[發明專利]一種功率放大器

在審

• 申請號: 202110331354.4
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112910426A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 尹志生;吳建波;唐校兵;黃振中;李友如;彭海軍
• 申請（專利權）人: 中科長城海洋信息系統有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20
• 代理公司: 北京名華博信知識產權代理有限公司 11453
• 代理人: 李冬梅

1.一種功率放大器，其特征在于，包括控制器、驅動模塊、功率放大模塊和濾波模塊，所述控制器通過所述驅動模塊與所述功率放大模塊電連接并傳輸PWM調制信號，所述功率放大模塊的輸出端與所述濾波模塊電連接；

其中，所述功率放大模塊包括n個功率放大單元，每個所述功率放大單元分別包括輸入端和輸出端，n個所述功率放大單元的輸入端串聯連接，n個所述功率放大單元的輸出端并聯連接，所述功率放大模塊的輸入端與外部的高壓直流供電單元連接，1≤n≤32。

2.如權利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述控制器用于完成信號的采樣/緩存，并與2n個頻率相同、相位依次相差π/n的數字三角載波進行PWM脈寬調制，產生2n組頻率相同、相位依次相差π/n的所述PWM調制信號，且每組所述PWM調制信號包含兩個電平互補的PWM調制信號組成，其占空比與輸入信號的幅度成正比。

3.如權利要求1所述的功率放大器，其特征在于，所述驅動電路模塊位于所述控制器與所述功率放大模塊之間，用于接收所述控制器輸出的2n組所述PWM調制信號，完成所述PWM調制信號的功率放大，使其能夠驅動所述功率放大模塊。

4.如權利要求1所述的功率放大器，其特征在于，每個所述功率放大單元包括全橋逆變電路，每個所述全橋逆變電路包括H橋電路、輸入電容和變壓器；

所述H橋電路由四組電路結構相同的功率開關單元呈H橋形式連接形成，其中，每一組所述功率開關單元包括一個功率開關器件。

5.如權利要求4所述的功率放大器，其特征在于，所述H橋電路的輸入兩端和所述輸入電容并聯設置在所述功率放大模塊輸入端的正極和所述功率放大模塊輸入端的負極之間，所述H橋電路接收所述高壓直流供電單元的高壓直流電；

所述H橋電路中同一個橋臂的兩個所述功率開關器件接收驅動電路模塊輸出的一組所述PWM調制信號，用于實現所述驅動模塊輸出信號的功率放大。

6.如權利要求4所述的功率放大器，其特征在于，所述變壓器包括初級繞組和次級繞組，所述H橋電路的輸出兩端分別與所述變壓器的所述初級繞組的兩端連接；所述變壓器的所述次級繞組的兩端分別與所述功率放大模塊輸出端的正極和所述功率放大模塊輸出端的負極連接。

7.如權利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述控制器包括在相同的時鐘節拍下并行運行的采樣/緩存模塊、定時器、2n個PWM調制器和故障處理模塊；

所述采樣/緩存模塊用于接收輸入信號，并將輸入信號進行數字量化和緩存，然后輸送至所述2n個PWM調制器；

所述定時器用于接收啟停信號，并向所述2n個PWM調制器發出2n路時間間隔依次相差T/2n的相位觸發信號，T為所述PWM調制器的載波周期；

所述2n個PWM調制器用于完成所述采樣/緩存模塊輸出的信號的PWM調制；還用于在接收所述相位觸發信號后，按照所述相位觸發信號控制輸出PWM調制信號的載波相位；

所述故障處理模塊用于獲取所述功率放大模塊中所述功率放大單元的故障信息，向故障的功率放大單元發送故障旁路控制信號，向所述故障的功率放大單元對應的所述定時器和所述PWM調制器分別發送輸出移相控制信號和使能控制信號。

8.如權利要求7所述的功率放大器，其特征在于，所述功率放大器還包括狀態采集模塊，所述狀態采集模塊分別與所述控制器、所述驅動模塊和所述功率放大模塊電連接，所述狀態采集模塊用于采集所述驅動模塊和所述功率放大模塊工作狀態，并根據工作狀態向所述控制器的所述故障處理模塊輸出所述故障信息，所述故障信息包括所述功率放大模塊中所述功率放大單元的故障數量和故障位置。

9.如權利要求7所述的功率放大器，其特征在于，每個所述PWM調制器均包括一一對應設置的計數器和比較器，其中，所述計數器由所述定時器輸出的對應相位觸發信號啟動，產生周期性數字三角調制載波；所述比較器用于實時將所述計數器的計數值與輸入信號的數字量化值進行比較，輸出所述PWM調制信號。

10.如權利要求2所述的功率放大器，其特征在于，所述將輸入信號進行脈寬調制產生2n組PWM調制信號，包括：

將輸入信號與2n個頻率相同、相位依次相差π/n的數字三角調制載波進行脈寬調制，產生2n組所述PWM調制信號。