが流れることになる。その結果、遮断信号Fが発生
し、これを受けて正相側増幅回路2及び逆相側増幅回路
3がそれぞれ出力信号C,Eの出力を停止することで、
過負荷による破壊から回路が保護される。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の構成のBTL増幅装置の保護回路にあっては、正
相出力信号及び逆相出力信号をそれぞれ電圧電流変換し
てから和をとって不平衡電流を得る。そして、定常状態
では正相出力信号と逆相出力信号とがバランスして不平
衡電流が流れないが、両出力信号の出力端子が共に地絡
又は天絡した場合あるいは何れか一方が地絡又は天絡し
た場合には不平衡電流が流れることを検出して両出力信
号の出力を停止する。その結果、電源電圧に対応した大
パワーを出力することができ、しかも、地絡に限らず天
絡をも検出できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の構成のBTL増幅装置の保
護回路の一実施例であり、それを中心としたブロック図
である。
【図2】図2は、その保護回路における検出部分の具体
的な回路図である。
【図3】図3は、従来のBTL増幅装置の保護回路を中
心としたブロック図である。
【符号の説明】
1 アンプ 2 正相側増幅回路 3 逆相側増幅回路 4 スピーカ 5,6 コンパレータ 7 ORゲート 50,60 電圧電流変換回路 70 遮断信号発生回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号を増幅して正相出力信号を生成し
    この正相出力信号を負荷の一端に出力する第1の増幅回
    路と、前記正相出力信号に対して同一振幅で位相の反転
    している逆相出力信号を前記入力信号から増幅により生
    成しこの逆相出力信号を前記負荷の他端に出力する第2
    の増幅回路と、前記正相出力信号の電圧とその平均電圧
    に相当する第1の基準電圧との電圧差に従う値の第1の
    検出電流を出力する第1の電圧電流変換回路と、前記逆
    相出力信号の電圧とその平均電圧に相当する第2の基準
    電圧との電圧差に従う値の第2の検出電流を出力する第
    2の電圧電流変換回路と、第1の検出電流と第2の検出
    電流の和として得られる不平衡電流を受けこの不平衡電
    流の絶対値が所定値以上のときに遮断信号を発生する遮
    断信号発生回路と、を備え、前記遮断信号により前記正
    相出力信号及び前記逆相出力信号の出力を停止させるこ
    とを特徴とするBTL増幅装置の保護回路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022096475A (ja) * 2020-12-17 2022-06-29 日清紡マイクロデバイス株式会社 電力増幅器
JP2022548786A (ja) * 2019-09-23 2022-11-21 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド 短絡条件下のオーディオ再生

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02244804A (ja) * 1989-03-16 1990-09-28 Sanyo Electric Co Ltd 負荷接続状態検出回路

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