CN106374752A - 单级式三电平功放电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种上述单级式三电平功放电路，为高效、单级功率变换、输出电压为三电平形式、以及所有开关管均能实现软开关。该功放电路包含有源缓冲电路，该有源缓冲电路可以消除电压尖峰，吸收漏感能量，并将回收的漏感能量传输至负载侧，增加了***工作效率。Lr的能量首先经过高频隔离变压器传递到副边，被副边所连接的有源缓冲电路中的钳位电容Cf吸收。然后钳位电容Cf会将这些吸收的漏感能量重新通过有源缓冲电路和周波变换器传递到负载侧。该功放电路不仅可以用来消除高频变压器漏感引起的电压尖峰和震荡，且可以拓宽有源缓冲电路开关管的软开关范围。

Description

单级式三电平功放电路
技术领域
本发明涉及功放电路，特别是涉及一种高效、单级功率变换、输出电压为三电平形式的单级式三电平功放电路。
背景技术
传统开关功率放大器如Class-D功放一般需要至少两级功率变换。第一级(常被称为隔离式开关电源)用来为后级功率放大器提供稳定的直流电源；第二级(常被称为功放级)用来放大音频信号。该类功放由于采用两级式或多级式功率变换，增加了***的功率损耗，降低了电路工作效率。因此，通过减小功率变换的级数可以增加***效率、减小功率损耗。
美国专利No.9312823(简称为823专利)将前级开关电源级与后级功放级集成，提出了一种高效单级式功率放大器，其电路图如图1所示，但823专利是一种典型的两电平功率放大器，
另一种减小功率损耗，提高电路工作效率的方式是应用软开关技术降低开关管的开关损耗。软开关的目的是在开关管开通或关断过程中避免其两端电压和电流重叠，即在开关管开通前电压先降为零，关断前电流先降为零，从而大大减小甚至消除开关损耗和开关噪声。
在DC/DC变换器领域，国内外提出了不同的软开关电路或拓扑，主要包括全谐振型软开关电路、准谐振型软开关电路、零开关PWM和零转换PWM拓扑等。美国专利No.8644035(简称为035专利)提出了一种软开关类型的全桥变换器，如图2所示，采用双辅助电感和双辅助电容保证全桥开关管在任意负载条件下均能实现ZVS导通，其中，开关管的漏、源极电容可以等效作为辅助电容，电路串联电感等效作为辅助电感。无源辅助电路与全桥变换器的工作条件无关，在开关管导通过程中为全桥开关管的导通提供足够的感性电流，保证其从轻载到满载条件下均能实现ZVS导通。但该无源辅助电路存在制约限制：由于两辅助电感两端的电压幅值和频率均很高，因此两辅助电感的磁损耗很高；除此之外，感性电流过大会造成开关管寄生二极管在导通过程中出现高的电压尖峰和震荡。
发明内容
基于此，有必要提供一种高效、单级功率变换、输出电压为三电平形式的单级式三电平功放电路。
一种单级式三电平的功放电路，包括用于提供直流工作电压的直流电源、用于对输入信息进行调制的调制电路、驱动电路、用于传输直流工作电压并产生高频脉冲电压的全桥子电路、用于为所述全桥子电路提供感性电流的无源辅助网络子电路、隔离变压器子电路、有源缓冲电路、用于将所述隔离变压器子电路次级侧的高频脉冲电压斩波调制成三电平格式调制波信号的周波变换器子电路、用于吸收漏感的有源辅助网络子电路及输出滤波器子电路；
所述直流电源连接所述全桥子电路；所述无源辅助网络子电路连接所述全桥子电路；所述调制电路连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端分别接所述全桥子电路、所述周波变换器子电路；所述隔离变压器子电路分别连接所述全桥子电路、所述有源缓冲电路及所述周波变换器子电路；所述有源缓冲电路还连接所述有源辅助网络子电路；所述周波变换器子电路分别连接所述隔离变压器子电路及所述输出滤波器子电路；所述输出滤波器子电路还用于连接负载。
在其中一个实施例中，还包括预测驱动子电路，所述预测驱动子电路分别连接所述驱动电路及所述有源缓冲电路。
在其中一个实施例中，所述预测驱动子电路包括检测电路和逻辑电路。
在其中一个实施例中，所述无源辅助网络包含电感La1和电容Ca1、电容Ca2；所述电容Ca1、所述电容Ca2串联于输入电压的+Uin端和0V之间，所述电感La1一端接所述电容Ca1、所述电容Ca2的公共连接点，另一端接所述全桥子电路。
在其中一个实施例中，所述全桥子电路包括两个桥臂，其中，第一个桥臂包含开关管M1和开关管M2，所述开关管M1和开关管M2串联于输入电压和接地之间；第二个桥臂包含开关管M3和开关管M4，所述开关管M3和所述开关管M4串联于输入电压和接地之间，所述开关管M1和开关管M2的公共连接点接所述隔离变压器子电路，所述开关管M3和所述开关管M4的公共连接点接所述隔离变压器子电路。
在其中一个实施例中，所述隔离变压器子电路包括一个或多个隔离变压器，所述隔离变压器的原副边包括一个或多个绕组。
在其中一个实施例中，所述周波变化器子电路包括双向开关管5A和双向开关管5B；所述双向开关管5A包括共源极的开关管M5和开关管M6，所述双向开关管5B包括共源极的开关管M7和开关管M8。
在其中一个实施例中，所述有源辅助网络子电路包含开关管S1-S4，钳位电容Cf、两组电感-电容对电感La3、电容Ca3、电感La4和电容Ca4；所述开关管S1-S4组成全桥式结构。
在其中一个实施例中，所述输出滤波器子电路包括LC滤波电路。
上述单级式三电平功放电路为高效、单级功率变换、输出电压为三电平形式、以及所有开关管均能实现软开关。该功放电路包含有源缓冲电路，该有源缓冲电路可以消除电压尖峰，吸收漏感能量，并将回收的漏感能量传输至负载侧，增加了***工作效率。Lr的能量首先经过高频隔离变压器传递到副边，被副边所连接的有源缓冲电路中的钳位电容Cf吸收。然后钳位电容Cf会将这些吸收的漏感能量重新通过有源缓冲电路和周波变换器传递到负载侧。该功放电路提出了不同的方法和辅助网络来保证开关管软开关的实现。原边无源辅助网络为全桥开关管提供足够的感性电流，拓宽其软开关范围，保证了其软开关实现。次级无损有源辅助网络包含有源缓冲电路和一系列无源元件，该有源辅助网络不仅可以用来消除高频变压器漏感引起的电压尖峰和震荡，且可以拓宽有源缓冲电路开关管的软开关范围。该功放电路克服了硬开关功率放大器的缺陷，实现了电路元件的高度集成。另一方面，提出了无源辅助网络、有源辅助网络和预测驱动电路等方式方法保证了开关管在任意负载条件下的零电压开通，降低了开关管的开关损耗。
附图说明
通过下列相关图例说明解释本发明相关内容：
图1为一个单级功率放大器***。
图2为一个全桥DC/DC变换器拓扑电路。
图3A为单级式三电平功放电路的模块图。
图3B为单级式三电平功放电路的原理图。
图3C为单级式三电平功放电路的原理图。
图4为原边辅助电感电流波形、原边开关管的驱动信号波形和节点电压波形。
图5为次级辅助电感电流波形、次级侧有源辅助网络开关管的驱动信号波形和钳位电容电压波形。
图6为单级式三电平功放电路在不同输入信号下的工作波形。
图7为单级式三电平功放电路所有开关管的驱动信号波形。
图8为单级式三电平功放输出电压波形、PWM电压波形和变压器次级侧电压波形。
图9A-9E为单级式三电平功放所有开关管ZVS换流过程波形。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
如图3A所示，为单级式三电平的功放电路的模块图。
一种单级式三电平的功放电路，包括用于提供直流工作电压的直流电源1、用于对输入信息进行调制的调制电路12、驱动电路11、用于传输直流工作电压并产生高频脉冲电压的全桥子电路3、用于为所述全桥子电路3提供感性电流的无源辅助网络子电路2、隔离变压器子电路4、有源缓冲电路、用于将所述隔离变压器子电路4次级侧的高频脉冲电压斩波调制成三电平格式调制波信号的周波变换器子电路5、用于吸收漏感的有源辅助网络子电路6及输出滤波器子电路7。
所述直流电源1连接所述全桥子电路3；所述无源辅助网络子电路2连接所述全桥子电路3；所述调制电路连接所述驱动电路11的输入端，所述驱动电路11的输出端分别接所述全桥子电路3、所述周波变换器子电路5；所述隔离变压器子电路4分别连接所述全桥子电路3、所述有源缓冲电路及所述周波变换器子电路5；所述有源缓冲电路还连接所述有源辅助网络子电路6；所述周波变换器子电路分别连接所述隔离变压器子电路及所述输出滤波器子电路7；所述输出滤波器子电路7还用于连接负载。
直流电源1为音频信号的放大提供直流工作电压，并回收有源辅助网络吸收的漏感能量。
无源辅助网络包含电感La1和电容Ca1、电容Ca2；所述电容Ca1、所述电容Ca2串联于输入电压的+Uin端和接地之间，所述电感La1一端接所述电容Ca1、所述电容Ca2的公共连接点，另一端接所述全桥子电路3。
无源辅助网络子电路2为全桥开关管提供足够的感性电流，拓宽了其软开关范围。在本实施案例中，无源辅助网络子电路2包含电感La1和电容Ca1、电容Ca2。电容Ca1、电容Ca2串联于输入电压+Uin端和接地之间，因此组成了电容分压器。在两电容容值相等的前提下，可以为107节点提供固定电压+Uin/2。除此之外，输入电压可以采用分立电压源形式，同样可以在107节点处提供固定电压+Uin/2。辅助电感La1与辅助电容Ca1、电容Ca2相互配合为开关管提供了零电压开关条件。原边侧采用单辅助电感及双辅助电容的形式实现原边开关管的全程软开关，降低开关损耗。
全桥子电路3包括两个桥臂，其中，第一个桥臂包含开关管M1和开关管M2，所述开关管M1和开关管M2串联于输入电压和接地之间；第二个桥臂包含开关管M3和开关管M4，所述开关管M3和所述开关管M4串联于输入电压和接地之间，所述开关管M1和开关管M2的公共连接点接所述隔离变压器子电路，所述开关管M3和所述开关管M4的公共连接点接所述隔离变压器子电路。
全桥子电路3用来传递直流电源1的能量并产生高频脉冲电压。全桥子电路3由两个桥臂组成，其中第一个桥臂包含开关管M1和M2，经串联连接至输入电压的两端(节点105和节点106)，两开关管之前存在连接点101；第二个桥臂包含开关管M3和M4，两个开关管之间同样存在连接点102。以上四个开关管可以选用功率场效应管、绝缘栅双极型晶体管等开关器件，可以被驱动信号M1-M4分别隔离驱动。
无源辅助网络子电路2和全桥子电路3的工作过程如图4所示。其中包括原边四只开关管的驱动信号M1-M4、辅助电感电流iLa1波形和节点108电压波形。驱动信号M1和M2(对M3和M4同理)是互补的50％占空比的方波信号。M1和M2之间存在死区时间td1,避免了M1和M2出现同时导通情况。同理，M3和M4之间存在死区时间td1，避免电源端子105和106间的短路情况。驱动信号M3与驱动信号M1之间存在移相角度，且该移相角度会随着输出电压110的变化而变化。
隔离变压器子电路4包括一个或多个隔离变压器，所述隔离变压器的原副边包括一个或多个绕组。
在本实施案例中，隔离变压器包含中心抽头的原边绕组和中心抽头的副边绕组。串联电感Lr作为高频变压器的漏感。
周波变化器子电路5包括双向开关管5A和双向开关管5B；所述双向开关管5A包括共源极的开关管M5和开关管M6，所述双向开关管5B包括共源极的开关管M7和开关管M8。
周波变换器子电路5用来将变压器次级侧的高频脉冲电压斩波调制产生了三电平格式的调制波信号。在本实施案例中，周波变换器子电路5包含双向开关管5A和双向开关管5B。其中，双向开关管5A或双向开关管5B可以采用两个功率场效应管共源极连接。除此之外，双向开关管5A或双向开关管5B也可以采用其他方式的连接方案。本实施案例中，双向开关管5A由开关管M5和M6共源极组成，双向开关管5B由开关管M7和M8共源极组成。开关管M5、开关管M6与开关管M7、开关管M8的驱动信号均是50％占空比的方波信号且互补导通，开关管M5、开关管M6与开关管M7、开关管M8驱动信号中间存在重叠导通时间ts保证了开关管M5、开关管M6与开关管M7、开关管M8间的自然换流。
有源辅助网络子电路6包含开关管S1-S4，钳位电容Cf、两组电感-电容对电感La3、电容Ca3、电感La4和电容Ca4；所述开关管S1-S4组成全桥式结构。
有源辅助网络子电路6与隔离变压器子电路4的次级侧相互连接，用来吸收变压器漏感Lr的能量并将该能量回收至隔离变压器子电路4的初级侧或回收至等效负载侧。在本实施案例中，有源辅助网络6包含四只开关管S1-S4，钳位电容Cf、两组电感-电容对(La3，Ca3)和(La4，Ca4)。当变压器次级侧无有源辅助网络6时，节点103和104会出现高的电压尖峰和震荡问题。有源辅助网络子电路6解决了电压震荡和电压尖峰问题。开关管S1-S4组成了全桥式结构，其中开关管S1的源极、S2的漏极与变压器次级侧绕组的节点C相连；开关管S3的源极、开关管S4的漏极与变压器次级侧绕组的节点D相连；开关管S1和开关管S3的漏极连接至钳位电容Cf的顶端；开关管S2和开关管S4的源极连接至钳位电容Cf的底端。对于“电感-电容对”而言，电感La3(La4)、电容Ca3(Ca4)相互串联并与钳位电容Cf的一端节点111(节点112)相连。该“电感-电容对”提供足够的感性电流用来保证次级侧有源辅助网络6中开关管实现零电压导通。电感La3和电感La4需设计适当的电感值完全吸收开关管寄生电容两端的电荷量以保证开关管S1-S4在导通前其漏-源极电压降为零。
利用副边侧有源辅助网络中的“电感-电容对”辅助实现有源辅助网络子电路6中开关管的软开关。有源辅助网络子电路6中的钳位电容Cf回收漏感能量，并消除电压尖峰和振荡。
图5表示开关管S1-S4的驱动信号波形、电感电流iLa3和iLa4波形、节点111及112电压波形。如图5所示，驱动信号S1(S3)和S2(S4)均为50％占空比的方波信号且互补导通，其中驱动信号S1和S2间存在死区时间td2保证开关管S1和S2不会同时导通；驱动信号S3和S4间同样存在死区时间td2。感性电流iLa3保证开关管S1和S3实现软开关，感性电流iLa4保证开关管S2和S4实现软开关。
输出滤波器子电路7包括LC滤波电路。
输出滤波器子电路7对PWM电压109进行低频滤波得到输出电压110。在本实施案例中，如图3.B所示，输出滤波器电路使用传统LC滤波电路，等效负载8既可以为阻性负载也可以为感性或容性负载。
单级式三电平功放电路还包括预测驱动子电路10，所述预测驱动子电路10分别连接所述驱动电路11及所述有源缓冲电路。
预测驱动子电路10包括检测电路和逻辑电路。
预测驱动子电路10保证了有源辅助网络6中的开关管实现了ZVS导通。
图5描述的是通过有源辅助网络中的电感-电容对来辅助实现开关管的软开关。在电路理论工作状态下，有源辅助网络中的开关管可以实现ZVS导通。但由于电路在外界环境(如温度及使用时长)变化的条件下，依靠辅助电感-电容对并不能保证开关管在变化的环境下仍实现软开关。
预测驱动方式是另一种辅助开关管实现ZVS导通的方法。该预测驱动方法通过时时检测开关管的漏、源极电压的电平高低来决定是否导通该开关管。换句话说，只有在开关管的漏源极电压降低至零时，预测驱动电路11才允许该开关管导通。这样就能保证开关管在任意环境及条件下仍实现ZVS导通。
在本实施案例中，如图3.C所示，提出的预测驱动电路11由预测驱动子电路10A、10B、10C和10D组成。其中，每个预测驱动子电路(如10A)包括检测电路和逻辑电路，电阻R1和R2构成检测电路用来检测功率开关管S1的漏、源极电压；逻辑电路由非门11A和与门12A组成。预测门极驱动子电路10A的工作过程如下：当驱动信号S1为高点平时会驱动开关管S1导通；驱动信号S1为低电平时会驱动开关管S1关断。当开关管S1的漏、源极电压为高点平时，非门11A的输出为低电平，因此与门12A的输出为低电平，开关管S1未被开通。当开关管S1的漏、源极电压降为零电压时，非门11A的输出为低电压、与门12A的输出是高电压，此时开关管S1可以导通。因此，开关管S1可以实现零电压开通。该预测驱动电路11的主要优势就是可以调节不同类型开关管在不同温度或环境下的死区时间，以实现次级有源辅助网络开关管的零电压导通。
调制子电路12对输入音频信号13进行调制，产生控制信号并通过功率驱动电路11驱动全桥子电路3、周波变换器子电路5和有源辅助网络子电路6。其中，调制子电路12产生驱动信号M1-M4驱动全桥电路3并在变压器原边产生高频脉冲信号；同时调制子电路12产生驱动信号M5-M8驱动周波变换器5以产生PWM电压波形109；调制子电路12还产生驱动信号S1-S4驱动有源辅助网络6以吸收漏感能量并消除电压尖峰。最终，调制子电路12通过驱动信号对变压器原副边电压调制，将音频输入信号12调制生成高频PWM电压信号109，能量实现了从直流侧到交流侧的单级式变换。
根据本实施案例，图6描绘了PWM波形和输入音频信号波形，其中PWM波形的占空比与输入音频信号的幅值相互对应。在占空比接近于0％时，对应的输入音频信号幅值为零；在占空比最大时(占空比接近于100％)对应的输入音频信号幅值最大或最小。因此，如果输入音频信号为正弦波信号，当输入信号在1/4周期内逐渐增加时，对应的PWM脉宽宽度逐渐增加；当输入信号在1/4周期内逐渐减小时，对应的PWM脉宽宽度逐渐减小。
根据本实施案例，图7描绘了所有开关管M1-M8和S1-S4的驱动信号波形。如图所示，所有开关管的驱动信号均为接近50％占空比的方波信号，且所有驱动信号的周期相等。对于驱动信号M1和M2(M3和M4、M5和M7、M6和M8、S1和S2、S3和S4)而言，两者是互补的，且驱动信号M1和S1(M2和S2、M3和S3、M4和S4、M5和M6、M7和M8)是完全相同的，以上驱动信号经驱动变压器驱动单级式三点平功放的开关管。驱动信号M1-M4中带有输入音频信号信息，驱动信号M1/M2与M3/M4的移相角度会随着输入音频信号的变化而变化。对于本实施案例，移相角度的变化范围在-180°至180°之间，0°表示输入音频信号幅值为零；-180°和180°移相角度分别表示输入音频信号的最大值和最小值。对于经验丰富的工程师，移相角度范围一般在-170°至170°之间。
根据本实施案例，图8描绘了高频变压器次级侧电压U103、输出负载电压Uout和输出PWM电压U109。高频变压器次级侧电压U103表示移相调制电压，且与输入音频信号的幅值一一对应，周波变换器对其进行等效“全波整流”，因此输出PWM电压U109包含三电平状态，分别是正电平、零电平和负电平，且PWM波形频率是U103波形的两倍。输出LC滤波器将PWM电压U109滤波最终得到输出电压Uout。
本发明提出的高效单级式三电平开关功率放大器中的所有开关管在任意负载条件(轻载到满载)均可以实现ZVS导通。即对所有开关管而言，在其导通过程中，开关管两端的电压和流经开关管的电流均不会发生重叠现象，因此，开通过程中不存在功率损耗。根据本实施案例，图9.A-9.E描绘了所有开关管ZVS换流过程。
图9.A表示开关管M1和M2在导通过程中的软开关情况，如图所示，在M1和M2导通前，其漏、源极电压已下降为零电压，M1和M2实现了ZVS导通。辅助电感La1提供足够的感性电流iLa1拓宽了开关管M1和M2的软开关范围，保证了其在任意负载条件下的ZVS导通。同理，如图9B所示，开关管M3和M4均可以实现ZVS导通。如图9C所示，在开关管M5、M6导通和关断过程中，电压UCO一直保持为零电压，因此开关管M5、M6实现了ZVS导通和ZVS关断。同理，在M7\M8导通和关断过程中，电压UDO一直保持为零电压，因此开关管M7\M8实现了ZVS导通和ZVS关断。开关管S1-S4与M1-M4类似，同样可以实现软开关。如图9D所示，在开关管S1和S3导通前，其漏、源极电压已降至零电压，开关管S1和S3实现了全程ZVS导通，感性电流iLa3用来扩展开关管S1和S3的软开关范围；同理，图9E表示开关管S2和S4的ZVS导通过程，感性电流iLa4用来拓宽开关管S2和S4的软开关范围。
上述开关管可以包括功率场效应管MOSFETS、绝缘栅双极型晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管(IGCT)、碳化硅或氮化镓材料功率器件等。
上述单级式三电平功放电路为高效、单级功率变换、输出电压为三电平形式、以及所有开关管均能实现软开关。该功放电路包含有源缓冲电路，该有源缓冲电路可以消除电压尖峰，吸收漏感能量，并将回收的漏感能量传输至负载侧，增加了***工作效率。Lr的能量首先经过高频隔离变压器传递到副边，被副边所连接的有源缓冲电路中的钳位电容Cf吸收。然后钳位电容Cf会将这些吸收的漏感能量重新通过有源缓冲电路和周波变换器传递到负载侧。
该功放电路提出了不同的方法和辅助网络来保证开关管软开关的实现。原边无源辅助网络为全桥开关管提供足够的感性电流，拓宽其软开关范围，保证了其软开关实现。次级无损有源辅助网络包含有源缓冲电路和一系列无源元件，该有源辅助网络不仅可以用来消除高频变压器漏感引起的电压尖峰和震荡，且可以拓宽有源缓冲电路开关管的软开关范围。
该功放电路克服了硬开关功率放大器的缺陷，实现了电路元件的高度集成。另一方面，提出了无源辅助网络、有源辅助网络和预测驱动电路11等方式方法保证了开关管在任意负载条件下的零电压开通，降低了开关管的开关损耗。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种单级式三电平的功放电路，其特征在于，包括用于提供直流工作电压的直流电源、用于对输入信息进行调制的调制电路、驱动电路、用于传输直流工作电压并产生高频脉冲电压的全桥子电路、用于为所述全桥子电路提供感性电流的无源辅助网络子电路、隔离变压器子电路、有源缓冲电路、用于将所述隔离变压器子电路次级侧的高频脉冲电压斩波调制成三电平格式调制波信号的周波变换器子电路、用于吸收漏感的有源辅助网络子电路及输出滤波器子电路；
所述直流电源连接所述全桥子电路；所述无源辅助网络子电路连接所述全桥子电路；所述调制电路连接所述驱动电路的输入端，所述驱动电路的输出端分别接所述全桥子电路、所述周波变换器子电路；所述隔离变压器子电路分别连接所述全桥子电路、所述有源缓冲电路及所述周波变换器子电路；所述有源缓冲电路还连接所述有源辅助网络子电路；所述周波变换器子电路分别连接所述隔离变压器子电路及所述输出滤波器子电路；所述输出滤波器子电路还用于连接负载。
2.根据权利要求1所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，还包括预测驱动子电路，所述预测驱动子电路分别连接所述驱动电路及所述有源缓冲电路。
3.根据权利要求2所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，所述预测驱动子电路包括检测电路和逻辑电路。
4.根据权利要求1所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，所述无源辅助网络包含电感La1和电容Ca1、电容Ca2；所述电容Ca1、所述电容Ca2串联于输入电压的+Uin端和0V之间，所述电感La1一端接所述电容Ca1、所述电容Ca2的公共连接点，另一端接所述全桥子电路。
5.根据权利要求1所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，所述全桥子电路包括两个桥臂，其中，第一个桥臂包含开关管M1和开关管M2，所述开关管M1和开关管M2串联于输入电压和接地之间；第二个桥臂包含开关管M3和开关管M4，所述开关管M3和所述开关管M4串联于输入电压和接地之间，所述开关管M1和开关管M2的公共连接点接所述隔离变压器子电路，所述开关管M3和所述开关管M4的公共连接点接所述隔离变压器子电路。
6.根据权利要求1所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，所述隔离变压器子电路包括一个或多个隔离变压器，所述隔离变压器的原副边包括一个或多个绕组。
7.根据权利要求1所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，所述周波变化器子电路包括双向开关管5A和双向开关管5B；所述双向开关管5A包括共源极的开关管M5和开关管M6，所述双向开关管5B包括共源极的开关管M7和开关管M8。
8.根据权利要求1所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，所述有源辅助网络子电路包含开关管S1-S4，钳位电容Cf、两组电感-电容对电感La3、电容Ca3、电感La4和电容Ca4；所述开关管S1-S4组成全桥式结构。
9.根据权利要求1所述的单级式三电平功放电路，其特征在于，所述输出滤波器子电路包括LC滤波电路。
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