[发明专利]数字音频放大器及其数字音频放大方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字音频放大器，并且更具体地涉及通过将开关模式电源和数字音频放大器集成为一体而实现安全性和功率效率的数字音频信号放大器，并且提供了一种适于该放大器的数字音频信号放大方法。

背景技术

通常，数字音频系统包括从商用交流(AC)电压生成直流(DC)电压的DC电压供应单元；以及使用音频信号对DC电压进行脉冲调制、对脉冲调制后的DC电压进行低通滤波、并且获得对应于输入音频信号的输出音频信号的数字音频放大器。

这里，为了用户的安全，DC电压供应(voltage supply)单元需要具有将商用AC电压与数字音频放大器隔离的功能。因此，具有隔离变压器的开关模式电源(SMPS)通常用作DC电压供应单元。同时，数字音频放大器通常是用于增加输出功率的D类数字音频放大器。

图1是传统数字音频系统的结构的框图。图1的音频系统100包括SMPS110和D类音频放大器130。

SMPS 110使用第一整流和平滑单元112将输入的商用AC电压转换为DC电压，在开关单元116中切换DC电压，其中该开关单元116以对应于在脉冲宽度调制(PWM)调制单元114中生成的PWM信号的速率工作并且该脉冲宽度调制信号具有几十到几百kHz或更高的频率，用具有适当绕组比(winding ratio)的隔离变压器对切换的DC电压进行变压，通过第二整流和平滑单元120整流隔离变压器118的输出，并且输出DC电压。而且，尽管未示出，反馈误差信号以调节脉冲调制后的信号的频率和占空比，使得可以输出恒定DC电压，而与输入电压或输出电流的改变无关。

隔离变压器118将初级侧、即商用AC电压源与次级侧、即数字音频放大器130隔离。而且，在次级侧检测的误差信号通过光电耦合器(未示出)而反馈到初级侧的PWM调制单元114以提供电隔离。

同时，D类数字音频放大器130通过在PWM调制单元132中生成的PWM音频信号，在D类输出端134处切换由SMPS 110提供的DC电压，通过低通滤波器136对切换的DC电压进行低通滤波，并且生成对应于原始音频信号的输出音频信号。同时，虽然未示出，但是为了稳定音频输出，从隔离变压器118的输出生成负反馈信号，以控制PWM调制单元114的脉冲调制。

图2说明了图示图1中所示的D类数字音频放大器130的操作的波形图。参照图2，PWM音频信号通过用20kHz或更低的输入音频信号调制180kHz或更高的三角波载波而得到。切换的DC电压通过用该PWM音频信号切换DC电压而得到。而且，输出音频信号通过对切换的DC电压进行低通滤波而得到。如图2所示，输入音频信号类似于输出音频信号。

发明内容

技术问题

然而，如图1所示的传统的数字音频系统具有功率效率(power efficiency)低且制造成本高的问题。

例如，假设SMPS 110的功率效率为P1，并且数字音频放大器130的功率效率为P2，传统的数字音频系统100的功率效率Pt为P1×P2。这里，由于P1和P2的每个具有小于1的值，所以Pt变得分别比P1和P2小。因此，可以看到，传统的数字音频系统100不可避免地具有低功率效率。

同时，在图1所示的SMPS 110和数字音频放大器130中，PWM调制单元114和132执行相同的PWM调制，整流和平滑单元112和120执行相同的整流，并且开关单元116和D类输出端134执行相同的切换操作。即，可以看到，执行相同操作的各单元冗余地配置，因此浪费了制造成本。

技术方案

本发明提供了一种能够通过消除SMPS和数字音频放大器中的冗余部分而增加功率效率并减少制造成本的数字音频放大器。

本发明还提供了一种能够增加功率效率并减少制造成本的数字音频信号放大方法。

有益效果

根据由申请人进行的实验，当使用SMPS和D类数字音频放大器时，功耗为130瓦。然而，根据本发明，功耗为111瓦，即，功耗减少了19瓦。结果，通过降低防止EMI的各种滤波器、整流AC电压的桥整流器、以及平滑电容器的电流率，可以以较低成本制造数字音频放大器。

根据本发明的数字音频放大器，通过将开关模式电源和数字音频放大器集成为一体，数字音频放大器满足隔离需求同时增加功率效率。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其他特征和优点将变得更明显，附图中：

图1是传统的数字音频系统的结构的框图；