用于在d类音频放大器电路中提供过流保护的系统及电路的制作方法

用于在d类音频放大器电路中提供过流保护的系统及电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于在D类音频放大器电路中提供过流保护的系统及电路。D类音频放大器并入实施两个过流阈值的过流保护方案以避免动态阻抗降。当因扬声器两端的阻抗降而使输出电流达到第一阈值时，过流保护电路将输出电流限制为第一阈值的值，但是不关闭电路。第二阈值被用于检测用以关闭电路的过流状况。第一通道的电流限制逻辑监控第二通道的过流状况并且响应于此而控制第一通道输出。这使得在电路遭受短路状况时允许第二通道输出电流达到第二阈值。该方案还允许如果第二通道的过流状况是由输出扬声器两端的阻抗降引起则允许输出电流下降到第一阈值之下。
【专利说明】用于在D类音频放大器电路中提供过流保护的系统及电路

【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，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。
实用新型内容
[0005]本公开旨在解决传统过流保护电路难以精确地区分短路状况和阻抗降的问题。
[0006]根据本公开的一个方面，提供了一种用于在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。
[0007]优选地，所述第一电流保护电路包括:
[0008]第一过流检测电路，所述第一过流检测电路可操作用于通过将所述第二驱动通道的所述输出电流与第一过流阈值比较并且如果所述第二驱动通道的所述输出电流达到所述第一过流阈值则生成第一电流限制信号，来检测过流状况；以及
[0009]第一输出电路，所述第一输出电路可操作用于响应于所述第一电流限制信号而生成用于将所述第一驱动通道的所述输出信号驱动至与所述第二驱动通道的所述输出信号相同的状态的第一驱动信号。
[0010]优选地，所述关闭电路包括:
[0011]第一比较器电路，所述第一比较器电路可操作用于将所述第二驱动通道的所述输出电流与所述关闭阈值比较并且如果所述第二驱动通道的所述输出电流达到所述关闭阈值则生成关闭信号。
[0012]优选地，所述第一驱动通道还包括第一滤波电路、可操作用于生成指示经滤波的第一输入信号的脉宽调制信号的第一比较器、以及可操作用于响应于由所述第一电流保护电路生成的第一驱动信号而控制所述第一通道输出信号的第一开关放大器电路。
[0013]优选地，所述第一开关放大器电路包括第一半桥驱动电路。
[0014]优选地，还包括:
[0015]第二电流保护电路，所述第二电流保护电路被配置成监控所述第一驱动通道的输出电流，并且响应于所述第一驱动通道的过流状况而将所述第二驱动通道的所述输出信号驱动至与所述第一驱动通道的所述输出信号相同的状态；
[0016]其中所述关闭电路还被配置成如果所述第一驱动通道的所述输出电流达到所述关闭阈值则关闭所述D类音频放大器电路。
[0017]优选地，所述第二电流保护电路包括:
[0018]第二过流检测电路，所述第二过流检测电路可操作用于通过将所述第一驱动通道的所述输出电流与第二过流阈值比较并且如果所述第一驱动通道的所述输出电流达到所述第二过流阈值则生成第二电流限制信号，来检测过流状况；以及
[0019]第二输出电路，所述第二输出电路可操作用于响应于所述第二电流限制信号而生成用于将所述第二驱动通道的所述输出信号驱动至与所述第一驱动通道的所述输出信号相同的状态的第二驱动信号。
[0020]优选地，所述关闭电路还包括:
[0021]第二比较器电路，所述第二比较器电路可操作用于将所述第一驱动通道的所述输出电流与所述关闭阈值比较并且如果所述第一驱动通道的所述输出电流达到所述关闭阈值则生成第二关闭信号。
[0022]优选地，所述第一电流保护电路包括所述第一驱动通道的一部分，并且所述第二电流保护电路包括所述第二驱动通道的一部分。
[0023]优选地，所述第二驱动通道还包括第二滤波电路、可操作用于生成指示经滤波的第二输入信号的脉宽调制信号的第二比较器、以及可操作用于响应于由所述第二电流保护电路生成的第二驱动信号而控制所述第二通道输出信号的第二开关放大器电路。
[0024]优选地，所述第二开关放大器电路包括第二半桥驱动电路。
[0025]根据本公开的另一方面，提供了一种电路，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。
[0026]本公开所提出的过流保护方案能够精确地区分短路状况和阻抗降，并且实施适当的保护措施以在过流状况是因阻抗降引起时允许D类音频放大器继续操作或者在过流状况是短路状况引起时允许D类音频放大器关闭。
[0027]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，而不限制本实用新型的范围，本实用新型的范围由所附的权利要求及其等同限定。

【专利附图】

【附图说明】
[0028]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:
[0029]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；
[0030]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；
[0031]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；
[0032]图4图示包括图2所示的关闭逻辑的示例性电路；
[0033]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；
[0034]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；
[0035]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；
[0036]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；
[0037]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
[0038]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】
[0039]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21A和21B并且输出差分输出信号21IA和211B。第一输出信号21IA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、比较器208A或208B、电流限制逻辑220A或220B、开关放大器电路222A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。
[0040]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21IB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。
[0041]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OUTP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。
[0042]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THl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OUTP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OUTP电流235的感测电流Icsp与第一阈值THl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THl时，电流限制信号315A为逻辑高，这例如指示在正通道输出OUTP处存在过流状况。
[0043]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THl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LOGP等于PWM信号209A。当电流限制信号315A高时，输出信号LOGP重置为低。因此，电流限制逻辑220A以使得输出电流235被限制为不超过第一阈值THl的方式驱动开关放大器222A。
[0044]现在参照图3B，电流限制逻辑220B接收PWM信号209B、第一阈值THl和感测电流Icsn0感测电流Icsn由耦合至开关放大器电路222B的输出以感测OUTN的输出电流245的电流感测电路215B(见图2)生成。在比较电路310B处，将指示OUTN电流245的感测电流Icsn与第一阈值THl比较。如果感测电流Icsn小于第一阈值TH1，则比较电路310B输出为低的电流限制信号315B，如果感测电流Icsn等于或大于第一阈值TH1，则比较电路310B输出为高的电流限制信号315B。由此，当超过第一阈值THl时，电流限制信号315B为逻辑高，这例如指示在负通道输出OUTN处存在过流状况。
[0045]电流限制逻辑220B还包括输出电路330B，输出电路330B接收PWM信号209B和电流限制信号315B，并且根据感测电流Icsn和阈值THl的比较而产生用于驱动开关放大器222B的输出信号L0GN。例如，当电流限制信号315B低时，输出信号LOGN等于PWM信号209B。当电流限制信号315B高时，输出信号LOGN重置为低。因此，电流限制逻辑220B以使得输出电流245被限制为不超过第一阈值THl的方式驱动开关放大器222B。
[0046]再参照图2，输出信号LOGP驱动开关放大器电路222A以产生作为PWM信号209A的放大版的输出信号0UTP。开关放大器电路222A包括驱动逻辑电路224A和具有晶体管Ml和M2的半桥驱动电路226A，并且被配置成产生具有输出电流235的输出信号OUTP。类似地，输出信号LOGN驱动开关放大器电路222B以产生作为PWM信号209B的放大版的输出信号0UTN。开关放大器电路222B包括驱动逻辑电路224B和具有晶体管M3和M4的半桥驱动电路226B，并且被配置成产生具有输出电流245的输出信号0UTN。输出信号OUTP和OUTN分别被低通滤波器228A和228B滤波，以生成在输出扬声器230的相对端子处接收的相应的音频输出信号250和255。
[0047]放大器电路200还包括关闭逻辑260，关闭逻辑260将感测电流Icsp和Icsn与第二阈值TH2比较以检测短路状况或其他的过流状况，以触发电路200的关闭。现在参照图4描述关闭逻辑260。关闭逻辑260接收感测电流Icsp和Icsn以及第二阈值TH2，并且产生输出信号0CSD。在第一电流比较器410处，将感测电流Icsp与第二阈值TH2比较。如果感测电流Icsp小于第二阈值TH2,则第一电流比较器410输出为低的关闭信号415,如果感测电流Icsp等于或大于第二阈值TH2,则第一电流比较器410输出为高的关闭信号415。在第二电流比较器420处，将感测电流Icsn与第二阈值TH2比较。如果感测电流Icsn小于第二阈值TH2,则第二电流比较器420输出为低的关闭信号425,如果感测电流Icsn等于或大于第二阈值TH2，则第二电流比较器420输出为高的关闭信号425。在OR门430处接收关闭信号415和425。如果关闭信号415和425为低，则OR门430输出为低的关闭信号0CSD，如果关闭信号415和425中的任一个或两者都为高，则OR门430输出为高的关闭信号0CSD。因此，当感测电流Icsp或感测电流Icsn超过第二阈值TH2时，则关闭信号OCSD为逻辑高，这例如分别指示在正通道输出OUTP或负通道输出OUTN处存在短路状况。
[0048]再参照图2，在驱动逻辑224A和224B处接收关闭信号0CSD。当关闭信号OCSD为高时，驱动逻辑224A上拉晶体管Ml的栅极至Vcc并且下拉晶体管M2的栅极至地，驱动逻辑224B上拉晶体管M3的栅极至Vcc并且下拉晶体管M4的栅极至地，由此禁止驱动逻辑224A和224B，并且将输出强制成高阻抗状态，由此同时有效地关闭电路200的两个通道。
[0049]在图2所示的实施例中，过流保护电路(电流限制逻辑220A、220B和关闭逻辑260)实施两个过流阈值和相同通道监控以避免动态阻抗降。第一阈值THl是用于检测过流状况以触发电路200的驱动减少的过流限制。如果输出电流达到第一阈值(这里还称为电流限制阈值)，则电路200因在扬声器230两端的阻抗降而可能已经遭受过流状况，过流保护电路220将输出电流限制为不超过第一阈值的值，但是不关闭电路200。第二阈值TH2 (这里还称为关闭阈值)被用于检测短路状况或其他过流状况以触发电路200的关闭。如果输出电流达到第二阈值TH2，则电路200推定为短路并且因此被关闭。
[0050]相同通道监控是指如下电路配置，其中电流限制逻辑220A和220B均监控它们相应的驱动通道的输出电流，并且如果对于其相应的通道存在过流状况则对于它们相应的通道将输出信号重置为低。换言之，电流限制逻辑220A监控正驱动通道输出电流235并且如果检测到过流状况则将输出信号OUTP重置为低。电流限制逻辑220B监控负驱动通道输出电流245并且如果检测到过流状况则将输出信号OUTN重置为低。
[0051]现在参照图5A所示的代表波形500来更详细地说明电流限制逻辑220A的操作。扬声器230两端的电压等于0UTP-0UTN。因此，当OUTP高且OUTN低时，输出电流235 (和电流感测信号Ics)增大。当OUTP和OUTN两者都高时或者两者都低时，则扬声器230两端的电压为零，输出电流235减小。
[0052]当输出电流235小于电流限制阈值THl时，电流限制逻辑220A对驱动逻辑224A进行驱动，驱动逻辑224A进而驱动半桥驱动电路226A以产生0UTP。在标记510处，输出电流235达到电流限制阈值TH1，电流限制信号315A变高。当电流限制信号315A为高时，对于PWM周期的剩余部分(见虚线标记511)，OUTP被重置为低。当OUTP被重置为低时，扬声器230两端的电压被减小至零，由此将输出电流235减小至电流限制阈值THl (标记512)之下。由此，当电路200因扬声器230两端的阻抗降而遭受过流状况时，电流限制电路220A对驱动逻辑224A进行驱动并且进而驱动开关226A，从而将OUTP的输出电流235限制为电流限制阈值THl的值。尽管未示出，如果输出电流235达到关闭阈值TH2，则由关闭逻辑260产生的关闭信号OCSD变高并且触发放大器电路200的关闭。
[0053]应当理解的是，电流限制逻辑220B与上述电流限制逻辑220A相似地操作。见图5B，根据前述公开例如波形550与电流限制逻辑220B的操作对应。
[0054]在图2所示的示例性D类放大器电路实施例中，电路不能够识别短路状况而可能将真正的短路状况掩饰，因此电路200—般在短路状况下不能关闭。例如，参照图5C所示的波形555，OUTP在标记515处被短路，由此当OUTP为高时导致输出电流235出现尖峰(标记516)。由于短路状况，输出电流235对于每个OUTP周期上升至第一阈值TH1，导致电流限制信号315A变高，由此对于每个周期将OUTP重置为低(标记517)。当OUTP再次变高时，输出电流235再次出现峰升至第一阈值TH1，电流限制信号315A在能够触发关闭信号OCSD之前再次触发OUTP的重置。结果，输出电流235被反复地限制成第一阈值TH1，因此即使电路200正在遭受短路状况时，也不能够到达第二阈值TH2以触发使电路200关闭的关闭信号OCSD。
[0055]现在参照图6，图6示出根据本公开的示例性实施例的并入过流保护方案的BTL D类音频放大器电路600的示例。放大器电路600包括与上面所述的图2中提供的电路相似的电路，其中相似的附图标记表示相似的部件。
[0056]放大器电路600用电流限制逻辑620A和620B替换图2的电流限制逻辑220A和220B,现在将参照图6、图7A和图7B对其详细说明。如图6和图7A所示，电流限制逻辑620A接收PWM信号209A、第一阈值TH1、代表性输出信号0UTN’、以及感测电流Icsn。代表性输出信号0UTN’指示输出信号OUTN的逻辑状态。感测电流Icsn是由耦合至开关放大器电路222B的输出以感测负通道输出信号电流245的电流感测电路215B生成的。在比较电路710A处，将指示OUTN电流245的感测电流Icsn与第一阈值THl比较。如果感测电流Icsn小于第一阈值TH1，则比较电路710A输出为低的电流限制信号715A，如果感测电流Icsn等于或大于第一阈值TH1，则比较电路710A输出为高的电流限制信号715A。由此，当超过第一阈值THl时，电流限制信号715A为逻辑高，这例如指示在负通道输出OUTN处存在过流状况。
[0057]输出电路730A接收PWM信号209A、电流限制信号715A和代表性输出信号0UTN’，并且响应于电流限制信号715A而产生用于驱动开关放大器222A以控制输出信号OUTP的输出信号L0GP。因此，正驱动通道的电流限制逻辑620A响应于负驱动通道输出电流245而控制正通道输出信号OUTP。
[0058]如图6和图7B所示，电流限制逻辑620B接收PWM信号209B、第一阈值THl、代表性输出信号0UTP’、以及感测电流Icsp。代表性输出信号0UTP’指示输出信号OUTP的逻辑状态。感测电流Icsp是由耦合至开关放大器电路222A的输出以感测正通道输出信号电流235的电流感测电路215A生成的。在比较电路710B处，将指示OUTP电流235的感测电流Icsp与第一阈值THl比较。如果感测电流Icsp小于第一阈值TH1，则比较电路710B输出为低的电流限制信号715B，如果感测电流Icsp等于或大于第一阈值TH1，则比较电路710B输出为高的电流限制信号715B。由此，当超过第一阈值THl时，电流限制信号715B为逻辑高，这例如指示在正通道输出OUTP处存在过流状况。
[0059]输出电流730B接收PWM信号209B、电流限制信号715B和代表性输出信号0UTP’，并且响应于电流限制信号715B而产生用于驱动开关放大器222B以控制输出信号OUTN的输出信号L0GN。因此，负驱动通道的电流限制逻辑620B响应于正驱动通道输出电流235而控制负通道输出信号0UTN。
[0060]现在参照图8A，示出包括输出电路730A的示例性电路的实施例。代表性输出信号OUTNj在NOT门805A处被反相，然后传递至NOR锁存器810A的重置输入。电流限制信号715A在NOR锁存器810A的设定输入处被接收。NOR门820A在第一输入处接收NOR锁存器输出815A并且在另一输入处接收PWM信号209A。NOR门820A的输出被NOT门825A反相并且输出为电流限制逻辑输出信号L0GP。
[0061]操作时，当负驱动通道输出电流245小于第一阈值THl时(S卩，电流限制信号715A为低)，NOR锁存器输出815A为低，并且无论输出信号OUTN的状态如何，PWM信号209A被输出为LOGP (经由NOR门820A和反相器825A)。当输出电流245大于或等于第一阈值THl时(即，电流限制信号715A为高)，NOR锁存器输出815A为高。因此，NOR门820A输出低状态，该低状态然后被NOT门825A反相，输出信号LOGP被驱动为高从而将OUTP驱动为高状态。注意，在该过流状况下，负通道输出OUTN未被重置为低。而是，正通道输出OUTP被驱动为闻。
[0062]现在参照图8B，示出包括输出电路730B的示例性电路的实施例。代表性输出信号OUTPj在NOT门805B处被反相，然后传递至NOR锁存器810B的重置输入。电流限制信号715B在NOR锁存器810B的设定输入处被接收。NOR门820B在第一输入处接收NOR锁存器输出815B并且在另一输入处接收PWM信号209B。NOR门820B的输出被NOT门825B反相并且输出为电流限制逻辑输出信号L0GN。
[0063]操作时，当正驱动通道输出电流235小于第一阈值THl时(S卩，电流限制信号715B为低)，NOR锁存器输出815B为低，并且无论输出信号OUTP的状态如何，PWM信号209B被输出为L0GN(经由NOR门820B和反相器825B)。当输出电流235大于或等于第一阈值THl时(即，电流限制信号715B为高)，NOR锁存器输出815B为高。因此，NOR门820B输出低状态，该低状态然后被NOT门825B反相，输出信号LOGN被驱动为高从而将OUTN驱动为高状态。注意，在该过流状况下，正通道输出OUTP未被重置为低。而是，负通道输出OUTN被驱动为闻。
[0064]在图6所示的实施例中，过流保护电路(电流限制逻辑620A、620B和关闭逻辑260)实施两个过流阈值和相反通道监控以避免动态阻抗降。第一阈值THl是用于检测过流状况以触发电路600的驱动减少的过流限制。第二阈值TH2被用于检测短路状况或其他过流状况以触发电路600的关闭。相反通道监控是指如下电路配置，其中给定通道的电流限制逻辑监控相反通道的过流状况，并且如果对于该相反通道存在过流状况则将对于其相应的通道将输出信号设定为高。对于本公开的目的而言，应当理解如果输出电流235或245达到至少第一阈值THl则存在过流状况。
[0065]电流限制逻辑620A通过将感测电流信号Icsn与第一阈值比较并且响应于该比较而控制正通道输出OUTP而监控负通道输出OUTN的过流状况。如果电流感测信号Icsn大于或等于第一阈值TH1，则电流限制信号715A被设定为逻辑高，并且电流限制逻辑620A将正通道输出OUTP设定为逻辑高。
[0066]当电流限制信号715A为高时，在负通道输出OUTN处存在过流状况。当发生此时，OUTN保持高，并且LOGP被设定为逻辑高以致使OUTP也变高。如果OUTN被短路(例如，至地)，则OUTN输出电流245将从第一阈值快速地上升至第二阈值，并且将关闭装置600。如果因扬声器230两端的阻抗降而生成电流限制信号715A，则OUTN输出电流245将不上升，这是因为扬声器230两端的电压降将为零(0UTN-0UTP = O)，并且装置600将继续操作。
[0067]相反，电流限制逻辑620B通过将感测电流信号Icsp与第一阈值比较并且响应于该比较而控制负通道输出OUTN而监控正通道输出OUTP的过流状况。如果电流感测信号Icsp大于或等于第一阈值TH1，则电流限制信号715B被设定为逻辑高，并且电流限制逻辑620B将负通道输出OUTN设定为逻辑高。
[0068]当电流限制信号715B为高时，在正通道输出OUTP处存在过流状况。当电流限制信号715B为高时，OUTP也为高，并且LOGN被设定为高以致使OUTN也变高。如果OUTP被短路(例如，至地)，则OUTP输出电流235将从第一阈值THl立即上升至第二阈值TH2，并且将关闭装置600。如果因扬声器230两端的阻抗降而生成电流限制信号715B，则OUTP输出电流235将不上升，这是因为扬声器230两端的电压降将为零(0UTP-0UTN = O)，并且装置600将继续操作。
[0069]该过流保护方案(其中第一通道的电流限制逻辑监控第二通道的过流状况并且响应于此而控制第一通道的输出)在电路600遭受短路状况时起到允许第二通道的输出电流峰升(spike)超过第一阈值THl到第二阈值TH2的作用。此外，该过流保护方案还在第二通道的过流状况是由输出扬声器230两端的阻抗降引起时允许第二通道的输出电流下降至第一阈值THl之下，使得装置600可以继续操作。
[0070]现在参照图9A，图9A图示在短路过流状况期间与放大器电路600的各部件对应的示例性波形900。图9A所示的波形900用于说明电流限制逻辑620B (和关闭逻辑260)的操作，然而应当理解，电流限制逻辑620A以相似的方式操作。在图9A所示的示例中，正通道输出OUTP在标记905处被短路至地。因此，当OUTP变高时，输出电流235峰升(标记906)。当OUTP输出电流235达到第一阈值THl时，过流限制信号715B在标记910处变高。当过流限制信号715B变高时，OUTP保持为高，并且电流限制逻辑输出信号LOGN变高，致使OUTN变高，如图9A所示。
[0071]扬声器230两端的电压等于0UTP-0UTN，该电压在正常状况下为零。但是，由于OUTP被短路至地并且OUTP保持为逻辑高状态，输出电流235继续上升直到达到第二阈值TH2为止。在该点处(标记907)，在标记915处设置关闭信号0CSD，放大器电路600被关闭以保护免受短路、过流状况。
[0072]现在参照图9B，图9B图示在由扬声器230两端的阻抗降引起的过流状况期间与放大器电路600的各部件对应的示例性波形950。图9B所示的波形950用于说明电流限制逻辑620B (和关闭逻辑260)的操作，然而再次应当理解，电流限制逻辑620A以相似的方式操作。在图9B所示的示例中，输出电流235随着电路600的操作而继续上升。在标记920处，输出电流235达到第一阈值THl，这触发电流限制信号715B上升(标记920)。当过流限制信号715B变高时，OUTP保持为高，并且电流限制逻辑输出信号LOGN变高，致使OUTN变高，如图9B所示的标记921处。由于在扬声器230两端的阻抗降而发生的过流状况(并且不是短路状况)，0UTP等于0UTN，扬声器230两端的电压降为零。这样，输出电流235开始下降(标记922处)到阈值THl之下，并且随着电路600继续操作，在随后的周期中输出电流235再次限制为第一阈值THl。
[0073]所提出的过流保护方案能够精确地区分短路状况和阻抗降，并且实施适当的保护措施以在过流状况是因阻抗降引起时允许D类音频放大器继续操作或者在过流状况是短路状况引起时允许D类首频放大器关闭。
[0074]所公开的过流保护电路一般地关于在短路接地时发生的短路状况进行说明。然而，应当理解，所公开的过流保护电路还可以用于免于遭受在因短路至Vcc而引起的过流状况。
[0075]上述说明以示例和非限制性示例的方式为本实用新型的一个或多个示例性实施例提供了全面和有益的说明。然而，对于相关领域的普通技术人员显而易见的是，在结合附图和所附的权利要求阅读的前面的说明的基础上可以进行各种修改和调整。然而，对本实用新型教导的所有的这些和类似的变形仍落在如所附的权利要求所限定的本实用新型的范围内。
【权利要求】
1.一种用于在D类音频放大器电路中提供过流保护的系统，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电流保护电路包括: 第一过流检测电路，所述第一过流检测电路可操作用于通过将所述第二驱动通道的所述输出电流与第一过流阈值比较并且如果所述第二驱动通道的所述输出电流达到所述第一过流阈值则生成第一电流限制信号，来检测过流状况；以及 第一输出电路，所述第一输出电路可操作用于响应于所述第一电流限制信号而生成用于将所述第一驱动通道的所述输出信号驱动至与所述第二驱动通道的所述输出信号相同的状态的第一驱动信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述关闭电路包括: 第一比较器电路，所述第一比较器电路可操作用于将所述第二驱动通道的所述输出电流与所述关闭阈值比较并且如果所述第二驱动通道的所述输出电流达到所述关闭阈值则生成关闭信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一驱动通道还包括第一滤波电路、可操作用于生成指示经滤波的第一输入信号的脉宽调制信号的第一比较器、以及可操作用于响应于由所述第一电流保护电路生成的第一驱动信号而控制所述第一通道输出信号的第一开关放大器电路。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一开关放大器电路包括第一半桥驱动电路。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括: 第二电流保护电路，所述第二电流保护电路被配置成监控所述第一驱动通道的输出电流，并且响应于所述第一驱动通道的过流状况而将所述第二驱动通道的所述输出信号驱动至与所述第一驱动通道的所述输出信号相同的状态； 其中所述关闭电路还被配置成如果所述第一驱动通道的所述输出电流达到所述关闭阈值则关闭所述D类音频放大器电路。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二电流保护电路包括: 第二过流检测电路，所述第二过流检测电路可操作用于通过将所述第一驱动通道的所述输出电流与第二过流阈值比较并且如果所述第一驱动通道的所述输出电流达到所述第二过流阈值则生成第二电流限制信号，来检测过流状况；以及 第二输出电路，所述第二输出电路可操作用于响应于所述第二电流限制信号而生成用于将所述第二驱动通道的所述输出信号驱动至与所述第一驱动通道的所述输出信号相同的状态的第二驱动信号。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述关闭电路还包括: 第二比较器电路，所述第二比较器电路可操作用于将所述第一驱动通道的所述输出电流与所述关闭阈值比较并且如果所述第一驱动通道的所述输出电流达到所述关闭阈值则生成第二关闭信号。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一电流保护电路包括所述第一驱动通道的一部分，并且所述第二电流保护电路包括所述第二驱动通道的一部分。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第二驱动通道还包括第二滤波电路、可操作用于生成指示经滤波的第二输入信号的脉宽调制信号的第二比较器、以及可操作用于响应于由所述第二电流保护电路生成的第二驱动信号而控制所述第二通道输出信号的第二开关放大器电路。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第二开关放大器电路包括第二半桥驱动电路。
12.—种电路，其特征在于，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如果超过所述第二阈值则致使电路关闭。
【文档编号】H03F1/52GK204180020SQ201420495614
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】刘启宇, 杜如峰 申请人:意法半导体研发(深圳)有限公司