基于单周控制技术的三电平开关功率放大器制造技术

本实用新型专利技术公开一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器，包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、三电平主电路和滤波器，单周期控制器输入音频信号，单周期控制器与正电源之间连接正电源采样电路，单周期控制器与负电源之间连接负电源采样电路，驱动电路连接在单周期控制器与三电平主电路的输入端之间，三电平主电路分别与正电源、负电源连接，三电平主电路的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端输出音频信号。本实用新型专利技术以正负电源的电压为单周期采样对象，能够消除线路延时问题，降低输出失真问题，且能够提高开关功率放大器的效率和功率密度，以达到减小开关功率放大器的体积和重量的目的。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器。
技术介绍
单周控制技术是一种单环非线性控制方法，与线性PWM(脉冲宽度调制)控制技术相比具有电路简单、控制精度高、响应速度快、控制性能好等特点，但是同时也存在一些不足：由于传统的单周控制采样对象是输出开关波形，存在线路延时问题，会导致波形失真大。且传统的开关功率放大器多数采用二电平控制，存在开关管应力大、滤波器体积大重量重等缺陷。因此，有必要提供一种新的开关功率放大器来解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够消除线路延时问题，降低输出失真问题，体积小、重量轻的基于单周控制技术的三电平开关功率放大器。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案如下：一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器，包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、三电平主电路和滤波器，所述单周期控制器的第一输入端输入音频信号，所述单周期控制器的第二输入端与正电源之间连接所述正电源采样电路，所述单周期控制器的第三输入端与负电源之间连接所述负电源采样电路，所述单周期控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述三电平主电路的输入端连接，所述三电平主电路进一步分别与所述正电源、负电源连接，所述三电平主电路的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端输出经过处理后的音频信号。优选的，所述三电平主电路包括第一至第四场效应管，所述第一至第四场效应管依次连接，其中，前一个场效应管的源极与后一个场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的漏极与所述正电源连接，所述第四场效应管的源极与所述负电源连接，所述第一至第四场效应管的栅极分别与一个所述驱动电路连接，所述第二场效应管的漏极与第一快恢复二极管的阴极连接，所述第二场效应管的源极为所述三电平主电路的输出端，第三场效应管的源极与第二快恢复二极管的阳极连接，第二快恢复二极管的阴极与第一快恢复二极管的阳极连接，第二快恢复二极管的阴极进一步接地。与现有技术相比，本技术基于单周控制技术的三电平开关功率放大器的有益效果在于：本技术以正负电源的电压为单周期采样对象，能够消除线路延时问题，降低输出失真问题，且能够提高开关功率放大器的效率和功率密度，以达到减小开关功率放大器的体积和重量的目的。附图说明图1为本技术基于单周控制技术的三电平开关功率放大器的结构框图；图2为本技术基于单周控制技术的部分电路原理图；图3为本技术所述单周期控制器的控制算法模型图；图4为本技术所述单周期控制器的信号控制算法流程图。图中各标记如下：S1、第一场效应管；S2、第二场效应管；S3、第三场效应管；S4、第四场效应管；D1、第一快恢复二极管；D2、第二快恢复二极管；R、电阻；C、电容；C1、比较器；A、运算放大器；S、触发开关；E1、第一非门电路；E2、第二非门电路；E3、第三非门电路；E4、第四非门电路；F1、第一与门电路；F2、第二与门电路；F3、第三与门电路；F4、第四与门电路。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进一步进行描述。请参阅图1至图4所示，本技术提供一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器，包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、三电平主电路和滤波器，所述单周期控制器的第一输入端输入音频信号，所述单周期控制器的第二输入端与正电源U+之间连接所述正电源采样电路，所述单周期控制器的第三输入端与负电源U-之间连接所述负电源采样电路，所述单周期控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述三电平主电路的输入端连接，所述三电平主电路进一步分别与所述正电源、负电源连接，所述三电平主电路的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端输出经过处理后的音频信号。在具体实施时，本技术所述正电源采样电路通过采样电阻将高压信号分压成低压信号u+，低压信号通过电压跟随器和RC低通滤波器传送至单周期控制器，所述负电源采样电路通过采样电阻将高压信号分压成低压信号u-，低压信号通过电压反向器和RC低通滤波器传送至单周期控制器，其中电压反向器用于将负电压转换成正电压。其中，所述三电平主电路包括第一至第四场效应管，所述第一至第四场效应管依次连接，其中，前一个场效应管的源极与后一个场效应管的漏极连接，
所述第一场效应管S1的漏极与所述正电源连接，所述第四场效应管S4的源极与所述负电源连接，所述第一至第四场效应管S4的栅极分别与一个所述驱动电路连接，所述第二场效应管S2的漏极与第一快恢复二极管D1的阴极连接，所述第二场效应管S2的源极为所述三电平主电路的输出端，第三场效应管S3的源极与第二快恢复二极管D2的阳极连接，第二快恢复二极管D2的阴极与第一快恢复二极管D1的阳极连接，第二快恢复二极管D2的阴极进一步接地。本技术所述单周期控制器的控制算法模型包括依次连接的积分器、比较器C1、RS触发器和门电路。所述积分器包括运算放大器A、电阻R、电容C和触发开关S，所述电阻R的第一端接入采样后的正电源信号或负电源信号，所述电阻R的第二端与运算放大器A的负向输入端连接，运算放大器A的正向输入端接地，运算放大器A的负向输入端与输出端之间连接所述电容C，所述电容C与所述触发开关S并联连接，运算放大器A的输出端与比较器C1的负向输入端连接。所述比较器C1的正向输入端输入取绝对值后的音频信号，比较器C1的输出端与RS触发器的复位输入端连接，RS触发器的置位输入端接入时钟脉冲信号。所述门电路包括第一至第四与门电路和第一至第四非门电路，所述RS触发器的第一输出端分别与第一与门电路F1的第一输入端和第二与门电路F2的第一输入端连接，音频信号分别接入第一与门电路F1的第二输入端、第一非门电路E1的输入端、第二非门电路E2的输入端和第三与门电路F3的第二输入端，第一与门电路F1的输出端输出第一控制信号g1，第一与门电路F1的输出端与第三非门电路E3的输入端连接，第三非门电路E3的输出端与第四与门电路F4的第一输入端连接，第一非门电路E1的输出端与第四与门电路F4的第二输入端连接，第四与门电路F4的输出端输出第四控制信号g4，第二非门电路E2的输出端与第二与门电路F2的第二输入端连接，第二与门电路F2的输出端输出第三控制信号g3，第二与门电路F2的输出端与第四非门电路E4的输入端连接，第四非门电路E4的输出端与第三与门电路F3的第一输入端连接，第三与门电路F3的输出端输出第二控制信号g2。单周期控制器的占空比的处理方法为：首先通过ADC中断读取正、负电源采样和音频信号采样的数字转换值，依次记为adc[0]、adc[1]、adc[2]。然后在定时器2中断进行数据处理，通过adc[2]的值判断音频信号的正负，当uin>0时，计算出单周期控制下的占空比为adc[2]/adc[0]，按照图3的算法原理图分别分配4路PWM在双次比较模式下的匹配1事件和匹配2事件寄存器值，以得到相应的4路控制信号；当uin<0时，计算出单周期控制下的占空比为adc[2]/adc[1]，
同样按照图3的算法原理图分别分配4路PWM在双次比较模式下的匹配1事件和匹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器，其特征在于：包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、三电平主电路和滤波器，所述单周期控制器的第一输入端输入音频信号，所述单周期控制器的第二输入端与正电源之间连接所述正电源采样电路，所述单周期控制器的第三输入端与负电源之间连接所述负电源采样电路，所述单周期控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述三电平主电路的输入端连接，所述三电平主电路进一步分别与所述正电源、负电源连接，所述三电平主电路的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端输出经过处理后的音频信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器，其特征在于：包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、三电平主电路和滤波器，所述单周期控制器的第一输入端输入音频信号，所述单周期控制器的第二输入端与正电源之间连接所述正电源采样电路，所述单周期控制器的第三输入端与负电源之间连接所述负电源采样电路，所述单周期控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述三电平主电路的输入端连接，所述三电平主电路进一步分别与所述正电源、负电源连接，所述三电平主电路的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端输出经过处理后的音频信号。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：龚利明，王智，徐爱伟，吕飞，
申请(专利权)人：昆山九华电子设备厂，
类型：新型
国别省市：江苏;32