D类放大器产生PWM控制信号的电路及方法技术

一种Ｄ类放大器产生ＰＷＭ控制信号的电路及方法，包括一迟滞比较器和一脉冲处理单元，其特征在于：所述迟滞比较器通过比较一单端输入信号与一载子信号以产生一基础ＰＷＭ信号；所述脉冲处理单元用所述基础ＰＷＭ信号与一基准周期信号相减产生一半宽ＰＷＭ信号，且将所述半宽ＰＷＭ信号的脉冲宽度增倍产生ＰＷＭ控制信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种控制电路，具体地说，是一种D类放大器产生PWM控制信号的电路。
技术介绍
切换式放大器，又称为D类放大器，与AB类放大器相比较，具有效率上的优点及相应产生的利益，其工作原理为利用高频调变方法将模拟或数字的输入信号转换为二阶的信号，藉以切换全H桥或半H桥开关。这些开关的切换损耗低，因此放大器的效率提高。在已知的D类放大器中，大多数采用脉宽调变(Pulse Width Modulation; PWM)架构，典型的音讯PWMD类放大器在介于100 KHz到500KHz之间的切换频率工作，更高的切换频率可以进一步降低失真，但会导致较低的效率。由于D类放大器延伸自交换式电源架构，因此与绝大多数的交换式电源管理组件一样有电磁干扰(Electro-Magnetic Interfering; EMI)的问题。图1为已知D类放大器的PWM信号。如图1所示， 一个在桥接负载(Bridge-Tied-Load; BTL)配置中的D类放大器产生两个反相的PWM信号Out+及Out-在其差动输出对上，因此其差动输出(0111+-0加-)的振幅为PWM信号Out+或Out-的振幅的两倍(2Vdd)。由于此差动输出的振幅大，因此负载电流上的涟波也大。此类放大器总是需要外接的电感电容滤波器来移除高频切换载子，但此滤波器不利于电路体积的小型化。此外，该电感电容滤波器也引发EMI的问题，这是因为该二反相的PWM信号Out+及Out-产生大的EMI干扰。为此，许多人提出降低EMI且不使用滤波器的D类放大器，例如US 6，614，297、 US 6,847,257和US 6,970,123。图2为已知差动输入D类放大器的时序图。如图所示，已知差动输入4的D类放大器，差动输入信号Vin+和Vin-分别与锯齿波载子Vref比较，产生二 PWM信号PWM+禾n PWM-， 二者相减产生输出PWM信号OutputPWM，用来驱动D类放大器的功率级。此输出PWM信号Output PWM的振幅与PWM信号PWM+和PWM-的振幅相同，因此负载电流上的涟波较小。对于差动输入D类放大器而言，输入信息和输出功率被设计成在二PWM信号PWM+和PWM-的差值之中。如图2所示，？\\^信号？\\^+或PWM-与50% duty cycle相减产生的脉冲宽度是输出PWM信号OutputPWM的一半，换言之，输出PWM信号Output PWM的脉冲对50% dutycycle的上升缘对称。然而，在相同的增益下，使用单端输入信号的D类放大器其输出功率只有使用全差动输入信号的D类放大器的四分之一。在已知技术中，单端输入信号总是先经增益级处理，将其转换为全差动输入信号。接下来必须使用该差动输入信号产生三态或四态的PWM控制信号，否则便是使用两个反相的锯齿波或三角波信号作为载子信号产生三态或四态的PWM控制信号。因此已知的D类放大器的存在着上述种种不便和问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的，在于提出一种为D类放大器产生PWM控制信号的电路。本专利技术的另一个目的，在于提出一种为D类放大器产生PWM控制信号的方法。为实现上述目的，本专利技术的技术解决方案是一种D类放大器产生PWM控制信号的电路，包括一迟滞比较器和一脉冲处理单元，其特征在于所述迟滞比较器通过比较一单端输入信号与一载子信号以产生一基础PWM信号；所述脉冲处理单元用所述基础PWM信号与一基准周期信号相减产生一半宽PWM信号，且将所述半宽PWM信号的脉冲宽度增倍产生PWM控制信号。本专利技术的D类放大器产生PWM控制信号的电路还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其中还包括一预处理单元，将所述单端输入信号预处理为单极性单端输入信号。前述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其中所述预处理单元包括一比较器，所述比较器比较所述单端输入信号与一直流准位，以判断其极性。前述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其中所述预处理单元更包括一反转电路，用以将所述单端输入信号从第一极性转变为第二极性；一旁通电路，用以旁通所述单端输入信号第二极性的部份加入所述单端输入信号从第一极性转变为第二极性的部份，成为所述单极性单端输入信号。前述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其中所述脉冲处理单元包括一减法器，用以将所述基础PWM信号与所述基准周期信号相减以产生所述半宽PWM信号。前述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其中所述脉冲处理单元包括一脉冲复制单元，用以复制所述半宽PWM信号的脉冲。前述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其中所述脉冲处理单元包括一延迟电路，延迟所述PWM控制信号。本专利技术还提供一种D类放大器产生PWM控制信号的方法，包括下列步骤(A) 比较一单端输入信号与一载子信号，以产生一基础PWM信号；(B) 将所述基础PWM信号与一基准周期信号相减，以产生一半宽PWM信号；以及6(C) 将所述半宽PWM信号的脉冲宽度增倍，以产生所述PWM控制信号。本专利技术的D类放大器产生PWM控制信号的方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的D类放大器产生PWM控制信号的方法，其中还包括下列步骤(D) 将所述单端输入信号预处理为单极性单端输入信号。前述的D类放大器产生PWM控制信号的方法，其中所述步骤(D)包括比较所述单端输入信号与一直流准位，以判断其极性。前述的D类放大器产生PWM控制信号的方法，其中所述步骤(D)更包括下列步骤-将所述单端输入信号从第一极性转变为第二极性；以及将所述单端输入信号第二极性的部份加入所述单端输入信号从第一极性转变为第二极性的部份，成为所述单极性单端输入信号。前述的D类放大器产生PWM控制信号的方法，其中所述步骤(C)包括复制所述半宽PWM信号的脉冲。前述的D类放大器产生PWM控制信号的方法，其中所述步骤(C)包括延迟所述PWM控制信号。采用上述技术方案后，本专利技术的D类放大器产生PWM控制信号的电路具有以下优点本专利技术使用的输入信号为单端输入，而且整个信号处理路径都维持单端输入，但是其输出功率却可以和已知使用全差动输入信号的D类放大器一样大。附图说明图1为已知D类放大器的PWM信号；图2为已知差动输入D类放大器的时序图；图3为本专利技术的第一实施例的方块图；图4为图3的脉冲处理单元的实施例；图5为图3电路的时序图；图6为本专利技术的第二实施例；图7为图6的脉冲处理单元的实施例；以及图8为图6电路的时序图。具体实施例方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作更进一步说明。现请参阅图3，图3为本专利技术的第一实施例的方块图。其中先利用预处理单元将单端输入信号Vin预处理成负的单端输入信号Vin-，再进行单端信号处理。在预处理单元中，所述极性判断单元10使用例如比较器，比较单端输入信号Vin与一个例如0伏特的直流准位，当单端输入信号Vin为正的时，经由反转电路12转变为负的，再提供给迟滞比较器16;当单端输入信号Vin为负的时，则经由旁通电路14直接提供给迟滞比较器16。迟滞比较器16将预处理后的单极性单端输入信号Vin-与锯齿波载子Vref比较，产生基础PWM信号，再由脉冲处理单元18从基础PWM信号与基准周期信号产生与图2的输出PWM信号Output PWM具有相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｄ类放大器产生ＰＷＭ控制信号的电路，包括一迟滞比较器和一脉冲处理单元，其特征在于：　所述迟滞比较器通过比较一单端输入信号与一载子信号以产生一基础ＰＷＭ信号；　所述脉冲处理单元用所述基础ＰＷＭ信号与一基准周期信号相减产生一半宽 ＰＷＭ信号，且将所述半宽ＰＷＭ信号的脉冲宽度增倍产生ＰＷＭ控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种D类放大器产生PWM控制信号的电路，包括一迟滞比较器和一脉冲处理单元，其特征在于所述迟滞比较器通过比较一单端输入信号与一载子信号以产生一基础PWM信号；所述脉冲处理单元用所述基础PWM信号与一基准周期信号相减产生一半宽PWM信号，且将所述半宽PWM信号的脉冲宽度增倍产生PWM控制信号。2. 如权利要求1所述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其特征在于还包括一预处理单元，将所述单端输入信号预处理为单极性单端输入信号。3. 如权利要求2所述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其特征在于所述预处理单元包括一比较器，所述比较器比较所述单端输入信号与一直流准位，以判断其极性。4. 如权利要求3所述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其特征在于所述预处理单元更包括一反转电路，用以将所述单端输入信号从第一极性转变为第二极性；一旁通电路，用以旁通所述单端输入信号第二极性的部份加入所述单端输入信号从第一极性转变为第二极性的部份，成为所述单极性单端输入信号。5. 如权利要求1所述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其特征在于所述脉冲处理单元包括一减法器，用以将所述基础PWM信号与所述基准周期信号相减以产生所述半宽PWM信号。6. 如权利要求1所述的D类放大器产生PWM控制信号的电路，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊彦，孙绍茗，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]