[发明专利]D类音频功率放大器

说明书

                        技术领域

本发明涉及音频功率放大，更具体地讲，涉及一种能够减小电磁干扰(EMI)的扩频自振荡不需要滤波器的D类音频功率放大器。

                        背景技术

D类音频功率放大器(以下简称D类放大器)与传统的A类、B类、AB类放大器一样，都用于以要求的音量和功率水平在发声输出元件上重新产生真实、高效和低失真的音频输入信号。但是与A类、B类、AB类放大器相比，D类放大器在许多应用中具有显著的优势，因为低功耗产生热量较少，节省印刷电路板(PCB)面积和成本，并且能够延长便携式系统的电池寿命。

具体地讲，D类音频放大器采用了脉宽调制技术PWM(Pulse WidthModulation)或者脉冲占空比调制技术PDM(Pulse Duty cycle Modulation)，即，使用模拟音频信号的幅度来调制一系列矩形脉冲的宽度或占空比。这样，一个模拟音频信号就变成了一系列宽度受到调制或占空比受到调制的等幅度脉冲信号。而原来的模拟音频信号并不是包含在这个脉冲信号的幅度之中，而是包含在它的宽度或占空比之中。所以，如果在放大的时候，幅度上产生失真并不会使原来的音频信号产生失真。在这种情况下的放大器就可以完全工作在开关状态。在没有信号的时候晶体管可以完全工作在截止状态，从而得到很高的效率，如高于90％的转换效率。

图1示出了传统的D类放大器的原理框图。音频输入信号经过调制器的调制，从而产生PWM信号。PWM信号输入到功率输出级(通常使用H桥电路)。在输出级和扬声器之间插入有低通滤波器，以便将电磁干扰减至最小，并且避免以太多的高频能量驱动扬声器。

由于D类放大器的高效率和低失真度，因此在电池供电的各种便携式电子设备和对空间要求较高的情况下得到广泛的应用，例如手机、DVD、MP3、LCD TV等。现在市场上大部分D类放大器是采用传统的固定频率的PWM调制。由于功率输出级在一个固定频率f上工作(如250KHz)，其产生的高次谐波集中在频率nf(n为整数)上，从而电磁干扰(30MHz～300MHz)也较高。

为了降低电磁干扰，人们将通信上的扩频技术(Spread Spectrum)用于D类放大器的设计中，如公开号为US 6,847,257的美国专利申请。然而，在实际应用中，仍然需要进一步减小电磁干扰，并要求D类放大器的体积和成本进一步降低。

                        发明内容

在下面的描述中将部分地阐明本发明另外的方面和/或优点，通过描述，其会变得更加清楚，或者通过实施本发明可以了解。

根据本发明的一方面，提供了一种用于D类音频功率放大器的调制器，所述调制器包括：第一跨导放大器，其负输入端接收第一音频信号以及D类音频功率放大器的第二反馈信号，其正输入端接收参考输入电压；第二跨导放大器，其负输入端接收与第一音频信号反相的第二音频信号以及D类音频功率放大器的第一反馈信号，其正输入端接收参考输入电压；电容器，连接在第一跨导放大器和第二跨导放大器的输出端之间，与第一跨导放大器和第二跨导放大器相结合，以对第一跨导放大器的输出信号和第二跨导放大器的输出信号进行积分；和比较器单元，将经由电容器积分的第一跨导放大器的输出信号和第二跨导放大器的输出信号分别与第一电流源和第二电流源的输出信号进行比较，输出调制为数字信号的第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号以及第四控制信号。