用于音頻放大器的高級(jí)電流限制功能的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體涉及用于音頻放大器電路的過流保護(hù)，更特別地涉及一種用于提供電流限制功能的系統(tǒng)和方法，以提供橋接式負(fù)載(BTL)D類音頻放大器的過流保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]過流保護(hù)一般被實(shí)施在D類音頻放大器(還已知為開關(guān)放大器)中，以保護(hù)系統(tǒng)和連接部件免受因過流狀況而發(fā)生的損壞。圖1A和圖1B圖示包括典型的D類音頻放大器電路100的部件的示例性實(shí)施例，該電路100包括開關(guān)放大器102、低通濾波器104和輸出揚(yáng)聲器106。在該實(shí)施例中，傳統(tǒng)的過流保護(hù)被設(shè)計(jì)成檢測(cè)超過閾值的輸出電流，電路100針對(duì)該輸出電流而關(guān)閉以避免對(duì)裝置和諸如揚(yáng)聲器106之類的其它部件的損壞。例如，當(dāng)輸出短路至地108時(shí)，如圖1A所示，生成大輸出電流110。過流保護(hù)特征檢測(cè)該大輸出電流110并且如果輸出電流110達(dá)到對(duì)于電路100設(shè)定的輸出電流閾值則關(guān)閉放大器100。
[0003]然而，當(dāng)考慮揚(yáng)聲器的動(dòng)態(tài)行為時(shí)，可能期望在輸出電流因揚(yáng)聲器106兩端的阻抗降而超過輸出電流閾值時(shí)(與短路狀況不同)，電路100保持操作以避免輸出音頻中可聽到的中斷。由此，如果輸出電流因揚(yáng)聲器106兩端的阻抗降(見圖1B)而達(dá)到或超過輸出電流閾值，則輸出電流110’被限制為預(yù)設(shè)值以避免關(guān)閉裝置100，并且放大器102繼續(xù)開關(guān)以避免輸出音頻中的可聽到的中斷。這已知為電流限制。
[0004]使用傳統(tǒng)過流保護(hù)電路一般難以精確地區(qū)分短路狀況和阻抗降。因此，存在對(duì)于能夠更精確地區(qū)分短路狀況和阻抗降并且響應(yīng)于此而實(shí)施適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施的過流保護(hù)電路的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開提供一種用于在D類音頻放大器電路中提供過流保護(hù)的系統(tǒng)，所述D類音頻放大器電路具有第一驅(qū)動(dòng)通道和第二驅(qū)動(dòng)通道，所述系統(tǒng)包括:第一電流保護(hù)電路，所述第一電流保護(hù)電路被配置成監(jiān)控所述第二驅(qū)動(dòng)通道的輸出電流，并且響應(yīng)于所述第二驅(qū)動(dòng)通道的過流狀況而將所述第一驅(qū)動(dòng)通道的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)至與所述第二驅(qū)動(dòng)通道的輸出信號(hào)相同的狀態(tài)；以及關(guān)閉電路，所述關(guān)閉電路被配置成如果所述第二驅(qū)動(dòng)通道的所述輸出電流達(dá)到關(guān)閉閾值則關(guān)閉所述D類音頻放大器電路。
[0006]在另一實(shí)施例中，本公開提供一種用于在D類音頻放大器電路中提供過流保護(hù)的方法，所述D類音頻放大器電路具有第一驅(qū)動(dòng)通道和第二驅(qū)動(dòng)通道，所述方法包括:監(jiān)控所述第二驅(qū)動(dòng)通道的輸出電流以檢測(cè)所述第二驅(qū)動(dòng)通道的過流狀況；如果檢測(cè)到所述第二驅(qū)動(dòng)通道的所述過流狀況，則將所述第一驅(qū)動(dòng)通道的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)至與所述第二驅(qū)動(dòng)通道的輸出信號(hào)相同的狀態(tài)；監(jiān)控所述第二驅(qū)動(dòng)通道的所述輸出電流以檢測(cè)所述第二驅(qū)動(dòng)通道的關(guān)閉狀況；以及如果檢測(cè)到所述第二驅(qū)動(dòng)通道的所述關(guān)閉狀況，則將所述D類音頻放大器電路關(guān)閉。
[0007]在另一實(shí)施例中，本公開提供一種電路，所述電路包括:第一半橋驅(qū)動(dòng)電路，所述第一半橋驅(qū)動(dòng)電路被配置成將第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至負(fù)載；第一電流傳感器，所述第一電流傳感器被配置成感測(cè)所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一電流；第二半橋驅(qū)動(dòng)電路，所述第二半橋驅(qū)動(dòng)電路被配置成將第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至所述負(fù)載；過流保護(hù)電路，所述過流保護(hù)電路被配置成將感測(cè)的所述第一電流與第一閾值比較并且如果超過所述第一閾值則致使所述第二半橋驅(qū)動(dòng)電路輸出具有與所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的邏輯狀態(tài)的所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；關(guān)閉電路，所述關(guān)閉電路被配置成將感測(cè)的所述第一電流與更高的第二閾值比較并且在超過所述第二閾值時(shí)致使電路關(guān)閉。
[0008]根據(jù)結(jié)合附圖閱讀下面的實(shí)施例詳細(xì)說明，本公開的前述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。詳細(xì)說明和附圖僅僅是本公開的說明性的，而不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求及其等同限定。
【附圖說明】
[0009]通過附圖中的示例來說明實(shí)施例，附圖不必成比例繪制，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，其中:
[0010]圖1A和圖1B圖示在示例性D類音頻放大器電路中遭受的過流狀況；
[0011]圖2圖示并入實(shí)施兩個(gè)輸出電流閾值和相同通道監(jiān)控的過流保護(hù)電路的D類音頻放大器電路的示例性實(shí)施例；
[0012]圖3A和圖3B圖示包括圖2所示的電流限制邏輯的電路的示例性框圖；
[0013]圖4圖示包括圖2所示的關(guān)閉邏輯的示例性電路；
[0014]圖5A和圖5B圖示與圖2所示的示例性過流保護(hù)電路在由阻抗降引起的過流狀況期間的操作對(duì)應(yīng)的示例性波形；
[0015]圖5C圖示與圖2所示的示例性過流保護(hù)電路在短路狀況期間的操作對(duì)應(yīng)的示例性波形；
[0016]圖6圖示并入實(shí)施兩個(gè)輸出電流閾值和相反通道監(jiān)控的過流保護(hù)電路的D類音頻放大器電路的示例性實(shí)施例；
[0017]圖7A和圖7B圖示包括圖6所示的電流限制邏輯的電路的示例性框圖；
[0018]圖8A和圖8B圖示圖7A和圖7B的電流限制邏輯電路的示例性實(shí)施例；以及
[0019]圖9A和圖9B圖示與圖6所示的過流保護(hù)電路的操作對(duì)應(yīng)的示例性波形。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在參照?qǐng)D2，圖2圖示BTL D類放大器電路200的示例性實(shí)施例。電路200具有包括差分放大器202的差分架構(gòu)，差分放大器202被配置成接收差分輸入信號(hào)210A和210B并且輸出差分輸出信號(hào)211A和211B。第一輸出信號(hào)211A被通過第一驅(qū)動(dòng)通道處理以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器230的第一端子。第二輸出信號(hào)211B被通過第二驅(qū)動(dòng)通道處理以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器230的第二端子。每個(gè)驅(qū)動(dòng)通道包括:集成電路204A或204B、波形發(fā)生器電路206A或206B、t匕較器208A或208B、電流限制邏輯220A或220B、開關(guān)放大器電路222k或222B以及低通濾波器228A或228B。如圖2所示，利用后面跟隨字母“A”的數(shù)字標(biāo)注的元件與第一(“正”)驅(qū)動(dòng)通道對(duì)應(yīng)，其產(chǎn)生輸出信號(hào)0UTP。類似地，利用后面跟隨字母“B”的數(shù)字標(biāo)注的元件與第二( “負(fù)”)驅(qū)動(dòng)通道對(duì)應(yīng)，其產(chǎn)生輸出信號(hào)0UTN。
[0021]操作時(shí)，差分放大器202接收正輸入信號(hào)210A和負(fù)輸入信號(hào)210B,并且產(chǎn)生差分輸出信號(hào)211A和211B，通過集成電路204A和204B對(duì)差分輸出信號(hào)211A和211B進(jìn)行濾波。集成電路204A包括放大器205A，放大器205A在其負(fù)輸入端子接收差分輸出信號(hào)211A和來自輸出信號(hào)235的反饋輸入212A，并且在其正輸入端子接收基準(zhǔn)電壓Vref。集成電路204A產(chǎn)生表示到電路200的正音頻輸入的經(jīng)濾波信號(hào)207A。類似地，集成電路204B包括放大器205B，放大器205B在其負(fù)輸入端子接收差分輸出信號(hào)211B和來自輸出信號(hào)245的反饋輸入212B，并且在其正輸入端子接收基準(zhǔn)電壓Vref。集成電路204B產(chǎn)生表示到電路200的負(fù)音頻輸入的經(jīng)濾波信號(hào)207B。
[0022]通過將分別從相應(yīng)的集成電路204A和204B接收的經(jīng)濾波信號(hào)207A和207B與由波形發(fā)生器電路206A和206B生成的三角波形進(jìn)行比較而最終確定驅(qū)動(dòng)通道輸出信號(hào)0UTP和0UTN。關(guān)于0UTP，比較器208A將經(jīng)濾波正通道輸入信號(hào)207A與由206A生成的三角波形進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生具有與輸入信號(hào)207A的瞬時(shí)值直接成比例的占空比的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)209A。PWM信號(hào)209A然后被饋送進(jìn)電流限制邏輯220A。關(guān)于0UTN，比較器208B將將經(jīng)濾波負(fù)通道輸入信號(hào)207B與由206B生成的三角波形進(jìn)行比較，并且產(chǎn)生具有與輸入信號(hào)207B的瞬時(shí)值直接成比例的占空比的PWM信號(hào)209B。PWM信號(hào)209B然后被饋送進(jìn)電流限制邏輯220B。
[0023]現(xiàn)在參照?qǐng)D3A和圖3B說明電流限制邏輯220A和220B。參照?qǐng)D3A，電流限制邏輯220A接收PWM信號(hào)209A、第一閾值TH1和感測(cè)電流Icsp。感測(cè)電流Icsp由耦合至開關(guān)放大器電路222A的輸出以感測(cè)0UTP的輸出電流235的電流感測(cè)電路215A(見圖2)生成。在比較電路310A處，將指示0UTP電流235的感測(cè)電流Icsp與第一閾值TH1比較。如果感測(cè)電流Icsp小于第一閾值TH1，則比較電路310A輸出為低的電流限制信號(hào)315A，如果感測(cè)電流Icsp等于或大于第一閾值TH1，則比較電路310A輸出為高的電流限制信號(hào)315A。由此，當(dāng)超過第一閾值TH1時(shí)，電流限制信號(hào)315A為邏輯高，這例如指示在正通道輸出0UTP處存在過流狀況。
[0024]電流限制邏輯220A還包括輸出電路330A，輸出電路330A接收PWM信號(hào)209A和電流限制信號(hào)315A，并且根據(jù)感測(cè)電流Icsp和閾值TH1的比較而產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)放大器222A的輸出信號(hào)L0GP。例如，當(dāng)電流限制信號(hào)315A低時(shí)，輸出信號(hào)L0GP等于PWM信號(hào)209A。