專利名稱：Ab類音頻功放功率保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用檢測輸出管電流實(shí)現(xiàn)大功率功放功率保護(hù)裝置，屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
音頻放大器廣泛應(yīng)用于家庭影院、音響系統(tǒng)、立體聲唱機(jī)、伺服放大器等電子系統(tǒng)中。人們在追求高保真度音頻功放的同時，也希望功放有大的輸出功率和高效率。大功率的音頻功放輸出電流均大于1A，功率越大，輸出電流亦越大。當(dāng)有大電流長期流過輸出功率管時，尤其是發(fā)生輸出短路時，會使輸出功率管燒壞。因此必須有過流保護(hù)電路，限制最大輸出電流，保護(hù)輸出管。其次在不同的電壓情況下，輸出管的最大輸出電流能力亦有所不同，若只限制輸出管電流為一特定的電流，則當(dāng)電源電壓變化時，即使存在限流保護(hù)電路，輸出功率管亦有可能燒壞。因此功放輸出管不僅需要過流保護(hù)亦需要對在不同的電壓下，該保護(hù)的電流亦要發(fā)生改變。因此我們在輸出管的保護(hù)電路設(shè)計(jì)為功率保護(hù)功能，即當(dāng)電源電壓高時，保護(hù)電流降低；電源電壓低時，保護(hù)電流增大，以此來保證輸出功率管不被燒壞。目前，市場上銷售的大量功放類電路不具有此類保護(hù)功能，功放系統(tǒng)的保護(hù)主要靠外圍分立元件構(gòu)成的保護(hù)回路或使用專用的功放類保護(hù)集成電路完成。外圍分立元件保護(hù)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一致性差，實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能不夠精確；專用功放保護(hù)電路，功能比分立元件電路全，實(shí)現(xiàn)精度較高，一致性得到了大幅提高，但需要增加一塊IC。本文所闡述的保護(hù)結(jié)構(gòu)完全集成于功放IC內(nèi)部，簡化了外圍回路，實(shí)現(xiàn)的保護(hù)功能全面，保護(hù)精度最高，且一致性好。

發(fā)明內(nèi)容
利用輸出管串接電阻的方法，檢測輸出功率管上流過的電流大??；利用輸出管CE 之間并接電阻，檢測輸出管CE電壓，完成對輸出功率管的功率保護(hù)功能。技術(shù)問題本發(fā)明的目的是利用限制輸出管電流來完成對輸出管的保護(hù)，避免輸出管燒壞。大功率功放輸出電流較大，直接使用限流電阻會嚴(yán)重影響功放的輸出功率及降低功放的效率，因此檢測輸出電流的電阻越小越好。0. 1歐姆以下的電阻在集成電路中是很難實(shí)現(xiàn)的，為了解決該問題本發(fā)明采用寄生鋁線電阻的方法，即靠鋁線寄生電阻實(shí)現(xiàn)對輸出管電流的檢測。大功率功放都是使用推挽輸出的，因此上下管都要有功率保護(hù)電路。如圖1所示為上管保護(hù)電路。Rl為鋁線電阻，當(dāng)輸出電流很小時，T3，T4，R1，R3組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極接輸出上管驅(qū)動電流，此時驅(qū)動電流不變；當(dāng)輸出電流達(dá)到一定值時，鋁線電阻Rl壓降迫使T3基極電位降低，T4、T3組成的微電流源被破壞此時T4電流急劇增加，R5壓降大于Vbe，T6電流與T4電流相同，因此輸出上管驅(qū)動電流減小，輸出電流降低，經(jīng)該回路反饋后達(dá)到一平衡值，該值即為上管保護(hù)電流值。電阻R3，R4, T7組成上管電壓檢測，T8，T9組成的電流源提
3供T7的電流，T7飽和導(dǎo)通，T7電流為l/2Vcc/ (R3+R4) , R3R4=l 200,當(dāng)電源電壓升高， R3上壓降升高，T4電流增大，T6電流變大，輸出上管驅(qū)動電流減小，避免上管在大電壓下輸出電流過大。當(dāng)輸出直流對地短路時，輸出上管電壓保護(hù)功能啟動；輸出對地交流短路時， 輸出上管電流保護(hù)回路啟動，因此該回路還具有對地保護(hù)功能。同理，如圖2所示為下管保護(hù)回路。R2為鋁線電阻，當(dāng)輸出電流很小時，T3，T4，R2， R4組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極與T7 集電極并接在基準(zhǔn)電流上，T7與T8構(gòu)成電流鏡，T8為下管提供驅(qū)動電流，此時驅(qū)動電流不變；當(dāng)輸出電流達(dá)到一定值時，鋁線電阻R2上壓降迫使T3基極電位降低，T4、T3組成的微電流源被破壞此時T4電流急劇增加，R5壓降大于Vbe，T6電流與T4電流相同，T6電流變大，T7電流變小，T8電流變小，因此輸出電流減小，經(jīng)該回路反饋后達(dá)到一平衡值，該值即為下管保護(hù)電流值。電阻R3，R4組成上管電壓檢測，R4:R3=1:200，當(dāng)電源電壓升高，R4上壓降升高，T4電流增大，T6電流變大，輸出下管驅(qū)動電流減小，避免下管在大電壓下輸出電流過大。當(dāng)輸出直流對電源短路時，輸出下管電壓保護(hù)功能啟動；輸出對電源交流短路時， 輸出上管電流保護(hù)回路啟動，因此該回路還具有對電源保護(hù)功能。有益效果本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對輸出管的過壓，過流保護(hù)，及輸出交、直流對地、對電源保護(hù)功能，有效的保護(hù)了輸出功率管，降低了輸出管燒壞的幾率，明顯的提高了大功率功放電路的可靠性及使用壽命，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是上管保護(hù)回路； 圖2是下管保護(hù)回路。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，上管保護(hù)R1為鋁線電阻，輸出電流在其上壓降很小時，T3，T4，Rl, R3組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極接輸出上管驅(qū)動電流，此時驅(qū)動電流不變；當(dāng)輸出電流變大時，鋁線電阻Rl壓降變大，T3基極電位降低，T4電流變大，R5壓降變大，T5，T6導(dǎo)通，Τ6電流與Τ4電流相同，該電流由輸出上管驅(qū)動電流提供，因此輸出驅(qū)動電流減小，輸出電流降低，經(jīng)該回路反饋后達(dá)到一平衡值，該值即為上管保護(hù)電流值。電阻R3，R4，T7組成上管電壓檢測，T8，T9組成的電流源提供T7 的電流，T7飽和導(dǎo)通，T7電流為l/2Vcc/ (R3+R4),R3:R4=1:200,當(dāng)電源電壓升高時，R3上壓降升高，T3基極電位降低，T4電流增大，T6導(dǎo)通電流變大，輸出上管驅(qū)動電流減小，避免上管在大電壓下輸出電流過大。如圖2所示，下管保護(hù)R2為鋁線電阻，當(dāng)輸出電流很小時，T3，T4，R2，R4組成微電流源，T4電流很小，在電阻R5上壓降小于Vbe所以T6無電流，T6集電極與T7集電極并接在基準(zhǔn)電流上，T7與T8構(gòu)成電流鏡，T8為下管提供驅(qū)動電流，此時驅(qū)動電流不變；當(dāng)輸出電流達(dá)到一定值時，鋁線電阻R2上壓降迫使T3基極電位降低，T4、T3組成的微電流源被破壞此時Τ4電流急劇增加，R5壓降大于Vbe，T6電流與T4電流相同，T6電流變大，T7電流變小，T8電流變小，因此輸出電流減小，經(jīng)該回路反饋后達(dá)到一平衡值，該值即為下管保護(hù)電流值。電阻R3，R4組成上管電壓檢測，R4:R3=1:200，當(dāng)電源電壓升高，R4上壓降升高， T4電流增大，T6電流變大，輸出下管驅(qū)動電流減小，避免下管在大電壓下輸出電流過大。
本發(fā)明AB類音頻功放功率保護(hù)裝置，其特征在于包含了輸出管電流檢測的鋁線電阻，小電壓轉(zhuǎn)電流的微電流源回路，以及電流門限檢測模塊，控制輸出驅(qū)動電流的模塊。所述輸出管電流檢測電阻為鋁線電阻，鋁線電阻阻值為10毫歐，其上壓降對輸出功率不產(chǎn)生影響。鋁線電阻大小與取樣點(diǎn)到電源或地之間鋁線的面積及鋁線厚度有關(guān)，這些參數(shù)直接影響電流保護(hù)及短路保護(hù)的功能及大小。鋁線電阻上微小壓降要經(jīng)微電流源轉(zhuǎn)換，輸出電流小于IA時，鋁線電阻上壓降小于0. 01V,基本不影響微電流源，此時微電流源輸出電流極其微弱；輸出電流變大，鋁線壓降變大，微電流源結(jié)構(gòu)被破壞，微電流源輸出電流相應(yīng)減弱輸出驅(qū)動電流。為了不影響輸出功率，微電流源輸出在小于一門限電流時，輸出驅(qū)動電流不應(yīng)減小，本電路使用電流鏡基極下地電阻完成該功能，當(dāng)電流小于使電阻上壓降小于Vbe時，電流鏡不啟動，輸出驅(qū)動電流不受影響；當(dāng)電阻壓降大于Vbe時，電流鏡啟動，輸出電流與微電流輸出電流一致。本發(fā)明核心內(nèi)容為鋁線電阻電流采樣的技術(shù)，使用鋁線電阻采樣，其余部分回路可有多種實(shí)現(xiàn)方法。本發(fā)明對輸出結(jié)構(gòu)無限定，對任何結(jié)構(gòu)的輸出管，本回路都具有保護(hù)功能。
權(quán)利要求
1.一種AB類音頻功放功率保護(hù)裝置，其特征在于包含了輸出管電流檢測的鋁線電阻，小電壓轉(zhuǎn)電流的微電流源回路，以及電流門限檢測模塊，控制輸出驅(qū)動電流的模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的AB類音頻功放功率保護(hù)裝置，其特征在于輸出管電流檢測電阻為鋁線電阻，鋁線電阻阻值為10毫歐，其上壓降對輸出功率不產(chǎn)生影響。
3.鋁線電阻大小與取樣點(diǎn)到電源或地之間鋁線的面積及鋁線厚度有關(guān)，這些參數(shù)直接影響電流保護(hù)及短路保護(hù)的功能及大小。
4.根據(jù)權(quán)利1及權(quán)利2所述的AB類音頻功放功率保護(hù)裝置，其特征在于鋁線電阻上微小壓降要經(jīng)微電流源轉(zhuǎn)換，輸出電流小于IA時，鋁線電阻上壓降小于0. OlV ；輸出電流變大，鋁線壓降變大，微電流源結(jié)構(gòu)被破壞，微電流源輸出電流相應(yīng)減弱輸出驅(qū)動電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1及權(quán)利要求3所述的AB類音頻功放功率保護(hù)裝置，其特征在于微電流源輸出在小于一門限電流時，輸出驅(qū)動電流不應(yīng)減小，使用電流鏡基極下地電阻完成該功能，當(dāng)電流小于使電阻上壓降小于Vbe時，電流鏡不啟動，輸出驅(qū)動電流不受影響；當(dāng)電阻壓降大于Vbe時，電流鏡啟動，輸出電流與微電流輸出電流一致。
全文摘要
本發(fā)明AB類音頻功放功率保護(hù)裝置，包含了輸出管電流檢測的鋁線電阻,小電壓轉(zhuǎn)電流的微電流源回路，以及電流門限檢測模塊，控制輸出驅(qū)動電流的模塊。音頻功放的功率主要包括利用鋁線電阻檢測輸出電流，啟動保護(hù)功能的過流保護(hù)；利用輸出管CE壓差控制輸出電流的輸出過壓保護(hù)。輸出過流保護(hù)模塊主要利用輸出管電流在鋁線電阻上的壓降，促使微電流源輸出電流變大，當(dāng)電流大于門限值時，電流鏡工作，電流鏡輸出拉掉輸出管的部分驅(qū)動電流，實(shí)現(xiàn)對輸出電流的限制；輸出過壓保護(hù)利用并接在輸出管CE之間的2個分壓電阻，當(dāng)小電阻上電壓變大時，改變微電流源模塊的輸出電流，進(jìn)而減小輸出驅(qū)動電流，避免輸出管在壓差過大時輸出太大電流。
文檔編號H03F1/52GK102201791SQ20111015552
公開日2011年9月28日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者張艷麗, 盛慧紅, 騰龍 申請人:無錫友達(dá)電子有限公司