CN213754445U - 具有保护电路的d类放大器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种具有保护电路的D类放大器，由数字讯号集成单元与电源管理集成单元所组成，其中，数字讯号集成单元，由一个比较器电路连接一个脉宽调变电路所组成，脉宽调变电路与震荡电路连接，用以获得一个数字化的模拟信号。电源管理集成单元，由一个桥接电路所组成，桥接电路的输入端与脉宽调变电路的输出端连接。保护电路，由一个警示电路与一个连接电路连接所组成，其中，警示电路的一端与脉宽调变电路连接，而连接电路与桥接电路连接。当发生电流过大或电压不稳时，实时关闭电源以提升电路的寿命与安全。

Description

具有保护电路的D类放大器

技术领域

本实用新型是涉及一种D类放大器，特别是一种以集成电路IC取代现有技术复杂电路，且具有保护电路来检知电路是否异常，来控制输出讯号的可实现类D类高功率放大器。

背景技术

目前现有的功率放大器分别为提供低失真但耗电量极高的A类放大器，以及耗电量低但有交越失真(crossover distortion)问题的B类放大器，AB类放大器及D类放大器都属于较能兼顾耗电及音质要求的放大器类型，因此目前被广泛应用于消费性音响及视听设备中。这两类放大器的主要差别在于，AB类放大器系利用功率晶体管的线性工作区间特性来放大信号，D类放大器则是利用脉宽调变(Pulse Width Modulation,PWM)的技术来放大信号。

请参阅图1，图1绘示现有技术中半桥式D类放大器1的示意图。此D类放大器1包含积分器12、比较器14、驱动放大电路其包含前置驱动级16、功率放大级17及滤波电路18。如图1所示，积分器12之输入端用以接收模拟信号Vin，另一输入端则是透过电阻R连接至功率放大级17的输出节点。

模拟信号Vin经过积分器12之后产生的积分结果为积分信号Vin，当积分信号Vin的电压高于三角波信号VTRI，比较器14的输出结果为即为高准位(H)的脉宽调变信号VPWM；当积分信号Vin的电压低于三角波信号VTRI，比较器14的输出端则产生低准位(L)的脉宽调变信号VPWM。此电路中的积分器12和比较器14被视为一脉宽调变电路。比较器14产生的脉宽调变信号VPWM接着会被前置驱动级16放大，并用以驱动后续之功率放大级17，亦即控制功率晶体管M1、M2导通或关闭。功率放大级17肩负了放大信号功率的责任。连接于功率放大级17输出端的滤波器18由电感L和电容C组成，其功用在于将脉宽调变信号VPWM中的载波滤除，还原模拟信号的波形。经还原后的模拟信号即为此D类放大器1提供给负载扬声器19的驱动信号，其中，负载扬声器19前设置滤波电路18虽可协助滤除送往负载的大电流载波讯号，真正保留所需的有效讯号，但亦使D类放大器增加了电路空间，同时静态电力消耗提高，影响电路寿命与安全之问题。

请参阅图2，图2绘示现有技术中全桥式D类放大器2电路。图2绘示D类放大器2中积分器22接收一组正向的模拟信号Vin+和负向的Vin-之后将其积分结果Vin+与Vin-分别传递至比较器23A和比较器23B。此处之这两个比较器的输出信号经过前置驱动级24A、24B、功率放大级25A、25B以及滤波电路26A、26B之后，即成为可用以驱动负载扬声器28的驱动信号。此电路中的积分器22和比较器23A、23B也被视为一脉宽调变电路。

现有技术中不论半桥式D类放大器1或全桥式D类放大器2电路设计上过于复杂、占空间、成本较高且无保护电路机制，当发生电流过大、电压不稳时，无法及时关闭电源来确保电路与安全问题。

实用新型内容

本实用新型主要目的在于披露一种具有保护电路的D类放大器，由数字讯号集成单元，电源管理集成单元，保护电路及滤波电路所组成，其中，数字讯号集成单元包括:比较器、震荡电路、脉宽调变电路与所述桥接电路连接。震荡电路与所述脉宽调变电路电性连接，震荡电路接收脉宽调变信号并且产生组脉冲信号以分别附加于所述组脉宽调变电路信号；其中，保护电路包括:警示电路、连接电路，耦接于所述数字讯号集成单元以及所述电源管理集成单元之间，所述保护电路中的警示电路检知所述数字讯号集成单元以及所述电源管理集成单元；有信号状态异常或发生电流过大、电压不稳时，所述保护电路中的连接电路立即断开所述数字讯号集成单元以及所述电源管理集成单元中的桥接电路接收与控制脉宽调变电路信号，提供给负载(扬声器)的输出讯号。

本实用新型又一目的在于披露一种具有保护电路的D类放大器，其中，相较于现有技术中积分器和比较器以及前置驱动级设计成数字讯号集成单元；且功率放大级以及滤波电路设计成电源管理集成单元，以节省D类放大器电路IC设计中的电路空间；在两IC之间新增保护电路，当发生电流过大、电压不稳时，实时关闭电源管理集成单元以提升电路的寿命与安全；最后，经由滤波电路真正保留所需的有效讯号来驱动扬声器。

关于本实用新型之优点与精神可以藉由以下的创作详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1绘示现有技术中半桥式D类放大器的示意图；

图2绘示现有技术中全桥式D类放大器的示意图；以及

图3绘示根据本实用新型具体实施例中D类放大器的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术特征及优点，能更为相关技术领域人员所了解，并得以实施本创作，在此配合所附的图式、具体阐明本创作的技术特征与实施方式，并列举较佳实施例进一步说明。以下文中所对照的图式，为表达与本创作特征有关的示意，并不需要依据实际情形完整绘制。而关于本案实施方式的说明中涉及本领域技术人员所熟知的技术内容，亦不再加以陈述。

首先，请参阅图3，是本实用新型具体实施例中D类放大器3的示意图。于实际应用中，D类放大器3用以根据一组模拟信号(例如一组差动输入的音频讯号)控制其输出电压(例如扬声器)。如图3所示，于此实施例中，D类放大器包含数字讯号集成单元30，电源管理集成单元40，保护电路50及滤波电路60所组成。其中，数字讯号集成单元30可以为一个集成电路IC，包括:一比较器电路301，具有两个输入端接点，用以接收一个输入信号，例如:一个差动音频模拟信号(analog signal)。比较器电路301的输出端通过反馈电路后，输出一对经过位准校正后的模拟信号至脉宽调变电路305。接着，脉宽调变电路305将模拟信号通过设定的脉宽调变后，与一个震荡电路303连接，用以获得一个数字化的模拟信号，其中，此一数字化的模拟信号是一个数字化的脉宽调变(PWM)信号。

接着，提供一个电源管理集成单元40，其可以为一个集成电路IC，是由一个桥接电路401以及一个与桥接电路401连接的连接电路503所组成。其中，桥接电路401的一端与数字讯号集成单元30所输出的数字化的脉宽调变(PWM)信号连接，而桥接电路401的另一端则与负载70(扬声器)连接，使得桥接电路401可以控制是否将数字化的脉宽调变(PWM)信号传送扬声器60中。在本实用新型的另一较佳实施例中，是于数字讯号集成单元30中，进一步配置一个警示电路501，此警示电路501与脉宽调变电路305连接，用以检测脉宽调变电路305的数字化的脉宽调变(PWM)信号。当脉宽调变电路305的数字化的脉宽调变(PWM)信号大于警示电路501的设定电压时，例如:当发生电流过大、电压不稳时，警示电路501可以通过连接电路503关闭桥接电路401，可以避免过大的数字化的脉宽调变(PWM)信号，造成负载70(扬声器)的损坏。很明显的，本实用新型进一步提供一个由警示电路501及连接电路503所组成的保护电路，可以实时监控及关闭电源管理集成单元40中的桥接电路401，以提升电路的寿命与安全。

此外，如图3所示，在本实用新型的另一较佳实施例中，数字化的脉宽调变(PWM)信号在传送至负载70(扬声器)过程中，可以先通过一个滤波电路60，可以使得扬声器70的输出更清晰。

相较于图2所示的现有技术中的积分器22和比较器23A、23B以及前置驱动级24A、24B以及功率放大级25A、25B以及滤波电路26A、26B部分电路设计过于复杂、占空间、成本较高，于本实用新型中简化成数字讯号集成单元30和电源管理集成单元40，以节省D类放大器电路IC设计中的电路空间，同时，在两IC之间新增保护电路50，当发生电流过大、电压不稳时，实时关闭电源管理集成单元40以提升电路的寿命与安全；最后，经由滤波电路60真正保留所需的有效讯号来驱动负载70扬声器。

藉由以上较佳具体实施例之详述，希望能更加清楚描述本实用新型之特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型之范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请之专利范围的范畴内。

Claims (4)

1.一种具有保护电路的D类放大器，是由数字讯号集成单元与一电源管理集成单元所组成，其特征在于:

所述数字讯号集成单元，是由一个比较器电路连接一个脉宽调变电路所组成，其中，所述脉宽调变电路的第一端与震荡电路连接，用以获得一个数字化的模拟信号；

所述电源管理集成单元，是由一个桥接电路所组成，所述桥接电路的输入端与脉宽调变电路的输出端连接，所述桥接电路的将所述数字化的模拟信号输出至负载连接；

保护电路，是由一个配置在所述数字讯号集成单元中的警示电路与一个配置在所述电源管理集成单元中的连接电路连接，其中，所述警示电路的一端与所述脉宽调变电路的第二端连接，而连接电路的一端与所述桥接电路连接。

2.如权利要求1所述的具有保护电路的D类放大器，其特征在于:所述负载为扬声器。

3.如权利要求1所述的具有保护电路的D类放大器，其特征在于:所述数字讯号集成单元为一个集成电路。

4.如权利要求1所述的具有保护电路的D类放大器，其特征在于:所述电源管理集成单元为一个集成电路。

Images