專利名稱：D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)裝置及方法與具有熱調(diào)節(jié)的d類音訊放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種D類放大器，具體地說，是一種用于D類音訊放大器的過熱保護措 施(Over Temperature Protection ;OTP)。
背景技術(shù)：
—般D類音訊放大器設(shè)有過熱保護電路，用來防止其過熱受損或燒毀。如圖1所 示，過熱保護電路12在偵測到放大器的工作溫度超過默認值(通常為150°C )時，發(fā)出信號 shutdown關(guān)閉閘極驅(qū)動器10。此機制雖然能保護放大器不燒毀，但也造成供應(yīng)負載11的 電流瞬間截止，因而產(chǎn)生爆音(pop)，令使用者在聽覺上產(chǎn)生不適感。 為減低爆音，已知的D類音訊放大器設(shè)置濾波器濾除爆音。但即使消除了爆音，在 音樂播放中發(fā)生的瞬間終止仍會強烈地令聆聽者感到不悅。 因此已知的D類音訊放大器的過熱保護裝置存在著上述種種不便和問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種用于D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明的另一目的，在于提出一種用于D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)方法。
本發(fā)明的又一 目的，在于提出 一種具有熱調(diào)節(jié)的D類音訊放大器。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 —種用于D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)裝置，包括一熱感測電路和一自動增益控制電 路，其特征在于 所述熱感測電路監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作溫度，在所述工作溫度高于一默 認值時觸發(fā)一過熱信號； 所述自動增益控制電路根據(jù)所述過熱信號降低所述D類音訊放大器的增益。 本發(fā)明的熱調(diào)節(jié)裝置還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。 前述的熱調(diào)節(jié)裝置，其中還包括一定時器耦接所述熱感測電路及自動增益控制電
路，在所述過熱信號持續(xù)達一預(yù)設(shè)時間后，觸發(fā)一第二過熱信號給所述自動增益控制電路
以再次降低所述增益。 前述的熱調(diào)節(jié)裝置，其中更包括一第二熱感測電路耦接所述自動增益控制電路， 在所述工作溫度高于一第二默認值時觸發(fā)一第二過熱信號給所述自動增益控制電路以再 次降低所述增益。 前述的熱調(diào)節(jié)裝置，其中所述熱感測電路包括
—BJT; —電流源耦接所述BJT，提供一電流給所述BJT ; —偵測所述BJT的基-射極電壓的電路耦接所述BJT，在所述基_射極電壓低于一 門坎值時觸發(fā)所述過熱信號。
前述的熱調(diào)節(jié)裝置，其中所述BJT為PNP晶體管。
—種用于D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括下列步驟
第一步驟監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作溫度；
第二步驟在所述工作溫度高于一默認值時觸發(fā)一過熱信號；
第三步驟根據(jù)所述過熱信號降低所述D類音訊放大器的增益。
本發(fā)明的熱調(diào)節(jié)方法還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
前述的調(diào)節(jié)方法，其中所述監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作溫度的步驟包括監(jiān)視 一BJT的基-射極電壓。
前述的調(diào)節(jié)方法，其中還包括下列步驟
第一步驟在所述過熱信號持續(xù)達一預(yù)設(shè)時間后觸發(fā)
第二步驟根據(jù)所述第二過熱信號再次降低所述增益
前述的調(diào)節(jié)方法，其中更包括下列步驟
第一步驟在所述工作溫度高于一第二默認值時觸發(fā)
第二步驟根據(jù)所述第二過熱信號再次降低所述增益
—種具有熱調(diào)節(jié)的D類音訊放大器，包括一前置放大級，一 P麗電路和一過熱保護 電路，其特征在于 所述前置放大級，具有一增益，用以放大一輸入； 所述P麗電路，耦接所述前置放大級，根據(jù)所述放大的輸入產(chǎn)生P麗信號； 所述過熱保護電路，耦接所述前置放大級，在所述工作溫度高于一默認值時觸發(fā)
一過熱信號令所述前置放大級降低所述增益。
前述的D類音訊放大器，其中所述過熱保護電路包括 —熱感測電路，用以觸發(fā)所述過熱信號； —定時器，耦接所述熱感測電路，在所述過熱信號持續(xù)達一預(yù)設(shè)時間后，觸發(fā)一第
二過熱信號給所述前置放大級以再次降低所述增益。
前述的D類音訊放大器，其中所述熱感測電路包括 — BJT ; —電流源耦接所述BJT，提供一電流給所述BJT ; —偵測所述BJT的基-射極電壓的電路，在所述基_射極電壓低于一 門坎值時觸 發(fā)所述過熱信號。 前述的D類音訊放大器，其中所述BJT為PNP晶體管。
前述的D類音訊放大器，其中所述過熱保護電路包括
—第一熱感測電路，用以觸發(fā)所述過熱信號； —第二熱感測電路，在所述工作溫度高于一第二默認值時觸發(fā)一第二過熱信號給 所述前置放大級以再次降低所述增益。
前述的D類音訊放大器，其中所述第一熱感測電路包括
— BJT ; —電流源耦接所述BJT，提供一電流給所述BJT ; —偵測所述BJT的基-射極電壓的電路，在所述基_射極電壓低于一 門坎值時觸 發(fā)所述過熱信號。
第二過熱信號； 第二過熱信號；
前述的D類音訊放大器，其中所述BJT為PNP晶體管。
前述的D類音訊放大器，其中所述第二熱感測電路包括
— BJT ; —電流源耦接所述BJT，提供一 電流給所述BJT ; —偵測所述BJT的基-射極電壓的電路，在所述基_射極電壓低于一 門坎值時觸 發(fā)所述第二過熱信號。 前述的D類音訊放大器，其中所述BJT為PNP晶體管。 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)裝置及方法與具有熱調(diào)
節(jié)的D類音訊放大器具有以下優(yōu)點 1.避免D類音訊放大器的工作溫度過高。 2.由于先經(jīng)增益降低控制，放大器停止工作的機率大為降低，在音樂播放中可將 聆聽者的不適感減輕到最小程度。


圖1為已知的D類音訊放大器的過熱保護電路的示意圖； 圖2為本發(fā)明的熱調(diào)節(jié)裝置應(yīng)用在D類音訊放大器的的實施例示意圖； 圖3為本發(fā)明的熱感測電路的實施例示意圖； 圖4為本發(fā)明的多步階熱調(diào)節(jié)裝置的實施例示意圖； 圖5為本發(fā)明的自動增益控制電路的實施例示意圖； 圖6為本發(fā)明的熱調(diào)節(jié)裝置的另一實施例示意圖； 圖7為應(yīng)用本發(fā)明的熱調(diào)節(jié)裝置的D類音訊放大器的仿真輸出示意圖； 圖8為本發(fā)明的D類音訊放大器的實施例示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作更進一步說明。 現(xiàn)請參閱圖2，圖2為本發(fā)明實施例的系統(tǒng)方塊圖，熱調(diào)節(jié)裝置14包括熱感測電 路15與自動增益控制電路16，音源信號Vin經(jīng)自動增益控制電路16放大為kVin輸入脈寬 調(diào)變(Pulse Width Modulatin ;P麗)電路18，產(chǎn)生P麗信號給閘極驅(qū)動器10。熱感測電路 15監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作溫度，當(dāng)工作溫度超過默認值，例如IO(TC時，觸發(fā)過熱 信號TS，令自動增益電路16降低放大器的增益k，因而縮小P麗電路18的輸入，造成放大 器的輸出衰減如波形19所示。藉此預(yù)先降低增益的機制，避免D類音訊放大器的工作溫度 過高。 熱跑脫(thermal escape)是指雙極性接面晶體管(BJT)在溫度上升時，其PN接 面的漏電流增加，導(dǎo)致基-射極電壓(VBE)下降，且由于漏電流增大，BJT的溫度持續(xù)升高， 使得基_射極電壓(VBE)進一步降低。本發(fā)明利用此特性設(shè)計一熱感測電路15如圖3所 示，電流源20提供電流給PNP晶體管24，電阻Rhys和Rs串聯(lián)在PNP晶體管24的射極和 基極之間，電流源20提供之電流IPTAT， p在PNP晶體管24上產(chǎn)生射極電流IE和射-基 極電壓VEB。換言之，IPTAT， p = IE+VBE/(Rs+Rhys)，流經(jīng)電阻Rhys和Rs的電流為VEB/ (Rhys+Rs)。當(dāng)PNP晶體管24的溫度升高，射極電流IE增大而電壓VEB變小。在電壓VEB
6低于一門坎值時，非門22的輸出為高(high)，因而觸發(fā)過熱信號TS，并開啟晶體管28。晶 體管28的導(dǎo)通造成電阻Rhys的旁通，提供遲滯的功能，同時導(dǎo)致PNP晶體管24的射極和 基極間的串聯(lián)電阻值降低，配合電流源26提供的電流IPTAT，n，強迫電流IE降低，避免PNP 晶體管24因為過大的電流IE而燒毀。 另外，可設(shè)置多個熱感測電路15以提供多個過熱信號TS做多步階增益控制。藉 由將電阻Rs設(shè)計為不同電阻值，電阻Rhys的電阻值設(shè)計在其遲滯范圍內(nèi)，可使圖3的熱感 測電路15在工作溫度達到不同默認值時，觸發(fā)不同的過熱信號TS進行多次增益調(diào)整。如 圖4所示，熱感測電路30在放大器的工作溫度達到各預(yù)設(shè)溫度時，分別觸發(fā)過熱信號TS、 TS_105 TSj35，使自動增益控制電路32逐步降低D類音訊放大器的增益k。
圖5為自動增益控制電路32的一個實施例示意圖，電阻Rext_p連接反相放大器 325的正輸入端，電阻Rext—n連接反相放大器325的負輸入端。為簡化說明，僅以差動輸入 的正相信號Vinp部份為代表進行說明。四個電阻R串聯(lián)在反相放大器325的正輸入端和 輸出端之間，開關(guān)320 323分別與各電阻R并聯(lián)。在放大器溫度正常時，開關(guān)320 323 皆打開；當(dāng)工作溫度到達10(TC時，熱感測電路30發(fā)出信號TS將開關(guān)320關(guān)上，因此自動增 益控制電路32的增益k降低；當(dāng)接收到工作溫度高于105t:時的信號TS_105時，開關(guān)321 也關(guān)上，增益k再次降低，如此達成多步階增益控制。在一實施例中，增益k以-0. 5dB為一 級逐步下降。 圖6為熱調(diào)節(jié)裝置14的另一實施例示意圖，在熱感測電路15和自動增益控制電 路32之間設(shè)置一定時器34。當(dāng)工作溫度達到IO(TC時，熱感測電路15觸發(fā)過熱信號TS使 增益k降低。在過熱信號TS持續(xù)為high的期間，定時器34計數(shù)，在達到0. 5ms時發(fā)出第 二過熱信號，在達到lms時發(fā)出第三過熱信號，在達到1. 5ms時發(fā)出第四過熱信號，使自動 增益控制電路32依序逐次降低增益k。當(dāng)工作溫度低于IO(TC以后，過熱信號TS回到低準(zhǔn) 位(low)，定時器34停止計數(shù)，所有的過熱信號關(guān)閉，放大器恢復(fù)成以原本的增益工作。
圖7為應(yīng)用熱調(diào)節(jié)裝置14的D類音訊放大器的仿真圖，波形36表示工作溫度為 25t:時的輸出，波形38表示工作溫度為125t:時的輸出。如圖7所示，工作溫度達到125°C 時的輸出波形38小于輸出波形36，但放大器仍不停止工作。 圖8是一個根據(jù)本發(fā)明的D類音訊放大器40， P麗電路18及前置放大級42是已 知技術(shù)，低電壓保護電路(UVL0)44、過電流保護電路(0CP)46、過熱保護電路(OTP) 12與或 門48是一般此類裝置包含的保護系統(tǒng)的主要構(gòu)成，用來監(jiān)視D類音訊放大器的狀態(tài)，分別 在電壓過低、電流過大或溫度過高時觸發(fā)關(guān)機信號shutdown關(guān)閉D類放大器40。在本實施 例中，本發(fā)明的自動增益控制電路整合在前置放大級42中，本發(fā)明的熱感測電路整合在過 熱保護電路12中，熱調(diào)節(jié)功能的門坎值溫度設(shè)定為105°C 、 120°C 、 135t:和150°C 。當(dāng)放大器 40的工作溫度上升至105t:時，過熱保護電路12觸發(fā)過熱信號TS_105令前置放大級42降 低增益k ;在溫度上升至12(TC時，過熱保護電路12觸發(fā)過熱信號TS_120令前置放大級42 再降低增益k ;其它依此類推。增益k降低導(dǎo)致P麗電路18的輸入減小，因而造成放大器 40的差動輸出(Lx_p-LX_n)衰減。藉此機制，放大器40的輸出將在每次工作溫度達到熱調(diào) 節(jié)功能的溫度設(shè)定值時被衰減，因而降低其工作溫度。本發(fā)明的熱調(diào)節(jié)裝置可配合已知的 過熱保護電路12，在放大器40的工作溫度上升至某一預(yù)設(shè)溫度時，觸發(fā)關(guān)機信號shutdown 關(guān)閉放大器40。但由于先經(jīng)過前述的增益降低控制，放大器40停止工作的機率大為降低，可以將聆聽者的不適感減輕到最小。 以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化。因此，所有等同 的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求限定。
0077]組件符號說明
0078]10閘極驅(qū)動器
0079]11負載
0080]120TP
0081]14熱調(diào)節(jié)裝置
0082]15熱感測電路
0083]16自動增益控制電路
0084]18PWM電路
0085]19輸出波形
0086]20電流源
0087]22非門
0088]24PNP晶體管
0089]26電流源
0090]28晶體管
0091]30熱感測電路
0092]32自動增益控制電路
0093]320開關(guān)
0094]321開關(guān)
0095]322開關(guān)
0096]323開關(guān)
0097]34定時器
0098]36輸出波形
0099]38輸出波形
0100]40D類音訊放大器
0101]42UVL0
0102]440CP
0103]460TP
0104]48或門。
權(quán)利要求
一種用于D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)裝置，包括一熱感測電路和一自動增益控制電路，其特征在于所述熱感測電路監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作溫度，在所述工作溫度高于一默認值時觸發(fā)一過熱信號；所述自動增益控制電路根據(jù)所述過熱信號降低所述D類音訊放大器的增益。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，還包括一定時器耦接所述熱感測電 路及自動增益控制電路，在所述過熱信號持續(xù)達一預(yù)設(shè)時間后，觸發(fā)一第二過熱信號給所 述自動增益控制電路以再次降低所述增益。
3. 如權(quán)利要求1所述的熱調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，更包括一第二熱感測電路耦接所述 自動增益控制電路，在所述工作溫度高于一第二默認值時觸發(fā)一第二過熱信號給所述自動 增益控制電路以再次降低所述增益。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述熱感測電路包括 一BJT ;一電流源耦接所述BJT，提供一電流給所述BJT ;一偵測所述BJT的基-射極電壓的電路耦接所述BJT，在所述基-射極電壓低于一門坎 值時觸發(fā)所述過熱信號。
5. 如權(quán)利要求4所述的熱調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述BJT為PNP晶體管。
6. —種用于D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括下列步驟第一步驟監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作溫度；第二步驟在所述工作溫度高于一默認值時觸發(fā)一過熱信號；第三步驟根據(jù)所述過熱信號降低所述D類音訊放大器的增益。
7. 如權(quán)利要求6所述的熱調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作 溫度的步驟包括監(jiān)視一 BJT的基-射極電壓。
8. 如權(quán)利要求6所述的熱調(diào)節(jié)方法，其特征在于，還包括下列步驟 第一步驟在所述過熱信號持續(xù)達一預(yù)設(shè)時間后觸發(fā)一第二過熱信號； 第二步驟根據(jù)所述第二過熱信號再次降低所述增益。
9. 如權(quán)利要求6所述的熱調(diào)節(jié)方法，其特征在于，更包括下列步驟 第一步驟在所述工作溫度高于一第二默認值時觸發(fā)一第二過熱信號； 第二步驟根據(jù)所述第二過熱信號再次降低所述增益。
10. —種具有熱調(diào)節(jié)的D類音訊放大器，包括一前置放大級，一 P麗電路和一過熱保護 電路，其特征在于所述前置放大級，具有一增益，用以放大一輸入；所述P麗電路，耦接所述前置放大級，根據(jù)所述放大的輸入產(chǎn)生P麗信號； 所述過熱保護電路，耦接所述前置放大級，在所述工作溫度高于一默認值時觸發(fā)一過 熱信號令所述前置放大級降低所述增益。
11. 如權(quán)利要求10所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述過熱保護電路包括 一熱感測電路，用以觸發(fā)所述過熱信號；一定時器，耦接所述熱感測電路，在所述過熱信號持續(xù)達一預(yù)設(shè)時間后，觸發(fā)一第二過 熱信號給所述前置放大級以再次降低所述增益。
12. 如權(quán)利要求11所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述熱感測電路包括 一BJT ;一電流源耦接所述BJT，提供一電流給所述BJT ;一偵測所述BJT的基-射極電壓的電路，在所述基_射極電壓低于一門坎值時觸發(fā)所 述過熱信號。
13. 如權(quán)利要求12所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述BJT為PNP晶體管。
14. 如權(quán)利要求10所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述過熱保護電路包括 一第一熱感測電路，用以觸發(fā)所述過熱信號；一第二熱感測電路，在所述工作溫度高于一第二默認值時觸發(fā)一第二過熱信號給所述 前置放大級以再次降低所述增益。
15. 如權(quán)利要求14所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述第一熱感測電路包括 一BJT ;一電流源耦接所述BJT，提供一電流給所述BJT ;一偵測所述BJT的基-射極電壓的電路，在所述基_射極電壓低于一門坎值時觸發(fā)所 述過熱信號。
16. 如權(quán)利要求15所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述BJT為PNP晶體管。
17. 如權(quán)利要求14所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述第二熱感測電路包括 一BJT ;一電流源耦接所述BJT，提供一電流給所述BJT ;一偵測所述BJT的基-射極電壓的電路，在所述基_射極電壓低于一門坎值時觸發(fā)所 述第二過熱信號。
18. 如權(quán)利要求17所述的D類音訊放大器，其特征在于，所述BJT為PNP晶體管。
全文摘要
一種用于D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)裝置，包括一熱感測電路和一自動增益控制電路，其特征在于所述熱感測電路監(jiān)視所述D類音訊放大器的工作溫度，在所述工作溫度高于一默認值時觸發(fā)一過熱信號；所述自動增益控制電路根據(jù)所述過熱信號降低所述D類音訊放大器的增益。本發(fā)明的D類音訊放大器的熱調(diào)節(jié)裝置及方法具有避免D類音訊放大器的工作溫度過高和減輕在音樂播放中聆聽者不適感的優(yōu)點。
文檔編號H03F3/217GK101741319SQ20081018138
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者王忠富, 郭俊彥, 陳俊聰 申請人:立锜科技股份有限公司