切换电路、对应设备及方法技术

本公开的实施例涉及切换电路、对应设备及方法。切换电路包括经由滤波器网络为电负载供电的第一半桥和第二半桥。在交替切换序列期间，第一晶体管对(一个半桥中的高侧和另一个半桥中的低侧)被切换到不导通状态，并且第二晶体管对(该另一个半桥中的高侧和该一个半桥中的低侧)被切换到导通状态。电流流动线路由半桥的输出之间的电感、第一开关和第二开关提供。在中

【技术实现步骤摘要】
切换电路、对应设备及方法
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2022年06月15日提交的意大利专利申请号102022000012683的优先权权益，其内容在法律允许的最大范围内通过引用以其整体并入于此。


[0003]本说明涉及切换电路。
[0004]一个或多个实施例可以被应用于例如D类桥式功率放大器中的桥式切换功率级。

技术介绍

[0005]功率耗散是切换功率级的一个重要参数。
[0006]不仅在中等和高输出功率水平下，而且在低功率水平和静态条件下，都需要尽可能减少功率耗散：在音频功率设备中，信号的性质使得总操作时间的不可忽略部分位于从Pout＝0(零输出功率，即静态状态)到小于最大输出功率的1/100的输出功率Pout的区域中。
[0007]出于该原因，除了高信号操作期间耗散的功率外，低信号操作期间和静态状态下耗散的功率也起作用：在后一种情况下耗散的功率会影响相关联散热器的定型，并且在电池供电设备的情况下，会影响用于为设备供电的电池的持续时间。
[0008]机动车市场是一个在各种条件下(包括在低输出功率下的操作)的耗散功率目标变得越来越严格的领域。
[0009]例如，在美国专利公开号2019/0238094(对应于EP3522373B1)中已经考虑了减少中
‑
低到高输出功率的功率耗散，其内容通过引用并入本文。
[0010]在该文献中，公开了一种被配置成经由滤波器网络为负载供电的切换电路级，该切换电路级包括控制电路装置，该控制电路装置被配置成控制切换电路级的半桥中的晶体管的交替切换序列。电流流动线路被提供在半桥的输出节点之间，该电流流动线路包括两个开关之间的电感。第一电容和第二电容与半桥的输出节点耦合。在将第一对晶体管切换到不导通状态与将第二对晶体管切换到导通状态之间的半桥中的晶体管的交替切换序列的间隔处，控制电路装置将第一开关和第二开关切换到导通状态。
[0011]本领域需要对提供在注意低功率操作和/或静态状态条件的情况下减少功率耗散的改进解决方案做出贡献。

技术实现思路

[0012]一个或多个实施例可以涉及一种电路。
[0013]一个或多个实施例可以涉及对应的设备(例如，D类音频功率放大器)。
[0014]一个或多个实施例可以涉及对应的方法。
[0015]在一个实施例中，一种电路包括切换电路级和控制电路装置。切换电路级包括第一半桥和第二半桥，第一半桥和第二半桥包括第一高侧晶体管和第二低侧晶体管，第一半
桥和第二半桥在其中包括高侧晶体管与低侧晶体管之间的相应输出节点，输出节点被配置成：经由输出节点与电负载之间的相应滤波器网络为负载供电。控制电路装置被配置成：控制第一半桥和第二半桥中的高侧晶体管和低侧晶体管的交替切换序列，其中第一对晶体管被切换到不导通状态，第一对晶体管包括半桥中的一个半桥中的高侧晶体管和半桥中的另一个半桥中的低侧晶体管，并且第二对晶体管被切换到导通状态，第二对晶体管包括半桥中的该另一个半桥中的高侧晶体管和半桥中的该一个半桥中的低侧晶体管。
[0016]该电路还包括：电流流动线路，在第一半桥和第二半桥中的输出节点之间，电流流动线路包括具有相对端子的电感，相对端子被耦合到第一开关和第二开关，第一开关和第二开关能够选择性地在不导通状态与至少一种导通状态之间切换；以及第一电容和第二电容，与第一半桥和第二半桥的输出节点耦合。
[0017]控制电路装置被配置成交替地：在第一操作模式中操作，其中控制电路装置响应于将第一对晶体管切换到不导通状态并且将第二对晶体管切换到导通状态，在所述交替切换序列的间隔处将第一开关和第二开关切换到至少一种导通状态；或在第二操作模式中操作，其中控制电路装置响应于将第一对晶体管切换到不导通状态并且将第二对晶体管切换到导通状态，在所述交替切换序列中的间隔处避免将第一开关和第二开关切换到至少一种导通状态。
[0018]在一个实施例中，一种设备包括：PWM调制器，用于接收输入信号并且从中产生PWM调制的驱动信号；如上所述的电路，与PWM调制器耦合，其中第一半桥和第二半桥被配置成由所述PWM调制的驱动信号驱动；以及相应低通滤波器网络，耦合到第一半桥和第二半桥的输出节点。
[0019]在一个实施例中，一种放大输入信号的方法包括：将输入信号施加到如上所述的设备中的PWM调制器；以及在耦合到第一半桥和第二半桥的输出节点的所述相应低通滤波器网络处，获得输入信号的放大副本。
附图说明
[0020]现在将参考附图通过仅为示例的方式描述一个或多个实施例，在附图中：
[0021]图1是具有降低的切换损耗的切换放大器的示例性框图；
[0022]图2是如图1中图示的放大器中的功率级的示例性电路图；
[0023]图2A是图2中图示的功率级中的某些元件的可能实施方式的示例性电路图；
[0024]图3包括共享共用时间标度的各种图，这些图例示了可能出现在如图1中图示的放大器中的某些信号的可能时间行为；
[0025]图4是控制电路装置的示例性图，该控制电路装置可以耦合到如图2中图示的功率级，以产生如图3中例示的操作；
[0026]图5是如先前图中图示的放大器的可能操作模式的示例性流程图；
[0027]图6包括共享共用时间标度的各种图，这些图例示了可能出现在如图1中图示的放大器中的某些信号的可能时间行为；
[0028]图7是图示根据本说明的实施例中的切换放大器的可能修改的框图；
[0029]图8是根据本说明的实施例中的切换放大器中的控制电路装置的示例性图；
[0030]图9包括共享共用时间标度的各种图，这些图例示了可能出现在根据本说明的实
施例中的切换放大器中的某些信号的可能时间行为；
[0031]图10和图11是根据本说明的实施例中的切换放大器的可能操作模式的示例性流程图；
[0032]图12是根据本说明的实施例中的切换放大器的总体框图；
[0033]图13是图示实施例的可能实现细节的功能框图；
[0034]图14是图13中详述的元件的可能操作的示例流程图；
[0035]图15和图16是图12至图14中详述的元件的可能操作的另一示例性时间图；
[0036]图17是图示实施例的可能实现细节的功能框图；以及
[0037]图18是图示可以被包括在本说明的实施例中的有限状态机(FSM)的可能操作的图。
具体实施方式
[0038]不同附图中的对应附图标记通常指代对应的部分，除非另有指示。
[0039]附图被绘制以清楚地图示实施例的相关方面，并且不一定是按比例绘制的。
[0040]图中绘制的特征的边缘不一定指示特征范围的终止。
[0041]此外，为了简单和便于解释，贯穿本说明可以应用相同的名称来表示电路节点或线路以及在该节点或线路处出现的信号。
[0042]在随后的说明中，说明了一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，包括：切换电路级，包括第一半桥和第二半桥，每个半桥包括高侧晶体管和低侧晶体管，在所述高侧晶体管与所述低侧晶体管之间具有输出节点，所述第一半桥和所述第二半桥的所述输出节点被配置成：经由所述输出节点与电负载之间的相应滤波器网络为所述负载供电；控制电路装置，被配置成：控制所述第一半桥和所述第二半桥中的所述高侧晶体管和所述低侧晶体管的交替切换序列，其中第一对晶体管被切换到不导通状态，所述第一对晶体管包括所述半桥中的一个半桥中的所述高侧晶体管和所述半桥中的另一个半桥中的所述低侧晶体管，并且第二对晶体管被切换到导通状态，所述第二对晶体管包括所述半桥中的所述另一个半桥中的所述高侧晶体管和所述半桥中的所述一个半桥中的所述低侧晶体管；以及电流流动线路，在所述第一半桥和所述第二半桥中的所述输出节点之间，所述电流流动线路包括具有相对端子的电感，所述相对端子被耦合到第一开关和第二开关，其中所述第一开关和所述第二开关能够选择性地在不导通状态与至少一种导通状态之间切换；以及其中所述控制电路装置被配置成：在所述切换电路级以第一功率水平操作的第一操作模式中，响应于将所述第一对晶体管切换到所述不导通状态并且将所述第二对晶体管切换到所述导通状态，在所述交替切换序列的间隔处将所述第一开关和所述第二开关切换到所述至少一种导通状态；以及在所述切换电路级以低于所述第一功率水平的第二功率水平操作的第二操作模式中，响应于将所述第一对晶体管切换到所述不导通状态并且将所述第二对晶体管切换到所述导通状态，在所述交替切换序列中的间隔处避免将所述第一开关和所述第二开关切换到所述至少一种导通状态。2.根据权利要求1所述的电路，其中：在所述第一操作模式中，所述控制电路装置被配置成：向所述第一开关和所述第二开关发送切换命令，从而相对于将所述第一对晶体管切换到所述不导通状态而以第一延迟切换到所述至少一种导通状态；以及在所述第二操作模式中，所述控制电路装置被配置成：向所述第一开关和所述第二开关发送切换命令，从而相对于将所述第一对晶体管切换到所述不导通状态而以第二延迟切换到所述至少一种导通状态；其中所述第二延迟比所述第一延迟更长。3.根据权利要求2所述的电路：其中所述第一延迟比将所述第一对晶体管切换到所述不导通状态与将所述第二对晶体管切换到所述导通状态之间的时间更短；以及其中所述第二延迟比将所述第一对晶体管切换到所述不导通状态与将所述第二对晶体管切换到所述导通状态之间的时间更长。4.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路装置被配置成产生控制信号，所述控制信号具有第一逻辑水平和第二逻辑水平，所述第一逻辑水平指示所述切换电路级以所述第一功率水平操作以选择所述第一操作模式，所述第二逻辑水平指示所述切换电路级以所述第二功率水平操作以选择所述第二操作模式。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述控制电路装置包括输入侧电路装置，所述输入
侧电路装置被配置成：接收驱动所述切换电路级的输入信号以及输入基准信号，所述输入基准信号优选为被施加到所述切换电路级的供电电压的函数；执行所述输入信号的绝对值与所述输入基准信号的比较；以及产生所述控制信号：响应于所述比较指示所述输入信号的所述绝对值高于所述输入基准信号，所述控制信号具有所述第一逻辑水平；以及响应于所述比较指示所述输入信号的所述绝对值低于所述输入基准信号，所述控制信号具有所述第二逻辑水平。6.根据权利要求5所述的电路，其中所述输入侧电路装置包括缩放电路装置，所述缩放电路装置被配置成：在所述比较之前，执行所述输入信号和/或所述输入基准信号的缩放。7.根据权利要求5所述的电路，其中所述输入侧电路装置包括延迟特征，所述延迟特征被配置成：响应于所述比较指示所述输入信号的所述绝对值低于所述输入基准信号，延迟具有所述第二逻辑水平的所述控制信号的发出。8.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路装置被配置成：感测被提供给所述电负载的负载电流的强度；将所述负载电流的所述强度与电流强度阈值进行比较；响应于感测到的所述负载电流的所述强度高于所述电流强度阈值，以所述第一操作模式操作；以及响应于感测到的所述负载电流的所述强度低于所述电流强度阈值，以所述第二操作模式操作。9.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路装置被配置成：在被切换到所述不导通状态时，感测跨所述第一对晶体管中的所述高侧晶体管和所述低侧晶体管的电压降，所述第一对晶体管包括所述半桥中的一个半桥中的所述高侧晶体管和所述半桥中的另一个半桥中的所述低侧晶体管；执行感测到的所述电压降与电压阈值的比较；响应于感测到的所述电压降高于所述电压阈值，以所述第一操作模式操作；以及响应于感测到的所述电压降低于所述电压阈值，以所述第二操作模式操作。10.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路装置被配置成：在被切换到不导通状态时，感测跨所述半桥中的所述一个半桥或另一个半桥中的所述低侧晶体管的低侧电压降；执行感测到的所述低侧电压降与低侧电压阈值的比较；响应于感测到的所述电压降高于所述低侧电压阈值，以所述第一操作模式操作；以及响应于感测到的所述电压降低于所述低侧电压阈值，以所述第二操作模式操作。11.根据权利要求10所述的电路，其中所述控制电路装置被配置成：响应于感测到的所述电压降高于所述低侧电压阈值，将计数器设置为高值，所述计数器在归零间隔中递减至零；通过检查感测到的所述低侧电压降在所述计数器的所述归零间隔期间是否再次高于所述低侧电压阈值，来检查感测到的...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：