JPS5834077B2 - スピ−カ保護回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスピーカの許容入力オーバーによる破壊を防止
するスピーカ保護回路に関するものである。

スピーカには公称インピーダンスおよび許容入力が規定
されている。

通常公称インピーダンスとしては、４Ωと８Ωのものが
一般的である。

許容入力としては３０Ｗ〜１００Ｗ程度のものが一般的
である。

一方音声電力増幅器は最近大出力化の傾向にあり、スピ
ーカの許容入力より大きい電力を出力する音声電力増幅
器が現われている。

このためスピーカの許容入力オーバーによるスピーカの
破壊事故が多くなっている。

これを防止するため音声電力増幅器に電力制限器を装備
する方法がある。

電力を制限する方法としては、電圧振幅を制限する方式
と電流を制限する方式がある。

第１図は従来技術による電力制限器の一例である。

同図において、音声信号１は音声電力増幅器８で電力増
幅され、スピーカ１２に印加される。

ここで抵抗２およびツェナーダイオード４，５．６とス
イッチ７は電圧振幅制限回路を構成している。

ツェナーダイオード４，５および６のツェナー電圧Ｖｚ
を３種類設けることによりスイッチ７の位置により音声
電力増幅器８に入る音声信号の電圧振幅を３段階に分け
て振幅制限をする。

ここで使用するスピーカの許容入力に合わせて、上記電
力制限器のスイッチ７の位置を選択することにより、ス
ピーカの保護を行わせようとするものである。

しかし、上記電力制限器は音声電力増幅器８に入る音声
信号の電圧振幅を制限しているのみであるため、さらに
過大音声信号が上記電力制限器に印加されると音声出力
増幅器８の入力波形は振幅制限されるものの矩形波に近
い波形となるため、スピーカ１２に印加される電力は、
増加するという難点がある。

一般的にスピーカは許容入力を越える入力が瞬間的に印
加された場合でも破壊に至ることはない。

短時間のみ許容しうる人力を通常、スピーカの最大許容
入力と決めている。

またスピーカの再生音の歪率を規定し、その歪率になる
入力をもって、そのスピーカの最大許容入力とする場合
もある。

したがって、前述した電力制限器では常時一定振幅以上
の音声信号のピーク値をフリップさせる為、必要以上に
再生音を歪ませることになり、聴取者に不快感を与える
。

また公称インピーダンス４Ωのスピーカと８０のスピー
カでは同一振幅の電圧波形の場合、電力は２倍も異って
しまうため、不都合であり、また聴取者も操作を誤ると
スピーカの破壊をまねくおそれがある。

本発明は、上記した従来技術の欠点をなくし、スピーカ
の許容入力を越える信号がスピーカに供給された場合に
スピーカに供給される信号を遮断してスピーカの破損を
防止するスピーカ保護回路を提供するものである。

本発明は、音声電力増幅器からスピーカに印加された電
力を検出し、スピーカのボイスコイルの温度上昇の時定
数とほぼ等価な時定数回路を介して、音声電力増幅器の
入力信号を制限することにより、正確で確実なスピーカ
保護回路を提供するものである。

以下本発明になるスピーカ保護回路を図に示す一実施例
によって説明する。

第２図に本発明の一実施例を示す。

音声信号１は低周波電力増幅器５を介してスピーカ２２
に印加される。

ホール素子１３の出力端子には、スピーカ２２に印加さ
れた電力に比例した電圧が現われる。

この電圧は増幅器１５により増幅され、可変抵抗１７と
容量１８で構成される時定数回路に印加される。

この時定数回路はスピーカ２２のボイスコイルの温度上
昇の時定数とほぼ等価な時定数回路を構成している。

ここで低周波電力増幅器５の出力が大きくなりサイリス
タ２１のゲート・カソード間電圧が、ある一定値に達す
るとサイリスタ２１が動作し、リレー１９のコイル電流
が流れ、リレー１９がオフの状態となる。

この状態になると、電力増幅器５から、スピーカ２２に
印加される電力は、リレー１−９で遮断され、スピーカ
の破壊を防止するものである。

なお図中２．３．４は結合用の抵抗及びコンデンサ、６
，７．８は帰還用抵抗及びコンデンサ、９は補償抵抗、
２０は保護ダイオード、２３は電源である。

ここでホール素子による電力検出機構について説明する
。

ホール素子１３の入力端子の一方は可変抵抗１２、抵抗
１１を介して電力増幅器５の出力端子に接続され、一方
は接地されている。

このため、ホール素子１３の電流端子には電力増幅器５
の出力電圧に比例した電流が流れる。

またこのホール素子１３は電力増幅器５の出力端子に接
続された寄生振動防止用コイル１０の近くに置かれてい
るため、電力増幅器５の出力電流に比例した磁界の影響
を受ける。

従ってホール素子１３の電圧端子には、電力増幅器５の
出力電圧と出力電流に比例した電圧が発生し、この電圧
は電力増幅器５の出力電力に比例した電圧となる。

すなわち、ホール素子１３の電圧端子にはスピーカ２２
に印加された電力に比例した電圧が発生する。

この電圧は増幅器１５で電圧増幅され、可変抵抗１７と
容量１８で構成される時定数回路に導かれ、時定数回路
の出力はサイリスタ２１のゲートに供給される。

ここで抵抗１４、および抵抗１６は増幅器１５の増幅度
を決定している抵抗である。

また可変抵抗１２はホール素子の感度調整用の抵抗であ
る。

この可変抵抗１２はスピーカの許容入力に対応してホー
ル素子の出力電圧を調整するもので、実際には許容入力
の異ったスピーカにも対応できるようにしたものである
。

一方、スピーカの破壊モードを検討した結果、つぎの点
が判明した。

スピーカに電力を印加すると、ボイスコイルが温度上昇
し、コイルの被覆が破れ、コイルが短絡し、スピーカの
インピーダンスが低下する。

この結果、ボイスコイルに流れる電流がさらに増加し、
ボイスコイルの温度がさらに上昇する結果、ついにはボ
イスコイルとボビンを接着する接着材が劣化し、最終的
にはボイスコイルがボビンからはずれスピーカ破壊とな
る。

したがって、本発明ではボイスコイルの温度上昇の時定
数と等しい時定数回路を設け、スピーカの温度上昇に合
致させて保護動作を行なわせている。

第２図に示す実施例では、可変抵抗１７と容量１８で上
記時定数回路を構成し、可変抵抗１７により、時定数τ
を可変として各スピーカに応じて時定数を決定できるよ
うにしである。

電力増幅器５の出力信号が供給されるコイル１０は実際
には印刷配線基板に取付けられるが、ホール素子１３に
有効な磁束を与えるために第３図に示すように印刷配線
基板に取付けることが好ましい。

第３図においてコイル１０は印刷配線基板２４に取付け
たとき、その軸方向が印刷配線基板に対し垂直となるよ
うな構造となって印刷配線基板２４に垂直に取付けられ
ている。

したがってコイル１０と、プリント基板２４との間にホ
ール素子１３を取りつけることにより磁束密度の高い場
所にホール素子１３を配置することができる。

以上述べたように本発明によれば、スピーカのボイスコ
イルの温度上昇の時定数に等しい時定数回路を通して、
音声電力増幅器の入力信号を制御するため、スピーカの
過剰保護あるいは保護不足などの全くないスピーカ保護
回路が実現できる。

また、ホール素子によりスピーカに印加される電力を検
出して保護動作を行なうため公称インピーダンスの異っ
たスピーカが接続された場合でも聴取者が保護回路の操
作を誤るという不都合は生じない。

なお上記説明においては、スピーカの破壊に至る時間特
性としてボイスコイルの温度上昇における時定数を用い
たが、機械的な破壊などに係る時定数を用いても良いこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力制限器の回路図、第２図は、本発明
によるスピーカ保護回路の一実施例を示す回路図、第３
図はホール素子とコイルの取付状態を示す斜視図である
。 ５：低周波電力増幅器、１０：コイル、１３：ホール素
子、１９：リレー、２１：サイリスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 低周波電力増幅器の出力信号が供給されこの出力信
   号電流に応じた磁束を発生するコイルと、前記コイルの
   磁界内に配置されかつ前記出力信号が供給されて、前記
   出力信号の電圧と前記磁界の強さに応じた電圧を発生す
   るホール素子と、前記ホール素子の出力電圧が供給され
   スピーカのボイスコイルの温度上昇の時定数とほぼ等し
   い時定数を有する時定数回路と、前記時定数回路の出力
   電圧で制御され前記時定数回路の定常出力電圧が所定の
   値を越えた場合に前記スピーカに供給される前記低周波
   電力増幅器の出力信号を遮断するスイッチとからなるス
   ピーカ保護回路。