MAX13300汽車D類音頻放大器內(nèi)置許多診斷功能，有助于定位系統(tǒng)中的故障。當(dāng)沒有音頻存在時(shí)，放大器在揚(yáng)聲器輸出上檢測以下故障情況。由于在這些測試期間可能不存在音頻，因此這些測試通常在啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行一次，或者僅在出廠診斷模式下請求時(shí)運(yùn)行。

對地短路

電池短路

打開負(fù)載

電阻測量

高音喇叭存在

輸出偏移

還有另一組診斷程序設(shè)計(jì)為在存在音頻時(shí)連續(xù)運(yùn)行。這些診斷為系統(tǒng)提供MAX13300/MAX13301/MAX13302狀態(tài)反饋。

削波檢測

熱警告檢測

電荷泵欠壓

電源欠壓

電源過壓

啟動(dòng)過程

為避免啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)不必要的咔嗒聲，請按下列步驟操作（圖1）：

設(shè)置/MUTE_CL1的狀態(tài)以選擇 I2C 地址的 LSB。

將 EN 針腳拉高。

釋放/MUTE_CL1。

如果需要兩個(gè)以上的 I2C 地址，請先寫入 CTRL4。ADR［1：0］ 設(shè)置新地址，然后寫入 CTRL5。ADRDF = 0 以啟用新地址。

通過設(shè)置 CTRL1 增加短路電流閾值。CLTH = 0。這保證了不會因?yàn)閱?dòng)時(shí)的電流不平衡而錯(cuò)誤觸發(fā)短路診斷。

通過設(shè)置 CTRL2 啟用設(shè)備。STBY = 0。。

通過設(shè)置 CTRL1 啟用輸入預(yù)充電。前 = 1。

設(shè)置 CTRL2。MD01 = 10 和 CTRL2。MD23 = 10。這會將輸出電容器預(yù)充電至 PVDD/2。

設(shè)置 CTRL0、CTRL1。CLVL[1：0]， CTRL1.MD[1：0]， CTRL3.HCL，CTRL3。LDM、CTRL4 和 CTRL5 根據(jù)應(yīng)用程序要求轉(zhuǎn)換為所需值。

從步驟 10 開始等待至少 7 毫秒。通過設(shè)置 CTRL1 禁用預(yù)充電電路。前 = 0。

等待 100 毫秒× C鼎控銀行（μF） 用于穩(wěn)定輸入偏置電壓。這意味著，如果在輸入端使用2.2μF隔直電容，則至少等待220ms。減少此時(shí)間將增加啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的咔嗒聲和爆裂聲。

可選：設(shè)置 CTRL2。MD23[1：0] = CTRL2。MD01[1：0] = 01 并延遲至少 50 毫秒，然后再繼續(xù)。這會將輸出設(shè)置為靜音模式。

設(shè)置 CTRL2。MD23[1：0] = CTRL2。MD01[1：0] = 11。這會將輸出設(shè)置為播放模式。

通過設(shè)置 CTRL1 將短路診斷閾值設(shè)置回正常。CLTH = 1。

圖1.啟動(dòng)過程。

三態(tài)程序

為避免關(guān)機(jī)時(shí)出現(xiàn)不必要的咔嗒聲，請按下列步驟操作（圖2）：

如果音頻源已靜音，請轉(zhuǎn)到步驟 4。

通過設(shè)置 CTRL2 將輸出設(shè)置為靜音模式。MD23[1：0] = CTRL2。MD01[1：0] = 01。

等待至少 50 毫秒，以確保 20Hz 信號沒有咔嗒聲。

通過設(shè)置 CTRL2 對輸出進(jìn)行三態(tài)。MD23[1：0] = CTRL2。MD01[1：0] = 00。

圖2.三態(tài)程序。

關(guān)機(jī)程序

為避免關(guān)機(jī)時(shí)出現(xiàn)不必要的咔嗒聲，請按下列步驟操作（圖3）：

按照上述三態(tài)過程對輸出進(jìn)行三態(tài)處理。

通過設(shè)置 CTRL2 進(jìn)入待機(jī)模式。STBY = 1。

將 EN 針腳拉低。

圖3.關(guān)機(jī)過程。

負(fù)載診斷

電池短路診斷程序

此診斷可檢測到任何輸出上的電池短路或接地小于1kΩ。電池和接地短路的診斷在同一時(shí)間以相同的診斷模式完成，但是，設(shè)備必須退出待機(jī)模式才能運(yùn)行對地短路診斷。所有結(jié)果均未鎖定，因此在運(yùn)行此診斷程序時(shí)必須讀取OSTAT2寄存器才能獲得有效狀態(tài)。

如果存在負(fù)載，則任一差分輸出短路會導(dǎo)致另一個(gè)輸出短路。因此，OSTAT2狀態(tài)寄存器僅指示哪個(gè)通道的輸出短路，而不指示哪個(gè)差分輸出短路。我2例如，C 狀態(tài)寄存器可以指示輸出 1 短路到電池;它無法區(qū)分 OUT1+ 和 OUT1- 電池短路。

要確定任何輸出上是否存在接地短路或電池短路，請通過 I 對所有輸出進(jìn)行三態(tài)2C 并進(jìn)入待機(jī)狀態(tài) （CTRL2.STBY = 1）。通過設(shè)置 CTRL3 運(yùn)行對地短路/電池診斷。SDET（對地短路/電池診斷使能）位至 1。診斷結(jié)果在OSTAT2中報(bào)告。SBAT[3：0]（電池短路指示器）位。忽略所有其他故障指示，因?yàn)樗鼈儫o效。

由于未設(shè)置閂鎖，因此接地或電池短路不會阻止設(shè)備通電。因此，微控制器可以使設(shè)備短路，盡管不鼓勵(lì)使用這種配置。如果器件使能短路，實(shí)時(shí)過流將鎖斷短路通道。MAX13300/MAX13301提供電池短路、接地短路和負(fù)載短路的實(shí)時(shí)保護(hù)，防止器件損壞。

分步過程（圖4）

設(shè)備必須處于待機(jī)模式才能完成此診斷。如果從靜音或播放模式啟動(dòng)，請按照正常關(guān)機(jī)過程操作以防止咔嗒聲和彈出聲。

通過設(shè)置 CTRL3 啟用電池短路診斷。SDET = 1。

等待至少 200μs。

閱讀 OSTAT2。SBAT[3：0] 位結(jié)果。

通過設(shè)置 CTRL3 禁用電池短路診斷。SDET = 0。

圖4.短路至 V.BAT診斷程序。

對地短路診斷程序

該診斷可檢測到任何輸出上的接地短路小于1kΩ。電池和接地短路的診斷同時(shí)在相同的診斷模式下完成。所有結(jié)果均未鎖定，因此在運(yùn)行此診斷程序時(shí)必須讀取OSTAT2寄存器才能獲得有效狀態(tài)。

如果存在負(fù)載，則任一差分輸出短路會導(dǎo)致另一個(gè)輸出短路。因此，狀態(tài)寄存器僅指示哪個(gè)通道的輸出短路，而不指示哪個(gè)差分輸出短路。我2例如，C 狀態(tài)寄存器可以指示輸出 1 與電池短路，但它無法區(qū)分 OUT1+ 和 OUT1- 與電池短路。

要確定任何輸出上是否存在接地短路或電池短路，請通過 I 對所有輸出進(jìn)行三態(tài)2C. 通過設(shè)置 CTRL3 運(yùn)行對地短路/電池診斷。SDET（對地短路/電池診斷使能）位至 1。在診斷期間，該器件在每個(gè)差分輸出端將一個(gè) 3kΩ 電阻分流至地，并從 PVDD 的每個(gè)輸出端提供 2mA 電流。在正常情況下，每個(gè)輸出端產(chǎn)生6V電壓。輸出電壓>6V被解釋為電池短路。輸出電壓<6V被解釋為對地短路。診斷結(jié)果在OSTAT2中報(bào)告。SBAT[3：0]（電池短路指示器）和 OSTAT2。SGND[3：0] （對地短路）位。

由于未設(shè)置閂鎖，因此接地或電池短路不會阻止設(shè)備通電。因此，微控制器可以使設(shè)備短路，盡管不鼓勵(lì)使用這種配置。如果器件使能短路，實(shí)時(shí)過流將鎖斷短路通道。MAX13300/MAX13301提供電池短路、接地短路和負(fù)載短路的實(shí)時(shí)保護(hù)，防止器件損壞。

分步過程（圖5）

輸出必須處于三態(tài)模式，電荷泵處于活動(dòng)狀態(tài)（CTRL2.STBY = 0）。如果從靜音或播放模式啟動(dòng)，請按照正常關(guān)機(jī)過程操作以防止咔嗒聲和彈出聲。

通過設(shè)置 CTRL3 啟用對地短路診斷。SDET = 1。

等待至少 200μs。

閱讀 OSTAT2。SGND[3：0] 位表示結(jié)果。

通過設(shè)置 CTRL3 禁用對地短路診斷。SDET = 0。

圖5.對地短路診斷程序。

開路負(fù)載檢測

此診斷檢測到 OUT_+ 和 OUT_- 之間的開路為 > 70Ω 或 > 200Ω，具體取決于 CTRL 的值。LDM（負(fù)載檢測閾值）位。

為了檢測開路負(fù)載，通過I對輸出進(jìn)行三態(tài)2C并通過設(shè)置CTRL3對輸出電容器放電。DIS（放電）位為 1。通過設(shè)置 CTRL3 運(yùn)行打開負(fù)載診斷測試。RDET（開負(fù)載診斷啟用）為 1。在診斷期間，負(fù)輸出（OUT_-）上的所有低側(cè)FET均導(dǎo)通，而所有其他FET均關(guān)斷。該器件提供 2mA 電流范圍為 OUT_+ 至 OUT_-。如果負(fù)載不存在，則 OUT_+ 擺動(dòng)高，其相對較高的 VOUT_+ 被解釋為開路輸出。診斷結(jié)果以 OSTAT0./LDOK[3：0]（負(fù)載正常指示器）位報(bào)告。

分步過程（圖6）

輸出必須處于三態(tài)模式，電荷泵處于活動(dòng)狀態(tài)（CTRL2.STBY = 0）。如果從靜音或播放模式啟動(dòng)，請按照正常關(guān)機(jī)過程操作以防止咔嗒聲和彈出聲。

設(shè)置 CTRL3。基于應(yīng)用要求的 LDM。

通過設(shè)置 CTRL3 將輸出放電至地。DIS = 1，可防止診斷期間出現(xiàn)咔嗒聲。

等待至少200μs。

通過設(shè)置 CTRL3 啟用打開負(fù)載診斷。RDET = 1 和 CTRL3。DIS = 0。

等待至少200μs。

讀取OSTAT0.OC[3]位。如果任何 OSTAT0.OC[3：0] 位為低位，則為 OSTAT1。LDOK[3：0] 位由于短路至 V 而無效.BAT在 OSTAT0.OC[3：0] 位指示的通道上。因此，請轉(zhuǎn)到步驟 9。

閱讀 OSTAT1。LDOK[3：0] 表示結(jié)果。

通過設(shè)置 CTRL3 禁用打開負(fù)載診斷。RDET = 0。

圖6.開負(fù)載診斷程序。

短路負(fù)載/電阻測量檢測

該診斷可以測量負(fù)載的電阻，以便可以檢測任何輸出上的短路負(fù)載。由于可以通過診斷計(jì)算電阻，因此此診斷也可以用作檢測開路負(fù)載或確定揚(yáng)聲器是否存在的替代方法。要檢測短路負(fù)載，請將設(shè)備置于正常模式;將 CTRL3.TW（高音揚(yáng)聲器/短路負(fù)載診斷選擇）位設(shè)置為 0;設(shè)置地圖。LCTM 為 1，將/LOAD_故障位映射到/CL0引腳;并向被測輸入施加≤ 20Hz正弦信號或單個(gè)半正弦信號脈沖。信號的幅度將取決于應(yīng)用要求。該器件將負(fù)載電流與短路負(fù)載電流門限進(jìn)行比較。如果負(fù)載電流超過閾值，則相應(yīng)的STAT3./LOAD_（負(fù)載指示器）位設(shè)置為1，表示負(fù)載短路。短路負(fù)載電流閾值取決于編程的電流限值。（請參閱數(shù)據(jù)手冊中的電氣特性表。類似的程序可用于通過使用較大幅度的正弦信號來檢測開路負(fù)載。

請注意，檢測到短路時(shí)，/LOAD_位不會鎖存為高電平。在過零期間，負(fù)載電流不超過閾值，/LOAD位清零至0。有兩種方法可以獲得短路負(fù)載診斷的結(jié)果：

連續(xù)讀取/LOAD_位，以確定是否有任何位設(shè)置為高電平。

監(jiān)視漏極開路/CL0輸出。由于/CL0是/負(fù)載位的NORed函數(shù)，因此，如果任何輸出存在短路，則/CL0拉低。

通過設(shè)置 MAP，將/LOAD_位屏蔽為/CL0輸出。當(dāng)短路負(fù)載診斷不再運(yùn)行時(shí)，LCTM（高音揚(yáng)聲器和短路負(fù)載掩碼）位為 0。清除此位可防止在播放期間超過短路負(fù)載電流閾值時(shí)置位/CL0。

對所有輸出進(jìn)行負(fù)載電阻測量診斷。短路負(fù)載可通過檢查/LOAD_位或一次將正弦信號注入一個(gè)通道來追溯到其所在的輸出。

分步過程（圖7）

按照正常啟動(dòng)過程進(jìn)入播放模式。

通過設(shè)置 CTRL3 選擇低電流閾值。鹽酸 = 0。該電流約為1.3A。（請參閱數(shù)據(jù)手冊中的電氣特性表。

通過設(shè)置 MAP，將診斷電流門限映射到/CL0引腳。LCTM = 1。

通過設(shè)置 CTRL3.TW = 0，將當(dāng)前閾值設(shè)置為短路檢測的高設(shè)置。如果正在運(yùn)行開放測試，請將 CTRL3.TW = 1 設(shè)置為選擇當(dāng)前下限閾值設(shè)置。

對于每個(gè)輸出 [0 到 3]：

根據(jù)應(yīng)用要求生成低頻正弦波（通?！?20Hz）或單脈沖半正弦波，其幅度。如果正弦波的幅度斜坡上升，直到/CL0處于活動(dòng)狀態(tài)，則可以測量確切的揚(yáng)聲器阻抗。

監(jiān)控/CL0或讀取OSTAT1。LOAD[3：0] 以確定是否超過當(dāng)前閾值。此狀態(tài)未鎖定，因此它將根據(jù)信號幅度打開/關(guān)閉。如果監(jiān)視/CL0，則必須一次將輸入信號施加到一個(gè)通道。您還可以通過 I 讀取/負(fù)載狀態(tài)位2C 用于確定哪個(gè)輸出導(dǎo)致/CL0引腳置位。

通過設(shè)置 MAP 刪除診斷當(dāng)前閾值映射。LCTM = 0。

有幾種方法可以測量負(fù)載的確切電阻：

緩慢增加正弦波或半正弦脈沖，直到首次置位/CL0引腳。然后通過以下公式計(jì)算電阻：

地點(diǎn)：
我T= 閾值電流由 CTRL3.HCL
V 設(shè)置。INP= 峰值輸入電壓信號
GAIN = 通道的增益設(shè)置

使用正弦波或單個(gè)半正弦脈沖，其幅度保證在預(yù)期的負(fù)載電阻下跳閘選定的閾值電流。施加測試信號時(shí)，測量/CL0為低電平的時(shí)間。由此，負(fù)載電阻可以計(jì)算如下：

圖7.短路負(fù)載診斷程序。

高音揚(yáng)聲器檢測

此診斷檢測在使用無源分頻器時(shí)高音揚(yáng)聲器是否正確連接。要檢測短路負(fù)載，請將設(shè)備置于正常模式;將 CTRL3.TW（高音揚(yáng)聲器/短路負(fù)載診斷選擇）位設(shè)置為 1;設(shè)置地圖。LCTM 至 1;并向所有輸入施加15kHz至25Hz正弦信號。該器件將負(fù)載電流與高音揚(yáng)聲器檢測電流閾值進(jìn)行比較。如果負(fù)載電流超過閾值，則相應(yīng)的STAT3./LOAD_（負(fù)載指示器）位設(shè)置為1，表示存在高音揚(yáng)聲器。輸入信號的幅度取決于高音揚(yáng)聲器的阻抗與頻率特性。正確的高音揚(yáng)聲器檢測要求振幅足夠大，以便在存在高音揚(yáng)聲器時(shí)觸發(fā)閾值。

請注意，檢測到高音揚(yáng)聲器時(shí)，/LOAD_位不會鎖存高電平。過零期間，負(fù)載電流不超過閾值，/LOAD_位清零至0。有兩種方法可以獲得高音揚(yáng)聲器檢測診斷的結(jié)果：

連續(xù)讀取/LOAD_位，以確定是否有任何位設(shè)置為高電平。

監(jiān)視漏極開路/CL0輸出。由于/CLP0 是/LOAD_位的 NORed 函數(shù)，因此，如果任何輸出存在短路，則/CLP0 拉低電平。

通過設(shè)置 MAP，將/LOAD_位屏蔽為/CL0輸出。當(dāng)高音揚(yáng)聲器檢測診斷不再運(yùn)行時(shí)，LCTM（高音揚(yáng)聲器和短路負(fù)載掩碼）位為 1。這樣做可以防止在播放過程中超出高音揚(yáng)聲器檢測電流閾值時(shí)置位/CL0。

高音揚(yáng)聲器檢測診斷在所有輸出上完成。通過檢查/LOAD_位，高音揚(yáng)聲器的存在可追溯到任何輸出。輸出 3 上存在高音揚(yáng)聲器會導(dǎo)致/負(fù)載 3 變高等。

分步過程（圖9）

設(shè)置 CTRL3。鹽酸 = 0。

通過設(shè)置 MAP，將診斷電流門限映射到/CL0引腳。LCTM = 1。

按照正常啟動(dòng)過程進(jìn)入播放模式。

通過設(shè)置 CTRL3.TW = 1，將診斷電流閾值設(shè)置為低。

對于每個(gè)輸出 [0 到 3]：

根據(jù)應(yīng)用要求生成幅度為高頻正弦波（15kHz至25kHz）。您必須一次檢查一個(gè)輸出，以確定哪個(gè)輸出具有打開的高音揚(yáng)聲器。

監(jiān)控/CL0或讀取OSTAT1。LOAD[3：0] 以確定是否超過當(dāng)前閾值。此狀態(tài)未鎖定，因此它將根據(jù)信號幅度打開/關(guān)閉。

通過設(shè)置 MAP 刪除診斷電流閾值映射。LCTM = 0。

通過設(shè)置 CTRL3.TW = 0 選擇正常診斷電流閾值。

要選擇最佳輸入電壓幅度，請?jiān)谒x測試頻率下測量有或沒有高音揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器阻抗。下面是有和沒有高音揚(yáng)聲器的典型4Ω揚(yáng)聲器阻抗曲線。

圖8.典型4Ω揚(yáng)聲器阻抗與頻率的關(guān)系

當(dāng)測試頻率為20kHz時(shí)，最佳輸入電壓為/CL0引腳置位時(shí)，揚(yáng)聲器阻抗為：

其中：
R臺灣= 存在
高音揚(yáng)聲器時(shí)的揚(yáng)聲器阻抗 R無臺幣= 無高音揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器阻抗

使用上面的等式和圖 8 中的數(shù)據(jù)：

圖9.高音喇叭診斷程序。

連續(xù)診斷

MAX13300/MAX13301/MAX13302持續(xù)監(jiān)測關(guān)鍵性能和安全參數(shù)，如輸出失調(diào)電壓、輸出削波、熱故障以及欠壓和過壓情況。結(jié)果在狀態(tài)寄存器（STAT和OSTAT_）中報(bào)告并持續(xù)更新。

偏移診斷

運(yùn)行失調(diào)診斷程序以確定差分輸出之間是否存在失調(diào)。要運(yùn)行此診斷程序，請將設(shè)備置于播放模式，并且不應(yīng)用任何輸入信號。此診斷的結(jié)果以O(shè)STAT3./VOS[3：0]（失調(diào)電壓指示器）位報(bào)告。VOS_指示失調(diào)電壓是小于還是大于失調(diào)電壓閾值。MAX800/MAX13300的門限典型值為13302mV，MAX1的門限典型值為0.13301V。

剪切診斷

使用削波診斷程序檢測削波輸出。對 CTRL1 進(jìn)行編程。閾值為 1%、0%、2% 或 4% THD 的 CLVL[6：10]（削波電平）位。削波指示由 OSTAT0./CLIP[3：0]（削波指示器）位提供。這些位僅在過驅(qū)動(dòng)輸出實(shí)際削波時(shí)設(shè)置為 1。每個(gè)輸出都有一個(gè)削波輸出指示器;OSTAT0./CLIP[3] 用于輸出 3，依此類推。漏極開路輸出/CL0和/MUTE_CL1也提供削波指示。

熱警告診斷

如果結(jié)溫超過編程溫度限值，則立即設(shè)置溫度故障。器件不會根據(jù)溫度警告達(dá)到編程限值。當(dāng)溫度降至閾值以下時(shí)，溫度警告會自行清除。如果結(jié)溫超過+150°C的最高結(jié)溫，器件將禁用所有通道。數(shù)字接口保持活動(dòng)狀態(tài)，寄存器的內(nèi)容保持不變。當(dāng)芯片溫度降至+140°C以下時(shí)，恢復(fù)正常工作。編程溫度限值由軟件在+110°C至+140°C范圍內(nèi)設(shè)置，增量為10°C。

電荷泵欠壓診斷

MAX13300/MAX13301借助電荷泵驅(qū)動(dòng)高端FET。電荷泵對保持電容 C 充電克霍爾德，在每個(gè)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)至 5V。當(dāng)電壓在C上克霍爾德低于 3.45V，器件置位 STAT./CPUV（電荷泵欠壓指示器）位和三態(tài)所有輸出。只有在保持電容上的電壓升至3.75V以上時(shí)，器件才會解除位。

欠壓診斷

欠壓監(jiān)視器檢測 PVDD 上的低電壓 （< 6V）。在欠壓條件下，器件對所有輸出進(jìn)行三態(tài)處理，將 STATE./UV（欠壓指示器）位設(shè)置為 0，并置位低電平有效FLT_OT開漏輸出。

過壓診斷

MAX13300/MAX13301/MAX13302檢測PVDD上的過壓和拋負(fù)載情況，保護(hù)DMOS器件免受損壞。在過壓條件下，器件將 STAT./OV（過壓指示器）位設(shè)置為 0，置位為漏極開路輸出/FLT/OT，并鎖存至待機(jī)模式。所有差分輸出均調(diào)節(jié)至 13300/13301 VPVDD，以最大限度地降低低側(cè)和高側(cè) FET 的漏源電壓并防止擊穿。消除過壓條件后，通過清除 CTRL 使設(shè)備退出待機(jī)模式。STBY（待機(jī)）位。MAX50/MAX26可以承受35V拋負(fù)載電壓尖峰。1V 至 7V 的電池充電器電壓可承受長達(dá) <> 小時(shí)。圖 <> 說明了器件在負(fù)載突降期間的行為。

結(jié)論

MAX13300/MAX13301/MAX13302器件內(nèi)置診斷功能，可滿足OEM診斷要求。負(fù)載和高音揚(yáng)聲器診斷等特定測試中內(nèi)置的靈活性允許使用 OEM 特定的閾值。

審核編輯：郭婷