[发明专利]用于开关功率放大器的过电流保护的计时器复位电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于开关功率放大器或开关稳压器的保护电路，更具体地，涉及一种用于保护开关电路的输出级不受到来自负载或到负载的过电流的损坏。

背景技术

市场上的大多数音频功率放大器是基于AB类放大器的。这种构造提供非常好的总谐波失真加噪声(THD+N)性能，以及相当低的静态电流。但是，AB类推挽式放大器效率不高，只能达到大约60％的效率，这不仅导致功率损失，还需要向功率放大器设置附加的大体积散热件。

D类放大器的一个主要优点是效率，可达到90％以上。通过在功率晶体管处的最大信号摆幅来实现高效率。图1中的典型D类放大器电路100包括脉宽调制器101、电平移动器和驱动级103、第一MOSFET开关M1104和第二MOSFET开关M2105。与第一MOSFET开关M1104和第二MOSFET开关M2105相连的作用电路包括输出滤波器106、自举电容器C1107、去耦电容器C2108和扬声器110。在脉宽调制器101接收到输入音频信号时，产生PWM_OUT，PWM_OUT是脉冲宽度与音频信号幅度成比例的矩形波。拆分PWM_OUT，并通过电平移动器和驱动级103，将其分别馈送到第一MOSFET开关M1104和第二MOSFET开关M2105。从而产生最大摆幅的脉宽调制信号OUTPUT。通过输出滤波器106，来去除载波频率分量，并恢复模拟音频信号。恢复的模拟音频信号驱动扬声器110，来产生音频声音。扬声器110可以是单个扬声器或扬声器组。

在D类放大器电路100的实际使用中，输出滤波器106、去耦电容器C2108和扬声器110用作D类放大器电路100的外部负载。由于外部负载误放、对地短路、对电源短路等原因，第一MOSFET开关M1104、第二MOSFET开关M2105或两者可能持续地处于导通状态。过量电流流入第一MOSFET开关M1104、第二MOSFET开关M2105或两者中，这很可能损坏放大器电路。因此，必须实现反措施，来保护第一MOSFET开关M1104从源极流出过量电流，并保护第二MOSFET开关M2105汇入过量电流。

图2示出一种用于保护D类放大器不受过电流损坏的典型系统。参考图2，在电源与第一MOSFET开关M1104之间串联放置第一电流检测电阻器R1115，用来检测流经第一MOSFET开关M1104的电流量级。在地与第二MOSFET开关M2105之间串联放置第二电流检测电阻器R2116，用来检测流经第二MOSFET开关M2105的电流量级。在与第一电流检测电阻器R1115的另一端，即电源端，相对的一端产生电压V1140。在与第二电流检测电阻器R2116的另一端，即接地端，相对的一端产生电压V2141。采用这种电路配置，通过相对于电源电压的电压量级V1140来有效地测量流入第一MOSFET开关M1104的电流量级，并通过相对于地的电压量级V2141来有效地测量流入第二MOSFET开关M2105的电流量级。在图2中，包括第一比较器121、第二比较器122和或门123，来构成控制路径，从而在通过V1140检测到过电流或通过V2141检测到过电流，后者两者都检测到时，激活控制信号SD。在比较器121与或门123之间放置计时器1130，来防止在载波脉冲开关期间，第一电流检测电阻器R1115中的开关电流激活控制信号SD。在比较器122与或门123之间放置计时器2131，来防止在载波脉冲开关期间，第二电流检测电阻器R2116中的开关电流激活控制信号SD。随后逻辑高电平控制信号SD截止第一MOSFET开关M1104和第二MOSFET开关M2105。从而停止了D类放大器中的过电流，并防止由过电流引起的损坏。

上述传统过电流保护电路的一个缺点在于，当在过电流的情况下，激活控制信号SD时，即使不再满足过电流条件了，例如，清除了负载短路，第一MOSFET开关M1104和第二MOSFET开关M2105也处于截止状态。除非外部复位D类电路，否则电路将不会恢复正常工作。

为克服这个缺点，一种方法是只要不再满足过电流条件了，就允许D类电路返回到正常工作，而不需要外部控制。

发明内容

本发明的目的是提出一种智能过电流保护电路，其中，在激活过电流控制信号之后，当不再满足过电流条件时，D类电路仍然能够自动返回到正常工作。

根据本发明，将过电流保护电路与过电流检测电阻器、比较器、或门、SR锁存器和计时器电路相结合，来阻止MOSFET开关在过电流情况下进行开关，并允许D类电路在清除过电流条件时，返回到正常工作。