[发明专利]用于受限电源的功率供应设备以及使用功率供应设备的音频放大器

说明书

技术领域

本发明涉及用于受限电源的功率供应设备(power supply)。一些实施 例还涉及使用这种功率供应设备的放大器。

背景技术

很多电源能够提供有限的功率水平。这种电源可以被称为功率受限电 源或功率受限源。当使用这种电源给峰均功耗比高的装置供电时，如果必 须将峰值功率汲取保持在受限电源的功率供应极限以下，那么该装置的平 均功率输出会受到严重限制。

峰均功耗比高的典型装置范例是音频扬声器。在现代计算机系统中， 在许多其它包括扬声器的装置中，可能需要利用受限电源为扬声器供电。

例如，很多计算机用户喜欢使用扬声器，该扬声器能够通过诸如USB 端口之类的单个连接来接收音频信号和功率。USB端口仅能够提供2.5瓦的 功率，这是受限电源的范例。

在一些音频系统中，希望通过以太网电缆或其它仅能承载有限量功率 的连接向扬声器发送音频信号和功率。通常，由于电流限制的原因，因此 以太网电缆仅能够承载有限的功率水平。以太网电缆的长度将会限制提供 给经电缆耦合到电源的装置的功率。通常，100m的以太网电缆(具有差的 馈电电阻)能够向装置提供13瓦左右的功率。电源和以太网电缆是无法供 应超过受限功率量的受限电源的范例。在这种情况下，功率限制是由电源 和装置之间的以太网连接造成的。

希望提供一种用于功率受限源的功率供应设备以便对由这种电源供电 的装置的性能进行改善。还希望提供一种包括用于受限电源的功率供应设 备的音频放大器。

发明内容

在本发明的第一实施例中，提供了一种用于受限电源的功率供应设备。 该功率供应设备包括增压变换器(step-up converter)，该增压变换器从 受限电源接收处于源电压的受限功率信号。该增压变换器在存储元件端子 处向储能元件提供存储功率信号。存储功率信号对储能元件充电，储能元 件一般可以是电容器或另一种电抗器件，或包括电容器或另一种电抗器件。 选择所述储能元件并对其充电，使得其两端的存储电压大于源电压。将功 率输入端子处的源电压与存储电压和存储元件端子相隔离。在一些实施例 中，增压变换器提供这种隔离，在其它实施例中，可以使用独立的隔离元 件。功率输出端子耦合到存储元件端子，并在功率输出端子处提供输出功 率信号。

可以使用该功率供应设备来给峰均功率比要求较高的负载供电。当负 载的功率需求较低时，可以由增压变换器对负载供电。当负载的功率需求 在高功率需求期间或在峰值功率需求期间升高时，负载从储能元件汲取功 率。

在另一个实施例中，增压变换器包括源功率感测电路，用于监测从受 限电源汲取的功率。功率感测电路向功率限制器提供与功率汲取相关的一 个或多个信号。功率限制器控制所述增压变换器的工作，以确保从受限电 源汲取的功率不超过源的功率极限。在一个实施例中，增压变换器包括开 关，并且功率限制器是控制开关工作的调制电路。源功率感测电路提供从 受限电源汲取的电流的指示。响应于该电流汲取，调制电路控制开关的工 作。在另一个实施例中，源功率感测电路提供源电压的指示，且调制电路 响应于该电压来控制开关。在其它实施例中，源功率感测电路可以向调制 电路提供电流信息和电压信息二者，可以将调制电路配置成使用这两种类 型的信息来控制增压变换器的工作。

在其它实施例中，在存储元件端子和功率输出端子之间耦合降压变换 器以降低提供给负载的输出功率信号的电压。

在另一个实施例中，功率供应设备具有带两个或更多功率输出的增压 变换器，并提供两个或更多存储功率信号。每个存储功率信号都耦合到存 储元件并对其各自的存储元件充电。可以将一个或多个存储元件耦合到功 率输出端子以提供不同幅值的输出功率信号。控制器对耦合到功率输出端 子的负载的功率需求进行监测并将额外的存储元件耦合到功率输出端子， 以提高负载可用的功率并提高输出功率信号的电压。

根据本发明的功率供应设备的另一个实施例提供了拆开的输出电压信 号。产生正输出电压信号和负输出电压信号，并在正功率输出端子和负功 率输出端子处提供正输出电压信号和负输出电压信号。在一个实施例中， 可以根据耦合到功率输出端子的负载的时变功率需求来以不同的电压电平 提供正、负功率输出信号中的每一个。在另一个实施例中，基于负载的功 率需求，可以由跟踪型功率供应设备将正输出功率信号和负输出功率信号 产生为时变电压轨(voltage rail)。