输出级电路及其过电流保护方法与音频放大系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种输出级电路及其过电流保护方法与音频放大系统，所述输出级电路包括高侧输出驱动器、第一基极选择器、低侧输出驱动器、第二基极选择器与电感。当输出电流大于电流门坎值而使得低侧输出驱动器过电流，禁能受控于第二控制信号的低侧输出驱动器，并且使能受控于第一控制信号的高侧输出驱动器以建立第一电流通道，避免电流经由高侧输出驱动器的基极；当输出电流超过电流门坎值而使得高侧输出驱动器过电流，禁能受控于第一控制信号的高侧输出驱动器，并且使能受控于第二控制信号的低侧输出驱动器以建立第二电流通道，避免电流经由低侧输出驱动的基极，藉此降低输出电流与输出电压的电压突波。

【技术实现步骤摘要】
输出级电路及其过电流保护方法与音频放大系统
本专利技术涉及一种输出级电路，特别是指一种输出级电路的过电流保护方法。
技术介绍
近年来，在半导体技术日渐成熟，可携式消费电子设备普及的情况下，如何设计音频放大器已是目前重要的研究课题。一般而言，音频放大器的输出级电路由高侧输出驱动器与低侧输出驱动器所组成，为了使喇叭不出现喀嚓声，高侧输出驱动器与低侧输出驱动器会分别连接至基极选择器以避免喀嚓声，其中高侧输出驱动器为一高侧P型功率晶体管，低侧输出驱动器为一低侧N型功率晶体管。喀嚓声产生原因及防制，可参考美国专利公开号US7265614的披露内容。一般而言，音频放大器利用输出级电路来推动一负载，例如扬声器。一旦流经的电流过大超过了高侧P型功率晶体管或低侧N型功率晶体管能承受的额定值，就会产生过电流故障，其中导致过电流故障的原因很多，例如短路或突波等。这些故障会永久或严重损害高侧P型功率晶体管或低侧N型功率晶体管，造成整个音频电路受损。例如，于现有技术中，当输出电流经由高侧P型功率晶体管流入一基极选择器以释放输出电流时，会因为高侧P型功率晶体管内的本体二极管与该基极选择器而使得输出电压的电压突波(voltagespiking)过高，另一方面，当输出电流经由低侧N型功率晶体管流入另一基极选择器以释放输出电流时，也会因为低侧N型功率晶体管内的本体二极管与该基极选择器而使得输出电压的电压突波过低。因此，如何避免突然产生的过电流危害到电路元件，即成为音频电路设计时必须先考虑到的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种输出级电路，所述输出级电路包括高侧输出驱动器、第一基极选择器、低侧输出驱动器、第二基极选择器与电感。高侧输出驱动器电性连接系统电压与第一控制信号。第一基极选择器电性连接高侧输出驱动器，所述第一基极选择器接收第一参考电压与系统电压。低侧输出驱动器电性连接接地电压与第二控制信号，其中高侧输出驱动器直接连接至低侧输出驱动器之处产生输出电压。第二基极选择器电性连接低侧输出驱动器，所述第二基极选择器接收第二参考电压与接地电压。电感的一端电性连接至输出电压，电感的另一端电性连接第三参考电压，并且具有输出电流流经电感。当输出电流的电流值大于电流门坎值而使得低侧输出驱动器过电流时，则禁能受控于第二控制信号的低侧输出驱动器，并且使能受控于第一控制信号的高侧输出驱动器以建立一低阻抗输出端至系统电压的第一电流通道，避免电流流经高侧输出驱动器的基极，藉此降低低侧输出驱动器过电流保护启动后所造成的输出电压突波；当输出电流的电流值超过电流门坎值而使得高侧输出驱动器过电流时，则禁能受控于第一控制信号的高侧输出驱动器，并且使能受控于第二控制信号的低侧输出驱动器以建立低阻抗输出端至地电压的第二电流通道进而改变输出电流的电流路径，避免电流流经高侧输出驱动器的基极，藉此降低高侧输出驱动器过电流保护启动后所造成的输出电压突波输出电流的电流值与输出电压的电压突波。在本专利技术其中一个实施例中，当输出电流下降至零电流时，则禁能受控于第一控制信号的高侧输出驱动器以关闭第一电流通道，其中第一电流通道相较于第一基极选择器具有较低阻抗的特性。在本专利技术其中一个实施例中，当输出电流下降至零电流时，则禁能受控于第二控制信号的低侧输出驱动器以关闭第二电流通道，其中第二电流通道相较于第二基极选择器具有较低阻抗的特性。在本专利技术其中一个实施例中，输出级电路还包括检测器与控制器。检测器用以检测输出电流是否大于电流门坎值或为零电流，并据此传送检测结果。控制器电性连接检测器，并根据所接收的检测结果分别传送第一及第二控制信号至对应的高侧输出驱动器与低侧输出驱动器，以控制其禁能或使能状态。在本专利技术其中一个实施例中，第三参考电压为系统电压或接地电压。在本专利技术其中一个实施例中，高侧输出驱动器包括第一P型晶体管，并且低侧输出驱动器包括第一N型晶体管，其中第一P型晶体管具有第一本体二极管，其栅极接收第一控制信号并据此决定导通或关闭状态，其源极连接系统电压，其漏极输出输出电压，其基极连接第一基极选择器，并且第一N型晶体管具有第二本体二极管，其栅极接收第二控制信号并据此决定导通或关闭状态，其源极连接接地电压，其漏极连接第一P型晶体管的漏极，其基极连接第二基极选择器，其中当输出电流的电流值大于电流门坎值而使得第一N型晶体管过电流时，则禁能受控于第二控制信号的第一N型晶体管，并且使能受控于第一控制信号的第一P型晶体管以建立第一电流通道，藉此降低输出电流的电流值与输出电压的电压突波，其中第一电流通道为第一P型晶体管的漏源极间的通道。在本专利技术其中一个实施例中，当输出电流的电流值大于电流门坎值而使得第一P型晶体管过电流时，则禁能受控于第一控制信号的第一P型晶体管，并且使能受控于第二控制信号的第一N型晶体管以建立第二电流通道，藉此降低输出电流的电流值与输出电压的电压突波，其中第二电流通道为第一N型晶体管的漏源极间的通道。在本专利技术其中一个实施例中，高侧输出驱动器还包括第二P型晶体管，并且低侧输出驱动器还包括第二N型晶体管，其中第二P型晶体管具有第三本体二极管，其源极连接第一P型晶体管的漏极，其栅极接收第三控制信号并据此决定导通或关闭状态，并且第二N型晶体管具有第四本体二极管，其漏极连接第二P型晶体管的漏极且输出输出电压，其栅极接收第四控制信号并据此决定导通或关闭状态，其源极连接第一N型晶体管的漏极。本专利技术实施例另提供一种输出级电路的过电流保护方法，输出级电路包括高侧输出驱动器、第一基极选择器、低侧输出驱动器、第二基极选择器与一电感，其中高侧输出驱动器电性连接系统电压与第一控制信号，所述第一基极选择器电性连接高侧输出驱动器，且接收第一参考电压与系统电压，所述低侧输出驱动器电性连接接地电压与第二控制信号，而高侧输出驱动器直接连接至低侧输出驱动器之处产生输出电压，第二基极选择器电性连接低侧输出驱动器且接收第二参考电压与接地电压，电感的一端电性连接至输出电压，其另一端电性连接第三参考电压，并且具有输出电流流经电感。过电流保护方法包括以下步骤：检测输出电流的电流值；判断高侧输出驱动器或低侧输出驱动器是否过电流；当输出电流的电流值大于电流门坎值而使得低侧输出驱动器过电流时，则禁能低侧输出驱动器且使能高侧输出驱动器以建立第一电流通道，藉此以降低输出电流的电流值与输出电压的电压突波；当输出电流的电流值大于电流门坎值而使得高侧输出驱动器过电流时，则禁能高侧输出驱动器且使能低侧输出驱动器以建立第二电流通道，藉此以降低输出电流的电流值与输出电压的电压突波。本专利技术实施例再提供一种音频放大系统，所述音频放大系统包括前级放大器、输出级电路与负载。前级放大器接收且放大输入信号。输出级电路电性连接前级放大器。负载电性连接输出级电路。综上所述，本专利技术实施例所提出的输出级电路及其过电流保护方法与音频放大系统，利用检测输出电流是否过电流来引导输出电流至第一电流通道或第二电流通道以降低输出电流的电流值，并且能够降低输出电压的电压突波，以避免损害或击穿连接至输出电压的相关电子元件。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本专利技术，而非对本专利技术的权利要求范围作任何的限制。附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出级电路，其特征在于，所述输出级电路包括：高侧输出驱动器，电性连接于系统电压与第一控制信号；第一基极选择器，电性连接于所述高侧输出驱动器，接收第一参考电压与所述系统电压；低侧输出驱动器，电性连接于接地电压与第二控制信号，其中所述高侧输出驱动器的直接连接至所述低侧输出驱动器之处产生输出电压；第二基极选择器，电性连接于所述低侧输出驱动器，接收第二参考电压与所述接地电压；以及电感，所述电感的一端电性连接至所述输出电压，所述电感的另一端电性连接于第三参考电压，并且具有输出电流流经所述电感，当所述输出电流的电流值大于电流门坎值而使得所述低侧输出驱动器过电流时，则禁能受控于所述第二控制信号的所述低侧输出驱动器，并且使能受控于所述第一控制信号的所述高侧输出驱动器以建立第一电流通道，进而改变所述输出电流的电流路径，藉此降低所述输出电流的电流值与所述输出电压的电压突波，当所述输出电流的电流值超过所述电流门坎值而使得所述高侧输出驱动器过电流时，则禁能受控于所述第一控制信号的所述高侧输出驱动器，并且使能受控于所述第二控制信号的所述高侧输出驱动器以建立第二电流通道，进而改变所述输出电流的电流路径，藉此降低所述输出电流的电流值与所述输出电压的电压突波。...

【技术特征摘要】
2013.03.29 TW 1021114411.一种输出级电路，其特征在于，所述输出级电路包括：高侧输出驱动器，电性连接于系统电压与第一控制信号；第一基极选择器，电性连接于所述高侧输出驱动器，接收第一参考电压与所述系统电压；低侧输出驱动器，电性连接于接地电压与第二控制信号，其中所述高侧输出驱动器的直接连接至所述低侧输出驱动器之处产生输出电压；第二基极选择器，电性连接于所述低侧输出驱动器，接收第二参考电压与所述接地电压；以及电感，所述电感的一端电性连接至所述输出电压，所述电感的另一端电性连接于第三参考电压，并且具有输出电流流经所述电感，当所述输出电流的电流值大于电流门坎值而使得所述低侧输出驱动器过电流时，则禁能受控于所述第二控制信号的所述低侧输出驱动器，并且使能受控于所述第一控制信号的所述高侧输出驱动器以建立第一电流通道，进而改变所述输出电流的电流路径，藉此降低所述输出电流的电流值与所述输出电压的电压突波，当所述输出电流的电流值超过所述电流门坎值而使得所述高侧输出驱动器过电流时，则禁能受控于所述第一控制信号的所述高侧输出驱动器，并且使能受控于所述第二控制信号的所述低侧输出驱动器以建立第二电流通道，进而改变所述输出电流的电流路径，藉此降低所述输出电流的电流值与所述输出电压的电压突波。2.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，当所述输出电流下降至零电流时，则禁能受控于所述第一控制信号的所述高侧输出驱动器以关闭所述第一电流通道，其中所述第一电流通道相较于所述第一基极选择器具有较低阻抗的特性。3.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，当所述输出电流下降至零电流时，则禁能受控于所述第二控制信号的所述低侧输出驱动器以关闭所述第二电流通道，其中所述第二电流通道相较于所述第二基极选择器具有较低阻抗的特性。4.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，所述输出级电路还包括：检测器，用以检测所述输出电流是否大于所述电流门坎值或为零电流，并据此传送检测结果；以及控制器，电性连接于所述检测器，并根据所接收的所述检测结果分别传送所述第一控制信号与所述第二控制信号至对应的所述高侧输出驱动器与所述低侧输出驱动器，以控制所述高侧输出驱动器与所述低侧输出驱动器禁能或使能状态。5.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，所述第三参考电压为所述系统电压或所述接地电压。6.根据权利要求1所述的输出级电路，其特征在于，所述高侧输出驱动器包括第一P型晶体管，并且所述低侧输出驱动器包括第一N型晶体管，其中所述第一P型晶体管具有第一本体二极管，所述第一P型晶体管的栅极接收所述第一控制信号并据此决定导通或关闭状态，所述第一P型晶体管的源极连接所述系统电压，所述第一P型晶体管的漏极输出所述输出电压，所述第一P型晶体管的基极连接所述第一基极选择器，并且所述第一N型晶体管具有第二本体二极管，所述第一N型晶体管的栅极接收所述第二控制信号并据此决定导通或关闭状态，所述第一N型晶体管的源极连接所述接地电压，所述第一N型晶体管的漏极连接所述第一P型晶体管的漏极，所述第一N型晶体管的基极连接所述第二基极选择器，其中当所述输出电流的电流值大于所述电流门坎值而使得所述第一N型晶体管过电流时，则禁能受控于所述第二控制信号的所述第一N型晶体管，并且使能受控于所述第一控制信号的所述第一P型晶体管以建立所述第一电流通道，藉此降低所述输出电流的电流值与所述输出电压的电压突波，其中所述第一电流通道为所述第一P型晶体管的漏源极间的通道。7.根据权利要求6所述的输出级电路，其特征在于，当所述输出电流的电流值大于所述电流门坎值而使得所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭泓，吴佳保，
申请(专利权)人：茂达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71