[发明专利]三态D类放大器交越失真解决方案

说明书

技术领域

本发明涉及音频信号D类放大器领域，特别是涉及一种针对三态D类放大器交越失真解决的方案。

背景技术

D类放大器的输出级开关管工作在完全开通或完全关闭状态，减小了开关管上的功率消耗，相比于A／B类放大器等线性放大器大大提高了效率。D类放大器进一步改进又出现了三态D类放大器。这种放大器的主要特点是输出PWM信号，不再是只具有高和低两种状态的PWM信号，而是具有高、低、空闲三种状态。在实际电路中为了防止输出半桥上下桥臂上的开关管同时导通而带来的损坏，两个开关管交替开通的过程中存在一个死区时间，即在其中一个开关管关断之前为保证两个开关管不同时开通，另一个开关管也不能打开，于是存在一段两个开关管同时关断的时间，这个时间叫做死区时间(Dead Time)。如图1所示，传统D类放大器中，输出信号的大小是高、低两种状态持续时间的差值，高、低两种状态相互转换的死区时间相同，不会导致输出信号出现交越失真。如图2所示，三态D类放大器的输出信号的大小由高或低状态的占空比单独决定，这样就出现了因为死区时间而导致的交越失真问题，如图3所示，该问题表现为输出信号在零点附近的“平台”现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种新的技术方案，以解决三态D类放大器的交越失真问题，同时又不至于带来较大的输出滤波电感的磁芯损耗，改善音频输出音质。

本发明提供了一种三态D类放大器交越失真解决方案，其特征在于：在全桥三态D类放大器的PWM输出中，根据输入波形的采样转换出的PWM值，同时将正反两个信号输出通道中的PWM值各加上时间长度略大于半桥桥臂上下两个MOS管导通死区时间的值，再通过输出滤波电路后得到的波形不会再存在交越失真问题。

本发明提供的三态D类放大器交越失真解决方案，利用近似传统D类放大器的PWM输出方式解决交越失真问题，而又不完全像传统D类放大器那样，输出滤波电感存在较大的磁芯损耗。

这种PWM值输出方式，使每个周期滤波电感两端的压差变化是传统D类放大器的一半，纹波电流变化小于传统D类放大器，使磁芯能在每个PWM周期磁感应强度变化远小于传统D类放大器，使输出滤波电感磁芯工作在磁滞回线包络面积远小于传统D类放大器的范围内，与传统D类放大器相减小了磁芯的损耗。与普通三态D类放大器相比，解决了交越失真的问题，滤波电感磁芯损耗并没有增加太多，只有减去死区时间的那段时间差内增加了磁芯的损耗，而实际上这段时间极短，产生这点损耗可以完全忽略掉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在附图中：

图1为传统D类放大器输入PWM波形；

图2为普通三态D类放大器输出波形与PWM输入的关系；

图3为普通三态D类放大器输出交越失真波形；

图4为解决交越失真方案的PWM输入波形；

图5为解决交越失真后三态D类放大器的输出波形；

图6为传统D类放大器输出为0时滤波电感磁芯工作的磁滞回线；

图7为传统D类放大器与三态D类放大器滤波电感纹波电流与输出电压幅值的关系。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合本发明实施例附图，对本发明实施例中的技术方案做进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明实施例的一种，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。