JPS6042501Y2 - 増幅器保護回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はトランジスタ増幅器の出力トランジスタや電源
トランス等を過大電流及び過熱から保護する為の増幅器
保護回路に関する。

従来よりトランジスタ保護回路として多用されているＡ
ＳＯ検出回路（Ａｒｅａ ｏｆ ５ａｆｅｔｙＯｐｅｒ
ａｔｉｏｎ検出回路−安全動作領域検出回路）は、出力
トランジスタに接続される負荷のインピーダンスを検出
して該出力トランジスタを過大電流から保護するもので
、その構成は第１図に示すように斯る負荷を１辺に含む
ブリッジ回路を基本とするものである。

すなわちこのＡＳＯ検出回路は図示の如く第１辺が出力
トランジスタＱ２０のエミッタ抵抗Ｒ２１，第２辺が抵
抗Ｒ２□、第３辺が抵抗Ｒ２３＋抵抗Ｒ２４、第４辺が
負荷Ｒ１で構成されるブリッジ回路部分と、ｂ点−Ｃ点
間にそのベース、エミッタが夫々接続された負荷インピ
ーダンス検出用トランジスタＱ２□と、このトランジス
タＱ２１のコレクタに接続されたリレー駆動回路にと、
該リレー駆動回路にの出力端に接続された保護リレーＬ
とからなる回路であり、前記保護リレーＬの接点１は前
記負荷Ｒ３のホット側に直列挿入されているものである
。

通常のトランジスタ増幅器の適応負荷インピーダンスは
ふつう最低４Ωとなるように設計されているため、斯る
ＡＳＯ検出回路中の動作設定点は４Ω以下に設定されて
いるのが一般的である。

すなわち具体的には前記ブリッジ回路部分の各辺の定数
が負荷Ｒ７＝４Ω以下のときに不平衡となるよう設定さ
れている。

いま何らかの原因で負荷Ｒ１の両端が短絡したり、ある
いは誤って動作設定点より低インピーダンスの負荷（例
えば２Ωの負荷）が接続されたりすると、出力電流が第
１図中ａ点に流入することによってブリッジ回路部分の
ｂ点の電位はＣ点のそれよりも高くなるから、トランジ
スタＱ２１はオン状態となり、従ってリレー駆動回路Ｋ
を通じて保護リレーＬが作動し、リレー接点１が開いて
負荷Ｒ７は出力回路から解放されることになる。

その結果出力トランジスタＱ２０に過大電流が流れるの
は未然に防止されるのである。

なお、第１図中Ｄ２．は逆電流阻止用ダイオード、Ｃ２
１は誤動作防止の為の逆バイアス印加用コンデンサであ
る。

以上が従来のＡＳＯ検出回路の構成及び動作である。

ところで、増幅器にはその適応負荷インピーダンス範囲
内のインピーダンスをもつ負荷ならば接続可能ではある
が、低インピーダンスのものほど電流は多く流れるから
、その分増幅器中の素子にかかる負担は大きくなり、特
に出力トランジスタや電源トランス等の如く発熱する素
子の過熱が問題となってくる。

そこで、負荷に低インピーダンスのものを用いた場合、
斯る増幅器の出力が増大し、増幅器中の発熱素子に流れ
る電流が増して該発熱素子の温度が上昇したときに、こ
の温度上昇を検知して前記ＡＳＯ検出回路の動作設定点
を前記負荷のインピーダンスより高くなるように切り換
えてやれば、直ちに保護リレーが働いて該負荷が出力回
路より解放され、前記発熱素子の過熱を防止するのに有
効である。

本考案はこの点に鑑みなされたもので、その目的はトラ
ンジスタ増幅器の出力の大小に伴う出力トランジスタ、
電源トランス等発熱素子の発熱状態を検知し、それによ
ってＡＳＯ検出回路の動作設定点が自動的に切り換えら
れるようにした増幅器保護回路を提供することにあり、
その特徴はＡＳＯ検出回路と、これに付加された該検出
回路の動作設定点を自動的に切り換えるための動作設定
点自動切換回路と、前記増幅器中の発熱素子の温度を検
知して前記動作設定点自動切換回路の制御を行なう自動
切換制御回路とから成る回路構成にある。

以下本考案の実施例につき第２図及び第３図に基づいて
説明する。

第２図は本考案に係る増幅器保護回路の実施例を示す回
路構成図である。

図中Ｑ。

、Ｑｌは出力トランジスタ、Ｑ２〜Ｑ５はトランジスタ
、Ｒｏ％Ｒ１３は抵抗、Ｄ□〜Ｄ、はダイオード、Ｃ１
〜Ｃ３はコンデンサ、■はサーミスタ、Ｔは電源トラン
ス、Ｋはリレー駆動回路、Ｌは保護リレー、１はリレー
接点、Ｓｌ、Ｓ２は出力切換スイッチ、Ｒ１は負荷、十
”１！ −Ｂ□、十Ｂ２は電源入力端、Ｆは整流器接続
端を夫々示している。

Ｒ０〜Ｒ４！ Ｒ１？ Ｃ□、 Ｃ２，Ｄｌｌ Ｑ２．
に！ Ｌ、ｌの各部分によって構成されているのが本実
施例におけるＡＳＯ検出回路である。

なお、コンデンサＣ□、Ｃ２は位相回転による誤動作を
防止する為のものである。

次にダイオードＤ２．Ｄ３．及び抵抗Ｒ６によって構成
されている部分が動作設定点自動切換回路であり、これ
は前記ΔＳＯ検出検出回路上第１辺抗Ｒ１、第２辺が抵
抗Ｒ２、第３辺が抵抗Ｒ１、第１辺が負荷Ｒ１で構成さ
れるブリッジ回路部分の第３辺の抵抗Ｒ４に付加された
形となっている。

この動作設定点自動切換回路は、後記する自動切換制御
回路中のトランジスタＱのオン・オフによって抵抗Ｒ５
の等価的接続状態が変化するようにしである。

つまり、第３図に示すように、トランジスタＱ５がオン
の場合は同図ａ１オフの場合は同図すのような回路状態
となるのである。

従って上記ブリッジ回路部分の第３辺の抵抗値は、トラ
ンジスタＱ５がオンの場合はＲ４／／ Ｒ５（並列接続
抵抗値）、オフの場合はＲ１のみ、と変化することにな
り、それに伴って該ブリッジ回路部分の平衡条件、すな
わちこのＡＳＯ検出回路の動作設定点は２段階に切り換
わることとなる。

すなわち、第３図ａの場合はブリッジ回路部分の第３辺
の抵抗値が低いから当然第４辺の負荷Ｒ１には低インピ
ーダンスのものが対応することになって動作設定点が低
いということになり、また同図すの場合は逆に第３辺の
抵抗値が高いから第４辺の負荷Ｒ１には高インピーダン
スのものが対応して動作設定点が高いということになる
。

次に、第２図中Ｒ６〜Ｒ１３，Ｔｌ’ｌ、Ｃ３，Ｄ４？
Ｑｓ 〜ｑの各部によって構成されているのが、この
トランジスタ増幅器の出力の大小を該増幅器中の発熱素
子の温度の高低で検知して前記ＡＳＯ検出回路に付加さ
れた動作設定点自動切換回路の制御を行なう自動切換制
御回路である。

サーミスタＴｈは出力トランジスタＱ□の放熱板上とか
電源トランスＴの鉄心部分等に取り付けられて断る発熱
素子の温度を常に検知しており、その温度が該増幅器の
ある一定の出力Ｐ。

に対応する一定温度ｔ。を越えるとトランジスタＱ３が
オフとなるよう、Ｒｌｏ。

Ｒ□□、Ｒ１゜の各抵抗の値が定められている。

ここで、出力切換スイッチＳ□、Ｓ２の働きについて説
明しておく。

この２つのスイッチは連動しており、電源部の整流器に
印加する電圧をこれらで切り換えることによって電源部
直流出力電圧を変化させ１、このトランジスタ増幅器の
出力を２段階に切り換えるものである。

第２図中スイッチＳ□、Ｓ２のＸ接点側が大出力側、ｙ
接点側が小出力側を夫々示す。

そして、小出力側の場合はこの増幅器の出力は前記一定
の出力Ｐ。

を越えないようになっている。

両スイッチのうちスイッチＳ２の方は前記自動切換制御
回路中のトランジスタＱ、のバイアス回路部に接続され
ており、独特の動作を該制御回路に与えるものである。

すなわち、スイッチＳ２がＸ接点側（大出力側）に切り
換えられている場合、前記発熱素子の温度が一定温？、
以下のうちはサーミスタｈの働きでトランジスタＱ３は
オンとなっていて、ダイオードＤ、を通じ抵抗Ｒ７，Ｒ
１３に電流が流れているため、抵抗Ｒ７の電圧降下分だ
けトランジスタＱのエミッタ電位は高く、該トランジス
タＱはオンとなっている。

ここでトランジスタＱ、はダイオードＤ、の働きによっ
て正の半波時のみオンとなるが、低回Ｂ８及びコンデン
サＣ３の積分回路によってこの断続的なオン電流は平滑
され、これが抵抗Ｒ９に流入することによってトランジ
スタＱは連続的にオンとなっている。

また、前記と同様、スイッチＳ２がＸ接点側に切り換え
られている場合に、前記発熱素子の温度が一定温思。

を越すとトランジスタＱ３がオフとなるから前記のよう
な動作は起こらず、トランジスタＱ４はオフ、従ってト
ランジスタｑもオフとなる。

一方、スイッチＳ２がｙ接点側（小出力側）に切り換え
られている場合は、ダイオードＤ、を通じて抵抗Ｒ７，
Ｒ６に電流が流れるため、今度はトランジスタＱ３のオ
ン・オフに関係なく、抵抗Ｒ７の電圧降下分がバイアス
となってトランジスタＱ。

は常にオンとなっており、抵抗Ｒ８，コンデンサＣ３の
平滑回路を通じてトランジスタＱ５もオンのままとなっ
ている。

以上述べたＡＳＯ検出回路、動作設定点自動切換回路、
自動切換制御回路の各回路の動作のまとめとして、トラ
ンジスタ増幅器の最低適応負荷インピーダンスが４Ωで
あり、ＡＳＯ検出回路の動作設定点が第３図ａに示す回
路状態で４Ω、第３図すに示す回路状態で８Ωであるよ
うに設定されているシステムを考え、以下起りうる事象
を場合分けして説明する。

ｉ 出力切換スイッチＳ１．Ｓ２がＸ接点側（大出力側
）に切り換えられている場合 この場合、斯る増幅器中の発熱素子の温度の高低によっ
て更に次の２つの場合に分けられる。

ｉ−ａ 発熱素子の温度が一定温度ち以下の場合すな
わち増幅器の出力が一定出力Ｐ。

より小さい場合である。

この場合、自動切換制御回路が前記の如く動作してＡＳ
Ｏ検出回路は第３図ａの回路状態、すなわち動作設定点
が４Ωとなっているから、負荷Ｒ１は４Ω以上のもので
あれば該ＡＳＯ検出回路は動作しないことになる。

ｉ −ｂ 発熱素子の温度が一定温度ち以上の場合す
なわち増幅器の出力が一定出力Ｐ。

より大きい場合である。

この場合、自動切換制御回路が前記の如く動作してＡＳ
Ｏの検出回路は第３図すの回路状態、すなわち動作設定
点が８Ωとなっているから、負荷Ｒ１が８Ω以上のもの
であれば該ＡＳＯ検出回路は動作しない。

従って、もし負荷Ｒ＋が低インピーダンス４Ωのもので
あったとすると、前記１）−ａの場合に示すように増幅
器の出力が小さいうちはＡＳＯ検出回路が働くことなく
該増幅器は正常に動作するのであるが、増幅器の出力が
一定出力Ｐ。

を越すと本場合に該当して動作設定点が８Ωに移行する
ため、ＡＳＯ検出回路が動作して断る負荷は出力回路か
ら解放され、出力トランジスタや電源トランス等は過大
電流及び過熱より保護されることとなる。

ｉｉ 出力切換スイッチＳ１．Ｓ２がｙ接点側（小出
力側に切り換えられている場合） この場合は出力トランジスタＱ１の温度に関係な（ＡＳ
Ｏ検出回路が第３図ａの回路状態となっていること前記
の通りであり、従って動作設定点は常に４Ωとなってい
るから負荷Ｒ１は本Ω以上のものであれば常にＡＳＯ検
出回路は動作しないことになる。

然るに、負荷Ｒ１に低インピーダンス４Ωのものを用い
たとすると、前記１）−ｂの場合と違って、増幅器の出
力が一定出力Ｐ。

より大きくなった場合に動作設定点が８Ωに切り換わら
ないから、増幅器中の素子に過大電流が流れてしまうの
ではないかとの不安が生ずる。

ところが、前記したようにこの場合は出力切換スイッチ
Ｓ１．Ｓ２がｙ接点に切り換えられているので増幅器の
出力は一定出力Ｐ。

を越えず、従って増幅器中の素子に過大電流が流れる虞
れはない。

本場合において、発熱素子の温度に関係なく動作設定点
が低インピーダンス対応の４Ωに固定されているのはか
ような理由による。

以上の１） ａ、 ｉ） ｂ＊ １１）いずれ
の場合においても、負荷Ｒ１の両端が短絡したり、ある
いは誤って動作設定点より低インピーダンスの負荷が接
続されたりすれば、直ちにＡＳＯ検出回路が働き、負荷
が出力回路から開放されて出力トランジスタや電源トラ
ンス等を過大電流から保護することは勿論である。

以下述べように、本考案に係る増幅器保護回路は、増幅
器中の発熱素子の発熱状態によって自動的にその動作設
定点が切り換わるように構成されたものである。

すなわち、従来のＡＳＯ検出回路が負荷インピーダンス
の検出のみで回路保護をしていたのに対し、本保護回路
は断るＡＳＯ検出回路の機能に発熱素子の温度検出によ
る該ＡＳＯ検出回路の動作設定点切り換えの機能をプラ
スしたものであると云える。

従って本保護回路はこれを増幅器に用いるならば、 ｉ 斯る増幅器中の諸素子を過大電流のみでなく、過熱
による破壊からも保護することができる。

ｎ 斯る増幅器の熱的安全性を向上させることができる
。

ｉｉｉ 斯る増幅器に接続する負荷のインピーダンス
の大小によってその増幅器の出力を自動的に大小に制限
することができる。

ｉｖ 簡単な構成であるから、斯る増幅器中に組み込
むのも容易であり、コストも安い。

等々、数々の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＡＳＯ検出回路を示す回路構成図であり
、第２図及び第３図は本考案に係るトランジスタ保護回
路の実施例を示すものであって、第２図はこの回路構成
図、第３図は該保護回路中のＡＳＯ検出回路の回路状態
を示す回路状態図である。 Ｑ２〜Ｑ５・・・・・・トランジスタ、Ｒ工〜Ｒ１３・
・・・・・抵抗、Ｄ１〜Ｄ、・・・・・・ダイオード、
Ｃ１〜Ｃ３・・・・・・コンデンサ、Ｔｈ・・・・・・
サーミスタ、Ｋ・・・・・・リレー駆動回路、Ｌ・・・
・・・保護リレー、１・・・・・・リレー接点、Ｒ１・
・・・・・負荷、千鳥・・・・・・電源入力端。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. トランジスタ増幅器において、負荷のインピーダンスの
   検出をして該増幅器中の素子を過大電流から保護する安
   全動作領域検出回路と、該検出回路の前記負荷のインピ
   ーダンスと平衡を保つように配置した検出用抵抗の抵抗
   値を切変える動作設定点自動切換回路と、前記増幅器中
   の発熱素子の温度上昇を検出して、前記検出回路の検出
   用抵抗の抵抗値が高くなるように前記動作設定点自動切
   換回路を切換制御する自動切換制御回路により、前記発
   熱素子の発熱状態によって前記安全動作領域検出回路の
   動作設定点が自動的に切換えられるようになした増幅器
   保護回路。