高效放大器和在其中大幅降低电磁干扰的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于大幅降低电磁干扰(EMI)的高效放大器。该高效放大器包括将大功率信号提供至负载的输出级。高效放大器还包括在输出级的控制信号中产生定时非重叠的重叠保护电路，以及降低大功率信号的瞬时部分以基本降低EMI的边缘控制电路。可能采用电阻性源极负反馈实现重叠保护电路和边缘控制电路。本发明专利技术还公开了相关的方法。在一个实施例中，在蜂窝电话或移动音频设备中采用所述高效放大器和相关的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及电子电路与系统领域。更具体地，本专利技术涉及放大器电路领域。
技术介绍
开关功率放大器(比如D类放大器)潜在地为移动设备提供有效放大。但是，当在许多移动设备(如同蜂窝电话和移动音频设备)中使用时，常规的开关功率放大器呈现出问题。不幸的是，常规的开关功率放大器的驱动电路发射可能干扰其他移动设备的电磁干扰(EMI)。例如，EMI可能造成移动设备不能达到联邦通信委员会(FCC)标准。此外，快速的输出转变可能导致大的瞬时变化以及大功率信号中的过冲和负脉冲信号，所述大功率信号在常规的开关功率放大器中驱动输出级晶体管。这些瞬时变化可以损坏设备并严重降低放大器效率。常规的无源滤波器或常规的EMI降低电路两者都没有成功解决这些缺点。例如， 尽管集成的无源滤波器部分限制了大功率信号中的瞬时变化，但是这一类型的滤波器仍然不能限制由于驱动电路而引起的EMI。相反的，常规的EMI降低电路降低了 EMI但是忽略了限制大功率信号中的瞬时变化。人们期望能够连贯地同时减少EMI和常规开关功率放大器的大功率信号的大的瞬时变化以及过冲和负脉冲信号，而又没有显著的开关损耗或消弧电流(crowbar current)0因此，需要通过提供具有降低的EMI的、并且适合于在移动通信设备中实现的高效放大器，克服所述
中的缺点和缺陷。
技术实现思路
本专利技术涉及具有降低的电磁干扰的高效放大器，结合至少一幅附图进行了详细描述，并在权利要求中得到了更完整的阐述。根据本专利技术的一个方面，提供大幅降低电磁干扰(EMI)的高效放大器，所述高效放大器包括将大功率信号提供给负载的输出级；在所述输出级的第一控制信号中产生定时非重叠的第一重叠(overlap)保护电路；减慢所述大功率信号的瞬时部分以及降低所述大功率信号中的过冲和负脉冲信号的第一边缘控制电路，从而大幅降低所述EMI。优选地，调整所述第一重叠保护电路产生的所述定时非重叠，以在所述输出级中基本消除消弧电流。优选地，所述第一重叠保护电路包括至少两个晶体管，所述至少两个晶体管中的每一个包括可变的源极负反馈，所述源极负反馈是可调节的、以产生所述定时非重叠。优选地，所述可变的源极负反馈包括电阻性源极负反馈。优选地，所述第一重叠保护电路包括反相器，所述反相器通过第一可变阻抗与第一电源电压耦合，所述反相器通过第二可变阻抗与第二电源电压耦合。优选地，所述第一可变阻抗和所述第二可变阻抗是可调节的，以产生所述定时非重叠。优选地，所述第一边缘控制电路包括至少两个晶体管，所述至少两个晶体管中的每一个包括可变的源极负反馈，所述源极负反馈是可调节的、以减慢所述瞬时部分和降低所述大功率信号的过冲和负脉冲信号。优选地，所述可变的源极负反馈包括电阻性源极负反馈。优选地，所述第一边缘控制电路包括反相器，所述反相器通过第一可变阻抗与第一电源电压耦合，所述反相器通过第二可变阻抗与第二电源电压耦合。优选地，所述第一可变阻抗和所述第二可变阻抗是可调节的，以减慢所述瞬时部分和降低所述大功率信号中的过冲和负脉冲信号。优选地，所述第一边缘控制电路用于调节所述大功率信号的转换速率，从而减慢所述大功率信号的瞬时部分和降低所述大功率信号中的过冲和负脉冲信号。优选地，在蜂窝电话的D类放大器中采用所述高效放大器。优选地，所述高效放大器还包括在所述输出级的第二控制信号中产生第二定时非重叠的第二重叠保护电路；第二边缘控制电路。优选地，所述高效放大器还包括用于阻止所述第一控制信号和所述第二控制信号同时将ON信号提供给所述输出级的控制失效保护(failsafe)电路。优选地，所述控制失效保护电路包括或非门，所述或非门具有与所述第一重叠保护电路的输入耦合的输出。根据本专利技术的一个方面，提供在高效放大器中大幅降低电磁干扰(EMI)的方法， 所述方法包括接收已调信号；在所述高效放大器的输出级的控制信号中产生定时非重叠；在所述输出级中，减慢瞬时部分和降低大功率信号的过冲和负脉冲信号，从而大幅降低所述EMI。优选地，所述产生所述定时非重叠基本消除所述输出级中的消弧电流。优选地，所述产生所述定时非重叠包括改变所述高效放大器的重叠保护电路的负反馈阻抗。优选地，所述减慢所述瞬时部分和所述降低所述大功率信号的过冲和负脉冲信号包括改变所述高效放大器的边缘控制电路的负反馈阻抗。优选地，所述减慢所述瞬时部分和所述降低所述大功率信号的过冲和负脉冲信号包括调整所述大功率信号的转换速率。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的、在移动设备中实现的示范性开关放大器的概念性框图；图2A是根据本专利技术的一个实施例的、用于降低电磁干扰(EMI)的高效放大器的框图；图2B是根据本专利技术的一个实施例的、描述高效放大器中的定时非重叠的示意图；图3是根据本专利技术的一个实施例的、呈现在高效放大器中大幅降低EMI的方法的流程图；图4A是在常规的放大器电路中信号转变的示意图；图4B是根据本专利技术的实施例的、高效放大器电路中信号转变的示意图。具体实施例方式本专利技术涉及具有降低的电磁干扰(EMI)的高效放大器。尽管参照特定的实施例描述本专利技术，但是由此处所附的权利要求所确定的本专利技术的原理可以明显地超出此处描述的专利技术的特定描述的实施例的范围得以应用。此外，在本专利技术的描述中，为了避免使本专利技术的创造性方面模糊，一定的细节已经省去。省去的细节在本领域的普通技术人员的知识范围内。本申请中的图和它们伴随的细节描述仅仅涉及本专利技术的示范性实施例。为了维持简洁，使用本专利技术的原理的本专利技术的其他实施例并没有在本申请中进行特定描述或由图进行特定阐述。应该记住的是，除非另有注释，否则图中的相似的或对应的元件由相似的或对应的参考数字表明。此外，本申请中的图和说明通常不按比例，并且没有意图对应于实际的相对尺寸。开关功率放大器(比如D类放大器)典型地包括调制器、驱动器和负载。调制器将已调的脉冲信号提供至驱动器，所述驱动器可以使用晶体管的开关功能，以采用大功率信号驱动负载。但是，当在很多移动设备(包含蜂窝电话和移动音频设备)中使用时，有效的、常规的开关功率放大器可以呈现出问题。不幸的是，由常规的开关功率放大器的驱动电路产生的EMI可能干扰无线通信，并且可能破坏对联邦通信委员会(FCC)运行要求的遵守。 此外，常规的驱动电路可以体现出可能破坏灵敏的电子设备、消耗大量动态功耗以及降低放大器效率的大的瞬时电流变化。常规的无源滤波器和常规的EMI降低电路没有协调地解决这些问题。图1是根据本专利技术的一个实施例的、包括高效放大器102的移动设备环境100的框图。如图1中所示，高效放大器102将大功率信号182提供至负载190，所述负载190可能包括例如扬声器、移动设备耳机或多功能设备。高效放大器102可能包括脉宽调制器/ 脉冲密度调制器110和驱动电路130。驱动电路130可能包括预驱动器级140(pre-driVer stage)和输出级180。高效放大器102可能集成至半导体铸模中和/或在蜂窝电话或移动音频设备中实现。注意的是，尽管图1将来自高效放大器102的大功率信号182表示为单端输出，但是更一般地，高效放大器102可以适应于提供不同的输出至诸如负载190的负载。图2A是描述高效放大器202的示意图，该图进一步描述了图1中的高效放大器 102所提供的示范性本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种大幅降低电磁干扰（ＥＭＩ）的高效放大器，其特征在于，所述高效放大器包括：将大功率信号提供至负载的输出级；在所述输出级的第一控制信号中产生定时非重叠的第一重叠保护电路；减慢所述大功率信号的瞬时部分以及降低所述大功率信号中的过冲和负脉冲信号的第一边缘控制电路，从而大幅降低所述ＥＭＩ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈建龙，蒋曦晟，
申请(专利权)人：美国博通公司，
类型：发明
国别省市：US