[发明专利]降低D类放大器中的待机功耗的系统和方法

说明书

一种放大器系统具有第一和第二交错的半桥级和耦合电感器。所述耦合电感器具有初级绕组和次级绕组，所述初级绕组的第一端在第一节点处耦合至所述第一半桥级，所述初级绕组的第二端耦合至负载，所述次级绕组的第一端耦合至所述负载，所述次级绕组的第二端在第二节点处耦合至所述第二半桥级。电感器电路耦合在所述第一和第二半桥级与负载电路的第一端之间。

技术领域

本公开涉及一种D类放大器，并且更具体地，涉及一种降低D类放大器中的待机功耗的系统和方法。

背景技术

由于半导体装置中的开关损耗，D类放大器，特别是大功率D类音频放大器在待机时具有相对较高的功耗。开关损耗是由于半导体装置上的循环纹波电流引起的。高纹波电流会在半导体中引起很大的关断损耗。在开关速度较慢且音频通道数量增加的半导体中，这些损耗会随着更高的电压轨、更高的开关频率而增加。

例如LC阱、纹波控制和交错半桥的已知方法有效减小了输出纹波电流(负载处的纹波电流)，但是它们不能解决半导体中的高开关损耗，从而导致待机时的高功耗。LC阱通过将串联电感器电容器电路调谐至开关频率来减小输出纹波电流。然而，这在减小开关频率谐波方面不是很有效。而且，LC阱无法解决半导体开关损耗和功耗的问题。纹波控制在放大器输出端使用耦合电感器，以最小化输出纹波电流，但也无法解决对半导体待机功耗的影响。交错式半桥D类级使用180°异相的两个相位，且交错时输出纹波电流会降低，但每相纹波电流不会减小。

需要一种系统和方法来最小化开关损耗，从而大量降低D类放大器中的待机功耗。

发明内容

一种D类放大器系统，其具有第一和第二交错的半桥级和耦合电感器。所述耦合电感器具有初级绕组和次级绕组。所述初级绕组的第一端在第一节点处耦合至所述第一半桥级，且所述初级绕组的第二端耦合至负载。所述次级绕组的第一端耦合至所述负载，且所述次级绕组的第二端在第二节点处耦合至所述第二半桥级。电感器电路耦合在所述第一和第二半桥级与负载之间。在一个或多个实施方案中，所述电感器电路是所述耦合电感器的漏电感。在一个或多个实施方案中，所述电感器电路具有与所述耦合电感器的所述漏电感串联的一个或多个电感器。在一个或多个实施方案中，所述耦合电感器的所述漏电感被反射到所述耦合电感器的次级侧。

附图说明

图1A是具有两个交错的半桥级和耦合电感器的D类放大器的示意图；

图1B是图1A中的D类放大器在正半周期内的示意图；

图1C是图1A中的D类放大器在负半周期内的示意图；

图2是定时波形；

图3A是具有两个交错的半桥级和耦合电感器的D类放大器的示意图；

图3B是图3A中的D类放大器在正半周期内的示意图；

图3C是图3A中的D类放大器在负半周期内的示意图；

图4A是两个交错的半桥级的仿真，所述半桥级以288kHz的开关频率工作，没有耦合电感器，具有+/-160V的电源轨，且L1＝L3＝10uH；

图4B是两个交错的半桥级的仿真，所述半桥级以288Hz的开关频率工作，没有耦合电感器，具有+/-160V的电源轨，且L1＝L3＝20uH；

图5是两个交错的半桥级的仿真，所述半桥级以288kHz的开关频率工作，具有耦合电感器且具有+/-160V的电源轨，且L2＝L4＝100uH、L1＝L3＝10uH；

图6示出D类放大器硬件的每相纹波电流，所述D类放大器硬件具有两个交错的半桥级，所述半桥级以288kHz的开关频率工作，没有耦合电感器，具有+/-160V的电源轨，且L1001＝L1002＝10uH；以及