带有过温保护功能的低功耗音频功率放大器

发布时间：2021-11-15 01:54

　　设计了一种用于驱动耳机的AB类音频功率放大器芯片。针对音频功放耗电快和芯片温度过高而损坏的问题,通过减小差分输入对尾电流源的大小,让MOS管工作在亚阈值区,降低了电路功耗;通过增加过温保护电路,对芯片进行有效的温度保护。Cadence仿真结果表明,该电路获得了较高的峰值负载功率与静态功耗比值为21. 2,具有较高的电源效率。过温保护电路在136℃时开启过温保护,温度回落到80℃时核心放大电路重新开启,电路具有56℃的温度滞回区间。测试结果表明,电路可在负载为16Ω时工作,提供92. 4 m W的功率。芯片面积在0. 5μm标准CMOS工艺下为0. 893 mm²。 

【文章来源】：传感器与微系统. 2020,39(06)CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

放大器电路

图2为过温保护电路原理图，图中包含了启动电路、带隙基准源电路及温度检测比较输出电路。PM23-PM24,NM14-NM16构成两级开环比较器，以达到在对应的温度点高速开启或关断的功能，PM19-PM20形成一个正反馈回路，产生温度滞回区间以防止温度在临界状态时输出不稳定。如图2所示，比较器两个输入端的电压分别为VBEQ3和VR2，同相端的电压为VBEQ3，反相端的电压为VR2。电路工作原理为:假设在常温下，此时VR2<VBEQ3，比较器的正端电压高于负端电压，OUT为高电平。随着温度的升高，IPTAT增大，VR2也随之增大。同时，三极管的正向导通电压VBEQ3下降，当VR2>VBEQ3的一瞬间，比较器翻转，OUT为低，控制图2中的PM25,PM26和PM27导通，拉高放大器P管偏置电压，OUT信号通过反相器控制图2中NM17,NM18和NM19，拉低N管偏置电压，从而关断放大器的偏置，启动过温保护。在启动过温保护后，PM20开始导通，此时，流过R2上的电流为两部分，一部分为PM18管的电流，另外一部分为新引入的PM19提供的电流，在温度下降时，VBEQ3上升，电路恢复工作的温度点将比关断点要低，形成了滞回区间。

基于0.5μm CMOS工艺，使用Cadence工具对电路仿真，得到运放波特图，如图3所示。由图3可得，该功放的直流增益为82 d B，相位裕度为77.5°，单位增益带宽为6.9 MHz。

【参考文献】：
期刊论文
[1]便携式低功耗电子听诊器设计[J]. 黄梅,刘洪英,皮喜田,敖一鹭,王孜.  传感器与微系统. 2017(10)



本文编号：3495793