简析高次谐波过流保护常见问题及措施

　　导读：高次谐波过流保护是一种特殊的过功率现象，在电路设计完全正确，常规功率测试未超过额定功率的前提下，该种保护问题较为隐蔽。本文结合LC滤波电路的频率响应和动圈式喇叭的阻抗频率特性，分析了Class D谐波过流保护的问题并给出了相应的解决措施。

　　一、Class D高次谐波过流保护现象分析

　　通常Class D功放芯片都会设计有过流保护功能，在输出电流超过限流阀值后芯片自动关闭驱动信号停止输出。一般的过流保护是由于输出功率超过额定或者输出短路而引起。还有一种特殊的过流保护现象是由于高次谐波能量过大引起。这种保护具有以下几个特征：

　　1.问题机器在1KHz标准音频信号测试时输出功率并未超过输出功率。

　　2.播放高频成分较多的歌曲较容易出现保护。

　　3.使用水泥电阻代替喇叭作为负载，保护现象消失。

　　4.减小，或者去掉输出LC滤波器的电容，保护现象消失。

　　若上述现象发生则可以怀疑是由于高次谐波能量引起的过流、过功率保护。高次谐波过流保护的原因较为复杂，下文就对LC滤波网络及喇叭阻抗的频率响应特性进行分析。

　　二、LC滤波网络及喇叭阻抗的频率响应特性分析

　　1.问题机器在1KHz标准音频信号输出功率并未超过输出功率。

　　分析： 因为该保护现象发生在LC滤波网络截止频率附近，在20Hz~20kHz范围内的功率输出正常，并不会出发过流保护。

　　2.播放高频成分较多的歌曲较容易出现保护。

　　分析：高频成分较多的歌曲内容容易产生位于20kHz~40kHz范围内的谐波能量，正好触发LC滤波网络截止频率处的高次谐波过流保护。

　　3.使用水泥电阻代替喇叭作为负载，保护现象消失。

　　分析：该类高次谐波过流保护和喇叭高频呈现的高阻抗有关系，若使用纯电阻替代喇叭则不会出现该类保护。

　　4.减小，或者去掉输出LC滤波器的电容，保护现象消失。

　　分析：LC滤波器的截止频率位置被改变，减小电容将截止频率推到40kHz以上，一般该位置的谐波分量非常小，不足以引起过流保护现象。去掉电容LC滤波器不存在，也不会产生保护问题。

　　三、高次谐波过流保护问题的解决措施

　　下问给出了2种高次谐波过流保护问题的解决措施：

　　1.减小LC滤波器网络的电容C值：

　　减小LC滤波器网络的电容C的值可以增大LC滤波器的截止频率。使得截止频率远大于高次谐波可能达到的频率。通常将电容值减小5倍以上即可有效抑制高次谐波过流保护的问题。

　　优点：无需修改电路，只需要修改参数值。

　　缺点：LC网络滤波效果变差，开关纹波增加，EMI有可能恶化。

　　注意：不建议直接去掉滤波电容。否则会导致Class D开关纹波输入到喇叭，增加损耗和恶化EMI.

　　2. 添加ZOBEL网络：

　　优点：有效抑制喇叭的高频阻抗抬升，解决高次谐波过流问题。同时可以均一化中高频响应，对高频听感有改善。

　　缺点： 需要添加外围元器件，电容数值较大，推荐使用无极性薄膜电容。

　　注意： 若只是为了解决高次谐波过流问题，ZOBEL网络的电容可小于计算值，一般只要达到阻抗抑制的作用即可。

      以上就是本文今天为大家分享的内容，希望通过本文的讲解为大家以后的工作提供参考。