[发明专利]一种功率放大器

说明书

本发明公开了一种功率放大器，包括控制器、驱动模块、功率放大模块和滤波模块，控制器通过驱动模块与功率放大模块电连接并传输PWM调制信号，功率放大模块的输出端与滤波模块电连接；其中，功率放大模块包括n个功率放大单元，每个功率放大单元分别包括输入端和输出端，n个功率放大单元的输入端串联连接，n个功率放大单元的输出端并联连接，功率放大模块的输入端与外部的高压直流供电单元连接。本发明的功率放大模块的n个功率放大单元通过输入串联、输出并联的方式连接，多个放大信号功率合成，可通过调节功率放大单元的个数调节功率放大器的工作输入电压的等级和输出信号功率的大小，以适应不同功率输出、不同电压输入应用场合。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种功率放大器。

背景技术

进入21世纪以来，电力电子技术得到了高速发展，功率放大器在社会生活的很多领域得到了广泛应用。传统的模拟功放和AB类功放存在效率低、体积大、笨重等缺点。而数字功放不仅结构简单、传输效率高、易于集成，而且在体积、重量、效率和可靠性等方面具有明显优势，近年来得到迅速发展。

但因为功率开关器件工艺水平和技术的限制，单模块数字功放的功率等级、电压等级和开关频率有限，很难满足一些高压输入、大功率、低失真度应用场合的需求。

为了解决这一问题，目前公知的适用于高压直流输入的大功率数字功放应用多采用DC/DC高压电源变换和数字功率放大两级功率变换，以达到高压输入、大功率输出的使用要求。功率放大部分则多采用功率等级较高的功率管串、并联使用，或者，采用功率模块级联，以达到大功率要求。

可是由于器件的非理想开关特性，串并联合后造成等效输入电容增大，实际开关频率进一步降低，致使数字功放失真度恶化，滤波模块体积增大。另外，由于各器件本身/模块的特性不可能完全相同，导致各器件/模块承受的电压、电流不均衡，甚至造成器件的损坏，系统可靠性变差。同时，采用两级功率变换大大降低了功放工作效率，增加了控制逻辑复杂度。

因此，提供一种适用于高压直流输入的高可靠、模块化、低失真度的大功率数字功率放大器具有重要的意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种功率放大器。

根据本申请的一个方面，提供了一种功率放大器，包括控制器、驱动模块、功率放大模块和滤波模块，控制器通过驱动模块与功率放大模块电连接并传输PWM调制信号，功率放大模块的输出端与滤波模块电连接；其中，功率放大模块包括n个功率放大单元，每个功率放大单元分别包括输入端和输出端，n个功率放大单元的输入端串联连接，n个功率放大单元的输出端并联连接，功率放大模块的输入端与外部的高压直流供电单元连接，1≤n≤32。

可选择地，控制器用于完成信号的采样/缓存，并与2n个频率相同、相位依次相差π/n的数字三角载波进行PWM脉宽调制，产生2n组频率相同、相位依次相差π/n的PWM调制信号，且每组PWM调制信号包含两个电平互补的PWM调制信号组成，其占空比与输入信号的幅度成正比。

可选择地，驱动电路模块位于控制器与功率放大模块之间，用于接收控制器输出的2n组PWM调制信号，完成PWM调制信号的功率放大，使其能够驱动功率放大模块。

可选择地，每个功率放大单元包括全桥逆变电路，每个全桥逆变电路包括H桥电路、输入电容和变压器；H桥电路由四组电路结构相同的功率开关单元呈H桥形式连接形成，其中，每一组功率开关单元包括一个功率开关器件。

可选择地，H桥电路的输入两端和输入电容并联设置在功率放大模块输入端的正极和功率放大模块输入端的负极之间，H桥电路接收高压直流供电单元的高压直流电；H桥电路中同一个桥臂的两个功率开关器件接收驱动电路模块输出的一组PWM调制信号，用于实现驱动模块输出信号的功率放大。