转换功率放大器制造技术

转换功率放大器被用于例如音频应用中。应用Ｄ类技术被用来获得效率特性。为了进一步改善转换功率放大器，建议将多个低功率转换功率级组合成一个较大的放大器。转换功率放大器的精度和效率得以提高，而没有恶化噪声和ＥＭＩ。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用来提供音频输出信号的转换功率放大器。由欧洲专利申请EP-A-0930700可知一种所谓的D类放大器，该放大器在一个输入端接收所谓的PCM输入信号。使用传统的D类技术，三种非理想的特性，即效率、线性度或EMI中任何一种特性可以得到改善，其代价是其它两种非理想特性中的至少一种无法改善。转换频率与所要求的信号带宽成正比。此外，诸如DSD(直接流式数字(Direct Stream Digital))的高重复频率将转化为一种很高的转换噪声，导致效率降低。DSD信号表示使用下述参数的音频信号，采样频率＝44.1kHz的64或48倍，1位，经噪声整形，最大调制指数为50％，使用带宽60kHz，频谱信息高达100kHz。本专利技术的目的是改善已知的转换功率放大器。为达此目的，根据本专利技术的转换功率放大器包括独立权利要求的特征。通过将多个低功率的转换功率级组合成一个较大的放大器，转换功率放大器的精度和效率得以改善。这样，就可以提高转换功率放大器的效率而不会恶化其它的非理想特性。本专利技术的实施方案在从属权利要求中描述。多相的优势在于输出转换器仅需供给全部功率的一小部分，转换器较小因而转换较快，损耗低，输出转折点的数目分布于这些较小的转换器之间，定时误差在一次转换中的影响将是单级情况下的1/n。一种特定的驱动方法用于考虑信号电压的低损耗混合。设计了一种感应混合器用来提供无误差混合。该方法用于低失真、高效率地将例如DSD信号直接转换成模拟功率。本专利技术及其可选地用来实现本专利技术的优势的附加技术特征，将从下面和随后描述的参考实例加以描述并澄清，并且示于附图中。此处表示附图说明图1是根据本专利技术的转换功率放大器的方框示意图，图2是根据本专利技术的带有DSD输入信号的转换功率放大器的更详细的方框示意图，图3是根据本专利技术的带有PCM输入信号的转换功率放大器实例的方框示意图，图4是转换功率放大器的一个模拟实现的方框示意图，图5是一个感应器求和装置实例。图1用方框示意图表示转换功率放大器SPA的一个实例。在输入端I转换功率放大器接收输入信号。输入端I耦合到输入单元INU，该输入单元INU用于将输入信号转换成可以用于多相驱动单元MPDU中的信号。多相驱动单元的输出耦合到功率级PS，功率级的输出耦合到求和单元SUMU，求和单元的输出经过一个低通滤波器耦合到转换功率放大器的输出O。多相的优势在于输出转换器仅需供给全部功率的一小部分，转换器较小因而转换较快，损耗低，输出转折点的数目分布于这些更小的转换之间，定时误差在一次转换中的影响将是单级情况的1/n。图2表示转换功率放大器SPA2的一个实例，该放大器SPA2在其输入端I2接收一个所谓的DSD信号，输入端I2经过输入单元INU2耦合到一个多相驱动单元MPDU2。在本例中，也是多相驱动单元耦合到功率级PS2。功率级的输出耦合到求和单元SUMU2。求和单元的输出经过低通滤波器LPF2耦合到转换功率放大器的输出O2。在本例中，输入单元INU2对输入DSD信号进行滤波，并提供k个信号到多相驱动单元MPDU2。多相驱动单元提供n个驱动信号给功率级PS2，PS2在本例中是一个n相功率级。功率级的输出耦合到一个用来对n个不同输出信号求和的求和单元。求和单元的输出经过一个低通滤波器LPF2，如LC低通滤波器，耦合到该转换功率放大器SPA2的输出端O2。这种产生增益的方法允许DSD信号充分地调节放大器，即使它的调节电平太低。图3表示根据本专利技术的转换功率放大器SPA3的另一个实例。在该实例中，输入端I3接收一个所谓的PCM信号，该输入端耦合到输入单元INU3。在本例中，也是输入单元耦合到多相驱动单元MPDU3。该多相驱动单元耦合到功率级PS3。功率级的输出耦合到求和单元SUMU3。求和单元经过低通滤波器LPF3耦合到转换功率放大器的输出端O3。本例中使用一个PCM信号代替DSD信号。输入单元INU3在本例中包含一个前级采样器(upsamples)和一个噪声整形器，为多相驱动单元MPDU3提供k个信号。图4表示转换功率放大器SPA4作为模拟放大器的实例。在本例中，输入端I4接收一个模拟输入信号。该输入端耦合到输入单元INU4。本例中，输入单元包含一个减法器SUB4，用来从所述输入信号中减去一个控制信号CS4。也可能从例如输出端O4增加第二控制信号CS42。减法器的输出经过滤波单元FU4和AD转换器单元ADC4耦合到多相驱动单元MPDU4。在本例中也是多相驱动单元的输出耦合到功率级PS4。功率级的输出耦合到求和单元SUMU4。求和单元的输出经过低通滤波器LPF4耦合到转换功率放大器的输出端。在本例中，转换功率放大器SPA4接收一个模拟输入信号。当强调经济性多于直接处理数字音频信号的能力时，为保证在一个模拟环境中的应用，多相操作的优势仍然是明显的。这一点是由模拟控制环路来实现的，如使用在过采样低比特ADC转换器中的那样，其输出馈送到具有与功率级同样多相数的快速ADC中。ADC的输出可以按前面所述进行处理。控制环路的输入是输入与求和单元SUMU4之后的输出之间的差值，多余的反馈信号在输出滤波器的几点上也可以取消，包括输出端。图5表示一个感应器求和单元SUMU5的实例。该求和单元SUMU5具有高精度地将信号求和(实际上是取平均)的方式，其使用的是自耦变压器。求和的精度不受铁芯特性的影响。信号通过放大器A1-A4供给线圈L1和L2。线圈L1和L2耦合到输出线圈L3。应当注意，通过增加一级求和可以使级数加倍，作为最大的优势之一，该方法具有很高的求和精度。求和网络求与输出滤波器隔离，输出电流不会使铁芯磁化。纹波电流可以做到很小。且线圈的大小与传递的功率大小无关。此外通过这种方式增加信号可以忽略感应器的公差。以上根据一些实例对本专利技术进行了描述，本领域的技术人员将对本专利技术范畴之内许多变化很清楚。权利要求1.转换功率放大器，包含一个用来转换输入信号的输入单元，多个并联的低功率转换功率级，一个用来驱动功率级的驱动单元和一个将功率级的输出信号求和的求和单元。2.如权利要求1所述的转换功率放大器，其特征在于驱动单元是一个多相驱动单元。3.如权利要求1所述的转换功率放大器，其特征在于多个并联的低功率转换功率级是一个N级功率级。4.如权利要求1所述的转换功率放大器，其特征在于求和单元是一个感应求和单元。5.如权利要求1所述的转换功率放大器，其特征在于输入单元包含一个FIR滤波器且输入信号是一个DSD信号。6.如权利要求1所述的转换功率放大器，其特征在于输入单元包含一个前级采样器(upsamples)和一个噪声整形器，且输入信号是一个PCM信号。7.如权利要求1所述的转换功率放大器，其特征在于输入单元包含一个滤波单元和一个AD转换器，且输入信号是模拟信号。8.用于如权利要求1所述的转换功率放大器中的分相驱动单元。9.用于如权利要求1所述的转换功率放大器中的功率级。10.用于如权利要求1所述的转换功率放大器中感应求和单元。11.驱动一种转换功率放大器的方法。全文摘要转换功率放大器被用于例如音频应用中。应用D类技术被用来获得效率特性。为了进一步改善转换功率放大器，建议将多个低功率转换功率级组合成一个较大的放大器。转换功率放大器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
转换功率放大器，包含一个用来转换输入信号的输入单元，多个并联的低功率转换功率级，一个用来驱动功率级的驱动单元和一个将功率级的输出信号求和的求和单元。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BJG普策伊斯，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]