[发明专利]一种基于Class-D的数字功率放大器设计方法

权利要求书

1.一种基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：该设计方法具体步骤包括如下：

构建数字功率放大器，包括微型计算机或计算机、信号驱动电路、信号放大电路和滤波电路；

所述微型计算机或计算机接收SPW M信号，并计算所述SPW M信号的脉冲宽度；

根据所述SPW M信号的脉冲宽度，将所述SPW M信号转换为二进制的数字控制信号；

所述信号驱动电路接收所述数字控制信号进行驱动，并输出给所述信号放大电路；所述信号放大电路用于将所述数字控制信号进行放大；所述滤波电路用于将放大后的数字控制信号进行滤波，并输出。

2.根据权利要求1所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：所述SPW M信号脉冲宽度的计算过程如下：

确定控制信号的参数，包括载波信号幅值A、载波比N、调制度M和调制信号频率f；

根据所述参数，构建单周期的正弦调制信号的表达式；

根据所述参数，构建载波信号的表达式；

计算得到半周期正弦调制信号对应的SPW M信号；

根据调制信号和载波信号的频率关系，对所述载波信号的表达式进行转换；

根据所得到的SPW M信号、及其与转换后载波信号表达式之间的关系，得到SPW M信号的脉冲宽度。

3.根据权利要求2所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：所述正弦调制信号的表达式，如公式(1)所示：

其中，t为系统时间。

4.根据权利要求3所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：所述载波信号的表达式，y_1,n和y_2,n分别为线性增加函数和线性减小函数，如公式(2)所示：

其中：a表示线性函数的斜率，T为周期时间。

5.根据权利要求4所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：令n＝0时，结合调制信号频率得到N取奇数，代入公式(1)得到半周期正弦调制信号对应的SPW M信号。

6.根据权利要求5所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：根据调制信号和载波信号的频率关系，得到并令U_triangular＝A得到a＝4NAf，将t、T和a的值代入公式(2)进行转换如公式(3)所示：

7.根据权利要求6所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：令U_sin＝U_triangular得到所述调制信号与载波信号两者的交点对应的时间值并得到半周期脉冲高电平和低电平的宽度即SPW M信号的脉冲宽度，如公式(4)所示：

8.根据权利要求7所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：所述SPW M信号转换为二进制的数字控制信号，其转换过程如下：

根据SPW M信号的脉冲宽度，计算相对应的二进制数的位数；

根据所述二进制数的位数添加死区时间，获得数字控制信号。

9.根据权利要求8所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：所述计算二进制数的位数，具体包括：

设所述微型计算机或计算机的指令时间为p，以p为单位时间，脉冲宽度比上p再向下取整，计算出脉冲宽度对应二进制位数m，如公式(5)所示：

将公式(4)中计算出的高电平和低电平的宽度代入公式(5)中，得到个脉冲宽度对应的二进制位数，如公式(6)所示：

10.根据权利要求9所述的基于Class-D的数字功率放大器设计方法，其特征在于：所述添加死区时间，具体为：

采用第偶个脉冲宽度减小2k个位对应的时间，第奇个脉冲宽度增加2k个位对应的时间，k为根据实际情况设定的实数。