抑制D类功率放大器POP音的频率切换电路及其方法技术

本发明专利技术通过在电路中加入高频振荡的ＰＷＭ波来抑制Ｄ类功率放大器中的ＰＯＰ音。高频振荡的ＰＷＭ波可通过自激振荡产生，在电源开启时先以上述高频振荡的ＰＷＭ波起振，由于起振频率高，第一个脉冲宽度较小，引起的ＰＯＰ音也很小至忽略不计，若干个周期后，再通过ＭＯＳ开关切换回低频起振，此时第一个宽脉冲所产生的噪音已非常微弱。在电源关闭时刻，也先切换到高频振荡，延时几个周期后再将输出级关闭，这样可有效抑制电源开启及关闭时产生的ＰＯＰ音。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种频率切换电路及其方法，尤其是一种应用于D类功率放大器的频率切换电路及其方法。
技术介绍
随着音响系统的数字化以及便携式产品的市场化，D类功率放大器作为模拟功放的替代产品现已广泛地被市场接受。其最大特点就是能够在保持最低失真的情况下得到最高的效率。D类放大器采用的是脉宽调制(PWM)技术，脉宽调制(PWM)技术是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码，以调节一系列矩形脉冲的宽度。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM方式进行编码。输出的PWM信号驱动功率开关管，再通过滤波器就得到了输出信号。如图4所示，是一般D类放大器工作的基本原理图，通过三角波作为载波对输入信号在调节器80中进行调制，得到PWM信号，其用来驱动功率开关管81，再通过解调滤波器82就得到了输出信号。D类放大器中通过PWM信号来驱动功率开关管，一般来讲，所述的功率开关管为H桥功率开关管。现有技术中，可以是同向的2个PWM波形，分别驱动相应的功率开关管，也可以是反向的2个PWM波形，分别驱动相应的功率开关管。2对功率开关管的栅极驱动电压为方向相反，这样每对功率开关管都相当于一个开关。其中2个同向但宽度不同的PWM波，如果有一个先起振会产生POP音(爆音)，但此类情况的POP音通常较小，对功放的效果没有很大的影响。而另一种情况，反向的2个PWM波形就可能产生比较大的POP音，下面主要说明这种情况。如图5所示，为D类功率放大器输出级的示意图。经过比较器70的输出信号分成两路，一路通过反向器72后输入H桥功率开关管，另一路直接输入H桥功率开关管。这种调制方式下，两对功率开关管的PWM波A、B是同步相反的矩形波，如图6所示。在正常工作时，一个连续的PWM信号在频域上通常包括三种频率，一是被调制信号的频率，二是开关PWM信号频率，三是开关频率的镜像频率。其中高频的开关频率和镜像频率都是不需要的，可通过一个低通滤波器去除或者衰减，这样残留的高频信号人耳已无法听见。但是在电源开启或关闭时，这种PWM波的工作情况就不同。起振以前，功率开关管两边的输出电平都为0，起振时刻，有一边会先由0跳变为1，如图7所示，为PWM波A、B起振时的波形图，其中这个由0-1的跳变就会产生POP音，一定程度上影响了放音效果。因此，有必要专利技术一种技术来克服和抑制现有的D类放大器会产生POP音的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于抑制D类功率放大器在电源开启或关闭时而产生的POP音。针对这一缺陷，本专利技术在电源开启或关闭时加入高频振荡装置，具体来说，就是在电源开启时先以高频起振，减少脉冲宽度，再切换回低频振荡；电源关闭时，先切换回高频起振，再将输出级关闭。一种抑制D类功率放大器POP音的频率切换电路，包括比较器，用以接受输入信号及载波信号，产生调制的低频PWM信号；H桥功率开关管，与比较器的输出端相连接，由上述产生的低频PWM信号进行驱动；本频率切换电路还包括一可产生高频PWM信号，并使该高频PWM信号与所述低频PWM信号可被选择性的连接到所述H桥功率开关管的高频PWM信号装置。具体操作方法为步骤一，电源开启后，以高频PWM信号起振；步骤二，高频PWM信号起振一段时间后，切换到低频PWM信号，进入低频振荡，即正常的工作周期；以及步骤三，低频输出信号控制H桥功率开关管。通过本专利技术的频率切换电路及方法可有效地抑制传统的D类功放在电源开启和关闭时产生的POP音，改善放音效果，且电路的改动也较为简易。步骤四，电源关闭时，先产生一个探测到电源关闭的控制信号，随之切换到高频PWM信号，经过一段时间的延时后，再将输出级关闭。附图说明图1是本专利技术第一实施例，当电源开启时频率切换电路的示意图。图2是本专利技术第二实施例中产生高频振荡的另一种方式的示意图。图3是本专利技术电源关闭时频率切换电路的示意图。图4是现有技术中D类功放的原理示意图。图5是现有技术中D类功放输出级的示意图。图6是现有技术中D类功放开关管输出的反向PWM波形图。图7是现有技术中D类功放起振时刻输出的反向PWM波形图的一种情况的示意图，B是先跳变的波形。实施方式下面参照附图，针对两个反向的PWM波形这种情况，对本专利技术的技术方案作进一步的描述。本专利技术的主要思想是通过切换两种不同频率的PWM信号来实现抑制POP音的。由于只有在PWM信号开始或者结束的时候，才有可能产生POP音，而且由于POP音的大小与PWM信号起振时的第一个脉冲的宽度有关，第一个脉冲越宽，产生的POP音越大，反之，产生的POP音就越小。因此，本专利技术通过在在电源开启或关闭时，通过切换两种不同频率的PWM信号来抑制POP音的产生。请参看图1，为本专利技术的第一实施例，包括一比较器10，一反向器12，一H桥功率开关管，一高频PWM信号装置(未标号)。该高频PWM信号装置包括一振荡器(图中未示)，一计数器11及一第一开关17。图中有两个不同频率的PWM信号，其中低频PWM信号是输入信号1经过比较器10调制产生的，此处的低频是指一般的正常工作的PWM信号，是相对于开关切换时的高频PWM信号而言的。而高频PWM信号一般通过振荡器产生的。然后，通过第一开关17来选择输出哪一个信号，其中第一开关17通常为MOS开关。选定的输出信号将被分成两路分别控制相应的H桥功率开关管，其中一路输出信号通过一反向器12，这样就形成两个相反的PWM信号，分别进入H桥的两对功率开关管13，14，15，16。电源开启时，先将上述第一开关17切换到高频PWM信号，这样电路就以高频PWM信号起振，由于起振频率很高，第一个脉冲宽度很小，因此，所引起的POP音也就很小。高频起振一段时间(一周期或若干个周期)后，通过计数器11(诚然，也可以其他延时器)的控制，将第一开关17自动切换到比较器10的输出端接收低频PWM信号，进入低频振荡，此时整个电路已经处于振荡的正常状态，这样从高频PWM信号切换到低频PWM信号时的第一个宽脉冲所产生的噪音就非常微弱而不容易感知，从而有效抑制了电源开启时由于第一个脉冲跳变所产生的POP音。在高频起振或频率切换时的PWM信号，这样从频域意义上来说，就是通过高频起振的方式，将所有我们不需要的频率能量推向高频，因此在低频以内的能量非常少，在本优选的实施方式中，该低频一般为20KHz为宜。其中，在本实施方式中，高频振荡通过一般振荡器产生，如环形振荡器等，这是本
所熟知惯用的技术，在此不作详述。诚然，也可以如图2中所示的第二中实施例中的方案实现，即直接利用图1中的比较器10，再加上一第二开关21及一延时器22形成一反馈回路得到高频振荡。输入信号1经比较器10的输出，再通过一延时器22(或计数器)将信号进行一定延时后，反馈回比较器20的输入端，产生自激振荡，只要符合相位和幅度的振荡条件，就可以得到高频的PWM波，该第二实施例中高频PWM信号和低频PWM信号的输出端是同一个。在电源开启时，该第二开关21闭合，比较器10输出端输出高频信号，则低频信号被覆盖。经过延时器22一定延时后，该第二开关21断开，切断了高频反馈回路，比较器输出端输出的低频信号被接受，就回到了正常工作状态。较优地，高频振荡频率可定在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制Ｄ类功率放大器ＰＯＰ音的频率切换电路，包括：比较器，用以接受输入信号及载波信号，产生调制的低频ＰＷＭ信号；Ｈ桥功率开关管，与比较器的输出端相连接，由上述产生的低频ＰＷＭ信号进行驱动；其特征在于，还包括一可产生 高频ＰＷＭ信号，并使该高频ＰＷＭ信号与所述低频ＰＷＭ信号可被选择性的连接到所述Ｈ桥功率开关管的高频ＰＷＭ信号装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍圣坤，任永青，朱昊，
申请(专利权)人：埃派克森微电子上海有限公司，埃派克森微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]