【发明授权】负载检测器_恩智浦有限公司_201710373653.8 

申请/专利权人:恩智浦有限公司

申请日:2017-05-24

发明/设计人:佛瑞德·莫斯特;格特恩·范霍兰;保罗·维拉吉

公开(公告)日:2021-04-13

代理机构:中科专利商标代理有限责任公司

公开(公告)号:CN107462773B

代理人:倪斌

主分类号:G01R27/02(20060101)

地址:荷兰埃因霍温高科技园区60邮编:5656AG

分类号:G01R27/02(20060101)

优先权:["20160602 EP 16172582.5"]

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.04.13#授权;2019.06.28#实质审查的生效;2017.12.12#公开

摘要:描述用于音频放大器系统的负载检测的方法和装置。负载检测器包括:第一负载端和第二负载端;控制器,所述控制器耦合到所述第一和第二负载端且被配置成:在第一控制回路中,取决于第一参考信号与所检测的第一负载端电压之间的差来改变供应到第一负载端的第一电流;且在第二控制回路中,取决于第二参考信号与所检测的第二负载端电压之间的差来改变供应到第二负载端的第二电流;且所述控制器被配置成:从所述第二电流值来确定通过连接在所述第一负载端与所述第二负载端之间的负载的电流,且从所述第一负载端电压与所述第二负载端电压之间的所检测的电压差来确定所述负载两端的电压。

主权项:1.一种用于音频放大器系统的负载检测器,其特征在于,所述负载检测器包括:第一负载端和第二负载端;控制器,所述控制器耦合到所述第一和第二负载端且被配置成:在第一控制回路中,取决于第一参考信号和所检测的第一负载端电压来改变供应到第一负载端的第一电流;在第二控制回路中,取决于第二参考信号和所检测的第二负载端电压来改变供应到所述第二负载端的第二电流;其中所述第一参考信号和所述第二参考信号中的至少一者为恒定值且所述控制器被配置成:从所述第一及第二电流值中的一者来确定通过连接在所述第一负载端与所述第二负载端之间的负载的负载电流,且从所述所检测的第一负载端电压与所述第二负载端电压之间的差来确定所述负载两端的负载电压。

全文数据:负载检测器技术领域[0001]本发明涉及用于音频放大器系统的负载检测。背景技术[0002]集成音频功率放大器可包括检测负载是否连接到输出端的系统。对于包括集成音频功率放大器的汽车音频系统,可在组装期间使用这种负载检测以检测被恰当连接的负载。DC親合负载与AC耦合负载之间有区别。在DC耦合负载的情况下,扬声器直接地连接到放大器的输出端,而在AC顆合负载的情况下,电容器可与扬声器串联连接,从而有效地阻挡通过扬声器的DC电流。AC耦合配置通常用于所谓的高音喇叭。对于D类放大器的AC负载检测,功率级可用于检测AC耦合负载。发明内容[0003]在所附权利要求书中限定本发明的各种方面。在第一方面中,限定用于音频放大器系统的负载检测器,该负载检测器包括:第一负载端和第二负载端;控制器,该控制器耦合到该第一和第二负载端且被配置成:在第一控制回路中,取决于第一参考信号和所检测的第一负载端电压来改变供应到第一负载端的第一电流;在第二控制回路中,取决于第二参考信号和所检测的第二负载端电压来改变供应到第二负载端的第二电流;其中第一参考信号和第二参考信号中的至少一者为恒定值及该控制器被配置成:从第一及第二电流值中的一者来确定通过连接在第一负载端与第二负载端之间的负载的负载电流,且从所检测的第一负载端电压与第二负载端电压之间的差来确定负载两端的负载电压。[0004]在一个或多个实施例中,负载检测器可另外包括第一和第二可编程电压或电流源,每一可编程电压或电流源具有耦合到控制器的输入端和耦合到第一负载端和第二负载端中的相应一个的输出端,且其中控制器另外被配置成:通过用取决于第一参考信号与所检测的第一负载端电压和第一负载端与第二负载端之间的所检测的电压差中的至少一者之间的差的值编程第一可编程电压或电流源来改变第一电流;及通过用取决于所检测的第二负载端电压编程第二可编程电流源来改变第二电流。[0005]在一个或多个实施例中,第一和第二可编程电压或电流源中的每一者可包括数模转换器。[0006]在一个或多个实施例中,负载检测器可另外包括电压检测器,该电压检测器具有耦合到第一和第二负载端中的相应一个的第一和第二输入端和耦合到控制器的第一和第二输出端,其中该电压检测器被配置成在第一输出端上输出所检测的电压差值和第一负载端电压值中的一者,且另外被配置成在第二输出端上输出共模值和第二负载端电压值中的一者。[0007]在一个或多个实施例中,电压检测器可包括至少一个模数转换器。[0008]在一个或多个实施例中,电压检测器可包括耦合于第一负载端与控制器之间的第一模数转换器和耦合于第二负载端与控制器之间的第二模数转换器。L0009]在一个或多个实施例中,控制器可包括布置于第一控制回路中的差分回路控制器、布置于第二控制回路中的共模回路控制器和耦合到差分回路控制器和共模回路控制器的信号发生器,该差分回路控制器具有耦合到第一电压检测器输出端的输入端和耦合到第一可编程电压或电流源的输出端,该共模回路控制器具有耦合到第二电压检测器输出端的输入端和耦合到第二可编程电压或电流源的输出端。[0010]在一个或多个实施例中,差分回路控制器和共模控制器中的每一者可包括低通滤波器、比较器和回路滤波器的串联配置,每一比较器具有耦合到相应信号发生器输出端的第一输入端和耦合到相应低通滤波器输出端的第二输入端。[0011]在一个或多个实施例中,共模回路控制器可另外包括耦合到第二电压检测器输出端的衰减器、耦合到衰减器输出端且被配置成确定共模值与衰减输出之间的差的另一比较器,且其中该另一比较器输出端耦合到低通滤波器输入端。[0012]在一个或多个实施例中,第一参考信号可对应于第一与第二负载端之间的所需电压差且第二参考信号可为对应于第二负载端处的所需偏移电压值的恒定值。[0013]在一个或多个实施例中,第二参考信号为恒定值且控制器被配置成从第二电流值来确定负载电流。[0014]在一个或多个实施例中,第一参考信号为恒定值且控制器被配置成根据第一电流值来确定负载电流。[0015]在一个或多个实施例中,控制器另外被配置成确定负载电流和负载电压的平均值以及负载电流和负载电压值的标准差。[0016]在一个或多个实施例中,其中控制器可另外被配置成响应于第一控制回路失调、第二控制回路失调、负载电压值高于预定阈值和负载电压值的标准差高于预定阈值中的至少一者而产生指示关车门的信号。[0017]在一个或多个实施例中,负载检测器可包括于放大器系统中,该放大器系统可包括音频放大器,该音频放大器具有至少一个功率放大器级,该至少一个功率放大器级具有耦合到第一负载端和第二负载端中的至少一者的输出端,其中该控制器耦合到至少一个功率级,且其中该控制器另外被配置成从所检测的电压差和第二电流值来确定连接在第一负载端与第二负载端之间的负载的负载阻抗且响应于负载阻抗值在预期负载阻抗范围内使能至少一个功率级。[0018]在第二方面中,描述用于检测连接在第一负载端与第二负载端之间的音频放大器系统负载的方法,该方法包括:产生第一和第二参考信号;在第一控制回路中,取决于第一参考信号与所检测的第一负载端电压之间的差来改变供应到第一负载端的第一电流;在第二控制回路中,取决于第二参考信号与所检测的第二负载端电压之间的差来改变供应到第二负载端的第二电流;且从第二电流值来确定通过连接在第一负载端与第二负载端之间的负载的电流,且从所检测的电压差来确定负载两端的电压。附图说明[0019]在附图和描述中,相似的附图标记指代相似特征。现在仅借助于由附图示出的例子详细地描述实施例,在附图中:[0020]图1示出根据一实施例的用于音频放大器系统的负载检测器。[0021]图2示出根据一实施例的用于音频放大器系统的负载检测器。[0022]图3示出根据一实施例的用于音频放大器系统的负载检测器。[0023]图4示出根据一实施例的用于音频放大器系统的负载检测器。[0024]图5示出根据一实施例的用于音频放大器系统的负载检测器。[0025]图6示出根据一实施例的关门检测方法。[0026]图7示出根据一实施例的检测音频放大器系统的负载的特征的方法。具体实施方式[0027]图1示出包括负载检测器1〇〇的音频放大器系统。负载检测器100包括控制器102、第一数模转换器DAC104、第二数模转换器114和可为差分ADC的模数转换器ADC110。控制器102可具有连接到第二DAC114的输出端116。控制器102可具有连接到第一DAC104的输出端112。控制器102可连接到ADC110的第一输出端106。控制器102可连接到ADC110的第二输出端108。第一DAC104的输出端可连接到第一负载端122。第二DAC114的输出端可连接到第二负载端12LADC110的第一输入端可连接到第一负载端122JDC110的第二输入端可连接到第二负载端124。[0028]在音频放大器系统的正常操作中,例如扬声器118的负载可连接在第一负载端122与第二负载端124之间。第一电容器C1可连接在第一负载端122与地电位之间。第二电容器C2可连接在第二负载端124与地电位之间。第一电感器L1可连接在第一负载端122与第一功率驱动级或功率放大器级126的输出端之间。第二电感器L2可连接在第二负载端124与第二功率驱动级或功率放大器级128的输出端之间。第一功率驱动级126和第二功率驱动级128可为D类音频放大器的部分。电容器C1和C2以及电感器L1和L2可形成用于D类放大器的输出滤波器。[0029]在负载检测器100的操作期间,该负载检测器100的操作可在音频放大器系统的启动阶段期间,可禁用第一功率驱动级126和第二功率驱动级128且因此第一功率驱动级126和第二功率驱动级128可为高阻抗。第一DAC104、ADC110和控制器102可形成可被称为差分控制回路的第一控制回路。第二DAC114、ADC110和控制器102可形成可被称为共模控制回路的第二控制回路。ADC110可具有差分值输出端106和共模值输出端108JDC110可被视为电压检测器,第一DAC104和第二DAC114可被视为可编程电流源。[0030]为测量所连接负载的特征,例如负载阻抗的值,控制器102可产生可为恒定的或变化的第一参考信号。在负载检测器100的操作中,ADC110可具有对应于第一负载端122处的电压的第一输入电压Vp和对应于第二负载端124处的电压的第二输入电压Vn。用于ADC110的共模电压¥〇〇111随后为¥?+¥112且连接到负载端122、124的负载¥虹€1'两端的电压为¥?-Vn。共模输出端108值表示为Voutn且差模输出端106值表示为Voutp。ADC110可产生等效于Vn的值Voutn和等效于Vp的值Voutp。[0031]对于差分控制回路,控制器102可产生第一参考信号值。控制器102可将第一参考信号值与对应于Voutp-Voutn的差分值输出端106与共模值输出端108之间的差进行比较。第一参考信号可对应于Vdiff的所要值。如将了解,Voutp-Voutn对应于第一负载端122与第二负载端124之间的Vp-Vn或Vdiff的测量值。可将所得比较值輸入到第一或差模DAC104,第一或差模DAC104可接着产生对应于差分比较值的电流。在其它例子中,可使用替代性可编程电流源代替差模DAC104。差分比较值可为经比较两个值之间的差。在一些例子中,控制器102可产生对应于电压Vp的所要值的第一参考信号。在此情况下,控制器102可将第一参考信号值与Voutp进行比较。[0032]对于共模控制回路,控制器102可产生可对应于电压Vn的所要值的第二参考信号。控制器102可将第二参考信号与Voutn的值进行比较。如将了解,这对应于第二负载端124的共模电压Vn的瞬时值。第二参考信号可为恒定或DC值。可将所得共模比较值輸入到可接着产生对应于共模比较值的电流的第一DAC104。共模比较值可为第二参考信号与Voutn之间的差。[0033]共模控制回路可调节Voutn,如此第二负载端124处的电压Vn保持恒定。差分控制回路可调节Voutp,使得电压值Vp等于Vn与可为恒定的或变化的所要差分电压的总和。[0034]对于DC负载测量,差分控制回路在负载两端应用DC电压,也就是说第一参考信号值保持恒定。共模控制回路可将第二负载端124上的电压Vn保持在通过第二参考信号确定的恒定值处,其可使得无电流流入电容器C2。因此,流动穿过扬声器118的电流可通过第二或共模DAC114来确定。控制器102可确定对应于ADC110的第一输出端106处的值的在第一负载端122与第二负载端124之间所测量的电压差。对于DC测量,控制器102也可根据第一或差模DAC112的值来确定流动穿过负载的电流。因此控制器102可根据负载端122、124上的所测量的电压差和流动穿过负载118的电流来确定阻抗。针对DC负载测量的输出可为负载值。控制器102可根据多个样本来确定电压、电流和负载值的平均值和标准差值。[0035]对于AC负载测量,差模回路在负载两端应用AC电压,亦即第一参考信号变化。类似于DC负载情况,差分控制回路保持通过第一参考值确定的第一和第二负载端122、124上的所要电压差。共模回路将第二负载端124上的电压Vn保持在通过第二参考信号值确定的恒定值处,其可使得无电流流入电容器C2。[0036]因此,现在通过第二或共模DAC114来确定流动穿过扬声器118的电流。控制器102可确定对应于ADC110的第一输出端106处的值的在第一负载端122与第二负载端124之间所测量的电压差。控制器102可根据共模DAC114的值来确定流动穿过负载的电流。因此控制器102可根据负载端122、124上的所测量的电压差、流动穿过扬声器118的电流来确定阻抗,且使用所应用的AC信号的频率以仅验证相关的频段。经计算的阻抗可为量值和相位值。控制器102可根据多个样本来确定阻抗值之平均值和标准差值。[0037]负载检测器100与功率放大器和输出滤波分离。对于通常通过D类开关放大器驱动的音频负载,与使用功率级126、128的典型负载检测器相比,负载检测器100可改进负载阻抗测量的准确度,这是因为(例如)归因于D类开关放大器的纹波电流,D类功率级不存在误差。此外,在放大器的电路径中不存在对电流感测电路的需求。电路径可具有高的电流例如,数安培),且因此感测电路可造成电力损耗或准确度不足以测量负载诊断电流。负载检测器100可允许用较低电流通常l〇〇mA到200mA和以较低功率确定阻抗且可被使用例如)以供确定是否存在短路。因此,可通过连接到负载检测器1〇〇的一另外控制装置未示出)使用来自负载检测器1〇〇的测量以确定接通功率放大器功率级126、128是否为安全的。[0038]使用数字控制回路或第一和第二控制回路实施如所示出的负载检测器100。在其它例子中,可使用类似控制回路电路。[0039]图2示出包括于音频放大器系统中的负载检测器150。负载检测器150包括控制器152、第一数模转换器DAC154、第二数模转换器164、第一模数转换器ADC160和第二模数转换器160’。控制器M2可具有连接到第一DAC154的输出端162。控制器152可具有连接到第二DAC164的输出端166。控制器152可连接到ADC160的第一输出端156。控制器152可连接到ADC160’的第二输出端158。[0040]第一DAC160的输出端可连接到第一负载端122。第二DAC164的输出端可连接到第二负载端1M。第一ADC160的输入端可连接到第一负载端122。第二ADC164的输入端可连接到第二负载端124。[0041]在音频放大器系统的正常操作中,例如扬声器118的负载可连接在第一负载端122与第二负载端124之间。第一电容器C1可连接在第一负载端122与地电位之间。第二电容器C2可连接在第二负载端1M与地电位之间。第一电感器L1可连接在第一负载端122与第一功率驱动级或功率放大器级126的输出端之间。第二电感器L2可连接在第二负载端124与第二功率驱动级或功率放大器级128的输出端之间。第一功率驱动级126和第二功率驱动级128可为D类音频放大器的部分。电容器C1和C2以及电感器L1和L2可形成用于D类放大器的输出滤波器。[0042]在负载检测器15〇的操作期间,该负载检测器150的操作可在音频放大器系统的启动阶段期间,第一功率驱动级1况和第二功率驱动级128可被禁用且因此可为高阻抗。在负载检测器15〇的操作中,第一DAC154、第一ADC160和控制器152可形成可被称为差分控制回路的第一控制回路。第二DAC1M、第二ADC160’和控制器152可形成可被称为共模控制回路的第二控制回路。第一ADC16〇的输出端156可具有值Voutp’,该值Voutp’可为对应第一负载端122上的电压Vp的值的数字值。第二ADC160’的输出端158可具有值Voutn’,该值Voutn’可为对应第二负载端124上的电压Vn的值的数字值。[0043]为测量负载阻抗的值,控制器152可产生第一参考信号,该第一参考信号可为恒定的或变化的且可对应于第一负载端122的所要电压Vp。[0044]对于差分控制回路,控制器152可将第一参考信号值与对应于第一负载端122处的电压Vp的第一ADC输出端156上的Voutp’进行比较。可将所得比较值或误差值輸入到第一或差分回路DAC154。差分回路DAC154可接着产生对应于比较值的电流。替代地,差分回路DAC可产生导致电流改变的电压。[0045]对于共模控制回路,控制器102可将第二参考信号与Voutn’进行比较。可将所得共模比较值輸入到可接着产生对应于共模比较值或误差值的电流的第二DAC164。共模比较值可为经比较值的差。[0046]对于DC负载测量,差模回路可在负载两端应用DC电压,也就是说第一参考信号值和第二参考信号值两者保持恒定。共模回路将第二负载端124上的电压Vn维持在恒定值处,其可使得无电流流入电容器C2。因此,流动穿过扬声器118的电流可通过第二或共模DAC164来确定。控制器152可根据Voutp’-Voutn’的值来确定第一负载之间的电压差。对于DC负载测量,控制器I52也可根据差模DAC162的值来确定流动穿过负载的电流。因此控制器152可根据负载端122、124上的所测量的电压差和流动穿过扬声器118的电流来确定阻抗。[0047]对于AC负载测量,差模回路可在负载两端应用AC电压,亦即第一参考信号变化。类似于DC负载情况,共模回路将第二负载端1M上的电压Vn维持在恒定值处,其可使得无电流流入电容器C2。因此,现在通过第二或共模DAC164来确定流动穿过扬声器的电流。控制器152可根据Voutp’-Voutn’的值来确定第一负载端122与第二负载端124之间的电压差。控制器152可根据共模DAC164的值来确定流动穿过负载的电流。因此控制器102可根据负载端122、124上的所测量的电压差、流动穿过扬声器118的电流来确定阻抗,且使用参考AC信号的频率以仅验证相关的频段。[0048]负载检测器150可与功率放大器和输出滤波分离。对于通常通过D类开关放大器驱动的音频负载,负载检测器150允许负载阻抗的更准确测量,这是因为例如归因于D类开关放大器的纹波电流,D类开关放大器不存在误差。此外,在放大器的电路径中不存在对电流感测电路的需求。在一些音频放大器系统中电路径需要可至多8安培的高电流,且因此感测电路可造成电力损耗或不够准确以测量较低诊断电流。负载检测器150允许以较低电流和因此以较低功率确定阻抗且可被使用以确定是否存在短路。负载检测器150可用于确定接通功率放大器功率级126、128是否是安全的。[0049]图3示出包括于音频放大器系统中的负载检测器200。负载检测器200包括控制器202、第一DAC218、第二DAC214和可为差分ADC的ADC216。控制器202可包括共模回路控制器206、差分回路控制器2〇8和信号发生器204。信号发生器204可具有连接到共模回路控制器206的输出端。信号发生器204可具有连接到差分回路控制器208的输出端。差分回路控制器208可具有连接到共模回路控制器206的输出端。[0050]共模控制器2〇6可具有连接到第二数模转换器214的输出端224。差模控制器208可具有连接到第一数模转换器218的输出端220。差模控制器208可连接到ADC216的第一输出端210。共模控制器2〇8可连接到ADC216的第一差分输出端210。共模控制器206可连接到ADC216的第二共模输出端212。第一数模转换器218的输出端可连接到第一负载端122。第二数模转换器214的输出端可连接到第二负载端124ADC216的第一输入端可连接到第一负载端122ADC216的第二输入端可连接到第二负载端124。[0051]在音频放大器系统的操作中,例如扬声器118的负载可连接在第一负载端122与第二负载端124之间。第一电容器C1可连接在第一负载端122与地电位之间。第二电容器C2可连接在第二负载端124与地电位之间。第一电感器L1可连接在第一负载端122与第一功率驱动级或功率放大器级126的输出端之间。第二电感器L2可连接在第二负载端124与第二功率驱动级或功率放大器级128的输出端之间。第一功率驱动级126和第二功率驱动级128可为D类音频放大器的部分。电容器C1和C2以及电感器L1和L2可形成用于D类放大器的输出滤波器。[0052]在负载检测器200的操作中,ADC216可具有对应于第一负载端122处的电压的第一输入电压Vp和对应于第二负载端124处的电压的第二输入电压Vn。用于ADC216的共模电压Vcom随后为Vp+Vn2且差分电压Vdiff为Vp-Vn。共模输出端212的值可表示为Vcomout且差模输出端210可表示为VdiffouLADC216可产生对应于Vdiff的值Vdiffout和对应于Vcom的值Vcomout。在负载检测器200的操作期间,该负载检测器200的操作可在音频放大器系统的启动阶段期间,可禁用第一功率驱动级126和第二功率驱动级128。第一DAC218、ADC216和差模控制器208可形成可被称为差分控制回路的第一控制回路。第二DAC214、ADC216和控制器206可形成可被称为共模控制回路的第二控制回路。[0053]为测量负载阻抗的值,信号发生器204可产生可为恒定的或变化的第一参考信号和可为恒定的第二参考信号。[0054]差分回路控制器208可将可对应于负载端122、124之间的所要电压差的第一参考信号值与Vdiffout进行比较。可将所得比较值輸入到可接着产生对应于差分比较值的电流的第一或差模DAC218。差分比较值可为经比较两个值之间的差。[0055]对于共模控制回路,共模回路控制器206可将第二参考信号与可通过评估Vdiffout2-Vcomout确定的对应于Vn的值进行比较。所得共模比较值或误差值輸入到可用于编程可接着产生对应于共模比较值的电流的第二DAC214。共模比较值可为经比较值的差。[0056]对于DC负载测量,差模回路在负载两端应用DC电压,也就是说第一参考信号值保持恒定。共模回路将第二负载端124上的电压Vn保持在通过第二参考信号确定的恒定值处,其可使得无电流流入电容器C2。差模回路可将第一负载端上的电压Vp维持在通过第一参考信号确定的值处。因此,现在通过第二或共模数模转换器214确定流动通过扬声器的电流。控制器202可根据Voutp’-Voutn’来确定在第一负载端122与第二负载端124之间所测量的电压差。控制器202可根据共模DAC214的輸入端224处的值或差模DAC218的輸入端220处的值来确定流动穿过负载的电流,这是因为第一负载端122和第二负载端124上的电压皆为DC或恒定电压。因此控制器202可根据负载端122、124上的所测量的电压差和流动穿过负载118的电流来确定阻抗。AC负载测量以相似方式起作用。在此情况下,第一参考信号为时变信号且第二参考信号为恒定值,因此控制器可根据共模DAC214的輸入端224处的值来确定流动穿过负载的电流,这是因为仅第二负载端124处的电压Vn为恒定值。[0057]图4示出包括于音频放大器系统中的负载检测器300。负载检测器300包括控制器302、可为电流模式DAC或iDAC的第一DAC332、可为电流模式DAC或iDAC的第二DAC336和可为低延迟ADC的ADC334。第一和第二DAC可以64*fs的速率计时,其中fs为ADC334的样本速率。[0058]控制器302可包括共模回路控制器306、差分回路控制器3〇8、差分补偿滤波器幻6、共模补偿滤波器328和信号发生器304。共模回路控制器306和差分回路控制器3〇S可以51货fs的速率计时,其中fs为ADC334的样本速率。[0059]共模回路控制器306可包括缓冲器318和误差放大器或比较器320、低通滤波器322、第二比较器或误差放大器324和回路滤波器326的串联配置。低通滤波器322可具有500KHz的截止频率,回路滤波器326可为具有50KHz的截止频率的二阶单位增益低通滤波器。[0060]差模回路控制器308可包括低通滤波器314、比较器或误差放大器3丨2和回路滤波器310的串联配置。低通滤波器314可具有500KHZ的截止频率,回路滤波器31〇可为具有50KHz的截止频率的二阶单位增益低通滤波器。[0061]信号发生器可具有连接到差模回路308中的误差放大器312的輸入端的第一输出端。信号发生器304可具有连接到共模回路控制器306中的第二误差放大器324的輸入端的第二输出端。[0062]共模回路控制器306可具有连接到第二数模转换器336的输出端340。差模控制器308可具有连接到第一数模转换器332的输出端338。差分补偿滤波器316可连接到ADC334的第一输出端344。差分补偿滤波器316可具有连接到缓冲器31S和差模低通滤波器314的輸入端的输出端。共模补偿滤波器328可连接到ADC334的第二输出端344。差分补偿滤波器316和共模补偿滤波器328补偿滤波器可补偿ADC334的衰减,该ADC334可使得ADC334的转移函数在较大带宽(例如,1OMHz至12MHz内是大体上平坦的。在其它例子中,对于不同ADC,可省略此等补偿滤波器。[0063]共模补偿滤波器328可具有连接到共模误差放大器320的输出端。第一DAC332的输出端可连接到负载端122。第二DAC336的输出端可连接到第二负载端12LADC334的第一輸入端可经由电阻R1耦合到第一负载端122ADC334的第二输入端可经由电阻R2耦合到第二负载端124。[0064]在包括负载检测器300的音频放大器系统的正常操作中,例如扬声器118的负载可连接在第一负载端122与第二负载端124之间。第一电容器C1可连接在第一负载端122与地电位之间。第二电容器C2可连接在第二负载端124与地电位之间。第一电感器L1可连接在第一负载端122与第一功率驱动级或功率放大器级126的输出端之间。第二电感器L2可连接在第二负载端124与第二功率驱动级或功率放大器级128的输出端之间。第一功率驱动级126和第二功率驱动级128可为D类音频放大器的部分。电容器C1和C2以及电感器L1和L2可形成用于D类放大器的输出滤波器。[0065]在负载检测器300的操作中,第一功率驱动级126和第二功率驱动级128的输出端可为高电阻。第一DAC332、ADC334和差模控制器308可形成可被称为差分控制回路的第一控制回路。第二DAC336、ADC334和控制器306可形成可被称为共模控制回路的第二控制回路。[0066]为测量负载阻抗的值,信号发生器304可产生可为恒定的或变化的第一参考信号和可为恒定的第二参考信号。[0067]差分回路控制器308可用比较器312将第一参考信号与对应于第一负载端122处的电压Vp与第二负载端124处的电压Vn之间的差的差分补偿滤波器342的输出342进行比较,该输出可被称为差分电压输出。可经由回路滤波器310将所得比较值輸入到可接着产生对应于差分比较值的电流的第一或差模DAC332。差分比较值可为经比较两个值之间的差。[0068]对于共模控制回路,共模回路控制器306可用第二比较器324将第二参考信号与第二负载端124上的电压Vn的值进行比较。可通过比较器320根据对应于共模值(亦即(Vp+Vn2的共模补偿滤波器328的输出和对应于负载端之间的电压差Vp-Vn的第一ADC输出的半值之间的差来确定第二负载端上的电压Vn。第二参考信号可为恒定值。可将所得共模比较值輸入到可接着产生对应于共模比较值的电流的第二DAC336。共模比较值可为经比较值的差。[0069]对于DC负载测量,差模回路在负载两端应用DC电压,也就是说参考信号值保持恒定。共模回路将第二负载端124上的电压Vn保持在恒定值处,其可使得无电流流入电容器C2。因此,现在通过第二或共模DAC336来确定流动穿过扬声器118的电流。控制器302可在差分补偿滤波器输出端342处确定第一负载端122与第二负载端124之间所测量的电压差。对于DC测量,控制器302也可根据差模DAC332的值来确定流动穿过负载的电流。因此控制器302可根据负载端122、124上的所测量的电压差和流动穿过负载118的电流来确定阻抗。AC负载测量以相似方式起作用。在此情况下,第一参考信号为时变信号且第二参考信号为恒定值。由于第一参考信号的频率是预定的,除所测量的负载电压和电流以外,还可使用频率来确定阻抗值。[0070]包括负载检测器300的示例音频放大系统可包括于车辆音频系统中。在操作中,如果扬声器是连接的,那么汽车或其它机动车中的关门的动作可感生负载端122、124上的电位差。这可通过控制器3〇2来检测和通过可包括数字信号处理器的另外电路(未示出)来处理。另外电路可确定关门是否己发生,且如果是的话略过负载测量。包括于汽车或其它机动车中的音频放大器系统可具有使得难以准确地测量音频负载的阻抗、电流和电压的许多其它干扰源。通过检测在预定限值以外的感生电压,负载检测器可舍弃无效负载测量且由此改进负载测量准确度。[0071]图5示出用于音频放大器系统的负载检测器350。负载检测器350包括控制器邪2、可为电流模式DAC或iDAC的第一DAC382、可为电流模式DAC或iDAC的第二DAC386、第一ADC384和第二ADC384’。[0072]控制器352可包括共模回路控制器356、差分回路控制器358和信号发生器354。[0073]共模回路控制器356可包括低通滤波器372、比较器或误差放大器374和回路滤波器376的串联配置。在其它例子中,可省略低通滤波器372。[0074]差模回路控制器358可包括低通滤波器364、比较器或误差放大器362和回路滤波360的串联配置。在其它例子中,可省略低通滤波器364。[0075]信号发生器354可具有连接到差模回路358中的误差放大器362的輸入端的第一输出端。信号发生器354可具有连接到共模回路控制器306中的误差放大器374的輸入端的第二输出端。[0076]差分回路控制器358可具有连接到第二数模转换器386的输出端390。差模控制器358可具有连接到第一数模转换器382的输出端388。第一ADC的输出端392可连接到差分回路控制器358中的低通滤波器364。[0077]共模回路控制器356可具有连接到第二数模转换器386的输出端392。差模控制器358可具有连接到第一数模转换器382的输出端388。第一ADC384的输出端392可连接到共模回路控制器356中的低通滤波器364。[0078]第一DAC382的输出端可连接到负载端122。第二DAC386的输出端可连接到第二负载端124MDC384的第一輸入端可经由电阻R1’耦合到第一负载端dADC110的第二输入端可经由电阻R2’耦合到第二负载端124。[0079]在包括负载检测器350的音频放大器系统的正常操作中,例如扬声器118的负载可连接在第一负载端丨22与第二负载端124之间。第一电容器C1可连接在第一负载端122与地电位之间。第二电容器C2可连接在第二负载端124与地电位之间。第一电感器L1可连接在第一负载端122与第一功率驱动级或功率放大器级126的输出端之间。第二电感器L2可连接在第二负载端124与第二功率驱动级或功率放大器级128的输出端之间。第一功率驱动级126和第二功率驱动级128可为D类音频放大器的部分。电容器C1和C2以及电感器L1和L2可形成用于D类放大器的输出滤波器。[0080]在负载检测器350的操作中,第一功率驱动级126和第二功率驱动级U8的输出端可为高电阻。第一DAC332、ADC334和差模控制器358可形成可被称为差分控制回路的第一控制回路。第二DAC386、ADC384和控制器356可形成可被称为共模控制回路的第二控制回路。[0081]为测量负载阻抗的值,信号发生器354可产生第一参考信号,该第一参考信号可为恒定的或变化的且对应于第一负载端122上的电压Vp的所要值。信号发生器354可产生第二参考信号,该第二参考信号可为恒定值且对应于第二负载端124上的电压Vn的所要值。[0082]差分回路控制器358可用比较器362将第一参考信号与表示为对应于第一负载端122处的电压Vp之间的差的Voutp’的第一ADC输出端392的值进行比较。可经由回路滤波器360将所得比较值輸入到可接着产生对应于差分比较值的电流的第一或差模DAC332。差分比较值可为经比较两个值之间的差。[0083]对于共模控制回路,共模回路控制器356可用比较器374将第二参考信号与表示为对应于第二负载端124上的电压Vn的Voutn’的第二ADC输出端洲4的值进行比较。可将所得共模比较值輸入到可接着产生对应于共模比较值的电流的第二DAC386。共模比较值可为经比较值的差。[0084]对于DC负载测量,差模回路可在负载两端应用DC电压,也就是说参考信号值保持恒定。共模回路将第二负载端124上的电压Vn保持在恒定值处,其可使得无电流流入电容器C2。因此,现在通过第二或共模DAC386来确定流动穿过扬声器118的电流。控制器352可用另外的电路未示出)根据第一和第二ADC输出端392、394处的Voutp’-Voutn’来确定电压差。举例来说,微处理器可耦合到第一和第二ADC384、384’中的可编程寄存器。控制器352可用另外的电路未示出根据共模DAC114的值来确定流动穿过负载的电流。举例来说,微处理器可耦合到iDAC386中的可编程寄存器。[0085]因此控制器352可根据负载端122、124上的所测量的电压差和流动穿过负载118的电流来确定阻抗。AC负载测量以相似方式起作用。在此情况下,第一参考信号为时变信号且第二参考信号为恒定值。由于第一参考信号的频率是预定的,除所测量的负载电压和电流以外,还可使用频率来确定阻抗值。[0086]图6示出可对例如负载检测器350的负载检测器的一个或多个实施例实施的示例关门检测400。在步骤402中,共模控制回路可被检查以确定其是否受调节。这可(例如将对应于所检测的第二负载端电压与第二参考信号之间的误差的差与预定阈值进行比较来实现。如果差大于阈值,那么共模回路可被视为失调。如果共模控制回路失调,那么假定在步骤412中检测到关门。从步骤412继续,关门检测可返回到第一步骤402且重复。[0087]如果共模控制回路受调节,那么在步骤404中,差分控制回路可被检查以确定其是否受调节。这可例如对应于所检测第一负载端电压与第一参考信号之间的误差的差与可与共模回路中的阈值相同或不同的预定阈值来实现。如果差大于阈值,那么差模回路可被视为失调。如果差分控制回路失调,那么假定在步骤412中检测到关门。[0088]如果差分控制回路受调节,那么在步骤406中,可将负载端上的所测量的电压差与所要电压差进行比较。如果所测量的电压差大于所要差,那么假定在步骤412中检测到关门。如果所测量的电压差低于或等于所要差,那么在步骤408中,可确定用于多个样本的平均值和标准差。在步骤410中,可在预定阈值与所计算的标准差之间进行比较。如果标准差大于阈值,那么假定在步骤412中检测到关门。如果标准差小于或等于阈值,那么未检测到关门且处理可移动到步骤402。[0089]可在硬件、在微处理器或数字信号处理器上运行的软件或可包括于负载检测器的一个或多个实施例中的硬件与软件的组合中实施关门检测400。[0090]图7示出检测连接在用于音频放大器系统500的两个负载端之间的负载的方法。可禁用放大器功率级以使得其不同时地驱动负载,亦即呈高阻抗操作模式。可因此在音频放大器系统的启动或初始阶段期间使用该方法。在步骤502中,可产生第一和第二参考信号。第一参考信号可表示待应用于在音频放大器系统通常一个或多个扩音器)中所连接负载两端的所要电压差Vp-Vn。第一参考信号可为恒定的或变化的。第二参考信号可表示待应用于端Vn中的一者的偏移值。[0091]第一控制回路可包括方法步骤504、506、508。在步骤504中,可评估第一参考信号与负载端之间的电压差Vp-Vn之间的差。在步骤506中,可根据所检测的差来改变供应到第一负载端的电流值。可在步骤508中确定负载端之间的电压差。[0092]第二控制回路可包括方法步骤512、514、516。在步骤512中,可评估第二参考信号与第二负载端Vn处的电压之间的差。在步骤514中,可根据所检测的差来改变或变化供应到第二负载端的电流值。可在步骤5ie中确定供应到第二负载端的最终电流值。[0093]当第一及第二控制回路两者是稳定的时,可在步骤510中完成方法。[0094]对于DC负载测量,第一回路可在负载两端应用DC电压,也就是说第一参考信号值保持恒定。第二控制回路将第二负载端上的电压Vn保持在通过第二参考信号确定的恒定值处。因此,通过第一或第二控制回路确定流动穿过负载的电流。可根据第一控制回路确定在第一负载端与第二负载端之间所测量的电压差。以此方式,方法400可用于确定连接到负载端的负载的特征。这可例如)用于确定在所连接的负载中是否存在故障。AC负载测量以相似方式起作用。在此情况下,第一参考信号为时变信号且第二参考信号为恒定值。[0095]本文中所描述的负载检测器和音频放大系统的例子可允许每次放大器启动时准确测量广泛范围的扩音器阻抗从〇•5欧姆至多10欧姆)。举例来说,对于0•5欧姆扬声器双音圈扬声器),通常难以区别短路及正确扬声器负载。在接通功率放大器之前,可检测所连接的负载的特征。举例来说,在负载短路之情况下,高电流将在接通或启用功率放大器时流动,且音频信号应用于该放大器,该音频信号可损害音频组件。[0096]在例子中,负载检测器可在不需要来自外部数字信号处理器DSP的音频信号的情况下识别AC耦合的扬声器高频扬声器是否恰当地经连接。高频扬声器可与(中频扬声器并联连接。负载检测器的例子可使得能够恰当地检测两个扬声器。[0097]举例来说,汽车音频放大器包括负载检测器,该负载检测器也可在关门期间操作。当关闭车门时,空气将移动扬声器。扬声器将充当发生器且负载测量可被干扰。这可被检测例如为非预期的电压电平且被舍弃。[0098]当负载检测常规地用开关D类放大器执行时,重构输出滤波器中的纹波电流将对负载测量产生误差。尤其在具有低电感器值的更便宜电感器的情况下,纹波电流和误差将增加。[0099]当使用功率放大器时;在不具有与负载串联的串联并联阻抗如LC滤波器,它将造成电力损耗耗散)的情况下,获得准确的通过负载的电流测量可为困难的。针对高电流实现功率级,这将使得用于低电流的电流感测难以实现。此外,功率级为在滤波器级中产生纹波电流的PWM开关输出。滤波器的电感器值较低时,这种纹波电流较高,且将对电流测量造成误差。[0100]负载检测器的例子可将负载端且因此放大器功率级的输出端带到无电流噪声的DC电压。放大器未示出)的数字控制回路可接着在无任何可闻伪讯的情况下接通功率级。数字控制回路需要正和负净空以进入调节。__[0101]本文所描述的负载检测器的例子允许在放大器启动之前进行负载诊断,故称启动诊断。负载诊断可为不可闻的且可在几分之一秒内执行。负载检测器可允许辨认许多负载电平,例如短路负载、普通负载、线路驱动器负载和开路负载。短路负载可具有低于〇_5欧的阻抗。正常负载可具有在1.5欧到20欧之间的阻抗。线路驱动器可具有在80欧到3K0hms之间的阻抗。开路负载可具有大于8K0hms的阻抗。[0102]描述用于音频放大器系统的负载检测的方法和装置。负载检测器包括:第一负载端和第二负载端;控制器,该控制器耦合到第一和第二负载端且被配置成:在第一控制回路内,取决于第一参考信号与所检测到的第一负载端电压之间的差来改变供应到第一负载端的第一电流;且在第二控制回路中,取决于第二参考信号与所检测的第二负载端电压之间的差来改变供应到第二负载端的第二电流;且该控制器被配置成:根据所述第二电流值来确定通过连接在第一负载端与第二负载端之间的负载的电流,且根据第一负载端电压与第二负载端电压之间的所检测的电压差来确定负载两端的电压。[0103]尽管所附权利要求书是针对特定的特征组合,但应理解,本发明的公开内容的范围还包括本文中明确地或隐含地公开的任何新颖特征或任何新颖特征组合或其任何一般化形式,而不管其是否涉及与当前在任何权利要求中主张的发明相同的发明或其是否缓解与本发明所缓解的任一或全部技术问题相同的技术问题。[0104]在单独实施例的上下文中描述的特征也可以组合地提供于单一实施例中。相反,为了简洁起见,在单一实施例的上下文中描述的各种特征也可以分开提供或以任何合适的子组合形式提供。[0105]申请人特此提醒,在审查本申请案或由此衍生的任何另外的申请案期间,可以针对此类特征和或此类特征的组合而制定新的权利要求。[0106]为完整性起见,还规定术语“包括”不排除其它元件或步骤,术语“一(a,,或“一an”不排除多个、单个处理器或其它单元可以实现在权利要求中所述的若干构件的功能,且权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

权利要求:1.一种用于音频放大器系统的负载检测器,其特征在于,所述负载检测器包括:第一负载端和第二负载端;控制器,所述控制器耦合到所述第一和第二负载端且被配置成:在第一控制回路中,取决于第一参考信号和所检测的第一负载端电压来改变供应到第一负载端的第一电流;在第二控制回路中,取决于第二参考信号和所检测的第二负载端电压来改变供应到所述第二负载端的第二电流;其中所述第一参考信号和所述第二参考信号中的至少一者为恒定值且所述控制器被配置成:从所述第一及第二电流值中的一者来确定通过连接在所述第一负载端与所述第二负载端之间的负载的负载电流,且从所述所检测的第一负载端电压与所述第二负载端电压之间的差来确定所述负载两端的负载电压。2.根据权利要求1所述的负载检测器,其特征在于,另外包括第一和第二可编程电压或电流源,每一可编程电压或电流源具有耦合到所述控制器的输入端和耦合到所述第一负载端和所述第二负载端中的相应一个的输出端,且其中所述控制器另外被配置成通过用取决于第一参考信号与所述所检测的第一负载端电压和所述第一负载端与第二负载端之间的所述所检测电压差中之至少一者之间的差的值编程所述第一可编程电压或电流源来改变所述第一电流;及通过用取决于所述所检测的第二负载端电压的值编程所述第二可编程电流源来改变所述第二电流。3.根据在前的任一项权利要求所述的负载检测器,其特征在于,另外包括电压检测器,所述电压检测器具有耦合到所述第一和第二负载端中的相应一个的第一和第二输入端和耦合到所述控制器的第一和第二输出端,其中所述电压检测器被配置成在所述第一输出端上输出所检测的电压差值和第一负载端电压值中的一者,且另外被配置成在所述第二输出端上输出共模值和第二负载端电压值中的一者。4.根据权利要求3所述的负载检测器,其特征在于,所述电压检测器包括耦合于所述第一负载端与所述控制器之间的第一模数转换器和耦合于所述第二负载端与所述控制器之间的第二模数转换器。5.根据权利要求3到4中任一项权利要求所述的负载检测器,其特征在于,所述控制器包括布置于所述第一控制回路中的差分回路控制器、布置于所述第二控制回路中的共模回路控制器,以及耦合到所述差分回路控制器和所述共模回路控制器的信号发生器,所述差分回路控制器具有耦合到所述第一电压检测器输出端的输入端和耦合到所述第一可编程电压或电流源的输出端,所述共模回路控制器具有耦合到所述第二电压检测器输出端的输入端和耦合到所述第二可编程电压或电流源的输出端。6.根据权利要求5所述的负载检测器,其特征在于,所述差分回路控制器和所述共模控制器中的每一者包括低通滤波器、比较器和回路滤波器的串联配置,每一比较器具有耦合到相应信号发生器输出端的第一输入端和耦合到相应低通滤波器输出端的第二输入端。7.根据权利要求6所述的负载检测器,其特征在于,所述共模回路控制器另外包括耦合到所述第二电压检测器输出端的衰减器、耦合到所述衰减器输出端且被配置成判定所述共模值与所述经衰减输出之间的差的另一比较器,且其中所述另一比较器的™出3而耦口到尸几述低通滤波器输入端。8.根据在前的任一项权利要求所述的负载检测器,其特征在于,所述控制器另外被配置成响应于以下中的至少一者而产生指示关车门的信号:所述第一控制回路失调,所述第二控制回路失调,所述负载电压值高于预定阈值,和所述负载电压值的所述标准差高于预定阈值。9.一种放大器系统,其特征在于,所述放大器系统包括根据在前的任一项权利要求所述的负载检测器且另外包括音频放大器,所述音频放大器具有至少一个功率放大器级,该至少一个功率放大器级具有耦合到所述第一负载端和所述第二负载端中的至少一者的输出端,其中所述控制器耦合到所述至少一个功率级,且其中所述控制器另外被配置成从所述所检测的电压差和所述第二电流值来确定连接在所述第一负载端与所述第二负载端之间的负载的负载阻抗,且被配置成响应于所述负载阻抗值在预期负载阻抗范围内使能所述至少一个功率级。10.—种用于检测连接在第一负载端与第二负载端之间的音频放大器系统负载的方法,其特征在于,所述方法包括:产生第一和第二参考信号;在第一控制回路中,取决于所述第一参考信号与所检测的第一负载端电压之间的差来改变供应到第一负载端的第一电流。在第二控制回路中,取决于所述第二参考信号与所检测的第二负载端电压之间的差来改变供应到第二负载端的第二电流;及从所述第二电流值确定通过连接在所述第一负载端与所述第二负载端之间的负载的电流,且从所检测的电压差来确定所述负载两端的电压。

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