[發明專利]包括具有可調反向偏壓的MOS開關的輸出驅動器

有效

• 申請號: 201711458918.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108259028B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: D·R·延森;P·阿斯貝克
• 申請（專利權）人: 大北歐聽力公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 顧小曼

本發明涉及一種用于驅動音頻變換器的例如操作為D類的集成電路輸出驅動器、其控制方法及聽力設備。集成電路輸出驅動器包括第一半橋驅動器，其包括串聯連接在正電源電壓軌和負電源電壓軌之間的第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管。第一襯底端子連接至第一PMOS晶體管的襯底，用于接收第一反向偏置電壓，并且第二襯底端子連接至第一NMOS晶體管的襯底，用于接收第二反向偏置電壓。集成電路輸出驅動器包括偏置電壓發生器，其配置為調整第一反向偏置電壓和第二反向偏置電壓中的至少一個，以控制第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管中的至少一個的導通電阻。集成電路輸出驅動器適合于在助聽器、耳機和類似的小型便攜式音頻裝置中使用。

技術領域

本發明涉及一種用于驅動音頻變換器的例如操作為D類的集成電路輸出驅動器。該集成電路輸出驅動器包括具有第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管的第一半橋驅動器，第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管串聯連接在正電源電壓軌和負電源電壓軌之間。第一襯底(body)端子連接至第一PMOS晶體管的襯底，用于接收第一反向偏置電壓，并且第二襯底端子連接至第一NMOS晶體管的襯底，用于接收第二反向偏置電壓。該集成電路輸出驅動器包括偏置電壓發生器，該偏置電壓發生器配置為調整第一反向偏置電壓和第二反向偏置電壓中的至少一個，以控制第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管中的至少一個的導通電阻。該集成電路輸出驅動器適合于在助聽器、耳機和類似的小型便攜式音頻裝置中使用。

背景技術

用于驅動音頻變換器的集成電路輸出驅動器(例如單端輸出驅動器或差分/H橋輸出驅動器)在本領域中是已知的。此類集成電路輸出驅動器的設計要求仔細地考慮若干折中考慮。這些折中考慮是半導體面積消耗、功率消耗和輸出阻抗。該集成電路輸出驅動器也可能需要支持音頻變換器的若干阻抗水平，以提供對各種應用中的特定應用的靈活性和適應性。在聽力設備應用中，如果輸出驅動器能夠驅動具有不同電阻抗的不同類型的接收器或微型揚聲器，則可能是有利的。能夠在使用者的耳朵中產生高聲壓水平的高功率接收器通常具有相對低的阻抗，而通常產生相對較小的聲壓水平的低功率接收器通常具有相對高的電阻抗。當加載高功率接收器時，難以實現集成電路輸出驅動器的令人滿意的功率轉換效率，除非如在下面另外詳細地解釋的，輸出驅動器的輸出電阻或阻抗非常小。遺憾的是，小輸出電阻或阻抗要求輸出驅動器中的大晶體管尺寸，這導致大芯片或管芯面積消耗。這增加了半導體基板或芯片的制造成本。

因此，本領域中需要呈現減小的輸出電阻或阻抗并且無半導體基板的芯片或管芯面積的過分增加的改進集成電路輸出驅動器。提供具有對支持音頻變換器的寬范圍阻抗水平的特定負載阻抗的靈活性和適應性的新型集成電路輸出驅動器也是有利的。

發明內容

本發明的第一方面涉及一種用于驅動音頻變換器的集成電路輸出驅動器。該集成電路輸出驅動器包括：正電源電壓軌和負電源電壓軌；第一半橋驅動器，包括第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管，第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管串聯連接在正電源電壓軌和負電源電壓軌之間，以在第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管的互連漏極端子處形成第一驅動器輸出端；第一襯底端子和第二襯底端子，第一襯底端子連接至第一PMOS晶體管的襯底，用于接收第一反向偏置電壓，并且第二襯底端子連接至第一NMOS晶體管的襯底，用于接收第二反向偏置電壓。該集成電路輸出驅動器附加地包括偏置電壓發生器，其配置為調整第一反向偏置電壓和第二反向偏置電壓中的至少一個，以控制第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管中的至少一個的導通電阻。

音頻變換器可以包括諸如聽力設備的便攜式通信裝置的微型揚聲器或動銜鐵式接收器。音頻變換器的一端或一個端子連接至第一半橋驅動器的第一驅動器輸出端，并且音頻變換器的第二端子可以例如經由DC隔離電容器連接至地或一個DC電壓電源軌。在另一實施例中，音頻變換器的第二端子連接至集成電路輸出驅動器的補償或第二半橋驅動器，如在下面另外詳細討論的。集成電路輸出驅動器的輸入端(例如第一PMOS晶體管和第一NMOS晶體管的相應柵極端子)可以由調制音頻輸入信號(諸如脈寬調制(PWM)或脈沖密度調制(PDM)輸入信號)驅動。因此，該集成電路輸出驅動器用作D類音頻放大器的輸出級，如參考附圖在下面另外詳細討論的。