[發(fā)明專利]采用閉環(huán)功率輸出級的音頻放大器電路及其控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010198972.8
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN102281037A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 郎蕓萍;趙慧杰;丁華飛
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217;H03G3/20
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;徐宏

技術領域

本發(fā)明涉及功率放大器，尤其涉及音頻放大器的輸出級。

背景技術

音頻放大器，尤其是數(shù)字音頻放大器在電視、汽車音響、DVD播放器等數(shù)字化電子產品中得到了廣泛的應用。通常采用脈寬調制(PWM)輸入式音頻功率級作為數(shù)字音頻放大器的輸出級。傳統(tǒng)的PWM輸入式音頻功率級均為開環(huán)結構，如圖1所示為基于半橋結構（half-bridge）開環(huán)音頻功率級的單端音頻放大器100。該音頻放大器100包括：功率輸出級101，用于接收PWM輸入信號，并產生方波信號；濾波級102用于接收該方波信號，并產生輸出信號以驅動負載103（例如揚聲器）工作。在如圖1所示的例子中，功率輸出級101為半橋結構，其包括以串聯(lián)方式耦接于供電電壓Vcc和地之間的開關管M1和M2，以及驅動電路104，其中驅動電路104接收PWM輸入信號并產生驅動M1和M2的柵極的驅動信號，M1和M2受所述驅動信號控制而周期性地導通或者關斷，并在其公共節(jié)點SW處輸出方波信號A_SW。該方波信號A_SW經濾波級102濾波而產生輸出信號OUT1，在這個例子中，濾波級102由低通濾波電感L₁、低通濾波電容C₁以及隔直輸出電容C_OUT1構成。由于該功率輸出級101為開環(huán)結構，其輸出的方波信號A_SW的占空比與PWM輸入信號的占空比一致，并且當供電電壓Vcc變化時，輸出信號OUT1將隨Vcc變化而變化。因此，采用開環(huán)音頻功率級的單端音頻放大器的增益不穩(wěn)定，并且電源電壓抑制性能很弱，即電源電壓抑制比（PSRR）比較低。

電源電壓抑制比（PSRR）反應了放大器抑制輸出電壓隨電源電壓變化的能力，通常分別采用直流電源電壓抑制比（PSRR_DC）和交流電源電壓抑制比（PSRR_AC）來分別衡量放大器對于供電電壓的直流量和交流量變化所引起的輸出電壓變化的抑制能力。一般PSRR_DC和PSRR_AC分別可用如下兩式表示，其單位為分貝（dB）：

；

；

其中V_S為放大器的供電電壓，V_OUT?為放大器的輸出電壓。對于采用開環(huán)音頻功率級的單端音頻放大器而言，在音頻輸入信號為零的條件下，亦即PWM輸入信號的占空比為設定值，比如50%時，功率輸出級產生的方波信號的占空比亦為50%，因而此時單端音頻放大器對供電電壓的DC和AC變化抑制能力通常僅僅為-6dB。

另外，對于橋接負載式（BTL）音頻放大器，其通?；趦蓚€對稱的且以互補方式驅動的半橋結構開環(huán)音頻功率級而構成。在零音頻輸入信號的條件下，由于橋接負載式（BTL）音頻放大器的輸出為差分形式的，所以對于由供電電壓變化而在兩個半橋結構功率級的輸出電壓上引起的紋波可以相互抵消，因而其本身已經具有較好的電源電壓抑制能力。然而，這種采用開環(huán)結構音頻功率級的橋接負載式（BTL）音頻放大器并不能保證在供電電源電壓發(fā)生躍變時仍保持其輸出電壓穩(wěn)定。

針對以上現(xiàn)有技術的音頻放大器中存在的問題，本發(fā)明提出了一種可以用作音頻放大器的輸出級的閉環(huán)功率輸出級電路，并提出了采用閉環(huán)功率輸出級的音頻放大器電路及其控制方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供采用閉環(huán)功率輸出級的音頻放大器電路及其控制方法，并提供應用于音頻放大器的閉環(huán)功率輸出級電路。該閉環(huán)功率輸出級電路接收PWM輸入信號，輸出方波信號，并且提供反饋環(huán)路用于調整所述方波信號的占空比隨該音頻放大器的供電電壓的變化而變化，并且所述方波信號的頻率跟隨所述PWM輸入信號的頻率。

為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供一種音頻放大器電路，包括閉環(huán)功率輸出級，用于接收PWM輸入信號，并輸出方波信號；濾波級，用于接收所述方波信號，對其濾波，以產生輸出信號；以及負載，其兩個輸入端分別耦接到所述輸出信號和地；其中，所述閉環(huán)功率輸出級包括反饋環(huán)路以根據(jù)該音頻放大器電路的供電電壓的變化調整所述方波信號的占空比。

根據(jù)本發(fā)明第一方案的音頻放大器電路，優(yōu)選地，除所述方波信號的占空比為100%?或者?0%的情況外，所述方波信號的頻率跟隨所述PWM輸入信號的頻率。