[发明专利]一种新型大功率丁类音频功率放大器

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种大功率放大器，尤其涉及一种新型大功率丁类音频功率放大器。

背景技术

目前，AB类功率放大器和丁类功率放大器是音频功率放大器的基本电路形式，其中丁类功率放大器的效率比AB类功率放大器的效率高二到五倍，因此，在大功率应用中，为了降低内部消耗，广泛采用丁类功率放大器。丁类功率放大器可将音频信号转换成高频脉冲，按照音频输入信号切换输出。某些丁类放大器使用脉冲宽度调制器(PWM)来产生连续脉冲，该脉冲宽度按照音频信号幅度而变化。宽度变化的脉冲以固定频率来切换输出功率晶体管，其它丁类功率放大器可依靠其它类型的脉冲调制器。丁类功率放大器主要应用在音频功率放大领域，其结构可分为开环结构和闭环结构，由于闭环结构具有诸多优点，例如能提高放大器的SNR(SignaI to NoiseRatio，信噪比)，以及得到较低的总谐波失真(THD)，因此在丁类功率放大器中经常使用该闭环结构。由于闭环结构使用了反馈环路，容易引起环路的不稳定，因此在设计时考虑最多的因素就是环路的稳定性。特别是对于大功率的丁类功率放大器，由于常在功率开关级使用高电源电压来提高输出的动态范围，并直接将功率开关的输出PWM波形反馈回去与输入进行叠加，对于不同的电源电压，功率开关的输出PWM波形的幅度不同，导致在电源电压高的场合，由于输出动态范围过大，反馈到输入端与输入的音频信号进行叠加后，容易导致放大器环路的不稳定。

发明内容

为了解决现存丁类功率放大器技术上的稳定性较差的一些问题，本发明提供了一种新型大功率丁类音频功率放大器，通过控制反馈到脉冲宽度调制器的输入端的PWM波形的幅度，极大提高丁类功率放大器的稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该新型大功率丁类音频功率放大器包括脉冲宽度调制器，高压功率开关、低通滤波器、电感和电容器、参考波产生器、反馈网络、第一电压源AVdd、第二电压源Vdd、电平移位器、晶体管MP1，晶体管MP2，晶体管MP3，晶体管MP4，晶体管MP5，晶体管MN1，晶体管MN2，晶体管MN3。

所述的电平移位器的输入端与所述高压功率开关的输出端连接，该电平移位器的输出端与所述脉冲宽度调制器的输入端连接，用于控制反馈到所述脉冲宽度调制器的输入的PWM波形的幅度。

该种新型大功率丁类音频功率放大器设置有第一电压源AVdd和第二电压源Vdd，第一电压源Avdd用于给所述脉冲宽度调制器提供电力；第二电压源Vdd用于给所述高压功率开关提供电力；所述第一电压源Avdd的电压设置在3.3伏至5伏之间，所述第二电压源Vdd的电压设置在8伏至30伏之间。

该种新型大功率丁类音频功率放大器在反馈回路上另设有反馈网络，用于将从所述高压功率开关的输出端输出的PWM波形反送到所述脉冲宽度输入端进行叠加。

所述脉冲宽度调制器连接的参考波产生器，用于给所述脉冲宽度调制器提供三角参考波。

所述电平移位器包括：晶体管MP1，晶体管MP2，晶体管MP3，晶体管MP4，晶体管MP5，晶体管MN1，晶体管MN2，以及晶体管MN3。所述晶体管MP5的源极接所述第二电压源Vdd；所述晶体管MN3的源极接参考地电位；所述晶体管MP5的漏极接所述晶体管MN3的漏极，输入信号接所述晶体管MP5和所述晶体管MN3的栅极；所述晶体管MP4和所述晶体管MN2的栅极接所述晶体管MP5和晶体管MN3的漏极；所述晶体管MP1和所述晶体管MP2的源极接第一电压源Avdd；所述晶体管MP1的栅极接所述晶体管MP4和所述晶体管MN2的漏极；所述晶体管MP2的栅极接所述晶体管MP3和所述晶体管MN1的漏极；所述晶体管MP1的漏极接所述晶体管MP3的源极；所述晶体管MP2的漏极接所述晶体管MP4的源极；所述晶体管MP3的漏极与所述晶体管MN1的漏极相连，所述晶体管MP4和所述晶体管MN2的漏极相连；所述晶体管MP3和所述晶体管MN1的栅极连接在一起接输入信号；所述晶体管MN1和所述晶体管MN2的源极接参考地电位，所述晶体管MP1、所述晶体管MP2、所述晶体管MP3、所述晶体管MP4的衬底接所述第一电压源Avdd，所述晶体管MP5的衬底接所述第二电压源Vdd，所述晶体管MN1、所述晶体管MN2、所述晶体管MN3的衬底接参考地电位。所述晶体管MP1、晶体管MP2、晶体管MP3、晶体管MP4、以及晶体管MP5为PMOS晶体管，所述晶体管MN1、晶体管MN2、晶体管MN3为NMOS晶体管。