[發(fā)明專利]一種優(yōu)化線性電流功放功耗的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011042194.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112290795B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 廖峰;陳錦榮;黎永豪;王躍強;黃國平;廖華興;徐聰穎;葉蓓;李佳;袁振宇;王義波;孫祥波
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)有限責任公司佛山供電局
• 主分類號: H02M3/157
• 分類號: H02M3/157
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種優(yōu)化線性電流功放功耗的裝置，包括線性電流功放，其特征在于，還包括直流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源、可編程電壓基準、控制器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，

控制器，用于將基準電壓值寫入可編程電壓基準，用于控制第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器向線性電流功放輸出與設置的擬輸出電流幅值相對應的激勵信號；

可編程電壓基準，用于根據(jù)基準電壓值輸出基準電壓到直流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源；

直流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源，用于根據(jù)基準電壓提供電源電壓給線性電流功放；

線性電流功放，用于根據(jù)激勵信號和電源電壓進行輸出電流的輸出；

第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于采集線性電流功放的輸出電流并生成數(shù)字電流采樣值輸出到控制器；

第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于采集線性電流功放的輸出電壓并生成數(shù)字電壓采樣值輸出到控制器；

所述的控制器還用于根據(jù)數(shù)字電流采樣值計算輸出電流幅值，計算輸出電流幅值與擬輸出電流幅值的差值；

若輸出電流幅值與擬輸出電流幅值的差值在預設的誤差范圍之內(nèi)，則置狀態(tài)信號為1，判斷狀態(tài)信號是否由0置1，如果狀態(tài)信號由0置1，則當前電源電壓為最優(yōu)電源電壓；如果狀態(tài)信號不是由0置1，則將按設定步長減小基準電壓值獲得新的基準電壓值，將新的基準電壓值寫入可編程電壓基準；

若輸出電流幅值與擬輸出電流幅值的差值不在預設的誤差范圍之內(nèi)，則置狀態(tài)信號為0，按設定步長增加基準電壓值獲得新的基準電壓值，將新的基準電壓值寫入可編程電壓基準；

所述的控制器還用于根據(jù)最小不失真管壓降與輸出電流幅值的關(guān)系，通過設置的擬輸出電流幅值獲得對應的最小不失真管壓降，即獲得線性電流功率放大器輸出級所采用的晶體管的輸出特性曲線；在輸出特性曲線中繪制各個輸出電流幅值對應的最小不失真管壓降的點，各個最小不失真管壓降的點的擬合線即為預夾斷軌跡，預夾斷軌跡即代表最小不失真管壓降與輸出電流幅值的關(guān)系；

所述的控制器還用于根據(jù)負載阻抗以及擬輸出電流幅值計算負載峰值電壓幅值，根據(jù)最小不失真管壓降和負載峰值電壓幅值計算電源電壓的初始幅值，根據(jù)電源電壓的初始幅值計算對應的基準電壓值的初始值；

還包括第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將控制器輸出的基準電壓值轉(zhuǎn)換為基準電壓輸入到可編程電壓基準，可編程電壓基準將基準電壓轉(zhuǎn)換為基準電壓值存入內(nèi)部寄存器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化線性電流功放功耗的裝置，其特征在于，還包括與直流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源連接的鋰電池組。

3.一種優(yōu)化線性電流功放功耗的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、對負載進行阻抗檢測獲得負載阻抗；

步驟S2、控制器等待用戶設置擬輸出電流幅值，若用戶完成擬輸出電流幅值輸入，則進入步驟S3，否則一直在步驟S2；

步驟S3、控制器計算擬輸出電流幅值以及負載阻抗對應的基準電壓值的初始值：控制器根據(jù)最小不失真管壓降與輸出電流幅值的關(guān)系，通過設置的擬輸出電流幅值獲得對應的最小不失真管壓降， 根據(jù)負載阻抗以及擬輸出電流幅值計算負載峰值電壓幅值，根據(jù)最小不失真管壓降和負載峰值電壓幅值計算電源電壓的初始值，根據(jù)電源電壓的初始值計算對應的基準電壓值的初始值；其中，所述的最小不失真管壓降與輸出電流幅值的關(guān)系通過以下步驟獲得： 獲得線性電流功率放大器輸出級所采用的晶體管的輸出特性曲線；在輸出特性曲線中繪制各個輸出電流幅值對應的最小不失真管壓降的點，各個最小不失真管壓降的點的擬合線即為預夾斷軌跡，預夾斷軌跡即代表最小不失真管壓降與輸出電流幅值的關(guān)系；

步驟S4、控制器將基準電壓值寫入可編程電壓基準，進入步驟S5；

步驟S5、控制器控制第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器向線性電流功放輸出與擬輸出電流幅值相對應的激勵信號，線性電流功放輸出對應的輸出電流給負載，進入步驟S6；

步驟S6、控制器通過第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器實時獲取輸出電流幅值，進入步驟S7；

步驟S7、控制器計算輸出電流幅值與擬輸出電流幅值的差值，

若輸出電流幅值與擬輸出電流幅值的差值在預設的誤差范圍之內(nèi)，則進入步驟S8；

若輸出電流幅值與擬輸出電流幅值的差值不在預設的誤差范圍之內(nèi)，則進入S9；

步驟S8、置狀態(tài)信號為1，進入步驟S10；

步驟S9、置狀態(tài)信號為0，進入步驟S11；

步驟S10，判斷狀態(tài)信號是否由0置1；

若狀態(tài)信號是由0置1，直流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源當前向線性電流功放提供的電源電壓為最優(yōu)電源電壓，進入步驟S12；

若狀態(tài)信號不是由0置1，進入步驟S13；

步驟S11，控制器按設定步長增加基準電壓值獲得新的基準電壓值，返回步驟S4；

步驟S12、根據(jù)用戶的輸入判斷是否需要停止試驗，

若需要停止試驗，則進入步驟S14，

否不需要停止試驗，則進入步驟S15；

步驟S13、控制器按設定步長減小基準電壓值獲得新的基準電壓值，返回步驟S4；

步驟S14、控制器通過使能信號關(guān)閉直流轉(zhuǎn)直流開關(guān)電源，進入步驟S17；

步驟S15、判斷用戶是否需要改變擬輸出電流幅值，

若需要改變擬輸出電流幅值，則回到步驟S2，

否則，進入步驟S16；

步驟S16、線性電流功放在最優(yōu)電源電壓下按照用戶設定的擬輸出電流幅值進行輸出，回到步驟S12；

步驟S17、判斷是否需要開始試驗，若是，則回到步驟S1，否則回到步驟S14。