[發明專利]復合并聯型無死區失真音頻數字功率放大器

在審

• 申請號: 202010728568.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111900944A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 張金路
• 申請（專利權）人: 張金路
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217;H03F1/02
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 孫孟輝

本發明屬于音頻功放技術領域，公開一種復合并聯型無死區失真音頻數字功率放大器，包括電壓控制模塊、LC電路、負載元件RL和電流補充模塊，所述電壓控制模塊的輸入端接信號輸入端VIN，輸出端與LC電路的電感L1一端連接，工作在高頻段，所述LC電路分別電壓采樣和電流采樣與電壓控制模塊連接，所述電流補充模塊的輸入端連接電壓控制模塊的輸出電流采樣，輸出端通過電感L2與電壓控制模塊的輸出端連接，用于跟蹤功率放大器的輸出電流，提供功率放大器的電流輸出，使得電壓控制模塊的輸出電流在0左右波動，所述負載元件RL設置在LC電路輸出端。本發明能夠數倍提升數字功放的開關頻率，相應的提升輸出的響應速度，并消除電壓控制模塊死區影響，提升音質。

技術領域

本發明涉及音頻功放技術領域，具體涉及一種復合并聯型無死區失真音頻數字功率放大器。

背景技術

當前D類數字功放由半橋MOS或全橋MOS加控制電路構成，傳統結構和控制方式的缺陷和難點有以下幾個方面：

為了提升音質，電路開關頻率越高越好，但是頻率越高電路的損耗越大，一般取為400K-1000K之間，實際上如果提升到更高頻率會有更好的音質，但是電路的功耗也會隨之大幅度增加，因此實際現有產品需要在功耗和音質上做了權衡。

其次，D類數字功放在小電流輸出時，輸出特性為非常小的低阻特性，對音質有很大好處，而且能實現MOS管的軟開關工作，開關頻率工作到很高頻率也只有很低的損耗。但是一旦電流大于一定值，電路特性發生突變，MOS驅動的死區會造成輸出特性變為非線性的高阻，嚴重影響音質，同時MOS管的軟開關狀態變為硬開關，開關損耗增加一個數量級，阻礙了頻率的提高。

普通數字開關電源電路小電流輸出時，MOS開關管電流在正負雙向工作，此時MOS開關管是軟開關工作，開關損耗非常小，可以工作在很高頻率上。但是一但輸出電流超過一個點，電流變為單向，MOS工作狀態變為硬開關，同時MOS寄生二極管特性會大幅度增加損耗，此時開關損耗變為幾十倍。為了提高音質，電路開關頻率是越高越好，但是受限于開關損耗，當前一般把開關頻率設定到400K到1000K左右，再提高則存在發熱過大的問題。

傳統數字電源工作時需要在軟開關和硬開關狀態之間跨越。軟開關時輸出電壓=VCC*(TON+死區時間)/ T，這里死區時間一直是存在的，所以輸出隨TON的變化線性變化。硬開關時輸出電壓= VCC*(TON)/ T，雖然也是線性變化，但是軟開關和硬開關之間切換時，傳輸特性并不一致，而且高頻時死區時間占比還相當大，造成了此時有很大的電壓突變，相當于產生了交越失真，對音質影響非常大。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發明提供了一種復合并聯型無死區失真音頻數字功率放大器，能夠數倍提升數字功放的開關頻率，相應的提升輸出的響應速度，同時消除死區失真，提升音質，其具體技術方案如下：

一種復合并聯型無死區失真音頻數字功率放大器，包括電壓控制模塊、LC電路、負載元件RL和電流補充模塊，所述電壓控制模塊的輸入端接信號輸入端VIN，輸出端與LC電路的電感L1一端連接，工作在高頻段，提供電壓控制能力和動態控制需求，所述LC電路分別電壓采樣和電流采樣與電壓控制模塊連接，所述電流補充模塊的輸入端電流采樣與電壓控制模塊的輸出端連接，輸出端通過電感L2與電壓控制模塊的輸出端連接，用于跟蹤功率放大器的輸出電流，提供功率放大器的電流輸出，使得電壓控制模塊的輸出電流在0左右波動，所述負載元件RL設置在LC電路輸出端。

進一步的，所述電流補充模塊的輸入端電流采樣為測量電壓控制模塊的輸出端的電流作為電流檢測反饋信號的反饋值或測量電感L1和電感L2的電流，并將兩者的差值作為電流檢測反饋信號的反饋值。