直流電流檢測保護(hù)電路和應(yīng)用其的d類放大器的制造方法
【專利摘要】公開了一種直流電流檢測保護(hù)電路和應(yīng)用其的D類放大器。本發(fā)明通過檢測在理想狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)互補的兩路差分脈寬調(diào)制信號(D類放大器脈寬調(diào)制電路的輸出信號)，比較一路脈寬調(diào)制信號占空比與另一路脈寬調(diào)制信號的占空比之間的差值，在占空比的差值過大時，判斷存在直流電流輸入到D類放大器中，輸出保護(hù)信號對D類放大器進(jìn)行保護(hù)，由此，可以以較小的功耗檢測D類放大器輸入信號中是否包含直流電流，并為D類放大器提供保護(hù)。而且，由于與D類放大器的脈寬調(diào)制信號同步，可以實現(xiàn)實時檢測。
【專利說明】
直流電流檢測保護(hù)電路和應(yīng)用其的D類放大器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電子電路技術(shù)，具體設(shè)及一種直流電流檢測保護(hù)電路和應(yīng)用其的D類 放大器。
【背景技術(shù)】
[0002] D類放大器電路是一種開關(guān)型的功放電路，其與線性功放電路相比，具有效率高、 發(fā)熱少的特點，因此被廣泛應(yīng)用于智能電視、手機等消費電子產(chǎn)品領(lǐng)域。
[0003] 圖1是現(xiàn)有的D類放大器的電路示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的D類放大器通常 包括積分電路1、脈寬調(diào)制電路2、驅(qū)動功率級電路3和反饋電路（圖1中的反饋電阻）。通過向 積分電路1輸入差分音頻信號，積分電路將差分音頻信號和反饋電路的反饋信號疊加并通 過積分操作進(jìn)行濾波，濾除D類放大器工作頻段(例如音頻）W外的噪聲信號。脈寬調(diào)制電路 2用于將積分電路1輸出的差分信號調(diào)制為脈寬調(diào)制(Pulse Wi化h Modulation,PWM)信號。 脈寬調(diào)制電路2通常通過將差分信號分別與一個Ξ角波信號比較，通過比較器輸出對應(yīng)的 PWM信號。驅(qū)動功率級電路3采用如圖2所示的兩路放大電路構(gòu)成的全橋電路，通過晶體管半 橋的交替工作將PWM信號的功率放大。反饋電路用于將輸出信號反饋到輸入端。在應(yīng)用為音 頻功率放大器時，由驅(qū)動功率級電路3輸出的放大信號可W直接傳輸至揚聲器還原為音頻 信號(揚聲器本身具有一定的低通濾波能力）或經(jīng)由低通濾波電路還原為音頻信號傳輸至 揚聲器播放。通常，D類放大器還會在積分電路1的輸入端連接濾波電容W進(jìn)行直流濾波。
[0004] 現(xiàn)有的D類放大器在輸入濾波電容出現(xiàn)損壞或輸入端口被短路時，會使得直流 (DC)電流流入D類放大器，并經(jīng)放大后輸入到后級電路(例如揚聲器），如果直流電流足夠大 且持續(xù)時間較長就會導(dǎo)致后級電路的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種直流電流檢測保護(hù)電路和應(yīng)用其的D類放大器，W較小 的功耗檢測D類放大器輸入信號中是否包含直流電流，避免直流輸入電流損壞后級電路，為 D類放大器提供保護(hù)。
[0006] 第一方面，一種直流電流檢測保護(hù)電路，適用于D類放大器，所述D類放大器用于將 差分輸入信號轉(zhuǎn)換為第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào)制信號后放大，所述直流電流檢測保 護(hù)電路包括：
[0007] 占空比差值檢測電路，用于檢測所述第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào)制信號的占 空比差值，在檢測輸出端輸出表征所述占空比差值的檢測電壓；
[0008] 第一比較器，用于在所述檢測電壓大于第一闊值時輸出第一比較信號；
[0009] 第二比較器，用于在所述檢測電壓小于第二闊值時輸出第二比較信號；
[0010] 邏輯檢測電路，用于根據(jù)至少一個預(yù)定檢測周期內(nèi)的所述第一比較信號和所述第 二比較信號輸出保護(hù)信號。
[0011] 優(yōu)選地，所述占空比差值檢測電路包括：
[0012]電容，連接在檢測輸出端和接地端之間；
[0013] 充電支路，與所述檢測輸出端連接，用于受控向所述電容充電；
[0014] 放電支路，與所述檢測輸出端連接，用于受控從所述電容放電；W及，
[0015] 充放電控制電路，用于控制所述充電支路在所述第一脈寬調(diào)制信號的電平大于第 二脈寬調(diào)制信號的電平時充電，同時控制所述放電支路在所述第一脈寬調(diào)制信號的電平小 于第二脈寬調(diào)制信號的電平時放電。
[0016] 優(yōu)選地，所述充電支路包括相互串聯(lián)的第一電流源和第一開關(guān)；
[0017] 所述放電支路包括相互串聯(lián)的第二電流源和第二開關(guān)；
[0018] 其中，所述第一開關(guān)受控導(dǎo)通W控制所述充電電路充電，所述第二開關(guān)受控導(dǎo)通 W控制所述放電支路放電。
[0019] 優(yōu)選地，在所述第一脈寬調(diào)制信號和所述第二脈寬調(diào)制信號的電平相等時，所述 充放電控制電路控制所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均導(dǎo)通;或者，
[0020] 在所述第一脈寬調(diào)制信號和所述第二脈寬調(diào)制信號的電平相等時，所述充放電控 制電路所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均關(guān)斷。
[0021] 優(yōu)選地，所述直流電流檢測保護(hù)電路還包括：
[0022] 復(fù)位電路，與所述檢測輸出端連接，用于復(fù)位所述電容；
[0023] 其中，所述邏輯檢測電路用于每隔預(yù)定檢測周期輸出復(fù)位信號控制所述復(fù)位電路 進(jìn)行復(fù)位操作，并在預(yù)定時間段內(nèi)檢測到第一比較信號的周期數(shù)大于保護(hù)闊值輸出所述保 護(hù)信號或在預(yù)定時間段內(nèi)檢測到第二比較信號的周期數(shù)量大于保護(hù)闊值時輸出所述保護(hù) 信號。
[0024] 優(yōu)選地，所述直流電流檢測保護(hù)電路還包括：
[0025] 復(fù)位電路，與所述檢測輸出端連接，用于復(fù)位所述電容；
[0026] 其中，所述邏輯檢測電路用于每隔預(yù)定檢測期輸出復(fù)位信號控制所述復(fù)位電路進(jìn) 行復(fù)位操作，所述邏輯檢測電路在連續(xù)Μ個檢測周期均檢測到第一比較信號時輸出所述保 護(hù)信號，或者，所述邏輯電路在連續(xù)Μ個檢測周期均檢測到第二比較信號時輸出所述保護(hù)信 號，Μ為大于2的整數(shù)。
[0027] 優(yōu)選地，所述復(fù)位電路包括：
[00%]第一電阻和第Ξ開關(guān)，串聯(lián)連接在電源端和檢測輸出端之間；
[0029] 第二電阻和第四開關(guān)，串聯(lián)連接在檢測輸出端和接地端之間；
[0030] 其中，所述第Ξ開關(guān)和所述第四開關(guān)受控于復(fù)位信號同時導(dǎo)通。
[0031] 優(yōu)選地，所述充放電控制電路根據(jù)復(fù)位信號控制所述充電支路和所述放電支路同 時工作。
[0032] 優(yōu)選地，充放電控制電路包括：
[0033] 第一非口，輸入所述第二脈寬調(diào)制信號；
[0034] 第一與非口，一個輸入端輸入所述第一脈寬調(diào)制信號，另一個輸入端與所述第一 非口的輸出端連接；
[0035] 第二非口，輸入所述第一脈寬調(diào)制信號；
[0036] 第二與非口，一個輸入端輸入所述第二脈寬調(diào)制信號，另一個輸入端與所述第二 非口的輸出端連接；
[0037] 第一或非口，一個輸入端輸入所述復(fù)位信號，另一個輸入端與所述第一與非口的 輸出端連接，輸出充電支路的控制信號；
[0038] 第二或非口，一個輸入端輸入所述復(fù)位信號，另一個輸入端與所述第二與非口的 輸出端連接，輸出放電支路的控制信號。
[0039] 優(yōu)選地，還包括闊值生成電路，所述闊值生成電路包括：
[0040] 第Ξ電阻，連接在電源端和第一闊值輸出端之間；
[0041] 第四電阻，連接在所述第一闊值輸出端和第二闊值輸出端之間；
[0042] 第五電阻，連接在所述第二闊值輸出端和接地端之間；
[0043] 其中，所述第一闊值輸出端輸出所述第一闊值，第二闊值輸出端輸出所述第二闊 值。
[0044] 第二方面，提供一種D類放大器，包括：
[0045] 積分電路，用于輸入差分信號輸出修正后的差分信號；
[0046] 脈寬調(diào)制電路，用于分別輸入修正后的差分信號生成第一脈寬調(diào)制信號和第二脈 寬調(diào)制信號；
[0047] 驅(qū)動功率級電路，用于分別放大所述第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào)制信號；W 及，
[0048] 如上所述的直流電流檢測保護(hù)電路，與所述驅(qū)動功率級電路連接；
[0049] 其中，所述驅(qū)動功率級電路在接收到所述保護(hù)信號后切換為無輸出狀態(tài)或高阻狀 態(tài)。
[0050] 本發(fā)明通過檢測在理想狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)互補的兩路差分脈寬調(diào)制信號(D類放大器脈 寬調(diào)制電路的輸出信號），比較一路脈寬調(diào)制信號占空比與另一路脈寬調(diào)制信號的互補信 號的占空比之間的差值，在占空比的差值過大時，判斷存在直流電流輸入到D類放大器中的 情形，輸出保護(hù)信號對D類放大器進(jìn)行保護(hù)，由此，可較小的功耗檢測D類放大器輸入信 號中是否包含直流電流，并為D類放大器提供保護(hù)。而且，由于與D類放大器的脈寬調(diào)制信號 同步，可W實現(xiàn)實時檢測。
【附圖說明】
[0051] 通過W下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述W及其它目的、特征和 優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：
[0052] 圖1是現(xiàn)有的D類放大器的電路示意圖；
[0053] 圖2是半橋式驅(qū)動功率級電路其中一路的電路示意圖；
[0054] 圖3是本發(fā)明實施例的D類放大器的電路示意圖；
[0055] 圖4是本發(fā)明實施例的直流電流檢測保護(hù)電路的一個優(yōu)選實施方式的示意圖；
[0056] 圖5是本發(fā)明實施例的直流電流檢測保護(hù)電路的另一個優(yōu)選實施方式的示意圖；
[0057] 圖6是圖5所示的直流電流檢測保護(hù)電路的充放電控制電路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0058] W下基于實施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是本發(fā)明并不僅僅限于運些實施例。在下 文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有 運些細(xì)節(jié)部分的描述也可w完全理解本發(fā)明。為了避免混淆本發(fā)明的實質(zhì)，公知的方法、過 程、流程、元件和電路并沒有詳細(xì)敘述。
[0059] 此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且 附圖不一定是按比例繪制的。
[0060] 同時，應(yīng)當(dāng)理解，在W下的描述中，"電路"是指由至少一個元件或子電路通過電氣 連接或電磁連接構(gòu)成的導(dǎo)電回路。當(dāng)稱元件或電路"連接到"另一元件或稱元件/電路"連接 在"兩個節(jié)點之間時，它可W是直接禪接或連接到另一元件或者可W存在中間元件，元件之 間的連接可W是物理上的、邏輯上的、或者其結(jié)合。相反，當(dāng)稱元件"直接禪接到"或"直接連 接到"另一元件時，意味著兩者不存在中間元件。
[0061] 除非上下文明確要求，否則整個說明書和權(quán)利要求書中的"包括"、"包含"等類似 詞語應(yīng)當(dāng)解釋為包含的含義而不是排他或窮舉的含義;也就是說，是"包括但不限于"的含 義。
[0062] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語"第一"、"第二"等僅用于描述目的，而不 能理解為指示或暗示相對重要性。此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，"多個"的含義 是兩個或兩個W上。
[0063] 圖3是本發(fā)明實施例的D類放大器的電路示意圖。如圖3所示，所述D類放大器包括 積分電路1、脈寬調(diào)制電路2、驅(qū)動功率級電路3、反饋電路Rc和RdW及直流電流檢測保護(hù)電 路4。
[0064] 其中，積分電路1包括運算放大器0PA，所述積分電路輸入一對差分信號輸出經(jīng)修 正后的差分信號Vopa和Vopb。積分電路1的輸入端和差分信號輸入端之間還可W設(shè)置濾波 電容對差分信號進(jìn)行直流濾波。
[00化]積分電路1包括運算放大器0PA、電阻Ra、電阻肺、第一積分電容C1和第二積分電容 C2。運算放大器0PA為兩輸入兩輸出的運算放大器。電阻Ra連接在積分電路1的第一輸入端 和運算放大器0PA的第一輸入端之間。電阻Rb連接在積分電路1的第二輸入端和運算放大器 0PA的第二輸入端之間。第一積分電容C1連接在運算放大器Γ的第一輸入端和第一輸出端 之間。第二積分電容C2連接在運算放大器Γ的第二輸入端和第二輸出端之間。
[0066]脈寬調(diào)制電路2用于分別輸入修正后的差分信號Vopa和Vopb生成第一脈寬調(diào)制信 號Vpwma和第二脈寬調(diào)制信號化wmb。其中，第一脈寬調(diào)制信號化wma由差分信號Vopa調(diào)制獲 得，第二脈寬調(diào)制信號由差分信號Vopb調(diào)制獲得。優(yōu)選地，脈寬調(diào)制電路2包括兩個并列的 比較器，一個比較器比較差分信號Vopa和Ξ角波Vtri輸出第一脈寬調(diào)制信號化wma。另一個 比較器比較差分信號Vopb和Ξ角波Vtri輸出第二脈寬調(diào)制信號Vpwmb，由此，可W方便地將 兩路差分信號調(diào)制為PWM信號。當(dāng)然，脈寬調(diào)制電路2也可W采用其它電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)PWM調(diào) 審IJ。通常，對于輸入的具有相反相位的差分信號，脈寬調(diào)制電路2調(diào)制使得第一脈寬調(diào)制信 號化wma和第二脈寬調(diào)制信號化wmb具有相同的相位，在運種狀態(tài)下第二脈寬調(diào)制信號 化wmb實際上與其對應(yīng)的輸入信號Vinb具有相反的相位。在理想狀態(tài)下，第一脈寬調(diào)制信號 化wma和第二脈寬調(diào)制信號化wmb同時為高電平，同時為低電平。W下的電路設(shè)置基于運一 前提進(jìn)行。當(dāng)然，在某些情況下，脈寬調(diào)制電路2可W使得調(diào)制輸出的第一脈寬調(diào)制信號 化wma和第二脈寬調(diào)制信號化wmb相位互補，在此情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易通過調(diào)整檢 測的信號來實現(xiàn)本發(fā)明。
[0067] 驅(qū)動功率級電路3于分別放大所述第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào)制信號，輸出 輸出信號Vouta和Voutb。驅(qū)動功率級電路3可W采用兩路如圖2所示的功率放大電路。如圖2 所示，一路功率放大電路包括串聯(lián)在電源與地之間的兩個晶體管。在輸入的脈寬調(diào)制信號 為高電平時，與電源連接的晶體管導(dǎo)通，與地連接的晶體管關(guān)斷，從而輸出電源限定的電壓 和電流。在輸入的脈寬調(diào)制信號為低電平時，與地連接的晶體管導(dǎo)通，與電源連接的晶體管 關(guān)斷。由此，可W將PWM信號放大。
[0068] 反饋電路連接在驅(qū)動功率級電路3的差分輸出端和積分電路1之間。具體地，反饋 電路由兩路反饋電阻Rc和Rd組成，其中，反饋電阻Rc連接在驅(qū)動功率級電路3的第一輸出端 和積分電路1的運算放大器0PA的第一輸入端之間，反饋電阻Rd連接在驅(qū)動功率級電路3的 第二輸出端和積分電路1的運算放大器0PA的第二輸入端之間。
[0069] 直流電流檢測保護(hù)電路4用于控制脈寬調(diào)制電路2W及驅(qū)動功率級電路3連接，通 過脈寬調(diào)制電路2輸出第一脈寬調(diào)制信號Vpwma和第二脈寬調(diào)制信號化wmb檢測直流電流， 在檢測到直流電流時輸出保護(hù)信號FAULT控制驅(qū)動功率級電路3切換到無輸出狀態(tài)或高阻 狀態(tài)。具體地，保護(hù)信號FAULT可W直接控制驅(qū)動功率級電路3切換為無輸出狀態(tài)或高阻狀 態(tài)，也可W由保護(hù)信號FA化T觸發(fā)一個使能信號化Z控制驅(qū)動功率級電路3切換為無輸出狀 態(tài)或高阻狀態(tài)。在本發(fā)明實施例中，高阻狀態(tài)是驅(qū)動功率級電路3相對于其電源輸入端雖然 仍然具有輸出但具有極高（大于預(yù)定闊值）的電阻，使得其實質(zhì)上不能對輸入信號進(jìn)行放 大，從而即使輸入信號中存在直流電流，驅(qū)動功率級電路也不會對后續(xù)電路造成損壞。
[0070] 具體地，如圖4所示，直流電流檢測保護(hù)電路4包括占空比差值檢測電路41、第一比 較器CMP1、第二比較器CMP2和邏輯檢測電路42。
[0071] 其中，占空比差值檢測電路41包括電容C、充電支路41a和放電支路4化W及充放電 控制電路41C。占空比差值檢測電路41通過檢測脈寬調(diào)制信號化wma和化wmb獲取兩者之間 的占空比差值，在檢測輸出端det輸出的表征占空比差值的檢測電壓Vdet。
[0072] 如圖4所示，電容C連接在檢測輸出端det和接地端之間。充電支路41a與檢測輸出 端det連接，用于受控向電容C充電。具體地，充電支路41a連接在電源端vdd和檢測輸出端 det之間，包括相互串聯(lián)的第一電流源A1和第一開關(guān)S1。放電支路4化與檢測輸出端det連 接，用于受控從電容C放電。具體地，放電支路4化連接在檢測輸出端det和接地端之間，包括 相互串聯(lián)的第二電流源A2和第二開關(guān)S2。在第一開關(guān)S1導(dǎo)通時，第一電流源A1向電容C注入 電流，充電支路處于工作狀態(tài)。在第二開關(guān)S2導(dǎo)通時，第二電流源A2從電容巧由取電流，放電 支路處于工作狀態(tài)。可W設(shè)置使得第一電流源A1的電流等于第二電流源A2的電流，由此，在 充電支路41a和放電支路41b同時工作時電容C的電壓Vdet不變。由此，可W通過對電容C的 充放電模擬電路中脈寬調(diào)制信號的狀態(tài)，由于直流檢測保護(hù)電路實際上并不需要對脈寬調(diào) 制信號進(jìn)行采樣，其電路參數(shù)與D類放大器的電路參數(shù)沒有直接關(guān)系，因此，第一電流源A1 和第二電流源A2的電流可W設(shè)置得較小，例如10mA，由此可W減小電路功耗。在一個優(yōu)選實 施方式中，第一開關(guān)S1由第一脈寬調(diào)制信號Vpwma控制，第二開關(guān)S2由第二脈寬調(diào)制信號 化wmb控制。由此，充電支路41在第一脈寬調(diào)制信號化wma為高電平時充電，放電支路41b在 第二脈寬調(diào)制信號化wmb為高電平。所W，在第一脈寬調(diào)制信號化wma和第二脈寬調(diào)制信號 化wmb嚴(yán)格互補時，充電支路41a和放電支路4化同時工作或同時停止工作，由于充放電電流 相等，因此，在兩路差分的脈寬調(diào)制信號互補時，電容C的電壓不變。在D類放大器的輸入信 號中存在直流電流時，在第一脈寬個調(diào)制信號Vpwma和第二脈寬調(diào)制信號Vpwmb會存在失 配，從而導(dǎo)致兩者并不嚴(yán)格互補。此時，可能兩者同時為高電平或低電平。在第一脈寬調(diào)制 信號Vpwma為高電平時，且第二脈寬調(diào)制信號Vpwmb為低電平時，說明第一脈寬調(diào)制信號 化wma的占空比比第二脈寬調(diào)制信號化wmb大，同時也說明輸出信號Vouta所對應(yīng)的音頻信 號的幅值大于輸出信號Voutb所對應(yīng)的音頻信號的幅值，充電支路41a進(jìn)行充電，而放電支 路4化不工作，電容C的電壓Vdet上升。在第一脈寬調(diào)制信號化wma為低電平時，且第二脈寬 調(diào)制信號Vpwmb為高電平時，說明第一脈寬調(diào)制信號Vpwma的占空比比第二脈寬調(diào)制信號 化wmb小，同時也說明輸出信號Vouta所對應(yīng)的音頻信號的幅值小于輸出信號Voutb所對應(yīng) 的音頻信號的幅值，此時，充電支路41a不工作，而放電支路41b進(jìn)行放電，電容C的電壓Vdet 下降。較大的差分輸入信號中可能疊加有直流分量。由此，電容C的電壓Vdet滿足:Vdet = I* tl/c-I*t2/c = I*At/c，其中，I為電流源的電流，tl表示Vouta〉Voutb所持續(xù)的時間，t2表 示Vouta<Voutb所持續(xù)的時間，At = tl-t2，則Δ?可表征Vouta的占空比與Voutb的占空比 之間的差值，C為電容C的電容值，因此，Vdet可W表征Vouta的占空比與Voutb的占空比之間 的差值。進(jìn)而，可W由兩個比較器來比較該差值是否過大或過小。
[0073]充放電控制電路41c用于控制充電支路41a在第一脈寬調(diào)制信號的電平大于第二 脈寬調(diào)制信號的電平時充電，并控制放電支路41b在第一脈寬調(diào)制信號的電平小于第二脈 寬調(diào)制信號的電平時放電。充放電控制電路41c輸入第一、第二脈寬調(diào)制信號，對第一開關(guān) S1輸出第一脈寬調(diào)制信號Vpwma，對第二開關(guān)S2輸出第二脈寬調(diào)制信號Vpwmb。容易理解，充 放電控制電路41c也可W采用其它的電路結(jié)構(gòu)或方式來實現(xiàn)。
[0074]第一比較器CMP1用于在檢測輸出端的電壓Vdet大于第一闊值化ef a時輸出第一比 較信號Det_a。第二比較器CMP2用于在檢測輸出端的電壓Vdet小于第二闊值化e化時輸出第 二比較信號Det_b。第一比較信號〇61:_曰可^表征第一脈寬調(diào)制信號化wma和第二脈寬調(diào)制 信號化wmb的占空比差值過高。運說明第一脈寬調(diào)制信號化wma中可能混入了直流信號。第 二比較信號〇6*_6可^表征第二脈寬調(diào)制信號化wmb的占空比與第一脈寬調(diào)制信號化wma占 空比的差值過高。運說明第二脈寬調(diào)制信號化wmb中可能混入了直流信號。
[0075] 邏輯檢測電路42用于根據(jù)至少一個預(yù)定檢測周期內(nèi)的所述第一比較信號〇6*_曰和 所述第二比較信號Det_b輸出保護(hù)信號FA化T。例如，邏輯檢測電路42在檢測到第一比較信 號〇6*_曰或第二比較信號〇6*_6即輸出保護(hù)信號FA化T，或連續(xù)多個周期檢測到同一比較信 號時輸出保護(hù)信號FAULT。邏輯檢測電路42可W輸入時鐘信號CLK_TW供其進(jìn)行時序控制。
[0076] 本實施例通過檢測在理想狀態(tài)下應(yīng)當(dāng)互補的兩路差分脈寬調(diào)制信號(D類放大器 脈寬調(diào)制電路的輸出信號），比較一路脈寬調(diào)制信號占空比與另一路脈寬調(diào)制信號的互補 信號的占空比之間的差值，在占空比的差值過大時，判斷由直流電流輸入到D類放大器中， 輸出保護(hù)信號FAULT對D類放大器進(jìn)行保護(hù)，由此，可較小的功耗檢測D類放大器輸入信 號中是否包含直流電流，并為D類放大器提供保護(hù)。
[0077] 圖5是本發(fā)明實施例的直流電流檢測保護(hù)電路另一個優(yōu)選實施方式的示意圖。如 圖5所示，直流電流檢測保護(hù)電路4包括占空比檢測電路41、第一比較器CMP1、第二比較器 CMP2、邏輯檢測電路42、復(fù)位電路43和闊值生成電路44。
[0078] 其中，占空比檢測電路41的電路結(jié)構(gòu)與圖4相同，在此不再寶述。
[0079] 在本優(yōu)選實施方式中，復(fù)位電路43與檢測輸出端det連接，用于復(fù)位電容C兩端電 壓。具體地，復(fù)位電路43包括第一電阻Rl、第二電阻R2、第Ξ開關(guān)S3和第四開關(guān)S4。其中，第 一電阻R1和第Ξ開關(guān)S3串聯(lián)連接在電源端vdd和檢測輸出端det之間，第二電阻R2和第四開 關(guān)S4串聯(lián)連接在檢測輸出端det和接地端之間。第Ξ開關(guān)S3和第四開關(guān)S4受控于復(fù)位信號 RST(在復(fù)位信號RST有效時）同時導(dǎo)通。在第Ξ開關(guān)S3和第四開關(guān)S4同時導(dǎo)通時，電容C可W 通過第一電阻R1和第二電阻R2與電源端vdd或接地端進(jìn)行電荷交換，從而使得檢測輸出端 det的電壓被復(fù)位為初始值。該初始值由第一電阻R1和第二電阻R2的阻值決定。優(yōu)選地，為 了便于電路設(shè)計，可W將第一電阻R1與第二電阻R2的阻值設(shè)置為相等。
[0080] 邏輯檢測電路42每隔預(yù)定檢測周期輸出復(fù)位信號RST控制復(fù)位電路43進(jìn)行復(fù)位操 作，并在預(yù)定時間段內(nèi)（例如包括連續(xù)1000個檢測周期的時間段)檢測到接收到第一比較信 號Det_a的周期數(shù)大于保護(hù)闊值輸出所述保護(hù)信號FA化T或在預(yù)定時間段內(nèi)檢測到接收到 第二比較信號Det_b的周期數(shù)量大于保護(hù)闊值時輸出保護(hù)信號FA化T。也就是說，邏輯檢測 電路42在每隔預(yù)定檢測周期（例如1ms的檢測周期）內(nèi)監(jiān)控是否接收到第一比較信號Det_a (表征Vouta的占空比大于Voutb的占空比）或第二比較信號Det_b(表征Vouta的占空比小于 Vou憂的占空比），記錄結(jié)果并進(jìn)行復(fù)位，在下一個周期再次監(jiān)控比較結(jié)果。如果在1000個檢 測周期的時間段內(nèi)（1S的時間內(nèi)），有大于保護(hù)闊值(例如，800)的數(shù)量的周期中均接收到了 第一比較信號Det_a，則說明第一輸出信號Vouta的占空比持續(xù)地大于第二輸出信號Voutb 的占空比，存在正的直流電流，需要進(jìn)行保護(hù)?；蛘撸绻?000個檢測周期的時間段內(nèi)（IS 的時間內(nèi)），有大于保護(hù)闊值(例如，800)的周期中均接收到了第二比較信號Det_b，則說明 第一輸出信號Vouta的占空比持續(xù)地小于第二輸出信號Voutb的占空比，存在負(fù)的直流電 流，需要進(jìn)行保護(hù)。
[0081] 可選地，邏輯檢測電路42還可W依據(jù)不同的判定規(guī)則來輸出保護(hù)信號FA化T，例 如，邏輯檢測電路42可W用于每隔預(yù)定檢測期輸出復(fù)位信號RST控制所述復(fù)位電路進(jìn)行復(fù) 位操作，并在連續(xù)M(M大于等于2)個檢測周期均檢測到第一比較信號時輸出保護(hù)信號 FA化T，或者，在連續(xù)Μ個檢測周期均檢測到第二比較信號時輸出保護(hù)信號FAULT。也就是說， 邏輯檢測電路42在每隔預(yù)定檢測周期（例如1ms的周期）內(nèi)監(jiān)控是否接收到第一比較信號 Det_a(表征Vouta的占空比大于Voutb的占空比）或第二比較信號Det_b(表征Vouta的占空 比小于Vou憂的占空比），記錄結(jié)果并進(jìn)行復(fù)位，在下一個周期再次監(jiān)控比較結(jié)果。如果連續(xù) 多個周期均接收到第一比較信號Det_a，則說明第一輸出信號Vouta持續(xù)地大于第二輸出信 號Voutb,存在正的直流電流，需要進(jìn)行保護(hù)。如果連續(xù)多個周期均接收到第二比較信號 Det_b，則說明第二輸出信號Voutb持續(xù)地大于第一輸出信號Vouta，存在負(fù)的直流電流，需 要進(jìn)行保護(hù)。
[0082] 為了保證復(fù)位精度，充放電控制電路41c(圖中未示出）需要根據(jù)復(fù)位信號RST控制 充電支路和放電支路同時工作。為了實現(xiàn)在檢測周期內(nèi)根據(jù)第一脈寬調(diào)制信號Vpwma和第 二脈寬調(diào)制信號Vpwmb控制充放電，而在檢測周期初始或檢測周期末尾根據(jù)復(fù)位信號控制 充電電路41a和放電電路4化均停止工作，充放電控制電路41c可W采用如圖6所示的邏輯電 路實現(xiàn)。充放電控制44電路包括第一非口化、第二非口師、第一與非口 NANDa、第二與非口 NANDb、第一或非口NORa和第二或非口NORb。其中，第一非口化輸入第二脈寬調(diào)制信號 化wmb。第一與非口 NANDa的一個輸入端輸入第一脈寬調(diào)制信號化wma，另一個輸入端與第一 非口化的輸出端連接。第二非口師輸入第一脈寬調(diào)制信號化麗1日。第二與非口 NAN抓的一個 輸入端輸入第二脈寬調(diào)制信號化wmb，另一個輸入端與第二非口 Nb的輸出端連接。第一或非 口NORa的一個輸入端輸入復(fù)位信號RST，另一個輸入端與第一與非口NANDa的輸出端連接。 第一或非口 NORa輸出充電支路的控制信號Q1。第二或非口 NORb的一個輸入端輸入復(fù)位信號 RST，另一個輸入端與第二與非口NAN抓的輸出端連接。第二或非口NORb的輸出放電支路的 控制信號Q2。
[0083] 圖6所示的充放電控制電路的真值表如下表所示：
[0084]
[0085] 由此，充放電控制電路41c可W在復(fù)位信號RST無效時（為1時)根據(jù)第一脈寬調(diào)制 信號化wma和第二脈寬調(diào)制信號化wmb所表示的信號幅度大小(也即，脈寬調(diào)制信號的占空 比）來控制充電或放電或同時充放電，而在復(fù)位信號RST有效時（為0時)無論輸入信號如何 控制進(jìn)行同時充放電。
[0086] 當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，在輸入信號改變或為了適應(yīng)于復(fù)位信號、充電支 路的控制信號Q1和放電支路的控制信號Q2的有效電平的變化，所述充放電控制電路可W采 用其它的邏輯數(shù)字電路結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。
[0087] 由此，通過復(fù)位電路43和邏輯檢測電路42配合實現(xiàn)對于直流電流的檢測。由于邏 輯檢測電路42按照檢測周期來對第一比較信號和第二比較信號進(jìn)行檢測，因此，適于采用 數(shù)字電路實現(xiàn)。同時，充放電控制電路41c也適于采用數(shù)字電路實現(xiàn)，其優(yōu)選與所述邏輯檢 測電路42集成為一體。而電路的其它部分適于采用模擬電路實現(xiàn)。圖5所示電路采用數(shù)字模 擬混合電路的設(shè)計，由此，可W有利于減小電路規(guī)模，減小電路在集成電路忍片上占用的面 積，同時，可W有效避免錯誤的檢測，增強抗干擾性。
[008引優(yōu)選地，提供到比較器CMP巧PCMP2的第一闊值Vref a和第二闊值化e扎可W由闊值 生成電路44提供。闊值生成電路44包括第Ξ電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5，S者串聯(lián)在 電源端vdd和接地端之間。其中，第Ξ電阻R3連接在電源端vdd和第一闊值輸出端a之間。第 四電阻R4連接在第一闊值輸出端a和第二闊值輸出端b之間。第五電阻R5連接在第二闊值輸 出端b和接地端之間。由此，通過設(shè)置Ξ個電阻的阻值比例，可W調(diào)節(jié)第一闊值輸出端輸出 的第一闊值化ef a和第二闊值輸出端輸出第二闊值化e扎。優(yōu)選地，為了便于電路的設(shè)計，Ξ 個電阻的阻值設(shè)置為相同。將闊值生成電路、充電支路、放電支路W及復(fù)位電路采用相同的 電源端vdd使得對應(yīng)的電壓均與電源端電壓成比例，可w使得電路的所有參數(shù)隨同一個電 源端電壓變化，不會由于電源端電壓的變化而產(chǎn)生檢測偏差，從而有利于提高電源抑制比 性能。SRR)。
[0089] W上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 而言，本發(fā)明可W有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種直流電流檢測保護(hù)電路，適用于D類放大器，所述D類放大器用于將差分輸入信 號轉(zhuǎn)換為第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào)制信號后放大，所述直流電流檢測保護(hù)電路包 括： 占空比差值檢測電路，用于檢測所述第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào)制信號的占空比 差值，在檢測輸出端輸出表征所述占空比差值的檢測電壓； 第一比較器，用于在所述檢測電壓大于第一閾值時輸出第一比較信號； 第二比較器，用于在所述檢測電壓小于第二閾值時輸出第二比較信號； 邏輯檢測電路，用于根據(jù)至少一個預(yù)定檢測周期內(nèi)的所述第一比較信號和所述第二比 較信號輸出保護(hù)信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，所述占空比差值檢測電 路包括： 電容，連接在檢測輸出端和接地端之間； 充電支路，與所述檢測輸出端連接，用于受控向所述電容充電； 放電支路，與所述檢測輸出端連接，用于受控從所述電容放電；以及， 充放電控制電路，用于控制所述充電支路在所述第一脈寬調(diào)制信號的電平大于第二脈 寬調(diào)制信號的電平時充電，同時控制所述放電支路在所述第一脈寬調(diào)制信號的電平小于第 二脈寬調(diào)制信號的電平時放電。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，所述充電支路包括相互 串聯(lián)的第一電流源和第一開關(guān)； 所述放電支路包括相互串聯(lián)的第二電流源和第二開關(guān)； 其中，所述第一開關(guān)受控導(dǎo)通以控制所述充電電路充電，所述第二開關(guān)受控導(dǎo)通以控 制所述放電支路放電。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，在所述第一脈寬調(diào)制信 號和所述第二脈寬調(diào)制信號的電平相等時，所述充放電控制電路控制所述第一開關(guān)和所述 第二開關(guān)均導(dǎo)通;或者， 在所述第一脈寬調(diào)制信號和所述第二脈寬調(diào)制信號的電平相等時，所述充放電控制電 路所述第一開關(guān)和所述第二開關(guān)均關(guān)斷。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，還包括： 復(fù)位電路，與所述檢測輸出端連接，用于復(fù)位所述電容； 其中，所述邏輯檢測電路用于每隔預(yù)定檢測周期輸出復(fù)位信號控制所述復(fù)位電路進(jìn)行 復(fù)位操作，并在預(yù)定時間段內(nèi)檢測到第一比較信號的周期數(shù)大于保護(hù)閾值輸出所述保護(hù)信 號或在預(yù)定時間段內(nèi)檢測到第二比較信號的周期數(shù)量大于保護(hù)閾值時輸出所述保護(hù)信號。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，還包括： 復(fù)位電路，與所述檢測輸出端連接，用于復(fù)位所述電容； 其中，所述邏輯檢測電路用于每隔預(yù)定檢測期輸出復(fù)位信號控制所述復(fù)位電路進(jìn)行復(fù) 位操作，所述邏輯檢測電路在連續(xù)Μ個檢測周期均檢測到第一比較信號時輸出所述保護(hù)信 號，或者，所述邏輯電路在連續(xù)Μ個檢測周期均檢測到第二比較信號時輸出所述保護(hù)信號，Μ 為大于2的整數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，所述復(fù)位電路包括： 第一電阻和第三開關(guān)，串聯(lián)連接在電源端和檢測輸出端之間； 第二電阻和第四開關(guān)，串聯(lián)連接在檢測輸出端和接地端之間； 其中，所述第三開關(guān)和所述第四開關(guān)受控于復(fù)位信號同時導(dǎo)通。8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，所述充放電控制電 路根據(jù)復(fù)位信號控制所述充電支路和所述放電支路同時工作。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，充放電控制電路包括： 第一非門，輸入所述第二脈寬調(diào)制信號； 第一與非門，一個輸入端輸入所述第一脈寬調(diào)制信號，另一個輸入端與所述第一非門 的輸出端連接； 第二非門，輸入所述第一脈寬調(diào)制信號； 第二與非門，一個輸入端輸入所述第二脈寬調(diào)制信號，另一個輸入端與所述第二非門 的輸出端連接； 第一或非門，一個輸入端輸入所述復(fù)位信號，另一個輸入端與所述第一與非門的輸出 端連接，輸出充電支路的控制信號； 第二或非門，一個輸入端輸入所述復(fù)位信號，另一個輸入端與所述第二與非門的輸出 端連接，輸出放電支路的控制信號。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電流檢測保護(hù)電路，其特征在于，還包括閾值生成電路， 所述閾值生成電路包括： 第三電阻，連接在電源端和第一閾值輸出端之間； 第四電阻，連接在所述第一閾值輸出端和第二閾值輸出端之間； 第五電阻，連接在所述第二閾值輸出端和接地端之間； 其中，所述第一閾值輸出端輸出所述第一閾值，第二閾值輸出端輸出所述第二閾值。11. 一種D類放大器，包括： 積分電路，用于輸入差分信號輸出修正后的差分信號； 脈寬調(diào)制電路，用于分別輸入修正后的差分信號生成第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào) 制信號； 驅(qū)動功率級電路，用于分別放大所述第一脈寬調(diào)制信號和第二脈寬調(diào)制信號；以及， 如權(quán)利要求1-10中任一項所述的直流電流檢測保護(hù)電路，與所述驅(qū)動功率級電路連 接； 其中，所述驅(qū)動功率級電路在接收到所述保護(hù)信號后切換為無輸出狀態(tài)或高阻狀態(tài)。
【文檔編號】H03F1/52GK106059513SQ201610371454
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】朱華平, 許江平, 嚴(yán)宇, 嚴(yán)一宇, 吳其昌
【申請人】矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司