一种边沿斜率控制的D类音频功率放大器的功率管栅极驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种D类音频功率放大器的驱动电路及其驱动信号处理方法，该D类音频功率放大器的驱动电路至少包括功率开关元件、驱动器；驱动器输出端与功率开关元件驱动端连接，还包括三个逻辑控制器，用于控制输入信号和所述驱动器的驱动能力；驱动器至少包括第一组开关元件、第二组开关元件、第三组开关元件和第四组开关元件。由于本发明专利技术的D类音频功率放大器的驱动电路采用了多个开关元件对驱动信号的驱动能力进行即时调整，仅在系统需要大的驱动能力是通过逻辑控制器控制多个开关元件使驱动信号的驱动能力增大，使得该D类音频功率放大器的驱动电路实现低电磁干扰的同时实现低谐波失真。

【技术实现步骤摘要】
一种边沿斜率控制的D类音频功率放大器的功率管栅极驱动器
本专利技术涉及音频功率放大
，尤其涉及一种D类音频功率放大器的驱动电路及其驱动信号处理方法。
技术介绍
D类音频功率放大器的驱动电路的功率输出级采用开关工作模式，静态功耗很小，能够实现较高的效率。D类音频功率放大器的驱动电路的音频输出信号为占空比随音频输入信号变化的梯形波。由于人耳只能够听到20～20Khz的音频信号，因此不需要额外的滤波器来从音频输出信号中提取音频信号。现有技术中的D类音频功率放大器的驱动电路在对输出功率管采用恒定尺寸的MOS管进行线性电流源驱动时，在不同的负载电流条件下会使音频输出信号的电压有不同的上升斜率和下降斜率，这也就导致了在不同的输出功率条件下有不同的电磁干扰辐射和谐波失真情况。当驱动电路只满足最大驱动能力的要求时，在较小负载时能使音频输出信号产生较快的变化，但会导致系统出现较强的电磁干扰。虽然音频输出信号中的电磁干扰是听不到的，但是该电磁干扰会通过传导、辐射来干扰系统其他电路的正常工作，尤其会干扰收音机的工作。当驱动电路只满足最小驱动能力的要求时，则会导致D类音频功率放大器的驱动电路在较大负载时，音频输出信号变化得太缓慢，使得音频输出信号产生较大的谐波失真。电磁干扰和谐波失真成为了限制D类音频功率放大器的驱动电路应用的因素。因此，本领域的技术人员致力于开发一种D类音频功率放大器的驱动电路的系统以克服上述缺陷。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种D类音频功率放大器的驱动电路及其驱动信号处理方法，以保证D类音频功率放大器的驱动电路在设计时不需要在电磁干扰和谐波失真之间折中，使D类音频功率放大器的驱动电路实现低电磁干扰的同时实现低谐波失真。为实现上述目的，本专利技术提供了一种D类音频功率放大器的驱动电路，至少包括功率开关元件、第一驱动器和第二驱动器；，其特征在于：所述第一驱动器包括第一组开关元件、第二组开关元件，所述第二驱动器包括第三组开关元件和第四组开关元件；所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件和所述第四组开关元件都至少包括两个开关元件；所述驱动电路还包括三个逻辑控制器：第一逻辑控制器、第二逻辑控制器和第三逻辑控制器；所述第一逻辑控制器用于控制所述第一驱动器的驱动能力；所述第二逻辑控制器用于控制所述第二驱动器的驱动能力；所述第三逻辑控制器用于控制输入信号；所述输入信号输入所述第三逻辑控制器的输入端；所述第三逻辑控制器的第一输出端与所述第一逻辑控制器的输入端连接；所述第三逻辑控制器的第二输出端与所述第二逻辑控制器的输入端连接所述第一逻辑控制器的输出端与所述第一组开关元件和所述第二组开关元件驱动端连接；所述第一组开关元件的输入端与高电平连接，所述第二组开关元件的输入端与低电平连接；所述第一组开关元件和所述第二组开关元件的输出端与所述功率开关元件的第一驱动端连接；所述第一组开关元件和所述第二组开关元件的输出端还与所述第二逻辑控制器的反馈端连接；所述第二逻辑控制器的输出端与所述第三组开关元件和所述第四组开关元件驱动端连接；所述第三组开关元件的输入端与高电平连接，所述第四组开关元件的输入端与低电平连接；所述第三组开关元件和所述第四组开关元件的输出端与所述功率开关元件的第二驱动端连接；所述第三组开关元件和所述第四组开关元件的输出端还与所述第一逻辑控制器的反馈端连接；所述第一组开关元件和所述第三组开关元件控制第一驱动信号与所述高电平连接；所述第二组开关元件和所述第四组开关元件控制第二驱动信号与所述低电平连接。较佳地，所述第一组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的；所述第二组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的；所述第三组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的；所述第四组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的。较佳地，所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件和所述第四组开关元件所至少包括的两个所述开关元件都是各不相同的。较佳地，所述第一开关元件与所述第三开关元件相同；所述第二开关元件与所述第四开关元件相同。较佳地，所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件和所述第四组开关元件都为MOS管或TG传输门。较佳地，所述第一组开关元件、所述第三组开关元件都为P型MOS管，所述第二组开关元件、所述第四组开关元件都为N型MOS管；或所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件，及所述第四组开关元件都为N型MOS管。为实现上述目的，本专利技术也提供了一种D类音频功率放大器的驱动信号处理方法：a)根据输入信号和反馈的所述驱动信号的变化，逻辑控制器判断所述驱动信号的驱动能力是需要提高还是需要降低；b)所述驱动能力通过至少四组开关元件控制；每组开关元件至少包括两个开关元件，第一组开关元件和第三组开关元件控制所述驱动信号与高电平连接；第二组开关元件和第四组开关元件控制所述驱动信号与低电平连接；c)当所述驱动信号由所述低电平逐步变化到所述高电平时，所述第二组开关元件和所述第四组开关元件打开以断开所述驱动信号与所述低电平的连接，所述第一组开关元件和所述第三组开关元件根据所述驱动能力需要提高的程度全部闭合或部分闭合以使所述驱动信号进行上拉充电；当所述驱动信号由所述高电平逐步变化到所述低电平时，所述第一组开关元件和所述第三组开关元件打开以断开所述驱动信号与所述高电平的连接，所述第二组开关元件和第四组开关元件根据所述驱动能力需要下降的程度全部闭合或部分闭合以使所述驱动信号进行下拉放电。较佳地，所述第一组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的；所述第二组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的；所述第三组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的；所述第四组开关元件所包括的至少两个开关元件是相同的。较佳地，所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件和所述第四组开关元件所至少包括的两个所述开关元件都是各不相同的。较佳地，所述第一组开关元件、第二组开关元件、第三组开关元件和第四组开关元件都为MOS管或TG传输门。较佳地，所述第一组开关元件、所述第三组开关元件都为P型MOS管，所述第二组开关元件、所述第四组开关元件都为N型MOS管；或所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件，及所述第四组开关元件都为N型MOS管。本专利技术提供的一种D类音频功率放大器的驱动电路及其驱动信号处理方法有如下技术效果：由于本专利技术的D类音频功率放大器的驱动电路采用了多个开关元件对驱动信号的驱动能力进行即时调整，仅在系统需要大的驱动能力是通过逻辑控制器控制多个开关元件使驱动信号的驱动能力增大，这种电路结构保证了D类音频功率放大器的驱动电路在设计时不需要在由驱动能力增大而引起的电磁干扰和由驱动能力减小而引起的谐波失真之间折中，使得D类音频功率放大器的驱动电路实现低电磁干扰的同时实现低谐波失真。由于本专利技术主要改进了D类音频功率放大器的驱动电路的输出级，因此本专利技术可应用于脉冲宽度调制(PWM)的D类音频功率放大器的驱动电路，又可应用于脉冲频率调制(PFM)的D类音频功率放大器的驱动电路。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种D类音频功率放大器的驱动电路，至少包括功率开关元件、驱动器；所述驱动器的输出端与功率开关元件驱动端连接，其特征在于：所述驱动器至少包括第一组开关元件、第二组开关元件、第三组开关元件和第四组开关元件；所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件和所述第四组开关元件都至少包括两个开关元件；所述驱动电路还包括三个逻辑控制器：第一逻辑控制器、第二逻辑控制器和第三逻辑控制器；所述第一逻辑控制器用于控制所述第一驱动器的驱动能力；所述第二逻辑控制器用于控制所述第二驱动器的驱动能力；所述第三逻辑控制器用于控制输入信号；所述输入信号输入所述第三逻辑控制器的输入端；所述第三逻辑控制器的两个输出端分别于所述第一逻辑控制器和所述第二逻辑控制器的输入端连接，所述驱动器的输出端还分别与所述第一控制逻辑器和所述第二控制逻辑器的反馈端连接；所述第一逻辑控制器的输出端与所述第一组开关元件和所述第二组开关元件驱动端连接；所述第一组开关元件的输入端与高电平连接，所述第二组开关元件的输入端与低电平连接；所述第一组开关元件和所述第二组开关元件的输出端与所述功率开关元件驱动端连接；所述第一组开关元件和所述第二组开关元件的输出端还与所述第二逻辑控制器的反馈端连接；所述第二逻辑控制器的输出端与所述第三组开关元件和所述第四组开关元件驱动端连接；所述第三组开关元件的输入端与高电平连接，所述第四组开关元件的输入端与低电平连接；所述第三组开关元件和所述第四组开关元件的输出端与所述功率开关元件驱动端连接；所述第三组开关元件和所述第四组开关元件的输出端还与所述第一逻辑控制器的反馈端连接；所述第一组开关元件和所述第三组开关元件控制所述驱动信号与所述高电平连接；所述第二组开关元件和所述第四组开关元件控制所述驱动信号与所述低电平连接。...

【技术特征摘要】
1.一种D类音频功率放大器的驱动电路，至少包括功率开关元件、第一驱动器和第二驱动器，其特征在于：所述第一驱动器包括第一组开关元件、第二组开关元件，所述第二驱动器包括第三组开关元件和第四组开关元件；所述第一组开关元件、所述第二组开关元件、所述第三组开关元件和所述第四组开关元件都至少包括两个开关元件；所述驱动电路还包括三个逻辑控制器：第一逻辑控制器、第二逻辑控制器和第三逻辑控制器；所述第一逻辑控制器用于控制所述第一驱动器的驱动能力；所述第二逻辑控制器用于控制所述第二驱动器的驱动能力；所述第三逻辑控制器用于控制输入信号；所述输入信号输入所述第三逻辑控制器的输入端；所述第三逻辑控制器的第一输出端与所述第一逻辑控制器的输入端连接，所述第三逻辑控制器的第二输出端与所述第二逻辑控制器的输入端连接；所述第一逻辑控制器的输出端与所述第一组开关元件和所述第二组开关元件驱动端连接；所述第一组开关元件的输入端与高电平连接，所述第二组开关元件的输入端与低电平连接；所述第一组开关元件和所述第二组开关元件的输出端与所述功率开关元件的第一驱动端连接；所述第一组开关元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵野，周玉梅，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：