JP5414594B2 - ファントム電源回路 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンに用いるファントム電源回路であって、より詳しくはコンデンサマイクロホンを接続するときに、瞬間的に平衡状態が乱れることで生じる突入電流によってコンデンサマイクロホンの出力回路が破壊されることがないように、自動的に、その瞬間だけ給電を制限することができるファントム電源回路に関するものである。

コンデンサマイクロホン等の電源供給方式は、ＥＩＡＪ規格（ＲＣ−８１６２Ａ）において規定されている。このＥＩＡＪ規格はファントム電源に関するものであって、その供給電圧は３種類（１２Ｖ、２４Ｖ、４８Ｖ）が定められている。

ファントム電源は、供給抵抗を介してコンデンサマイクロホンのＨＯＴ端子とＣＯＬＤ端子のそれぞれに直流電圧を印加するものである。よって、コンデンサマイクロホンにファントム電源を接続するときに、ＨＯＴ端子の接続とＣＯＬＤ端子の接続が時間的に若干ずれれば、その瞬間にわずかな時間ではあるが突入電流（ラッシュカレント）が、コンデンサマイクロホンの出力回路に向けて流れる。
これによって、コンデンサマイクロホンの出力回路が破壊されることがある。

上記のような突入電流は、特にコンデンサマイクロホンの製造工程において、特性の測定を行うための測定器の接続や、回路試験用のジグを接続するときなどに生じやすい。すなわち、コンデンサマイクロホンの電源の着脱を、電源のスイッチをオフにせずに（給電状態のまま）行うことが多いからである。
特に、コンデンサマイクロホンの製造工程においては電源の着脱が頻繁に発生するので、突入電流が短い時間間隔で発生し、それらがすべてコンデンサマイクロホンの出力回路に流入することになる。

とりわけトランスレス回路を用いた出力回路は、上記のような突入電流によって破壊されやすい。
このような突入電流は大きな電流であるが、生じる時間はわずかな間なので、この突入電流が生じているときだけ、コンデンサマイクロホンへの電源供給を制限して、突入電流が治まった後に電源供給を自動的に回復させる電源回路が求められている。

以上の述べたような技術課題、すなわちコンデンサマイクロホンの電源を供給するファントム電源において、コンデンサマイクロホンの接続時に生じる突入電流によってコンデンサマイクロホンの出力回路が破壊されるという課題を解決することを目的とした先行技術文献は見つからなかったが、本発明に関連ある先行技術文献として特許文献１を挙げることができる。

特許文献１記載の発明は、コンデンサマイクロホンユニットのコネクタハウジングに用いることができる筒状体の接続方法に関するものであって、コネクタハウジングに収納される回路基板に過電流阻止用のツェナーダイオード素子などを備えている。

特開２００９−２９０６３９号公報

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、コンデンサマイクロホンに用いるファントム電源回路であって、コンデンサマイクロホンを接続するときに、瞬間的に平衡状態が乱れることによって生じる突入電流によってコンデンサマイクロホンの出力回路が破壊されることがないように、自動的に、その瞬間だけ給電を制限することができるファントム電源回路を提供することを目的とする。

本発明は、二つの供給抵抗を介してコンデンサマイクロホンに電源を供給するファントム電源回路であって、コンデンサマイクロホンへの電源供給を制限する制限回路と、コンデンサマイクロホンが接続したときに発生する突入電流を検出する検出回路と、を備えており、検出回路が突入電流を検出したときに、制限回路を動作させコンデンサマイクロホンへの電源供給を制限することを主な特徴とする。

また本発明は、上記のファントム電源回路において、検出回路が、コンデンサマイクロホンへ電源を供給する２つの電源供給線に両端を接続するトランスと、トランスの中点からの電流によって出力をオンにするトランジスタ回路と、を備えることを特徴とする。

また本発明は、上記のファントム電源回路において、制限回路が、トランジスタ回路の出力によって発光動作をする発光素子と、発光素子の発光によって動作する能動素子と、を備えたフォトＭＯＳリレーを備えることを特徴とする。

本発明によれば、コンデンサマイクロホンに電源を供給するファントム電源回路において、コンデンサマイクロホンの着脱時に発生する突入電流が生じている間だけ、コンデンサマイクロホンへの電源供給を制限してファントム電源回路からの給電量を低く抑え、突入電流が治まった後に、自動的にコンデンサマイクロホンへの電源供給を開始することができるので、突入電流によるコンデンサマイクロホンの出力回路の破壊を阻止することができるようになる。

本発明に係るファントム電源回路の実施例を示す回路図である。

本発明に係るコンデンサマイクロホンの実施の形態について図１を参照しながら説明する。図１に示すファントム電源回路１０において、符号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３は図示しないコンデンサマイクロホンが接続される端子であって、この端子Ｔ１と端子Ｔ２がそれぞれ図示しないコンデンサマイクロホンのＨＯＴ端子とＣＯＬＤ端子に接続されることで、ファントム電源回路１からの電源が供給される。端子Ｔ３はアース端子である。

符号Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６は図示しない測定器が接続される端子であって、端子Ｔ４と端子Ｔ５はそれぞれ、図示しないコンデンサマイクロホンのＨＯＴ端子とＣＯＬＤ端子にコンデンサＣ３、Ｃ４を介して接続される端子である。端子Ｔ６はアース端子である。
端子Ｔ４とアースを接続する抵抗Ｒ５はコンデンサＣ３の両端の電位を規定する抵抗である。端子Ｔ５とアースを接続する抵抗Ｒ６はコンデンサＣ４の両端の電位を規定する抵抗である。

端子Ｔ１には供給抵抗Ｒ１を介して電源部ＰＷからの電圧が印加され、端子Ｔ２には供給抵抗Ｒ２を介して電源部ＰＷからの電圧が印加されている。電源部ＰＷの電圧値は例えば４８ボルトであるから、端子Ｔ１とＴ２の間に印加されている電圧は４８ボルトとなる。

電源ＰＷと供給抵抗Ｒ１及びＲ２の間には突入電流が生じている間だけコンデンサマイクロホンへの電源供給を制限するための制限回路１が備わっている。制限回路１は、電源ＰＷから供給抵抗Ｒ１及びＲ２への給電経路を切り替えるフォトＭＯＳリレーＳＷと抵抗Ｒ７からなる。図１に示すように制限回路１を構成するフォトＭＯＳリレーＳＷと抵抗Ｒ７は並列に接続されており、このフォトＭＯＳリレーＳＷと抵抗Ｒ７からなる制限回路１が電源ＰＷと直列に接続され、かつ、供給抵抗Ｒ１及びＲ２のそれぞれに対して直列に接続されている

フォトＭＯＳリレーＳＷは後述するダイオードＤ１の発光状態に応じて、接点を開閉するスイッチであって、ダイオードＤ１が発光していないときは接点を開放し、ダイオードＤ１が発光しているときは接点を閉じるように動作する。したがって、ダイオードＤ１が発光しているときはフォトＭＯＳリレーＳＷを経由して、コンデンサマイクロホンへの電源が供給される。
ダイオードＤ１が発光していないときは抵抗Ｒ７を経由して、コンデンサマイクロホンへの電源が供給される。
この抵抗Ｒ７はフォトＭＯＳリレーＳＷが開放されているとき電源ＰＷから供給抵抗Ｒ１及びＲ２に供給される電流を制限するためのものである。なお、抵抗Ｒ７の代わりに定電流ダイオードを用いてもよい。

図示しないコンデンサマイクロホンに接続する端子Ｔ１と端Ｔ２の間にトランスＴＲＳが接続されている。図１において、端子Ｔ１とトランスＴＲＳとの接続点をＰ１とし、端子Ｔ２とトランスＴＲＳとの接続点をＰ２とする。
トランスＴＲＳはバイファイラ巻のトランスであって、センタータップＳが設けられている。
センタータップＳは、直列接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３を介してとアースに接続されている。このコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３の接続点はトランジスタＱ１のベースに接続され、またコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３の接続点とトランジスタＱ２のエミッタが接続されている。

すなわち、トランジスタＱ１のベースとトランジスタＱ２のエミッタには、トランスＴＲＳの両端であるＰ１とＰ２の間に流れた電流が、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３によって形成される微分回路によってパルス状にされて流入するように構成されている。
このトランスＴＲＳにて流れた電流によって、トランジスタＱ１のベース電位とトランジスタＱ２のエミッタ電位が変動するので、センタータップＳからアースに向けて電流が流れるとトランジスタＱ１のベース電位とトランジスタＱ２のエミッタ電位が変動する構成となっている。

端子Ｔ１と端子Ｔ２の平衡状態が維持されていれば（平常時であれば）、トランスＴＲＳのＰ１とＰ２の電位は同一となる。よって、センタータップＳからアースに向けて流れる電流はなく、トランジスタＱ１のベース電位とトランジスタＱ２のエミッタ電位は変動しない。

トランジスタＱ１のベースは抵抗Ｒ３を介して接地されているので、センタータップＳからの入力がないときは、トランジスタＱ１はオフになっている。
また、トランジスタＱ２のエミッタも抵抗Ｒ３を介して接地されているので、センタータップＳからの入力がないときは、トランジスタＱ２のベース電位とエミッタ電位は略同一となるからトランジスタＱ２もオフになっている。

トランジスタＱ１とＱ２は、双方のコレクタが接続されており、このコレクタにトランジスタＱ３のベースが接続されている。
トランジスタＱ３は、平常時、そのベースがコンデンサＣ２によって所定の電位となっている。よって、トランジスタＱ１とＱ２のいずれかがオンになるまでは、この電位は保たれておりトランジスタＱ３はオンとなっている。
トランジスタＱ３のコレクタには発光ダイオードＤ１が接続されている。よって平常時の発光ダイオードＤ１は発光している。

このように、端子Ｔ１と端子Ｔ２が平衡状態であれば、トランスＴＲＳのセンタータップＳから生じる電流はなく、トランジスタＱ１とＱ２のいずれもオフになっており、発光ダイオードＤ１が発光し続けているので、制限回路１を構成するフォトＭＯＳリレーの接点を閉じており、端子Ｔ１とＴ２に接続される図示しないコンデンサマイクロホンには、電源ＰＷからの給電が行われる。

上記構成を備えるファントム電源回路１０においては、トランスＴＲＳのセンタータップＳからの入力によってダイオードＤ１の発光を制御する一連の回路が検出回路となる。
制限回路１と構成するフォトＭＯＳリレーＳＷは、発光ダイオードＤ１の発光によって動作する能動素子としてＭＯＳＦＥＴを備えている。

次に、上記構成を備えるファントム電源回路１０において、端子Ｔ１と端子Ｔ２の間の平衡が崩れたときの、上記の検出回路の動作と、上記の制限回路１の動作について説明をする。

端子Ｔ１及びＴ２に図示しないマクロホンが接続されるとき、端子Ｔ１と端子Ｔ２に同時に接続されれば問題はないが、実際の接続態様においては、端子Ｔ１と端子Ｔ２のいずれか一方が先に接続され、少し遅れて他方の端子が接続されることになる。

そうすると、わずかな時間ではあるが、コンデンサマイクロホンと接続する端子Ｔ１、Ｔ２につながる前記Ｐ１またはＰ２のいずれかの電位が先に下がる。Ｐ１またはＰ２のいずれかの電位が先に下がると、その間だけ端子Ｔ１と端子Ｔ２間の平衡が崩れることになる。この平衡が崩れるときにコンデンサマイクロホンにはラッシュカレント（突入電流）が流れ、出力回路の故障の原因となる。

端子Ｔ１と端子Ｔ２間の平衡が崩れるのは、コンデンサマイクロホンをファントム電源回路１０に接続するときのみならず、コンデンサマイクロホンをファントム電源回路１０から接続解除するときにも生じる。

図１に示すファントム電源回路１０において、端子Ｔ１と端子Ｔ２の間の平衡状態が崩れると、上記のようにＰ１とＰ２に電位差が生じてトランスＴＲＳに電流が流れる。トランスＴＲＳに流れた電流はセンタータップＳからコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３の微分回路を介して、パルス状の電流となる。
この電流がプラス電位であれば、トランジスタＱ１のベースの電位が上がるので、トランジスタＱ１はオンになる。
トランジスタＱ２はエミッタの電位がベースの電位よりも高くなるので、引き続きオフのままである。

この電流がマイナス電位であれば、トランジスタＱ１のベースの電位が上がらないので、トランジスタＱ１はオフの状態を維持する。トランジスタＱ２はエミッタの電位が下がるので相対的にベース電位が上がり、オンになる。

このように、トランジスタＱ１またはＱ２のいずれか一方がオンになると、コンデンサＣ２はショートされて電荷を放電し、トランジスタＱ３のベース電位が略アース電位まで下がる。これによって、トランジスタＱ３はオフになる。

上記のパルス状の電流がプラス電位になるかマイナス電位になるかは、端子Ｔ１と端子Ｔ２のいずれの電位が先に下がる（上がる）のかによる。

トランジスタＱ３がオフになると、コレクタに接続されている発光ダイオードＤ１に対して電流が流れなくなるので、発光が停止する。
発光ダイオードＤ１の発光が停止すると、制限回路１を構成するフォトＭＯＳリレーの接点が開放されるので、電源ＰＷから図示しないコンデンサマイクロホンへの給電は抵抗Ｒ７を介して行われるようになり、制限される。

端子Ｔ１と端子Ｔ２の平衡状態は、瞬間的に崩れた後に維持されるので、平衡状態になれば、Ｐ１とＰ２の電位差はなくなり、トランスＴＲＳのセンタータップＳからアースに流れる電流はゼロになる。
センタータップＳから流れる電流がなくなれば、上記の説明のとおりトランジスタＱ１とＱ２はいずれもオフになる。

トランジスタＱ１とＱ２がいずれもオフになると、コンデンサＣ２は抵抗Ｒ４を介して充電されて所定の電位となり、トランジスタＱ３のベース電位が上がって、トランジスタＱ３がオンになる。よって、平衡状態に戻れば自動的に発光ダイオードＤ１が発光し、制限回路１を構成するフォトＭＯＳリレーＳＷが閉じて電源ＰＷから端子Ｔ１およびＴ２に給電が行われるようになる。

以上のように、本実施例に係るファントム電源回路によれば、接続されるコンデンサマイクロホンの出力回路に対する突入電流を自動的に抑止することができ、かつ、平常時は通常のファントム電源回路として動作する。

本発明を備える電源回路を用いることで、煩雑に電源の活線挿抜が行われても、出力回路が故障することなく、メンテナンス性に優れたコンデンサマイクロホンを得ることができる。

１ 制限回路

Claims (3)

1. 二つの供給抵抗を介してコンデンサマイクロホンに電源を供給するファントム電源回路であって、
   上記コンデンサマイクロホンへの電源供給を制限する制限回路と、
   上記コンデンサマイクロホンが接続されたときに発生する突入電流を検出する検出回路と、を備えており、
   上記検出回路が上記突入電流を検出したときに、上記制限回路を動作させ上記コンデンサマイクロホンへの上記電源供給を制限することを特徴とするファントム電源回路。
2. 上記検出回路は、
   上記コンデンサマイクロホンへ電源を供給する２つの電源供給線に両端を接続するトランスと、
   上記トランスの中点からの電流によって出力をオンにするトランジスタ回路と、を備えることを特徴とする請求項１記載のファントム電源回路
3. 上記制限回路は、上記トランジスタ回路の出力によって発光動作をする発光素子と、上記発光素子の発光によって動作する能動素子と、を備えたフォトＭＯＳリレーを備えることを特徴とする請求項１記載のファントム電源回路。

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