基于D类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置及方法与流程

本发明属于扬声器，具体涉及一种基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置及方法。

背景技术：

1、电动车正在加速普及，人们对驾乘舒适性以及安全性也日益重视。车载音响系统作为影响驾乘体验的一个关键部件，正在迈入一个全面升级的快车道。扬声器数量从传统的4个增长到现在的8-24个，另外随着电动车内电机数量的增多以及各种热管理系统、电池管理系统复杂性的提高，车内线束越来越多，各种线束交织在一起，对可靠性提出了更高的要求。扬声器布线在车身内部走线比较长，标准车载音响系统一般会在开机前对喇叭状态进行检测，传统检测方法主要就是对扬声器的状态进行开机前诊断，但是音响系统开机工作起来之后的扬声器状态不能进行实时诊断，无法在行驶过程中主动进行故障报警，影响安全性，尤其是对一些需要使用车载音响系统进行救援互动的场景。

2、扬声器短路与开路检测本质上是通过音频功率放大器对扬声器负载注入特定的电压，然后检测相应的电流(或者注入一定的电流检测扬声器两侧的电压)根据电压和电流的关系判断当前扬声器的阻抗。无论是哪一种方法(电压注入法还是电流注入法)，核心问题在于均需提供特定频率的测试信号，而该测试信号不能对扬声器的所播放的声音频谱(声音内容)造成干扰，或者说不能落在扬声器的设计发声频段范围内。

3、因此，一种基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置及方法亟待提出。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供一种基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置及方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明提供一种基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置，包括电流采集模块、电流预测模块、比较器和故障判决模块，

4、所述电流采集模块，用于对上管和下管电流进行采集和记录；

5、所述电流预测模块，用于根据输入音频信号、功放系统增益以及扬声器阻抗预测电流iexpect叠加偏移量；

6、所述比较器的输入端与电流采集模块、电流预测模块的输出端电连接，用于将采集到的上管电流和下管电流与叠加偏移量后的预测电流iexpect进行比较；

7、所述故障判决模块的输入端与比较器的输出端电连接，用于根据比较器的比较结果，结合当前预测电流值的大小判断扬声器负载是否出现开路故障、短路故障，并发出相应反馈信号。

8、优选的，所述电流预测模块包括带通滤波器、第一乘法器、第二乘法器、第一除法器、第二除法器、第一加法器、第二加法器；

9、所述带通滤波器的输入端电连接至音频d类功放的音频信号，用于获取设定频段范围fl-fh内的音频信号；

10、所述第一乘法器、第二乘法器的输入端与带通滤波器的输出端电连接，用于将设定频段范围fl-fh内的音频信号与功放放大增益g相乘；

11、所述第一除法器的输入端与第一乘法器的输出端电连接，用于将增益后的设定频段范围fl-fh内的音频信号除以该频段喇叭最大阻抗形成第一偏移量；

12、所述第二除法器的输入端与第二乘法器的输出端电连接，用于将增益后的设定频段范围fl-fh内的音频信号除以该频段喇叭最小阻抗形成第二偏移量；

13、所述第一加法器、第二加法器的输入端分别与第一除法器、第二除法器的输出端电连接，用于对预测电流iexpect分别叠加第一偏移量、第二偏移量。

14、优选的，所述故障判决模块包括负载开路检测模块，所述负载开路检测模块被配置为：

15、s11、对音频d类功放的上管电流和下管电流，若在设定的计数周期1/fl内始终大于叠加第一偏移量后的预测电流iexpect，则扬声器负载无开路故障发生；

16、s12、对音频d类功放的上管电流和下管电流，若在设定的计数周期1/fl内始终小于叠加第一偏移量后的预测电流iexpect，且该预测电流iexpect大于设定阈值ithr，则扬声器负载有开路故障发生，上报喇叭开路报警；若在设定的计数周期1/fl内始终小于叠加第一偏移量后的预测电流iexpect，且该预测电流iexpect不超过设定阈值ithr，则判定检测结果无效。

17、优选的，所述故障判决模块包括负载短路检测模块，所述负载短路检测模块被配置为：

18、s21、对音频d类功放的上管电流和下管电流，若在设定的计数周期1/fl内始终小于叠加第二偏移量后的预测电流iexpect，则扬声器负载无短路故障发生；

19、s22、对音频d类功放的上管电流和下管电流，若在设定的计数周期1/fl内始终大于叠加第二偏移量后的预测电流iexpect，且该预测电流iexpect大于设定阈值ithr，则扬声器负载有短路故障发生，上报喇叭短路报警；若在设定的计数周期1/fl内始终大于叠加第二偏移量后的预测电流iexpect，且该预测电流iexpect小于设定阈值ithr，则判定检测结果无效。

20、优选的，本发明还提供一种基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测方法，所述方法应用于上述的基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置，所述方法包括以下步骤：

21、s1、扬声器负载开路检测：对音频d类功放的outp和outn上管电流、以及outp和outn下管电流在每一个pwm周期内进行电流采样；如果在一定的计数周期1/fl内音频d类功放的输出电流始终小于预测电流iexpect，且该音频d类功放的输出电流大于设定阈值ithr，则判定检测结果有效，上报喇叭开路报警；

22、s2、扬声器负载短路检测：对音频d类功放的outp和outn上管电流、以及outp和outn下管电流在每一个pwm周期内进行电流采样；如果在一定的计数周期1/fl内音频d类功放的输出电流始终大于预测电流iexpect，且该音频d类功放的输出电流大于设定阈值ithr，则判定检测结果有效，上报喇叭短路报警。

23、本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：

24、本发明将采集的上管电流和下管电流经过比较器与预测电流进行比较后，由故障判决模块判断出结果，并发出相应反馈信号。该测试不会对扬声器的所播放的声音频谱造成干扰，检测装置可以快速有效的进行检测，效率高，且成本低。

技术特征：

1.基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置，其特征在于，包括电流采集模块、电流预测模块、比较器和故障判决模块，

2.根据权利要求1所述的基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置，其特征在于，所述电流预测模块包括带通滤波器、第一乘法器、第二乘法器、第一除法器、第二除法器、第一加法器、第二加法器；

3.根据权利要求1所述的基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置，其特征在于，所述故障判决模块包括负载开路检测模块，所述负载开路检测模块被配置为：

4.根据权利要求1所述的基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置，其特征在于，所述故障判决模块还包括负载短路检测模块，所述负载短路检测模块被配置为：

5.一种基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-4任一所述的基于d类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了基于D类功放的扬声器负载短路开路在线检测装置及方法，该检测装置包括电流采集模块、电流预测模块、比较器和故障判决模块，所述比较器的输入端用于将采集到的上管电流和下管电流与叠加偏移量后的预测电流I<subgt;EXPECT</subgt;进行比较。本发明将采集的上管电流和下管电流经过比较器与预测电流进行比较后，由故障判决模块判断出结果，并发出相应反馈信号。该检测方案不会对扬声器所播放的声音频谱造成干扰，检测装置可以快速有效的进行检测，效率高，且成本低。

技术研发人员：刘世舟,丁双喜,曹华,王修远
受保护的技术使用者：苏州至盛半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12