[发明专利]校正开关功率放大器中的误差的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般概念涉及一种开关功率放大器系统，并且更具体地，涉及一种通过使用音频脉宽调制信号的数字反馈技术来提高开关功率放大器的性能的误差校正方法和装置。

背景技术

可以将用于音频信号的传统的开关功率放大器分类为A类、B类、AB类和D类。D类放大器可以降低在A类、B类、以及AB类放大器中发生的放大效率的下降。D类放大器使用将音频信号转化成脉宽调制(PWM)信号并将其进行开关的方法。因此，D类放大器不经过数据转换损失，并且如果克服了在开关电路的模拟部分中发生的非线性分量，则可以获得100％的放大效率。使用上述D类放大器的传统音频系统包括控制整个系统的微型计算机、处理数字信号的数字信号处理器、通过比较音频信号和载波信号而生成PWM信号的PWM单元、以及放大PWM信号的电压和电流的开关功率级。

然而，传统的D类功率放大器具有下述问题，即功率级的非线性和电源单元的波纹噪声降低系统的音频性能。

因此，为了解决上述问题，在1998年4月1日提交的标题为“Pulsereferenced control method for enhanced power amplification of a pulse modulatedsignal”的U.S.6,768,779 B1(PCT/DK98/00133)中公开了涉及传统开关功率放大器的技术。

参考图1，在涉及传统开关功率放大器的技术中，误差处理单元110将输入参考信号(Vr)与来自开关功率级120的输出信号(VO)进行比较，并生成误差信号(Ve)。

校正单元130通过使用在误差处理单元110中生成的误差信号(Ve)而生成校正信号(Vc)。

然而，在传统的开关功率放大器中，为了在误差处理单元110中生成误差信号(Ve)，应单独设计精确的模拟环路滤波器，并且因而增加了系统的复杂性和成本。

而且，在传统的开关功率放大器中，应在模拟域中执行校正操作，但是很难校正外部噪声的特性或由于模拟信号的特性而导致的非线性特性。

发明内容

本发明一般概念提供了一种误差校正装置，用于提取从开关功率放大器的PWM单元中输出的理想脉宽调制(PWM)信号和从开关功率级输出的PWM信号之间的误差信号，并且重新调制(remodulate)该误差信号，从而在数字域中校正该PWM误差信号。

本发明一般概念也提供一种根据误差重新调制方法、通过音频PWM信号的数字反馈而提高开关功率放大器的性能的误差校正方法。

本发明一般概念也提供一种校正PWM信号的误差的开关功率系统。

在下面的说明书中将部分地阐述本发明一般概念的其它方面和效用，并且部分根据说明书将是显而易见的，或可以部分通过对本发明一般概念的实践而了解到。

通过提供一种开关功率放大器的误差校正装置而获得本发明一般概念的上述和/或其它方面与效果，该装置包括：脉宽调制(PWM)单元，用于将音频信号转换为PWM信号；功率级单元，用于开关和放大由PWM单元生成的PWM信号的功率；误差信号提取单元，用于将在PWM单元中生成的参考PWM信号与从功率级单元输出的PWM信号进行比较，从而提取误差信号；重新调制单元，用于将从误差信号提取单元中提取的误差信号与具有预定斜率的参考信号进行比较，并且生成重新调制的误差PWM信号；以及信号校正单元，用于通过根据重新调制单元中生成的误差PWM信号来改变PWM单元的脉宽而校正误差。

通过提供一种开关功率放大器的误差校正方法也可以获得本发明一般概念的上述和/或其它方面与效果，该方法包括：将音频信号转换成PWM信号；开关-放大所生成的PWM信号的功率；将参考PWM信号与经开关-放大的PWM信号进行比较，从而提取误差信号；将所提取的误差信号与具有预定斜率的参考信号进行比较并生成重新调制的误差PWM信号；以及通过根据误差PWM信号来改变PWM信号的脉宽而校正误差。

通过提供一种开关功率放大器的误差校正装置也可以获得本发明一般概念的上述和/或其它方面与效果，该装置包括：误差信号提取单元，将PWM信号与相应于该PWM信号的另一PWM信号进行比较，以提取误差信号；比较器，将所提取的误差信号与具有预定形状的时钟信号进行比较，以生成PWM误差信号；以及信号校正单元，根据PWM误差信号生成绝对校正量，并通过使用绝对校正量来改变PWM信号的脉宽而校正误差。

当所提取的误差信号的幅度增加时，PWM误差信号的脉宽可以增加。