[發明專利]功率放大器

有效

• 申請號: 201410320670.1
• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN105577128B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 文劍;楊梅;宋征華;熊險峰;C·梅羅尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體研發(深圳)有限公司;意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20
• 代理公司: 11256 北京市金杜律師事務所
• 代理人: 王茂華;張凡<國際申請>=<國際公布>=

本發明的各種實施例提供了一種功率放大器，包括：鉗位電路(N1)，被配置為從電源提供鉗位電壓；放大器對(N2)，具有耦合到鉗位電路的多個第一輸入端、多個第二輸入端和用于提供放大的信號的輸出端；以及偏置電路(N3)，耦合在鉗位電路和放大器對的多個第二輸入端之間并且被配置為調節放大器對的輸入偏置電壓以便使得放大器對的輸出偏置電壓隨著電源電壓的變化而成比例地改變。

技術領域

本發明的示例性和非限制性實施例一般地涉及功率放大器，并且更具體地涉及一種汽車音頻功率放大器。

背景技術

在現代城市每天的通勤中，尤其是在高峰期，人們經常會被困在擁擠的車流中。為了減少汽車在交通擁堵時或者在等候交通燈時的二氧化碳排放量以及減少其他污染物，大多數汽車制造商為汽車引入了啟動-停止(start-stop)引擎功能。利用該啟動-停止引擎功能，當汽車被困在交通擁堵中時，汽車引擎將自動關閉，而后當隨著交通擁堵清除，汽車繼續前行時將重新啟動。當汽車引擎重新啟動時，從汽車電池中突然抽取大的涌入(in-rush)電流，導致電池電壓的快速下降。在汽車引擎重新啟動后，電池又將返回到正常的電壓值。車載娛樂系統的供電電壓直接來自汽車的電池，因此在整個啟動-停止過程中車載娛樂系統將經歷同樣的電壓變化。

通常，當汽車引擎處于啟動狀態時，用于建立靜態工作點的外部電路的電容會有快速放電的行為。這將導致汽車收音機系統的功率放大器不能正常工作，從而使得汽車音頻系統的功率放大器被設置為靜音狀態，以致聽不到任何聲音(包括來自揚聲器中的瞬態噪聲)。

當今，人們不斷地追求越來越舒適的駕駛體驗，從而對車載娛樂系統的性能要求比以前高得多。因此，音頻輸出的中斷是不可接受的，即使在啟動狀態下這種中斷也是不期望的。當前的車載聲音質量標準也不允許這種中斷行為。

為了避免上述問題，通常使用一種眾所周知的外部電路解決方案。在該方案中進一步使用了直流/直流調節器以穩定啟動-停止期間的電池電壓。然而，這種解決方案需要若干外圍設備和笨重的LC元件，從而導致了總成本、電路板尺寸和系統復雜度的增加。

因此，提出了另一種在汽車中經常采用的解決方案。在該解決方案中將最低工作電壓設置為供電電壓Vcc的一半(例如，電池電壓的一半，如果電池電壓為12V，則Vcc/2＝12V/2＝6V)。該解決方案的典型電路結構在圖1中示出，該電路包括鉗位電路M1、甲乙類放大器M2和共模反饋(CMFB)電路M3。在圖1所示的電路中，鉗位電路M1被設置為在SVR(電源電壓抑制)節點處向甲乙類放大器M2提供鉗位電壓Vsvr＝Vcc/4作為其輸入偏置電壓。甲乙類放大器是在汽車收音機系統中用于驅動揚聲器的典型放大器電路結構，其通常包括一對放大器(諸如，運算放大器)和通常耦合在這對放大器的相應輸出和輸入間的四個反饋電阻器Rf1、Rf2、Re1和Re2。一般地，在這樣的放大電路中，電阻器Rf1和Rf2的阻值被設置為相等，并且等于電阻器Re1和Re2阻值的20倍，即Rf1＝Rf2＝20Re1＝20Re2。共模反饋電路M3被設置在這對放大器的輸出和相應的輸入之間，用來吸收從輸出到輸入的靜態電流。利用該共模反饋，這對放大器的輸出的直流偏置可以保持在Vcc/2，而且這對放大器的輸出OUTP和OUTM的交流增益保持相等。在這個解決方案中，兩個放大器的輸入被偏置在電源的四分之一(即Vcc/4)處，而兩個放大器的輸出被偏置在電源的一半(即Vcc/2)處。這樣當電源在啟動狀態下，電源電壓突然從Vcc下降到Vcc/2時，放大器的輸出也將隨著電源電壓的降低而成比例地降低，從而保證整個放大器電路仍然可以正常操作。

然而，雖然共模反饋的方案可以解決啟動-停止的問題，但是這種方案另外引入了正反饋環路，這可能會大大影響整個音頻系統的穩定性，特別是在汽車上電時對穩定性的影響更大。例如，如果外部負載是諸如10nF的容性負載，則該電路可能會導致不期望的振蕩。在實際應用中，外部電容是無法避免的。例如，如果揚聲器有2歐姆的電阻，那么除非由揚聲器引起的電容小于2nF，否則振蕩不可避免，但這么小的電容是不實際的。

發明內容