專利名稱：Ab類音頻功放功率保護裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種利用檢測輸出管電流實現(xiàn)大功率功放功率保護裝置，屬于集成電路設計技術領域。
背景技術：
音頻放大器廣泛應用于家庭影院、音響系統(tǒng)、立體聲唱機、伺服放大器等電子系統(tǒng)中。人們在追求高保真度音頻功放的同時，也希望功放有大的輸出功率和高效率。大功率的音頻功放輸出電流均大于1A，功率越大，輸出電流亦越大。當有大電流長期流過輸出功率管時，尤其是發(fā)生輸出短路時，會使輸出功率管燒壞。因此必須有過流保護電路，限制最大輸出電流，保護輸出管。其次在不同的電壓情況下，輸出管的最大輸出電流能力亦有所不同，若只限制輸出管電流為一特定的電流，則當電源電壓變化時，即使存在限流保護電路，輸出功率管亦有可能燒壞。因此功放輸出管不僅需要過流保護亦需要對在不同的電壓下，該保護的電流亦要發(fā)生改變。因此我們在輸出管的保護電路設計為功率保護功能，即當電源電壓高時，保護電流降低；電源電壓低時，保護電流增大，以此來保證輸出功率管不被燒壞。目前，市場上銷售的大量功放類電路不具有此類保護功能，功放系統(tǒng)的保護主要靠外圍分立元件構成的保護回路或使用專用的功放類保護集成電路完成。外圍分立元件保護電路結構復雜，一致性差，實現(xiàn)的保護功能不夠精確；專用功放保護電路，功能比分立元件電路全，實現(xiàn)精度較高，一致性得到了大幅提高，但需要增加一塊IC。本文所闡述的保護結構完全集成于功放IC內部，簡化了外圍回路，實現(xiàn)的保護功能全面，保護精度最高，且一致性好。

發(fā)明內容
利用輸出管串接電阻的方法，檢測輸出功率管上流過的電流大?。焕幂敵龉蹸E 之間并接電阻，檢測輸出管CE電壓，完成對輸出功率管的功率保護功能。技術問題本發(fā)明的目的是利用限制輸出管電流來完成對輸出管的保護，避免輸出管燒壞。大功率功放輸出電流較大，直接使用限流電阻會嚴重影響功放的輸出功率及降低功放的效率，因此檢測輸出電流的電阻越小越好。0. 1歐姆以下的電阻在集成電路中是很難實現(xiàn)的，為了解決該問題本發(fā)明采用寄生鋁線電阻的方法，即靠鋁線寄生電阻實現(xiàn)對輸出管電流的檢測。大功率功放都是使用推挽輸出的，因此上下管都要有功率保護電路。如圖1所示為上管保護電路。Rl為鋁線電阻，當輸出電流很小時，T3，T4，R1，R3組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極接輸出上管驅動電流，此時驅動電流不變；當輸出電流達到一定值時，鋁線電阻Rl壓降迫使T3基極電位降低，T4、T3組成的微電流源被破壞此時T4電流急劇增加，R5壓降大于Vbe，T6電流與T4電流相同，因此輸出上管驅動電流減小，輸出電流降低，經(jīng)該回路反饋后達到一平衡值，該值即為上管保護電流值。電阻R3，R4, T7組成上管電壓檢測，T8，T9組成的電流源提
3供T7的電流，T7飽和導通，T7電流為l/2Vcc/ (R3+R4) , R3R4=l 200,當電源電壓升高， R3上壓降升高，T4電流增大，T6電流變大，輸出上管驅動電流減小，避免上管在大電壓下輸出電流過大。當輸出直流對地短路時，輸出上管電壓保護功能啟動；輸出對地交流短路時， 輸出上管電流保護回路啟動，因此該回路還具有對地保護功能。同理，如圖2所示為下管保護回路。R2為鋁線電阻，當輸出電流很小時，T3，T4，R2， R4組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極與T7 集電極并接在基準電流上，T7與T8構成電流鏡，T8為下管提供驅動電流，此時驅動電流不變；當輸出電流達到一定值時，鋁線電阻R2上壓降迫使T3基極電位降低，T4、T3組成的微電流源被破壞此時T4電流急劇增加，R5壓降大于Vbe，T6電流與T4電流相同，T6電流變大，T7電流變小，T8電流變小，因此輸出電流減小，經(jīng)該回路反饋后達到一平衡值，該值即為下管保護電流值。電阻R3，R4組成上管電壓檢測，R4:R3=1:200，當電源電壓升高，R4上壓降升高，T4電流增大，T6電流變大，輸出下管驅動電流減小，避免下管在大電壓下輸出電流過大。當輸出直流對電源短路時，輸出下管電壓保護功能啟動；輸出對電源交流短路時， 輸出上管電流保護回路啟動，因此該回路還具有對電源保護功能。有益效果本發(fā)明實現(xiàn)了對輸出管的過壓，過流保護，及輸出交、直流對地、對電源保護功能，有效的保護了輸出功率管，降低了輸出管燒壞的幾率，明顯的提高了大功率功放電路的可靠性及使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟效益。


圖1是上管保護回路； 圖2是下管保護回路。
具體實施例方式如圖1所示，上管保護R1為鋁線電阻，輸出電流在其上壓降很小時，T3，T4，Rl, R3組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極接輸出上管驅動電流，此時驅動電流不變；當輸出電流變大時，鋁線電阻Rl壓降變大，T3基極電位降低，T4電流變大，R5壓降變大，T5，T6導通，Τ6電流與Τ4電流相同，該電流由輸出上管驅動電流提供，因此輸出驅動電流減小，輸出電流降低，經(jīng)該回路反饋后達到一平衡值，該值即為上管保護電流值。電阻R3，R4，T7組成上管電壓檢測，T8，T9組成的電流源提供T7 的電流，T7飽和導通，T7電流為l/2Vcc/ (R3+R4),R3:R4=1:200,當電源電壓升高時，R3上壓降升高，T3基極電位降低，T4電流增大，T6導通電流變大，輸出上管驅動電流減小，避免上管在大電壓下輸出電流過大。如圖2所示，下管保護R2為鋁線電阻，當輸出電流很小時，T3，T4，R2，R4組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極與T7集電極并接在基準電流上，T7與T8構成電流鏡，T8為下管提供驅動電流，此時驅動電流不變；當輸出電流達到一定值時，鋁線電阻R2上壓降迫使T3基極電位降低，T4、T3組成的微電流源被破壞此時Τ4電流急劇增加，R5壓降大于Vbe，T6電流與T4電流相同，T6電流變大，T7電流變小，T8電流變小，因此輸出電流減小，經(jīng)該回路反饋后達到一平衡值，該值即為下管保護電流值。電阻R3，R4組成上管電壓檢測，R4:R3=1:200，當電源電壓升高，R4上壓降升高， T4電流增大，T6電流變大，輸出下管驅動電流減小，避免下管在大電壓下輸出電流過大。
本發(fā)明AB類音頻功放功率保護裝置，其特征在于包含了輸出管電流檢測的鋁線電阻，小電壓轉電流的微電流源回路，以及電流門限檢測模塊，控制輸出驅動電流的模塊。所述輸出管電流檢測電阻為鋁線電阻，鋁線電阻阻值為10毫歐，其上壓降對輸出功率不產(chǎn)生影響。鋁線電阻大小與取樣點到電源或地之間鋁線的面積及鋁線厚度有關，這些參數(shù)直接影響電流保護及短路保護的功能及大小。鋁線電阻上微小壓降要經(jīng)微電流源轉換，輸出電流小于IA時，鋁線電阻上壓降小于0. 01V,基本不影響微電流源，此時微電流源輸出電流極其微弱；輸出電流變大，鋁線壓降變大，微電流源結構被破壞，微電流源輸出電流相應減弱輸出驅動電流。為了不影響輸出功率，微電流源輸出在小于一門限電流時，輸出驅動電流不應減小，本電路使用電流鏡基極下地電阻完成該功能，當電流小于使電阻上壓降小于Vbe時，電流鏡不啟動，輸出驅動電流不受影響；當電阻壓降大于Vbe時，電流鏡啟動，輸出電流與微電流輸出電流一致。本發(fā)明核心內容為鋁線電阻電流采樣的技術，使用鋁線電阻采樣，其余部分回路可有多種實現(xiàn)方法。本發(fā)明對輸出結構無限定，對任何結構的輸出管，本回路都具有保護功能。
權利要求
1.一種AB類音頻功放功率保護裝置，其特征在于包含了輸出管電流檢測的鋁線電阻，小電壓轉電流的微電流源回路，以及電流門限檢測模塊，控制輸出驅動電流的模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的AB類音頻功放功率保護裝置，其特征在于輸出管電流檢測電阻為鋁線電阻，鋁線電阻阻值為10毫歐，其上壓降對輸出功率不產(chǎn)生影響。
3.鋁線電阻大小與取樣點到電源或地之間鋁線的面積及鋁線厚度有關，這些參數(shù)直接影響電流保護及短路保護的功能及大小。
4.根據(jù)權利1及權利2所述的AB類音頻功放功率保護裝置，其特征在于鋁線電阻上微小壓降要經(jīng)微電流源轉換，輸出電流小于IA時，鋁線電阻上壓降小于0. OlV ；輸出電流變大，鋁線壓降變大，微電流源結構被破壞，微電流源輸出電流相應減弱輸出驅動電流。
5.根據(jù)權利要求1及權利要求3所述的AB類音頻功放功率保護裝置，其特征在于微電流源輸出在小于一門限電流時，輸出驅動電流不應減小，使用電流鏡基極下地電阻完成該功能，當電流小于使電阻上壓降小于Vbe時，電流鏡不啟動，輸出驅動電流不受影響；當電阻壓降大于Vbe時，電流鏡啟動，輸出電流與微電流輸出電流一致。
全文摘要
本發(fā)明AB類音頻功放功率保護裝置，包含了輸出管電流檢測的鋁線電阻,小電壓轉電流的微電流源回路，以及電流門限檢測模塊，控制輸出驅動電流的模塊。音頻功放的功率主要包括利用鋁線電阻檢測輸出電流，啟動保護功能的過流保護；利用輸出管CE壓差控制輸出電流的輸出過壓保護。輸出過流保護模塊主要利用輸出管電流在鋁線電阻上的壓降，促使微電流源輸出電流變大，當電流大于門限值時，電流鏡工作，電流鏡輸出拉掉輸出管的部分驅動電流，實現(xiàn)對輸出電流的限制；輸出過壓保護利用并接在輸出管CE之間的2個分壓電阻，當小電阻上電壓變大時，改變微電流源模塊的輸出電流，進而減小輸出驅動電流，避免輸出管在壓差過大時輸出太大電流。
文檔編號H03F1/52GK102201791SQ20111015552
公開日2011年9月28日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權日2011年6月10日
發(fā)明者張艷麗, 盛慧紅, 騰龍 申請人:無錫友達電子有限公司