具有增加的升压能力的跟踪电源制造技术

本发明专利技术涉及一种用于一个或多个放大器的跟踪电源，包括级联的一组或多组功率升压电路以分别使正和/或负电源轨临时升压。每个功率升压电路可以包括增益元件和能量源诸如电容器或电池，并且当需要时功率升压电路被链接以提供更大程度的电压升压。可选的控制电路监测放大器输出信号水平，或者单独放大的输入信号水平，并且提供功率升压控制信号到功率升压电路，其分别使高于或低于额定电压轨的正和/或负电源电压与来自(多个)放大器的最高和最低输出信号同步地进行临时增加或降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有増加的升压能力的跟踪电源相关申请信息本申请要求2013年3月12日提交的美国申请序列N0.13/797,473的权益，通过引用方式并入本文，完全如同其在本文所阐明的一样。
本专利技术的领域涉及功率放大，并且更具体地涉及用于放大电子信号诸如音频信号的装置和方法。
技术介绍
对于传统的功率放大器，一般由至少两个因素限制最大可用输出功率:在放大器的输出的可用电压摆动(swing)和负载阻抗。电压摆动自身通常是受放大器轨电压的限制。例如，在汽车音频放大器的情况下，轨电压是汽车电池的额定14.4伏特(V);因此，如果放大器能够一直摆动到电源轨，则它可以提供?7伏特峰值输出。该峰值电压仅足够提供约3瓦特的功率到8 Ω负载。为了获得更大的输出功率，可用减少负载阻抗(例如，1Ω负载将允许25瓦特的输出功率)，但是为了在布线中不遭受重大损失，电缆需要更厚和更重。—般而言，降低放大器的负载阻抗将增加由放大器提供的电流，并且增加放大器失真，以及需要更昂贵的输出设备。因此，仅由其自身降低负载阻抗可能不能提供额外的功率。因此，能够增加放大器的可用电压输出将是有利的，使得例如可以采用更高的负载阻抗和/或者提供负载更大的功率。用于增加输出电压的一种技术被称为桥接，其中使用以负载连接到两个反相放大器的输出之间的两个反相放大器。该方法可以使可用输出摆动加倍，并且对于给定的负载阻抗，其将使输出功率成四倍。即使如此，使用上述典型的供电条件，1Ω电阻的最大可用功率将仅限于约100瓦特，并且还将具有低阻抗负载的并发症。然而，该简化分析隐藏了这样的事实，即在这些条件下，与非桥接条件相比，每个放大器不仅要供应两倍的输出电流，还看到一半的有效负载阻抗。在实际应用中，放大器可能不能供应所需的电流。更有效的比较可能是计算对于给定的最大输出电流能力可以实现的最大输出。在桥式放大器的情况下，因此，用于单个放大器的示例，负载阻抗将加倍。以负载阻抗的两倍，到负载中的功率仅是单个放大器的两倍。现在，由桥式放大器的每一半看到的有效负载阻抗与单个放大器示例的相同，并且鉴于此来源于放大器的负载电流是相同的，然后放大器失真也是相同的。对于放大器用于音频声音再现驱动扬声器负载的应用，可以以两个单个放大器替代桥式放大器，每个单个放大器驱动在双音圈扬声器上的一对音圈中的一个。然后，扬声器的整体输出水平对于桥式放大器和该两个单个放大器将是相同的。增加有效功率输出的另一个技术是采用开关电源以增加放大器的电源电压。从而增加放大器输出电压能力，允许更高的负载阻抗被用于给定的输出电流能力。该方法可以减轻对低负载阻抗的需求。然而，开关电源通常操作于高频率和高功率，因此需要精心设计以避免干扰。例如，为了提供更高的输出电压摆动，由荷兰的艾恩德霍芬(Eindhoven)的飞利浦半导体(Philips Semiconductors)公司在其TDA1560/1562产品中采用的另一个技术涉及调节其自己的电源电压的放大器系统。当需要更大的输出电压摆动时，结合将电源电压增加到约两倍稳态水平的电容升压电路使用桥式放大器。在静态条件下，在桥式放大器中的每个放大器的输出保持约一半的电池电压。当桥式放大器的一半的输出接近正电源轨，升压电路开始增加电源电压，使得放大器不限幅(clip)。然而，同时，桥式放大器的另一半的输出接近接地。该输出可以不低于接地电势，并因此在桥式放大器的另一边，该放大器系统将在实际负向输出与所需负向输出之间的差值与正向输出相加。该操作可以导致在桥式放大器的每个单独输出显著的失真波形，但是在两个输出之间差分测量的输出一般是线性的(在校正电路的限制内)。升压电路调整以保持在该修正的输出波形上面足够的净空高度。因此，桥式放大器输出能够充分地增加以给予接近两倍的电池电压的峰值输出电压，代价是该技术一般只可以用于桥式放大器模式。虽然上述方法可以增加放大器的有效输出能力，但是它们仍然具有明显的局限性。因此，提供克服上述问题或局限性中的一个或多个、当需要时提供增加的功率输出和/或者提供其他益处和优势的改进的音频放大装置或方法是有利的。在美国专利7，834，702、题为“有效功率放大器(Efficient Power Amplifier)”中公开了开发出的用于当需要时提供临时增加的功率输出的另一个方法，该专利已经转让给本专利技术的受让人。该专利大体描述了当输出电压接近额定轨值时临时将电源轨增加到放大器的跟踪电源的各种实施例。虽然本专利代表了在不同的方面对现有技术状态的改进，但是可能有需要甚至更大的电压水平的情形。因此，提供当需要时具有提供更大电压升压能力的改进的音频放大装置和方法将是有利的。提供可提供增加的功率输出而不需要桥式放大器或开关电源的有效的音频放大装置或方法将是进一步有利的。
技术实现思路
在一个方面中，本文公开的某些实施例一般涉及用于放大系统的功率升压电路。功率升压电路接收作为输入的放大器的输出信号，放大器从电源轨接收电源输入电压信号。功率升压电路跟踪放大器的输出信号，并且当放大器的输出信号接近在预定阈值内的电源轨电压时，通过从每个都包括存储的能量源诸如储存电容器或电池的一个或多个级联功率升压电路汲取电流，临时使馈电放大器的电源输入电压信号升压到额定功率轨电压的若干倍数。功率升压电路可以以预定阈值的量持续保持电源输入电压信号高于电源轨电压。在另一个方面，放大系统通过第一级联功率升压电路和第二级联功率升压电路具有独立的正和负电源轨升压能力，第一级联功率升压电路和第二级联功率升压电路每个都接收作为输入的由放大器提供的输出信号。第一级联功率升压电路和第二级联功率升压电路选择性地接合以临时分别使放大器的正和负电源输入电压水平升压作为来自所述放大器接近或超过正电源轨的输出信号。在另一个方面，用于提供功率到多个放大器的动态放大系统包括电连接到第一电源轨的第一功率升压放大器系统和电连接到第二电源轨的第二功率升压放大器系统。功率升压控制电路监测多个放大器的输出信号水平，并且将功率升压控制信号提供给功率升压放大器系统。因此，第一功率升压放大器系统临时使高于第一额定电压水平的第一电源轨与放大器的最高输出信号水平同步地(in tandem with)升压，并且第二功率升压放大器系统临时使低于第二额定电压水平的第二电源轨与所述放大器的最低输出信号水平同步地降低。在某些实施例中，当激活以使高于第一额定电压水平的第一电源轨升压时，第一功率升压放大器系统可以从第一多个存储的能量源(诸如储存电容器或电池，或混合源诸如超电容器、超级电容器)汲取电流，并且，同样地，当激活以使低于第二额定电压水平的第二电源轨降低时，第二功率升压放大器系统可以从第二多个存储的能量源(诸如储存电容器或电池，或混合源诸如超电容器、超级电容器)汲取电流。在另一个方面，用于放大系统的跟踪电源通过级联的第一正功率升压电路和第二正功率升压电路具有独立的正电源轨升压能力，以及通过级联的第一负功率升压电路和第二负功率升压电路具有独立负电源轨升压能力。每个功率升压电路都接收作为输入的由放大器提供的输出信号。第一正功率升压电路和第二正功率升压电路选择性地接合以临时将到放大器的正电源输入电压水平升压作为来自所述放大器的接近或超过正电源轨的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于放大系统的跟踪电源，其包括：第一功率升压电路，其作为输入接收指示放大器的输出电压的第一信号，所述放大器或当所述放大器输出电压低于第一阈值时从电源轨或当所述放大器输出电压高于所述第一阈值时从所述第一功率升压电路接收第一电源输入电压信号；以及第二功率升压电路，其作为输入接收指示所述放大器的所述输出电压的第二信号，其中所述第一功率升压电路或从所述电源轨或从所述第二功率升压电路接收第二电源输入电压信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·约翰斯，L·R·芬奇阿姆，
申请(专利权)人：THX有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US