CN215866982U - 一种d类功放输出开短路检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种D类功放输出开短路检测电路，所述开短路检测电路连接于所述D类功放与扬声器之间，所述开短路检测电路包括第一分压模块、第二分压模块和电压检测模块；所述第一分压模块连接在所述扬声器的第一端，所述第二分压模块连接在所述扬声器的第二端，用于与所述扬声器构成串联分压电路；所述电压检测模块连接在所述扬声器的第一端和第二端，用于检测所述扬声器正负极的电压值。

Description

一种D类功放输出开短路检测电路

技术领域

本公开涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种D类功放输出开短路检测电路。

背景技术

D类功放指的是D类音频功率放大器，也称为数字功放。通过控制开关单元的ON/OFF，驱动扬声器的放大器称D类放大器。

常见的D类功放的应用电路如图1所示，模拟音频信号输入到D类功放，通过开关信号的输出直接驱动扬声器。但主控(MCU/CPU)无法检测扬声器正常连接、开路、短路的状况，即无法在线诊断。在未知扬声器短路情况下直接输出会造成功放损坏。

实用新型内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种D类功放输出开短路检测电路，解决现有D类功放输出时无法在线诊断扬声器状况，容易造成功放损坏的技术问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种D类功放输出开短路检测电路，所述开短路检测电路连接于所述D类功放与扬声器之间，所述开短路检测电路包括分压电路和电压检测模块，所述分压电路包括第一分压模块和第二分压模块；

所述第一分压模块连接在所述扬声器的第一端，所述第二分压模块连接在所述扬声器的第二端，用于与所述扬声器构成串联分压电路；

所述电压检测模块连接在所述扬声器的第一端和第二端，用于检测所述扬声器正负极的电压值。

进一步地，所述第一分压模块包括二极管、PMOS管和第一电阻，所述二极管的第一端接电源，所述二极管的第二端接所述PMOS管的第一端，所述PMOS管的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述扬声器的第一端。

进一步地，所述第二分压模块包括NMOS管和第四电阻，所述NMOS管的第一端接地，所述NMOS管的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述扬声器的第二端。

进一步地，所述电压检测模块包括微处理器、第二电阻和第五电阻，所述微处理器包括模数转换模块，所述第二电阻的第一端连接所述扬声器的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述模数转换模块；所述第五电阻的第一端连接所述扬声器的第二端，所述第五电阻的第二端连接所述模数转换模块。

进一步地，还包括，

控制逻辑模块，与所述分压电路和所述微处理器电性连接，所述控制逻辑模块用于根据所述微处理器的开关类型进行逻辑处理，并输出不同的使能信号，控制所述分压电路。

进一步地，所述控制逻辑模块包括第三电阻和第六电阻，所述第三电阻的第一端连接所述二极管的第二端，所述第三电阻的第二端连接所述PMOS管的第三端与所述微处理器；所述第六电阻的第一端接地，所述第六电阻的第二端连接所述NMOS管的第三端与所述微处理器。

本实用新型的D类功放输出开短路检测电路，能够在线检测扬声器正常连接、开路、短路的状况，避免了在未知扬声器短路情况下直接输出造成功放损坏的问题。并且在正常使用过程中，关闭开短路检测电路，此时MOS管处于关闭状态，开短路检测电路也不会对声音的驱动造成干扰，功放可正常驱动扬声器。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为目前的D类功放的应用电路示意图；

图2为D类功放的输出搭建本实用新型开短路检测电路后，整个音频输入和输出的功能框图；

图3为本实用新型的开短路检测电路示意图；

图4为本实用新型的开短路检测电路一种实施例的仿真电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

本公开实施例提供一种D类功放输出开短路检测电路，所述开短路检测电路连接于所述D类功放与扬声器之间，所述开短路检测电路包括分压电路和电压检测模块，所述分压电路包括第一分压模块和第二分压模块；所述第一分压模块连接在所述扬声器的第一端，所述第二分压模块连接在所述扬声器的第二端，用于与所述扬声器构成串联分压电路；所述电压检测模块连接在所述扬声器的第一端和第二端，用于检测所述扬声器正负极的电压值。

接下来，结合附图2-4，对本实用新型做进一步说明。

在D类功放的输出搭建开关检测电路后，整个音频输入和输出的功能框图如图2所示，在电路达到稳态时，将扬声器等效成电阻R7，开短路检测的原理图如图3所示。

如图3所示，D类功放输出开短路检测电路特征如下：

1、左侧输入端OUT_H和OUT_L连接D类功放的输出端，用来接收差分驱动信号；输出端OUT_H和OUT_L直接连接扬声器，用来驱动扬声器而发声。

2、VCC和GND连接处理器同电源域的电源和地信号；

3、O/S_TEST_H和O/S_TEST_L用于连接处理器的开关量使能信号，ADC_H和ADC_L用于连接处理器的模数转换输入。

电路的工作状态有两种：

1、在正常工作时，处理器关闭PMOS管M1和NMOS管M2，D类输出的音频信号直接由输入到输出，驱动扬声器；

2、在需要检测外部电路是否发声开短路状态时：

微处理器通过拉低O/S_TEST_H，此时PMOS管M1的栅源极电压Vgs大于开启电压，M1导通，二极管D1，第一电阻R1将接入OUT_H；

微处理器通过拉高O/S_TEST_L，此时NMOS管M2的栅源极电压Vgs大于开启电压，M2导通，GND信号通过第四电阻R4将接入OUT_L；

在使能检测电路后，电源VCC，二极管D1，PMOS管M1，第一电阻R1，R7(扬声器电阻)，第四电阻R4，NMOS管M2，电源GND将构成一个类似电阻的串联分压电路；扬声器正极的电压和负极的电压通过第二电阻R2和第五电阻R5接入到微处理器的模数转换输入；微处理器即可通过模数转换模块来检测到信号线上的电压值。

本实用新型的检测电路原理如下：

使能开短路检测电路时，关闭D类功放输出时，此时其音频驱动引脚处于高阻态，通过读取对应的ADC值去判断扬声器连接状态。

1、在正常连接时，微处理器测得的ADC_H和ADC_L电压分别如下：

2、在扬声器开路时，微处理器测得的ADC_H和ADC_L电压分别如下：

V_{ADC_H}＝(V_cc-VD1)

V_{ADC_}L≈0

3、在扬声器短路时，ADC_H和ADC_L将被短路，微处理器测得的电压如下：

在本实用新型的一种具体实施例中，该实施例的仿真电路如图4所示，检测电路的检测结果如表1所示。

表1，检测结果

实际工作时，由于MOS管和二极管的非线性影响，导致测得电压值并不一定精准，但仍可通过判断信号线的电压差对开短路状态进行诊断。

当扬声器短路时：V(ADC_H)＝V(ADC_L)；

当扬声器开路时：V(ADC_H)≈VCC，V(ADC_L)≈0

当扬声器正常连接时：

在正常使用过程中，关闭开短路检测电路，此时MOS管M1和M2均处于关闭状态，开短路电路并不会对声音的驱动造成干扰，功放可正常驱动扬声器。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种D类功放输出开短路检测电路，其特征在于，所述开短路检测电路连接于所述D类功放与扬声器之间，所述开短路检测电路包括分压电路和电压检测模块，所述分压电路包括第一分压模块和第二分压模块；

所述第一分压模块连接在所述扬声器的第一端，所述第二分压模块连接在所述扬声器的第二端，用于与所述扬声器构成串联分压电路；

所述电压检测模块连接在所述扬声器的第一端和第二端，用于检测所述扬声器正负极的电压值。

2.根据权利要求1所述的D类功放输出开短路检测电路，其特征在于，所述第一分压模块包括二极管、PMOS管和第一电阻，所述二极管的第一端接电源，所述二极管的第二端接所述PMOS管的第一端，所述PMOS管的第二端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述扬声器的第一端。

3.根据权利要求1或2所述的D类功放输出开短路检测电路，其特征在于，所述第二分压模块包括NMOS管和第四电阻，所述NMOS管的第一端接地，所述NMOS管的第二端连接所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端连接所述扬声器的第二端。

4.根据权利要求3所述的D类功放输出开短路检测电路，其特征在于，所述电压检测模块包括微处理器、第二电阻和第五电阻，所述微处理器包括模数转换模块，所述第二电阻的第一端连接所述扬声器的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述模数转换模块；所述第五电阻的第一端连接所述扬声器的第二端，所述第五电阻的第二端连接所述模数转换模块。

5.根据权利要求4所述的D类功放输出开短路检测电路，其特征在于，还包括，

控制逻辑模块，与所述分压电路和所述微处理器电性连接，所述控制逻辑模块用于根据所述微处理器的开关类型进行逻辑处理，并输出不同的使能信号，控制所述分压电路。

6.根据权利要求5所述的D类功放输出开短路检测电路，其特征在于，所述控制逻辑模块包括第三电阻和第六电阻，所述第三电阻的第一端连接所述二极管的第二端，所述第三电阻的第二端连接所述PMOS管的第三端与所述微处理器；所述第六电阻的第一端接地，所述第六电阻的第二端连接所述NMOS管的第三端与所述微处理器。

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