CN101764575B - 一种音频功放启动充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种音频功放启动充电电路，所述的充电电路包括充电模块和检测模块，所述充电模块接收外部的第一控制信号，输出一动态充电电压；所述检测模块接收外部的参考电压和第二控制信号以及所述充电模块输出的动态充电电压，比较所述的参考电压和动态充电电压的大小，并输出相应的比较信号。本发明能够在快速充电过程中准确地监测外围电路中电容的电压，提高快速充电过程的精度，从而缩短启动时间，并且适应不同的外部电阻电容网络，达到同样的防破音效果。

Description

一种音频功放启动充电电路

技术领域

本发明涉及一种音频功放启动充电电路。

背景技术

音频功放在工作状态与休眠状态之间切换的时刻，由于外围电路中电容的充电不平衡，会在扬声器上产生瞬态输出，表现为人耳可听到的短暂破音。目前的防破音技术，即在功放启动电路中包含一个启动充电电路，在功放状态切换的时刻，启动电路首先控制该启动充电电路对外围电路中电容快速充电；快速充电过程结束后，启动电路控制功放共模偏置电路对外围电路中电容精确充电；精确充电过程稳定一段时间之后，启动电路取消对功放功率输出的禁止，通过以上过程，保证在外围电路电容充电稳定之前功放不会有功率输出，从而达到防破音的效果。

然而，现有的防破音技术需要较长的启动时间来达到无明显破音的效果，尤其是精确充电过程需要消耗较长的时间，一个主要的因素是快速充电过程的精度有限，比较典型的是，快速充电过程结束时，外围电路中电容电压与最终稳定状态相差几百毫伏到几伏不等。提高快速充电过程的精度依赖于对外围电路中电容电压的监测，由于应用中电容总与电阻串联在充电回路中，充电电流在电阻上产生压降叠加在电容电压上，使检测电路无法监测实际电容电压，因而无法提高快速充电过程的精度，也因此无法缩短启动时间。另外，现有的防破音技术的效果依赖于具体的外围电路结构，外围电路中电阻电容的结构以及取值会影响充电过程，从而影响实际防破音的效果。因此，现有的防破音技术已越来越不能满足用户的需要。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种音频功放启动充电电路，实现在快速充电过程中准确地监测外围电路中电容的电压，提高快速充电过程的精度，从而缩短启动时间的目的，并且能够适应不同的外部电阻电容网络，达到同样的防破音效果。

本发明所述的一种音频功放启动充电电路，所述的充电电路包括充电模块和检测模块，

所述充电模块接收外部的第一控制信号，输出一动态充电电压；

所述检测模块接收外部的参考电压和第二控制信号以及所述充电模块输出的动态充电电压，比较所述的参考电压和动态充电电压的大小，并输出相应的比较信号。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的检测模块还接收外部的置位信号和复位信号，并设定所述比较信号的输出电平。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的充电模块包括充电支路和具有两个信号端和一个控制端的第一开关，

所述充电支路输出一静态充电电压；

所述第一开关的控制端接收所述的第一控制信号，其一个信号端接收所述充电支路输出的静态充电电压，另一个信号端输出所述的动态充电电压。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的充电支路包括第一电阻，且该第一电阻的一端与外部的电源连接，另一端输出所述的静态充电电压。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的充电支路还包括第二电阻，且该第二电阻的一端接地，另一端与所述第一电阻输出静态充电电压的一端连接。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的第一开关为NMOS器件，且该NMOS器件的源极和漏极分别为一信号端。其栅极为控制端。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的检测模块包括比较器、反相器和均具有两个信号端和一个控制端的第二开关以及第三开关，

所述比较器的反相输入端接收所述的参考电压，其输出端输出所述的比较信号；

所述第二开关的一个信号端接收所述的动态充电电压，另一个信号端与所述比较器的同相输入端连接，其控制端与所述反相器的输出端连接；

所述第三开关的一个信号端与所述比较器的同相输入端连接，另一个信号端接地，其控制端接收所述的第二控制信号；

所述反相器的输入端接收所述的第二控制信号。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述比较器还接收所述的置位信号和复位信号。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的第二开关与第三开关均为NMOS器件，且所述NMOS器件的栅极为控制端，其源极和漏极分别为一信号端。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的第一控制信号和第二控制信号为同一个信号。

在上述的音频功放启动充电电路中，所述的置位信号和所述的比较信号为同一个信号。

由于采用了上述的技术解决方案，本发明通过外部的第一控制信号和第二控制信号分别控制充电模块和检测模块轮流工作，使其分别独立处理启动时间与防破音效果，从而实现在快速充电过程准确地监测外围电路中电容的电压，提高快速充电过程的精度，从而缩短启动时间，并且能够适应不同的外部电阻电容网络，达到同样的防破音效果。

附图说明

图1是本发明的音频功放启动充电电路的较佳实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的较佳实施例进行详细说明。

如图1所示，本发明，即一种音频功放启动充电电路，包括充电模块101和检测模块102，其中：

充电模块101接收外部的第一控制信号ck1，并向功音频放外部的电阻电容网络(图中未示)输出一动态充电电压Vdyn；

检测模块102接收外部的参考电压Vref和充电模块101输出的动态充电电压Vdyn，同时接收外部的第二控制信号ck2，并在该第二控制信号ck2的控制下，比较参考电压Vref和动态充电电压Vdyn的大小，根据比较结果输出相应的比较信号Vcmp。另外，检测模块102还接收外部的置位信号set和复位信号rst，并依照该置位信号set和复位信号rst直接设定比较信号Vcmp的输出电平。

具体地说，充电模块101包括充电支路201和具有两个信号端和一个控制端的第一开关M1，其中：

充电支路201包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与外部的电源Vdd连接，另一端输出一静态充电电压Vsta，第二电阻R2的一端接地，另一端与第一电阻输出静态充电电压Vsta的一端连接；

在本实施例中，第一开关M1为NMOS器件，其栅极为控制端，用于接收第一控制信号ck1，其源极和漏极分别为一信号端，分别用于接收充电支路201输出的静态充电电压Vsta以及输出动态充电电压Vdyn。

具体地说，检测模块102包括比较器202、反相器inv1和均具有两个信号端和一个控制端的第二开关M2以及第三开关M3，在本实施例中，第二开关M2与第三开关M3均为NMOS器件，且以NMOS器件的栅极为控制端，以其源极和漏极分别为一信号端；

比较器202的反相输入端接收参考电压Vref，其输出端输出比较信号Vcmp，另外，比较器202还用于接收置位信号set和复位信号rst；

第二开关M2的一个信号端接收动态充电电压Vdyn，另一个信号端与比较器202的同相输入端连接，其控制端与反相器inv1的输出端连接；

第三开关M3的一个信号端与比较器202的同相输入端连接，另一个信号端接地，其控制端接收第二控制信号ck2；

反相器inv1的输入端接收第二控制信号ck2。

在本发明中，外部的第一控制信号ck1和第二控制信号ck2可以为同一个信号；外部的置位信号set和比较信号Vcmp也可以为同一个信号。

本发明的工作原理如下：

充电模块101和检测模块102分别由外部的第一控制信号ck1和第二控制信号ck2控制，轮流工作，具体情况如下：

当第一控制信号ck1为高电平时，充电模块101输出动态充电电压Vdyn给外部的电阻电容网络充电；此时，动态充电电压Vdyn的值为充电电流在外部电阻上产生的压降与外部电容电压的叠加，而并不能精确反映外部电容电压的实际值。因此，此时可以设定第二控制信号ck2也为高电平，从而使动态充电电压Vdyn不能传递到比较器202的同相输入端，并且通过控制第三开关M3使比较器202的同相输入端接地。

当第一控制信号ck1为低电平时，第一开关M1断开，将静态充电电压Vsta与动态充电电压Vdyn隔离，充电模块101停止向外部的电阻电容网络输出充电电流；此时外部的电阻电容网络自然放电，由于其自然放电的时间常数远大于检测模块102的响应速度，因此可以忽略外部电阻上的压降，即，动态充电电压Vdyn可以精确反映外部电容电压的实际值。此时，可以设定第二控制信号ck2也为低电平，使动态充电电压Vdyn传递到比较器202的同相输入端，比较器202比较动态充电电压Vdyn与参考电压Vref的值的大小。

充电模块101和检测模块102按照上述的过程交替工作，一方面，当检测模块102检测到动态充电电压Vdyn的值大于参考电压Vref的值时，则输出的比较信号Vcmp变为高电平，指示快速充电完成。此时可以设定置位信号set为高电平，锁定比较信号Vcmp为高电平，使检测模块102停止对动态充电电压Vdyn的监测，这个锁定的过程也可以通过令比较信号Vcmp和置位信号set为同一信号来实现；另一方面，当比较信号Vcmp变为高电平时，可以设定第一控制信号ck1为低电平，停止充电模块101向外部的电阻电容网络输出充电电流，也可以通过断开动态充电电压Vdyn与外部电阻电容网络之间的开关(图中未示)停止向外部电阻电容网络输出充电电流。

当快速充电过程结束时，快速充电的精度主要取决于检测模块102的精度，即主要是比较器202的精度和响应速度，对于普通CMOS工艺，以上快速充电的精度可以小于10毫伏，对于部分应用来说，这个精度已经可以满足防破音的要求，因此可以省去精确充电过程以及精确充电电路。另外，快速充电的精度与充电模块101以及外部电阻电容网络基本无关，这就使防破音的效果不依赖于具体应用电路中的外部电阻电容网络。

决定启动充电时间长短有两个主要因素：一个因素是动态充电电压Vdyn的驱动电压值，以及其输出阻抗与外部电阻电容网络等效阻抗的比值，因此，提高动态充电电压Vdyn的值可以缩短启动时间，减小输出阻抗，即减小第一电阻R1与第二电阻R2的值也可以缩短启动时间；另一个因素是第一控制信号ck1与第二控制信号ck2的占空比，增加一个周期内第一控制信号ck1为高电平的时间，可以缩短启动时间，例如可以设定占空比为99.9％，使检测模块102消耗的时间小到可以忽略。

至此，充电模块101和检测模块102分别独立处理启动时间与防破音效果，可以同时优化两个参数，而不必像传统充电电路中，必须对互相关联的启动时间和防破音效果做出折衷取舍。

另外，本发明可以分别放置在音频功放的反相输入端、同相输入端、共模输入端，对多个输入端分别独立地充电与监测，不必像传统充电电路中对各输入端相互关联地充电，这也保证了对于不同输入端不同外围电阻电容网络应用条件下都可以达到同样的防破音效果。

在本发明中，检测模块102还可以接收外部的复位信号rst，当复位信号rst为高电平时，不论置位信号set是否为高电平，都使比较器202复位，使比较信号Vcmp为低电平，进而使置位信号set为低电平，取消锁定状态。当复位信号rst由高电平变为低电平时，检测模块102恢复对动态充电电压Vdyn的监测。

在本发明中，充电支路201还可以包括与第一电阻R1、第二电阻R2串联的开关(图中未示)，且该开关的控制端接收比较信号Vcmp，当比较信号Vcmp为高电平时开关断开，使充电支路201在充电结束后不消耗静态电流；充电支路201也可以是由MOS管构成的电流源结构(图中未示)，取代第一电阻R1，用以产生恒定的充电电流，这并不影响本发明的实施。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种音频功放启动充电电路，其特征在于，所述的充电电路包括充电模块(101)和检测模块(102)，

所述充电模块(101)接收外部的第一控制信号(ck1)，输出一动态充电电压(Vdyn)；

所述检测模块(102)接收外部的参考电压(Vref)和第二控制信号(ck2)以及所述充电模块(101)输出的动态充电电压(Vdyn)，比较所述的参考电压(Vref)和动态充电电压(Vdyn)的大小，并输出相应的比较信号(Vcmp)，

所述的检测模块(102)包括比较器(202)、反相器(inv1)和均具有两个信号端和一个控制端的第二开关(M2)以及第三开关(M3)，

所述比较器(202)的反相输入端接收所述的参考电压(Vref)，其输出端输出所述的比较信号(Vcmp)；

所述第二开关(M2)的一个信号端接收所述的动态充电电压(Vdyn)，另一个信号端与所述比较器(202)的同相输入端连接，其控制端与所述反相器(inv1)的输出端连接；

所述第三开关(M3)的一个信号端与所述比较器(202)的同相输入端连接，另一个信号端接地，其控制端接收所述的第二控制信号(ck2)；

所述反相器(inv1)的输入端接收所述的第二控制信号(ck2)。

2.根据权利要求1所述的音频功放启动充电电路，其特征在于，所述比较器(202)还接收外部的置位信号(set)和复位信号(rst)。

3.根据权利要求1所述的音频功放启动充电电路，其特征在于，所述的第二开关(M2)与第三开关(M3)均为NMOS器件，且所述NMOS器件的栅极为控制端，其源极和漏极分别为一信号端。