用于音频放大器的高级电流限制功能的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体涉及用于音频放大器电路的过流保护，更特别地涉及一种用于提供电流限制功能的系统和方法，以提供桥接式负载(BTL)D类音频放大器的过流保护。
【背景技术】
[0002]过流保护一般被实施在D类音频放大器(还已知为开关放大器)中，以保护系统和连接部件免受因过流状况而发生的损坏。图1A和图1B图示包括典型的D类音频放大器电路100的部件的示例性实施例，该电路100包括开关放大器102、低通滤波器104和输出扬声器106。在该实施例中，传统的过流保护被设计成检测超过阈值的输出电流，电路100针对该输出电流而关闭以避免对装置和诸如扬声器106之类的其它部件的损坏。例如，当输出短路至地108时，如图1A所示，生成大输出电流110。过流保护特征检测该大输出电流110并且如果输出电流110达到对于电路100设定的输出电流阈值则关闭放大器100。
[0003]然而，当考虑扬声器的动态行为时，可能期望在输出电流因扬声器106两端的阻抗降而超过输出电流阈值时(与短路状况不同)，电路100保持操作以避免输出音频中可听到的中断。由此，如果输出电流因扬声器106两端的阻抗降(见图1B)而达到或超过输出电流阈值，则输出电流110’被限制为预设值以避免关闭装置100，并且放大器102继续开关以避免输出音频中的可听到的中断。这已知为电流限制。
[0004]使用传统过流保护电路一般难以精确地区分短路状况和阻抗降。因此，存在对于能够更精确地区分短路状况和阻抗降并且响应于此而实施适当的保护措施的过流保护电路的需求。
【发明内容】
[0005]本公开提供一种用于在D类音频放大器电路中提供过流保护的系统，所述D类音频放大器电路具有第一驱动通道和第二驱动通道，所述系统包括:第一电流保护电路，所述第一电流保护电路被配置成监控所述第二驱动通道的输出电流，并且响应于所述第二驱动通道的过流状况而将所述第一驱动通道的输出信号驱动至与所述第二驱动通道的输出信号相同的状态；以及关闭电路，所述关闭电路被配置成如果所述第二驱动通道的所述输出电流达到关闭阈值则关闭所述D类音频放大器电路。
[0006]在另一实施例中，本公开提供一种用于在D类音频放大器电路中提供过流保护的方法，所述D类音频放大器电路具有第一驱动通道和第二驱动通道，所述方法包括:监控所述第二驱动通道的输出电流以检测所述第二驱动通道的过流状况；如果检测到所述第二驱动通道的所述过流状况，则将所述第一驱动通道的输出信号驱动至与所述第二驱动通道的输出信号相同的状态；监控所述第二驱动通道的所述输出电流以检测所述第二驱动通道的关闭状况；以及如果检测到所述第二驱动通道的所述关闭状况，则将所述D类音频放大器电路关闭。
[0007]在另一实施例中，本公开提供一种电路，所述电路包括:第一半桥驱动电路，所述第一半桥驱动电路被配置成将第一驱动信号输出至负载；第一电流传感器，所述第一电流传感器被配置成感测所述第一驱动信号的第一电流；第二半桥驱动电路，所述第二半桥驱动电路被配置成将第二驱动信号输出至所述负载；过流保护电路，所述过流保护电路被配置成将感测的所述第一电流与第一阈值比较并且如果超过所述第一阈值则致使所述第二半桥驱动电路输出具有与所述第一驱动信号相同的逻辑状态的所述第二驱动信号；关闭电路，所述关闭电路被配置成将感测的所述第一电流与更高的第二阈值比较并且在超过所述第二阈值时致使电路关闭。
[0008]根据结合附图阅读下面的实施例详细说明，本公开的前述和其他特征和优点将变得更加明显。详细说明和附图仅仅是本公开的说明性的，而不限制本发明的范围，本发明的范围由所附的权利要求及其等同限定。
【附图说明】
[0009]通过附图中的示例来说明实施例，附图不必成比例绘制，在附图中相似的附图标记表示相似的部件，其中:
[0010]图1A和图1B图示在示例性D类音频放大器电路中遭受的过流状况；
[0011]图2图示并入实施两个输出电流阈值和相同通道监控的过流保护电路的D类音频放大器电路的示例性实施例；
[0012]图3A和图3B图示包括图2所示的电流限制逻辑的电路的示例性框图；
[0013]图4图示包括图2所示的关闭逻辑的示例性电路；
[0014]图5A和图5B图示与图2所示的示例性过流保护电路在由阻抗降引起的过流状况期间的操作对应的示例性波形；
[0015]图5C图示与图2所示的示例性过流保护电路在短路状况期间的操作对应的示例性波形；
[0016]图6图示并入实施两个输出电流阈值和相反通道监控的过流保护电路的D类音频放大器电路的示例性实施例；
[0017]图7A和图7B图示包括图6所示的电流限制逻辑的电路的示例性框图；
[0018]图8A和图8B图示图7A和图7B的电流限制逻辑电路的示例性实施例；以及
[0019]图9A和图9B图示与图6所示的过流保护电路的操作对应的示例性波形。
【具体实施方式】
[0020]现在参照图2，图2图示BTL D类放大器电路200的示例性实施例。电路200具有包括差分放大器202的差分架构，差分放大器202被配置成接收差分输入信号210A和210B并且输出差分输出信号211A和211B。第一输出信号211A被通过第一驱动通道处理以驱动扬声器230的第一端子。第二输出信号211B被通过第二驱动通道处理以驱动扬声器230的第二端子。每个驱动通道包括:集成电路204A或204B、波形发生器电路206A或206B、t匕较器208A或208B、电流限制逻辑220A或220B、开关放大器电路222k或222B以及低通滤波器228A或228B。如图2所示，利用后面跟随字母“A”的数字标注的元件与第一(“正”)驱动通道对应，其产生输出信号0UTP。类似地，利用后面跟随字母“B”的数字标注的元件与第二( “负”)驱动通道对应，其产生输出信号0UTN。
[0021]操作时，差分放大器202接收正输入信号210A和负输入信号210B,并且产生差分输出信号211A和211B，通过集成电路204A和204B对差分输出信号211A和211B进行滤波。集成电路204A包括放大器205A，放大器205A在其负输入端子接收差分输出信号211A和来自输出信号235的反馈输入212A，并且在其正输入端子接收基准电压Vref。集成电路204A产生表示到电路200的正音频输入的经滤波信号207A。类似地，集成电路204B包括放大器205B，放大器205B在其负输入端子接收差分输出信号211B和来自输出信号245的反馈输入212B，并且在其正输入端子接收基准电压Vref。集成电路204B产生表示到电路200的负音频输入的经滤波信号207B。
[0022]通过将分别从相应的集成电路204A和204B接收的经滤波信号207A和207B与由波形发生器电路206A和206B生成的三角波形进行比较而最终确定驱动通道输出信号0UTP和0UTN。关于0UTP，比较器208A将经滤波正通道输入信号207A与由206A生成的三角波形进行比较，并且产生具有与输入信号207A的瞬时值直接成比例的占空比的脉宽调制(PWM)信号209A。PWM信号209A然后被馈送进电流限制逻辑220A。关于0UTN，比较器208B将将经滤波负通道输入信号207B与由206B生成的三角波形进行比较，并且产生具有与输入信号207B的瞬时值直接成比例的占空比的PWM信号209B。PWM信号209B然后被馈送进电流限制逻辑220B。
[0023]现在参照图3A和图3B说明电流限制逻辑220A和220B。参照图3A，电流限制逻辑220A接收PWM信号209A、第一阈值TH1和感测电流Icsp。感测电流Icsp由耦合至开关放大器电路222A的输出以感测0UTP的输出电流235的电流感测电路215A(见图2)生成。在比较电路310A处，将指示0UTP电流235的感测电流Icsp与第一阈值TH1比较。如果感测电流Icsp小于第一阈值TH1，则比较电路310A输出为低的电流限制信号315A，如果感测电流Icsp等于或大于第一阈值TH1，则比较电路310A输出为高的电流限制信号315A。由此，当超过第一阈值TH1时，电流限制信号315A为逻辑高，这例如指示在正通道输出0UTP处存在过流状况。
[0024]电流限制逻辑220A还包括输出电路330A，输出电路330A接收PWM信号209A和电流限制信号315A，并且根据感测电流Icsp和阈值TH1的比较而产生用于驱动开关放大器222A的输出信号L0GP。例如，当电流限制信号315A低时，输出信号L0GP等于PWM信号209A。