音频放大器组件，过程，和方法技术

一种具有一个或多个通道的放大器，其中每个通道包括两个半桥(主子‑通道和从子‑通道)。子‑通道可以通过内部开关以并联或以全桥配置连接，通过内部开关将信号路由到一对扬声器插孔。放大器中的一个开关具有第一位置和第二位置，该第一位置选择性地将主子‑通道和从子‑通道的输出连接到扬声器负载的同一个输入，以便两个子‑通道并联地驱动扬声器负载，并且在第二位置，从子‑通道的输出连接到扬声器负载的另一个输入，以便主子‑通道和从子‑通道以全桥配置驱动扬声器负载。第二开关具有第一位置和第二位置，该第一位置在扬声器负载被并联驱动时将扬声器负载的第二输入连接到接地或子‑通道的参考电位；第二位置是当扬声器负载在全桥配置中被驱动而接地电位不连接到扬声器时使用的无连接位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】音频放大器组件，过程，和方法相关申请交叉引用本申请要求2018年2月23日提交的第62/634,774号美国临时专利申请的权益和优先权，该申请通过引用全部并入本文中。
本公开的技术涉及音频放大器。
技术介绍
根据放大器的晶体管可以传导的最大电流或晶体管可以阻断的电源轨上的最大电压，大多数专业音频放大器都受限于将扬声器负载驱动至全额定功率的扬声器负载的范围。放大器配置已经被开发出来，通过选择性地将通道并联地相加在一起或通过在桥接负载(BTL)配置中将通道连接在一起来驱动，以增加可以被驱动的扬声器负载的范围。这种可配置放大器的一个示例在美国专利号9,543,913中公开，其通过引用并入本文。‘913专利中公开的技术在下文中称为快速振幅和求和技术(FAST)。本文所述的技术试图通过使用户更容易地将扬声器连接到放大器来改进FAST。
技术实现思路
如下面将详细讨论的，本公开的技术涉及一种具有一个或多个通道的音频放大器，其中每个通道包括两个子-通道。第一开关选择性地将第二子-通道的输出连接到与第一子-通道的输出连接的同一扬声器端子，以使得第一和第二子-通道的输出可以并联驱动扬声器负载。第一开关还可以选择性地将第二子-通道的输出连接到第二扬声器端子，以使得第一和第二子-通道可以以桥接负载(BTL)配置驱动扬声器。当要并联驱动扬声器时，通道的第二开关选择性地将第二子-通道的接地连接到第二扬声器端子，或当扬声器以BTL配置驱动时，通道的第二开关可以被设置为无连接位置。放大器中的处理器或逻辑电路被配置为基于接收到或检测到的关于与连接到第一和第二扬声器端子的扬声器负载的阻抗和额定功率的信息来设置第一开关和第二开关的位置。附图说明图1是HB(半桥)配置中的典型的D类音频放大器输出级的示意图(现有技术)。图2是常规的FB(全桥)D类音频放大器拓扑的示意图，其可以被称为“BTL”BTL(桥接负载)配置(现有技术)。图3是外部BTL传统耦接的示意图(现有技术)。图4是包括用于组合通道的灵活放大器组合技术(“FAST”)的放大器的示意图(现有技术)。图5是在电流倍增(“CD”)配置中具有两个单极双掷(SPDT)开关的放大器的本公开技术的实现方式的示意图。图6是图5中的放大器在电压倍增(“VD”)配置中的实施方式的示意图。图7是图5中的放大器在负载断开(“LD”)配置中的实施方式的示意图。图8是在“VD”配置中的上放大器，和一个冗余的，在“LD”配置中的下放大器的示意图。图9是处于轨道放电(“RD”)配置的放大器的示意图。图10是根据本公开技术的至少一个实施方式的放大器通道或放大器“单元“的示意图，该放大器通道或放大器“单元”包括脉冲调制配置电路，该脉冲调制配置电路将外部提供的脉冲调制信号或内部生成的脉冲调制信号路由到放大器的通道中的第一和第二子-通道。图11是具有子-通道的放大器单元的示意图，其子-通道在被设置为“CD”或并联的负载配置中接收非反相PWM。输出SPDT保存一组两个扬声器端子(和一个输入信号连接)。图12是具有子-通道的放大器单元的示意图，该子-通道在两个内部子-通道的全桥耦接中接收反相PWM。图13是具有两个放大器通道的放大器单元的示意图，其两个放大器通道具有两个非共同参考(即，不共享公共接地)的电源单元(PSU)。两个放大器通道(单元)可以互为对方的冗余备份。图14是一个在轨道放电(RD)配置中保持扬声器负载断开的放大器单元的示意图，同时提供适当的PWM信号，以便将轨道放电至接近短路(一些寄生电阻会引起功耗，这取决于部件中和回路周围的走线的寄生电阻)。图15是根据本公开技术的多个方面的放大器的简化图，其示出了相同的通用物理线连接，而与所选择的内部配置无关。图16是根据本公开技术的一些实施方式的包括处理器的放大器的框图，该处理器被配置为根据检测到的扬声器负载的阻抗来设置子-通道的配置。图17示出了根据本公开技术的一些实施方式的允许堆叠子-通道的放大器拓扑。通过结合附图参考以下详细说明，可以更好地理解本文介绍的音频放大器，系统和方法的实施方式。具体实施方式现将更详细地描述以上介绍的音频放大器，系统和方法的多个示例。以下描述提供了具体的细节以对这些示例进行透彻的理解和可行性描述。然而，相关领域的技术人员将理解，可以在没有许多这些细节的情况下实施本文所讨论的技术。同样地，相关领域的技术人员还将理解，该技术可以包括本文未详细描述的许多其他特征。另外，下文将不详细示出或描述一些众所周知的结构或功能，以避免不必要地模糊相关描述。本文提供的标题仅为方便起见，并不一定影响请求保护的实施方式的范围或含义。此外，附图不一定按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸可以被扩大或减小以帮助增进对实施方式的理解。此外，尽管本公开的技术可以进行多种修改和替代形式，但是在附图中通过示例的方式示出了具体的实施方式，并且在下文对其进行详细描述。然而，其意图不是限制所描述的实施方式。实施方式旨在覆盖落入实施方式的范围内的所有修改，等同方式，和替代方式。下文使用的术语将以其最宽泛合理的方式来解释，即使其与实施方式的一些具体示例的详细描述结合使用。实际上，下文甚至可能会强调一些术语。但是，旨在以任何限制性方式解释的任何术语将在本部分中进行公开和明确的定义。如今，新的机架式放大器(或其他专业的音频放大器，包括用于有源扬声器的“平板放大器”)大多通过使用带有脉冲调制的D类拓扑，例如脉冲宽度调制(“PWM”)。与在线性区域中驱动的传统半导体相比，D类(与A，B，A/B，H等类相比)的优点是输出半导体的“导通”或“关断”状态。半导体按照欧姆定律消耗功率：它两端的电压乘以通过它的电流。在D类放大器中，半导体‘开关’要么完全“导通”，理想情况下意味着它们之间的电压是0V，要么完全“关断”，这意味着它们不携带电流。因此，理想情况下，D类放大器级没有功率损耗。然而，在开关从“关断”到“导通”以及从“导通”到“关断”的过渡时间，开关确实会消耗一些功率(开关损耗)。在“导通”时间内，开关的导通电阻为非零(非0V电压)，这意味着它确实会消耗一些功率(传导损耗)。开关损耗和传导损耗的大小是随半导体开关接近理想状态的程度而变化。最常见的(到目前为止)使用的D类半导体开关是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。对用于D类放大器的MOSFET的选择是基于多个因素，包括它必须能够阻断的电压和它必须能够传导的电流。一般地(从根本上来说)，电压越高，MOSFET就越不理想(成本更高)，电流越高，MOSFET就越不理想(成本更高)。在专业音频行业，放大器可能需要驱动截然不同的负载(扬声器)阻抗。在一些应用中，需要驱动具有低至2Ω(甚至更小)的阻抗的扬声器负载，而在分布式声音系统中，则需要最小化扬声器线路的电流传导，并且声音可以在恒定电压下分布(通常为70Vrms或100Vrms)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被配置为驱动扬声器负载的放大器，包括：/n第一子-通道，其被配置为使用调制的驱动信号来创建输入信号的放大版本；/n第二子-通道，其被配置为使用所述调制的驱动信号来创建所述输入信号的放大版本；/n可连接扬声器负载的第一扬声器端子和第二扬声器端子，其中所述第一子-通道的输出连接到所述第一扬声器端子；以及/n具有第一位置和第二位置的第一开关，其中，所述开关被配置为当所述第一开关处于所述第一位置时将所述第二子-通道的输出连接到所述第一扬声器端子，以并联地驱动所述扬声器负载，并在所述第一开关处于所述第二位置时将所述第二子-通道的所述输出连接到所述第二扬声器端子，使得所述第一子-通道和所述第二子-通道能够在桥接负载配置中驱动所述扬声器负载。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180223 US 62/634,7741.一种被配置为驱动扬声器负载的放大器，包括：
第一子-通道，其被配置为使用调制的驱动信号来创建输入信号的放大版本；
第二子-通道，其被配置为使用所述调制的驱动信号来创建所述输入信号的放大版本；
可连接扬声器负载的第一扬声器端子和第二扬声器端子，其中所述第一子-通道的输出连接到所述第一扬声器端子；以及
具有第一位置和第二位置的第一开关，其中，所述开关被配置为当所述第一开关处于所述第一位置时将所述第二子-通道的输出连接到所述第一扬声器端子，以并联地驱动所述扬声器负载，并在所述第一开关处于所述第二位置时将所述第二子-通道的所述输出连接到所述第二扬声器端子，使得所述第一子-通道和所述第二子-通道能够在桥接负载配置中驱动所述扬声器负载。


2.根据权利要求1所述的放大器，其中所述放大器还包括：
接收所述输入信号的输入信号端口；
耦接到所述输入信号端口的单个内部调制器，所述内部调制器被配置为从所述输入信号产生所述调制的驱动信号。


3.根据权利要求2所述的放大器，其中所述放大器包括：
输入端口，在该输入端口上可以接收来自外部调制器的调制的驱动信号；以及
开关，其被配置为将来自所述内部调制器的所述调制的驱动信号或来自所述外部调制器的所述调制的驱动信号连接到所述第一子-通道和所述第二子-通道。


4.根据权利要求1所述的放大器，还包括具有第一位置和第二位置的所述第二开关，所述第二开关被配置为当所述扬声器负载被并联驱动时，将所述第二子-通道的接地连接到所述第二扬声器端子。


5.根据权利要求4所述的放大器，其中所述第二开关的所述第二位置具有当所述扬声器负载将在所述桥接负载配置中驱动时会被使用的无触点位置。


6.根据权利要求1所述的放大器，其中所述第一子-通道和所述第二子-通道各自包括具有晶体管的半桥放大器，所述晶体管由内部或外部生成的调制的驱动信号驱动以产生所述输入信号的所述放大版本。


7.根据权利要求1所述的放大器，还包括反相器，当所述第一开关处于所述第二位置时所述反相器选择性地反相所述调制的驱动信号的极性，以在桥接负载配置中驱动所述扬声器负载。


8.根据权利要求4所述的放大器，还包括处理器，所述处理器被配置为执行指令以设置所述第一开关和所述第二开关的位置。


9.根据权利要求8所述的放大器，其中所述处理器被配置为执行指令以产生用于所述单个内部调制器的输入信号。


10.根据权利要求9所述的放大器，其中所述处理器被配置为执行指令，以将所述第一开关设置在所述第一位置，并且所述第二开关设置在第二无触点位置，并执行指令以控制反相器将用于所述单个内部调制器的由所述处理器产生的所述输入信号的极性反相，以降低所述第一子-通道和所述第二子-通道的电源轨上的电压。


11.根据权利要求1所述的放大器，还包括处理器，其被配置为执行程序指令，以确定附接到所述第一扬声器端子和所述第二扬声器端子的扬声器负载的阻抗和额定功率，并根据所确定的阻抗和额定功率来设置所述第一开关和所述第二开关的位置。


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【专利技术属性】
技术研发人员：安德斯·林德，马修·斯格莫，
申请(专利权)人：QSC公司，
类型：发明
国别省市：美国;US