开环脉冲宽度调制驱动器的双自举电路制造技术

技术编号:26045458 阅读:17 留言:0更新日期:2020-10-23 21:25
驱动器系统可以包括:第一n型场效应晶体管,该第一n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在驱动器系统的输出端与电源电压的第一端子之间,并且被配置为在第一n型场效应晶体管被激活时驱动输出端;第二n型场效应晶体管,该第二n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在驱动器系统的输出端与电源电压的第二端子之间,并且被配置为在第二n型场效应晶体管被激活时驱动输出端;高侧电容器,其耦合到驱动器系统的输出端;以及低侧电容器,其耦合到电源电压的第二端子,其中,高侧电容器和低侧电容器被配置为跟踪并校正第一n型场效应晶体管的第一电阻和第二n型场效应晶体管的第二电阻之间的失配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开环脉冲宽度调制驱动器的双自举电路
本公开总体上涉及用于音频和触觉设备的电路,所述音频和触觉设备包括但不限于个人音频设备,诸如无线电话和媒体播放器,或包括触觉模块的设备。
技术介绍
个人音频设备,包括无线电话(诸如移动/蜂窝电话)、无绳电话、mp3播放器和其他消费者音频设备,正被广泛使用。这样的个人音频设备可以包括用于驱动一对耳机或一个或多个扬声器的电路。这种电路通常包括功率放大器,其用于驱动到耳机或扬声器的音频输出信号。一般来说,功率放大器通过从电源中获取能量并控制音频输出信号以匹配输入信号的形状但振幅更大,来放大音频信号。音频放大器的一个示例是D类放大器。D类放大器(也称为“开关放大器”)可以包括电子放大器,其中,放大设备(例如,晶体管,通常为金属氧化物半导体场效应晶体管)作为电子开关进行操作。在D类放大器中,可以通过脉冲宽度调制(PWM)、脉冲密度调制或另一种调制方法将要放大的信号转换为一系列脉冲,从而将该信号转换为调制信号,其中调制信号的脉冲的特性(例如,脉冲宽度,脉冲密度等)是信号幅度的函数。经过D类放大器放大后,输出脉冲序列可以通过穿过无源低通滤波器而被转换为未调制的模拟信号,其中,该低通滤波器可以在D类放大器中是固有的或是由D类放大器驱动的负载。D类放大器被经常使用是因为它们可能比线性模拟放大器功率效率更高,因为与线性模拟放大器相比,由于有源器件中的热量,D类放大器可能耗散的功率更少。通常,选择闭环PWM放大器,以便提供具有期望的总谐波失真(THD)和电源抑制比(PSRR)的精确负载电压。闭环PWM放大器通常采用模拟电压输入和感测到的反馈电压信号,其通过闭环模拟PWM调制器进行馈送,以驱动扬声器负载上的电压。可能需要根据特定应用使用开环或闭环中的单个PWM放大器电路可替代地驱动负载的选项。然而,传统的开环PWM放大器由于缺乏反馈环路而具有高的非线性度。这种非线性可能是由高侧设备(例如,用于将驱动器的输出驱动为第一电压的设备)和低侧驱动器(例如,用于将驱动器的输出驱动为低于第一电压的第二电压(诸如地面)的设备)之间的失配而引起的。在传统的方法中,开环驱动器通常使用由p型场效应晶体管和n型场效应晶体管形成的反相器来实现,并且匹配p型和n型设备通常很困难,尤其是在工艺、电压和温度的转折点。这种线性也可能是由差分驱动器(例如,H桥式驱动器)中的正极性侧和负极性侧之间的失配而引起的。非线性的存在可能会增加总谐波失真,还会导致高频带外噪声与带内内容的混合,从而增加驱动器的带内本底噪声。因此,需要用于减少或消除开环脉冲宽度调制驱动器中的非线性的系统和方法。
技术实现思路
根据本公开的教导,可以减少或消除与使用放大器来处理信号的现有方法相关联的一个或多个缺点和问题。根据本公开的实施例,驱动器系统可以包括:第一n型场效应晶体管,该第一n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在驱动器系统的输出端与电源电压的第一端子之间,并且被配置为在第一n型场效应晶体管被激活时驱动输出端;第二n型场效应晶体管,该第二n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在驱动器系统的输出端与电源电压的第二端子之间,并且被配置为在第二n型场效应晶体管被激活时驱动输出端;高侧电容器,其耦合到驱动器系统的输出端;以及低侧电容器,其耦合到电源电压的第二端子,其中,高侧电容器和低侧电容器被配置为跟踪并校正第一n型场效应晶体管的第一电阻和第二n型场效应晶体管的第二电阻之间的失配。根据本公开的这些和其他实施例,可以提供一种在驱动器系统中使用的方法,该驱动器系统包括:第一n型场效应晶体管,该第一n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在驱动器系统的输出端与电源电压的第一端子之间,并且被配置为在第一n型场效应晶体管被激活时驱动输出端;第二n型场效应晶体管,该第二n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在驱动器系统的输出端与电源电压的第二端子之间,并且被配置为在第二n型场效应晶体管被激活时驱动输出端;高侧电容器,其耦合到驱动器系统的输出端;以及低侧电容器,其耦合到电源电压的第二端子。该方法可以包括:通过高侧电容器和低侧电容器跟踪第一n型场效应晶体管的第一电阻和第二n型场效应晶体管的第二电阻之间的失配;和通过高侧电容器和低侧电容器来校正失配。根据本文所包括的附图、说明书和权利要求,本公开的技术优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中具体指出的元件、特征和组合来实现和完成。应当了解,前面的一般描述和下面的详细描述都是示例和解释性的,并且不限制本公开中提出的权利要求。附图说明可以通过参考结合附图的下列描述来获取对本实施例及其优点的更全面的理解,在附图中,类似的附图标记表示类似的特征,并且其中:图1是根据本公开实施例的示例性个人音频设备的示图;图2是根据本公开实施例的个人音频设备的示例性音频集成电路的所选组件的框图;图3是根据本公开实施例的示例性可重配置的PWM调制器的所选组件的框图;图4是根据本公开实施例的示例性可重配置的PWM调制器的所选组件的框图,所选组件包括用于校准路径增益的组件;图5是根据本公开实施例的另一示例性可重配置的PWM调制器的所选组件的框图,所选组件包括用于校准路径增益的组件;图6是根据本公开实施例的开环脉冲宽度调制驱动器的所选组件的框图;图7描绘了根据本公开实施例的图6中描绘的开环脉冲宽度调制驱动器的各个电气节点上的示例性电压波形。具体实施方式图1是根据本公开实施例的示例个人音频设备1的示图。图1描绘了耦合到以一对耳塞式扬声器8A和8B的形式的耳机3的个人音频设备1。图1中描绘的耳机3仅是示例,并且应当了解,个人音频设备1可以与各种音频换能器连接使用,包括但不限于头戴式耳机、耳塞、入耳式耳机和外部扬声器。插头4可以设置用于将耳机3连接到个人音频设备1的电气端子。个人音频设备1可以向用户提供显示器,并使用触摸屏2接收用户输入,或者可替换地,标准的液晶显示器(LCD)可以与设置在个人音频设备1的表面和/或侧面上的各种按钮、滑块和/或刻度盘组合在一起。如图1所示,个人音频设备1可以包括音频集成电路(IC)9,用于生成传输到耳机3和/或另一音频换能器(例如扬声器)的模拟音频信号。图2是根据本公开实施例的个人音频设备的示例音频IC9的所选组件的框图。在一些实施例中,示例音频IC9可用于实现图1的音频IC9。如图2所示,微控制器核18(例如,数字信号处理器或“DSP”)可以将数字音频输入信号DIG_IN提供给数模转换器(DAC)14,它可以将数字音频输入信号转换为模拟输入信号VIN。DAC14可以将模拟信号VIN提供给放大器16,放大器16可放大或减弱模拟输入信号VIN,以提供音频输出信号VOUT,其可以操作扬声器、耳机换能器、线路电平信号输出和/或其他合适的输出。图3是根据本公开实施例的示例性可重配置的脉冲宽度调制放大器22的所选组件的框图。在一些实施例中,示例性可重配置的脉本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种驱动器系统,包括:/n第一n型场效应晶体管,该第一n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在所述驱动器系统的输出端与电源电压的第一端子之间,并且被配置为在所述第一n型场效应晶体管被激活时驱动所述输出端;/n第二n型场效应晶体管,该第二n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在所述驱动器系统的输出端与所述电源电压的第二端子之间,并且被配置为在所述第二n型场效应晶体管被激活时驱动所述输出端;/n高侧电容器,该高侧电容器被耦合到所述驱动器系统的输出端;/n低侧电容器,该低侧电容器被耦合到所述电源电压的第二端子;/n其中,所述高侧电容器和所述低侧电容器被配置为跟踪并校正所述第一n型场效应晶体管的第一电阻和所述第二n型场效应晶体管的第二电阻之间的失配。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180219 US 62/632,291;20181017 US 16/162,9601.一种驱动器系统,包括:
第一n型场效应晶体管,该第一n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在所述驱动器系统的输出端与电源电压的第一端子之间,并且被配置为在所述第一n型场效应晶体管被激活时驱动所述输出端;
第二n型场效应晶体管,该第二n型场效应晶体管在其非栅极端子处耦合在所述驱动器系统的输出端与所述电源电压的第二端子之间,并且被配置为在所述第二n型场效应晶体管被激活时驱动所述输出端;
高侧电容器,该高侧电容器被耦合到所述驱动器系统的输出端;
低侧电容器,该低侧电容器被耦合到所述电源电压的第二端子;
其中,所述高侧电容器和所述低侧电容器被配置为跟踪并校正所述第一n型场效应晶体管的第一电阻和所述第二n型场效应晶体管的第二电阻之间的失配。


2.根据权利要求1所述的驱动器系统,其中,所述高侧电容器还跟踪在所述第一n型场效应晶体管的栅极端子处发生的第一偏移量,并在所述输出端处校正所述第一偏移量。


3.根据权利要求2所述的驱动器系统,其中,所述低侧电容器还跟踪在所述第二n型场效应晶体管的栅极端子处发生的第二偏移量,并在所述输出端处校正所述第二偏移量。


4.根据权利要求3所述的驱动器系统,其中,所述低侧电容器还以校正所述第一偏移量的方式跟踪所述第二偏移量。


5.根据权利要求1所述的驱动器系统,其中,所述跟踪和校正包括:在所述输出端处的输出信号的每个边沿过渡期间和之后,控制所述第一n型场效应晶体管和所述第二n型场效应晶体管中的至少一个。


6.根据权利要求5所述的驱动器系统,其中,所述控制包括:基于通过所述第一n型场效应晶体管的栅极的电压反馈和通过所述输出端的电流反馈中的一个,在所述输出信号的第一边沿过渡期间控制所述第一电阻。


7.根据权利要求6所述的驱动器系统,其中,所述控制包括:基于通过所述第二n型场效应晶体管的栅极的电压反馈和通过所述输出端的电流反馈中的一个,在所述输出信号的第二边沿过渡期间控制所述第二电阻。


8.根据权利要求5所述的驱动器系统,其中,在边沿过渡之后进行的控制对所述第一电阻和所述第二电阻中的至少一个进行控制,以便校正所述第一电阻和所述第二电阻之间的失配。


9.根据权利要求1所述的驱动器系统,还包括双自举子系统,该双自举子系统被配置为跟踪并校正所述第一电阻和所述第二电阻之间的失配,其中,所述双自举子系统包括:
高侧自举开关,该高侧自举开关在其非栅极端子处耦合在第二电源电压和高侧自举电容器之间,使得所述高侧自举电容器被耦合在所述高侧自举开关与所述输出端之间;
高侧预驱动器,该高侧预驱动器被配置为驱动所述第一n型场效应晶体管的栅极,其中,所述高侧预驱动器的各个电源端子被耦合至所述高侧电容器的各个端子;
低侧自举开关,该低侧自举开关在其非栅极端子处耦合在所述第二电源电压和低侧自举电容器之间,使得所述低侧自举电容器被耦合在所述低侧自举开关与所述电源电压的第二端子之间;
低侧预驱动器,该低侧预驱动器被配置为驱动所述第二n型场效应晶体管的栅极,其中,所述低侧预驱动器的各个电源端子被耦合至所述低侧电容器的各个端子。


10.根据权利要求9所述的驱动器系统,其中,所述电源...

【专利技术属性】
技术研发人员:白婧特贾斯维·达斯赵欣朱磊费晓凡
申请(专利权)人:思睿逻辑国际半导体有限公司
类型:发明
国别省市:英国;GB

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