专利名称：D类音讯放大器的热调节装置及方法与具有热调节的d类音讯放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种D类放大器，具体地说，是一种用于D类音讯放大器的过热保护措 施(Over Temperature Protection ;OTP)。
背景技术：
—般D类音讯放大器设有过热保护电路，用来防止其过热受损或烧毁。如图1所 示，过热保护电路12在侦测到放大器的工作温度超过默认值(通常为150°C )时，发出信号 shutdown关闭闸极驱动器10。此机制虽然能保护放大器不烧毁，但也造成供应负载11的 电流瞬间截止，因而产生爆音(pop)，令使用者在听觉上产生不适感。 为减低爆音，已知的D类音讯放大器设置滤波器滤除爆音。但即使消除了爆音，在 音乐播放中发生的瞬间终止仍会强烈地令聆听者感到不悦。 因此已知的D类音讯放大器的过热保护装置存在着上述种种不便和问题。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种用于D类音讯放大器的热调节装置。
本发明的另一目的，在于提出一种用于D类音讯放大器的热调节方法。
本发明的又一 目的，在于提出 一种具有热调节的D类音讯放大器。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是 —种用于D类音讯放大器的热调节装置，包括一热感测电路和一自动增益控制电 路，其特征在于 所述热感测电路监视所述D类音讯放大器的工作温度，在所述工作温度高于一默 认值时触发一过热信号； 所述自动增益控制电路根据所述过热信号降低所述D类音讯放大器的增益。 本发明的热调节装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。 前述的热调节装置，其中还包括一定时器耦接所述热感测电路及自动增益控制电
路，在所述过热信号持续达一预设时间后，触发一第二过热信号给所述自动增益控制电路
以再次降低所述增益。 前述的热调节装置，其中更包括一第二热感测电路耦接所述自动增益控制电路， 在所述工作温度高于一第二默认值时触发一第二过热信号给所述自动增益控制电路以再 次降低所述增益。 前述的热调节装置，其中所述热感测电路包括
—BJT; —电流源耦接所述BJT，提供一电流给所述BJT ; —侦测所述BJT的基-射极电压的电路耦接所述BJT，在所述基_射极电压低于一 门坎值时触发所述过热信号。
前述的热调节装置，其中所述BJT为PNP晶体管。
—种用于D类音讯放大器的热调节方法，其特征在于包括下列步骤
第一步骤监视所述D类音讯放大器的工作温度；
第二步骤在所述工作温度高于一默认值时触发一过热信号；
第三步骤根据所述过热信号降低所述D类音讯放大器的增益。
本发明的热调节方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。
前述的调节方法，其中所述监视所述D类音讯放大器的工作温度的步骤包括监视 一BJT的基-射极电压。
前述的调节方法，其中还包括下列步骤
第一步骤在所述过热信号持续达一预设时间后触发
第二步骤根据所述第二过热信号再次降低所述增益
前述的调节方法，其中更包括下列步骤
第一步骤在所述工作温度高于一第二默认值时触发
第二步骤根据所述第二过热信号再次降低所述增益
—种具有热调节的D类音讯放大器，包括一前置放大级，一 P丽电路和一过热保护 电路，其特征在于 所述前置放大级，具有一增益，用以放大一输入； 所述P丽电路，耦接所述前置放大级，根据所述放大的输入产生P丽信号； 所述过热保护电路，耦接所述前置放大级，在所述工作温度高于一默认值时触发
一过热信号令所述前置放大级降低所述增益。
前述的D类音讯放大器，其中所述过热保护电路包括 —热感测电路，用以触发所述过热信号； —定时器，耦接所述热感测电路，在所述过热信号持续达一预设时间后，触发一第
二过热信号给所述前置放大级以再次降低所述增益。
前述的D类音讯放大器，其中所述热感测电路包括 — BJT ; —电流源耦接所述BJT，提供一电流给所述BJT ; —侦测所述BJT的基-射极电压的电路，在所述基_射极电压低于一 门坎值时触 发所述过热信号。 前述的D类音讯放大器，其中所述BJT为PNP晶体管。
前述的D类音讯放大器，其中所述过热保护电路包括
—第一热感测电路，用以触发所述过热信号； —第二热感测电路，在所述工作温度高于一第二默认值时触发一第二过热信号给 所述前置放大级以再次降低所述增益。
前述的D类音讯放大器，其中所述第一热感测电路包括
— BJT ; —电流源耦接所述BJT，提供一电流给所述BJT ; —侦测所述BJT的基-射极电压的电路，在所述基_射极电压低于一 门坎值时触 发所述过热信号。
第二过热信号； 第二过热信号；
前述的D类音讯放大器，其中所述BJT为PNP晶体管。
前述的D类音讯放大器，其中所述第二热感测电路包括
— BJT ; —电流源耦接所述BJT，提供一 电流给所述BJT ; —侦测所述BJT的基-射极电压的电路，在所述基_射极电压低于一 门坎值时触 发所述第二过热信号。 前述的D类音讯放大器，其中所述BJT为PNP晶体管。 采用上述技术方案后，本发明的D类音讯放大器的热调节装置及方法与具有热调
节的D类音讯放大器具有以下优点 1.避免D类音讯放大器的工作温度过高。 2.由于先经增益降低控制，放大器停止工作的机率大为降低，在音乐播放中可将 聆听者的不适感减轻到最小程度。
图1为已知的D类音讯放大器的过热保护电路的示意图； 图2为本发明的热调节装置应用在D类音讯放大器的的实施例示意图； 图3为本发明的热感测电路的实施例示意图； 图4为本发明的多步阶热调节装置的实施例示意图； 图5为本发明的自动增益控制电路的实施例示意图； 图6为本发明的热调节装置的另一实施例示意图； 图7为应用本发明的热调节装置的D类音讯放大器的仿真输出示意图； 图8为本发明的D类音讯放大器的实施例示意图。
具体实施例方式以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。 现请参阅图2，图2为本发明实施例的系统方块图，热调节装置14包括热感测电 路15与自动增益控制电路16，音源信号Vin经自动增益控制电路16放大为kVin输入脉宽 调变(Pulse Width Modulatin ;P丽)电路18，产生P丽信号给闸极驱动器10。热感测电路 15监视所述D类音讯放大器的工作温度，当工作温度超过默认值，例如IO(TC时，触发过热 信号TS，令自动增益电路16降低放大器的增益k，因而縮小P丽电路18的输入，造成放大 器的输出衰减如波形19所示。藉此预先降低增益的机制，避免D类音讯放大器的工作温度 过高。 热跑脱(thermal escape)是指双极性接面晶体管(BJT)在温度上升时，其PN接 面的漏电流增加，导致基-射极电压(VBE)下降，且由于漏电流增大，BJT的温度持续升高， 使得基_射极电压(VBE)进一步降低。本发明利用此特性设计一热感测电路15如图3所 示，电流源20提供电流给PNP晶体管24，电阻Rhys和Rs串联在PNP晶体管24的射极和 基极之间，电流源20提供之电流IPTAT， p在PNP晶体管24上产生射极电流IE和射-基 极电压VEB。换言之，IPTAT， p = IE+VBE/(Rs+Rhys)，流经电阻Rhys和Rs的电流为VEB/ (Rhys+Rs)。当PNP晶体管24的温度升高，射极电流IE增大而电压VEB变小。在电压VEB
6低于一门坎值时，非门22的输出为高(high)，因而触发过热信号TS，并开启晶体管28。晶 体管28的导通造成电阻Rhys的旁通，提供迟滞的功能，同时导致PNP晶体管24的射极和 基极间的串联电阻值降低，配合电流源26提供的电流IPTAT，n，强迫电流IE降低，避免PNP 晶体管24因为过大的电流IE而烧毁。 另外，可设置多个热感测电路15以提供多个过热信号TS做多步阶增益控制。藉 由将电阻Rs设计为不同电阻值，电阻Rhys的电阻值设计在其迟滞范围内，可使图3的热感 测电路15在工作温度达到不同默认值时，触发不同的过热信号TS进行多次增益调整。如 图4所示，热感测电路30在放大器的工作温度达到各预设温度时，分别触发过热信号TS、 TS_105 TSj35，使自动增益控制电路32逐步降低D类音讯放大器的增益k。
图5为自动增益控制电路32的一个实施例示意图，电阻Rext_p连接反相放大器 325的正输入端，电阻Rext—n连接反相放大器325的负输入端。为简化说明，仅以差动输入 的正相信号Vinp部份为代表进行说明。四个电阻R串联在反相放大器325的正输入端和 输出端之间，开关320 323分别与各电阻R并联。在放大器温度正常时，开关320 323 皆打开；当工作温度到达10(TC时，热感测电路30发出信号TS将开关320关上，因此自动增 益控制电路32的增益k降低；当接收到工作温度高于105t:时的信号TS_105时，开关321 也关上，增益k再次降低，如此达成多步阶增益控制。在一实施例中，增益k以-0. 5dB为一 级逐步下降。 图6为热调节装置14的另一实施例示意图，在热感测电路15和自动增益控制电 路32之间设置一定时器34。当工作温度达到IO(TC时，热感测电路15触发过热信号TS使 增益k降低。在过热信号TS持续为high的期间，定时器34计数，在达到0. 5ms时发出第 二过热信号，在达到lms时发出第三过热信号，在达到1. 5ms时发出第四过热信号，使自动 增益控制电路32依序逐次降低增益k。当工作温度低于IO(TC以后，过热信号TS回到低准 位(low)，定时器34停止计数，所有的过热信号关闭，放大器恢复成以原本的增益工作。
图7为应用热调节装置14的D类音讯放大器的仿真图，波形36表示工作温度为 25t:时的输出，波形38表示工作温度为125t:时的输出。如图7所示，工作温度达到125°C 时的输出波形38小于输出波形36，但放大器仍不停止工作。 图8是一个根据本发明的D类音讯放大器40， P丽电路18及前置放大级42是已 知技术，低电压保护电路(UVL0)44、过电流保护电路(0CP)46、过热保护电路(OTP) 12与或 门48是一般此类装置包含的保护系统的主要构成，用来监视D类音讯放大器的状态，分别 在电压过低、电流过大或温度过高时触发关机信号shutdown关闭D类放大器40。在本实施 例中，本发明的自动增益控制电路整合在前置放大级42中，本发明的热感测电路整合在过 热保护电路12中，热调节功能的门坎值温度设定为105°C 、 120°C 、 135t:和150°C 。当放大器 40的工作温度上升至105t:时，过热保护电路12触发过热信号TS_105令前置放大级42降 低增益k ;在温度上升至12(TC时，过热保护电路12触发过热信号TS_120令前置放大级42 再降低增益k ;其它依此类推。增益k降低导致P丽电路18的输入减小，因而造成放大器 40的差动输出(Lx_p-LX_n)衰减。藉此机制，放大器40的输出将在每次工作温度达到热调 节功能的温度设定值时被衰减，因而降低其工作温度。本发明的热调节装置可配合已知的 过热保护电路12，在放大器40的工作温度上升至某一预设温度时，触发关机信号shutdown 关闭放大器40。但由于先经过前述的增益降低控制，放大器40停止工作的机率大为降低，可以将聆听者的不适感减轻到最小。 以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同 的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。
0077]组件符号说明
0078]10闸极驱动器
0079]11负载
0080]120TP
0081]14热调节装置
0082]15热感测电路
0083]16自动增益控制电路
0084]18PWM电路
0085]19输出波形
0086]20电流源
0087]22非门
0088]24PNP晶体管
0089]26电流源
0090]28晶体管
0091]30热感测电路
0092]32自动增益控制电路
0093]320开关
0094]321开关
0095]322开关
0096]323开关
0097]34定时器
0098]36输出波形
0099]38输出波形
0100]40D类音讯放大器
0101]42UVL0
0102]440CP
0103]460TP
0104]48或门。
权利要求
一种用于D类音讯放大器的热调节装置，包括一热感测电路和一自动增益控制电路，其特征在于所述热感测电路监视所述D类音讯放大器的工作温度，在所述工作温度高于一默认值时触发一过热信号；所述自动增益控制电路根据所述过热信号降低所述D类音讯放大器的增益。
2. 如权利要求1所述的热调节装置，其特征在于，还包括一定时器耦接所述热感测电 路及自动增益控制电路，在所述过热信号持续达一预设时间后，触发一第二过热信号给所 述自动增益控制电路以再次降低所述增益。
3. 如权利要求1所述的热调节装置，其特征在于，更包括一第二热感测电路耦接所述 自动增益控制电路，在所述工作温度高于一第二默认值时触发一第二过热信号给所述自动 增益控制电路以再次降低所述增益。
4. 如权利要求1所述的热调节装置，其特征在于，所述热感测电路包括 一BJT ;一电流源耦接所述BJT，提供一电流给所述BJT ;一侦测所述BJT的基-射极电压的电路耦接所述BJT，在所述基-射极电压低于一门坎 值时触发所述过热信号。
5. 如权利要求4所述的热调节装置，其特征在于，所述BJT为PNP晶体管。
6. —种用于D类音讯放大器的热调节方法，其特征在于包括下列步骤第一步骤监视所述D类音讯放大器的工作温度；第二步骤在所述工作温度高于一默认值时触发一过热信号；第三步骤根据所述过热信号降低所述D类音讯放大器的增益。
7. 如权利要求6所述的热调节方法，其特征在于，所述监视所述D类音讯放大器的工作 温度的步骤包括监视一 BJT的基-射极电压。
8. 如权利要求6所述的热调节方法，其特征在于，还包括下列步骤 第一步骤在所述过热信号持续达一预设时间后触发一第二过热信号； 第二步骤根据所述第二过热信号再次降低所述增益。
9. 如权利要求6所述的热调节方法，其特征在于，更包括下列步骤 第一步骤在所述工作温度高于一第二默认值时触发一第二过热信号； 第二步骤根据所述第二过热信号再次降低所述增益。
10. —种具有热调节的D类音讯放大器，包括一前置放大级，一 P丽电路和一过热保护 电路，其特征在于所述前置放大级，具有一增益，用以放大一输入；所述P丽电路，耦接所述前置放大级，根据所述放大的输入产生P丽信号； 所述过热保护电路，耦接所述前置放大级，在所述工作温度高于一默认值时触发一过 热信号令所述前置放大级降低所述增益。
11. 如权利要求10所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述过热保护电路包括 一热感测电路，用以触发所述过热信号；一定时器，耦接所述热感测电路，在所述过热信号持续达一预设时间后，触发一第二过 热信号给所述前置放大级以再次降低所述增益。
12. 如权利要求11所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述热感测电路包括 一BJT ;一电流源耦接所述BJT，提供一电流给所述BJT ;一侦测所述BJT的基-射极电压的电路，在所述基_射极电压低于一门坎值时触发所 述过热信号。
13. 如权利要求12所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述BJT为PNP晶体管。
14. 如权利要求10所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述过热保护电路包括 一第一热感测电路，用以触发所述过热信号；一第二热感测电路，在所述工作温度高于一第二默认值时触发一第二过热信号给所述 前置放大级以再次降低所述增益。
15. 如权利要求14所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述第一热感测电路包括 一BJT ;一电流源耦接所述BJT，提供一电流给所述BJT ;一侦测所述BJT的基-射极电压的电路，在所述基_射极电压低于一门坎值时触发所 述过热信号。
16. 如权利要求15所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述BJT为PNP晶体管。
17. 如权利要求14所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述第二热感测电路包括 一BJT ;一电流源耦接所述BJT，提供一电流给所述BJT ;一侦测所述BJT的基-射极电压的电路，在所述基_射极电压低于一门坎值时触发所 述第二过热信号。
18. 如权利要求17所述的D类音讯放大器，其特征在于，所述BJT为PNP晶体管。
全文摘要
一种用于D类音讯放大器的热调节装置，包括一热感测电路和一自动增益控制电路，其特征在于所述热感测电路监视所述D类音讯放大器的工作温度，在所述工作温度高于一默认值时触发一过热信号；所述自动增益控制电路根据所述过热信号降低所述D类音讯放大器的增益。本发明的D类音讯放大器的热调节装置及方法具有避免D类音讯放大器的工作温度过高和减轻在音乐播放中聆听者不适感的优点。
文档编号H03F3/217GK101741319SQ20081018138
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者王忠富, 郭俊彦, 陈俊聪 申请人:立锜科技股份有限公司