專利名稱：Dc電壓錯誤保護電路、相關方法及系統的制作方法
技術領域：
除其它內容之外，本申請討論了電子電路，更具體地說，討論了電子保護電路。
背景技術：
諸如“智能”手機、MPEG-I音頻第三層(MP3)設備、支持Wi-Fi的設備等的移動設備由于它們不斷增強的功能和性能已變得日益普及。一種已并入這些設備中的大多數設備的普及(且通常是必需的)功能部件(feature)是用于發出聲音(例如，音樂或話語)的揚聲器。許多情況下，也可在該設備上提供連接器以允許用戶連接耳機或類似設備，以用于
聲音再現。移動設備制造商重點關注的是保護并入該設備中的揚聲器免受由于置于揚聲器兩端的電壓不合適而引起的損壞。常見類型的造成損壞的電壓是具有足以使揚聲器永久損壞的幅度和持續時間的直流(DC)模式電壓。因為一些典型的聽得見的低頻音頻信號可能會呈現出能夠損壞揚聲器的電壓信號的特性，因此通常難以防止在揚聲器兩端施加這種電壓。

發明內容
在某些示例中，一種裝置可包括被配置為接收輸入信號并提供第一輸出信號的估計的放大器；用于接收所述估計并產生比較信號的峰值檢測器，所述比較信號在經放大的輸入信號超過閾值時有效；和定時器，所述定時器被配置為如果所述比較信號至少在選定時間段內有效，則激活第二輸出信號。所述定時器可包括第一數字輸入，并且所述選定時間段可利用所述第一數字輸入的狀態來設置。在某些不例中，一種方法可包括在第一放大器處接收輸入信號；提供第一輸出信號的估計；將所述估計與閾值進行比較；當所述估計超過所述閾值時，激活比較信號；當所述比較信號有效時，啟用定時器；當所述比較信號在選定時間段內有效時，激活第二輸出信號；在所述定時器處接收第一數字輸入；以及根據所述第一數字輸入的值設置所述選定時間段。在某些示例中，一種系統可包括負載；功率放大器,被配置為向所述負載提供功率信號；和保護電路，被配置為產生所述功率信號的估計，并且如果所述功率信號的估計指示所述功率信號超過與所述負荷相關的閾值，則禁用所述放大器，其中所述保護電路包括第二放大器，被配置為接收輸入信號并提供所述功率信號的估計；峰值檢測器，接收所述估計并產生比較信號，所述比較信號在經放大的輸入信號超過所述閾值時有效；以及定時器，被配置為如果所述比較信號至少在選定時間段內有效，則激活輸出信號。所述定時器可包括第一數字輸入，并且所述選定時間段可利用所述第一數字輸入的狀態來設置。該部分旨在提供對本專利申請的主題的概括，并非旨在提供對本發明的排他性或窮盡性解釋。包含具體實施方式
是為了提供與本專利申請有關的其它信息。


在附圖(其不一定按比例繪制)中，相似的數字可以描述不同的視圖中的類似部件。具有不同字母后綴的相似數字可以表示類似部件的不同例子。附圖以舉例而非限制的方式大體示出了本文中討論的各個實施例。圖I大體示出了包括示例性DC電壓錯誤保護電路的音頻系統10。圖2大體示出了示例性可編程放大器。圖3示出了示例性DC電壓錯誤保護的示例性峰值檢測器的至少一部分。圖4大體示出了示例性DC電壓錯誤保護電路的可編程定時器的一個示例。圖5是示例性DC電壓錯誤保護電路的示例性模擬的時序圖。
具體實施方式
除其它內容之外，本發明人認識到的，一種DC電壓錯誤保護電路，在一個示例中，該DC電壓錯誤保護電路可分析另一電路(例如，揚聲器放大器)的輸入電壓以確定該另一電路的可能輸出電壓。在一些示例中，如果該另一電路的輸出電壓將在預定的最小時間段內保持某個最小值，則保護電路可禁用該另一電路。在涉及揚聲器或音頻放大器的某些示例中，上述保護電路可在揚聲器放大器關閉延遲與揚聲器放大器的低頻音頻響應之間提供可編程折衷。圖I大體示出了音頻系統10，該音頻系統10包括示例性DC電壓錯誤保護電路100、音頻輸出換能器101和用于產生驅動信號125以驅動音頻輸出換能器101的音頻放大器102。在某些示例中，DC電壓錯誤保護電路100可包括可編程放大器110、峰值檢測器120和定時器130 (例如，可編程定時器)。在此，結合諸如移動裝置音頻揚聲器之類的音頻系統來討論DC電壓錯誤保護電路100，然而，應理解，因長時間暴露于一定水平的DC電壓而易于損壞的其它電氣系統也可從DC電壓錯誤保護電路100的運行中受益。在某些示例中，DC電壓錯誤保護電路100可并入單個集成電路或半導體器件中，而在其它實施方式中，DC電壓錯誤保護電路100可為分布在多個電子器件中的電路。在一個示例中，DC電壓錯誤保護電路100接收并處理輸入信號103，該輸入信號103也作為輸入被提供給諸如D類音頻放大器之類的音頻放大器102。通常，若DC電壓錯誤保護電路100檢測到錯誤信號(例如至少在某個最小時間段內保持超過預定閾值的電壓的錯誤信號)，DC電壓錯誤保護電路100就可發出(assert)警報信號134。在一些示例中，警報信號134可用于例如通過主模擬系統控制塊來禁用音頻放大器。在一個示例中，若被監測到的輸入信號103在揚聲器上在大于約2毫秒(ms)的時間間隔內產生高于閾值I. 5伏(V)的電壓，可引發警報信號。應理解的是，其它閾值電壓、時間間隔及其組合在不背離本主題的情況下都是可能的。在一些示例中，DC電壓錯誤保護電路100的定時器可具有默認閾值和默認超時值。雖然可以處理音頻放大器102的輸出以檢測出可能引起損壞的DC電壓，但是對音頻放大器102的輸入信號103的處理可提供更加可行的電壓范圍，在該范圍內進行峰值檢測測量。由于較低的電壓范圍、較低的電壓和較少的成本，電氣部件可用于DC電壓錯誤保護電路100，尤其用于峰值檢測器120。在某些示例中，無論音頻放大器的輸出增益如何，可編程放大器110可使峰值檢測器120保持一致的內部電壓閾值，從而有助于更穩定和一致的峰值檢測過程。圖2大體示出了示例性可編程放大器210，該可編程放大器210包括解碼器212、可調電阻器(Rf/Rin)網絡207和放大器206。通常，解碼器212對有效位數字輸入進行解碼，以用于為可確定放大器206的增益的可調電阻器網絡207選擇配置。在一個示例中，可編程放大器210可具有三種可用的增益值，比如6分貝(dB)、10dB和14dB，但是在其它示例中，可使用其它數量的可用增益值，以及其它增益值。放大器206可根據編程得到的電阻器網絡207的配置所提供的增益，放大輸入信號203，從而產生可編程放大器電壓204。在某些示例中，可將可編程放大器的增益設置為較低的電壓，且可使用成本較低的部件來提供對音頻放大器輸出的表不的峰值檢測。
圖3示出了諸如圖I中的DC電壓錯誤保護電路100之類的示例性DC電壓錯誤保護的示例性峰值檢測器320的至少一部分。峰值檢測器320可包括閾值發生器321和正峰值比較器322。在某些示例中，峰值檢測器可包括負峰值比較器323以及或(OR)門324，以提供峰值檢測器輸出308。峰值檢測器320可接收放大器輸出304的表示，并可經由峰值檢測器輸出308提供何時放大器輸出的電壓超過內部電壓閾值的指示。在某些示例中，盡管揚聲器放大器的輸出增益會因為例如音量調節而變化，但是峰值檢測器320可采用基本恒定的內部電壓閾值。在一個不例中，閾值發生器321可為正峰值比較器322的輸入提供正峰值閾值(+Vth)。在某些示例中，閾值發生器321可為負峰值比較器323的輸入提供負峰值閾值(-Vth)。在一個示例中，峰值檢測器320中所用的電壓閾值(+VTH，-Vth)可設置為比與DC電壓錯誤相關聯的峰值輸出(揚聲器)電壓低10dB，從而產生大約3. 16 I的輸出電壓與電壓閾值比率。因此，在最小揚聲器電壓閾值為I. 5V的示例中，在峰值檢測器320內部的相關聯的電壓閾值約為474毫伏(mV)。若放大器輸出304的表不超過該電壓閾值,貝U峰值檢測器320就激活峰值檢測器輸出308。在一些示例中，峰值檢測器320可感知放大器輸出304的表示的正峰值電壓和負峰值電壓，并且可使用或門提供峰值檢測器308的輸出。圖4大體示出了諸如圖I中所示的DC電壓錯誤保護電路100之類的DC電壓錯誤保護電路的可編程定時器430的一個示例。在某些示例中，可編程定時器430可包括可編程計數器431?？删幊痰挠嫈灯骺山邮諘r鐘信號(CLOCK)、閾值命令(m)和輸入信號408 (例如，峰值檢測器的輸出)。當接收到(例如，指示檢測到的峰值的)有效(active)輸入信號408時，可編程計數器431可對時鐘信號的時鐘脈沖進行計數，直至累積計數達到或超過閾值設定值，或者直至有效輸入信號408變得無效(inactive)，這兩者中以先發生者為準。若在可編程計數器431的累積計數達到或超過閾值設定值之前，輸入信號408由有效狀態轉變為無效狀態，則禁用可編程計數器431并使累積計數復位。若累積計數達到或超過閾值設定值，則可設置可編程計數器431的輸出432。在某些示例中，可編程定時器430可包括用于邊沿檢測、復位、鎖存或旁路的模態邏輯433?？偟膩碚f，可編程定時器430可延遲作為有效輸入408接收的峰值檢測器輸出到可編程定時器的輸出434的傳播。在某些示例中，可編程定時器的輸出434可提供警報信號，例如放大器禁用警報。在某些示例中，可編程定時器430可包括配置為接收延遲選擇命令信號以對可編程計數器431進行編程的解碼器435。在某些示例中，解碼器435可對接收到的延遲選擇命令信號進行解碼以將命令信號提供給可編程計數器431，從而用于設置閾值設定值。在某些示例中，例如，解碼器435可對接收到的命令信號進行解碼以將命令信號(m)提供給可編程計數器431，例如，該命令信號(m)可禁用可編程計數器431，從而禁止將DC保護電路失效用于測試目的。在一個不例中，輸出434可保持有效直至施加軟件復位信號、施加(硬件)通電復位(POR)信號或包括DC電壓錯誤保護電路的設備被掉電和重新上電。在一些示例中，輸出434可在預定的時間段后復位。在一個示例中，解碼器435可接收2比特值的延遲選擇命令信號，該延遲選擇命令信號被編碼成三個可用的13比特(比如，m = 13)計數器值，以輸入到可編程計數器431。在一個示例中，如果約330千赫茲(kHz)的時鐘信號(CLOCK)驅動可編程計數器431，則上述三個計數器值可分別對應于2ms、5ms和15ms的時間段。此外，另一個可用的2比特值的延遲選擇命令信號可去激活(disactivate)可編程計數器431，從而禁止可編程定時器的輸出的激活。在某些示例中，可編程計數器431可利用可編程閾值設定值來對輸入時鐘信號(CLOCK)進行分頻以產生可與峰值檢測輸出相比較的時間段，從而確定放大器電壓是否在久于預定時間段的時間段內超過了保護電壓閾值。圖5是諸如圖I中的示例性DC電壓錯誤保護電路100之類的DC電壓錯誤保護電路的示例性模擬的時序圖。在此示例中，輸入電壓503呈現出持續約3ms的約300mV的階躍電壓，其導致表示音頻放大器電壓的輸出電壓504為約600mV的階躍電壓，并導致待施加于揚聲器兩端的音頻放大器輸出具有約I. 89V的驅動信號525電壓。在一個不例中，因為表示為600mV的電壓504超過了峰值檢測器的474mV閾值，因此峰值檢測器可激活峰值檢測器輸出508。由于峰值檢測器輸出508的激活持續超過3ms，并由此超過了為可編程定時器而設的2ms極限，故可編程定時器可激活警報信號534以禁用揚聲器功率放大器。在一個示例中，DC警報信號534可保持有效直至施加軟件復位信號、施加(硬件)通電復位信號或包括DC電壓錯誤保護電路100的設備掉電并重新上電。在一些示例中，可在預定的時間段后去激活警報信號。補充注釋&示例在示例I中，一種裝置可包括放大器，被配置為接收輸入信號并提供第一輸出信號的估計；峰值檢測器，用于接收該估計并產生比較信號，該比較信號在經放大的輸入信號超過閾值時有效；和定時器，被配置為如果上述比較信號至少在選定時間段內有效，則激活第二輸出信號。所述定時器可包括第一數字輸入，且上述選定時間段可利用第一數字輸入的狀態來設置。在示例2中，示例I的裝置可選地包括開關電路，該開關電路被配置為在第二輸出信號有效時禁用第二放大器。在示例3中，示例1-2中任意一個或多個示例的放大器可選地包括可編程放大器。在示例4中，示例1-3中任意一個或多個示例的可編程放大器的增益可選地被配置為追隨第二放大器的增益。在示例5中，示例1-4中任意一個或多個示例的可編程放大器的增益可選地被設置為比第二放大器的增益低約10分貝(db)。在示例6中，示例1-5中任意一個或多個示例的閾值可選地是基本恒定的。在示例7中，示例1-6中任意一個或多個示例的定時器可選地是利用第一數字輸入的第二狀態被禁用的。、
在示例8中，示例1-7中任意一個或多個示例的裝置可選地包括鎖存器，該鎖存器被配置為保持第二輸出信號的有效狀態。在示例9中，示例1-8中任意一個或多個示例的鎖存器可選地被配置為在上述裝置被切斷供給電壓時復位。在示例10中，示例1-9中任意一個或多個示例的放大器、峰值檢測器和定時器可選地包括在集成電路中。在不例11中，一種方法可包括在第一放大器處接收輸入信號；提供第一輸出信號的估計，將該估計與閾值進行比較；當該估計超過閾值時激活比較信號；當所述比較信號有效時，啟用定時器；當上述比較信號在選定時間段內有效時，激活第二輸出信號；在定時器處接收第一數字輸入；以及根據第一數字輸入的值來設置上述選定時間段。在示例12中，示例1-11中任意一個或多個示例的方法可選地包括在第二放大器處放大輸入信號，以向負載提供第一輸出信號。 在示例13中，示例1-12中任意一個或多個示例的提供第一輸出信號的估計可選地包括使第一放大器的增益追隨第二放大器的增益。在示例14中，示例1-13中任意一個或多個示例的追隨增益可選地包括將第一放大器的增益設置為比第二放大器的增益低約10分貝(db)。在示例15中，示例1-14中任意一個或多個示例的方法可選地包括當第二輸出信號變為有效時，禁用第二放大器。在示例16中，示例1-15中任意一個或多個示例的方法可選地包括在第二輸出信號被激活后，利用鎖存器將第二輸出信號保持在有效狀態。在示例17中，示例1-16中任意一個或多個示例的方法可選地包括當鎖存器被切斷供給電壓時，解鎖存(unlatch)第二輸出信號。在示例18中，一個系統可包括負載；功率放大器,被配置為向上述負載提供功率信號；和保護電路，被配置為產生上述功率信號的估計，并且如果該功率信號的估計指示功率信號超過與負載相關的閾值，則禁用放大器。該保護電路可包括第二放大器，該第二放大器被配置為接收輸入信號并提供功率信號的估計；峰值檢測器，該峰值檢測器用于接收上述估計并產生比較信號，該比較信號在經放大的輸入信號超過閾值時有效；和定時器，被配置為如果上述比較信號至少在選定時間段內有效，則激活輸出信號。上述定時器可包括第一數字輸入，且上述選定時間段是利用第一數字輸入的狀態來設置的。在示例19中，示例1-18中任意一個或多個示例的保護電路可選地被配置為在輸出信號被激活時禁用功率放大器。在示例20中，示例1-19中任意一個或多個示例的保護電路可選地包括鎖存器，該鎖存器被配置為保持輸出信號的有效狀態，直到保護電路被切斷供給電壓為止。示例21可包括以下主題，或可選地與示例1-20中任意一個或多個示例的任一部分或多個任意部分的組合相結合以包括以下主題，該主題可包括用于執行示例1-20的功能中的任意一種或多種功能的模塊，或包括當由機器執行時使機器執行示例1-20的功能中的任意一種或多種功能的指令的機器可讀介質。上述詳細說明書參照了附圖，附圖也是所述詳細說明書的一部分。附圖以圖解的方式顯示了可應用本發明的具體實施例。這些實施例在本發明中被稱作“示例”。本發明所涉及的所有出版物、專利及專利文件全部作為本發明的參考內容，盡管它們是分別加以參考的。如果本發明與參考文件之間存在用途差異，則將參考文件的用途視作本發明的用途的補充，若兩者之間存在不可調和的差異，則以本發明的用途為準。在本發明中，與專利文件通常使用的一樣，術語“一”或“某一”表示包括一個或多個，但其他情況或在使用“至少一個”或“一個或多個”時應除外。在本發明中，除非另外指明，否則使用術語“或”指無排他性的或者，使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附權利要求中，術語“包含”和“在其中”等同于各個術語“包括”和“其中”的通俗英語。同樣，在下面的權利要求中，術語“包含”和“包括”是開放性的，即，系統、裝置、物品或步驟包括除了權利要求中這種術語之后所列出的那些元件以外的部件的，依然視為落在該條權利要求的范圍之內。而且，在下面的權利要求中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標簽，并非對對象有數量要求。本發明所述的方法示例可至少部分地由機器或電腦執行。上述說明的作用在于解說而非限制。例如，盡管已結合PNP器件描述了上述示例，但是一個活多個示例可應用于NPN器件。在其它示例中，上述示例(或示例的一個或多個方 面)可結合使用?？梢栽诶斫馍鲜稣f明書的基礎上，利用現有技術的某種常規技術來執行其他實施例。遵照37C.F.R. § 1.72(b)的規定提供摘要，允許讀者快速確定本技術公開的性質。提交本摘要時要理解的是該摘要不用于解釋或限制權利要求的范圍或意義。同樣，在上面的具體實施方式
中，各種特征可歸類成將本公開合理化。這不應理解成未要求的公開特征對任何權利要求必不可少。相反，本發明的主題可在于的特征少于特定公開的實施例的所有特征。因此，下面的權利要求據此并入具體實施方式
中，每個權利要求均作為一個單獨的實施例。應參看所附的權利要求，以及這些權利要求所享有的等同物的所有范圍，來確定本發明的范圍。
權利要求
1.ー種裝置，包括 放大器，被配置為接收輸入信號并提供第一輸出信號的估計； 峰值檢測器，接收所述估計并產生比較信號，所述比較信號在經放大的輸入信號超過閾值時有效；以及 定時器，被配置為如果所述比較信號至少在選定時間段內有效，則激活第二輸出信號， 其中，所述定時器包括第一數字輸入，并且 其中，所述選定時間段是利用所述第一數字輸入的狀態來設置的。
2.根據權利要求I所述的裝置，進ー步包括開關電路，被配置為當所述第二輸出信號有效時，禁用第二放大器。
3.根據權利要求I所述的裝置，其中，所述放大器包括可編程放大器。
4.根據權利要求2所述的裝置，其中，所述放大器包括可編程放大器，所述可編程放大器的増益被配置為跟隨所述第二放大器的増益。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中，所述可編程放大器的増益被設置為比所述第二放大器的増益低約10分貝。
6.根據權利要求4所述的裝置，其中，所述閾值是恒定的。
7.根據權利要求I所述的裝置，其中，所述定時器在所述第一數字輸入的第二狀態下被禁用。
8.根據權利要求I所述的裝置，進ー步包括被配置為保持所述第二輸出信號的有效狀態的鎖存器。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中，所述鎖存器被配置為在所述裝置被切斷供給電壓時復位。
10.根據權利要求I所述的裝置，其中，所述放大器、所述峰值檢測器和所述定時器包括在集成電路中。
11.ー種方法，包括 在第一放大器處接收輸入信號； 提供第一輸出信號的估計； 將所述估計與閾值進行比較； 當所述估計超過所述閾值時，激活比較信號； 當所述比較信號有效時，啟用定時器； 當所述比較信號在選定時間段內有效時，激活第二輸出信號； 在所述定時器處接收第一數字輸入；以及 根據所述第一數字輸入的值設置所述選定時間段。
12.根據權利要求11所述的方法，進ー步包括在第二放大器處放大所述輸入信號，以向負載提供所述第一輸出信號。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，提供第一輸出信號的估計包括使所述第一放大器的增益跟隨所述第二放大器的増益。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，跟隨所述增益包括將所述第一放大器的増益設置為比所述第二放大器的増益低約10分貝。
15.根據權利要求12所述的方法，進ー步包括當所述第二輸出信號變為有效時，禁用所述第二放大器。
16.根據權利要求15所述的方法，進ー步包括在所述第二輸出信號被激活后，利用鎖存器將所述第二輸出信號保持在有效狀態。
17.根據權利要求16所述的方法，進ー步包括當所述鎖存器被切斷供給電壓時，解鎖存所述第二輸出信號。
18.—種系統,包括 負載； 功率放大器，被配置為向所述負載提供功率信號；和 保護電路，被配置為產生所述功率信號的估計，并且如果所述功率信號的估計指示所述功率信號超過與所述負荷相關的閾值，則禁用所述功率放大器， 其中所述保護電路包括 第二放大器，被配置為接收輸入信號并提供所述功率信號的估計； 峰值檢測器，接收所述估計并產生比較信號，所述比較信號在經放大的輸入信號超過所述閾值時有效；以及 定時器，被配置為如果所述比較信號至少在選定時間段內有效，則激活輸出信號， 其中，所述定時器包括第一數字輸入，并且 其中，所述選定時間段是利用所述第一數字輸入的狀態來設置的。
19.根據權利要求18所述的系統，其中，所述保護電路被配置為在所述輸出信號被激活時禁用所述功率放大器。
20.根據權利要求19所述的系統，其中，所述保護電路進一歩包括鎖存器，被配置為保持所述輸出信號的有效狀態，直到所述保護電路被切斷供給電壓為止。
全文摘要
本發明涉及一種DC電壓錯誤保護電路、相關方法及系統。除其它內容之外，本文討論了用于保護電路元件免受有害電壓損害的裝置和方法。在一個示例中，一種裝置可包括被配置為接收輸入信號并提供第一輸出信號的估計的放大器；用于接收所述估計并產生比較信號的峰值檢測器，所述比較信號在經放大的輸入信號超過閾值時有效；和定時器，被配置為如果所述比較信號至少在選定時間段內有效，則激活第二輸出信號。所述定時器可包括第一數字輸入，且所述選定時間段可利用所述第一數字輸入的狀態來設置。
文檔編號H02H3/20GK102740187SQ20121011079
公開日2012年10月17日 申請日期2012年4月16日 優先權日2011年4月15日
發明者E·希瑞爾 申請人:快捷半導體(蘇州)有限公司, 快捷半導體公司