用于数字开关放大器的动态开关频率控制制造技术

一种开关放大器被描述，所述开关放大器包括输入级和功率级，其中输入级具有与其相关联的第一节点，功率级具有与其相关联的第二节点。参考第一和第二节点来定义实际环路延迟。延迟检测电路将实际环路延迟与参考环路延迟相比较。由延迟检测电路控制的动态延迟线控制实际环路延迟与参考环路延迟一致。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及开关放大器的功率效率。更具体地说，在此提供用于通过动态控制开关放大器的开关频率来提高其功率效率的技术。在附图说明图1所示的开关放大器100中，输入信号被调制成1比特数字数据，该数据接着被用来控制用于功率放大的功率级的MOSFETM1和M2。放大的输入信号接着由包括电感L和电容器CAP的低通滤波器来恢复。先断后合电路102确保M1和M2不会同时导通，结果，在功率级没有直流(DC)功率消耗。这样，放大器100中的功率损耗大部分都可归因于功率级中寄生电容Cp的充电和放电引起的开关损耗。这个开关损耗可以表示为PL=CP×Vcc2×fs]]>其中Cp是总的寄生电容，Vcc是电源电压，而fs是开关频率。为了降低开关损耗进而提高放大器100的效率，可以减少上面三个量中的任何一个，至少理论上是这样。但是，实际上，由于电源电源确定输出功率，因而对于特定的输出功率要求来说它是不能改变的。另外，由于Cp是寄生值，因而实际上它也是无法控制的。因此，实际上，降低开关放大器中开关损耗的最可行的方式是通过降低开关放大器的开关频率。图2是说明开关放大器的开关频率和功率效率之间的关系的曲线图。如图所示，通过把开关频率fs从sf2降低到sf1，功率效率实现了从PE2到PE1的增益。但是，如图3所示，当开关放大器的开关频率低于ft时，开关频率的降低伴随着放大器输出动态范围的相应减小。因此，为了避免动态范围的损失，应该保持放大器的开关频率大于或等于ft。因此有必要提供可以控制开关放大器的开关频率以使在没有动态范围损失的情况下能够提高功率效率的技术。专利技术概述按照本专利技术，提供控制开关放大器的开关频率以获得所需功率效率的技术。动态延迟线被插入在开关放大器的反馈环路中并被控制，以保持放大器的环路延迟等于参考延迟。延迟线由延迟检测电路控制，该延迟检测电路监视环路延迟，将环路延迟与参考延迟进行比较，并以10ns的增量控制延迟线，使实际环路延迟与参考延迟一致。因此，本专利技术提供一种用于控制与开关放大器相关联的开关频率的方法，其中与开关放大器相关联的实际环路延迟被动态地控制为与参考环路延迟一致。按照另一个实施例，提供一种用于控制与开关放大器相关联的开关频率的方法。与开关放大器相关联的实际环路延迟被监视。将实际环路延迟与参考环路延迟相比较。对开关放大器中的延迟线进行动态控制，使实际环路延迟与参考环路延迟一致。按照再一个实施例，提供一种包括输入级和功率级的开关放大器，其中输入级具有与之相关联的第一节点，而功率级具有与之相关联的第二节点。实际环路延迟参考第一和第二节点来定义。延迟检测电路将实际环路延迟与参考环路延迟相比较。由延迟检测电路控制的动态延迟线控制实际环路延迟，使之与参考环路延迟一致。按照又一个实施例，提供一种开关放大器。输入级产生开关信号并具有与之相关联的第一节点。先断后合电路从开关信号来产生两个驱动信号。功率级包括两个由两个驱动信号交替驱动的开关，并具有与之相关联的第二节点。实际环路延迟参考第一和第二节点来定义。提供从功率级到输入级的连续时间反馈路径。延迟检测电路将实际环路延迟与参考环路延迟相比较。由延迟检测电路控制的动态延迟线控制实际环路延迟，使之与参考环路延迟一致。参考本详细说明的余下部分和附图可以进一步理解本专利技术的特性和优点。附图简述图1是开关放大器的简化示意图；图2是说明开关放大器的开关频率和功率效率之间的关系的曲线图；图3是说明开关放大器的开关频率和输出动态范围之间的关系的曲线图；图4是说明开关放大器的开关频率和环路延迟之间的关系的曲线图；图5是说明按照本专利技术特定实施例设计的开关放大器的简化示意图。特定实施例的详细描述按照本专利技术的一个特定实施例，提供一种环路延迟控制技术，它利用图4所示的开关放大器的环路延迟和其开关频率之间有直接关系的事实。如图所示，将环路延迟从td1增加到td2导致开关频率从sf1到sf2的相应增加。因此，如图2所示，通过选择适当的环路延迟，可以获得所需的功率效率。另外，通过把图3的ft映射到图4的曲线上，最大许可环路延迟被标识，在低于所述最大许可环路延迟时，放大器的动态范围保持不受影响。图5是按照本专利技术一个特定实施例设计的数字音频开关功率放大器500的简化示意图。除了放大器500的反馈环路中插入了动态延迟线502外，放大器500与图1的放大器100操作相似。另外，延迟线502由延迟检测电路504控制，延迟检测电路504测量从比较器506的输出端(节点Y)到功率级的输出端(节点C)的延迟，在本实施例中把该延迟定义为放大器500的实际环路延迟。当然，应该理解，被测量并被用于控制延迟线的延迟可以是在放大器中任何两点之间的延迟，并且仍然在本专利技术的范围之内。延迟检测电路504把测量的环路延迟与参考延迟(TD REF)相比较，该参考延迟对应放大器500的某个特定开关频率和所需的功率效率。按照一个特定实施例，参考延迟被选择得小于或等于最大许可延迟，而放大器的动态范围在低于所述最大许可延迟时保持不受影响。如果测量的环路延迟小于参考延迟，则延迟检测电路504控制延迟线502以10ns的增量来增加其延迟。另一方面，如果测量的环路延迟大于参考延迟，则延迟检测电路504控制延迟线502以10ns增量来降低其延迟。延迟中的所述增量变化一直持续到测量的延迟或实际延迟基本上与参考延迟相等。因此，当放大器的环路延迟随例如温度变化时，延迟检测电路自动调整延迟线来确保总的环路延迟保持相对恒定，从而确保开关频率和功率效率保持相对恒定。当环路延迟在较高温度下增加时，延迟线的延迟被减少。当环路延迟在较低温度下减少时，所述延迟被增加。尽管参考本专利技术的特定实施例对本专利技术进行了具体展示和描述，然而本领域的技术人员将理解，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可以对所公开的实施例进行在形式和细节上的改变。例如，参考其中放大器被配置用于基带音频应用的特定实施例对本专利技术进行了描述。但将会理解，在此描述的技术同样有效地适用于多种放大器配置和应用，因此本专利技术的范围不限于音频放大器。也就是，本专利技术可用于改进用于其他应用的放大器，诸如用于ADSL线路驱动器的放大器。因此，本专利技术的范围应该参考后附的书来确定。权利要求1.一种用于控制与开关放大器相关联的开关频率的方法，它包括动态控制与所述开关放大器相关联的实际环路延迟，以使所述实际环路延迟与参考环路延迟一致。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括将所述实际环路延迟与所述参考环路延迟相比较。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于动态控制所述实际环路延迟包括动态控制延迟线，以使所述实际环路延迟与所述参考环路延迟一致。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于动态控制所述延迟线包括以均等增量来调整所述延迟线，直到所述实际环路延迟与所述参考环路延迟一致。5.一种用于控制与开关放大器相关联的开关频率的方法，它包括监视与所述开关放大器相关联的实际环路延迟；将所述实际环路延迟与参考环路延迟相比较；以及动态控制所述开关放大器中的延迟线，以使所述实际环路延迟与所述参考环路延迟一致。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于动态控制所述延迟线包括以均等增量来调整所述延迟线，直到所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制与开关放大器相关联的开关频率的方法，它包括动态控制与所述开关放大器相关联的实际环路延迟，以使所述实际环路延迟与参考环路延迟一致。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：G毛，CL德拉诺，
申请(专利权)人：三路技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]