用于G类应用的具有嵌入式降压控制器的音频放大器制造技术

本公开涉及用于G类应用的具有嵌入式降压控制器的音频放大器。一种音频放大器包括降压控制器、第一音频桥接器以及音频幅度检测器，降压控制器被配置为控制在第一供电端子处的输出电压，该输出电压选自包括多个输出电压的集合，其中输出电压花费稳定时间以稳定；第一音频桥接器包括AB类驱动器级和延迟插入电路，AB类驱动器级被耦合到第一供电端子，延迟插入电路被配置为接收经处理的数字流并且在接收到经处理的数字流之后经过延迟时间向AB类驱动器级提供经处理的数字流，其中延迟时间基于稳定时间；音频幅度检测器被配置为检测第一数字音频流中的第一峰值幅度，其中降压控制器被配置为从集合中选择高于第一峰值幅度加净空电压的最低的输出电压。

Audio amplifier with embedded Buck Controller for class G application

【技术实现步骤摘要】
用于G类应用的具有嵌入式降压控制器的音频放大器相关申请的交叉引用本申请要求于2018年11月27日提交的、名称为“AUDIOAMPLIFIERWITHEMBEDDEDBUCKCONTROLLERFORCLASS-GAPPLICATION”的美国临时申请号62/771,967的优先权，上述申请通过引用并入本文。
本公开总体上涉及一种电子系统和方法，并且在特定的实施例中涉及一种用于G类应用的具有嵌入式降压控制器的音频放大器。
技术介绍
功率放大器基于输出级的特性分类。特别地，这些类别基于每个输入周期中输出器件通过电流的比例。常规的A类放大器比B类和AB类放大器更简单，并且使用单个放大晶体管，该单个放大晶体管被偏置，使得放大晶体管始终导通。对于差分A类放大器，通常将偏置点选择为等于最大输出电流，以允许输入信号的整个范围的放大。常规的B类放大器在推挽配置中使用两个放大晶体管，每个放大晶体管操作半个周期。由于每个放大器件的信号不重叠，因此B类放大器通常具有较高的交越失真。常规的AB类放大器具有操作超过半个周期的推挽配置。为了操作，AB类放大器使用偏置电路，该偏置电路通常比A类或B类放大器的偏置电路更复杂。重叠有助于以较高的静态电流为代价减少B类放大器中存在的交越失真。图1示出了用于驱动音频扬声器106的常规的AB类音频功率放大器100的输出级102。控制器和栅极驱动器(未示出)基于(可以是模拟的或数字的)音频输入信号控制晶体管120、122、124和128。D类放大器是一种开关放大器，其将输出晶体管作为电子开关进行操作，而不是在线性区域中操作。图2示出了用于驱动音频扬声器106的常规的D类放大器200的示意图。D类放大器包括比较器202、驱动电路204、输出级205、电感器210和电容器212。在正常操作期间，比较器202接收音频输入信号216和三角波形218(例如，锯齿波形)，并且生成脉冲宽度调制(PWM)信号220。PWM信号220用于控制驱动电路204，该驱动电路又基于PWM信号220驱动输出级205的晶体管206和208。输出级205产生输出信号222，该输出信号222通过低通滤波器(LPF)209驱动扬声器106。PWM信号220具有通常高于20kHz的频率，导致输出信号222的开关频率也高于20kHz，这高于人类的听得见的范围。LPF209通常会滤除由输出信号222生成的开关噪声。
技术实现思路
根据一个实施例，一种音频放大器包括：第一供电端子；第二供电端子；降压控制器，其具有被配置为接收电池电压的供电输入，降压控制器被配置为控制在第一供电端子处的输出电压，该输出电压选自包括多个输出电压的集合，其中当降压控制器将输出电压从集合中的第一电压改变为集合中的第二电压时，在第一供电端子处的输出电压花费稳定时间以稳定，第二电压高于第一电压；第一音频桥接器，其具有被配置为接收第一数字音频流的输入和被配置为耦合到第一扬声器的输出，第一音频桥接器包括AB类驱动器级、数字信号处理电路以及延迟插入电路，AB类驱动器级被耦合到第一供电端子，并且AB类驱动器级被配置为耦合到第一扬声器，数字信号处理电路被耦合到第一音频桥接器的输入，并且延迟插入电路被配置为从数字信号处理电路接收经处理的数字流，并且延迟插入电路被配置为在接收到经处理的数字流之后经过延迟时间向AB类驱动器级提供经处理的数字流，其中延迟时间基于稳定时间；以及音频幅度检测器，其具有的输入被耦合到第一音频桥接器的输入，并且音频幅度检测器被配置为检测第一数字音频流中的第一峰值幅度，其中降压控制器被配置为从集合中选择高于第一峰值幅度加净空(headroom)电压的最低的输出电压。根据一个实施例，一种集成电路包括：第一供电端子；第二供电端子；电池供电端子；降压控制器，其具有耦合到电池供电端子的供电输入，降压控制器被配置为控制在第一供电端子处的输出电压，该输出电压选自包括多个输出电压的集合，其中当降压控制器将输出电压从集合中的第一电压改变为集合中的第二电压时，在第一供电端子处的输出电压花费稳定时间以稳定，第二电压高于第一电压；第一音频桥接器，其具有被配置为接收第一数字音频流的输入和被配置为耦合到第一扬声器的输出，第一音频桥接器包括AB类驱动器级、数字信号处理电路以及延迟插入电路，AB类驱动器级被耦合到第一供电端子，并且AB类驱动器级被配置为耦合到第一扬声器，数字信号处理电路被耦合到第一音频桥接器的输入，并且延迟插入电路被配置为从数字信号处理电路接收经处理的数字流，并且延迟插入电路被配置为在接收到经处理的数字流之后经过延迟时间向AB类驱动器级提供经处理的数字流，其中延迟时间基于稳定时间；以及音频幅度检测器，其具有的输入被耦合到第一音频桥接器的输入，并且音频幅度检测器被配置为检测第一数字音频流中的第一峰值幅度，其中降压控制器被配置为从集合中选择高于第一峰值幅度加净空电压的最低的输出电压。根据一个实施例，一种方法包括：接收第一数字音频流；检测第一数字音频流中的第一峰值幅度；选择降压转换器的输出电压，以使输出电压是降压输出电压的集合中的、高于第一峰值幅度加净空电压的最低的输出电压；将第一数字音频流转换为模拟音频信号；以及在降压转换器的输出电压稳定之后经过延迟时间使用AB类驱动器级向扬声器提供模拟音频信号，其中AB类驱动器级从降压转换器接收功率。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中：图1示出了用于驱动音频扬声器的常规的AB类音频功率放大器的输出级以及用于感测流过音频扬声器的负载电流的负载电流传感器电路；图2示出了用于驱动音频扬声器的常规的D类放大器的示意图；图3示出了图示常规的AB类放大器的内部组件的功耗Ptot和相应的效率η分别作为输出功率Po的函数的曲线；图4示出了根据本专利技术的一个实施例的以G类配置操作的具有嵌入式降压控制器的数字输入AB类音频功率放大器；图5示出了根据本专利技术的一个实施例的(向扬声器传送的)音频输出、向图4的降压转换器馈送的相应的降压转换器设置代码以及图4的降压转换器的对应的输出电平的图示；图6示出了根据本专利技术的一个实施例的音频信号和相应的经调制的供电VCC，其中VCC由图4的降压转换器提供；图7示出了根据本专利技术的一个实施例的音频信号(正弦波)和相应的经调制的供电VCC，其中VCC由图4的降压转换器提供；图8示出了根据本专利技术的一个实施例的音频桥接器的示意图；以及图9示出了图示常规的AB类放大器的内部组件的功耗的曲线以及图示根据本专利技术的以G类配置操作的具有嵌入式降压转换器的AB类放大器的内部组件的功耗的曲线。除非另外指出，否则不同附图中的相应的数字和符号通常指代相应的部分。绘制附图以清楚地图示优选实施例的相关方面，并且附图不一定按比例绘制。具体实施方式下面详细讨论所公开的实施例的制造和使用。但是，应当理解，本专利技术提供了许多可应用的专利技术性概念，这些专利技术性概念本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种音频放大器，包括：/n第一供电端子；/n第二供电端子；/n降压控制器，所述降压控制器具有被配置为接收电池电压的供电输入，所述降压控制器被配置为控制在所述第一供电端子处的输出电压，所述输出电压选自包括多个输出电压的集合，其中当所述降压控制器将所述输出电压从所述集合中的第一电压改变为所述集合中的第二电压时，在所述第一供电端子处的所述输出电压花费稳定时间以稳定，所述第二电压高于所述第一电压；/n第一音频桥接器，所述第一音频桥接器的输入被配置为接收第一数字音频流，并且所述第一音频桥接器的输出被配置为耦合到第一扬声器，所述第一音频桥接器包括：/nAB类驱动器级，所述AB类驱动器级被耦合到所述第一供电端子，并且所述AB类驱动器级被配置为耦合到所述第一扬声器，/n数字信号处理电路，所述数字信号处理电路被耦合到所述第一音频桥接器的所述输入，以及/n延迟插入电路，所述延迟插入电路被配置为从所述数字信号处理电路接收经处理的数字流，并且所述延迟插入电路被配置为在接收到所述经处理的数字流之后经过延迟时间向所述AB类驱动器级提供所述经处理的数字流，其中所述延迟时间基于所述稳定时间；以及/n音频幅度检测器，所述音频幅度检测器的输入被耦合到所述第一音频桥接器的所述输入，并且所述音频幅度检测器被配置为检测所述第一数字音频流中的第一峰值幅度，其中所述降压控制器被配置为从所述集合中选择高于所述第一峰值幅度加净空电压的最低的输出电压。/n...

【技术特征摘要】
20181127 US 62/771,967;20191125 US 16/695,0101.一种音频放大器，包括：
第一供电端子；
第二供电端子；
降压控制器，所述降压控制器具有被配置为接收电池电压的供电输入，所述降压控制器被配置为控制在所述第一供电端子处的输出电压，所述输出电压选自包括多个输出电压的集合，其中当所述降压控制器将所述输出电压从所述集合中的第一电压改变为所述集合中的第二电压时，在所述第一供电端子处的所述输出电压花费稳定时间以稳定，所述第二电压高于所述第一电压；
第一音频桥接器，所述第一音频桥接器的输入被配置为接收第一数字音频流，并且所述第一音频桥接器的输出被配置为耦合到第一扬声器，所述第一音频桥接器包括：
AB类驱动器级，所述AB类驱动器级被耦合到所述第一供电端子，并且所述AB类驱动器级被配置为耦合到所述第一扬声器，
数字信号处理电路，所述数字信号处理电路被耦合到所述第一音频桥接器的所述输入，以及
延迟插入电路，所述延迟插入电路被配置为从所述数字信号处理电路接收经处理的数字流，并且所述延迟插入电路被配置为在接收到所述经处理的数字流之后经过延迟时间向所述AB类驱动器级提供所述经处理的数字流，其中所述延迟时间基于所述稳定时间；以及
音频幅度检测器，所述音频幅度检测器的输入被耦合到所述第一音频桥接器的所述输入，并且所述音频幅度检测器被配置为检测所述第一数字音频流中的第一峰值幅度，其中所述降压控制器被配置为从所述集合中选择高于所述第一峰值幅度加净空电压的最低的输出电压。


2.根据权利要求1所述的音频放大器，其中所述净空电压为2V或更低。


3.根据权利要求1所述的音频放大器，其中所述集合包括三个输出电压。


4.根据权利要求1所述的音频放大器，其中所述集合中的输出电压是所述电池电压。


5.根据权利要求1所述的音频放大器，其中所述第二供电端子被耦合到接地。


6.根据权利要求1所述的音频放大器，进一步包括：
高侧晶体管，所述高侧晶体管被耦合在所述降压控制器的所述供电输入和中间节点之间；
二极管，所述二极管被耦合在所述第二供电端子和所述中间节点之间；以及
电感器，所述电感器被耦合在所述中间节点和所述第一音频桥接器的所述输入之间。


7.根据权利要求6所述的音频放大器，其中所述降压控制器、所述第一音频桥接器被集成在集成电路中，并且其中所述高侧晶体管、所述二极管以及所述电感在所述集成电路的外部。


8.根据权利要求6所述的音频放大器，进一步包括低侧晶体管，所述低侧晶体管包括所述二极管。


9.根据权利要求6所述的音频放大器，其中所述二极管是肖特基二极管。


10.根据权利要求1所述的音频放大器，进一步包括：
第二音频桥接器，所述第二音频桥接器的输入被配置为接收第二数字音频流，并且所述第二音频桥接器的输出被配置为耦合到第二扬声器，所述第二音频桥接器包括：
第二AB类驱动器级，所述第二AB类驱动器级被耦合到所述第一供电端子，并且所述第二AB类驱动器级被配置为耦合到所述第二扬声器，
第二数字信号处理电路，所述第二数字信号处理电路被耦合到所述第二音频桥接器的所述输入，以及
第二延迟插入电路，所述第二延迟插入电路被配置为从所述数字信号处理电路接收第二经处理的数字流，并且所述第二延迟插入电路被配置为在接收到所述经处理的数字流之后经过第二延迟时间向所述AB类驱动器级提供所述第二经处理的数字流，其中所述第二延迟时间基于所述稳定时间；以及
第二音频幅度检测器，所述第二音频幅度检测器的输入被耦合到所述第二音频桥接器的所述输入，并且所述第二音频幅度检测器被配置为检测所述第二数字音频流中的第二峰值幅度，其中所述降压控制器被配置为从所述集合中选择高于所述第一峰值幅度加所述净空电压并且高于所述第二峰值幅度加所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥生，杜如峰，
申请(专利权)人：意法半导体研发深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44