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1、(10)申请公布号 CN 102843109 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 3 1 0 9 A *CN102843109A* (21)申请号 201210361831.2 (22)申请日 2012.09.25 H03F 3/20(2006.01) (71)申请人上海贝岭股份有限公司 地址 200233 上海市徐汇区宜山路810号 (72)发明人常祥岭 (74)专利代理机构上海兆丰知识产权代理事务 所(有限合伙) 31241 代理人屠轶凡 (54) 发明名称 一种D类功放芯片 (57) 摘要 本发明公开了集成电路领域的一种D类功放 芯片，包括PWM调制。
2、模块、第一输出驱动、第二输 出驱动、负载和过流保护电路；所述第一输出驱 动的输出端设置第一功率管，所述第二输出驱动 的输出端设置第二功率管，所述过流保护电路上 设有滤波器；所述PWM调制模块两个输入端之间 的电压差可在0至满电源幅度电压差之间进行 调节，所述PWM调制模块两个输入端之间的电压 差为满电源幅度电压差时，所述PWM调制模块持 续输出相互反相的第一满幅PWM信号和第二满幅 PWM信号。其技术效果是：能够解决由于过流信号 的高电位脉宽过低，造成过流信号被所述过流保 护电路上的滤波器误脉宽滤波的技术问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和。
3、国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种D类功放芯片，包括PWM调制模块（12）、第一输出驱动（13）、第二输出驱动 （14）、负载（17）和过流保护电路（2）；所述第一输出驱动（13）的输出端设置第一功率管 （15）、所述第二输出驱动（14）的输出端设置第二功率管（16），所述过流保护电路（2）上设 有至少一个滤波器； 其特征在于：所述PWM调制模块（12）两个输入端之间的电压差可在0至满电源幅度电 压差之间进行调节，所述PWM调制模块（12）两个输入端之间的电压差为满电源幅度电压差 时，所述PWM调制模块（12）接收外。
4、来的音频输入信号，持续输出相互反相的第一满幅PWM信 号和第二满幅PWM信号。 2.根据权利要求1所述的一种D类功放芯片，其特征在于:所述PWM调制模块（12） 的两个输入端分别旁接一个开关，其中一个输入端旁接的开关是电源开关（24），另一个输 入端旁接的开关是接地开关（25），所述电源开关（24）和所述接地开关（25）同时开启，所述 PWM调制模块（12）两个输入端之间的电压差为满电源幅度电压差。 3.根据权利要求2所述的一种D类功放芯片，其特征在于：所述PWM调制模块（12）的 两个输入端上分别设置相同阻值的电阻，两个所述的开关一一对应地旁接在两个所述电阻 的输入端。 4.根据权利要求2所。
5、述的一种D类功放芯片，其特征在于:所述过流保护电路（2）包 括依次串联的第一过流检测模块（21）、逻辑控制模块（23）和第二过流检测模块（22）；所述 第一过流检测模块（21）和所述第二过流检测模块（22）分别对所述负载（17）输出的脉冲信 号的高电位电平进行检测，检测到所述脉冲信号的高电位电平低于过流阈值b时，所述第 一过流检测模块（21）内产生OC+过流信号，所述第二过流检测模块（22）内产生OC-过流信 号。 5.根据权利要求4所述的一种D类功放芯片，其特征在于:所述第一过流检测模块 （21）和所述第二过流检测模块（22）分别内置第一滤波器，对所述OC+过流信号和所述 OC-过流信号进行。
6、脉宽滤波，滤去所述OC+过流信号和所述OC-过流信号中高电位脉宽低于 滤波门限a的毛刺。 6.根据权利要求4或5所述的一种D类功放芯片，其特征在于：所述逻辑控制模块（23） 分别与所述第一输出驱动（13）和所述第二输出驱动（14）连接，所述逻辑控制模块（23）接 收所述OC+过流信号和所述OC-过流信号并进行信号转换，输出关断所述第一输出驱动 （13）和所述第二输出驱动（14）的关断信号。 7.根据权利要求6所述的一种D类功放芯片，其特征在于：所述逻辑控制模块（23）还 输出开启所述第一输出驱动（13）和所述第二输出驱动（14）的开启信号。 8.根据权利要求6所述的一种D类功放芯片，其特征在于。
7、：所述逻辑控制模块（23）内 置第二滤波器，所述逻辑控制模块（23）接收所述OC+过流信号和所述OC-过流信号，先通过 所述第二滤波器对所述OC+过流信号和所述OC-过流信号进行脉宽滤波，滤去所述OC+过 流信号和所述OC-过流信号中高电位脉宽低于滤波门限a的毛刺，再对所述OC+过流信号 和所述OC-过流信号进行信号转换，输出关断所述第一输出驱动（13）和所述第二输出驱动 （14）的关断信号。 9.根据权利要求4所述的一种D类功放芯片，其特征在于：所述逻辑控制模块（23）分 别与所述电源开关（24）和所述接地开关（25）连接，其中所述逻辑控制模块（23）与所述接 权 利 要 求 书CN 102。
8、843109 A 2/2页 3 地开关（24）之间设置反向器（26），所述逻辑控制模块（23）控制所述电源开关（24）和所述 接地开关（25）的开启和关断。 权 利 要 求 书CN 102843109 A 1/5页 4 一种 D 类功放芯片 技术领域 0001 本发明涉及集成电路领域的一种D类功放芯片。 背景技术 0002 请参阅图1，目前的D类功放芯片包括：放大模块11、PWM调制模块12、第一输出驱 动13、第二输出驱动14、负载17和过流保护电路2。所述PWM调制模块12的P输出端连 接所述第一输出驱动13，所述PWM调制模块12的N输出端连接所述第二输出驱动14。所 述第一输出驱动13。
9、的输出端设有第一功率管15，所述第二输出驱动14的输出端设有第二 功率管16，所述负载17连接所述第一功率管15和所述第二功率管16。输入所述放大模块 11的音频输入信号的波形如图2所示，该音频输入信号经过所述放大模块11放大后，输入 所述PWM调制模块12进行调制，所述PWM调制模块12输出第一PWM信号和第二PWM信号。 所述第一PWM信号和所述第二PWM信号是相互反相的。所述第一PWM信号在经过所述第一 输出驱动13的驱动后，对所述负载17的P端进行加载，所述第二PWM信号在经过所述第二 输出驱动14的驱动后，对所述负载17的N端进行加载，所述负载17两端之间形成电压差， 所述负载17输。
10、出脉冲信号。所述脉冲信号的波形如图3所示。图3中Vpower表示所述脉 冲信号处于高电位，-Vpower表示所述脉冲信号处于负电位。当所述脉冲信号为高电位或 负电位时，所述负载17上有电流流过。 0003 为了能使所述第一输出驱动13对所述PWM调制模块12进行信号反馈，所述第一 功率管15经第一回接电阻18接回所述PWM调制模块12的P输入端。为了能使所述第二 输出驱动14对所述PWM调制模块12进行信号反馈，所述第二功率管16经第二回接电阻19 接回所述PWM调制模块12的N输入端。所述第一回接电阻18和所述第二回接电阻19的 阻值相等。这样的电路设计易使所述第一功率管15和所述第二功率管。
11、16出现短接，从而 导致大电流，或者说是短路电流流过所述第一功率管15和所述第二功率管16，芯片损坏， 此时通过所述负载17上的电流很小。由于从所述负载17输出的脉冲信号的高电位电平与 所述负载17上流过的电流成正比，因此此时该脉冲信号的高电位电平很低，低于过流阈值 b。为此D类功放芯片上可设置与所述负载17并联的过流保护电路2，用来监测所述负载 17上的电流。所述过流阈值b是由系统设定的。 0004 所述过流保护电路2包括：与所述负载17的P端连接的第一过流检测模块21、与 所述负载17的N端连接的第二过流检测模块22以及位于所述第一过流检测模块21和所 述第二过流检测模块22之间的逻辑控制。
12、模块23，所述负载17输出的脉冲信号的高电位电 平低于过流阈值b时，所述第一过流检测模块21上产生OC+过流信号（正过流信号），所述第 二过流检测模块22产生OC-过流信号（负过流信号）。所述逻辑控制模块23接收所述OC+ 过流信号和所述OC-过流信号并进行信号转换，输出关断所述第一输出驱动13和所述第二 输出驱动14的关断信号，而所述PWM调制模块12保持正常工作状态。所述D类功放芯片 进入过流保护状态。 0005 所述第一输出驱动13和所述第二输出驱动14重新开启后，如果D类功放芯片工 说 明 书CN 102843109 A 2/5页 5 作在直流工作点附近，输入所述PWM调制模12的音频。
13、输入信号的电源幅度很低，造成PWM 调制模块12输出的所述第一PWM信号和所述第二PWM信号的高电位脉宽很低，所述负载17 输出的脉冲信号的高电位脉宽很低，造成所述OC+过流信号和所述OC-过流信号的高电位 脉宽很低，即低于滤波门限a，如图4所示。这个滤波门限a是由系统设定的。因此，所述 OC+过流信号和所述OC-过流信号会被所述过流电路2上的滤波器脉宽滤波掉，这些滤波器 既可以同时内置于所述第一过流检测模块21和所述第二过流检测模块22，也可以只内置 于所述逻辑控制模块23。因此所述逻辑控制模块23将无法关断所述第一输出驱动13和所 述第二输出驱动14，所述第一功率管15和所述第二功率管16。
14、会因为无法关断遭受大电流 的反复冲击，从而影响芯片的使用寿命，甚至直接将芯片烧坏。 发明内容 0006 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种D类功放芯片，其能够解决 由于过流信号的高电位脉宽过低，造成过流信号被误脉宽滤波，导致D类功放芯片上的第 一输出驱动和第二输出驱动无法关断的技术问题。 0007 实现上述目的的一种技术方案是：一种D类功放芯片，包括PWM调制模块、第一输 出驱动、第二输出驱动、负载和过流保护电路；所述第一输出驱动的输出端设置第一功率 管、所述第二输出驱动的输出端设置第二功率管，所述过流保护电路上设有至少一个滤波 器； 0008 所述PWM调制模块两个输入端之间的电。
15、压差可在至满电源幅度电压差之间进行 调节，所述PWM调制模块两个输入端之间的电压差为满电源幅度电压差时，所述PWM调制模 块接收外来的音频输入信号，持续输出相互反相的第一满幅PWM信号和第二满幅PWM信号。 0009 进一步的，所述PWM调制模块的两个输入端分别旁接一个开关，其中一个输入端 旁接的开关是电源开关，另一个输入端旁接的开关是接地开关，所述电源开关和所述接地 开关同时开启，所述PWM调制模块两个输入端之间的电压差为满电源幅度电压差。 0010 再进一步的，所述PWM调制模块的两个输入端上分别设置相同阻值的电阻，两个 所述的开关一一对应地旁接在两个所述电阻的输入端。 0011 更进一步。
16、的，根据权利要求所述的一种D类功放芯片，其特征在于:所述过流保护 电路包括依次串联的第一过流检测模块、逻辑控制模块和第二过流检测模块；所述第一过 流检测模块和所述第二过流检测模块分别对所述负载输出的脉冲信号的高电位电平进行 检测，检测到所述脉冲信号的高电位电平低于过流阈值b时，所述第一过流检测模块内产 生OC+过流信号，所述第二过流检测模块内产生OC-过流信号。 0012 还要进一步的，所述第一过流检测模块和所述第二过流检测模块分别内置第一滤 波器，对所述OC+过流信号和所述OC-过流信号进行脉宽滤波，滤去所述OC+过流信号和所 述OC-过流信号中高电位脉宽低于滤波门限a的毛刺。 0013 还。
17、要进一步的，所述逻辑控制模块分别与所述第一输出驱动和所述第二输出驱动 连接，所述逻辑控制模块接收所述OC+过流信号和所述OC-过流信号并进行信号转换，输出 关断所述第一输出驱动和所述第二输出驱动的关断信号。 0014 还要再进一步的，所述逻辑控制模块还输出开启所述第一输出驱动和所述第二输 出驱动的开启信号。 说 明 书CN 102843109 A 3/5页 6 0015 还要再进一步的，所述逻辑控制模块内置第二滤波器，所述逻辑控制模块接收所 述OC+过流信号和所述OC-过流信号，先通过所述第二滤波器对所述OC+过流信号和所述 OC-过流信号进行脉宽滤波，滤去所述OC+过流信号和所述OC-过流信。
18、号中高电位脉宽低于 滤波门限a的毛刺，再对所述OC+过流信号和所述OC-过流信号进行信号转换，输出关断所 述第一输出驱动和所述第二输出驱动的关断信号。 0016 更进一步的，所述逻辑控制模块分别与所述电源开关和所述接地开关连接，其中 所述逻辑控制模块与所述接地开关之间设置反向器，所述逻辑控制模块控制所述电源开关 和所述接地开关的开启和关断。 0017 采用了本发明的一种D类功放芯片的技术方案，即D类功放芯片上的PWM调制模 块两个输入端之间的电压差可在0至满电源幅度电压差之间进行调节的技术方案。其技术 效果是：其能够保证过流信号的高电位脉宽，使过流信号不被过流保护电路上的滤波器误 脉宽滤波，保。
19、证了逻辑控制模块对大电流的即时响应，关断所述第一输出驱动和所述第二 输出驱动，保护第一功率管和第二功率管不受大电流的冲击，从而保证了D类功放芯片的 安全运行。 附图说明 0018 图1为现有技术的D类功放芯片的电路图。 0019 图2为输入PWM调制模块的音频输入信号的波形图。 0020 图3为负载输出的脉冲信号的波形图。 0021 图4为过流信号的波形图。 0022 图5为本发明的一种D类功放芯片的电路图。 具体实施方式 0023 请参阅图5，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通 过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明： 0024 图5显示的是本发明一种D类功放芯片。
20、的电路图，该D类功放芯片包括放大模块 11、PMW调制模块12、第一输出驱动13、第二输出驱动14、负载17和过流保护电路2。所述 第一输出驱动13的输出端设置第一功率管15，所述第二输出驱动14的输出端设置第二功 率管16，所述第一功率管15和所述第二功率管16都是由两根输出开关管串接而成的。 0025 所述放大模块11的P输出端和所述PMW调制模块12的P输入端通过依次串联的 第一电阻110和第二电阻111连接，所述放大模块11的N输出端和所述PMW调制模块12 的N输入端通过依次串联的第三电阻112和第四电阻113连接，所述第一电阻110和所述 第三电阻112的阻值相等，所述第二电阻11。
21、1和所述第四电阻113的阻值相等。 0026 所述第一输出驱动13连接所述PMW调制模块12的P输出端，所述第二输出驱动 14连接所述PMW调制模块12的N输出端。所述负载17的P端连接所述第一功率管15，所 述负载17的N端连接所述第二功率管16。此外所述第一功率管15通过第一回接电阻18 接回所述PWM调制模块12的P输入端，使所述第一输出驱动13能够对所述PWM调制模块 12进行信号反馈，所述第二功率管16通过第二回接电阻19接回所述PWM调制模块12的N 输入端，使所述第二输出驱动14能够对所述PWM调制模块12进行信号反馈。 说 明 书CN 102843109 A 4/5页 7 00。
22、27 所述过流保护电路2包括依次串联的第一过流检测模块21、逻辑控制模块23和第 二过流检测模块22。该过流保护电路2与所述负载17是并联的。其中所述第一过流检测 模块21连接所述负载17的P端，所述第二过流检测模块22连接所述负载17的N端。所 述逻辑控制模块23上的第二节点与所述第一输出驱动13和所述第二输出驱动14分别连 接。所述第一过流检测模块21和所述第二过流检测模块22上分别内置第一滤波器，所述 逻辑控制模块22内置第二滤波器。 0028 所述D类功放芯片还包括：电源开关24和接地开关25。所述电源开关24的一端 旁接在所述第二电阻111的输入端，另一端接D类功放芯片的电源端，因此。
23、所述电源开关24 旁接在所述PWM调制模块12的P输入端，所述接地开关25的一端旁接在所述第四电阻113 的输入端，另一端接D类功放芯片的接地端，因此所述接地开关25旁接在所述PWM调制模 块12的N输入端。设置所述第二电阻111和所述第四电阻113的目的是为了保护所述电 源开关24、所述接地开关25以及所述PWM调制模块12。所述逻辑控制模块23上的第一节 点分别与所述接地开关25和所述电源开关24连接，其中所述逻辑控制模块23与所述电源 开关24之间设置反向器26。 0029 这样设计的目的在于：由于所述电源开关24和所述接地开关25同时开启时，所述 PWM调制模块12的N输入端被拉到D类。
24、功放芯片的接地端，即所述PWM调制模块12的N输 入端的电压等于D类功放芯片接地端的电压。所述PWM调制模块12的P输入端被拉到D 类功放芯片的电源端，即所述PWM调制模块12的P输入端的电压等于D类功放芯片电源端 的电压，所述PWM调制模块的P输入端和N输入端之间产生一个满电源幅度电压差。此时 所述PWM调制模块12接收经所述放大模块11放大的音频输入信号进行满幅PMW调制，所 述PWM调制模块12输出相互反相的第一满幅PWM信号和第二满幅PWM信号。 0030 在过流保护状态下，所述D类功放芯片的过流保护电路的工作过程为： 0031 所述逻辑控制模块23上的第一节点输出第一跳变信号，开启所。
25、述电源开关24和 所述接地开关25。由于旁接在所述PWM调制模块12的P输入端的电源开关24接D类功放 芯片的电源端，旁接在所述PWM调制模块12的N输入端的接地开关25接D类功放芯片的 接地端，所以所述电源开关24和所述接地开关25同时开启，所述PWM调制模块12的P输 入端和N输入端之间产生一个满电源幅度电压差，所述PWM调制模块12的P输出端持续输 出第一满幅PWM信号，所述PWM调制模块12的N输出端持续输出第二满幅PWM信号。所述 第一满幅PWM信号和所述第二满幅PWM信号是相互反相的。 0032 等待一段时间后，所述逻辑控制模块23上的第二节点输出开启信号，开启所述第 一输出驱动1。
26、3和所述第二输出驱动14，所述第一功率管15和所述第二功率管16也随之 开启。所述第一输出驱动13驱动所述第一满幅PWM信号加载所述负载17的P端，所述负 载17的P端被拉到所述D类功放芯片的电源端。所述第二输出驱动14驱动所述第二满幅 PWM信号加载所述负载17的N端，所述负载17的N端被拉到与所述D类功放芯片的接地 端，所述负载17的P端和N端之间形成满电源幅度电压差。最终使所述负载17持续输出 满幅脉冲信号。 0033 若此时所述满幅脉冲信号的高电位电平低于设定的过流阈值b，所述第一过流检 测模块21内产生的OC+过流信号，并由所述第一过流检测模块21内的第一滤波器对所述 OC+过流信号。
27、进行第一脉宽滤波，所述第二过流检测模块22内产生的OC-过流信号，并由所 说 明 书CN 102843109 A 5/5页 8 述第二过流检测模块22内的第一滤波器对所述OC-过流信号进行第一脉宽滤波。然后再 由所述逻辑控制模块23内的第二滤波器对所述OC+过流信号和所述OC-过流信号进行第 二脉宽滤波。经过两次脉宽滤波，所述OC+过流信号和所述OC-过流信号中不再有高电位 脉宽低于滤波门限a的毛刺。 0034 由于所述第一满幅PWM信号和所述第二满幅PWM信号的高电位脉宽保证了所述满 幅脉冲信号的高电位脉宽，所述满幅脉冲信号的高电位脉宽保证了所述OC+过流信号和所 述OC-过流信号的高电位脉。
28、宽都大于所述滤波门限a，所述OC+过流信号和所述OC-过流信 号在第一脉宽滤波和第二脉宽滤波中都不会被误脉宽滤波。然后所述逻辑控制模块23对 所述OC+过流信号和所述OC-过流信号进行信号转换，然后所述逻辑控制模块23的第二节 点输出关断所述第一输出驱动13和所述第二输出驱动14关断信号，所述第一功率管15和 所述第二功率管16也随之关断。等待一定时间后，所述逻辑控制模块23的第二节点再次 输出开启信号，再次开启第一输出驱动13和第二输出驱动14，所述第一过流检测模块21和 所述第二过流检测模块22再次进行过流检测，若所述第一过流检测模块21和所述第二过 流检测模块22检测到所述满幅脉冲信号的。
29、高电位电平高于过流阈值b，则延迟若干秒后， 所述逻辑控制模块23上的第一节点输出第二跳变信号，关断所述电源开关24和所述接地 开关25，此时整个D类功放芯片恢复正常工作状态，所述PWM调制模块12的P输出端输出 第一PWM信号，所述PWM调制模块12的N输出端输出第二PWM信号，所述负载17输出脉冲 信号。若所述第一过流检测模块21和所述第二过流检测模块22检测到所述脉冲信号的高 电位电平低于过流阈值b，则重新关断所述第一输出驱动13和所述第二输出驱动14。所述 D类功放芯片再次进入过流保护状态。 0035 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。 说 明 书CN 102843109 A 1/2页 9 图1 图2 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102843109 A 2/2页 10 图5 说 明 书 附 图CN 102843109 A 10 。