具有低通滤波器装置的放大器设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及具有权利要求1的前序部分的特征的用于放大音频信号的放大器设 备。
【背景技术】
[0002] 放大器用于将音频输入信号放大成音频输出信号，其中，音频输出信号的幅度高 于音频输入信号的幅度。除了许多模拟放大器外，所谓的D类放大器由于其所需的部件数 目少及效率高也已投放市场。在D类放大器中将进入的音频信号转换为经脉宽调制的信 号，接着将其放大，其方式是，通过经脉宽调制的信号来断开和闭合开关装置。由此产生的 经放大的、经脉宽调制的信号通过低通滤波器的使用转换成经放大的音频信号。
[0003] 出版文献DE 11 2006 003 184T5--该文献基于WO 2007/063490并且可构成最 接近的现有技术一一公开了一种D类的全桥式功率放大器。该全桥式功率放大器的放大部 分通过各具有两个可控开关的两个开关支路实现。这些开关支路分别构造为一个连接端， 通过该连接端可连接负载、尤其扬声器。在这些连接点与负载之间分别设有一个低通滤波 器，所述低通滤波器具有一个线圈和一个电容器。
【发明内容】
[0004] 在本发明的范畴内提出一种具有权利要求1的特征的放大器设备。本发明的优选 的或有利的实施方式可由从属权利要求、以下的说明书及附图得出。
[0005] 根据本发明提出一种放大器设备，其适合于和/或构造用于将音频输入信号放大 成音频输出信号。该音频输入信号例如可源于话筒或其他音频源。该音频输入信号尤其构 造为模拟信号。
[0006] 放大器设备包括PWM模块，该模块构造用于将音频输入信号转换成经脉冲宽度调 制（PWM)的中间信号。PWM模块例如可构造为子开关组件，其中，比较器将进入的音频输入 信号与三角形电压进行比较并根据该结果输出高信号或低信号。由此产生的经脉宽调制的 中间信号具有三角形电压的频率，音频输入信号被调制到该频率上，其中，音频输入信号通 过高信号段的或低信号段的不同时长调制在经脉宽调制的中间信号上。也能够实现用于产 生经脉宽调制的中间信号的其他可能性。
[0007] 放大器设备具有以全桥配置的开关设备，其具有第一及第二半桥。两个半桥相互 并联电连接并且分别延伸在电压电源的第一与第二供电线路之间。供电线路也可称为干线 电压（Rail-Spannung)。电压电源尤其构造为浮动的电压电源。第一及第二半桥分别具有 两个电路装置，从而以全桥配置的该开关设备总共包括四个电路装置。在第一半桥中两个 电路装置串联连接，在第二半桥中两个电路装置同样串联连接。在第一半桥中第一负载输 出点位于所述电路装置之间并且在第二半桥中第二负载输出点位于所述电路装置之间。经 放大的、经脉宽调制的中间信号处于这两个负载输出点上。
[0008] 电路装置通过经脉宽调制的中间信号如此控制，使得至少在理论上同时地启用及 停用两个半桥的相互对角地布置的电路装置。电路装置例如构造为MOSFET，其中，在相互对 角地布置的电路装置的栅极上分别施加相同信号。尤其在一对相互对角地布置的电路装置 上施加经脉宽调制的中间信号的线路并且在另外两个电路装置上施加经脉宽调制的中间 信号的另一线路。所述电路装置通过中间信号如此控制，使得在第一状态一一该状态例如 相当于经脉宽调制的中间信号的"高态" 一一中这些半桥的各一个电路装置导电连接而其 他电路装置阻断地连接，从而第一负载输出点与第一供电线路导电连接并且第二负载输出 点与第二供电线路导电连接。在第二状态一一例如在经脉宽调制的中间信号的"低态"一一 中另外的电路装置分别导电连接或阻断地连接，从而第一负载输出点与第二供电线路导电 连接并且第二负载输出点与第一供电线路导电连接。
[0009] 负载输出点通过低通滤波器装置与负载、尤其扬声器连接和/或可连接。
[0010] 低通滤波器装置包括第一及第二扼流圈。这些扼流圈尤其构造为线圈。第一扼流 圈布置在第一负载输出端与负载之间并且第二扼流圈布置在第二负载输出端与所述负载 之间。
[0011] 在本发明的范畴内提出，第一及第二扼流圈相互尤其磁耦合，从而两个扼流圈的 总电感大于这两个扼流圈的单个电感的总和的一倍并且同时小于或等于这两个扼流圈的 单个电感的总和的1. 95倍。替代地或附加地声明，经耦合的扼流圈的漏电感大于或等于第 一或第二扼流圈的单个电感的百分之十。特别优选地，扼流圈组件的耦合系数小于0.95和 /或大于0. 7,优选大于0. 8。特别优选地，第一和/或第二扼流圈构造为柱形线圈。
[0012] 该构型也可如以下所述：
[0013] 耦合系数k如下地计算：
[0014]
【主权项】
1. 一种用于放大音频输入信号（AES)的放大器设备（I)，所述放大器设备 具有用于将所述音频输入信号（AES)转换成经脉宽调制的中间信号（ZS)的PWM模块 (2)； 具有以全桥配置的开关设备（3)，其具有第一及第二半桥（HI，H2); 其中，这两个半桥（Hl，H2)相互并联连接在电压电源的第一与第二供电线路（VI，V2) 之间，其中，所述半桥（H1，H2)中的每一个具有两个电路装置（H1S1，H1S2，H2S1，H2S2)，K 述两个电路装置串联连接在所述供电线路（VI，V2)之间； 其中，在所述第一半桥（Hl)中在所述电路装置（H1S1，H1S2)之间构造有第一负载输 出点（LI)，而在所述第二半桥中在所述电路装置（H2S1，H2S2)之间构造有第二负载输出点 (L2)； 其中，所述电路装置（H1S1，H1S2,H2S1，H2S2)通过所述中间信号（ZS)如此控制，使 得在第一状态中所述半桥（H1，H2)的各一个电路装置（H1S1，H2S2)导电连接，从而所述第 一负载输出点（LI)与所述第一供电线路（Vl)导电连接并且所述第二负载输出点（L2)与 所述第二供电线路（V2)导电连接，而在第二状态中所述半桥（Hl，H2)的另外的开关装置 (H1S2,H2S1)分别导电连接，从而所述第一负载输出点（LI)与所述第二供电线路（V2)导 电连接并且所述第二负载输出点（L2)与所述第一供电线路（Vl)导电连接； 其中，所述负载输出点（L1，L2)通过低通滤波器装置（4)通向或能够通向负载（4)，其 中，所述低通滤波器装置（4)具有第一及第二扼流圈（Dl，D2)，其中，所述第一扼流圈（Dl) 布置在所述第一负载输出端（LI)与所述负载（L)之间并且所述第二扼流圈（D2)布置在所 述第二负载输出端（L2)与所述负载（L)之间； 其特征在于，所述第一及第二扼流圈（Dl，D2)相互耦合，从而这两个扼流圈（DB)的总 电感大于这两个扼流圈（Dl，D2)的单个电感的总和的一倍并且同时小于或等于这两个扼 流圈（D1，D2)的单个电感的总和的1.95倍。
2. 根据权利要求1所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述低通滤波器⑷具有电容 器（C)，其中，所述电容器（C)与所述负载（L)并联地布置。
3. 根据权利要求1或2所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述低通滤波器装置（4) 具有大于30kHz的截止频率。
4. 根据以上权利要求中任一项所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述扼流圈（D1， D2)的单个电感相同大小或其差别小于15%。
5. 根据以上权利要求中任一项所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述总电感在所 述扼流圈（Dl，D2)的单个电感平均值的3倍与3. 9倍之间。
6. 根据以上权利要求中任一项所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述第一扼流圈 (Dl)和所述第二扼流圈（D2)布置在一个共同的扼流圈芯（5)上，其中，在所述第一及第二 扼流圈（D1，D2)之间设有用于使所述扼流圈（D1，D2)间隔开和/或去耦合的分隔装置（I)。
7. 根据权利要求6所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述扼流圈芯（5)构造为铁氧 体芯。
8. 根据权利要求6或7所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述扼流圈芯（5)构造为 E芯或PQ芯。
9. 根据以上权利要求中任一项所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述第一及第二 扼流圈（D1，D2)构成一个共同的扼流圈组件（DB)，其中，所述扼流圈组件（DB)构造为具有 四个连接端（6)的部件。
10. 根据权利要求9所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述连接端构造为连接管脚 (6) 〇
11. 根据以上权利要求中任一项所述的放大器设备（1)，其特征在于，所述负载（L)上 的输出功率大于10瓦地构造。
【专利摘要】放大器用于将音频输入信号放大成音频输出信号，其中，所述音频输出信号的幅度高于所述音频输入信号的幅度。除了许多模拟放大器外，所谓的D类放大器由于其所需的少的部件数目及效率高也已投放市场。在本发明的范畴内提出一种D类结构方式的放大器设备，所述放大器设备具有低通滤波器装置4，所述低通滤波器装置具有第一及第二扼流圈D1、D2，其中，所述第一扼流圈D1布置在第一负载输出点L1与负载L之间并且所述第二扼流圈D2布置在第二负载输出点L2与所述负载L之间；其中，所述第一及第二扼流圈D1、D2相互耦合，从而所述两个扼流圈DB的总电感大于所述两个扼流圈D1、D2的单个电感的总和的一倍并且同时小于或等于所述两个扼流圈D1、D2的单个电感的总和的1.95倍。
【IPC分类】H03F3-217
【公开号】CN104796099
【申请号】CN201510025687
【发明人】J·普拉格, P·恩格尔, T·施泰因
【申请人】罗伯特·博世有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月19日
【公告号】DE102014200964A1, US20150207473