JPH05235653A

JPH05235653A - Ｂｔｌ増幅装置

Info

Publication number: JPH05235653A
Application number: JP4072438A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Funabashi; 裕之船橋; Tomoaki Yama; 倫章山
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】ＩＣ化に適して調整が不要な構成のＢＴＬ増幅
装置の保護回路を実現する。【構成】出力トランジスタＱ３の保護用の出力遮断トラ
ンジスタＱ１１を駆動トランジスタＱ２及び出力トラン
ジスタＱ３の入力側に接続し、検出トランジスタＱ１２
により逆流防止ダイオードＤ１を介して正逆２相の出力
信号Ｃ，Ｅを直接比較することで、スピーカ４が短絡し
ていないときには出力遮断トランジスタＱ１１の動作を
抑止する構成とする。その結果、外付け抵抗等の調整が
不要となり、ＩＣ化にも適するものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＢＴＬ増幅装置に関
し、詳しくは、ＢＴＬ（Balanced Transformer Less ）
方式を用いた増幅装置において、負荷の短絡すなわち負
荷への出力端子間の短絡から出力用の増幅回路を保護す
る保護回路の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に、従来のＢＴＬ増幅装置の増幅回
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
ピーカである。なお、Ｑ２は請求項２における駆動トラ
ンジスタに対応し、Ｑ３は請求項２における出力トラン
ジスタに対応するものである。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、正相側増幅回路２では、正相入力
信号Ｂが正相上側入力信号Ｂ’と正相下側入力信号Ｂ”
とに分けられ、さらに、正相上側入力信号Ｂ’が駆動ト
ランジスタＱ２及び出力トランジスタＱ３により２段に
増幅されて正相出力信号Ｃの一部とされ、正相下側入力
信号Ｂ”が下側の出力トランジスタＱ４により増幅され
て正相出力信号Ｃの残りとされる。この正相出力信号Ｃ
がスピーカ４の一端に入力される。同様に、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。

【０００４】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
号である。このため、正相出力信号Ｃの上側に対応して
出力トランジスタＱ３を介してスピーカ４へ流出する出
力電流Ｃ’と、逆相出力信号Ｅの下側に対応して出力ト
ランジスタＱ７を介してスピーカ４から流入する出力電
流Ｅ”とは、本来同一の電流である。また、正相出力信
号Ｃの下側に対応して出力トランジスタＱ４を介してス
ピーカ４から流入する出力電流Ｃ”と、逆相出力信号Ｅ
の上側に対応して出力トランジスタＱ６を介してスピー
カ４へ流出する出力電流Ｅ’とは、やはり本来同一の電
流である。

【０００５】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。また、正逆２相の出
力信号Ｃ，Ｅによりスピーカ４を直接駆動することがで
きるので、コストや信頼性の面で問題のある大容量の結
合コンデンサを用いる必要がない。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。

【０００６】ところで、このような構成のＢＴＬ方式で
は、上述の如く、リアクタンスを含む抵抗成分を有する
スピーカ４が、直接駆動される。そして、何らかの理由
でスピーカ４が短絡したりすると、負荷抵抗が無くなる
ため負荷電圧が発生しなくなる。そうすると、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性が有り、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。

【０００７】図２に、上述の基本回路にそのような保護
回路を追加した正相側増幅回路２０及び逆相側増幅回路
３０を有する、従来のＢＴＬ増幅装置の増幅回路を中心
としたブロック図を示す。ここで、トランジスタＱ１１
は、“ＯＮ”すると、駆動トランジスタＱ２への入力で
ある正相上側入力信号Ｂ’をバイパスすることで、出力
トランジスタＱ３に過大な電流が流れないようにする。
いわば、出力遮断トランジスタである。

【０００８】トランジスタＱ１２は、正相出力信号Ｃの
平均値すなわちこの例ではＶcc／２と正相出力信号Ｃと
を比較して、正相出力信号Ｃがその平均値より１ＶF
（トランジスタのＶBE）以上高ければ、“ＯＮ”する。
そして、トランジスタＱ１１のベース電流をバイパスす
る。つまり、この場合には負荷電圧が発生しているので
スピーカ４は短絡していないものとして、出力遮断トラ
ンジスタＱ１１の動作を抑止する。いわば、遮断抑止ト
ランジスタを兼ねた検出トランジスタである。

【０００９】このようにして、定常時には、検出トラン
ジスタＱ１２がスピーカ４の両端子間に発生する電圧を
検出して出力遮断トランジスタＱ１１の動作を抑止する
ので、保護回路は動作せず、上述の基本形のみのときと
全く同様にしてスピーカ４を駆動する。これに対し、ス
ピーカ４が短絡したときには、電圧比較によりその状態
を検出した検出トランジスタＱ１２が“ＯＮ”しないの
で、出力遮断トランジスタＱ１１は動作可能となる。そ
こで、正相上側入力信号Ｂ’の値が大きくなって出力ト
ランジスタＱ３が“ＯＮ”すると、それに連れて出力遮
断トランジスタＱ１１も“ＯＮ”するので、正相上側入
力信号Ｂ’が出力遮断トランジスタＱ１１によりバイパ
スされる。つまり保護回路が動作するので、出力トラン
ジスタＱ３が過大電流による破壊から保護される。

【００１０】

【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、出力信号の電圧を、その
出力信号の平均電圧と比較することで、負荷の短絡状態
を検出している。そして、その平均電圧に相当する比較
電圧を、抵抗分圧により発生させている。しかし、従来
の構成では、その比較電圧を検出トランジスタが参照し
ており、バイパス電流がこの検出トランジスタを介して
比較電圧発生用抵抗回路の一方の抵抗に流れるため、比
較電圧が単なる抵抗比のみでは定まらない。つまり、基
準として確定されるべきはずの比較電圧が、バイパス電
流の変動や抵抗値及びトランジスタ特性のばらつき等の
影響を受けて、装置間でさらには同一装置でも動作状態
によって変動する。

【００１１】この装置間のばらつきのため、比較電圧発
生用抵抗回路をＩＣに内蔵することができず、外付けに
して後から調整するといった対策が必要であり、部品点
数や生産性等の観点から問題がある。また、動作状態に
よる変動は、装置の誤動作の要因となり、装置の信頼性
を損なうので好ましくない。なお、他の構成として出力
信号の経路に抵抗を挿入して電流を検出する方法も考え
られるが、挿入抵抗での電力損失が無視できないので、
この方法は採用できない。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、ＩＣ化に
適して調整が不要な構成のＢＴＬ増幅装置の保護回路を
実現することである。

【００１２】

【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増幅装置の第１の構成は、正相側増
幅回路と逆相側増幅回路とを有し、これら増幅回路の出
力の間に負荷が接続されるＢＴＬ増幅装置において、第
１の所定値以上の駆動電流が流れたときに前記負荷が短
絡したものとして前記正相側増幅回路あるいは前記逆相
側増幅回路の駆動信号をバイパスさせる出力遮断回路
と、前記正相側増幅回路の出力および前記逆相側増幅回
路の出力の電位差を検出し、この電位差が第２の所定値
以上となったときに前記出力遮断回路の動作を抑止する
検出回路とを備えるものである。

【００１３】具体的には、ＮＰＮ型の駆動トランジスタ
及び出力トランジスタを有する増幅回路を一対具備して
入力信号から正逆２相の出力信号を生成しこれらの出力
信号により負荷を駆動するＢＴＬ増幅装置において、ベ
ースが前記出力トランジスタのベースに抵抗回路を介し
て接続され、エミッタが前記出力トランジスタのエミッ
タに接続され、コレクタが前記駆動トランジスタのベー
スに接続されたＮＰＮ型の出力遮断用トランジスタと、
ベースが前記出力遮断用トランジスタのエミッタに接続
され、コレクタが前記出力遮断用トランジスタのベース
に接続され、エミッタが前記出力トランジスタからの出
力信号の他の逆相の出力信号を受けるＮＰＮ型の検出用
トランジスタと、を備えるものである。

【００１４】先の目的を達成するこの発明のＢＴＬ増幅
装置の第２の構成は、第１の構成のＢＴＬ増幅装置であ
って、特に、検出用トランジスタは、エミッタが逆流防
止のダイオードを介して前記の他の逆相の出力信号を受
けるものである。

【００１５】

【作用】このような第１の構成のこの発明のＢＴＬ増幅
装置では、検出用トランジスタが出力信号とその逆相の
出力信号とを直接比較する。このため、定常時には、負
荷に電圧が発生して検出用トランジスタ側の出力信号が
その逆相の出力信号より高くなれば、検出用トランジス
タが“ＯＮ”する。すると、それによりベース電流がバ
イパスされて出力遮断用トランジスタは動作しないの
で、駆動トランジスタ及び出力トランジスタは正常に負
荷を駆動することができる。

【００１６】これに対して負荷の短絡時には、負荷の両
端に電圧が発生しない。これにより、正相の出力信号と
その逆相の出力信号とが強制的に等しくされるため、こ
れらの差を検出する検出用トランジスタは“ＯＦＦ”の
ままである。このため、入力信号につれて出力トランジ
スタが“ＯＮ”すると、それにつれてベース電流を供給
されて出力遮断用トランジスタも“ＯＮ”動作する。そ
うすると、駆動トランジスタのベースに入力される信号
が出力遮断用トランジスタを介してバイパスされるの
で、駆動トランジスタにより駆動される出力トランジス
タはその限界を越える過大電流を出力しないで済む。こ
のようにして保護回路が働く。

【００１７】さらに、出力信号を直接比較することか
ら、絶対的な基準電圧は不要である。また、検出用トラ
ンジスタを介するバイパス電流が負荷を通ることなく直
接逆相側増幅回路に至ることから、このバイパス電流の
値と負荷の両端に発生する電圧とは無関係になる。つま
り、検出対象としての電圧は、変動しやすいバイパス電
流の影響を受けることがない。したがって、この発明の
ＢＴＬ増幅装置の保護回路は、装置間ばらつき及び装置
内状態変動が検出性能に関係しないので、工数の要る調
整が不要となり、信頼性も向上する。さらに、調整が不
要であるから、調整用の外付け部品も不要となり全てを
ＩＣ化することができる。

【００１８】また、第２の構成のこの発明のＢＴＬ増幅
装置では、検出用トランジスタが逆相の出力信号を受け
るに当たり、逆流防止用ダイオードを介してからそれを
エミッタに受けるので、検出用トランジスタのベース−
エミッタ間に逆バイアスが掛かるのを防ぐことができ
る。その結果、検出用トランジスタの早期劣化を防止で
きるので、保護回路の長期に亙る信頼性が担保されるこ
ととなる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の構成のＢＴＬ増幅装置の一
実施例について説明するが、保護回路を含む増幅回路を
中心としたブロック図を図１に示す。ここで、１はアン
プ、２００は正相側増幅回路、３００は逆相側増幅回
路、４はスピーカである。定常時には、アンプ１，正相
側増幅回路２００，逆相側増幅回路３００はＢＴＬ増幅
器を構成してスピーカ４を駆動することは、既述の例と
同様である。また、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”とが同じ電流であり、出力電流Ｃ”と出力電流Ｅ’
とが同じ電流であることも、同様である。

【００２０】図１では、正相側増幅回路２００の詳細を
示して逆相側増幅回路３００の詳細は省略しているが、
これらは全く同様の構成なので、以下、正相側増幅回路
２００について詳述する。増幅回路２００では、トラン
ジスタＱ１等を経由して、正相入力信号Ｂが正相上側信
号Ｂ’と正相下側信号Ｂ”とに分けられる。そして、正
相上側信号Ｂ’は、駆動トランジスタＱ２に入力され、
さらに出力トランジスタＱ３を介して出力信号Ｃ及び出
力電流Ｃ’の波形の基とされる。一方、正相下側信号
Ｂ”は、出力トランジスタＱ４を介して出力信号Ｃ及び
出力電流Ｃ”の波形の基とされる。

【００２１】ここで、出力遮断トランジスタＱ１１は、
保護回路の一部であり、定常時は“ＯＦＦ”している
が、負荷短絡時には増幅回路を保護するために“ＯＮ”
するものである。これは、出力トランジスタＱ３ととも
に抵抗回路（Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）を介して駆動トランジ
スタＱ２により駆動されるので、トランジスタＱ１２が
作用しなければ、駆動トランジスタＱ２及び出力トラン
ジスタＱ３に連動して動作する。これが“ＯＮ”する
と、出力トランジスタＱ３に前置される駆動トランジス
タＱ２への入力である正相上側入力信号Ｂ’が、出力ト
ランジスタＱ３のエミッタにバイパスされるので、駆動
トランジスタＱ２の出力制限により出力トランジスタＱ
３も出力が制限される。よって、過大な電流は流されな
い。

【００２２】また、検出トランジスタＱ１２は、正相出
力信号Ｃと逆相出力信号Ｅとを比較して、正相出力信号
Ｃが逆相出力信号Ｅより２ＶF （トランジスタのＶBE＋
ダイオードＤ１の電圧降下）以上高ければ、“ＯＮ”す
る。そして、出力遮断トランジスタＱ１１のベース電流
をバイパスする。つまり、この場合には負荷電圧が発生
しているのでスピーカ４は短絡していないものとして、
出力遮断トランジスタＱ１１が“ＯＮ”しないようにし
てその動作を抑止する。

【００２３】このようにして、定常時には、検出トラン
ジスタＱ１２がスピーカ４の両端子間に発生する電圧を
検出して出力遮断トランジスタＱ１１の動作を抑止する
ので、保護回路は動作しない。そこで、スピーカ４が正
常に駆動される。このとき、検出トランジスタＱ１２が
正逆２相の出力信号を直接比較することから、例えばＶ
cc／２等の絶対的な基準電圧は不要である。また、出力
遮断トランジスタＱ１１の動作を抑止するためのそのベ
ースに関するバイパス電流が検出トランジスタＱ１２及
びダイオードＤ１を介してスピーカ４を通ることなく直
接逆相側増幅回路３００に至る。

【００２４】このことから、このバイパス電流の値とス
ピーカ４の両端に発生する電圧とは無関係になるので、
検出トランジスタＱ１２により検出される負荷電圧は、
変動しやすいバイパス電流の影響を受けないで済む。し
たがって、この発明のＢＴＬ増幅装置の保護回路は、装
置間ばらつき及び装置内状態変動が検出性能に関係しな
いので、工数の要る調整が不要となり、信頼性も向上す
る。さらに、調整が不要であるから、調整用の外付け部
品も不要となり増幅回路や保護回路の全てをＩＣ化する
ことができる。

【００２５】また、検出トランジスタＱ１２が逆相出力
信号Ｅを受けるに当たり、逆流防止ダイオードＤ１を介
してから逆相出力信号Ｅをエミッタに受けるので、検出
トランジスタＱ１２のベース−エミッタ間に正相出力信
号Ｃと逆相出力信号Ｅとが交互に反転することによる逆
バイアス電圧が掛かるのを防ぐことができる。その結
果、逆バイアスによる検出トランジスタＱ１２の早期劣
化を防止できるので、この構成の保護回路は長期間安定
して動作できる。

【００２６】一方、スピーカ４が短絡したときには、ス
ピーカ４の両端子間に電圧が発生しない。すると、正相
出力信号Ｃと逆相出力信号Ｅとが同電位になってしま
う。ところが、正相上側入力信号Ｂ’に応じて出力トラ
ンジスタＱ３は、逆相出力信号Ｅと異なる電圧値の正相
出力信号Ｃを出力しようとするので、過大な出力電流
Ｃ’を流して破壊に至ってしまうことになる。そこで、
出力トランジスタＱ３をこの破壊から救うことが、保護
回路に求められる。

【００２７】このような正相出力信号Ｃと逆相出力信号
Ｅとが同電位の場合には、上述したように検出トランジ
スタＱ１２が“ＯＮ”しない。トランジスタＱ１２が
“ＯＮ”しなければ、やはり上述したように出力遮断ト
ランジスタＱ１１が動作可能となる。すると、正相上側
入力信号Ｂ’が出力遮断トランジスタＱ１１により正相
出力信号Ｃの出力線にバイパスされる。よって、正相上
側入力信号Ｂ’の値が大きくなっても出力トランジスタ
Ｑ３に過大電流が流れることがない。このようにして、
負荷の短絡時には、保護回路が動作するので、確実に増
幅回路が保護される。

【００２８】なお、この実施例では、ブートストラップ
回路をも採用し、駆動トランジスタＱ２による電圧降下
をカバーして電源電圧Ｖcc全体に亙る出力信号Ｃ，Ｅを
引き出している。このようなブートストラップ回路を採
用した場合でも、比較電圧発生のための抵抗回路への電
流をブートストラップコンデンサＢＳから供給しなくて
よく、ブートストラップコンデンサＢＳからの電流は信
号用のトランジスタＱ１，Ｑ２等で消費される分だけで
済むので、ブートストラップコンデンサＢＳの容量が小
さいもので済む。また、検出トランジスタＱ１２の検出
結果に基づいて、出力トランジスタＱ３を保護するとき
に、出力トランジスタＱ３からの出力電流を受給する出
力トランジスタＱ７をも同時に保護する構成とすると、
保護機能がより強化される。

【００２９】

【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、負
荷が短絡しているか否かを検出して正常時には出力遮断
トランジスタの動作を抑止する検出トランジスタが、正
逆２相の出力信号を直接比較する。これにより、検出ト
ランジスタを介するバイパス電流の変動が検出性能に与
える影響を排除できる。その結果、工数の要る外付け抵
抗等の調整が不要となり、装置の信頼性も向上する。さ
らに、調整が不要であるから、調整用の外付け部品も不
要となりＩＣ化に適す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、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。

【図３】図３は、従来のＢＴＬ増幅装置の増幅回路を中
心とした基本形のブロック図である。

【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２０正相側増幅回路３０逆相側増幅回路２００正相側増幅回路３００逆相側増幅回路Ｑ２駆動トランジスタＱ３出力トランジスタＱ１１出力遮断トランジスタＱ１２検出トランジスタＤ１逆流防止ダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正相側増幅回路と逆相側増幅回路とを有
し、これら増幅回路の出力の間に負荷が接続されるＢＴ
Ｌ増幅装置において、第１の所定値以上の駆動電流が流れたときに前記負荷が
短絡したものとして前記正相側増幅回路あるいは前記逆
相側増幅回路の駆動信号をバイパスさせる出力遮断回路
と、前記正相側増幅回路の出力および前記逆相側増幅回
路の出力の電位差を検出し、この電位差が第２の所定値
以上となったときに前記出力遮断回路の動作を抑止する
検出回路とを備えることを特徴とするＢＴＬ増幅回路。
【請求項２】ＮＰＮ型の駆動トランジスタ及び出力トラ
ンジスタを有する増幅回路を一対具備して入力信号から
正逆２相の出力信号を生成しこれらの出力信号により負
荷を駆動するＢＴＬ増幅装置において、ベースが前記出力トランジスタのベースに抵抗回路を介
して接続されエミッタが前記出力トランジスタのエミッ
タに接続されコレクタが前記駆動トランジスタのベース
に接続されたＮＰＮ型の第１のトランジスタと、ベース
が第１のトランジスタのエミッタに接続されコレクタが
前記第１のトランジスタのベースに接続されエミッタが
他の逆相の出力信号を受けるＮＰＮ型の第２のトランジ
スタと、を備えることを特徴とするＢＴＬ増幅装置。