DE19929429C2 - Speaker protection - Google Patents

Abstract

Mit der Lautsprecheransteuerschaltung eines freischwingenden oder in einem beliebigen Gehäuse montierten elektrodynamischen Lautspreches (LS) wird dessen Auslenkung der Lautsprecherspule mittels einer Integration von deren elektrodynamischen Spannungswerten laufend ermittelt und abhängig von einem so gebildeten Auslenkungssignal (A) ein Ansteuerungssignal (AS) des Lautsprechers (LS) beeinflußt. Das Auslenkungssignal (A) wird mit einem vorgegebenen Grenzwert (GW) verglichen und jeweilige Überschreitungen der Auslenkung (A) des vorgegebenen Grenzwertes (GW) erfaßt und werden zeitlich verlängert und so wird eine Rückwirkungsgröße (RG) gebildet, mit dem das Ansteuersignal (AS) verringert wird und so eine Überlastschutzschaltung und Klirrschutzschaltung gebildet ist.With the loudspeaker control circuit of a free-swinging electrodynamic loudspeaker (LS) mounted in any housing, its deflection of the loudspeaker coil is continuously determined by integrating its electrodynamic voltage values and, depending on a deflection signal (A) formed in this way, a control signal (AS) of the loudspeaker (LS) affected. The deflection signal (A) is compared with a predefined limit value (GW) and any exceedings of the deflection (A) of the predefined limit value (GW) are recorded and extended over time, so that a reaction variable (RG) is formed with which the control signal (AS) is reduced and so an overload protection circuit and anti-distortion circuit is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung eines elektrodynamischen Lautsprechers, dessen temperaturabhängiger Spulenwiderstand in einer Brückenschaltung mit einem Brückendifferentialverstärker ermittelt und in einer Schwellwertschaltung mit einem Grenzwert verglichen wird, gemäß dessen Überschreiten eine Verstärkungsreduzierung eines Lautsprecheransteuersignals erfolgt.The invention relates to a protective circuit electrodynamic speaker, its temperature dependent Coil resistance in a bridge circuit with one Bridge differential amplifier determined and in one Threshold circuit is compared with a limit value, according to its exceeding a gain reduction of one Speaker control signal is carried out.

Eine derartige Schaltung ist in der DE 198 04 992 C1 beschrieben.Such a circuit is described in DE 198 04 992 C1.

Da die Lautsprecherspule bei Volllast sich erheblich erwärmt, verändert sich ihr Widerstand demgemäß um 1/273 pro Grad K, wenn sie, wie gewöhnlich, aus einem Metall, wie Silber, Kupfer oder Aluminium besteht. Da die Schutzschaltung einen Schutz gegen eine thermische Zerstörung der Spule erbringen soll, gibt es mehrere Alternativen. Die simpelste, aber auch qualitativ wirksame Schaltung wird mit drei im wesentlichen konstanten Brückenwiderständen ausgestattet, so daß die thermische Veränderung des Spulenwiderstandes die Brücke verstimmt und der Verstimmung gemäß die Ansteuerspannung zusätzlich zu der Induktionsspannung am Brückenausgang wirksam wird und somit auch diese thermische Komponente einen Beitrag zur Abschaltung leistet.Since the loudspeaker coil heats up considerably under full load, their resistance will change accordingly by 1/273 per degree K if they, as usual, from a metal such as silver, copper or Aluminum is made. Since the protection circuit protects against a thermal destruction of the coil, there are several Alternatives. The simplest, but also qualitatively effective Circuit is made with three essentially constant ones Bridge resistors equipped so that the thermal Changing the coil resistance detunes the bridge and the Detuning according to the control voltage in addition to the Induction voltage at the bridge output takes effect and thus also this thermal component contributes to the shutdown.

Weiterhin ist aus der US 4,504,704 ein Lautsprecher mit zwei Schwingspulen bekannt. Diese werden jeweils über Frequenzweichen mit dem Lautsprecheransteuersignal beaufschlagt, wodurch eine Linearisierung des Frequenzganges erreicht wird. Furthermore, from US 4,504,704 is a loudspeaker with two Voice coils known. These are each via crossovers applied with the loudspeaker drive signal, whereby a Linearization of the frequency response is achieved.  

Weiterhin ist aus der DE 36 22 713 A1 eine Lautsprecherbeschaltung bekannt, bei der die Lautsprecherspule in einer Brückenansteuer­ schaltung angesteuert wird, deren Endstufen mit einem Temperatursensor überwacht werden, dessen Ausgangssignal einer Schwellschaltung zugeführt ist, die bei einer Schwellwert­ überschreitung die Ansteuerschaltung auf halbe Ansteuerung umschaltet. Eine Temperaturauswertung an der Lautsprecherspule findet nicht statt.Furthermore, DE 36 22 713 A1 describes a loudspeaker circuit known in which the loudspeaker coil in a bridge control circuit is controlled, the output stages with a Temperature sensor are monitored, the output signal of one Threshold circuit is supplied at a threshold exceeded the control circuit on half control switches. A temperature evaluation on the loudspeaker coil does not take place.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die eingangs beschriebene Lautsprecherschutzschaltung weiterzuentwickeln. Die Lösung besteht darin, daß Lautsprecher zwei thermisch und elektrodynamisch gekoppelte Wicklungen hat, die jeweils an einem Ende mit dem Aussteuersignal beschaltet sind und jeweils am anderen Ende mit einem Brückenwiderstand in Serie geschaltet sind, wobei an deren Brückendiagonalpunkten der Brückendifferentialverstärker geschaltet ist, und daß mindestens einer der Brückendiagonalpunkte mit einer Meßstromquelle verbunden ist.It is an object of the invention, the one described above Further develop speaker protection circuit. The solution is there in that speakers two thermally and electrodynamically has coupled windings, each at one end with the Control signal are connected and at the other end with a bridge resistor are connected in series, with their Bridge diagonal points of the bridge differential amplifier switched and that at least one of the bridge diagonal points with a Measuring current source is connected.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous configurations are in the subclaims specified.

Fig. 1-3 zeigen verschiedene Ausgestaltungen des thermischen Lautsprecherschutzes. Fig. 1-3 show different configurations of the thermal speaker protection.

In der Ausführung nach Fig. 1 ist ein Lautsprecher (LSB) mit zwei gleichen Wicklungen (R1A, R1B) versehen, die an einem Ende verbunden sind und mit dem Ansteuersignal (AS) gespeist werden. Die anderen beiden Wicklungsenden sind über zwei gleiche Brückenwiderstände (R2A, R2B) an den Gegenpol der Lautsprecheransteuerung angeschlossen. Diese erste Brückenschaltung (B1) gibt an den Brückendiagonalpunkten allenfalls ein minimales Störsignal infolge der Ansteuerung ab, das von Toleranzen herrührt, da sich die beiden Wicklungen elektrodynamisch und thermisch sowie widerstandsmäßig gleich verhalten und gekoppelt sind. Die Wicklungswiderstände (R1A, R1B) sind jedoch temperaturabhängig, und Ziel der Schaltung ist es, das Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen zulässigen Höchsttemperatur festzustellen und davon abhängig die Ansteuerung zu reduzieren.In the embodiment according to FIG. 1, a loudspeaker (LSB) is provided with two identical windings (R1A, R1B), which are connected at one end and are fed with the control signal (AS). The other two winding ends are connected to the opposite pole of the loudspeaker control via two identical bridge resistors (R2A, R2B). This first bridge circuit (B1) at the bridge diagonal points at most emits a minimal interference signal as a result of the control, which results from tolerances, since the two windings behave in the same way electrodynamically, thermally and in terms of resistance and are coupled. However, the winding resistances (R1A, R1B) are temperature-dependent, and the aim of the circuit is to determine whether a predetermined permissible maximum temperature has been reached or exceeded and, depending on this, to reduce the activation.

Das Generatorsignal wird in einer weiteren Ausführung gemäß Fig. 2 vorteilhaft über Koppelkondensatoren (CK1, CK2) in die Diagonale eingespeist, und das verstärkte Meßsignal läßt sich kapazitiv in den Gleichrichter (GL) einspeisen, so daß ein beliebiges Potential als Referenz eingeführt werden kann.In a further embodiment according to FIG. 2, the generator signal is advantageously fed into the diagonal via coupling capacitors (CK1, CK2), and the amplified measurement signal can be capacitively fed into the rectifier (GL), so that any potential can be introduced as a reference.

Die Gegenläufigkeit der Wicklungen (R1A, R1B) hebt im Lautsprecher den Meßstrom in seiner elektrodynamischen Wirkung auf, so daß die Frequenz nicht zu hören ist. Außerdem ist sie vorteilhaft außerhalb des Hörbereichs zu tiefen oder hohen Frequenzen gelegt, so daß auch bei Toleranzabweichungen nichts zu hören ist.The opposite turns of the windings (R1A, R1B) increase in the loudspeaker the measuring current in its electrodynamic effect, so that the Frequency is not heard. It is also beneficial placed outside the listening area at low or high frequencies, so that nothing can be heard even with tolerance deviations.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der Einspeise- und Auswerteschaltung. Die erste Brücke (B1) mit den beiden Wicklungen (R1A, R1B) und dem Widerstandspaar (R2A, R2B) ist in ihrer Diagonale in eine zweite Brücke (B2) geschaltet, deren weitere drei Widerstände (RB2-RB4) so gewählt sind, daß auch diese Brücke (B2) vollständig oder zumindest annähernd im Gleichgewicht ist. Über die eine Diagonale werden die Meßstromquellen (IQ1, IQ2) geschaltet, und über die andere Diagonale der zweiten Brücke (B2) werden der Verstärker und/oder Schwellwertschaltung (BV, SS) zugeführt, die das Teperaturüberschreitungssignal (TMS) liefert, das der Verstärkungsreduzierung dient. Fig. 3 shows a further variant of the supply and evaluation circuit. The diagonal of the first bridge (B1) with the two windings (R1A, R1B) and the pair of resistors (R2A, R2B) is connected to a second bridge (B2), the other three resistors (RB2-RB4) of which are selected so that this bridge (B2) is also completely or at least approximately in equilibrium. The measuring current sources (IQ1, IQ2) are switched via the one diagonal, and the amplifier and / or threshold circuit (BV, SS), which supplies the temperature excess signal (TMS), which provides the gain reduction, is supplied via the other diagonal of the second bridge (B2) serves.

Es kann eine Gleich- oder Wechselstromeinspeisung des Meßsignales erfolgen und ein Filter benutzt werden, wie in Fig. 1 oder 2 gezeigt ist. Der Brückenwiderstand (RB2) hat zweckmäßig die gleiche Impedanz wie die erste Brücke (B1) bei der Grenztemperatur, und die anderen Brückenwiderstände (RB3, RB4) sind gleich groß. Übersteigt der Widerstand der ersten Brücke (B1) durch eine zu hohe Wicklungstemperatur den Grenzwert, wechselt die Polarität am Eingang der Auswerteschaltung und diese liefert das Meldesignal (TMS) für die Verstärkungsreduzierung.The measurement signal can be supplied with direct or alternating current and a filter can be used, as shown in FIG. 1 or 2. The bridge resistance (RB2) expediently has the same impedance as the first bridge (B1) at the limit temperature, and the other bridge resistances (RB3, RB4) are of the same size. If the resistance of the first bridge (B1) exceeds the limit value due to an excessively high winding temperature, the polarity at the input of the evaluation circuit changes and this supplies the signal signal (TMS) for the gain reduction.

Claims (7)

1. Lautsprecherschutzschaltung eines elektrodynamischen Lautsprechers (LSB), dessen temperaturabhängiger Spulenwiderstand (R1A, R1B) in einer Brückenschaltung mit einem Brückendifferentialverstärker (BV) ermittelt und in einer Schwellwertschaltung (SS) mit einem Grenzwert verglichen wird, gemäß dessen Überschreiten eine Verstärkungsreduzierung eines Lautsprecheransteuersignals (AS) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lautsprecher (LSB) zwei thermisch und elektrodynamisch gekoppelte Wicklungen (R1A, R1B) hat, die jeweils an einem Ende mit dem Ansteuersignal (AS) beschaltet sind und jeweils am anderen Ende mit einem Brückenwiderstand (R2A, R2B) in Serie geschaltet sind, wobei an deren Brückendiagonalpunkten der Brückendifferentialverstärker (BV) geschaltet ist, und daß mindestens einer der Brückendiagonalpunkte mit einer Meßstromquelle (IQ1, IQ2, MF) verbunden ist.1. Loudspeaker protection circuit of an electrodynamic loudspeaker (LSB), the temperature-dependent coil resistance (R1A, R1B) of which is determined in a bridge circuit with a bridge differential amplifier (BV) and is compared in a threshold circuit (SS) with a limit value, after its exceeding which a gain reduction of a loudspeaker drive signal (AS ), characterized in that the loudspeaker (LSB) has two thermally and electrodynamically coupled windings (R1A, R1B), each of which is connected to the control signal (AS) at one end and to the other end with a bridge resistor (R2A, R2B ) are connected in series, the bridge differential amplifier (BV) being connected at their bridge diagonal points, and in that at least one of the bridge diagonal points is connected to a measuring current source (IQ1, IQ2, MF). 2. Lautsprecherschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstromquellen (IQ1, IQ2) gleich ergiebig sind und gegensinnige Gleichströme liefern.2. Loudspeaker protection circuit according to claim 1, characterized characterized in that the measuring current sources (IQ1, IQ2) are equally productive are and supply opposing direct currents. 3. Lautsprecherschutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brückenverstärker (BV) ein Filter (FI) vorgeschaltet ist, das im wesentlichen Gleichspannung passieren läßt und die Lautsprecherfrequenzen des Ansteuersignals (AS) annähernd kurzschließt.3. Loudspeaker protection circuit according to claim 2, characterized characterized in that the bridge amplifier (BV) has a filter (FI) is connected upstream, that essentially pass DC voltage lets and the speaker frequencies of the control signal (AS) almost short-circuits. 4. Lautsprecherschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstromquelle (MF) ein Wechselstromgenerator ist, der vorzugsweise kapazitiv oder induktiv an die Brückendiagonalpunkte abgekoppelt ist und der Brückenverstärker (BV) ausgangsseitig mit einer Gleichrichterschaltung (GL) beschaltet ist. 4. Loudspeaker protection circuit according to claim 1, characterized characterized in that the measuring current source (MF) AC generator is preferably capacitive or is inductively decoupled from the bridge diagonal points and the Bridge amplifier (BV) on the output side with a Rectifier circuit (GL) is connected.   5. Lautsprecherschutzschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Brückenverstärker (BV) ein schmalbandiger Bandpaß (MFF), der die Meßfrequenz des Wechselstromgenerators (MF) passieren läßt, vorgeschaltet ist.5. Loudspeaker protection circuit according to claim 4, characterized characterized in that the bridge amplifier (BV) is a narrow-band Bandpass (MFF), which is the measuring frequency of the alternator (MF) lets pass, is upstream. 6. Lautsprecherschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (UCT) des Brückenverstärkers (BV) oder Gleichrichters (GL) einer Schwellwertschaltung (SS) zugeführt ist, deren Ausgangssignal (TMS) als Übertemperaturmeldesignal der Verstärkungsreduzierung dient.6. Loudspeaker protection circuit according to one of claims 1-5, characterized in that the output signal (UCT) of the Bridge amplifier (BV) or rectifier (GL) one Threshold circuit (SS) is supplied, the output signal (TMS) as an overtemperature signal for gain reduction serves. 7. Lautsprecherschutzschaltung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Wicklungen (R1A, R1B) und den angeschlossenen Brückenwiderständen (R2A, R2B) gebildete erste Brücke (B1) mit ihren Brückendiagonalpunkten in eine zweite Brücke (B2; B1, RB3, RB2, RB4) geschaltet ist, die von der/den Meßstromquelle(n) (IQ1, IQ2; MF) gespeist ist und mit ihren zweiten Diagonalanschlüssen mit dem Brückenverstärker (BV) und/oder der Schwellwertschaltung (SS) eingangsseitig verbunden ist.7. loudspeaker protection circuit according to one of claims 1-6, characterized in that the windings (R1A, R1B) and the connected bridge resistors (R2A, R2B) Bridge (B1) with its bridge diagonal points into a second bridge (B2; B1, RB3, RB2, RB4) is switched by the Measuring current source (s) (IQ1, IQ2; MF) is fed and with their second Diagonal connections with the bridge amplifier (BV) and / or the Threshold circuit (SS) is connected on the input side.