特許 6703867 高温保護回路およびその動作方法、および音声信号出力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6703867

(24)【登録日】2020年5月13日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】高温保護回路およびその動作方法、および音声信号出力装置

(51)【国際特許分類】

   H03G 7/00 20060101AFI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H03G7/00 007

   H03G7/00 002

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-44107(P2016-44107)

(22)【出願日】2016年3月8日

(65)【公開番号】特開2017-163240(P2017-163240A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2019年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(72)【発明者】

【氏名】小野寺 武志

【審査官】 及川 尚人

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０３２８１１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１２６１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１４５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１０９６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０２９７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１４９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１５１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０３５０７８３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｇ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

デバイスの温度が所定の温度値に達したことを検出すると、高温ワーニング信号を出力する温度検出回路と、
前記高温ワーニング信号を受信すると、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルを変更するスレッショルド制御回路と、
前記スレッショルド制御回路により変更された前記閾値レベルに基づいて前記オーディオ信号の音量の強弱幅を圧縮若しくは復元するダイナミックレンジコンプレッション回路と
を備え、
前記スレッショルド制御回路は、
前記温度検出回路から前記高温ワーニング信号が出力されると、前記所定の閾値レベルを第１の所定の値だけ引き下げ、前記高温ワーニング信号が出力されている限り、第１の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを前記第１の所定の値引き下げ、
前記高温ワーニング信号が所定の時間解除され続けると、前記高温ワーニング信号が解除され続けている第２の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを第２の所定の値引き上げ、
前記第１の所定の値と前記第２の所定の値とは同一の値であり、
前記第１の所定の時間と前記第２の所定の時間とは同一の値であることを特徴とする高温保護回路。

【請求項2】

前記高温保護回路は、ディジタルシグナルプロセッサブロックと、パワーステージとを備え、
前記ダイナミックレンジコンプレッション回路は、前記ディジタルシグナルプロセッサブロック内に配置され、前記温度検出回路は、前記パワーステージ内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の高温保護回路。

【請求項3】

前記ダイナミックレンジコンプレッション回路は、複数の所定のバンド毎に配置されることを特徴とする請求項１に記載の高温保護回路。

【請求項4】

前記温度検出回路と前記ダイナミックレンジコンプレッション回路とは、ともに一体化された半導体装置として構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高温保護回路。

【請求項5】

ＰＣＭデータが入力されるディジタルシグナルプロセッサブロックと、
前記ディジタルシグナルプロセッサブロックに接続されたオーバーサンプリングおよびノイズシェイパブロックと、
前記オーバーサンプリングおよびノイズシェイパブロックに接続されたＰＷＭ信号生成ブロックと、
前記ＰＷＭ信号生成ブロックに接続されたドライバ出力段ブロックと
を備え、
前記ドライバ出力段ブロックは、デバイスの温度が所定の温度値に達したことを検出すると、高温ワーニング信号を出力する温度検出回路を備え、
前記ディジタルシグナルプロセッサブロックは、
前記高温ワーニング信号を受信すると、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルを変更するスレッショルド制御回路と、
前記スレッショルド制御回路により変更された前記閾値レベルに基づいて前記オーディオ信号の音量の強弱幅を圧縮若しくは復元するダイナミックレンジコンプレッション回路と、
前記所定の閾値レベルを変更するスレッショルド制御回路とを備え、
前記スレッショルド制御回路は、
前記温度検出回路から前記高温ワーニング信号が出力されると、前記所定の閾値レベルを第１の所定の値だけ引き下げ、前記高温ワーニング信号が出力されている限り、第１の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを前記第１の所定の値引き下げ、
前記高温ワーニング信号が所定の時間解除され続けると、前記高温ワーニング信号が解除され続けている第２の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを第２の所定の値引き上げ、
前記第１の所定の値と前記第２の所定の値とは同一の値であり、
前記第１の所定の時間と前記第２の所定の時間とは同一の値であることを特徴とする音声信号出力装置。

【請求項6】

前記高温保護回路は、ディジタルシグナルプロセッサブロックと、パワーステージとを備え、
前記ダイナミックレンジコンプレッション回路は、前記ディジタルシグナルプロセッサブロック内に配置され、前記温度検出回路は、前記パワーステージ内に配置されることを特徴とする請求項５に記載の音声信号出力装置。

【請求項7】

前記ダイナミックレンジコンプレッション回路は、複数の所定のバンド毎に配置されることを特徴とする請求項５に記載の音声信号出力装置。

【請求項8】

前記温度検出回路と前記ダイナミックレンジコンプレッション回路とは、ともに一体化された半導体装置として構成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の音声信号出力装置。

【請求項9】

温度検出回路と、スレッショルド制御回路と、ダイナミックレンジコンプレッション回路とを備える高温保護回路の動作方法であって、
温度検出回路が、デバイスの温度が所定の温度値に達したことを検出すると高温ワーニング信号を出力するステップと、
前記高温ワーニング信号を受信すると、前記スレッショルド制御回路が、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルを変更するステップと、
前記スレッショルド制御回路により変更された前記所定の閾値レベルに基づいて、前記ダイナミックレンジコンプレッション回路が前記オーディオ信号の音量の強弱幅を圧縮若しくは復元するステップと
を有し、
前記所定の閾値レベルを変更するステップは、
前記温度検出回路から前記高温ワーニング信号が出力されると、前記スレッショルド制御回路が、前記所定の閾値レベルを第１の所定の値だけ引き下げ、前記高温ワーニング信号が出力されている限り、第１の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを前記第１の所定の値引き下げるステップと、
前記高温ワーニング信号が所定の時間解除され続けると、前記スレッショルド制御回路が、前記高温ワーニング信号が解除され続けている第２の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを第２の所定の値引き上げるステップと
を有し、
前記第１の所定の値と前記第２の所定の値とは同一の値であり、
前記第１の所定の時間と前記第２の所定の時間とは同一の値であることを特徴とする高温保護回路の動作方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、高温保護回路およびその動作方法、および音声信号出力装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車に搭載されるあらゆる部品のための安全機能（例えば、フェールセーフ、異常検出、安全停止などの機能）の規格が見直されつつある。特に、車載用の機器の多くは、電気的／電子的に制御されており、高性能化・高機能化だけでなく、安全性の確保も重要なニーズとなっている。それは、例えば車載用のオーディオ・ビデオ機器においても例外ではない。

【0003】

安全な車載用機器の開発手法や管理方式等を体系的にまとめた国際基準規格ＩＳＯ２６２６２が策定されている（例えば、非特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】"ISO 26262-1:2011"、［online］、2011-11-15、International Organization for Standardization、［平成２８年２月１７日検索］、インターネット＜URL：https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:26262:-1:ed-1:v1:en＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般に、オーディオデータは、同じ大きさ（レベル）の単一データであることは少ないため、設計上の出力制限のレベル以上の大きさのデータが続いた場合には、デバイス等が発熱し、温度が設計上の上限値を超えてしまう可能性がある。

【0006】

本実施の形態は、出力段のパワーＭＯＳの状態をモニタし、温度が所定の値以上になった際に、ＤＲＣ回路の設定を変更し、温度上昇をスムーズに（聴取者にとって聴感上の違和感がないように）抑えることができる高温保護回路およびその動作方法、および音声信号出力装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態の一態様によれば、デバイスの温度が所定の温度値に達したことを検出すると、高温ワーニング信号を出力する温度検出回路と、前記高温ワーニング信号を受信すると、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルを変更するスレッショルド制御回路と、前記スレッショルド制御回路により変更された前記閾値レベルに基づいて前記オーディオ信号の音量の強弱幅を圧縮若しくは復元するダイナミックレンジコンプレッション回路とを備え、前記スレッショルド制御回路は、前記温度検出回路から前記高温ワーニング信号が出力されると、前記所定の閾値レベルを第１の所定の値だけ引き下げ、前記高温ワーニング信号が出力されている限り、第１の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを前記第１の所定の値引き下げ、前記高温ワーニング信号が所定の時間解除され続けると、前記高温ワーニング信号が解除され続けている第２の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを第２の所定の値引き上げ、前記第１の所定の値と前記第２の所定の値とは同一の値であり、前記第１の所定の時間と前記第２の所定の時間とは同一の値である高温保護回路が提供される。

【0008】

本実施形態の他の態様によれば、ＰＣＭデータが入力されるディジタルシグナルプロセッサブロックと、前記ディジタルシグナルプロセッサブロックに接続されたオーバーサンプリングおよびノイズシェイパブロックと、前記オーバーサンプリングおよびノイズシェイパブロックに接続されたＰＷＭ信号生成ブロックと、前記ＰＷＭ信号生成ブロックに接続されたドライバ出力段ブロックとを備え、前記ドライバ出力段ブロックは、デバイスの温度が所定の温度値に達したことを検出すると、高温ワーニング信号を出力する温度検出回路を備え、前記ディジタルシグナルプロセッサブロックは、前記高温ワーニング信号を受信すると、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルを変更するスレッショルド制御回路と、前記スレッショルド制御回路により変更された前記閾値レベルに基づいて前記オーディオ信号の音量の強弱幅を圧縮若しくは復元するダイナミックレンジコンプレッション回路と、前記所定の閾値レベルを変更するスレッショルド制御回路とを備え、前記スレッショルド制御回路は、前記温度検出回路から前記高温ワーニング信号が出力されると、前記所定の閾値レベルを第１の所定の値だけ引き下げ、前記高温ワーニング信号が出力されている限り、第１の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを前記第１の所定の値引き下げ、前記高温ワーニング信号が所定の時間解除され続けると、前記高温ワーニング信号が解除され続けている第２の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを第２の所定の値引き上げ、前記第１の所定の値と前記第２の所定の値とは同一の値であり、前記第１の所定の時間と前記第２の所定の時間とは同一の値である音声信号出力装置が提供される。

【0009】

本実施形態の他の態様によれば、温度検出回路と、スレッショルド制御回路と、ダイナミックレンジコンプレッション回路とを備える高温保護回路の動作方法であって、温度検出回路が、デバイスの温度が所定の温度値に達したことを検出すると高温ワーニング信号を出力するステップと、前記高温ワーニング信号を受信すると、前記スレッショルド制御回路が、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルを変更するステップと、前記スレッショルド制御回路により変更された前記所定の閾値レベルに基づいて、前記ダイナミックレンジコンプレッション回路が前記オーディオ信号の音量の強弱幅を圧縮若しくは復元するステップとを有し、前記所定の閾値レベルを変更するステップは、前記温度検出回路から前記高温ワーニング信号が出力されると、前記スレッショルド制御回路が、前記所定の閾値レベルを第１の所定の値だけ引き下げ、前記高温ワーニング信号が出力されている限り、第１の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを前記第１の所定の値引き下げるステップと、前記高温ワーニング信号が所定の時間解除され続けると、前記スレッショルド制御回路が、前記高温ワーニング信号が解除され続けている第２の所定の時間毎に前記所定の閾値レベルを第２の所定の値引き上げるステップとを有し、前記第１の所定の値と前記第２の所定の値とは同一の値であり、前記第１の所定の時間と前記第２の所定の時間とは同一の値である高温保護回路の動作方法が提供される。

【発明の効果】

【0010】

本実施の形態によれば、出力段のパワーＭＯＳの状態をモニタし、温度が所定の値以上になった際に、ＤＲＣ回路の設定を変更し、温度上昇をスムーズに（聴取者にとって聴感上の違和感がないように）抑えることができる高温保護回路およびその動作方法、および音声信号出力装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態に係る高温保護回路に入力される音声信号の入力ゲインと出力ゲインとの関係を例示する模式図。

【図2】入力音声信号の周波数と出力ゲインとの関係を例示する模式図。

【図3】入力音声信号例を示す模式図であって、（ａ）ランダムな変動振幅特性を有する音声信号例、（ｂ）正負に同程度の振幅特性を有する音声信号例。

【図4】実施の形態に係る音声信号出力装置の保護処理の流れの一例を示す模式図。

【図5】実施の形態に係る高温保護回路の概略構成を例示する模式的構成図。

【図6】実施の形態に係る高温保護回路におけるＤＲＣ回路の所定の閾値レベルの調整例を示す模式図。

【図7】実施の形態に係る高温保護回路を適用した音声信号出力装置の一例を示す模式的ブロック構成図。

【図8】実施の形態に係る音声信号出力装置におけるディジタルシグナルプロセッサの構成例を示す模式的ブロック構成図であって、（ａ）ＤＲＣ回路部の内部構成例、（ｂ）音声信号処理部に接続されたＤＲＣ回路部の例。

【図9】実施の形態に係る高温保護回路を適用した音声信号出力装置の別の例を示す模式的ブロック構成図。

【図10】ＤＲＣ回路の動作（遷移）例を示す模式的波形図。

【図11】実施の形態に係る高温保護回路におけるＤＲＣ入出力ゲイン特性を例示する模式図。

【図12】複数のバンド毎に複数のＤＲＣ回路を適用した例を示す模式的構成図。

【図13】複数のバンド毎のＤＲＣ回路のそれぞれの閾値を例示する模式図。

【図14】実施の形態に係る高温保護回路の動作例を示す模式的タイミングチャートであり、（ａ）高温ワーニング信号、（ｂ）出力ゲイン、（ｃ）チップ温度。

【図15】実施の形態に係る高温保護回路の動作例（高温ワーニング信号とＤＲＣの閾値）を示す模式的タイミングチャート。

【図16】実施の形態に係る高温保護回路における温度検出回路の概略構成例を示す模式図。

【図17】実施の形態に係る高温保護回路における温度検出回路とＤＳＰとの接続例を示す模式的ブロック図。

【図18】実施の形態に係る高温保護回路の動作方法を例示するフローチャートチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、図面を参照して、実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0013】

又、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0014】

［実施の形態］
（高温保護回路）
図１は、実施の形態に係る高温保護回路に入力される音声信号の入力ゲインＧｉと出力ゲインＧｏとの関係（入出力特性）を模式的に例示する。実施の形態に係る高温保護回路においては、例えば、図１に示すように、入力ゲインＧｉ＝Ｇｉ１において、出力ゲインＧｏ＝Ｇｔｈとなるように、ダイナミックレンジコンプレッション（ＤＲＣ：Dynamic Range Compression）機能が保持されている。

【0015】

図２は、入力音声信号の周波数ｆと出力ゲインＧｏとの関係を模式的に例示する。実施の形態に係る高温保護回路においては、ＤＲＣ機能を有することによって、例えば、図２に示すように、周波数帯域毎に出力ゲインＧｏを制御可能である。例えば、図２に示す例では、周波数０〜ｆ１までの帯域ΔＦ１の範囲内では、出力ゲインＧｏは、山型のピークレベルを有するように変動しているが、周波数ｆ１〜ｆ２までの帯域ΔＦ２の範囲内では、帯域ΔＦ１の範囲内における出力ゲインＧｏに比べて、出力ゲインＧｏの変動幅は狭い。

【0016】

また、図３（ａ）は、変動が大きな振幅特性を有する音声信号例を模式的に示し、図３（ｂ）は、同程度の振幅特性を有する音声信号例を模式的に示す。一般に、オーディオデータは、図３（ｂ）に例示するような正負に同程度（単一）の信号レベルのデータであることは少なく、図３（ａ）に例示するような不規則な変動振幅特性を有する。しかしながら、設計上の出力制限のレベル以上の大きさのオーディオデータが続いた場合には、スピーカなどのデバイス等が発熱し、その温度が設計上の上限値を超えてしまう可能性がある。

【0017】

そのような、信号の大きさ（信号レベル）が不規則に変動するオーディオ信号に対して、スムーズに（聴取者にとって聴感上の違和感がないように）出力制限をかける機能として、ダイナミックレンジコンプレッション（ＤＲＣ：Dynamic Range Compression）がある。

【0018】

ＤＲＣは、図１および図２に例示するように、所定のスレッショルド（閾値）Ｇｔｈ以上のデータが入力された場合にゲインを下げることで閾値Ｇｔｈ以上のデータが出力されないようにする機能である。すなわち、オーディオ信号のダイナミックレンジを所定の閾値レベルＧｔｈの範囲内に圧縮する（音量の強弱幅を縮める）ことにより、後段のパワーＭＯＳ等への過大入力を抑制する。

【0019】

図４は、実施の形態に係る音声信号出力装置の保護処理の流れの一例を模式的に示す。実施の形態に係る高温保護回路は、図４に例示するように、出力ショート保護、高温ワーニング、高温保護、減電保護、スピーカ直流電圧印加保護、および過電保護を１サイクルとした各種保護処理を実行する。

【0020】

図５は、実施の形態に係る高温保護回路の概略構成を模式的に例示する。実施の形態に係る高温保護回路は、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ブロック１１０と、パワーステージ３５０とを備える。パワーステージ３５０は、デバイスの温度が所定の温度値に達したことを検出すると、高温ワーニング信号ＯＴＷを出力する温度検出回路３６０を備え、ＤＳＰブロック１１０は、高温ワーニング信号ＯＴＷを受信すると、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルＧｔｈを引き下げ、引き下げられた閾値レベルＧｔｈに基づいてオーディオ信号の音量の強弱幅を圧縮するＤＲＣ回路１１４を備える。

【0021】

ＤＲＣ回路１１４は、高温ワーニング信号ＯＴＷが解除され続けると（高温ワーニング信号ＯＴＷを受信しなくなる）と、所定の閾値レベルＧｔｈを引き上げ、引き上げられた閾値レベルＧｔｈに基づいてオーディオ信号の音量の強弱幅を復元する。

【0022】

パワーステージ３５０には、ＤＳＰブロック１１０からコマンド（Ｃｏｍｍａｎｄ)とＰＷＭ信号が送信される。ＤＳＰブロックには、パワーステージ３５０からエラー信号ＥＲＲＯＲが入力され、時分割でパワーステージのフラグが送信される。パワーステージ３５０内のデバイス（チップ）の温度が所定の温度値（例えば１２５℃）に達したことを温度検出回路３６０が検出すると、パワーステージ３５０からＤＳＰブロック１１０に高温ワーニング信号ＯＴＷが出力される。

【0023】

さらに、デバイス（チップ）の温度が所定の温度値（例えば１５０℃）に達したことを温度検出回路３６０が検出すると、パワーステージ３５０からＤＳＰブロック１１０に高温エラー信号ＯＴＰが出力され、パワーステージ３５０などの動作の一部もしくは全部が停止される。具体的には、高温エラー信号ＯＴＰが出力されると、スピーカ等への出力は、ミュートを経て消音され、熱的暴走を防ぐ。

【0024】

ＤＲＣ回路１１４は、パワーステージ３５０から高温ワーニング信号ＯＴＷを受信すると、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルＧｔｈを引き下げて、音量の強弱幅を圧縮する。また、ＤＲＣ回路１１４は、高温ワーニングＯＴＷが解除され続けると（パワーステージ３５０から高温ワーニングＯＴＷが送信されない場合が続くと）、所定の閾値レベルＧｔｈを引き上げ、音量の強弱幅を復元する。

【0025】

図５に例示した、ＤＲＣ回路１１４を備えるＤＳＰブロック１１０と、温度検出回路３６０を備えるパワーステージ３５０とは、１つの半導体装置として一体化されて構成されても良いし、ＤＳＰブロック１１０とパワーステージ３５０とがそれぞれ単体の半導体装置として構成されても良い。

【0026】

また、ＤＲＣ回路１１４は、ＤＳＰブロック１１０の外部に設置される形で、ＤＳＰブロック１１０と一体化された半導体装置として構成されても良い。また、温度検出回路３６０は、パワーステージ３５０の外部に設置される形で、パワーステージ３５０と一体化された半導体装置として構成されても良い。

【0027】

図６は、ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈの調整例を模式的に示す。

【0028】

図６に例示するように、通常状態が続いているところに、パワーステージ３５０から高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されると（時刻ｔ１）、ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧだけ引き下げ、高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されている限り（時刻ｔ３まで）、所定の時間（ΔＴ）毎にＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧ引き下げて、音量の強弱幅を圧縮する。

【0029】

その後、高温ワーニング信号ＯＴＷが所定の時間（ΔＴ’）（すなわち、時刻ｔ３からｔ４まで）解除され続けると、高温ワーニング信号ＯＴＷが解除され続けている所定の時間（ΔＴ）毎に（時刻ｔ４からｔ６まで）ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧ引き上げて、音量の強弱幅を復元する。

【0030】

以上説明したように、実施の形態に係る高温保護回路によれば、パワーステージ３５０（出力段のパワーＭＯＳなど）の状態をモニタし、温度が一定以上になった際に、ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈの設定値を変更することで、温度上昇をスムーズに（聴取者にとって聴感上の違和感がないように）抑えることができる。

【0031】

また、実施の形態に係る高温保護回路によれば、ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈの設定値を変更可能にしているため、閾値レベルＧｔｈの値を比較的大きめに設定することができるので、ＤＲＣ処理による音圧の低下を抑制することができる。

【0032】

また、実施の形態に係る高温保護回路によれば、デバイス（チップ）温度が上昇し過ぎないように制御できるため、システム全体の信頼性が向上する。

【0033】

また、実施の形態に係る高温保護回路によれば、ＤＲＣ回路１１４のゲインを変更するのではなく、ＤＲＣ回路１１４の閾値レベルＧｔｈを変更（調整）するため、出力される音に違和感がなく、出力音の音圧を安定的に維持することができる。

【0034】

（音声信号出力装置）
図７は、実施の形態に係る高温保護回路を適用した音声信号出力装置のブロック構成例を模式的に示す。

【0035】

音声信号出力装置は、ロジックブロックと、アナログ信号（正弦波信号）ブロックと、アナログ信号（ＰＷＭ信号）ブロックとを備える。

【0036】

ロジックブロックは、ＰＣＭデータが入力されるＤＳＰ１１０と、ＤＳＰ１１０に接続されたロジック部の８倍オーバーサンプリングフィルタ（ＯＶＳ）１２０と、ＤＳＰ１１０に接続されたエラー制御回路１４０とを備える。出力ＦＥＴ３２０Ａ・３２０Ｂが備える温度検出回路３６０から出力される高温ワーニング信号ＯＴＷや高温エラー信号ＯＴＰは、エラー制御回路１４０を通じて、ＤＳＰ１１０に供給される。また、ＤＣデータによるスピーカ等の劣化や破損を未然に防ぐための過電流保護信号ＯＣＰもエラー制御回路１４０に供給される。エラー制御回路１４０は、高温ワーニング信号ＯＴＷ、高温エラー信号ＯＴＰ、過電流保護信号ＯＣＰなどを受けると、必要に応じて、エラー信号ＥＲＲＯＲをセンサ等のＣＰＵやエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）のＣＰＵなどに出力する。センサ等のＣＰＵやＥＣＵのＣＰＵは、エラー信号ＥＲＲＯＲに呼応して、必要に応じてシステムを保護するための処理（機能の停止、機能の縮小など）を実行する。

【0037】

アナログ信号（正弦波信号）ブロックは、８倍ＯＶＳ１２０に接続されたＭＵＴＥ回路２２０と、ＭＵＴＥ回路２２０に接続された反転アンプ２３０と、反転アンプ２３０の出力とＢＩＡＳフリップ２４０の出力とを入力するＰサイド出力帰還制御（ＦＢＣ）回路２５０Ａと、ＭＵＴＥ回路２２０の出力とＢＩＡＳフリップ２４０の出力とを入力するＮサイド出力帰還制御（ＦＢＣ）回路２５０Ｂと、ＰサイドＦＢＣ回路２５０Ａに接続されたパルス幅変調（ＰＷＭ）回路２７０Ａと、ＮサイドＦＢＣ回路２５０Ｂに接続されたＰＷＭ回路２７０Ｂとを備える。ＭＵＴＥ回路２２０は、電源投入時などに生じるポップ音などを防止するための回路である。

【0038】

アナログ信号（ＰＷＭ信号）ブロックは、ＰＷＭ回路２７０Ａに接続されたタイミング制御（ＴＣＰ）回路３１０Ａと、ＰＷＭ回路２７０Ｂに接続されたタイミング制御（ＴＣＮ）回路３１０Ｂと、ＴＣＰ回路３１０Ａに接続された出力ＦＥＴ３２０Ａと、ＴＣＮ回路３１０Ｂに接続された出力ＦＥＴ３２０Ｂとを備える。出力ＦＥＴ３２０Ａ・３２０Ｂの出力は、それぞれ、出力端子Ｐ・Ｎから、外部の負荷（スピーカ１９０など）に出力される。

【0039】

（ＤＲＣ回路）
図８（ａ）は、ＤＳＰブロック１１０内のＤＲＣ回路部の内部構成例を模式的に示す。

【0040】

図８（ａ）に例示するように、ＤＳＰブロック１１０は、各部を制御するＣＰＵ１１１と、閾値レベルＧｔｈを変更するスレッショルド制御回路１１２と、ダイナミックレンジを圧縮／復元するＤＲＣ回路１１４とを備える。スレッショルド制御回路１１２は、図６を参照しながら説明したように、通常状態が続いているところに、パワーステージ３５０から高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されると、ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧだけ引き下げ、高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されている限り、所定の時間（ΔＴ）毎にＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧ引き下げる。

【0041】

その後、高温ワーニング信号ＯＴＷが所定の時間（ΔＴ’）解除され続けると、スレッショルド制御回路１１２は、高温ワーニング信号ＯＴＷが解除され続けている所定の時間（ΔＴ）毎にＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧ引き上げる。

【0042】

ＤＲＣ回路１１４は、スレッショルド制御回路１１２によって変更（調節）される閾値レベルＧｔｈにしたがって、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮したり、復元したりする。

【0043】

なお、図８（ａ）に示した例では、スレッショルド制御回路１１２とＤＲＣ回路１１４とがそれぞれ個別に構成されているが、スレッショルド制御回路１１２とＤＲＣ回路１１４とを、ＤＲＣ回路１１４として一体化してもよい。

【0044】

図８（ｂ）は、音声信号処理部（ディジタル信号処理部）１１３に接続されたＤＲＣ回路１１４の例を模式的に示す。音声信号処理部１１３は、オーディオデータを入力するスケーラ回路１１３１と、スケーラ回路１１３１に接続されたボリューム回路１１３２と、ボリューム回路１１３２に接続されたバランス回路１１３３と、バランス回路１１３３に接続されたエコライザ回路１１３４とを備え、ＤＲＣ回路１１４は、エコライザ回路１１３４に接続される。

【0045】

図９は、実施の形態に係る高温保護回路を適用した音声信号出力装置の別のブロック構成例を模式的に示す。

【0046】

図９に例示する音声信号出力装置は、ＰＣＭデータが入力されるＤＳＰブロック１１０と、ＤＳＰブロック１１０に接続されたオーバーサンプリングおよびノイズシェイパブロック４１０と、オーバーサンプリングおよびノイズシェイパブロック４１０に接続されたＰＷＭ信号生成ブロック４２０と、ＰＷＭ信号生成ブロック４２０に接続され、温度検出回路３６０（図９では図示省略）を備えたドライバ出力段ブロック４３０とを備える。ＤＳＰブロック１１０は、イコライザやボリュームなどのディジタル信号処理部１１３と、ＤＲＣ回路１１４と、ポストスケジューラ／ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）処理部１１５とを備える。

【0047】

ドライバ出力段ブロック４３０内の温度検出回路３６０から出力された高温ワーニング信号ＯＴＷは、ＤＳＰブロック１１０（ＤＲＣ回路１１４）に供給される。高温ワーニング信号ＯＴＷに呼応して、ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈが所定の値ΔＧだけ引き下げられ、高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されている限り、所定の時間（ΔＴ）毎にＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈは所定の値ΔＧだけ引き下げられる。その後、高温ワーニング信号ＯＴＷが所定の時間（ΔＴ’）解除され続けると、高温ワーニング信号ＯＴＷが解除され続けている所定の時間（ΔＴ）毎にＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈは、所定の値ΔＧだけ引き上げられる。

【0048】

図１０は、ＤＲＣ回路１１４の動作（遷移）例を模式的示す波形図である。ＤＲＣは、所定のスレッショルド（閾値）Ｇｔｈ以上のデータが入力された場合にゲインを下げることで閾値Ｇｔｈ以上のデータが出力されないようにする機能であり、オーディオ信号のダイナミックレンジを所定の閾値レベルＧｔｈの範囲内に圧縮する（音量の強弱幅を縮める）ことにより、後段のパワーＭＯＳ等への過大入力を抑制する。

【0049】

図１０に例示するように、期間ＡＴＩＭＥは、所定の閾値Ｇｔｈ以上のデータが入力されたことを検出した検出時間（時刻ｔ１〜ｔ２）である。期間ＡＴＩＭＥの間（時刻ｔ１〜ｔ２の間）所定の閾値Ｇｔｈ以上のデータが入力されると、期間Ａ＿ＲＡＴＥをかけて（時刻ｔ２〜ｔ３の間）ゲインを引き下げ（圧縮し）、出力データレベルを閾値レベルＡＧＣ＿ＴＨ程度に調整する。

【0050】

その後、期間Ｒ＿ＴＩＭＥの間（時刻ｔ４〜ｔ５の間）所定の閾値Ｇｔｈ以下のデータが入力され続けたら（出力データレベルが閾値レベルＡＧＣ＿ＴＨを下回る状態が続いたら）、期間Ｒ＿ＲＡＴＥの間（時刻ｔ５〜ｔ６の間）をかけてゲインを引き上げ（復元し）、出力データレベルを閾値レベルＡＧＣ＿ＴＨ程度に調整する。

【0051】

図１１は、実施の形態に係る高温保護回路におけるＤＲＣ入出力ゲインＧ_o特性を模式的に例示する。

【0052】

図１１におけるＤＲＣ圧縮レベルの傾きαを求める式（１）を以下に例示する。

【0053】

傾きαは、計算で求めた値を２の補数の８ビットＨｅｘデータに変換する。

【0054】

α＝（１０^(y/20)−１０^(x/20)）／（１０^(TH/20)−１０^(x/20)）×１２８ （１）

ここで、ＴＨは、閾値ＡＧＣ＿ＴＨ１であり、ｘは入力レベルであり、ｙは出力レベルである。

【0055】

例えば、閾値ＡＧＣ＿ＴＨ１＝−１２ｄＢ、ｘ＝０ｄＢ、ｙ＝−６ｄＢである場合のαを次式（２）〜（３）で求める。

【0056】

α＝（１０^(-6/20)−１０^(0/20)）／（１０^(-12/20)−１０^(0/20)）×１２８ （２）
α＝８５．２６６→５５_H （３）

ここで、求めた５５_Hをコマンドに設定する。

【0057】

（複数のバンド毎のＤＲＣ回路）
図１２は、実施の形態に係る高温保護回路において、複数の所定のバンド毎にＤＲＣ回路１１４を適用した構成例を模式的示す。

【0058】

図１２における高温保護回路は、複数のバンド毎に設けられたフィルタ１１６ａ・１１６ｂ・１１６ｃと、フィルタ１１６ａ・１１６ｂ・１１６ｃにそれぞれ接続された複数のＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃと、複数のＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃにそれぞれ接続された加算器とを備える。フィルタ１１６ａ・１１６ｂ・１１６ｃは、入力されたオーディオ信号を、複数のバンド（図１２お例では３バンド）に分割する。複数のＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃは、それぞれ、対応するバンドに対してＤＲＣ処理を行う。加算器１８は、複数のＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃの出力を加算（再合成）して出力する。このように構成することで、より音圧を上げた状態でＤＲＣをかけることができる。例えば、スピーカ保護や大きなオーディオ信号のクリップ出力を防止する目的で、このような複数のバンド毎のＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃを用いる。

【0059】

ＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃの３つのバンドそれぞれに対してノンクリップ出力が可能である。また、ＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃの圧縮レベルの傾きαを設定することもできる。

【0060】

また、図１３に例示するように、複数のバンド毎のＤＲＣ回路１１４ａ・１１４ｂ・１１４ｃの閾値Ｇｔｈ１・Ｇｔｈ２・Ｇｔｈ３をそれぞれ設定することができる。

【0061】

（高温保護回路の動作例）
図１４は、実施の形態に係る高温保護回路の動作例を模式的に示すタイミングチャートであり、図１４（ａ）は、高温ワーニング信号ＯＴＷ、図１４（ｂ）は出力ゲインＧ_o、図１４（ｃ）は、チップ温度ＴＥＭＰを示す。

【0062】

時刻ｔ１〜ｔ２の間に高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されると、出力ゲインＧ_oは傾きＯＴＡＲで下降され、チップ温度ＴＥＭＰも下降する。チップ温度ＴＥＭＰは、所定の期間（この場合、時刻ｔ１〜ｔ１１）毎にΔＴだけ下降する。

【0063】

時刻ｔ２〜ｔ３まで高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されなくなると、出力ゲインＧ_oは傾きＯＴＲＲで上昇され、チップ温度ＴＥＭＰも上昇する。

【0064】

時刻ｔ３〜ｔ４の間に高温ワーニング信号ＯＴＷが再度出力されると、出力ゲインＧ_oは再び下降され、チップ温度ＴＥＭＰも再び下降する。

【0065】

図１５は、実施の形態に係る高温保護回路の動作例（高温ワーニング信号ＯＴＷとＤＲＣ回路１１４の閾値Ｇｔｈ）を示す模式的タイミングチャートである。

【0066】

図１５に例示するように、通常状態が続いているところに、高温ワーニング信号ＯＴＷが時刻ｔ１において出力され、時刻ｔ３まで出力され続けると、時刻ｔ２〜ｔ３においてＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧ（時刻ｔ２〜ｔ３の傾きで）引き下げる。高温ワーニング信号ＯＴＷが時刻ｔ３において解除され、そのまま解除され続けると、時刻ｔ４〜ｔ５まで閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧ（時刻ｔ４〜ｔ５の傾きで）引き上げる。時刻ｔ５において閾値レベルＧｔｈは、オリジナルのレベルまで復元されているため、時刻ｔ５以降、高温ワーニング信号ＯＴＷが解除され続けても、閾値レベルＧｔｈは、オリジナルのレベルまま維持される。

【0067】

時刻ｔ１〜ｔ２の高温ワーニング信号ＯＴＷ出力検出時間、時刻ｔ３〜ｔ４の高温ワーニング信号ＯＴＷ解除検出時間、時刻ｔ２〜ｔ３の傾き、および時刻ｔ４〜ｔ５の傾きは、コマンド入力等により外部から設定可能である。

【0068】

図１６は、実施の形態に係る高温保護回路における温度検出回路３６０の概略構成例を模式的に示す。温度検出回路３６０は、図１６に示すように、電流源Ｉによる定電流が導通するダイオードＤ１・Ｄ２の直列回路と、所定のリファレンス電圧Ｅｏとが入力されるダイオードコンパレータＣ１によって、基準電圧Ｖrefを発生することができる。

【0069】

また、図１７は、実施の形態に係る高温保護回路における温度検出回路３６０とＤＳＰブロック１１０との接続例を模式的に示す。ダイオードコンパレータＣ１の出力である基準電圧Ｖrefの温度特性を利用してコンパレートする。リファレンス電圧Ｅｏにより検出温度を設定することができる。

【0070】

（高温保護回路の動作方法）
図１８は、実施の形態に係る高温保護回路の動作方法を概略的に例示する。

【0071】

ステップＳ１０１において、オーディオ信号の処理を開始する。

【0072】

ステップＳ１０２において、ＤＳＰブロック１１０のＤＲＣ回路１１４は、パワーステージ３５０からのフラグを参照する。

【0073】

ステップＳ１０３において、パワーステージ３５０から高温エラー信号ＯＴＰが出力されると、ステップＳ１０４において、パワーステージ３５０の一部もしくは全部の動作が停止される。具体的には、高温エラー信号ＯＴＰが出力されると、スピーカ等への出力は、ミュートを経て消音され、熱的暴走を防ぐ。

【0074】

ステップＳ１０５において、パワーステージ３５０から高温ワーニング信号ＯＴＷが出力されると、スレッショルド制御回路１１２は、オーディオ信号のダイナミックレンジを圧縮するための所定の閾値レベルＧｔｈを引き下げ（ステップＳ１０６）、ＤＲＣ回路１１４は、音量の強弱幅を圧縮する（ステップＳ１０９）。所定の時間（ΔＴ）経過するまで、ＤＲＣ回路１１４の処理が実行される（ステップＳ１１１→Ｓ１０９）。

【0075】

所定の時間（ΔＴ）経過すると（ステップＳ１１０）、再度ステップＳ１０２に戻り、パワーステージ３５０からのフラグを参照する。

【0076】

その後、パワーステージ３５０からの高温ワーニング信号ＯＴＷが所定の時間（ΔＴ’）出力されなくなる（解除される）と（ステップＳ１０５→Ｓ１０７）、スレッショルド制御回路１１２は、ＤＲＣ回路１１４の所定の閾値レベルＧｔｈを所定の値ΔＧ引き上げ（ステップＳ１０８）、ＤＲＣ回路１１４は、音量の強弱幅を復元する（ステップＳ１０９）。所定の時間（ΔＴ）経過するまで、ＤＲＣ回路１１４の処理が実行される（ステップＳ１１１→Ｓ１０９）。

【0077】

所定の時間（ΔＴ）経過すると（ステップＳ１１０）、再度ステップＳ１０２に戻り、上記と同様の処理が繰り返される（ステップＳ１０２〜Ｓ１１０）。

【0078】

以上説明したように、本実施の形態によれば、出力段のパワーＭＯＳの状態をモニタし、温度が所定の値以上になった際に、ＤＲＣ回路の設定を変更し、温度上昇をスムーズに（聴取者にとって聴感上の違和感がないように）抑えることができる高温保護回路およびその動作方法、半導体装置、および音声信号出力装置を提供することができる。

【0079】

［その他の実施の形態］
上記のように、実施の形態について記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0080】

例えば、実施の形態において、高温保護回路や音声信号出力装置は、車載用の電子機器に限らず、様々な用途に用いられる電子機器に適用することができる。

【0081】

このように、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本実施の形態に係る高温保護回路およびその動作方法、および音声信号出力装置は、例えば、テレビ、ラジオ、ラジカセ、カーオーディオ、ホームシアターシステム、オーディオコンポーネント、携帯電話、スマートホン、電子楽器等など音声を出力する機器全般に幅広く適用可能である。

【符号の説明】

【0083】

１１０…ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ブロック
１１１…ＣＰＵ
１１２…スレッショルド制御回路
１１３…音声信号処理部（ディジタル信号処理部）
１１３１…スケーラ回路
１１３２…ボリューム回路
１１３３…バランス回路
１１３４…エコライザ回路
１１４、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ…ダイナミックレンジコンプレッション（ＤＲＣ）回路
１１５…ポストスケジューラ／ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）処理部
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ…フィルタ
１２０…８倍オーバーサンプリングフィルタ（ＯＶＳ）
１４０…エラー制御回路
２２０…ＭＵＴＥ回路
２３０…反転アンプ
２４０…ＢＩＡＳフリップ
２５０Ａ…Ｐサイド出力帰還制御（ＦＢＣ）回路
２５０Ｂ…Ｎサイド出力帰還制御（ＦＢＣ）回路
２７０Ａ、２７０Ｂ…パルス幅変調（ＰＷＭ）回路
３１０Ａ…タイミング制御（ＴＣＰ）回路
３１０Ｂ…タイミング制御（ＴＣＮ）回路
３２０Ａ、３２０Ｂ…出力ＦＥＴ
３５０…パワーステージ
３６０…温度検出回路
４１０…オーバーサンプリングおよびノイズシェイパブロック
４２０…ＰＷＭ信号生成ブロック
４３０…ドライバ出力段ブロック
ＡＴＩＭＥ、Ａ＿ＲＡＴＥ、Ｒ＿ＴＩＭＥ、Ｒ＿ＲＡＴＥ…期間
Ｃ１…ダイオードコンパレータ
Ｅｏ…リファレンス電圧
ＥＲＲＯＲ…エラー信号
Ｇｔｈ、Ｇｔｈ１、Ｇｔｈ２、Ｇｔｈ３、ＡＧＣ＿ＴＨ…スレッショルド（閾値）レベル
Ｇｉ、Ｇｉ１…入力ゲイン
Ｇｏ…出力ゲイン
ＯＣＰ…過電流保護信号
ＯＴＰ…高温エラー信号
ＯＴＷ…高温ワーニング信号
ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ１１…時刻
ＴＥＭＰ…チップ温度
α…傾き
ΔＴ、ΔＴ’…所定の時間
ΔＧ…所定の値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】