CN209982448U - 一种功放器保护电路中的运算放大器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了功放器保护电路中的运算放大器电路，包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一运算放大器的浮动电源供电回路，第一运算放大器的输出端引脚直接与第二运算放大器的负极输入端引脚连接，所述浮动电源供电回路包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管和第一三极管、第二三极管，第二稳压二极管的负极与第一稳压二极管的正极连接，第二稳压二极管的负极还与第三稳压二极管的正极连接，第二稳压二极管的负极还与第四稳压二极管的负极连接。本实用新型由于设计了两级运放并且第一运算放大器采用浮动电源供电，从而具有抵抗高的共模输入，对差模量不衰减，从而精确检测负载电流。

Description

一种功放器保护电路中的运算放大器电路

技术领域

本实用新型涉及功放器技术领域，具体涉及到一种功放器保护电路中的运算放大器电路的技术。

背景技术

目前应用在专业D类功放器产品上的数字功放电路主要是以IR的驱动芯片为基础的应用，比如IR的IRS20957S驱动芯片，为一种数字音频驱动芯片，此驱动芯片内部集成过流保护电路，设计不同的功放输出功率需要调节外部的参数才能匹配不同的MOS管，而且保护电路的灵敏度非常难调整，因为过流保护和外部MOS的RDS温升有密切的关系。所以在功放输出端长期短路测试的时候，会造成功放的损坏。为此，对功放器一般都设计有保护电路，以单片机为核心，对功放的输出电压，输出电流监控，输出频率，功放的供电电压，功率MOS管的温度，动态跟踪，全范围保护功放器工作在安全状态。在该保护电路中，经常用到运算放大器电路，需要精确检测负载电流。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种功放器保护电路中的运算放大器电路，能够精确检测负载电流。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种功放器保护电路中的运算放大器电路，包括第一运算放大器，其特征在于：所述功放器保护电路中的运算放大器电路还包括第二运算放大器、所述第一运算放大器的浮动电源供电回路，所述第一运算放大器的输出端引脚直接与所述第二运算放大器的负极输入端引脚连接，所述第一运算放大器的负极输入端引脚连接第一电阻，所述第一电阻与一电流采样电路串联连接；所述浮动电源供电回路包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管、第一三极管和第二三极管，所述第二稳压二极管的负极与所述第一稳压二极管的正极连接，所述第二稳压二极管的负极还与所述第三稳压二极管的正极连接，所述第二稳压二极管的负极还与所述第四稳压二极管的负极连接，所述第一稳压二极管的两端并联连接有电容，所述第二稳压二极管的两端并联连接有电容，所述第一稳压二极管的负极与所述第三稳压二极管的负极之间连接有电阻，所述第二稳压二极管的正极与所述第四稳压二极管的正极之间连接有电阻，其中所述第一稳压二极管、所述第二稳压二极管的输出电源的参考点均以功放器输出端为参考点而建立；所述第三稳压二极管的正极与所述第一三极管的基极连接，所述第一稳压二极管的负极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极与所述第一运算放大器的电源正极引脚连接，所述第四稳压二极管的正极与所述第二三极管的基极连接，所述第二稳压二极管的正极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极与所述第一运算放大器的电源负极引脚连接，所述第二稳压二极管的负极还分别与所述第一运算放大器的正极输入端引脚、所述第二运算放大器的正极输入端引脚连接。

所述第一运算放大器的输出端引脚还通过一电阻与所述第一电阻串联连接。

所述第一三极管、所述第二三极管是NPN+PNP互补三极管进行集成封装。

所述电流采样电路包括并联连接的电阻，所述第一稳压二极管、所述第二稳压二极管的输出电源通过所述并联连接的电阻连接到喇叭的正端。

所述第一运算放大器为精密差动放大器，所述第二运算放大器为精密放大器。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型由于设计了两级运放并且第一运算放大器采用浮动电源供电，从而具有抵抗高的共模输入；对差模量不衰减；从而精确检测负载电流。其中第一运算放大器的浮动电源供电回路中的浮动电源的参考点是以功放输出端为参考点，而不是以地为参考点，所以相对于实际地，这个地是浮动的。浮动电源供电的原理是，第一稳压二极管、第二稳压二极管的输出电源均以输出端建立的，因为输出端是通过采样电阻连接到喇叭的正端，然后从喇叭的负端再回到电源的地，这样在采样电阻上面就会产生电压，这样参考点就是变化的电压，所以是浮动的。由于采样电阻上面就会产生的电压是随着信号的输入而变化的，因此第一运算放大器必须要采用浮动电源供电，这样解决了因采样电阻输入电流引起的参考点电压的变化，第一运算放大器电源供电不稳的问题。由于在第一运算放大器解决了采样电阻引起的参考点电压的变化，因此在第二运算放大器便不再使用浮动电源供电，电路结构简单。本实用新型中负载的实施例指喇叭。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型功放器保护电路中的运算放大器电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本实用新型功放器保护电路中的运算放大器电路，包括第一运算放大器IC6、第二运算放大器IC4、第一运算放大器IC6的浮动电源供电回路，第一运算放大器IC6是ANALOG公司的AD629是一款精密差动放大器,具有非常高的输入共模电压范围,可以在最高±270V的高共模电压情况下精确测量差分信号，第二运算放大器IC4型号是LMP7707MF精密运放。第一运算放大器IC6的输出端引脚1脚直接与第二运算放大器IC4的负极输入端引脚3脚连接，浮动电源供电回路包括第一稳压二极管D51、第二稳压二极管D50、第三稳压二极管D12、第四稳压二极管D13和第一三极管TR1、第二三极管TR2，第二稳压二极管D50的负极与第一稳压二极管D51的正极连接，第二稳压二极管D50的负极还与第三稳压二极管D12的正极连接，第二稳压二极管D50的负极还与第四稳压二极管D13的负极连接，所述第一稳压二极管D51的两端并联连接有电容即并联连接的电容C110与电容C111，第二稳压二极管D50的两端并联连接有电容，即并联连接的电容C107与电容C108。在第一稳压二极管D51的负极与第三稳压二极管D12的负极之间连接有电阻R60，第二稳压二极管D50的正极与第四稳压二极管D13的正极之间连接有电阻R61，所述第三稳压二极管D12的正极与第一三极管TR1的基极连接，第一稳压二极管D51的负极与第一三极管TR1的集电极连接，第一三极管TR1的发射极与第一运算放大器IC6的电源正极引脚连接，所述第四稳压二极管D13的正极与第二三极管TR2的基极连接，第二稳压二极管D50的正极与第一三极管TR1的集电极连接，第一三极管TR1的发射极与第一运算放大器IC6的电源负极引脚连接，所述第二稳压二极管D50的负极还分别与第一运算放大器IC6的正极输入端引脚、第二运算放大器IC6的正极输入端引脚连接。第一三极管TR1、第二三极管TR2是NPN+PNP互补三极管，进行集成封装而成得到封装件T8，这样一致性更好，且实现线性稳压功能。

运算放大器电路通过第一电阻R58与电流采样电路连接，其中电流采样电路的一端与喇叭的负端连接，另一端与喇叭的正端连接，所述喇叭的负端还与第一电阻连接，电流采样电路用于检测功放器的输出电流，运算放大器电路和一检测电路进行电路连接，所述功放器的输出电流的大小通过所述电流采样电路之后产生电压，并经第一电阻送入到所述运算放大器电路，所述运算放大器电路将交流信号放大后送入所述检测电路。检测电路包括过载压限控制电路、精密整流电路和第一运算放大器，第一运算放大器的输出端与精密整流电路连接，精密整流电路与过载压限控制电路连接，过载压限控制电路与功放器中的单片机的输出电流采样输入脚连接，所述精密整流电路把交流信号整流之后送到过载压限控制电路；所述过载压限控制电路的作用是通过控制功放器输入级增益的输出幅度变小，从而控制功放器的输出电压变小，达到过载压限的目的；所述功放器的单片机的作用是监测到功放器的过流信号的时候，单片机发出指令关闭功放器的输出PWM级信号，反复周期控制，确保功放器在短路的时候不会造成功放器的损坏；所述第一运算放大器的输出端通过一放大电路与功放器中的单片机的输出电流采样输入脚连接用于完成对输出负载过载时候的输出电流的监控功能。PWM指脉宽调制,是靠改变脉冲宽度来控制输出电压,通过改变周期来控制其输出频率。

本实用新型第一运算放大器IC6的负极输入端引脚连接第一电阻R58，第一电阻R58与所述电流采样电路与喇叭的负端连接的那一端连接。

电流采样电路包括并联连接的电阻，如四个电阻，即电阻R211、电阻R218、电阻R219和电阻R224，电阻R211、电阻R218、电阻R219和电阻R224并联连接，并联连接的电阻的两端用于获得采样电压。第一运算放大器IC6的输出端引脚还通过一电阻R59与第一电阻R58串联连接。第一稳压二极管D51、第二稳压二极管D50的输出电源均以输出端建立，输出端通过并联连接的电阻到喇叭的正端。

本实用新型由于设计了两级运放，从而具有抵抗高的共模输入；对差模量不衰减，精确检测负载电流。基于第一运算放大器IC6是ANALOG公司的AD629是一款精密差动放大器,具有非常高的输入共模电压范围,可以在最高±270V的高共模电压情况下精确测量差分信号，如图中，第一运算放大器IC6通过电阻R59/R58先把微弱的交流电流信号先放大33倍,再送到第二运算放大器IC4的3脚，然后经过第一运算放大器IC6再放大交流型号，确保放大的交流信号的线性完整度没有失真的信号，因此本实用新型所以使用了两级运放。

本实用新型第一运算放大器IC6的浮动电源供电回路中的浮动电源的参考点是以功放器输出端为参考点，而不是以地为参考点，所以相对于实际地，这个地是浮动的。浮动电源供电的原理是，第一稳压二极管D51、第二稳压二极管D50的输出电源均以均以功放器输出端而建立，其中功放输出端对应的实际就是喇叭的正极端，因为输出端是通过采样电阻R211、电阻R218、电阻R219、电阻R224到喇叭的正端，然后从喇叭的负端再回到电源的地，这样在采样电阻上面就会产生电压，这样参考点就是变化的电压，所以是浮动的。本实用新型第一运算放大器IC6设计浮动电源的好处是提高运放IC6的电源纹波抑制比PSRR，而PSRR是一个用来描述输出信号受电源影响的量，PSRR越大，输出信号受到电源的影响越小。不稳定的供电电压势必会影响输出信号的波形，影响的幅度取决于PSRR。所以需要侧重于运放等的去耦设计和电源的设计,如前述，本实用新型中使用R229、D51、R230、D20、C110、C111、C107、C108组成浮动电源供电回路，先从主电压降压稳压之后再通过T8、D12、D13、R60、R61组成的电路，T8中三极管线性恒流稳压之后供电给第一运算放大器IC6，给第一运算放大器IC6提供一个低纹波稳定的直流供电系统，确保第一运算放大器IC6即使在功放输出再供电电源电压忽高忽低起伏变化的电压下，第一运算放大器IC6的供电依然是稳定的，即使功放输出在大动态输出的情况下，依然具有很高的电源纹波抑制比，从而确保第一运算放大器IC6的测量精度。继而提高功放工作的稳定性。运放是运算放大器的简称，功放是功放器的简称。PSRR是Power Supply Rejection Ratio的缩写，中文含意为“电源纹波抑制比”。也就是说，PSRR表示把输入与电源视为两个独立的信号源时，所得到的两个电压增益的比值。

需要声明的是，上述具体实施方式仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种功放器保护电路中的运算放大器电路，包括第一运算放大器，其特征在于：所述功放器保护电路中的运算放大器电路还包括第二运算放大器、所述第一运算放大器的浮动电源供电回路，所述第一运算放大器的输出端引脚直接与所述第二运算放大器的负极输入端引脚连接，所述第一运算放大器的负极输入端引脚连接第一电阻，所述第一电阻与一电流采样电路串联连接；

所述浮动电源供电回路包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管、第一三极管和第二三极管，所述第二稳压二极管的负极与所述第一稳压二极管的正极连接，所述第二稳压二极管的负极还与所述第三稳压二极管的正极连接，所述第二稳压二极管的负极还与所述第四稳压二极管的负极连接，所述第一稳压二极管的两端并联连接有电容，所述第二稳压二极管的两端并联连接有电容，所述第一稳压二极管的负极与所述第三稳压二极管的负极之间连接有电阻，所述第二稳压二极管的正极与所述第四稳压二极管的正极之间连接有电阻，其中所述第一稳压二极管、所述第二稳压二极管的输出电源的参考点均以功放器输出端为参考点而建立；

所述第三稳压二极管的正极与所述第一三极管的基极连接，所述第一稳压二极管的负极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极与所述第一运算放大器的电源正极引脚连接，所述第四稳压二极管的正极与所述第二三极管的基极连接，所述第二稳压二极管的正极与所述第一三极管的集电极连接，所述第一三极管的发射极与所述第一运算放大器的电源负极引脚连接，所述第二稳压二极管的负极还分别与所述第一运算放大器的正极输入端引脚、所述第二运算放大器的正极输入端引脚连接。

2.根据权利要求1所述功放器保护电路中的运算放大器电路，其特征在于：所述第一运算放大器的输出端引脚还通过一电阻与所述第一电阻串联连接。

3.根据权利要求1所述功放器保护电路中的运算放大器电路，其特征在于：所述第一三极管、所述第二三极管是NPN+PNP互补三极管进行集成封装。

4.根据权利要求1所述功放器保护电路中的运算放大器电路，其特征在于：所述电流采样电路包括并联连接的电阻，所述第一稳压二极管、所述第二稳压二极管的输出电源通过所述并联连接的电阻连接到喇叭的正端。

5.根据权利要求1所述功放器保护电路中的运算放大器电路，其特征在于：所述第一运算放大器为精密差动放大器，所述第二运算放大器为精密放大器。

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