[发明专利]升压级

说明书

技术领域

本发明涉及升压级和包括这种升压级的功率放大器。

背景技术

包括开关式功率级的D类放大器由于其效率而有很多应用。这 种放大器的输出信号是脉宽调制(PWM)信号，所述输出信号被低 通滤波从而获得经放大的模拟信号。为了减少高频内容并且简化滤 波，可使用更加接近地表示了输入信号的多电平PWM信号。为了用 多电平PWM信号来驱动负载，需要可再现多输出电平的输出级。可 被传送给扬声器负载的功率量取决于可用电源电压和扬声器负载阻 抗。在以下的式1中计算了可被传送给该负载的最大正弦波功率，其 中，Vs表示设置了正弦波的最大幅度的电源电压，并且Rload表示 负载阻抗。

Pload=Vs22Rload---(1)]]>

为了提高可被传送给负载的功率量，可提高电源电压或降低负 载阻抗，或者可使用这二者的结合。扬声器负载阻抗不可能无限小， 而且可用电源电压通常是固定的。这尤其存在于便携装置中，其中电 源是具有给定单元电压的电池。为了提高可被传送给负载的功率量， 电源电压必须升高。其后，D类放大器的开关式功率级其后根据具有 电压值NVs的升压电源而工作，如图1所示。当电源电压例如被翻 倍，即N＝2时，那么可被传送给扬声器负载的最大功率为原来的4 倍。升高电源电压的普通方式是使用电感式DC/DC变换器。但是， 线圈是一种非常不令人满意的元件。线圈昂贵并且具有较大的占地。 因此，用于升压的电容式DC/DC变换器是优选的。

已知的用于升高电源电压的使用了电容器的电路是电荷泵。此 电容式倍压器电路具有两种状态，并且通过操作开关而在这两种状态 之间连续切换。在第一状态下，电容器C0被充电到电源电压Vs。在 对电容器C0充电的同时，缓冲电容器Cb将电流传送给负载并且放 电。因为与负载并联的电容器Cb放电，所以输出电压下降。在输出 电压下降到某一值之后，电路被切换到第二状态。电容器C0与电源 电压串联连接。因为C0和Cb间某些电荷重新分配，所以输出电压 将低于2Vs。在切换之后，两个电容器C0和Cb都放电，并且输出 电压下降。在输出电压下降到某一值之下之后，电路被再次切换到前 一状态。可区分开输出电压中的两个不同斜率。与由并联电容器C0 和Cb提供负载电流的第二状态相比较，在第一状态下，只有缓冲电 容器Cb提供全部负载电流，从而导致输出电压较快地下降。当电容 式倍压器电路由于在第一状态下电容器Cb必须传送的另外的负载电 流而被从第二状态切换到第一状态时，与电容器Cb串联的电阻将导 致输出电压中另外的电压阶跃。

为了避免这个问题，可使用如图2所示的双相电容式电路。在 图2中，可容易地观察到上述符号。该双相电容式电路也具有两种状 态，并且其通过操作开关在这两种状态间连续切换。在该双相电容式 电路中，两个电容器C0和C1被开关接入。在第一状态下，电容器 C0被充电到电源电压，并且电容器C1与电源串联并与电容器Cb并 联。在第二状态下，电容器C0和C1的功能互换。现在，电容器C1 被充电到电源电压，并且电容器C0与电容器Cb并联。在这两种状 态下，均存在一个与Cb并联的电容器，并且这两种状态下输出电压 降的斜率相等。

发明内容

因此，需要提供一种升压级，该升压级具有数量减少了的元件， 并且没有电感器。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了 有利的实施例。

通过以下升压级来限定该目的，所述升压级包括：

第一电容电路，其耦接到电源，并在一个输出端提供输出电压，

第二电容电路，其耦接到电源，并在另一输出端提供另一输出 电压，其中

所述输出端和所述另一输出端耦接在一起，并且还与半桥功率 级的电源端耦接，从而实现两电平升压功率级。