[發明專利]一種動態電源放大器

有效

• 申請號: 201710238977.0
• 申請日: 2017-04-13
• 公開（公告）號: CN107070410B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 王海時;文展;杜江;李英祥;孫捷;楊燕;楊俊杰;鄭欣
• 申請（專利權）人: 成都信息工程大學;上海智浦欣微電子有限公司
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/21
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 房云

公開了一種動態電源放大器，包括放大電路、為放大電路提供正電源和負電源的電源提供裝置以及控制電源提供裝置的模式控制電路。動態放大器的正電源負電源可以隨著輸出信號而動態變化，減小了放大器輸出晶體管的功率損耗，從而提高放大器的效率。

技術領域

本發明涉及放大器，更具體但是并非排它地涉及一種動態電源放大器。

背景技術

放大器在模數轉換電路和功率集成電路扮演了重要角色，其重要功能之一就是作為音頻放大器對音頻信號進行放大。而語音或音樂信號的峰值功率和平均功率之比(PeakAverage?Ratio,PAR)較大，峰值電壓遠大于平均電壓，且其幅度通常服從高斯分布，即大部分時間內音頻信號的瞬態電壓幅度都遠遠低于其峰值電壓幅度。為了避免發生削波失真，放大器的電源電壓必須足夠大以能夠處理絕大多數音頻信號。在此電源電壓下，當放大器處理幅度較低的音頻信號時，能量就會損耗在輸出晶體管上，不僅降低放大器的效率，也帶來散熱的問題。例如，對于如圖1所示的放大器100，當電源電壓VCC為5V，輸出信號VO為1V時，輸出晶體管Q1上的電壓降會達到4V，即80％的電源電壓會被晶體管P1損耗，而非用于在揚聲器SPK上產生有用功率。考慮到放大器其他組件的損耗，此時，放大器瞬態效率小于20％。實驗證明，當輸入信號的PAR為15dB時，其平均效率不到20％。如何提高放大器的效率，是本領域技術人員面臨的難題。

發明內容

考慮到現有技術中的一個或多個問題，提供了一種動態電源放大器，包括：功率放大器，具有第一輸入端、第二輸入端、輸出端、第一電源端和第二電源端，其第一電源端接收正電源，其第二電源端接收負電源，其輸出端提供驅動信號；電源提供裝置具有控制端、提供正電源的第一輸出端和提供負電源的第二輸出端，其第一輸出端耦接至所述功率放大器第一電源端，其第二輸出端耦接至所述功率放大器第二電源端；模式控制電路，具有第一采樣端、第二采樣端、第三采樣端和輸出端，其第一采樣端耦接至所述電源提供裝置的第一輸出端，其第二采樣端耦接至所述電源提供裝置的第二輸出端，其第三采樣端耦接至所述功率放大器的一個輸入端，其輸出端耦接至所述電源提供裝置控制端，所述模式控制電路基于所述功率放大器驅動信號和所述電源提供裝置輸出電壓控制所述電源提供裝置的工作模式；若所述電源提供裝置工作于第一模式，所述正電源和所述負電源分別具有第一正電壓和第一負電壓；若所述電源提供裝置工作于第二正模式，所述正電源和所述負電源分別具有第二正電壓和第一負電壓；若所述電源提供裝置工作于第二負模式，所述正電源和所述負電源分別具有第一正電壓和第二負電壓；其中所述第二正電壓大于所述第一正電壓，所述第二負電壓大于所述第一負電壓，其中，若所述功率放大器的輸入信號為零，所述電源提供裝置工作于第一模式；若所述電源提供裝置處于第一工作模式，當所述正電源升高至第一正數或所述正電源與所述驅動信號之差小于第一正閾值，所述電源提供裝置進入第二正工作模式；若所述電源提供裝置處于第二工作模式，當所述驅動信號降低至第二正閾值，所述電源提供裝置跳出第二正工作模式并進入第一正休眠模式；若所述電源提供裝置處于第一正休眠模式，當所述電源提供裝置正電源降低至第三正閾值，所述電源提供裝置進入第一工作模式。

本發明提供的放大器的正電源負電源可以隨著輸出信號而動態變化，減小了輸出晶體管的功率損耗，從而提高該放大器的效率。

附圖說明

下面將參考附圖詳細說明本發明的具體實施方式，其中相同的附圖標記表示相同的部件或特征。

圖1示出現有的放大器100的電路示意圖；

圖2示出根據本發明一個實施例的高效率放大器200的電路示意圖；

圖3示出根據本發明一個實施例的電源提供裝置202電路示意圖；

圖4示出根據本發明一個實施例的模式控制電路400的電路示意圖；

圖5示出根據本發明一個實施例的高效率放大器200的一種工作波形示意圖500；

圖6示出根據本發明一個實施例的模式控制電路600的電路示意圖；