D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法技术

本发明专利技术公开了一种D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法，实时监控流经D类功放4个MOS管的各自电流，并在设定时间内计算各电流平均值，经过判断模块依次判断，在发生输出短路到电源或地故障时，可以快速有效的检测出结果，该检测方法不会对扬声器所播放的声音频谱造成干扰，检测装置效率高，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法


[0001]本专利技术属于扬声器驱动
，具体涉及一种D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法。

技术介绍

[0002]音频D类功放在车载音响里面的应用正在越来越普及。车载音响典型特点是：1)车内喇叭线较长；2)车内布线复杂；3)汽车电子对设备安全性要求比较高；4)随着车联网的普及，越来越多的现代智能汽车加入了实时故障监测。D类音频功放的音乐信号采用PWM(Pulse Width Modulation)调制，外接输出LC(电感和电容)滤波器滤除高频PWM信号。由于音频功放相关电路通常在一个铁盒子里面，芯片自身外部引脚短路故障发生概率极低，但是LC滤波器之后的喇叭线容易与外部电源或者地发生短路的概率存在(车内布线)。如果是LC滤波器之后的强短路(以小于1Ω的小阻抗直接短路到电源或者地)，功放上电瞬间或者外部发生短路的瞬间会有大电流发生,触发功放的过流保护，这种故障一般是靠D类功放的强制性保护(关断输出)来处理的。但是对于隐形的弱短路(>1Ω甚至更大短路电阻。例如输出LC滤波器上的多层陶瓷电容因车辆震动容易弱短路，喇叭线与外部车体机壳弱短路，喇叭线与外部电源线弱短路等)则无法触发D类功放的过流保护。这种弱短路条件下，流过D类功放的电流无法达到功放的过流保护门限，但这种短路长期存在，则会因为持续的大电流发热加速元器件的老化最终影响可靠性，同时也会导致系统的功耗提升影响系统可靠性。
[0003]因此，一种D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法亟需提出。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0006]本专利技术提供一种D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法，包括以下步骤：
[0007]S1、电流采集模块对D类功放S1至S4中4个MOS管的电流进行采集和记录，然后单独计算出每个MOS管的电流在设定时间内的平均值作为电流值，并输出；
[0008]S2、第一判断模块判断每个MOS管的电流值是否均为0，若是，则表示输出无短路到电源或地故障发生，若否，则进入步骤S3；
[0009]S3、第二判读模块判断输出值非0的每个MOS管的电流值是否均大于0，若否，则进入步骤S4，若是，则进入步骤S5；
[0010]S4、第三判断模块判断每个MOS管的电流值的绝对值是否均大于等于短路判决电流门限I
SHORT
，若是，则表示有短路到地故障发生，若否，则表示输出无短路到电源或地故障发生；
[0011]S5、第四判断模块判断每个MOS管的电流值的绝对值是否均大于等于短路判决电
流门限I
SHORT
，若是，则表示有短路到电源故障发生，若否，则表示输出无短路到电源或地故障发生。
[0012]优选的，步骤S1中在500ms
‑
1000ms的时间内求平均值。
[0013]优选的，步骤S4、S5中短路判决电流门限I
SHORT
按照以下公示计算得出：I
SHORT
＝PVDD/(2
×
R
SHORT
)，
[0014]其中，PVDD为功放当前供电电压，R
SHORT
为外部短路电阻阈值。
[0015]优选的，第一判断模块、第二判断模块、第三判断模块、第四判断模块为比较器。
[0016]本专利技术相较于现有技术，具有以下有益效果：
[0017]本专利技术求出采集的4个MOS管的电流在设定时间内的平均值作为电流值，经过判断模块依次判断，在发生输出短路到电源或地故障的情况时，可以快速有效的实时检测出结果，且该检测方法不会对扬声器所播放的声音频谱造成干扰，检测装置效率高，且成本低。
附图说明
[0018]图1是本专利技术D类功放在正常工作的电路结构示意图；
[0019]图2是本专利技术D类功放在外部发生短路到电源的情况下开关管S1和S4打开时的电路结构示意图；
[0020]图3是本专利技术D类功放在外部发生短路到电源的情况下开关管S1和S3打开时的电路结构示意图；
[0021]图4是本专利技术D类功放在外部发生短路到电源的情况下开关管S2和S4打开时的电路结构示意图；
[0022]图5是本专利技术D类功放在外部发生短路到电源的情况下开关管S3和S2打开时的电路结构示意图；
[0023]图6是本专利技术D类功放在外部发生短路到地的情况下开关管S1和S4打开时的电路结构示意图；
[0024]图7是本专利技术D类功放在外部发生短路到地的情况下开关管S1和S3打开时的电路结构示意图；
[0025]图8是本专利技术D类功放在外部发生短路到地的情况下开关管S2和S4打开时的电路结构示意图；
[0026]图9是本专利技术D类功放在外部发生短路到地的情况下开关管S3和S2打开时的电路结构示意图；
[0027]图10是本专利技术D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法的工作流程图。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]D类功放在正常工作时如图1所示，具体的，图1中开关管S1和S4打开时，电流流经顺序依次为PVDD、OUTP、OUTN、GND，流过S1的平均电流等于流过S4的平均电流；图1中开关管S1和S3打开时，电流流经顺序依次为PVDD、OUTP、OUTN、PVDD，流过S1的平均电流等于流过S3的电流；图1中开关管S2和S4打开时，电流流经顺序依次为GND、OUTP、OUTN、GND，流过S2的平
均电流等于流过S4的电流；图1中开关管S3和S2打开时，电流流经顺序依次为PVDD、OUTN、OUTP、GND，流过S2的平均电流等于流过S3的电流。由此可见，在输出无短路的情况下，流过四个开关管S1、S2、S3、S4的平均电流相等(高频的纹波电流已经被LC低通滤波器滤除)，同一时刻导通的两个功率管流过的电流相等。在本实施例中，定义电流流进MOS管为负电流，电流流出MOS管为正电流。
[0030]一般的，D类功放的单端输出共模电压为PVDD/2，喇叭两侧电压差为实际的音频交流信号(通常为20Hz～20kHz之间)。
[0031]在外部发生短路到电源的情况下，短路电阻两侧的电压差为PVDD/2。图2中开关管S1和S4打开时，R
SHORT
上的电流回流进S1，S1上的平均电流为PVDD/(2
×
R
SHORT
)；图3中开关管S1和S3打开时，R
SHORT
上的电流回流进S1，S1上的平均电流为PVDD/(2
×
R
SHORT
)；图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种D类功放输出短路到电源或地故障的实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、电流采集模块对D类功放S1至S4中4个MOS管的电流进行采集和记录，然后单独计算出每个MOS管的电流在设定时间内的平均值作为电流值，并输出；S2、第一判断模块判断每个MOS管的电流值是否均为0，若是，则表示输出无短路到电源或地故障发生，若否，则进入步骤S3；S3、第二判读模块判断输出值非0的每个MOS管的电流值是否均大于0，若否，则进入步骤S4，若是，则进入步骤S5；S4、第三判断模块判断每个MOS管的电流值的绝对值是否均大于等于短路判决电流门限I
SHORT
，若是，则表示有短路到地故障发生，若否，则表示输出无短路到电源或地故障发生；S5、第四判断模块判断每个MOS管的电流值的绝对值是否均大于等于短路判决电流门限I
SHORT
，若是，则表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世舟，丁双喜，曹华，王修远，
申请(专利权)人：苏州至盛半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：