[发明专利]单端输入的D类音频功率放大器

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种单端输入的D类音频功率放大器。

背景技术

实现音频放大器的类型包括A类放大器，B类放大器和AB类放大器。与D类音频功率放大器相比较，即使是最有效的线性输出级，它们的输出级功耗也很大。这种差别使得D类放大器在许多应用中具有显著的优势，因为低功耗产生热量较少，节省印制电路板(PCB)面积和成本，并且能够延长便携式系统的电池寿命。

如图1所示，现有技术的D类音频功率放大器一般包括积分电路、ClassD算法器和功率级电路，所述的积分电路包括运放A、反馈电容Cf和反馈电阻Rf，输入信号Vin经输入电阻Rin输入至运放A第一输入端，功率级电路的输入电压为Vcc，上开关管的占空比为D，将Vbias的固定值电压源信号输入至运放A的第二输入端。

由于输入至运放A的第二输入端的电压源Vbias为固定值，使得功率级电路的输出电压Vo＝D·Vcc(一般为矩形波)的平均值不可调，其平均值可能偏离D·Vcc，因此会限制输出电压Vo的最大摆幅。在输出电压Vo经过低通滤波器后，形成正弦波Vo’，如图2所示，Vo₁’、Vo₂’、Vo₃’分别表示未发生偏离、向上偏离和向下偏离的三种情况，当向上或向下偏离时，Vo₂’的峰值会超出Vcc，Vo₃’的谷值则会低于零点，高于Vcc和低于零点的部分会被“削平”，因而不能有效利用输出电压，无法实现最大峰值输出，使得THD(谐波失真)性能变差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单端输入的D类音频功率放大器，以解决现有技术中存在的不能有效利用输出电压，无法实现最大峰值输出的问题。

本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的单端输入的D类音频功率放大器，包括积分电路、Class D算法器和功率级电路，所述的积分电路包括运放、反馈电容和反馈电阻，输入信号Vin经输入电阻Rin输入至运放A第一输入端，所述的反馈电容Cf连接在运放的第一输入端和输出端之间，反馈电阻Rf连接在运放A的第一输入端和功率级电路的输出端之间，在运放的第二输入端输入电压源Vbias；

稳态下，积分电路的输出端电压保持平衡，其均值不变，积分电路的第一输入端电压等于第二输入端电压Vbias，流经反馈电容Cf的电流Icf为零；根据基尔霍夫电流定律，流经反馈电阻Rf的电流If、流经输入电阻Rin的电流Iin与流经反馈电容Cf的电流Icf之和为零，Vo＝D·Vcc，Vin_offset为输入电压Vin的直流分量，Vo为功率级电路的输出电压，Vcc为功率级电路的供电电压，D为功率级电路上开关管的占空比；所述的输入电压源Vbias为自适应电压源，满足以下条件：

Vbias=RfRin+RfVin_offset+RinRin+RfDVcc.]]>

优选地，所述的输入电压源Vbias由自适应电压产生电路实现，所述的自适应电压产生电路包括与输入电阻Rin等阻值的电阻Rin’和与反馈电阻Rf等阻值的电阻Rf’，电阻Rin’的一端接入输入信号Vin的直流分量Vin_offset，电阻Rf’的一端接入输入量D·Vcc，电阻Rin’的另一端与电阻Rf’的另一端连接，电阻Rin’与电阻Rf’的公共端接入运放A的第二输入端。