[發明專利]D類功放動態升壓閉環控制器及動態升壓的D類功放

有效

• 申請號: 202110271409.7
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113054928B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 丁雙喜
• 申請（專利權）人: 蘇州至盛半導體科技有限公司
• 主分類號: H03F3/217
• 分類號: H03F3/217
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本申請涉及一種D類功放動態升壓閉環控制器及動態升壓的D類功放。所述控制器包括：升壓轉換模塊、功放輸出信號幅度檢測模塊、功放供電電壓檢測模塊、比較器模塊以及占空比調制模塊；比較器模塊用于將待控D類功放的輸出信號幅值和預設比例的待控D類功放的供電電壓值進行比較，并輸出使能信號，使能信號用于觸發占空比調制模塊，進一步對升壓轉換模塊的控制電壓進行調節，升壓轉換模塊調整下一時刻待控D類功放的供電電壓。實時計算待控D類功放的供電電壓與功放輸出信號幅度之間的裕量，避免突發信號幅度突然增大造成的削頂失真。由于待控D類的供電電壓與輸出信號之間的追蹤緊密度好，省電效果有很大提升。

技術領域

本申請涉及電力電子技術領域，特別是涉及一種D類功放動態升壓閉環控制器及動態升壓的D類功放。

背景技術

音頻D類功放大規模應用已經十多年，在中大功率(5W)的區間，其效率一般在80％以上，但在音樂及話音信號大概率出現的功率區間(1W左右)，其效率依舊在30％～60％不等，該效率隨著功放供電電壓的升高持續降低，其損耗主要來自開關管的開關損耗和導通損耗。

大多數便攜式音頻產品均采用單節或雙節鋰電池供電，電池提供電壓在3.7V～8.4V之間，揚聲器系統采用4Ω～8Ω之間的喇叭輸出30W峰值的輸出功率，功放供電通常在6V～18V之間調整。便攜式音頻產品的續航時間為產品的關鍵指標之一，因此如何提高小功率下的效率是功放設計關注的重點問題。

現有解決方案，需要2～3顆運算放大器加二極管電路進行包絡檢測，同樣需要額外的成本。其缺點主要表現在兩方面：容易造成中高頻信號的削頂失真；為有效進行包絡檢測減小紋波而采用較大的RC時間常數，造成信號跌落后功放供電電壓跌落緩慢，省電效果有限。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種能夠提升省電效果和克服削頂失真的D類功放動態升壓閉環控制器及動態升壓的D類功放。

一種D類功放動態升壓閉環控制器，所述控制器包括：升壓轉換模塊、功放輸出信號幅度檢測模塊、功放供電電壓檢測模塊、比較器模塊以及占空比調制模塊；所述占空比調制模塊包括：占空比增加模塊和占空比減小模塊；

所述升壓轉換模塊的輸入端連接供電電源，所述升壓轉換模塊的輸出端與所述功放供電電壓檢測模塊的輸入端連接，所述功放供電電壓檢測模塊的輸出端與所述比較器模塊的第一輸入端連接；所述功放輸出信號幅度檢測模塊的輸入端用于連接音頻D類功放的輸出信號，所述功放輸出信號幅度檢測模塊的輸出端與所述比較器模塊的第二輸入端連接，所述比較器模塊的第一輸出端與所述占空比增加模塊的使能端連接，所述比較器模塊的第二輸出端與所述占空比減小模塊的使能端連接，所述占空比增加模塊的輸出端和所述占空比減小模塊的輸出端連接，并通過RC低通濾波電路與所述升壓轉換模塊的控制端連接；

所述升壓轉換模塊用于接收供電電壓，并根據所述升壓轉換模塊的控制端接收的控制電壓對輸出進行調整，得到控制器輸出信號；所述控制器輸出信號用于給待控D類功放提供供電電壓；

所述比較器模塊用于將待控D類功放的輸出信號幅值和預設比例的控制器輸出信號幅值進行比較，并通過所述比較器模塊的第一輸出端和第二輸出端輸出使能信號；所述使能信號用于觸發所述占空比增加模塊和所述占空比減小模塊。

作為優選，所述升壓轉換模塊包括Boost電壓轉換器。

作為優選，所述比較器模塊的第一輸出端和第二輸出端輸出使能信號，還包括：當所述功放輸出信號幅度檢測模塊輸出的功放輸出信號幅值達到所述功放供電電壓檢測模塊輸出的控制器輸出信號幅值的第一預設比例時，所述比較器模塊的第一輸出端輸出有效的使能信號；

當所述功放輸出信號幅值下降到所述控制器輸出信號幅值的第二預設比例時，所述比較器模塊的第二輸出端輸出有效的使能信號；