特許 6891444 回路および楽器

(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】6891444

(24)【登録日】2021年5月31日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】回路および楽器

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20210607BHJP

   H04R 3/00 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 303C

   H04R3/00 310

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-204922(P2016-204922)

(22)【出願日】2016年10月19日

(65)【公開番号】特開2018-68023(P2018-68023A)

(43)【公開日】2018年4月26日

【審査請求日】2019年8月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004075

【氏名又は名称】ヤマハ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100125254

【弁理士】

【氏名又は名称】別役 重尚

(74)【代理人】

【識別番号】100118278

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 聡

(72)【発明者】

【氏名】石井 潤

【審査官】 坂本 聡生

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０９４６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４４５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１０２３５１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１０Ｈ１／００

Ｈ０２Ｊ１／００−１／１６

７／００−７／１２

７／３４−７／３６

Ｈ０３Ｇ１／００−３／３４

Ｈ０４Ｒ３／００−３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号処理を行う信号処理手段と、
前記信号処理手段から出力される信号を増幅する増幅手段と、
バッテリから前記信号処理手段への第１給電経路と、
前記バッテリから前記増幅手段への第２給電経路と、
前記第２給電経路に接続され、前記増幅手段へ給電する電力を補助する蓄電器と、
前記第２給電経路に介在し、前記蓄電器を充電する際に前記バッテリから引き出される入力電力を所定値に制限する電力制限手段と、を備え、
前記電力制限手段は、演算部と、電圧フィードバック端子を有する電圧変換器とを有し、
前記演算部は、前記蓄電器の端子電圧に基づく電圧フィードバック信号と前記入力電力に基づく電力フィードバック信号とのうち高い電圧を示す方を前記電圧フィードバック端子に入力することを特徴とする回路。

【請求項2】

前記第２給電経路を流れる電流を検出する検出手段を有し、
前記入力電力は、前記バッテリから入力される入力電圧と前記検出手段により検出された電流とに基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載の回路。

【請求項3】

前記電圧変換器は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の回路。

【請求項4】

請求項３に記載の回路と、
前記バッテリと、
前記増幅手段から出力される信号に基づいて駆動されるスピーカまたはトランスデューサの少なくとも何れか一方と、を備え、
前記信号処理手段はオーディオ信号に係わる信号処理を行うことを特徴とする楽器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、増幅手段を備える回路および楽器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、動作電力を補うためのコンデンサ（蓄電器）を備える装置が提案されている。特許文献１には、供給電力が制限されている、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）供給線を介して給電される電力により蓄電されるコンデンサを備える装置が記載されている。

【0003】

装置に増幅手段（アンプ）を備える場合、増幅手段への入力信号の信号処理を行う信号処理手段を併設し、電池を、増幅手段の電源電圧を給電する電力源とするとともに信号処理部の電源電圧を給電する電力源とする場合がある。この場合、電池は、電力消費が大きく変動する可能性のある増幅手段と電力消費の変動が小さな信号処理手段との両者に電源電圧として電池電圧を供給する。増幅手段での増幅動作により電力消費が変動することで電池電圧が変動することが考えられる。その結果、電池電圧の変動は直接に信号処理部の電源電圧の変動となる。電源電圧の変動により信号処理部の動作が不安定となり、場合によっては動作停止を招来してしまうおそれもある。特許文献１には、例えば周辺機器への電力供給については記載されているものの、周辺機器ごとに動作に伴う電力消費の変動に差異があることについては記載がなく、電力消費の変動の大きな機器と電力消費の変動の小さな機器との間での電力の分配方法についての具体的な記載は無い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００４−５０３１９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、例えば、増幅手段を、楽器の音を増幅するのに用い、コンデンサで、増幅手段へ給電する電力を補助するとする。演奏形態に応じて音量感を充足させるためにコンプレッサを使用すると音質が低下する。コンプレッサを使用することなく音質を維持するには、瞬時に必要される大きな電力をコンデンサで賄うようにすればよいが、そのためにはコンデンサを大容量にする必要がある。しかしながら、大容量のコンデンサを充電する際に、仮に定電流回路にて電池から引き出す電力を制限したとすると、充電時間が長くなってしまう。また、損失の発生も抑える必要がある。

【0006】

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、バッテリによる、増幅手段給電用の蓄電器の充電時間を短縮することができる回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために本発明の請求項１の回路は、信号処理を行う信号処理手段（２０３）と、前記信号処理手段から出力される信号を増幅する増幅手段（２０４）と、バッテリ（２０１）から前記信号処理手段への第１給電経路（Ｒ１）と、前記バッテリから前記増幅手段への第２給電経路（Ｒ２）と、前記第２給電経路に接続され、前記増幅手段へ給電する電力を補助する蓄電器（２０７）と、前記第２給電経路に介在し、前記蓄電器を充電する際に前記バッテリから引き出される入力電力（ＰIN）を所定値（ＰREF）に制限する電力制限手段（２２０）と、を備え、前記電力制限手段は、演算部と、電圧フィードバック端子を有する電圧変換器とを有し、前記演算部は、前記蓄電器の端子電圧に基づく電圧フィードバック信号と前記入力電力に基づく電力フィードバック信号とのうち高い電圧を示す方を前記電圧フィードバック端子に入力することを特徴とする。

【0008】

なお、上記括弧内の符号は例示である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、バッテリによる、増幅手段給電用の蓄電器の充電時間を短縮することができる。また、蓄電器を、充電完了までは所定値以下で且つ蓄電器の端子電圧に応じた入力電力にて充電でき、充電完了すると蓄電器を定電圧状態に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施の形態に係る回路が適用される楽器のブロック図である。

【図2】アルカリ乾電池の電気的特性を示す図である。

【図3】電力制御部のハード構成のブロック図である。

【図4】電力制御部の制御構成のブロック図である。

【図5】コンデンサの充電開始からの入力電力、電力ＦＢ信号、出力電圧ＦＢ信号、ＦＢ電圧の変化を示すタイムチャートである。

【図6】変形例の電力制御部、第２の実施の形態における電力制御部の各ハード構成のブロック図（（ａ）、（ｂ））である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

【0013】

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回路が適用される楽器のブロック図である。本楽器１として、例えばギターが例示される。楽器１は、不図示のボディ、ネック、ナット、サドル、ブリッジ、および弦などの一般的なアコースティックギターが備える構成に加えて、図１に示す変換部１０、処理部２００、トランスデューサ３０などを備えている。ボディは内部空間が形成されるように組み立てられた不図示の表板、裏板、側板を有し、表板にネックが連結されている。ボディにブリッジを介して配設されているサドルと、ネックに配設されているナットとの間に弦が張設されている。変換部１０は例えば、ブリッジに対して表板を挟んで対向する、表板の内部空間側に配設されている。変換部１０は例えば、ピエゾピックアップを有し、弦の振動を電気信号である信号Ｓ１に変換して処理部２００に出力する。処理部２００は入力された信号Ｓ１に対して所定の信号処理を行い、信号Ｓ３をトランスデューサ３０へ出力する。トランスデューサ３０は、例えば表板に配設されており、信号Ｓ３に基づいて表板に振動を加える。例えば演奏者により弦に振動が加えられると、弦の振動に基づいて共鳴するボディから生音が放射されるとともに、トランスデューサ３０がボディに加える振動に基づいて共鳴するボディから効果音が放射される。

【0014】

処理部２００は、バッテリとしての電源部２０１、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０２、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２０３、アンプ２０４、電力制御部２２０、蓄電器の一例としてのコンデンサ（ＥＤＬＣ）２０７などを含む。電力制御部２２０は演算部２２１及びＤＣ−ＤＣコンバータ２２２（電圧変換器）を含む。電源部２０１は、処理部２００の電源であり、直列接続された２個の電池２０１ａにより構成されている。ここで、電池２０１ａは例えば、単３サイズのアルカリ乾電池である。処理部２００の電源を、商用電源に接続される直流電圧装置などの外部電源とする場合には、例えば外部電源に接続される電源ケーブルを楽器１に接続する必要が生じる。演奏者が観衆の前で演奏する場合には、楽器１に電源ケーブルが接続されていると、見た目が悪い。また、路上で演奏を行うストリートパフォーマンスにおいては、外部電源を用意するのが困難な場合がある。この点、電源部２０１を電池２０１ａとすることにより、見た目を良くし、演奏場所の自由度を上げることができる。

【0015】

経路Ｒ１は電源部２０１からＤＣ−ＤＣコンバータ２０２を介してＤＳＰ２０３へ電力を供給する給電経路である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０２は電源部２０１が出力する電圧Ｖ１（Ｖｉｎ）を昇圧し、電圧Ｖ２を出力する。ＤＳＰ２０３は、電圧Ｖ２を電源電圧として動作する。また、ＤＳＰ２０３には変換部１０から出力される信号Ｓ１が入力される。ＤＳＰ２０３はアナログ信号である信号Ｓ１をデジタル信号に変換し、例えば、残響を付加するための処理、音量を調整するための処理などの信号処理を行い、生成した信号をアナログ信号である信号Ｓ２に変換して出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０２の電力変換効率は８５〜９０％程度である。経路Ｒ１に含まれるＤＣ−ＤＣコンバータをＤＣ−ＤＣコンバータ２０２の直列方向に１つだけとすることにより、経路Ｒ１における電力損失を最小限にすることができる。

【0016】

経路Ｒ２は、電源部２０１から電力制御部２２０を介してアンプ２０４へ電力を供給する給電経路である。電力制御部２２０の演算部２２１は電源部２０１の出力端子に接続され、電源部２０１から引き出される電力を予め設定された所定値以下となるように調節する。電力制御部２２０のＤＣ−ＤＣコンバータ２２２から出力される電圧はコンデンサ２０７の端子電圧ＶOUTとなる。電力制御部２２０の構成の詳細は図３〜図５で説明する。コンデンサ２０７は接地電圧とＤＣ−ＤＣコンバータ２２２の出力端子との間に接続されており、経路Ｒ２を流れる電力により充電される。また、コンデンサ２０７はアンプ２０４の近傍に配設されている。コンデンサ２０７は、例えば０．４７Ｆの電気二重層キャパシタであり、その内部抵抗は極めて低い（低ＥＳＲである）。アンプ２０４は経路Ｒ２により電源部２０１から給電される電力およびコンデンサ２０７から放電される電力を電源として、入力される信号Ｓ２の電力を増幅し、信号Ｓ３をトランスデューサ３０へ出力する。

【0017】

ここで、電池の電気的特性について図２を用いて説明する。電池は種類により内部抵抗などが異なるため、電池から引き出される電流の電流値に応じて、電池が出力する電池電圧が種類により異なる。電圧特性ＰＶａおよび電力特性ＰＰａは終止電圧直前のアルカリ乾電池における特性である。電圧特性ＰＶａの横軸は電池から引き出される電流値であり、縦軸は電池電圧（図２の左縦軸）である。電力特性ＰＰａの横軸は電池から引き出される電流値であり、縦軸は出力される電力（図２の右縦軸）である。尚、電力特性ＰＰａは電圧特性ＰＶａに基づくもので、詳しくは電流値に電圧値を乗じて算出された電力値を示したものである。

【0018】

アンプ２０４の電源電圧が一時的に低下した場合には、アンプ２０４の出力信号の電力が一時的に低下するか、あるいはアンプ２０４からの出力が一時的に停止する。しかし、電源電圧が所定電圧に回復するのに応じて、アンプ２０４から所定電力の出力信号が再び出力される。つまり、電源電圧が一時的に低下した場合においても、アンプ２０４は動作を継続することができる。一方、ＤＳＰ２０３の電源電圧が一時的に所定値より低下した場合には、ＤＳＰ２０３は動作不可となるため、シャットダウンしてしまう場合がある。そして、電源電圧が所定電圧に回復すると、ＤＳＰ２０３は再起動した後、動作を再開する。つまり、電源電圧が一時的に低下した場合には、ＤＳＰ２０３は動作を一旦停止してしまい、停止してから再起動するまでの期間、ＤＳＰ２０３からは信号が出力されなくなってしまう。従って、アンプ２０４の電源電圧が一時的に低下した場合には、トランスデューサ３０の所望する動作が一時的に不可となるにとどまるが、ＤＳＰ２０３の電源電力が一時的に低下した場合には、トランスデューサ３０の動作が一定期間、行われなくなってしまう。このため、ＤＳＰ２０３の電源電圧を優先的に確保することが重要となる。

【0019】

また、信号処理を行うＤＳＰ２０３の消費電力は変動が小さく、消費電流は例えば０．１Ａ程度である。一方、電力増幅を行うアンプ２０４の消費電力は信号Ｓ３に応じて大きく変動し、ＤＳＰ２０３よりも消費電力が大きい。ＤＳＰ２０３の平均消費電力に対し瞬時電力は１０倍程度になり得る。もし、アンプ２０４の消費電流を電源部２０１から引き出してしまった場合には、アンプ２０４の消費電力が一時的に大きくなった時に、図２に示すように、電池電圧が一時的に低下してしまう。電池電圧が一時的に低下し、連動してＤＳＰ２０３の電源電圧が低下した場合には、上記したようにＤＳＰ２０３はシャットダウンしてしまう。例えば、電源部２０１から一瞬でも１．０Ｗを超える電力を引き出そうとすると、電源電圧が低下してシャットダウンが発生するおそれがある。すると、トランスデューサ３０からの放音が一定期間停止してしまう。この点、処理部２００では、ＤＳＰ２０３への給電経路である経路Ｒ１と、アンプ２０４への給電経路である経路Ｒ２とを分離し、経路Ｒ２に電力制御部２２０を備えることで、上記課題を解決している。

【0020】

次に、処理部２００の具体的な構成について説明する。電源部２０１は２個の電池２０１ａが直列接続された構成である。例えば電池２０１ａが新しいアルカリ乾電池である場合、電源部２０１は電池の公称電圧である３Ｖ（１．５Ｖ×２）程度の電圧Ｖ１を出力すると期待できる。しかし、例えば電池２０１ａの使用時間が長くなると、電池電圧は低下する。ここで、処理部２００の動作が安定した楽器１を提供するには、電池２０１ａの電池電圧が終止電圧の２Ｖ（１Ｖ×２）付近となり、電圧Ｖ１が略２Ｖである場合においても処理部２００が動作することが要求される。図２に示す電圧特性ＰＶａおよび電力特性ＰＰａは開放電圧が略２Ｖの電池２０１ａにおける特性を示している。電力特性ＰＰａに示す様に、最大電力は略１．０Ｗである。つまり、電源部２０１は略１．０Ｗを超える電力を必要とする負荷は駆動できない。尚、以降の説明で、電池電圧が終止電圧付近まで低下した電池２０１ａのことをワーストケースの電池２０１ａと称する。

【0021】

アンプ２０４の消費電力は入力される信号Ｓ２の振幅に依存する。信号Ｓ２は変換部１０から出力される信号Ｓ１に基づく信号である。信号Ｓ１は演奏に基づくオーディオ信号であり、音量を示す振幅は変化する。発明者らは、オーディオ信号の平均振幅は楽曲によらず、最大振幅の１／８程度であり、最大振幅の継続時間は平均振幅の継続時間よりも短時間であることを見出した。また、アンプ２０４での平均消費電力は、０．５Ｗ程度である。従って、アンプ２０４が最大瞬時電力を要する期間以外の期間、ワーストケースの電池２０１ａであっても、電源部２０１から給電される電力によりアンプ２０４は所望の電力を有する信号Ｓ３を出力することができるとともに、コンデンサ２０７は充電される。また、例えば楽器１が強いストロークで演奏された場合などの最大瞬時電力は、２Ｗ以上となる。ワーストケースの電池２０１ａである場合、電源部２０１だけでは最大瞬時電力を給電することができないが、接続されるコンデンサ２０７から電力が給電される。また、コンデンサ２０７の容量値は、アンプ２０４が最大瞬時電力を要する期間、最大瞬時電力を補助することができるように設定されている。従って、アンプ２０４の消費電力が平均消費電力を超える期間では、電源部２０１からアンプ２０４へ給電される電力に加えて、コンデンサ２０７から給電される電力により、アンプ２０４からは所望の電力を有する信号Ｓ３が出力される。これにより、トランスデューサ３０から効果音のアタック感が損なわれることが抑制される。ワーストケースの電池２０１ａにおいても、処理部２００は所望の動作をすることができる。

【0022】

演奏者は楽器１を支えて演奏するため軽量であることが望ましい。楽器１は電池２０１ａを２個とすることにより軽量にすることができる。また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０２はワーストケースの電池２０１ａの電池電圧２Ｖからマージン１．０Ｖを減じた１．０Ｖでも動作するＤＣ−ＤＣコンバータである。これにより、電池２０１ａが終止電圧となるまで、ＤＳＰ２０３を確実に動作させることができる。ＤＳＰ２０３は信号処理手段の一例であり、アンプ２０４は増幅手段の一例である。また、経路Ｒ１は第１給電経路の一例であり、経路Ｒ２は第２給電経路の一例である。また、電力制御部２２０は電力制限手段の一例である。

【0023】

図３は、電力制御部２２０のハード構成のブロック図である。電力制御部２２０の演算部２２１は、図示しないがＡ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータを内蔵するＣＰＵを有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２は、降圧型で熱損失のほとんど無い電圧変換器であり、電圧フィードバック端子であるＶFB端子のほか、電圧出力端子であるＶOUT端子、電圧入力端子であるＶIN端子を備える。電力制御部２２０は、経路Ｒ２を流れる入力電流を検出する検出部２２３を有する。検出部２２３は抵抗値Ｒの抵抗を有する。電源部２０１から入力される入力電圧をＶｉｎ、抵抗のＤＣ−ＤＣコンバータ２２２側における端の検出電圧をＶｄｅｔとすると、抵抗の両端の電位差（Ｖｉｎ−Ｖｄｅｔ）から、入力電流は（Ｖｉｎ−Ｖｄｅｔ）／Ｒにより算出される。

【0024】

図４は、電力制御部２２０の制御構成のブロック図である。電力制御部２２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２のＶFB端子に入力される電圧が０．６Ｖとなるように制御することで、コンデンサ２０７を充電する際に電源部２０１から引き出される入力電力ＰINを制限電力ＰREF（所定値）に制限する。このような電力制限によると、コンデンサ２０７の端子電圧ＶOUTが低い状態では、電流を制限する構成に比し多くの電流を流せるため、より短時間での充電が可能となる。以下、電力制限の制御を説明する。

【0025】

図４において、演算部２２１は、減算器２２５、２２８、２３０、乗算器２２６、２２７、２２９、２３５、Ｍａｘ関数２３１を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２は、減算器２３２、乗算器２３４を有する。

【0026】

演算部２２１において、減算器２２５、乗算器２２６、２２７により、電源部２０１から引き出される入力電力ＰINは、入力電圧Ｖｉｎと上記した入力電流（Ｖｉｎ−Ｖｄｅｔ）／Ｒとから、ＰIN＝Ｖｉｎ×（Ｖｉｎ−Ｖｄｅｔ）／Ｒにより算出される。制限電力ＰREFは、電源部２０１から引き出される入力電力ＰINの目標とする上限値であり、例えば、１．０Ｗに設定される。減算器２２８により、制限電力ＰREFと入力電力ＰINとの差分である電力エラーＰERRが、ＰERR＝ＰREF−ＰINにより算出される。電力エラーＰERRに乗算器２２９により定数Ｋが乗算された値が０．６（Ｖ）から減算されて、電力フィードバック信号（電力ＦＢ信号）ＰCTLが算出される（ＰCTL＝０．６−Ｋ×ＰERR）。電力ＦＢ信号ＰCTLがＭａｘ関数２３１に入力される。

【0027】

一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２において、コンデンサ２０７の端子電圧ＶOUTに乗算器２３５で帰還係数Ｈが乗算された値（ＶCTL＝Ｈ×ＶOUT）が、電圧フィードバック信号（出力電圧ＦＢ信号）ＶCTLとしてＭａｘ関数２３１に入力される。帰還係数Ｈの値は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２のＶOUT端子からの出力電圧である端子電圧ＶOUTの目標値に応じて設定されている。Ｍａｘ関数２３１は、入力された値のうち最大のものを出力する。この例では、電力ＦＢ信号ＰCTLと出力電圧ＦＢ信号ＶCTLのうち大きい方（高い電圧を示す方）をＦＢ電圧ＶFBとしてＤＣ−ＤＣコンバータ２２２へ出力する。ＦＢ電圧ＶFBはＤＣ−ＤＣコンバータ２２２のＶFB端子に入力される。減算器２３２により、０．６（Ｖ）からＦＢ電圧ＶFBを減算した値が乗算器２３４に入力され、乗算器２３４で定数Ｇが乗算されて、端子電圧ＶOUTが出力される。

【0028】

次に、図４、図５で、コンデンサ２０７の充電の開始からの各パラメータの遷移について説明する。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、コンデンサ２０７の充電開始からの入力電力ＰIN、電力ＦＢ信号ＰCTL、出力電圧ＦＢ信号ＶCTL、ＦＢ電圧ＶFBの変化を示すタイムチャートである。充電開始から時刻ｔ１までが充電期間であり、時刻ｔ１でコンデンサ２０７が満充電に達し、安定した定常状態となる。

【0029】

まず、時刻ｔ１以降の定常状態を説明する。定常状態では、コンデンサ２０７は十分に充電され、電源部２０１から引き込む入力電力ＰINは非常に小さくなっている（図５（ａ））。その結果、電力エラーＰERRが制限電力ＰREFとほぼ等しくなり（ＰERR≒ＰREF）、電力ＦＢ信号ＰCTLは０．６（Ｖ）より十分に小さくなる。一方、出力電圧ＦＢ信号ＶCTLについては、端子電圧ＶOUTに帰還係数Ｈを乗じてほぼ０．６（Ｖ）となっているので（図５（ｃ））、電力ＦＢ信号ＰCTLは出力電圧ＦＢ信号ＶCTLより小さい（ＰCTL＜ＶCTL≒０．６）（図５（ｂ））。結果として、Ｍａｘ関数２３１は、大きい方の出力電圧ＦＢ信号ＶCTLをＦＢ電圧ＶFBとしてＤＣ−ＤＣコンバータ２２２へ出力する（図５（ｄ））。従って、端子電圧ＶOUTに基づく出力電圧ＦＢ信号ＶCTLがフィードバックされることになって、端子電圧ＶOUTは０．６（Ｖ）の定電圧状態に保たれることになる。

【0030】

次に、時刻ｔ１以前の充電期間を説明する。充電開始直後、端子電圧ＶOUTが非常に小さいと、電源部２０１から大きな入力電力ＰINが引き込まれる。ここで、制限電力ＰREF以上となるような入力電力ＰINが引き込まれようとすると、電力エラーＰERR≦０となる。すると、電力ＦＢ信号ＰCTL≧０．６となり、ＶCTL＜ＰCTLとなる（図５（ｂ）、（ｃ））。Ｍａｘ関数２３１は、大きい方の電力ＦＢ信号ＰCTLをＦＢ電圧ＶFBとしてＤＣ−ＤＣコンバータ２２２へ出力する（図５（ｄ））。出力電圧ＦＢ信号ＶCTLに優先して電力ＦＢ信号ＰCTLがフィードバックされるようになるので、結果として電源部２０１から引き出される入力電力ＰINが制限電力ＰREFに制限されることになる（図５（ａ））。つまり、制限電力ＰREF≦入力電力ＰINとなると、ＦＢ電圧ＶFBが０．６（Ｖ）以上となるので、端子電圧ＶOUTがそれ以上には上がらなくなり、結果的に電流供給が途絶える。これにより、入力電力ＰINは制限電力ＰREFを上限として制限される。電流を制限するのではなく電力を制限することから、端子電圧ＶOUTが低いほど多くの電流を流せるため、短時間で満充電となる。

【0031】

本実施の形態によれば、オーディオ信号である信号Ｓ１の音量を示す電圧振幅のピーク時においても、アンプ２０４への消費電力の不足分はコンデンサ２０７からアンプ２０４へ電力が補助されるため、所望の電力の信号Ｓ３を得ることができる。従って、信号Ｓ３を駆動信号とするトランスデューサ３０から放音される音のアタック感が損なわれることが抑制される。

【0032】

本実施の形態によればまた、経路Ｒ１から分岐してアンプ２０４へ繋がる経路Ｒ２に介在する電力制御部２２０が、コンデンサ２０７を充電する際に電源部２０１から引き出される入力電力ＰINを制限電力ＰREFに制限する。すなわち、演算部２２１のＭａｘ関数２３１は、コンデンサ２０７の端子電圧ＶOUTに基づく電力ＦＢ信号ＰCTLと入力電力ＰINに基づく電力ＦＢ信号ＰCTLとのうち大きい方をＤＣ−ＤＣコンバータ２２２のＶFB端子に入力する。これにより、コンデンサ２０７を、充電完了までは制限電力ＰREF以下で且つ端子電圧ＶOUTに応じた入力電力ＰINにて充電でき、充電完了するとコンデンサ２０７を定電圧状態に保つことができる。よって、端子電圧ＶOUTが低いときほど多くの電流を流すことができ、コンデンサ２０７の充電時間を短縮することができる。

【0033】

なお、経路Ｒ２を流れる電流を、電源部２０１とＤＣ−ＤＣコンバータ２２２との間で検出したが、これに限らない。例えば、図６（ａ）に変形例を示すように、電流を検出する位置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２とコンデンサ２０７との間であってもよい。すなわち、検出部２２３をＤＣ−ＤＣコンバータ２２２とコンデンサ２０７との間に設ける。入力電流は（Ｖｉｎ−Ｖｄｅｔ）／Ｒにより算出される。なお、電力制御部２２０の制御構成は図４で説明したのと変わりはない。

【0034】

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対し、電力制御部２２０の内部構成が異なる。従って、図３、図４に代えて図６（ｂ）を用いて本実施の形態を説明する。図６（ｂ）は、電力制御部２２０のハード構成のブロック図である。電力制御部２２０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２に代えてＤＣ−ＤＣコンバータ２３０を有する。図１において、ＤＣ−ＤＣコンバータ２２２をＤＣ−ＤＣコンバータ２３０に置き換えるものとする。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0035】

ＤＣ−ＤＣコンバータ２３０は、制限電流端子であるＩREF端子のほか、電圧出力端子であるＶOUT端子、電圧入力端子であるＶIN端子を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータ２３０は、電流制限回路を持ち、ＩREF端子で制限電流を支持できるタイプの電圧変換器である。ＶFB端子の図示は省略している。演算部２２１は、コンデンサ２０７の端子電圧ＶOUTに応じて、コンデンサ２０７を充電する際に電源部２０１から引き出される入力電力ＰINを制限電力ＰREFに制限するよう、ＩREF端子に入力される電流ＩREFを制御する。電流ＩREFは、ＩREF＝ＰREF／ＶOUTにより算出される。

【0036】

この構成によれば、端子電圧ＶOUTに応じて電流ＩREFを動的に制御することで、電源部２０１から引き出される入力電力ＰINを制限電力ＰREFに制限することができる。従って、コンデンサ２０７の充電時間を短縮することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

【0037】

また、外部に電流検出のための抵抗を設ける必要がなく、構成が簡単になる。さらに、制御系がＤＣ−ＤＣコンバータ２３０内で閉じているので、演算部２２１は系の安定性について考慮する必要性が低くなる。

【0038】

なお、上記各実施の形態において、アコースティックギターに変換部１０、処理部２００、２１０、トランスデューサ３０、スピーカ４０が加えられた楽器１を例示したが、変換部１０などを付加する楽器はアコースティックギターに限定されず、他の楽器としてもよい。特に、演奏者が支えて演奏する楽器は電源ケーブルが出ていないことが望まれるため、演奏者が支えて演奏する楽器である、例えばバイオリンなどの弦楽器、例えばオーボエ、トランペットなどの管楽器にも本発明を適用することができる。

【0039】

また、信号処理手段としてＤＳＰ２０３を例示したが、これに限定されず、例えばＣＰＵ、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などのデジタル信号処理を行う他のシステムを信号処理手段としてもよい。

【0040】

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0041】

Ｒ１ 経路（第１給電経路）、 Ｒ２ 経路（第２給電経路）、 ２０１ 電源部（バッテリ）、 ２０３ ＤＳＰ（信号処理手段）、 ２０４ アンプ（増幅手段）、 ２０７ コンデンサ、 ２２０ 電力制御部（電力制限手段）、 ２２１ 演算部、 ２２２ ＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧変換器）、 ＰIN 入力電力、 ＰREF 制限電力（所定値）、 ＶOUT 端子電圧、 ＰCTL 電力ＦＢ信号、 Ｖｉｎ 入力電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】