D类开关放大器和控制扬声器的方法技术

本公开提供了D类开关放大器和控制扬声器的方法。一种开关放大器包括半桥第一PWM调制器、半桥第二PWM调制器和被配置成接收输入信号的至少一个放大器级。开关放大器还包括PWM控制级，其被配置成通过相应的第一PWM控制信号和第二PWM控制信号根据输入信号控制半桥第一PWM调制器的和半桥第二PWM调制器的开关。放大器级和PWM控制级具有全差分结构。

【技术实现步骤摘要】
D类开关放大器和控制扬声器的方法本申请是申请日为2015年07月24日、申请号为201510441205.8、专利技术名称为“D类开关放大器和控制扬声器的方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。
本公开涉及D类开关放大器并且涉及用于控制用于在音频应用中使用的扬声器的方法。
技术介绍
如已知的，一些普遍类型的放大器(例如，D类音频放大器)利用全桥转换器级以便使可以提供至负载的输出电压的动态最大化，从而维持了高效率。音频放大器的全桥转换器级基于两个全桥电路，两个全桥电路尽管处于协调的方式但是可以通过各个不同的驱动级单独地控制。该类型的技术实际上提供令人满意的使用灵活性。例如，可能不但以同相而且以反相实现脉冲宽度调制(PWM)技术。驱动级具有相同结构并且对称地接收到用于控制相应的半桥电路的反相的输入信号。基于独立的驱动级的已知放大器的限制由共模干扰的抑制来表示。两个驱动级的可能的对称性缺陷可以容易导致影响抑制电源干扰的不平衡并引起所谓的“串扰”现象。此外，已知结构遭受对高频噪声的某些灵敏度影响，高频噪声对于经常用在级的上游用于驱动最终功率级的Σ-Δ型模拟-数字转换器是典型的。用于克服对高频干扰的灵敏度的已知技术另一方面导致部件的数量增加并且因此放大器的复杂性增加。
技术实现思路
开关放大器包括半桥第一PWM调制器、半桥第二PWM调制器和被配置成接收输入信号的至少一个放大器级。开关放大器还包括被配置成通过相应的第一PWM控制信号和第二PWM控制信号根据输入信号控制半桥第一PWM调制器的和半桥第二PWM调制器的开关的PWM控制级。放大器级和PWM控制级具有全差分结构。附图说明为了更好地理解专利技术，现在将参照附图仅借助于非限制性示例来描述其一些实施例，其中：图1是根据本专利技术的音频系统的简化框图；图2是并入图1的音频系统中的、根据本专利技术的一个实施例的开关放大器的更加详细的框图；图3是图2的开关放大器的第一部件的更加详细的框图；图4是图2的开关放大器的第二部件的更加详细的框图；图5是图2的开关放大器的第三部件的更加详细的框图；图6示出了处于不同操作配置的图2的开关放大器；图7是根据本专利技术的不同实施例的开关放大器的框图；图8是根据本专利技术的进一步的实施例的开关放大器的框图；以及图9是根据本专利技术的另一实施例的开关放大器的框图。具体实施方式参照图1，通过数字1指定为整体的音频系统包括信号源2、再现器单元3和至少一个扬声器5。信号源2被配置成提供音频信号SA。它可以例如但非排他性地是调谐器、立体声或“家庭影院”系统、蜂窝电话或者音频文件的再现器，诸如用于再现智能电话、平板电脑、便携式计算机或个人计算机中包含的音频文件的模块。再现器单元3包括接口6和音频放大器7，接口6被耦合至信号源2并且被配置成将音频信号SA转换成对应的输入信号IIN+、IIN-，并且音频放大器7被配置成通过作为输入信号IIN+、IIN-的函数的输出信号VOUT+、VOUT-驱动扬声器5。在一个实施例中，输入信号IIN+、IIN-和输出信号VOUT+、VOUT-是差分信号，例如，分别是差分电流和差分电压。扬声器5可以例如是一组扬声器中的元件或耳机套件的听筒。在一个实施例中，音频放大器7具有图2中以简化方式图示的结构。音频放大器7是D类开关放大器、使用均基于MOSFET半桥的两个PWM调制器并且具有含嵌套式反馈控制环的结构。更详细地，音频放大器7包括放大器级8的级联链、PWM控制级10、半桥第一PWM调制器11a、半桥第二PWM调制器11b、差分反馈控制网络12和共模反馈控制网络13。在图2中用简化方式表示的放大器级8是全差分型的。按照传统，在下文中应该理解的是，每个全差分级或结构具有正输入、负输入、正输出、负输出和共模控制网络。特别地，术语“正”和“负”在本文中以如下含义理解：正输入的变化在正输出上产生相同信号的变化并且在负输出上产生相反信号的变化。负输入的变化在负输出上产生相同信号的变化并且在正输出上产生相反信号的变化。显然术语“正”和“负”可以互换。此外，每个全差分级或结构具有共模控制端子。系列中的第一放大器级8被耦合至接口6(图2中未图示)用于接收输入信号IIN+、IIN-。此外，每个差分级8具有分别被耦合至下一放大器级8的正输入和负输入的正输出和负输出。系列中的最后的放大器级8具有分别被耦合至PWM控制级10的正输入和负输入的正输出和负输出，PWM控制级10具有全差分结构并且在图2中也用简化方式表示。放大器级8进一步提供有在相应的输出和相应的共模控制端子8a之间的共模控制网络14。共模控制网络14具有可以根据要求彼此相同或不同的相应的阻抗ZCM+、ZCM-。也耦合至系列中的最后的放大器级8的输出的PWM控制级10的正输入和负输入被分别耦合至用于接收第一参考信号ICK+的第一参考发生器15a和用于接收第二参考信号ICK-的第二参考发生器15b。在一个实施例中，参考信号ICK+、ICK-是具有开关频率并通过PWM控制级10集成的方波电流。在不同的实施例(未图示)中，参考信号可以是分别具有等于直接提供至半桥第一PWM调制器11a和半桥第二PWM调制器11b的开关频率的频率的锯齿电压。此外，参考信号ICK+、ICK-(不管是方波的还是锯齿的)可以以反相提供用于执行异相类型的调制，否则以同相提供，用于执行同相类型的调制。PWM控制级10的负输出和正输出被分别耦合至半桥第一PWM调制器11a和半桥第二PWM调制器11b，并且分别提供第一PWM控制信号SPWM+和第二PWM控制信号SPWM-。第一PWM控制信号SPWM+和第二PWM控制信号SPWM-分别引起第一PWM调制信号11a的和第二PWM调制信号11b的处于参考信号ICK+、ICK-的频率且具有作为输入信号IIN+、IIN-的函数的占空比的开关。第一输出滤波器16a被连接在半桥第一PWM调制器11a的输出与第一输出端子18a之间并且包括第一LC网络。第二输出滤波器16b被耦合在半桥第二PWM调制器11b的输出与第二输出端子18b之间并且包括第二LC网络。扬声器5被耦合在输出18a、18b之间并且限定了音频放大器7的负载。差分反馈控制网络12具有：反馈支路20a，其具有阻抗ZD1+并且从半桥第一PWM调制器11a的输出拾取反馈信号(在第一输出滤波器16a的上游)且被耦合至PWM控制级10的正输入；反馈支路20b，其具有阻抗ZD1-并且从半桥第二PWM调制器11b的输出拾取反馈信号(在第二输出滤波器16b的上游)且被耦合至PWM控制级10的负输入；多个反馈支路21a，其具有相应的阻抗ZD2+并且被耦合至第一输出端子18a(在第一输出滤波器16a的下游)且均被耦合至相应的放大器级8的正输入；和多个反馈支路21b，其具有相应的阻抗ZD2-并且被耦合至第二输出端子18b(在第二输出滤波器16b的下游)且均被耦合至相应的放大器级8的负输入。差分反馈控制网络12因此提供了嵌套式反馈环结构。共模反馈控制网络13包括半桥第一PWM调制器11a和半桥第二PWM调制器11b并且被配置成拾取PWM控制级10的输出与输出端子18a、18b之间的反馈信号且将共模控制信号SCMFB提供至PWM控制级10的共模控制端子10a，用于维持PWM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种D类放大器，包括：第一全差分放大器，包括被配置为接收输入信号的差分输入；PWM控制级，耦合到所述第一全差分放大器并且具有共模输入，其中所述PWM控制级包括耦合在所述PWM控制级的共模输入与所述PWM控制级的第一输出之间的低通滤波器；第一半桥，耦合在所述PWM控制级与第一输出节点之间；以及第二半桥，耦合在所述PWM控制级与第二输出节点之间，其中所述PWM控制级被配置为控制所述第一半桥和所述第二半桥，所述第一半桥的输入经由第一阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入，所述第一半桥的输入经由第二阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入，所述第一输出节点经由第三阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入，以及所述第二输出节点经由第四阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入。

【技术特征摘要】
2014.08.08 IT TO2014A0006501.一种D类放大器，包括：第一全差分放大器，包括被配置为接收输入信号的差分输入；PWM控制级，耦合到所述第一全差分放大器并且具有共模输入，其中所述PWM控制级包括耦合在所述PWM控制级的共模输入与所述PWM控制级的第一输出之间的低通滤波器；第一半桥，耦合在所述PWM控制级与第一输出节点之间；以及第二半桥，耦合在所述PWM控制级与第二输出节点之间，其中所述PWM控制级被配置为控制所述第一半桥和所述第二半桥，所述第一半桥的输入经由第一阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入，所述第一半桥的输入经由第二阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入，所述第一输出节点经由第三阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入，以及所述第二输出节点经由第四阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入。2.根据权利要求1所述的D类放大器，进一步包括：第二全差分放大器，耦合在所述第一全差分放大器与所述PWM控制级之间。3.根据权利要求1所述的D类放大器，进一步包括：第一输出滤波器，耦合到所述第一输出节点；第二输出滤波器，耦合到所述第二输出节点；以及负载，耦合在所述第一输出滤波器与所述第二输出滤波器之间。4.根据权利要求3所述的D类放大器，其中：所述负载的第一端子经由第五阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入；以及所述负载的第二端子经由第六阻抗耦合到所述PWM控制级的共模输入。5.根据权利要求1所述的D类放大器，其中所述PWM控制级进一步包括：第一控制放大器，耦合到所述PWM控制级的第一输出；第二控制放大器，耦合到所述PWM控制级的第二输出；以及误差放大器，耦合在所述低通滤波器与所述第一控制放大器和所述第二控制放大器之间。6.根据权利要求1所述的D类放大器，进一步包括：第一比较器，耦合在所述PWM控制级与所述第一半桥之间；第二比较器，耦合在所述PWM控制器与所述第二半桥之间；以及参考发生器，耦合至所述第一比较器和所述第二比较器。7.根据权利要求6所述的D类放大器，其中所述参考发生器被配置为生成三角信号。8.根据权利要求1所述的D类放大器，进一步包括：第一开关，耦合在所述第一半桥的输入与所述第一阻抗之间；第二开关，耦合在所述第二半桥的输入与所述第二阻抗之间；以及限幅检测器，耦合到所述第一开关和所述第二开关。9.根据权利要求8所述的D类放大器，其中所述限幅检测器被配置为在限幅事件发生时，接通所述第一开关和所述第二开关。10.一种用于控制D类放大器的方法，所述方法包括：利用第一全差分放大器接收输入信号；利用PWM控制级基于所述全差分放大器的差分输出来生成第一PWM信号和第二PWM信号；利用所述第一PWM信号控制第一半桥；利用所述第二PWM信号控制第二半桥；基于反馈节点来设置所述PWM控制级的共模，其中设置所述PWM控制级的共模包括：在所述反馈节点处经由第一阻抗接收所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·莱蒙迪，E·博蒂，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT