CN1319269C - 转换功率放大器 - Google Patents
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Abstract
转换功率放大器被用于例如音频应用中。应用D类技术被用来获得效率特性。为了进一步改善转换功率放大器,建议将多个低功率转换功率级组合成一个较大的放大器。转换功率放大器的精度和效率得以提高,而没有恶化噪声和EMI。
Description
本发明涉及一种用来提供音频输出信号的转换功率放大器。
由欧洲专利申请EP-A-0930700可知一种所谓的D类放大器,该放大器在一个输入端接收所谓的PCM输入信号。
使用传统的D类技术,三种非理想的特性,即:效率、线性度或EMI中任何一种特性可以得到改善,其代价是其它两种非理想特性中的至少一种无法改善。转换频率与所要求的信号带宽成正比。此外,诸如DSD(直接流式数字(Direct Stream Digital))的高重复频率将转化为一种很高的转换噪声,导致效率降低。DSD信号表示使用下述参数的音频信号,采样频率=44.1kHz的64或48倍,1位,经噪声整形,最大调制指数为50%,使用带宽60kHz,频谱信息高达100kHz。
本发明的目的是改善已知的转换功率放大器。
为达此目的,根据本发明的转换功率放大器包括独立权利要求的特征。
通过将多个低功率的转换功率级组合成一个较大的放大器,转换功率放大器的精度和效率得以改善。
这样,就可以提高转换功率放大器的效率而不会恶化其它的非理想特性。本发明的实施方案在从属权利要求中描述。
多相的优势在于:输出转换器仅需供给全部功率的一小部分,转换器较小因而转换较快,损耗低,输出转折点的数目分布于这些较小的转换器之间,定时误差在一次转换中的影响将是单级情况下的1/n。
一种特定的驱动方法用于考虑信号电压的低损耗混合。设计了一种感应混合器用来提供无误差混合。该方法用于低失真、高效率地将例如DSD信号直接转换成模拟功率。
本发明及其可选地用来实现本发明的优势的附加技术特征,将从下面和随后描述的参考实例加以描述并澄清,并且示于附图中。此处表示:
图1是根据本发明的转换功率放大器的方框示意图,
图2是根据本发明的带有DSD输入信号的转换功率放大器的更详细的方框示意图,
图3是根据本发明的带有PCM输入信号的转换功率放大器实例的方框示意图,
图4是转换功率放大器的一个模拟实现的方框示意图,
图5是一个感应器求和装置实例。
图1用方框示意图表示转换功率放大器SPA的一个实例。在输入端I转换功率放大器接收输入信号。输入端I耦合到输入单元INU,该输入单元INU用于将输入信号转换成可以用于多相驱动单元MPDU中的信号。多相驱动单元的输出耦合到功率级PS,功率级的输出耦合到求和单元SUMU,求和单元的输出经过一个低通滤波器耦合到转换功率放大器的输出0。
多相的优势在于:输出转换器仅需供给全部功率的一小部分,转换器较小因而转换较快,损耗低,输出转折点的数目分布于这些更小的转换之间,定时误差在一次转换中的影响将是单级情况的1/n。
图2表示转换功率放大器SPA2的一个实例,该放大器SPA2在其输入端I2接收一个所谓的DSD信号,输入端I2经过输入单元INU2耦合到一个多相驱动单元MPDU2。在本例中,也是多相驱动单元耦合到功率级PS2。功率级的输出耦合到求和单元SUMU2。求和单元的输出经过低通滤波器LPF2耦合到转换功率放大器的输出02。
在本例中,输入单元INU2对输入DSD信号进行滤波,并提供k个信号到多相驱动单元MPDU2。多相驱动单元提供n个驱动信号给功率级PS2,PS2在本例中是一个n相功率级。功率级的输出耦合到一个用来对n个不同输出信号求和的求和单元。求和单元的输出经过一个低通滤波器LPF2,如LC低通滤波器,耦合到该转换功率放大器SPA2的输出端02。
这种产生增益的方法允许DSD信号充分地调节放大器,即使它的调节电平太低。
图3表示根据本发明的转换功率放大器SPA3的另一个实例。在该实例中,输入端I3接收一个所谓的PCM信号,该输入端耦合到输入单元INU3。在本例中,也是输入单元耦合到多相驱动单元MPDU3。该多相驱动单元耦合到功率级PS3。功率级的输出耦合到求和单元SUMU3。求和单元经过低通滤波器LPF3耦合到转换功率放大器的输出端03。本例中使用一个PCM信号代替DSD信号。输入单元INU3在本例中包含一个前级采样器(upsamples)和一个噪声整形器,为多相驱动单元MPDU3提供k个信号。
图4表示转换功率放大器SPA4作为模拟放大器的实例。在本例中,输入端I4接收一个模拟输入信号。该输入端耦合到输入单元INU4。本例中,输入单元包含一个减法器SUB4,用来从所述输入信号中减去一个控制信号CS4。也可能从例如输出端04增加第二控制信号CS42。减法器的输出经过滤波单元FU4和AD转换器单元ADC4耦合到多相驱动单元MPDU4。在本例中也是多相驱动单元的输出耦合到功率级PS4。功率级的输出耦合到求和单元SUMU4。求和单元的输出经过低通滤波器LPF4耦合到转换功率放大器的输出端。
在本例中,转换功率放大器SPA4接收一个模拟输入信号。当强调经济性多于直接处理数字音频信号的能力时,为保证在一个模拟环境中的应用,多相操作的优势仍然是明显的。这一点是由模拟控制环路来实现的,如使用在过采样低比特ADC转换器中的那样,其输出馈送到具有与功率级同样多相数的快速ADC中。ADC的输出可以按前面所述进行处理。
控制环路的输入是输入与求和单元SUMU4之后的输出之间的差值,多余的反馈信号在输出滤波器的几点上也可以取消,包括输出端。
图5表示一个感应器求和单元SUMU5的实例。该求和单元SUMU5具有高精度地将信号求和(实际上是取平均)的方式,其使用的是自耦变压器。求和的精度不受铁芯特性的影响。信号通过放大器A1-A4供给线圈L1和L2。线圈L1和L2耦合到输出线圈L3。应当注意,通过增加一级求和可以使级数加倍,作为最大的优势之一,该方法具有很高的求和精度。求和网络求与输出滤波器隔离,输出电流不会使铁芯磁化。纹波电流可以做到很小。且线圈的大小与传递的功率大小无关。此外通过这种方式增加信号可以忽略感应器的公差。
以上根据一些实例对本发明进行了描述,本领域的技术人员将对本发明范畴之内许多变化很清楚。
Claims (7)
1.一种音频转换功率放大器,它包括:
-输入单元(INU;INU3;INU4),用来转换音频输入信号,
-多个并联的转换功率级(PS;A1,A2),用来输出多个输出信号,
-驱动单元(MPDU),用来响应于所述输入单元的输出信号而驱动所述的多个转换功率级(PS),以及
-求和单元(SUMU5),用来对所述的转换功率级(PS;A1,A2)的多个输出信号进行求和,
其特征在于求和单元(SUMU5)包括一自耦变压器(L1),该变压器具有:
-铁芯,
-一端,它耦合到所述多个并联的转换功率级(A1)的第一个,
-另一端,它耦合到所述多个并联的转换功率级(A2)的第二个,以及
-中心抽头,用于供给对自耦变压器(L1)的铁芯不生磁化的输出电流。
2.如权利要求1所述的音频转换功率放大器,其特征在于所述求和单元包括:
-另一自耦变压器(L2),它具有:
-另一铁芯,
-一端,它耦合到所述多个并联的转换功率级(A3)的第三个,
-另一端,它耦合到所述多个并联的转换功率级(A4)的第四个,以及
-中心抽头,用于供给对所述的另一铁芯不生磁化的另一输出电流,以及
-再另一自耦变压器(L3),它具有:
-再另一铁芯,
-一端,它耦合到上面首次提到的自耦变压器(L1)的中心抽头,
-另一端,它耦合到所述的另一自耦变压器(L2)的中心抽头,以及
-中心抽头,用于供给对所述的再另一铁芯不生磁化的再另一输出电流。
3.如权利要求1所述的音频转换功率放大器,其特征在于驱动单元(DR)是一个多相驱动单元。
4.如权利要求1所述的音频转换功率放大器,其特征在于多个并联的转换功率级(PS;A1,A2)是一个N相功率级。
5.如权利要求1所述的音频转换功率放大器,其特征在于输入单元(INU3)包含一个前级采样器和一个噪声整形器,且输入信号是一个PCM信号。
6.如权利要求1所述的音频转换功率放大器,其特征在于输入单元(INU4)包含一个滤波单元(FU4)和一个AD转换器(ADC4),且输入信号是模拟信号。
7.用来驱动音频转换功率放大器的方法,所述放大器包括多个并联的、用来输出多个输出信号的转换功率级(PS;A1,A2),所述方法包括以下步骤:
-转换(INU;INU3;INU4)音频输入信号,
-响应于所述输入单元的输出信号而驱动(MPDU)所述的多个转换功率级(PS),以及
-对所述的转换功率级(PS;A1,A2)的多个输出信号进行求和,其特征在于所述的求和(SUMU5)步骤使用自耦变压器(L1),该自耦变压器具有:
-铁芯,
-一端,它耦合到所述多个并联的转换功率级(A1)的第一个,
-另一端,它耦合到所述多个并联的转换功率级(A2)的第二个,以及
-中心抽头,用于供给对自耦变压器(L1)的铁芯不生磁化的输出电流。
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US7200187B2 (en) * | 2001-07-26 | 2007-04-03 | O'brien Thomas J | Modulator for digital amplifier |
US6982662B2 (en) * | 2003-03-06 | 2006-01-03 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for efficient conversion of signals using look-up table |
US7053700B2 (en) * | 2003-06-02 | 2006-05-30 | Nortel Networks Limited | High-efficiency amplifier and method |
JP4817890B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2011-11-16 | パナソニック株式会社 | 増幅装置、ポーラ変調送信装置及び無線通信装置 |
JP4710870B2 (ja) * | 2007-05-10 | 2011-06-29 | ヤマハ株式会社 | デジタルアンプ装置およびスピーカ装置 |
US7629840B2 (en) * | 2007-10-22 | 2009-12-08 | Freescale Semiconductor, Inc. | Digital pulse width modulated feedback system for a switching amplifier and method therefor |
US7847433B2 (en) * | 2007-11-27 | 2010-12-07 | Rain Bird Corporation | Universal irrigation controller power supply |
KR20100008749A (ko) * | 2008-07-16 | 2010-01-26 | 삼성전자주식회사 | 스위칭 파워 증폭 장치 및 그 제어 방법 |
US8174333B1 (en) * | 2011-01-04 | 2012-05-08 | Nxp B.V. | Power-efficient spectrum shaping for a magnetic link |
EP2770634B1 (en) * | 2013-02-25 | 2018-09-19 | Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) | Distributed power amplifier circuit |
FR3023089B1 (fr) * | 2014-06-30 | 2016-07-22 | Devialet | Amplificateur audio tres haute fidelite |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5617058A (en) * | 1995-11-13 | 1997-04-01 | Apogee Technology, Inc. | Digital signal processing for linearization of small input signals to a tri-state power switch |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4164714A (en) * | 1977-09-26 | 1979-08-14 | Harris Corporation | Polyphase PDM amplifier |
US4614901A (en) * | 1985-10-15 | 1986-09-30 | Kennedy Company | Servo power amplifier having load equalization |
US5099203A (en) * | 1990-06-05 | 1992-03-24 | Continental Electronics Corporation | Power amplifier having multiple switched stages and method of operating same |
GB9027503D0 (en) * | 1990-12-19 | 1991-02-06 | Sandler Mark B | Improvements in or relating to digital to analogue conversion |
FR2692092B1 (fr) * | 1992-06-05 | 1994-07-22 | Thomson Csf | Dispositif de traitement et de precorrection d'un signal audiofrequence avant son amplification dans une chaine d'amplification d'un emetteur a modulation d'amplitude. |
US5339041A (en) * | 1993-07-06 | 1994-08-16 | The Boeing Company | High efficiency power amplifier |
US5734565A (en) * | 1996-08-16 | 1998-03-31 | American Superconductor Corporation | Reducing switching losses in series connected bridge inverters and amplifiers |
JPH1141078A (ja) * | 1997-07-16 | 1999-02-12 | Wako Giken:Kk | 半導体装置並びにpwmインバータのデッドタイム短縮方法及び装置 |
US5959501A (en) | 1998-01-14 | 1999-09-28 | Harris Corporation | Class D amplifier with scaled clock and related methods |
US6107876A (en) * | 1999-04-13 | 2000-08-22 | Ravisent Technologies, Inc. | Digital input switching audio power amplifier |
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5617058A (en) * | 1995-11-13 | 1997-04-01 | Apogee Technology, Inc. | Digital signal processing for linearization of small input signals to a tri-state power switch |
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