本发明专利技术涉及产生具有预定周期的N个相互相移脉冲宽度调制信号的多相脉冲宽度调制器。所述多相脉冲宽度调制器具体而言十分适合于在D类音频放大器中应用。多相脉冲宽度调制器包括N+1个模拟三角波发生器，该发生器配置为产生各个N+1个相互相移模拟三角波。多相脉冲宽度调制器进一步包括N+1个比较器，每个包括可操作地耦接至N+1个相互相移模拟三角波中的相应模拟三角波的第一输入，和耦接至音频信号的第二输入，以生成至少N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号。交叉点或矩阵开关包括N+1个输入端子，耦接至各个N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号，以及N个输出端子，配置用于供应各个N个相互相移脉冲宽度调制信号。交叉点开关的交叉点开关控制器配置为以预时序间顺序在预定周期的持续时间内，选择性将N+1个输入端子的每个连接至N个输出端子的每个输出端子，以同步生成N个相互相移脉冲宽度调制信号，从而每个信号包括N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号的交错时间段；N为大于或等于2的正整数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多相脉冲宽度调制器，该调制器产生具有预定周期的N个相互相移脉冲宽度调制信号。多相脉冲宽度调制器具体而言十分适合应用在D类音频放大器中。多相脉冲宽度调制器包括N+1个模拟三角波发生器，该发生器配置为产生相应的N+1个相互相移模拟三角波。多相脉冲宽度调制器进一步包括N+1个比较器，每个包括可操作地耦接至N+1个相互相移模拟三角波中的相应的相互相移模拟三角波的第一输入；以及耦接至音频信号的第二输入以生成至少N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号。交叉点开关或矩阵开关包括N+ 1个输入端子，耦接至N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号中的相应的相互相移脉冲宽度调制相位信号，以及N个输出端子，配置用于供应N个相互相移脉冲宽度调制信号中的相应的相互相移脉冲宽度调制相位信号。交叉点开关的交叉点开关控制器配置为以预时序间顺序，将N+1个输入端子的各个选择性连接至N个输出端子的各个输出端子持续预定周期的持续时间，以同时生成N个相互相移脉冲宽度调制信号，从而每个信号包括N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号的交错时间段;N为大于或等于2的正整数。
技术介绍
D类音频放大器为众所周知类型的音频功率放大器，该放大器一般被认为，通过在扬声器负载上切换脉冲宽度调制(PWM)或脉冲密度调制(PDM)信号，来提供扬声器的能效音频驱动。D类音频放大器通常包括耦接至扬声器负载的基于H桥的输出级，以在扬声器上应用相反相位脉冲宽度调制音频信号。电感电容(LC)低通滤波器通常插入在基于H桥的输出级和扬声器负载之间，以抑制HVM或PDM输出信号中的载波成分。用于脉冲宽度调制音频信号的几个调制方案在现有技术中已被用在基于PWM的D类放大器中。在所谓AD调制中，H桥的每个输出端子或节点处的脉冲宽度调制音频信号在相反相位的两个不同电平之间转变或切换。所述两个不同电平通常分别与较高和较低供电轨相对应，如D类放大器的正和负DC供电轨。在所谓BD调制中，在扬声器负载上的脉冲宽度调制信号在三个电平之间交替切换，三个电平的其中两个电平与上文所提的较高和较低DC供电轨相对应，且第三电平为通过将扬声器负载的两端同时拉至DC供电轨的其中之一而获得的零电平。当D类放大器正在空闲时(空闲导致显著功率损失)，这些调制方案都在LC低通滤波器的输出电感中生成相当大的纹波电流。通过对LC低通滤波器使用相对较大的电感器，这个缺点通常已被容忍和控制至一定程度。但是，此类大的电感器导致D类放大解决方法或组件的成本和尺寸的显著增大。所谓多电平PWM调制对于音频和其他信号的脉冲宽度调制具有特别的优势形式，且具备许多优于在申请人的PCT申请WO 2012/055968号中详细描述的传统AD和BD调制的好处。这个种类的多电平PWM调制通常包括耦接至输出级的一个或几个所谓飞跨电容器，以在外部电容器上存储自身或内部生成的半电源电压水平。这个半电源电压水平是PWM输出信号的第三电压水平的来源。一个或多个飞跨电容器的平衡关系到多相PWM信号的准确性。因此，多电平PWM调制要求准确的多相PWM信号，以实现最优性能。优选地，这些多相PWM信号通过多相脉冲宽度调制器生成，该调制器从各个高精度多相模拟三角波得出多相PWM信号。该高精度多相模拟三角波被用来经由各个比较器电路，规定多电平D类放大器的模拟环路滤波器的输出信号的采样。但是，由于各种原因，生成此类准确多相PWM信号呈现出显著挑战，具体而言，生成多相模拟三角波(由若干个独立模拟三角波发生器产生)的足够良好匹配的信号相位。虽然通过应用时钟频率锁定数字控制信号，可以数字控制这些模拟三角波的每个的相移和频率或时间周期，保持对多相三角波(由此类独立三角波发生器产生)的幅度和偏移电压的准确控制具有挑战性。后述信号特性通常由三角波发生器的有源和无源模拟部件和元件(如，电流发生器、电容器、电阻器和开关)确定。由于产生散差或公差，后述部件的值本身具有一定的变化量。虽然某些众所周知的集成电路设计和布局技术可被利用来减少独立模拟三角波发生器之间的这些部件变化，但这些技术对于使此类独立生成多相三角波足够准确以达到多电平D类放大器的最优性能来说，是不足的或不实际的。多相PWM信号的准确性或匹配的缺乏使多电平D类放大器的各种重要的性能指标(如能效、飞跨电容器稳定性和一般音频性能)劣化。藉此，本领域存在对多相脉冲宽度调制器的需求，该多相脉冲宽度调制器产生具有提高的准确性和匹配的多相脉冲宽度调制信号。
技术实现思路
该专利技术的第一方面涉及多相脉冲宽度调制器，该调制器产生具有预定周期的N个相互相移脉冲宽度调制信号。多相脉冲宽度调制器具体而言十分适合于在D类音频放大器中应用，但可在很多其他应用中是有用的，如得益于准确和良好匹配的相移脉冲宽度调制信号的功率逆变器。多相脉冲宽度调制器包括N+1个模拟三角波发生器，该发生器配置为产生N+1个相互相移模拟三角波中的相应的相互相移模拟三角波，产生N+1个相互相移模拟三角波中的每个包括具有大体上线性增加的信号幅度的上升段、具有大体上线性降低的信号幅度的下降段和具有大体上不变的信号幅度的空闲信号段，从而上升段和下降段的持续时间与所述预定周期相对应，且空闲段的持续时间与N个相互相移脉冲宽度调制信号的两个相邻相位之间的相相移对应。多相脉冲宽度调制器进一步包括N+1个比较器，每个比较器包括可操作地耦接至N+1个相互相移模拟三角波中的相应的相互相移模拟三角波的第一输入；以及耦接至音频信号的第二输入，以生成至少N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号。交叉点开关或矩阵开关包括N+1输入端子，耦接至N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号中的相应的相互相移脉冲宽度调制相位信号；以及N个输出端子，配置用于供应N个相互相移脉冲宽度调制信号中的相应的相互相移脉冲宽度调制信号。交叉点开关的交叉点开关控制器配置为以预时序间顺序将N+1个输入端子的每个选择性连接至N个输出端子的每个输出端子持续预定周期的持续时间内，以同时生成N个相互相移脉冲宽度调制信号，从而每个信号包括N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号的交错时间段；N为大于或等于2的正整数。该多相脉冲宽度调制器能够生成N个高度准确或良好匹配的相互相移脉冲宽度调制信号，该信号对于用在多电平D类放大器的多电平输出级中特别具有优势，如在上文所讨论的。交叉点或矩阵开关的操作将预时序间顺序的N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号的交错时间段插入N个相互相移脉冲宽度调制信号的每个中。因而，由前文所讨论的N+1个单独的脉冲宽度调制相位信号之间的匹配问题而造成(例如由N+1个三角波发生器之间的变化或不匹配以及N+1个比较器之间的不匹配造成的)的信号错误在3(或一般为N)个脉冲宽度调制信号之间均匀分布。这是可实现的，因为所生成的脉冲宽度调制信号中的每个包括每个脉冲宽度调制相位信号的相同数量的交错时间段，从而任何特定脉冲宽度调制相位信号的不匹配错误在所有脉冲宽度调制信号中均匀分布，而非局限于例如从不匹配三角波发生器/比较器的单个元件得到的单个脉冲宽度调制信号。优选地，交叉点开关包括开关网络，该开关网络包括多个半导体开关，该半导体开关配置用于根据交叉点开关控制器的数字控制信号，将N+1个输入端子电连接至N个输出端子中的相应输出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多相脉冲宽度调制器，用于产生用于D类音频放大器的具有预定周期时间的N个相互相移脉冲宽度调制信号，包括：N+1个模拟三角波发生器，被配置为产生N+1个相互相移模拟三角波中的相应模拟三角波，每个模拟三角波包括具有大体上线性增加的信号幅度的上升段、具有大体上线性降低的信号幅度的下降段和具有大体上不变的信号幅度的空闲信号段，使得所述上升段和所述下降段的持续时间与所述预定周期时间相对应，且所述空闲段的持续时间与所述N个相互相移脉冲宽度调制信号的两个相邻相位之间的相移对应，N+1个比较器，每个比较器包括第一输入，所述第一输入可操作地耦接至所述N+1个相互相移模拟三角波的相应模拟三角波；以及第二输入，所述第二输入耦接至音频信号，从而生成至少N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号；交叉点或矩阵开关，包括N+1个输入端子，耦接至所述N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号的相应的脉冲宽度调制相位信号；以及N个输出端子，被配置用于分别供应所述N个相互相移脉冲宽度调制信号，交叉点开关控制器被配置为：以预定时间顺序在所述预定周期时间的持续时间内，选择性地将所述N+1个输入端子的每个连接至所述N个输出端子的每个输出端子，以同时生成所述N个相互相移脉冲宽度调制信号，使得所述信号中的每个包括所述N+1个相互相移脉冲宽度调制相位信号的交错时间段；N为大于或等于2的正整数。...
【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：艾伦·诺格拉斯·尼尔森，米克尔·霍耶尔比，
申请(专利权)人：梅鲁斯音频有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK
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