CN108092630B - 具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路 - Google Patents

具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有过流保护结构的功放电路，包括功放电路模块和过流保护电路结构，其特征在于，所述的过流保护电路结构具有至少一个过流检测模块，每个所述的过流检测模块均与所述的功放电路模块中的两个输出通道电路单元唯一对应，且该过流检测模块与相对应的两个输出通道电路单元均相连接。本发明还涉及一种基于该电路实现过流保护的负载供电电路。采用该种结构的具有过流保护结构的功放电路及实现过流保护的负载供电电路，通过一个过流检测模块监控两个输出通道，节省系统开销，改善了现有技术中过流检测模块数量多、占用芯片面积大的问题，降低了成本。

Description

具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路
技术领域
本发明涉及功放电路领域，尤其涉及功放电路的过流保护领域，具体是指一种具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路。
背景技术
过流保护结构是一种功率电路中常见的结构，在功放电路、电源管理类电路中几乎是必不可少的。对于功放电路来说，过流保护结构的数量和信号通道数一般是一一对应的，比如较常应用的BTL电路，又称桥式推挽电路，是一种功率放大器的输出级与扬声器间采用电桥式的、较OCL与OTL功放其电源利用率更高的功放，在相同的工作电压和相同的负载条件下，BTL电路是OCL、OTL输出功率的数倍，是一种在新型的集成功放电路中应用比较广泛的功放电路，该BTL电路相应的过流保护单元有四个。从设计角度来说，一般过流保护结构为了追求精确性、稳定性，其电路消耗也就是芯片面积是相对其它部分比较大的电路单元，对于模拟电路来说是一笔不小的系统开销。若希望通过结构上的改进来降低面积比较困难，很可能牺牲过流保护结构的精确性和稳定性。如图1所示，其为现有技术中比较常用的一种方法，以四个通道，每两个通道组成全桥为例，是最常见的一种过流保护结构。每个信号通道即每一对输出管匹配相应的采样管和一个过流检测模块，采样管按一定比例镜像输出管上的电流，进入到过流检测模块，和设定的过流保护点进行比较，而后输出比较的结果。如果超过过流保护点，则输出和正常工作相反的逻辑电平。AB通道、CD通道组成了两个全桥通道，正常工作时指示输出为高电平。可以看到，使用了4个过流检测模块，现有技术每个输出通道电路单元必须使用一个过流检测模块，每个过流检测模块可以检测输出通道的上管和下管的电流情况。
现有技术中全桥电路的过流检测结构的缺点就是过流检测模块数量较多，系统开销较大，成本较高。本发明的目的是要减少过流检测模块的数量来降低成本。
发明内容
为了克服上述现有技术中的问题，本发明提出了一种能够通过减少过流检测模块的数量来降低过流检测成本的具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路。
本发明的具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路具体如下：
该具有过流保护结构的功放电路，包括功放电路模块和过流保护电路结构，其主要特点是，所述的过流保护电路结构具有至少一个过流检测模块，每个所述的过流检测模块均与所述的功放电路模块中的两个输出通道电路单元唯一对应，且该过流检测模块与相对应的两个输出通道电路单元均相连接。
较佳地，所述的输出通道电路单元由上管和下管所构成，所述的过流检测模块具有两个输入端，连接至同一过流检测模块的所述的两个输出通道电路单元的上管均连接至该过流检测模块的第一输入端，连接至同一过流检测模块的所述的两个输出通道电路单元的下管均连接至该过流检测模块的第二输入端。
更佳地，所述的输出通道电路单元通过采样管与所述的过流检测模块相连接，所述的采样管包括上管采样管和下管采样管，所述的上管采样管连接至所述的输出通道电路单元的上管，所述的下管采样管连接至所述的输出通道电路单元的下管。
尤佳地，所述的过流检测模块由两个过流检测单元所构成，所述的过流检测单元包括一比较器和第一电阻、第二电阻，所述的第一电阻的一端输入一第一基准电流和所述的采样管输出的镜像电流，且该端还与所述的比较器的第一端相连接，该第一电阻的另一端接地，所述的采样管输出的镜像电流与该采样管连接的所述的输出通道电路单元的上管或下管的输出电流呈倍数关系；
所述的第二电阻的一端输入一第二基准电流，且该端与所述的比较器的第二端相连接，该第二电阻的另一端接地。
甚佳地，所述的过流检测模块的过流保护点由所述的第一电阻和第二电阻的比值、所述的采样管输出的镜像电流与该采样管连接的所述的输出通道电路单元的上管或下管输出电流的倍数关系所唯一确定。
基于以上所述的功放电路的实现过流保护功能的负载供电电路，其主要特点是，所述的负载供电电路中的负载串接于所述的功放电路模块中对应于同一个过流检测模块的两个输出通道电路单元的输出端之间。
基于以上所述的功放电路的实现过流保护功能的负载供电电路，其主要特点是，所述的功放电路模块中对应于同一个过流检测模块的两个输出通道电路单元的输出端相互并联，且均连接于所述的负载供电电路的负载的第一端；
与另一过流检测模块相对应的所述的两个输出通道电路单元的输出端相互并联，且均连接于所述的负载供电电路的负载的第二端。
较佳地，所述的输出通道电路单元包括一上管和一下管，所述的过流检测模块具有两个输入端，且所述的两个输出通道电路单元的上管均通过一上管采样管连接至所述过流检测模块的第一输入端，所述的两个输出通道电路单元的下管均通过一下管采样管连接至所述的过流检测模块的第二输入端。
更佳地，所述的过流检测模块具有一屏蔽选择端口，所述的过流检测模块通过该屏蔽选择端口屏蔽所述的过流检测模块的第一输入端所连接的两个所述的上管采样管之一，并通过该屏蔽选择端口屏蔽所述的过流检测模块的第二输入端所连接的两个所述的下管采样管之一。
较佳地，所述的过流检测模块包括一过流保护点调节端口，该过流保护点调节端口通过调节所述的第一电阻(R1)、第二电阻(R2)以及所述的镜像电流(Ix)使该过流检测模块的过流保护点与所述的负载供电电路的额定电流/最大允许电流相匹配。
采用该种结构的具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路，由于其使用一个过流检测模块对功放电路的两个输出通道电路单元同时进行过流检测，利用每个输出通道电路单元的上管和下管不可能同时输出电流的原理，可使两个通道共用同一个检测模块，无论是哪个输出通道电路单元的上管或下管有问题，所述的过流检测模块都能够检测到，解决现有技术中过流检测模块数量较多，系统开销较大，成本较高的问题，比现有技术节省了一个过流检测模块，减小了空间的占用，改造简单易行，可以节省系统开销，减少电路面积，节约了电路成本，提高了电路的性价比。如果需要额外兼容功放电路为PBTL电路时的模式，只需要对通过一过流保护点调整模块对该过流检测模块的过流保护点稍作调整，或增加一个屏蔽选择端口，其优势也非常明显。具有很大的市场范围。
附图说明
图1为现有技术中的具有过流保护结构的功放电路的电路图。
图2为本发明的具有过流保护结构的功放电路电路图。
图3为本发明的具有过流保护结构的功放电路的桥式输出结构示意图。
图4为本发明的具有过流保护结构的功放电路的桥式输出电流路径示意图。
图5为本发明的具有过流保护结构的功放电路的过流检测单元的电路图。
图6为本发明的具有过流保护结构的功放电路的应用到PBTL电路中的一种具体实施例的电路图。
附图标记
R1 第一电阻
R2 第二电阻
I1 第一基准电流
I2 第二基准电流
Ix 镜像电流
具体实施方式
为了更清楚的对本发明进行说明，下面给出具体实施例以进行进一步的说明。
请参阅图2，该具有过流保护结构的功放电路，包括功放电路模块和过流保护电路结构，其主要特点是，所述的过流保护电路结构具有至少一个过流检测模块，所述的过流检测模块具有两个输入端，每个所述的过流检测模块均与所述的功放电路模块中的两个输出通道电路单元唯一对应，且该过流检测模块与相对应的两个输出通道电路单元均相连接。所述的输出通道电路单元由上管和下管所构成。
请参阅图3、图4及下表，该具有过流保护结构的功放电路的AB通道和CD通道没有两个上管和两个下管同时有电流的情况出现，所述的过流检测模块在同一时间只检测一个上管、一个下管(分别属于不同的信号通道)的采样管电流，因此连接至同一过流检测模块的两个输出通道电路单元的上管均分别通过其连接的上管采样管连接至该过流检测模块的第一输入端，连接至同一过流检测模块的两个输出通道电路单元的下管均分别通过其连接的下管采样管连接至该过流检测模块的第二输入端，即连接至同一过流检模块的两个输出通道电路单元的上管采样管共享一个过流检测模块的第一输入端，该具有过流保护结构的下管采样管共享一个过流检测模块的第二输入端。
桥式输出的OUT_A和OUT_B的真值表如下：
OUT_A OUT_B 对应电流路径
高 低 1
低 高 2
高 高 3(无电流)
低 低 4(无电流)
其中，请参阅图5，所述的过流检测模块由两个过流检测单元所构成，所述的过流检测单元包括一比较器和第一电阻R1、第二电阻R2，所述的第一电阻R1的一端输入一第一基准电流I1和所述的采样管输出的镜像电流Ix，且该端还与所述的比较器的第一端相连接，该第一电阻R1的另一端接地，所述的采样管输出的镜像电流Ix与该采样管采样连接所述的输出通道电路单元的上管或下管的输出电流呈倍数关系。所述的第二电阻R2的一端输入一第二基准电流I2，且该第二电阻的该端与所述的比较器的第二端相连接，该第二电阻R2的另一端接地，该过流检测单元的初始状态为V1<V2，过流指示为低，没有出现过流状况；当Ix逐渐增大，V1也增大，直到V1>V2，则比较器输出翻转为高，即指示出现过流。。
所述的过流检测模块的过流保护点由所述的第一电阻R1和第二电阻R2的比值、所述的采样管输出的镜像电流Ix与该采样管连接的所述的输出通道电路单元的上管或下管输出电流的倍数关系所唯一确定，所述的过流检测模块通过调整所述的第一电阻R1和第二电阻R2的比值或调整所述的采样管的输出的镜像电流Ix的与其连接的上管或下管输出电流的倍数调整该过流检测模块对应的过流保护点。
在一种较佳的实施例中，该具有过流保护结构的功放电路连接一负载，构成一具有过流保护功能的负载供电电路，且所述的负载供电电路中的负载串接于所述的功放电路模块中对应于同一个过流检测模块的两个输出通道电路单元的输出端之间。此时该功放电路工作于BTL电路模式下，此时不需要对该具有过流保护功能的功放电路的过流保护点进行调整。
请参阅图6，在一种较佳的实施例中，该具有过流保护结构的功放电路其中两个输出通道电路单元的输出端相互并联后连接一负载的第一端，所述的两个输出通道电路单元对应于同一过流检测模块，与另一过流检测模块相对应的所述的两个输出通道电路单元的输出端相互并联，且均连接于所述的负载供电电路的负载的第二端。此时该功放电路工作于所述的PBTL模式下。
在此PBTL模式下，所述的输出通道电路单元包括一上管和一下管，所述的过流检测模块具有两个输入端，且所述的两个输出通道电路单元的上管均分别通过其连接的上管采样管连接至所述过流检测模块的第一输入端，所述的两个输出通道电路单元的下管均分别通过其连接的下管采样管连接至所述的过流检测模块的第二输入端。
在PBTL模式下时，原本在BTL电路时，镜像电流Ix为X倍该采样管连接的上管或下管的输出电流，在PBTL电路时由于输出通道电路单元输出端的并联，该镜像电流Ix变成了2X倍输出管电流，为了实现过流保护点与镜像输入电流的相适应，所述的过流检测模块可以通过一屏蔽选择端口屏蔽所述的过流检测模块的第一输入端所连接的两个所述的上管采样管之一，并通过该屏蔽选择端口屏蔽所述的过流检测模块的第二输入端所连接的两个所述的下管采样管之一，该屏蔽选择端口由一个模式选择信号去控制即可，比如该端口输入高电平时表示该过流检测模块工作在功放电路为PBTL电路的模式下，该端口输入低电平时表示该过流检测模块工作在功放电路为BTL电路模式下，以此对该过流检测模块输入的镜像电流的控制，或通过一过流保护点调节模块调节所述的过流检测单元的第一电阻R1、第二电阻R2和所述的采样管输出的镜像电流Ix与该采样管所连接的上管或下管的输出电流的倍数关系来推迟该过流检测模块的过流保护点。
采用该种结构的具有过流保护结构的功放电路及其负载供电电路，由于其使用一个过流检测模块对功放电路的两个输出通道电路单元同时进行过流检测，利用每个输出通道电路单元的上管和下管不可能同时输出电流的原理，可使两个通道共用同一个检测模块，无论是哪个输出通道电路单元的上管或下管有问题，所述的过流检测模块都能够检测到，解决现有技术中过流检测模块数量较多，系统开销较大，成本较高的问题，比现有技术节省了一个过流检测模块，减小了空间的占用，改造简单易行，可以节省系统开销，减少电路面积，节约了电路成本，提高了电路的性价比。如果需要额外兼容功放电路为PBTL电路时的模式，只需要对通过一过流保护点调整模块对该过流检测模块的过流保护点稍作调整，或增加一个屏蔽选择端口，其优势也非常明显。具有很大的市场范围。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (6)

1.一种具有过流保护结构的功放电路，包括功放电路模块和过流保护电路结构，其特征在于，所述的过流保护电路结构具有至少一个过流检测模块，每个所述的过流检测模块均与所述的功放电路模块中的两个输出通道电路单元唯一对应，且该过流检测模块与相对应的两个输出通道电路单元均相连接；
所述的输出通道电路单元由上管和下管所构成，所述的过流检测模块具有两个输入端，连接至同一过流检测模块的所述的两个输出通道电路单元的上管均连接至该过流检测模块的第一输入端，连接至同一过流检测模块的所述的两个输出通道电路单元的下管均连接至该过流检测模块的第二输入端；
所述的输出通道电路单元通过采样管与所述的过流检测模块相连接，所述的采样管包括上管采样管和下管采样管，所述的上管采样管连接至所述的输出通道电路单元的上管，所述的下管采样管连接至所述的输出通道电路单元的下管；
所述的过流检测模块由两个过流检测单元所构成，所述的过流检测单元包括一比较器和第一电阻（R1）、第二电阻（R2），所述的第一电阻（R1）的一端输入一第一基准电流（I1）和所述的采样管输出的镜像电流（Ix），且该端还与所述的比较器的第一端相连接，该第一电阻（R1）的另一端接地，所述的采样管输出的镜像电流（Ix）与该采样管连接所述的输出通道电路单元的上管或下管的输出电流呈倍数关系；
所述的第二电阻（R2）的一端输入一第二基准电流（I2），且该端与所述的比较器的第二端相连接，该第二电阻（R2）的另一端接地。
2.根据权利要求1所述的具有过流保护结构的功放电路，其特征在于，所述的过流检测模块的过流保护点由所述的第一电阻（R1）和第二电阻（R2）的比值、所述的采样管输出的镜像电流（Ix）与该采样管连接的所述的输出通道电路单元的上管或下管输出电流的倍数关系所唯一确定。
3.一种基于权利要求1至2中任一项所述的电路实现过流保护的负载供电电路，其特征在于，所述的负载供电电路中的负载串接于所述的功放电路模块中对应于同一个过流检测模块的两个输出通道电路单元的输出端之间。
4.一种基于权利要求1至2中任一项所述的电路实现过流保护的负载供电电路，其特征在于，所述的功放电路模块中对应于同一个过流检测模块的两个输出通道电路单元的输出端相互并联，且均连接于所述的负载供电电路的负载的第一端；
与另一过流检测模块相对应的所述的两个输出通道电路单元的输出端相互并联，且均连接于所述的负载供电电路的负载的第二端。
5.根据权利要求4所述的实现过流保护的负载供电电路，其特征在于，所述的过流检测模块具有一屏蔽选择端口，所述的过流检测模块通过该屏蔽选择端口屏蔽所述的过流检测模块的第一输入端所连接的两个所述的上管采样管之一，并通过该屏蔽选择端口屏蔽所述的过流检测模块的第二输入端所连接的两个所述的下管采样管之一。
6.根据权利要求4所述的实现过流保护的负载供电电路，其特征在于，
所述的过流检测模块包括一过流保护点调节端口，该过流保护点调节端口通过调节所述的第一电阻（R1）、第二电阻（R2）以及所述的采样管输出镜像电流（Ix）与该采样管采样连接所述的输出通道的上管或下管的输出电流呈倍数关系，使该过流检测模块的过流保护点与所述的负载供电电路的额定电流/最大允许电流相匹配。
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