D级放大电路、其控制方法、音频输出装置、电子设备制造方法及图纸

提供一种考虑了电感的直流叠加特性的过电流保护。桥型的输出级(102)经由电感(L)而与电声转换元件(202)连接。驱动电路(104H、104L)根据与音频信号(S1)相应的脉冲信号(S2H、S2L)来驱动输出级(102)。(i)若在构成输出级(102)的监视对象的晶体管(ML)中流过的电流(IML)超过第1阈值(IOCP1)的状态持续预定的第1时间(τ1)，或(ii)若从监视对象的晶体管(ML)变为导通起经过预定的第2时间(τ2)以后在监视对象的晶体管(ML)中流过的电流(IML)超过比第1阈值(IOCP1)高的第2阈值(IOCP2)，则过电流检测电路(130L)将过电流检测信号(S3L)置于有效。

D amplifier circuit, its control method, audio output device, electronic equipment

An over-current protection, which takes into account the DC superposition characteristic of the inductor, is provided. The output stage (102) of the bridge type (102) is connected to the electroacoustic conversion element (202) via an inductor (L). The drive circuit (104H, 104L) drives the output level (102) based on the pulse signals (S2H, S2L) corresponding to the audio signal (S1). (I) if the output level (102) transistor monitor object (ML) current flowing in a (IML) more than first threshold (IOCP1) of the state for a predetermined duration of time (first t 1), or (II) if the monitor object from the transistor (ML) to guide the sitting after a predetermined the second time (T 2) after transistor monitor object (ML) current flowing in a (IML) than the first threshold (IOCP1) second high threshold (IOCP2), then the current detection circuit (130L) over current detection signal (S3L) is effective.

【技术实现步骤摘要】
D级放大电路、其控制方法、音频输出装置、电子设备
本专利技术涉及驱动扬声器或耳机的D级放大电路。
技术介绍
为了将微弱的音频信号放大并驱动扬声器或耳机等的电声转换元件，而使用D级放大电路。图1是D级放大电路的输出级的电路图。D级放大电路100R包括半桥型的输出级102、驱动电路104H、104L、以及脉宽调制器106。输出级102包含被设置在电源管脚VCC与输出管脚OUT之间的高侧晶体管MH、及被设置在输出管脚OUT与接地管脚GND之间的低侧晶体管ML。OUT管脚经由LC滤波器204及输出耦合电容器205而与电声转换元件202连接。脉宽调制器106接收模拟或者数字的音频信号，并生成占空比(脉宽)根据音频信号而变化的PWM信号。驱动电路104H、104L基于脉宽调制器106所生成的PWM信号来驱动高侧晶体管MH、低侧晶体管ML。当大电流流过输出级102时，输出级102的晶体管MH、ML的电路元件的可靠性有可能下降。因此，在D级放大电路100R的输出级102上设置有过电流保护电路120H、120L。过电流保护电路120H将流过高侧晶体管MH的电流IMH与过电流检测的阈值IOCP进行比较。若流过高侧晶体管MH的电流IMH超过阈值IOCP，则被判定为过电流状态，高侧晶体管MH被强制地截止。同样，对于过电流保护电路120L，若流过低侧晶体管ML的电流IML超过阈值IOCP，则判定为过电流状态，在过电流状态下，低侧晶体管ML被强制地截止。过电流保护电路120H(120L)容易受到输出级102的开关噪声的影响。因此，通过规定预定的判定时间τ1，并将在比判定时间τ1短的时间发生的IMH＞IOCP的状态掩蔽，仅将比判定时间τ1长地IMH＞IOCP的状态作为过电流保护的对象，从而能够抑制噪声的影响。图2的(a)、(b)是表示过电流保护的动作的波形图。首先，参照图2的(a)，说明通常的过电流保护动作。为了容易理解，作为D级放大电路100R的负载，集中于LC滤波器204的电感L。通常，在流过电感的电流IOUT与电感的电压v之间，以下的式(1)成立。IOUT＝1/L×∫vdt…(1)因而，如果设电压v固定，则输出电流IOUT随着时间而以一定的斜率不断增大。在图1的半桥的D级放大器中，在高侧晶体管MH导通时，由于(电声转换元件202的电压近似零)，所以式(2)成立。IOUT＝VCC/L×t…(2)在图2的(a)中，若在时刻t0输出电流IOUT超过阈值IOCP，则在此后经过判定时间τ1后的时刻t1过电流保护变成有效(OCP为高电平)。在过电流保护状态下，高侧晶体管MH强制地变成截止，输出电流IOUT被切断。在判定时间τ1的期间，输出电流IOUT会增加ΔI＝VCC/L×τ1。
技术实现思路
专利技术要解决的课题本专利技术人研究了图1的D级放大电路100R，结果认识到以下的问题。若直流(偏置)电流流过电感，则会发生磁饱和，电感值会下降。将此称为电感的直流叠加特性。图3是说明电感的直流叠加特性的图。具体而言，在直流电流比容许电流IDC＿MAX小的区域，电感值实质上取为一定值，若超过容许电流IDC＿MAX，则电感值急剧地减小。在图2的(b)中示出在LC滤波器204的电感L中流过了超过容许电流IDC＿MAX的直流电流时的动作。若发生磁饱和，则电感值L会降低(将此时的值设为L')。于是，由式(2)表示的输出电流IOUT的斜率变得陡峭。若在时刻t0输出电流IOUT超过阈值IOCP，则在此后经过判定时间τ1后的时刻t1过电流保护变成有效，但是，在该判定时间τ1的期间，输出电流IOUT会增加ΔI＝VCC/L'×τ1，因此，在时刻t1，输出电流IOUT有可能脱离可保证电路元件的可靠性的区域，进入标注了阴影线的损坏区域。另外，同样的问题也可能发生在BTL(BridgedTransformerless：桥型推挽电路)方式的D级放大器中。本专利技术是鉴于该问题而完成的，其一个方式的例示性目的之一在于提供一种考虑了电感的直流叠加特性的过电流保护。用于解决课题的手段本专利技术的一个方式涉及D级放大电路。D级放大电路包括：桥型的输出级，其经由电感而与电声转换元件连接；驱动电路，其根据与音频信号相应的脉冲信号来驱动输出级；以及过电流检测电路，(i)若在构成输出级的监视对象的晶体管中流过的电流超过第1阈值的状态持续了预定的第1时间，或(ii)若从监视对象的晶体管变为导通起经过预定的第2时间以后在监视对象的晶体管中流过的电流超过比第1阈值高的第2阈值，则将过电流检测信号置于有效。在流过电感的直流电流分量比容许电流小的区域中，能够基于第1阈值来检测过电流状态。此外，若流过电感的直流电流分量超过容许电流且电感的电感值由于磁饱和而下降，则流过晶体管的电流达到第2阈值。在该情况下，通过以比第1时间短的检测延迟将过电流检测信号置于有效，从而能够在流过晶体管的电流过度地上升之前检测到过电流状态。此处，在输出级的晶体管刚变为导通后，噪声的影响较大。另一方面，流过电感的直流电流分量超过容许电流是在从输出级的晶体管导通起经过了一定程度的时间以后，很少在输出级的晶体管刚导通后直流电流分量超过容许电流。因此，通过将从监视对象的晶体管变为导通起经过预定的第2时间以后作为基于第2阈值进行过电流检测的条件，从而能够防止噪声所导致的误检测。也可以是，响应过电流检测信号的置于有效，监视对象的晶体管截止。由此，能够进行逐周期(cyclebycycle)的过电流保护。也可以是，若过电流检测信号的置于有效连续发生了预定的循环数，则停止输出级的开关。由此，若发生磁饱和状态，则会连续发生过电流检测信号的置于有效。因此，在该情况下，通过停止输出级的开关，从而能够更安全地保护电路。也可以是，过电流检测电路包含：第1比较器，其将与在监视对象的晶体管中流过的电流相应的电流检测信号和与第1阈值对应的第1阈值电压进行比较，并生成表示比较结果的第1比较信号；第2比较器，其将电流检测信号和与第2阈值对应的第2阈值电压进行比较，并生成表示比较结果的第2比较信号；以及判定电路，其基于第1比较信号及第2比较信号来生成过电流检测信号。也可以是，电流检测信号与监视对象的晶体管的电压降相应。由此，能够低损耗地检测电流。也可以是，监视对象的晶体管是高侧晶体管和低侧晶体管这两者。也可以是，输出级是全桥电路。也可以是，D级放大电路被一体集成化于1个半导体基板。所谓“一体集成化”，包含电路的构成要素全部被形成在半导体基板上的情况、和电路的主要构成要素被一体集成化的情况，也可以为了调节电路常数而将一部分电阻、电容器等设置在半导体基板的外部。通过将电路集成化在1个芯片上，能够削减电路面积，并且能够使电路元件的特性保持均匀。本专利技术的另一技术方案涉及音频再现装置。也可以是，音频再现装置包括电声转换元件、上述的任何一个D级放大电路、以及包含被设置在D级放大电路与电声转换元件之间的电感的滤波电路。另外，将以上构成要素任意组合、本专利技术的表现形式在方法、装置等之间替换的方案，作为本专利技术的技术方案也是有效的。专利技术效果根据本专利技术，能够抑制D级方式的D级放大电路的过电流。附图说明图1是D级放大电路的输出级的电路图。图2的(a)、(b)是表示过电流保护的动作的波形图。图3是说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种D级放大电路，其特征在于，包括：桥型的输出级，其经由电感而与电声转换元件连接，驱动电路，其根据与音频信号相应的脉冲信号来驱动上述输出级，以及过电流检测电路，(i)若在构成上述输出级的监视对象的晶体管中流过的电流超过第1阈值的状态持续预定的第1时间，或者(ii)若从上述监视对象的晶体管变为导通起经过预定的第2时间以后在上述监视对象的晶体管中流过的电流超过比第1阈值高的第2阈值，则将过电流检测信号置于有效。

【技术特征摘要】
2016.09.15 JP 2016-1802411.一种D级放大电路，其特征在于，包括：桥型的输出级，其经由电感而与电声转换元件连接，驱动电路，其根据与音频信号相应的脉冲信号来驱动上述输出级，以及过电流检测电路，(i)若在构成上述输出级的监视对象的晶体管中流过的电流超过第1阈值的状态持续预定的第1时间，或者(ii)若从上述监视对象的晶体管变为导通起经过预定的第2时间以后在上述监视对象的晶体管中流过的电流超过比第1阈值高的第2阈值，则将过电流检测信号置于有效。2.如权利要求1所述的D级放大电路，其特征在于，响应于上述过电流检测信号的置于有效，上述监视对象的晶体管变为截止。3.如权利要求1或2所述的D级放大电路，其特征在于，若上述过电流检测信号的置于有效连续发生了预定的循环数，则上述输出级的开关停止。4.如权利要求1或2所述的D级放大电路，其特征在于，被构成为能够将上述过电流检测信号向外部输出。5.如权利要求1或2所述的D级放大电路，其特征在于，上述过电流检测电路包含：第1比较器，其将与在上述监视对象的晶体管中流过的电流相应的电流检测信号、和与上述第1阈值对应的第1阈值电压进行比较，并生成表示比较结果的第1比较信号，第2比较器，其将上述电流检测信号和与上述第2阈值对应的第2阈值电压进行比较，并生成表示比较结果的第2比较信号，以及判定电路，其基于上述第1比较信号及上述第2比较信号来生成上述过...

【专利技术属性】
技术研发人员：小山靖之，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP