[發明專利]具有占空比控制的D類放大器

有效

• 申請號: 201780096976.5
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN111466082B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 廖建權;王修遠
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

D類放大器(100)包含輸出驅動器(108)、脈寬調制器(106)、積分器(104)和占空比控制電路(102)。所述輸出驅動器(108)被配置成驅動揚聲器。所述脈寬調制器(106)被耦合到所述輸出驅動器(108)。所述積分器(104)被耦合到所述脈寬調制器(106)。所述占空比控制電路(102)被耦合到所述積分器(104)。所述占空比控制電路(102)被配置成監控所述積分器(104)的輸出信號的振幅，并且根據所述振幅改變所述輸出驅動器(108)的輸出處的信號的平均占空比。

背景技術

D類音頻放大器是在高頻下切換以在放大器的輸出處產生矩形波形的開關模式放大器。D類放大器可能比線性音頻放大器更加有效，因此可以采用更小的電源并且消除散熱器。因此，相對于等效功率的線性放大器，D類放大器可以顯著地降低整個系統的成本、尺寸和重量。

一些D類放大器使用脈寬調制器(PWM)來生成隨音頻信號的振幅在寬度上變化的脈沖。脈沖可以以固定或可變頻率切換放大器的輸出晶體管。一些D類放大器可以依賴于其它類型的脈沖調制器，例如脈沖密度調制器。由D類放大器生成的矩形波形通常被濾波以去除高頻載波波形并且重構音頻波形，其可以用于驅動揚聲器并且產生聲音。

發明內容

本文中公開了一種D類音頻放大器，其可控制以提供一定的范圍的操作效率而不增加總諧波失真。在一個實施例中，D類放大器包含輸出驅動器、脈寬調制器、積分器和占空比控制電路。輸出驅動器被配置成驅動揚聲器。脈寬調制器被耦合到輸出驅動器。積分器被耦合到脈寬調制器。占空比控制電路被耦合到積分器。占空比控制電路被配置成監控積分器的輸出信號的振幅，并且根據所述振幅改變輸出驅動器的輸出處的信號的平均占空比。

在另一個實施例中，音頻放大器集成電路包含輸出驅動器、脈寬調制器、積分器和占空比控制電路。輸出驅動器被配置成驅動揚聲器線圈。脈寬調制器被配置成生成提供給輸出驅動器的輸入的脈沖信號。積分器被配置成生成將由脈寬調制器調制的音頻信號。占空比控制電路被配置成監控由積分器生成的音頻信號的振幅，并且基于所述振幅確定將在輸出驅動器的輸出處產生的輸出信號的所選擇的平均占空比。占空比控制電路還被配置成生成控制信號，所述控制信號使積分器將輸出信號的平均占空比調整為所選擇的平均占空比。

在另一個實施例中，集成電路包含D類音頻放大器。D類音頻放大器包含輸出驅動器、脈寬調制器、積分器和占空比控制電路。輸出驅動器被配置成驅動揚聲器。脈寬調制器被配置成向輸出驅動器提供輸入。積分器被配置成向脈寬調制器提供輸入。占空比控制電路被耦合到積分器。占空比控制電路包含閾值電路、狀態機和占空比調整電路。閾值電路包含第一比較器和第二比較器。第一比較器被耦合到積分器的輸出。第一比較器被配置成將振幅與第一閾值進行比較。第二比較器耦合到積分器的輸出。第二比較器被配置成將振幅與第二閾值進行比較。第一閾值高于第二閾值。狀態機耦合到閾值電路并且被配置成基于第一比較器和第二比較器的輸出來確定是否將改變輸出驅動器的輸出處的信號的平均占空比。占空比調整電路被耦合到狀態機并且被配置成基于狀態機的輸出來改變平均占空比。

附圖說明

為了詳細描述各種實例，現在將參考附圖，其中：

圖1展示了根據各種實施例的具有占空比控制的D類放大器的框圖；

圖2展示了根據各種實施例的適合用于D類放大器的占空比控制電路的框圖；

圖3展示了根據各種實施例的適合用于控制D類放大器的占空比的閾值電路的框圖；

圖4展示了根據各個實施例的用于操作控制D類放大器中的輸出的平均占空比的占空比控制狀態機的方法的流程圖；

圖5展示了根據各種實施例的改變D類放大器中的平均輸出占空比的占空比調整電路中的狀態轉換；

圖6展示了根據各種實施例的D類放大器輸出信號和積分器共模電壓的平均占空比在D類放大器中占空比從高到低轉變時的變化；