[发明专利]切换系统、用以控制电流路由器的方法与切换系统的控制方法以及对映方法

说明书

技术领域

本发明的所属技术领域为H桥(H-bridges)，特别是关于H桥的电磁干扰(EMI)。

背景技术

一种被称为D类放大器的开关放大器，由于其具有高电能转换效率而经常作为音频放大器之用。开关放大器的电能转换效率可达95%或是更高，而当使用AB类放大器时通常电能转换效率会低于80%。因此，开关放大器具有比AB类放大器更好的电能转换效率，而使用开关放大器的系统比使用AB类放大器的系统具有更长的电池再现使用(battery playback)时间。

开关放大器的主要缺点在于高的电磁干扰(EMI)。使用L-C(电感-电容)滤波器可解决电磁干扰的问题，但缺点(side effect)是电感的体积大、非线性且消耗功率(电感具有先天的寄生阻抗)。开关放大器的快速切换的机制会导致电磁干扰的问题，干扰邻近开关放大器的电路而产生错误。

连接负载的开关放大器形成H形的电路，称之为H桥。图1显示了传统的H桥的电路图。该H桥具有一输出节点OUTP与一输出节点OUTM，以及一负载耦接于H桥的输出节点OUTP与OUTM之间。该H桥包括四个开关(即晶体管)M1、M2、M3与M4。晶体管M1耦接于电压VDD与输出节点OUTP之间，晶体管M2耦接于输出节点OUTP与接地电压GND之间，晶体管M3耦接于电压VDD与输出节点OUTM之间，晶体管M4耦接于输出节点OUTM与接地电压GND之间。

晶体管M1、M2、M3与M4分别具有寄生二极管DM1、DM2、DM3与DM4。四个控制信号GD1、GD2、GD3与GD4分别耦接至晶体管M1、M2、M3与M4的栅极，以开启或关闭晶体管M1、M2、M3与M4。控制信号GD1、GD2、GD3与GD4系依据脉冲宽度调变(PWM)所产生。在脉冲宽度调变的不同调变方式之中，BD调变由于较低的电磁干扰与高效率而被广泛使用。本发明优于传统BD调变的优点将会详细说明。在传统BD类的脉冲宽度调变之中，节点(即输出节点)OUTP与OUTM的电压(即电压VOUTP与VOUTM)、跨越负载的电压(VOUTP-VOUTM)、以及共同节点电压1/2(VOUTP+VOUTM)皆由控制信号GD1、GD2、GD3与GD4的开关状态所决定，并总结为以下表格：

表格1

共同节点电压也具有三个准位：VDD、1/2VDD、以及0。该共同节点电压随着脉冲宽度调变脉冲而切换，并且此快速切换的波会产生位于30-1000MHz范围的重大电磁干扰辐射。此电磁干扰可藉由耦接于输出节点(即OUTP与OUTM)与接地之间的LC滤波器加以抑制。此附加的滤波器会增加开关系统的成本与尺寸。因此，需要找出降低共同节点切换噪声的方法。此外，输出节点OUTP与OUTM上的电压的快速扰动会导致大的电磁干扰效应，进一步劣化开关系统的效能。因此，需要一种新的开关系统，能够避免输出节点OUTP与OUTM上的电压的快速扰动。

发明内容

本发明提供一种电流路由器的控制方法，其中电流路由器包括第一分流开关以及第二分流开关，第一分流开关包括第一寄生二极管，第二分流开关包括第二寄生二极管，该电流路由器并联耦接一负载；一控制电路用以产生多个控制信号，以便控制第一分流开关以及第二分流开关是否开启，并且第一寄生二极管的导通方向相反于第二寄生二极管的导通方向。该控制方法包括：开启第一分流开关以及开启第二分流开关，使电流自第一分流开关流向第二分流开关，或是自第二分流开关流向第一分流开关；关闭第一分流开关以及关闭第二分流开关，使得没有任何电流自第一分流开关流向第二分流开关，或自第二分流开关流向第一分流开关；关闭第一分流开关以及开启第二分流开关，使电流自第一寄生二极管流向第二分流开关；以及开启第一分流开关以及关闭第二分流开关，使电流自第二寄生二极管流向第一分流开关。