[发明专利]一种N相位丁类放大器

说明书

本发明提供一种N相位丁类放大器，N为大于或者等于2的整数，该N相位丁类放大器包括：N相位丁类放大电路以及N个电流平衡电路；其中，N相位丁类放大电路包括N个相位放大电路，每个相位放大电路包括一个脉冲宽度调制电路，脉冲宽度调制电路输出一脉冲宽度调制信号；每个脉冲宽度调制电路对应设置有一个电流平衡电路，电流平衡电路用于纠正N个脉冲宽度调制信号之间的偏差，平衡N个相位放大电路的输出电流；其中，电流平衡电路与脉冲宽度调制电路构成负反馈结构。本发明实施例通过平衡N个相位放大电路的输出电流，减小了热能转换并提高了电能转换效率，同时有利于提高器件的可靠性和寿命；且结构简单，易于实现，提高丁类放大器的整体效率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种N相位丁类放大器。

背景技术

丁类(D类)放大器是一种生成脉冲序列并通过脉冲序列驱动负载的放大器，脉冲序列的脉冲宽度或时间密度被根据输入信号进行调制。传统的丁类放大器接收模拟输入信号并产生数字输出信号，丁类放大器优于性放大器(例如甲乙类放大器)的长处是其高效率。丁类放大器由丁类放大器控制器，开关，电感和电容组成。由于丁类放大器的输出脉冲具有固定幅度，所以开关部件被或通或断的切换，而不是以线性模式操作。为了进一步提高丁类放大器的效率和带宽，多相位的丁类放大器逐渐被应用。例如，如图1所示为单相位的丁类放大器，单相位丁类放大器由控制器，一个脉冲宽度调制器，一个输出开关，一个电容，一个电感组成。流入负载的电流等于电感电流。如图2所示为双相位的丁类放大器，双相位丁类放大器由一个控制器，两个脉冲宽度调制器，两个输出开关，两个电感，一个电容组成。第一相位和第二相位的三角波发生器的相位正好相反。当输入为静态信号并且负载恒定时，控制器输出信号是直流信号，由于第一相位和第二相位的三角波发生器的相位相反，第一相位和第二相位脉冲宽度调制器的输出信号，即第一相位开关信号及第二相位开关信号的相位亦相差180度。这种相位组合可以使两列脉冲在时间上交错叠加，从而达到平滑波形的效果。相对于单相位丁类放大器，双相位丁类放大器在每个开关周期里输出两个脉冲，而且两个脉冲交错出现，相当于提高了一倍开关频率。拥有大于一个相位的丁类放大器，面临的一个技术问题是平衡各个相位间的输出电流。理由简单解释如下：流入负载的电流等于两个电感电流的总和。由于电感的电流是电感两端电压的积分，而且与单相位的结构相比多相位的结构不抑制单个电感的电流来匹配总负载电流。因此电感电流会漂移。两相位的电路结构不能限定单个电感电流的大小，只会限制所有电感电流总和等于负载电流。因此，两个相位的电感电流不相等会造成某个电感上的电流过大，而造成过大的电能转换为热能损失，导致丁类放大器的效率降低。电感寄生电阻和开关寄生电阻有平衡电流的功能。如果两个相位间的电感电流不相等，电流大的相位在寄生电阻上产生的压降会减小那个相位上电感两端的电压差，从而使电流较大的那个相位积分得到较小的电流。也就是说寄生电阻带来一种电流负反馈，这种负反馈可以抑制电流，并且平衡各个相位间电流。但是由于丁类放大器输出开关和电感的寄生电阻一般比较小，因此寄生电阻的对电流平衡的效果不够明显。

如图3所示，第一相位脉冲宽度调制器的三角波和第二相位脉冲宽度调制器的三角波有180度的相位差。控制器输出信号和三角波相交的节点是脉冲宽度调制器输出开关信号翻转极性的地方。图中虚线显示的是第二相位的三角波和输出开关信号。从图中可以看见，当控制器输出信号在高电压时，脉冲宽度调制器输出的脉冲较宽，反之当控制器输出信号在低电压时，脉冲宽度调制器输出的脉冲较窄。由图3可以看到，虽然两个相位的脉冲宽度调制器的输入信号相同，但是由于内部三角波有相差，所以两个相位的脉冲宽度调制器各自的输出开关信号并不完全相同。由于各相位电感电流是对映开关信号的积分，所以脉冲宽度调制器的输出信号不同会造成不同相位上电感电流不相同。

发明内容

本发明的目的在于提供一种N相位丁类放大器，解决了N相位丁类放大器上各相位电流偏差的问题，平衡了各个相位上的电流，提高了器件的可靠性和寿命，且提高了丁类放大器的整体效率。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种N相位丁类放大器，N为大于或者等于2的整数，包括：N相位丁类放大电路以及N个电流平衡电路；其中，