基于单周控制技术的三电平开关功率放大器及算法模型的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种基于单周控制技术的=电平开关功率放大器及算法模型。
【背景技术】
[0002] 单周控制技术是一种单环非线性控制方法,与线性PWM(脉冲宽度调制)控制技术 相比具有电路简单、控制精度高、响应速度快、控制性能好等特点,但是同时也存在一些不 足:由于传统的单周控制采样对象是输出开关波形,存在线路延时问题,会导致波形失真 大。且传统的开关功率放大器多数采用二电平控制,存在开关管应力大、滤波器体积大重量 重等缺陷。因此,有必要提供一种新的开关功率放大器来解决上述问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种能够消除线路延时问题,降低输出失真问题,体积小、 重量轻的基于单周控制技术的=电平开关功率放大器及算法模型。
[0004] 为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:
[0005] -种基于单周控制技术的=电平开关功率放大器,包括单周期控制器、正电源采 样电路、负电源采样电路、驱动电路、=电平主电路和滤波器,所述单周期控制器的第一输 入端输入音频信号,所述单周期控制器的第二输入端与正电源之间连接所述正电源采样电 路,所述单周期控制器的第=输入端与负电源之间连接所述负电源采样电路,所述单周期 控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接,所述驱动电路的输出端与所述=电平主电 路的输入端连接,所述=电平主电路进一步分别与所述正电源、负电源连接,所述=电平主 电路的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波器的输出端输出经过处理后的音频信 号。
[0006] 优选的,所述=电平主电路包括第一至第四场效应管,所述第一至第四场效应管 依次连接,其中,前一个场效应管的源极与后一个场效应管的漏极连接,所述第一场效应管 的漏极与所述正电源连接,所述第四场效应管的源极与所述负电源连接,所述第一至第四 场效应管的栅极分别与一个所述驱动电路连接,所述第二场效应管的漏极与第一快恢复二 极管的阴极连接,所述第二场效应管的源极为所述=电平主电路的输出端,第=场效应管 的源极与第二快恢复二极管的阳极连接,第二快恢复二极管的阴极与第一快恢复二极管的 阳极连接,第二快恢复二极管的阴极进一步接地。
[0007] 本发明还提供一种用于所述=电平开关功率放大器的单周期控制器的控制算法 模型,包括依次连接的积分器、比较器、RS触发器和口电路。
[000引优选的,所述积分器包括运算放大器、电阻、电容和触发开关,所述电阻的第一端 接入采样后的正电源信号或负电源信号,所述电阻的第二端与运算放大器的负向输入端连 接,运算放大器的正向输入端接地,运算放大器的负向输入端与输出端之间连接所述电容, 所述电容与所述触发开关并联连接,运算放大器的输出端与比较器的负向输入端连接。
[0009]优选的,所述比较器的正向输入端输入取绝对值后的音频信号,比较器的输出端 与RS触发器的复位输入端连接,RS触发器的置位输入端接入时钟脉冲信号。
[0010] 优选的,所述口电路包括第一至第四与口电路和第一至第四非口电路,所述RS触 发器的第一输出端分别与第一与口电路的第一输入端和第二与口电路的第一输入端连接, 音频信号分别接入第一与口电路的第二输入端、第一非口电路的输入端、第二非口电路的 输入端和第=与口电路的第二输入端,第一与口电路的输出端输出第一控制信号,第一与 口电路的输出端与第=非口电路的输入端连接,第=非口电路的输出端与第四与口电路的 第一输入端连接,第一非口电路的输出端与第四与口电路的第二输入端连接,第四与口电 路的输出端输出第四控制信号,第二非口电路的输出端与第二与口电路的第二输入端连 接,第二与口电路的输出端输出第=控制信号,第二与口电路的输出端与第四非口电路的 输入端连接,第四非口电路的输出端与第=与口电路的第一输入端连接,第=与口电路的 输出端输出第二控制信号。
[0011] 与现有技术相比,本发明基于单周控制技术的=电平开关功率放大器的有益效果 在于:本发明W正负电源的电压为单周期采样对象,能够消除线路延时问题,降低输出失真 问题,且能够提高开关功率放大器的效率和功率密度,W达到减小开关功率放大器的体积 和重量的目的。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明基于单周控制技术的=电平开关功率放大器的结构框图;
[0013] 图2为本发明基于单周控制技术的部分电路原理图;
[0014] 图3为本发明所述单周期控制器的控制算法模型图;
[0015] 图4为本发明所述单周期控制器的信号控制算法流程图。
[0016] 图中各标记如下:Sl、第一场效应管;S2、第二场效应管;S3、第=场效应管;S4、第 四场效应管;D1、第一快恢复二极管;D2、第二快恢复二极管;R、电阻;C、电容;CU比较器;A、 运算放大器;S、触发开关;EU第一非口电路;E2、第二非口电路;E3、第=非口电路;E4、第四 非口电路;F1、第一与口电路;F2、第二与口电路;F3、第S与口电路;F4、第四与口电路。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0018] 请参阅图1至图4所示,本发明提供一种基于单周控制技术的=电平开关功率放大 器,包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、=电平主电路和滤波 器,所述单周期控制器的第一输入端输入音频信号,所述单周期控制器的第二输入端与正 电源U+之间连接所述正电源采样电路,所述单周期控制器的第=输入端与负电源U-之间连 接所述负电源采样电路,所述单周期控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接,所述 驱动电路的输出端与所述=电平主电路的输入端连接,所述=电平主电路进一步分别与所 述正电源、负电源连接,所述=电平主电路的输出端与所述滤波器的输入端连接,所述滤波 器的输出端输出经过处理后的音频信号。
[0019] 在具体实施时,本发明所述正电源采样电路通过采样电阻将高压信号分压成低压 信号U+,低压信号通过电压跟随器和RC低通滤波器传送至单周期控制器,所述负电源采样 电路通过采样电阻将高压信号分压成低压信号U-,低压信号通过电压反向器和RC低通滤波 器传送至单周期控制器,其中电压反向器用于将负电压转换成正电压。
[0020] 其中,所述=电平主电路包括第一至第四场效应管,所述第一至第四场效应管依 次连接,其中,前一个场效应管的源极与后一个场效应管的漏极连接,所述第一场效应管Sl 的漏极与所述正电源连接,所述第四场效应管S4的源极与所述负电源连接,所述第一至第 四场效应管S4的栅极分别与一个所述驱动电路连接,所述第二场效应管S2的漏极与第一快 恢复二极管Dl的阴极连接,所述第二场效应管S2的源极为所述=电平主电路的输出端,第 =场效应管S3的源极与第二快恢复二极管D2的阳极连接,第二快恢复二极管D2的阴极与第 一快恢复二极管Dl的阳极连接,第二快恢复二极管D2的阴极进一步接地。
[0021] 本发明还提供一种用于所述=电平开关功率放大器的单周期控制器的控制算法 模型,所述控制算法模型包括依次连接的积分器、比较器CURS触发器和口电路。
[0022] 所述积分器包括运算放大器A、电阻R、电容C和触发开关S,所述电阻R的第一端接 入采样后的正电源信号或负电源信号,所述电阻R的第二端与运算放大器A的负向输入端连 接,运算放大器A的正向输入端接地,运算放大器A的负向输入端与输出端之间连接所述电 容C,所述电容C与所述触发开关S并联连接,运算放大器A的输出端与比较器Cl的负向输入 端连接。
[0023] 所述比较器Cl的正向输入端输入取绝对值后的音频信号,比较器Cl的输出端与RS 触发器的复位输入端连接,RS触发器的置位输入端接入时钟脉冲信号。
[0024] 所述口电路包括第一至第四与口电路和第一至第四非口电路,所述RS触发器的第 一输出端分别与第一与口电路Fl的第一输入端和第二与口电路F2的第一输入端连接,音频 信号分别接入第一与口电路Fl的第二输入端、第一非口电路El的输入端、第