通用音频功率放大器制造技术

一种具有四象限电源的音频功率放大器，四象限电源具有包括平面变压器的同步输出整流器。放大器包括第一放大单元，第一放大单元包括具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器。控制电子器件提供信号输入至第一放大单元。

【技术实现步骤摘要】
通用音频功率放大器本申请是申请号为“201280043435.3”，申请日为“2012年9月7日”，专利技术名称为“通用音频功率放大器”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及通用音频功率放大器。
技术介绍
开关放大器(也称为D类放大器)通过将输入信号调制成一系列脉冲来放大该信号，该一系列脉冲驱动以开关模式操作的一对互补的晶体管。这些晶体管交替地将正电源和负电源耦合到输出，其总和地产生输入信号的放大表示。
技术实现思路
一般而言，在一些方面，音频功率放大器具有四象限电源，四象限电源具有包括平面变压器的同步输出整流器。放大器包括第一放大单元，第一放大单元包括具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器。控制电子器件提供信号输入至第一放大单元。实施方式可以包括下列特征中的一个或多个特征。音频功率放大器包括第二放大单元，第二放大单元包括具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器。每个放大单元包括：在放大信号输出和负载端子之间的输出滤波器、具有耦合到开关电压放大器的命令信号输入的电流补偿的命令信号输出的电流补偿器、将在输出滤波器处测量的电流的测量结果反馈至电流补偿器的求和输入的内部电流反馈回路、具有耦合到电流补偿器的求和输入的电压补偿的命令信号输出的电压补偿器以及将在负载端子处的电压反馈至电压补偿器的求和输入的外部电压反馈回路。可以包括从第一放大单元的电压补偿器的电压补偿的信号输出到第二放大单元的电流补偿器的求和输入的第一受控信号路径。第二放大单元可以被配置为当第一受控信号路径被激活时将第一放大单元的电压补偿的命令信号代替第二放大单元的电压补偿的命令信号来用作至第二放大单元的电流补偿器的输入。控制电子器件可以提供信号输入至第二放大单元并且控制第一受控信号路径，使得第一放大单元和第二放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的。实施方式可以包括另外的下列特征中的一个或多个特征。第一放大单元和第二放大单元可以通过各自放大独立的信号并且在它们独立的输出端子上提供放大信号而在独立负载的情况下是可操作的。第一放大单元和第二放大单元可以通过各自放大经由第一受控信号路径从第一放大单元到第二放大单元所提供的同一信号并且在它们独立的输出端子上提供相同的放大信号而在并行驱动共同负载中是可操作的，独立的输出端子将耦合到负载的共同输入端子。第一放大单元和第二放大单元可以通过放大第一放大单元中的第一信号和放大第二放大单元中的第一信号的反相拷贝并且在它们独立的输出端子上提供它们各自的放大信号而跨桥接式负载是可操作的，独立的输出端子将耦合以分开负载的输入端子。实施方式可以包括另外的下列特征中的一个或多个特征。放大器还可以包括与第一放大单元和第二放大单元基本上相同的第三放大单元和第四放大单元。可以提供从第三放大单元的电压补偿器的电压补偿的命令信号输出到第四放大单元的电流补偿器的求和输入的第二受控信号路径。控制电子器件还提供信号输入至第三放大单元和第四放大单元并且控制第二受控信号路径，使得第三放大单元和第四放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的。放大单元中的所有四个放大单元可以在第一放大单元和第二放大单元并行驱动桥接式负载的第一侧并且第三放大单元和第四放大单元并行驱动桥接式负载的第二侧的情况下是可一起操作的。实施方式可以包括另外的下列特征中的一个或多个特征。四个放大单元通过以下方式可以是可一起操作的：(a)在第一放大单元和第二放大单元中的每个放大单元中放大第一信号，第一信号经由第一受控信号路径从第一放大单元被提供至第二放大单元，并且在第一放大单元和第二放大单元的独立输出端子上提供相同的、放大的第一信号；以及(b)在第三放大单元和第四放大单元中的每个放大单元中放大第一信号的反相拷贝，反相拷贝经由第二受控信号路径从第三放大单元被提供至第四放大单元，并且在第三放大单元和第四放大单元的独立输出端子上提供相同的、放大的、反相的第一信号。第一放大单元和第二放大单元的输出端子可以耦合至负载的第一输入，并且第三放大单元和第四放大单元的输出端子可以耦合至负载的第二输入。实施方式可以包括另外的下列特征中的一个或多个特征。同步输出整流器可以包括MOSFET。第一受控信号路径可以包括由控制电子器件控制的开关。开关电压放大器可以各自包括调制器、门驱动器、一对晶体管以及耦合在晶体管的源极端子和漏极端子之间的一对二极管。晶体管可以包括MOSFET，二极管是MOSFET固有的。输出滤波器可以包括输出电感器，并且所测量的电流是通过输出电感器的电流。实施方式可以包括另外的下列特征中的一个或多个特征。放大器可以包括第二放大单元、第三放大单元和第四放大单元，各自包括具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器。每个放大单元可以包括在放大信号输出和负载端子之间的输出滤波器、具有耦合到开关电压放大器的命令信号输入的电流补偿的命令信号输出的电流补偿器、将在输出电感器处测量的电流的测量结果反馈至电流补偿器的求和输入的内部电流反馈回路、具有耦合到电流补偿器的求和输入的电压补偿的命令信号输出的电压补偿器以及将在负载端子处的电压反馈至电压补偿器的求和输入的外部电压反馈回路。第一放大单元和第二放大单元可以具有从第一放大单元的电压补偿器的电压补偿的命令信号输出到第二放大单元的电流补偿器的求和输入的第一受控信号路径。第二放大单元可以被配置为当第一受控信号路径被激活时将第一放大单元的电压补偿的命令信号代替第二放大单元的电压补偿的命令信号来用作至第二放大单元的电流补偿器的输入。第三放大单元和第四放大单元具有从第三放大单元的电压补偿器的电压补偿的命令信号输出到第四放大单元的电流补偿器的求和输入的第二受控信号路径。第四放大单元可以被配置为当第二受控信号路径被激活时将第三放大单元的电压补偿的命令信号代替第四放大单元的电压补偿的命令信号来用作至第四放大单元的电流补偿器的输入。控制电子器件可以提供信号输入至第二、第三放大单元和第四放大单元中的每个放大单元并且控制第一受控信号路径和第二受控信号路径，使得放大单元中的第一放大单元和第二放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的；放大单元中的第三放大单元和第四放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的；以及放大单元中的所有四个放大单元在第一和第二单元并行驱动桥接式负载的第一侧并且第三和第四单元并行驱动桥接式负载的第二侧的情况下是可一起操作的。实施方式可以包括另外的下列特征中的一个或多个特征。放大器还可以包括第二放大单元，第二放大单元包括具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器。控制电子器件可以提供信号输入至第二放大单元并且控制第一放大单元和第二放大单元，使得第一放大单元和第二放大单元在三种模式中的每种模式中是可操作的。该三种模式包括(i)第一模式，其中第一放大单元放大第一信号并且驱动第一负载，并且第二放大单元放大第二信号并且驱动第二负载；(ii)第二模式，其中第一放大单元放大第一信号，第二放大单元放大第一信号，并且第一放大单元和第二放大单元的放大信号输出并行地驱动第一共同负载的单个端子；以及(iii)第三模式，其中第一放大单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音频功率放大器，包括：四象限电源，具有包括平面变压器的同步输出整流器；第一放大单元和第二放大单元，每个放大单元包括：具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器，输出滤波器，在所述放大信号输出和负载端子之间，电流补偿器，具有耦合到所述开关电压放大器的所述命令信号输入的电流补偿的命令信号输出，内部电流反馈回路，将在所述输出滤波器处测量的电流的测量结果反馈至所述电流补偿器的求和输入，电压补偿器，具有耦合到所述电流补偿器的所述求和输入的电压补偿的命令信号输出，以及外部电压反馈回路，将在所述负载端子处的电压反馈至所述电压补偿器的求和输入；第一受控信号路径，从所述第一放大单元的所述电压补偿器的所述电压补偿的信号输出到所述第二放大单元的所述电流补偿器的所述求和输入，所述第二放大单元被配置为当所述第一受控信号路径被激活时将所述第一放大单元的所述电压补偿的命令信号代替所述第二放大单元的所述电压补偿的命令信号来用作至所述第二放大单元的所述电流补偿器的输入；以及控制电子器件，提供信号输入至所述第一放大单元和所述第二放大单元并且控制所述第一受控信号路径，使得所述第一放大单元和所述第二放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的；其中所述平面变压器是具有平面初级和/或次级绕组的变压器，所述平面初级和/或次级绕组位于一个或多个印刷电路板(PCB)上和/或中；并且所述平面变压器提供控制良好并且可预测的泄漏电感；其中所述泄漏电感决定变压器的调节以及管理次级开关波形，并且是批量生产设置中可高度重复的参数；其中所述平面变压器的次级绕组位于主PCB中；与另外的次级绕组一起的初级绕组位于辅PCB中；并且若干导电引脚电连接所述主PCB和所述辅PCB。...

【技术特征摘要】
2011.09.08 US 13/227,7641.一种音频功率放大器，包括：四象限电源，具有包括平面变压器的同步输出整流器；第一放大单元和第二放大单元，每个放大单元包括：具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器，输出滤波器，在所述放大信号输出和负载端子之间，电流补偿器，具有耦合到所述开关电压放大器的所述命令信号输入的电流补偿的命令信号输出，内部电流反馈回路，将在所述输出滤波器处测量的电流的测量结果反馈至所述电流补偿器的求和输入，电压补偿器，具有耦合到所述电流补偿器的所述求和输入的电压补偿的命令信号输出，以及外部电压反馈回路，将在所述负载端子处的电压反馈至所述电压补偿器的求和输入；第一受控信号路径，从所述第一放大单元的所述电压补偿器的所述电压补偿的信号输出到所述第二放大单元的所述电流补偿器的所述求和输入，所述第二放大单元被配置为当所述第一受控信号路径被激活时将所述第一放大单元的所述电压补偿的命令信号代替所述第二放大单元的所述电压补偿的命令信号来用作至所述第二放大单元的所述电流补偿器的输入；以及控制电子器件，提供信号输入至所述第一放大单元和所述第二放大单元并且控制所述第一受控信号路径，使得所述第一放大单元和所述第二放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的；其中所述平面变压器是具有平面初级和/或次级绕组的变压器，所述平面初级和/或次级绕组位于一个或多个印刷电路板(PCB)上和/或中；并且所述平面变压器提供控制良好并且可预测的泄漏电感；其中所述泄漏电感决定变压器的调节以及管理次级开关波形，并且是批量生产设置中可高度重复的参数；其中所述平面变压器的次级绕组位于主PCB中；与另外的次级绕组一起的初级绕组位于辅PCB中；并且若干导电引脚电连接所述主PCB和所述辅PCB。2.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其中所述第一放大单元和所述第二放大单元通过各自放大独立的信号并且在它们独立的输出端子上提供所述放大信号而在独立负载的情况下是可操作的。3.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其中所述第一放大单元和所述第二放大单元通过各自放大经由所述第一受控信号路径从所述第一放大单元到所述第二放大单元所提供的同一信号并且在它们独立的输出端子上提供相同的放大信号而在并行驱动共同负载中是可操作的，所述独立的输出端子将耦合到所述负载的共同输入端子。4.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其中所述第一放大单元和所述第二放大单元通过放大所述第一放大单元中的第一信号和放大所述第二放大单元中的所述第一信号的反相拷贝并且在它们独立的输出端子上提供它们各自的放大信号而跨桥接式负载是可操作的，所述独立的输出端子将耦合以分开所述负载的输入端子。5.根据权利要求1所述的音频功率放大器，还包括：第三放大单元和第四放大单元，与所述第一放大单元和所述第二放大单元基本上相同，以及第二受控信号路径，从所述第三放大单元的所述电压补偿器的所述电压补偿的命令信号输出到所述第四放大单元的所述电流补偿器的所述求和输入，所述控制电子器件还提供信号输入至所述第三放大单元和所述第四放大单元并且控制所述第二受控信号路径，使得：所述第三放大单元和所述第四放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的，并且所述放大单元中的所有四个放大单元在所述第一放大单元和所述第二放大单元并行驱动桥接式负载的第一侧并且所述第三放大单元和所述第四放大单元并行驱动所述桥接式负载的第二侧的情况下是可一起操作的。6.根据权利要求5所述的音频功率放大器，其中所述四个放大单元通过以下方式是可一起操作的：在所述第一放大单元和所述第二放大单元中的每个放大单元中放大第一信号，所述第一信号经由所述第一受控信号路径从所述第一放大单元被提供至所述第二放大单元，并且在所述第一放大单元和所述第二放大单元的所述独立的输出端子上提供相同的、放大的第一信号，在所述第三放大单元和所述第四放大单元中的每个放大单元中放大所述第一信号的反相拷贝，所述反相拷贝经由所述第二受控信号路径从所述第三放大单元被提供至所述第四放大单元，并且在所述第三放大单元和所述第四放大单元的所述独立的输出端子上提供相同的、放大的、反相的第一信号，其中所述第一放大单元和所述第二放大单元的所述输出端子将耦合至所述负载的第一输入，并且所述第三放大单元和所述第四放大单元的所述输出端子将耦合至所述负载的第二输入。7.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其中所述同步输出整流器包括MOSFET。8.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其中所述第一受控信号路径包括由所述控制电子器件控制的开关。9.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其中所述开关电压放大器各自包括调制器、门驱动器、一对晶体管以及耦合在所述晶体管的源极端子和漏极端子之间的一对二极管。10.根据权利要求9所述的音频功率放大器，其中所述晶体管包括MOSFET，所述二极管是所述MOSFET固有的。11.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其中所述输出滤波器包括输出电感器，并且所测量的电流是通过所述输出电感器的电流。12.一种音频功率放大器，包括：四象限电源，具有包括平面变压器的同步输出整流器；第一放大单元、第二放大单元、第三放大单元和第四放大单元，每个放大单元包括：具有命令信号输入和放大信号输出的开关电压放大器，输出滤波器，在所述放大信号输出和负载端子之间，电流补偿器，具有耦合到所述开关电压放大器的所述命令信号输入的电流补偿的命令信号输出，内部电流反馈回路，将在所述输出电感器处测量的电流的测量结果反馈至所述电流补偿器的求和输入，电压补偿器，具有耦合到所述电流补偿器的所述求和输入的电压补偿的命令信号输出，以及外部电压反馈回路，将在所述负载端子处的电压反馈至所述电压补偿器的求和输入；所述第一放大单元和所述第二放大单元具有从所述第一放大单元的所述电压补偿器的所述电压补偿的命令信号输出到所述第二放大单元的所述电流补偿器的所述求和输入的第一受控信号路径，所述第二放大单元被配置为当所述第一受控信号路径被激活时将所述第一放大单元的所述电压补偿的命令信号代替所述第二放大单元的所述电压补偿的命令信号来用作至所述第二放大单元的所述电流补偿器的输入；所述第三放大单元和所述第四放大单元具有从所述第三放大单元的所述电压补偿器的所述电压补偿的命令信号输出到所述第四放大单元的所述电流补偿器的所述求和输入的第二受控信号路径，所述第四放大单元被配置为当所述第二受控信号路径被激活时将所述第三放大单元的所述电压补偿的命令信号代替所述第四放大单元的所述电压补偿的命令信号来用作至所述第四放大单元的所述电流补偿器的输入；以及控制电子器件，提供信号输入至所述第一放大单元、所述第二放大单元、所述第三放大单元和所述第四放大单元中的每个放大单元并且控制所述第一受控信号路径和所述第二受控信号路径，使得：所述放大单元中的所述第一放大单元和所述第二放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中或者跨桥接式负载是可操作的；所述放大单元中的所述第三放大单元和所述第四放大单元在独立负载的情况下、在并行驱动共同负载中...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·纽斯鲍姆，T·希恩，D·S·皮尔斯，
申请(专利权)人：伯斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US