[發明專利]單端輸入的D類音頻功率放大器

在審

• 申請號: 201410377728.6
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104184425A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 曹何金生
• 申請（專利權）人: 矽力杰半導體技術(杭州)有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，具體涉及一種單端輸入的D類音頻功率放大器。

背景技術

實現音頻放大器的類型包括A類放大器，B類放大器和AB類放大器。與D類音頻功率放大器相比較，即使是最有效的線性輸出級，它們的輸出級功耗也很大。這種差別使得D類放大器在許多應用中具有顯著的優勢，因為低功耗產生熱量較少，節省印制電路板(PCB)面積和成本，并且能夠延長便攜式系統的電池壽命。

如圖1所示，現有技術的D類音頻功率放大器一般包括積分電路、ClassD算法器和功率級電路，所述的積分電路包括運放A、反饋電容Cf和反饋電阻Rf，輸入信號Vin經輸入電阻Rin輸入至運放A第一輸入端，功率級電路的輸入電壓為Vcc，上開關管的占空比為D，將Vbias的固定值電壓源信號輸入至運放A的第二輸入端。

由于輸入至運放A的第二輸入端的電壓源Vbias為固定值，使得功率級電路的輸出電壓Vo＝D·Vcc(一般為矩形波)的平均值不可調，其平均值可能偏離D·Vcc，因此會限制輸出電壓Vo的最大擺幅。在輸出電壓Vo經過低通濾波器后，形成正弦波Vo’，如圖2所示，Vo₁’、Vo₂’、Vo₃’分別表示未發生偏離、向上偏離和向下偏離的三種情況，當向上或向下偏離時，Vo₂’的峰值會超出Vcc，Vo₃’的谷值則會低于零點，高于Vcc和低于零點的部分會被“削平”，因而不能有效利用輸出電壓，無法實現最大峰值輸出，使得THD(諧波失真)性能變差。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種單端輸入的D類音頻功率放大器，以解決現有技術中存在的不能有效利用輸出電壓，無法實現最大峰值輸出的問題。

本發明的技術解決方案是，提供一種以下結構的單端輸入的D類音頻功率放大器，包括積分電路、Class?D算法器和功率級電路，所述的積分電路包括運放、反饋電容和反饋電阻，輸入信號Vin經輸入電阻Rin輸入至運放A第一輸入端，所述的反饋電容Cf連接在運放的第一輸入端和輸出端之間，反饋電阻Rf連接在運放A的第一輸入端和功率級電路的輸出端之間，在運放的第二輸入端輸入電壓源Vbias；

穩態下，積分電路的輸出端電壓保持平衡，其均值不變，積分電路的第一輸入端電壓等于第二輸入端電壓Vbias，流經反饋電容Cf的電流Icf為零；根據基爾霍夫電流定律，流經反饋電阻Rf的電流If、流經輸入電阻Rin的電流Iin與流經反饋電容Cf的電流Icf之和為零，Vo＝D·Vcc，Vin_offset為輸入電壓Vin的直流分量，Vo為功率級電路的輸出電壓，Vcc為功率級電路的供電電壓，D為功率級電路上開關管的占空比；所述的輸入電壓源Vbias為自適應電壓源，滿足以下條件：

Vbias=RfRin+RfVin_offset+RinRin+RfDVcc.]]>

優選地，所述的輸入電壓源Vbias由自適應電壓產生電路實現，所述的自適應電壓產生電路包括與輸入電阻Rin等阻值的電阻Rin’和與反饋電阻Rf等阻值的電阻Rf’，電阻Rin’的一端接入輸入信號Vin的直流分量Vin_offset，電阻Rf’的一端接入輸入量D·Vcc，電阻Rin’的另一端與電阻Rf’的另一端連接，電阻Rin’與電阻Rf’的公共端接入運放A的第二輸入端。