[发明专利]一种基于H桥拓扑的ZVS开关式数字功率放大器

说明书

本发明涉及一种基于H桥拓扑的ZVS开关式数字功率放大器，包括直流稳压电源模块、桥式斩波模块、变压器隔离模块、输出整流滤波模块、控制模块、占空比丢失补偿模块、开关管驱动模块以及辅助供电电源。所述占空比丢失补偿模块，用于对外界输入的待放大信号预畸变，以补偿H桥电路的占空比丢失问题，其输出接到控制模块的PWM调制器；占空比丢失补偿模块包括加法电路，对U₁、U₂做相加运算，U₁为外界输入信号，U₂为与外界输入信号具有相同单调性的畸变电压，U₂作为与输入信号具有相同单调性的畸变电压经过加法电路之后叠加到外界输入信号上。本发明具有具有效率高、优，失真小的特点。

技术领域

本发明涉及数字功率放大器领域，涉及一种高效率、低失真型开关式ZVS功率放大器。

背景技术

按照功率器件工作区域的不同，功率放大器分为模拟功放和数字功放两类，模拟功放按照静态工作点的不同又分为A类、B类和AB类，数字功率放大器主要指D类，又称开关功率放大器。模拟功率放大器工作在开关器件的线性放大区，损耗较高导致其效率较低，限制了功率等级的提升，随着电力电子技术的发展，采用全控型开关器件的数字功率放大器工作于截止区和饱和区，损耗小、效率高，适用于大功率的应用场合，逐渐替代了模拟功率放大器。

在DCDC变换器领域，谐振软开关技术又进一步降低了功率场效应管开关损耗，其原理是利用开关管寄生电容以及谐振电感等组成谐振网络使得开关管状态切换时电流和电压不产生交叠，以H桥网络移相控制DCDC软开关变换器为例，利用在桥臂中点加入的谐振电感和开关管寄生电容谐振，使得开关管状态切换时两端电压为零，即实现ZVS切换，进一步提高变换器的效率，但是谐振电感的引入使得变压器副边占空比和开关网络占空比不同，产生占空比丢失，若将谐振全桥变换器拓扑结构引入数字功率放大器中，则占空比丢失的大小与输出电压成正比，也即与输入待放大信号的大小有关，导致作为功放时，电路对输入信号不同电平处的电压放大倍数不同，产生失真。

基于数字功率放大器的优势，本发明设计了一款基于H桥拓扑的ZVS开关式数字功率放大器，相比于传统数字功放，该设计保留了DCDC领域的软开关技术，效率进一步提高，此外针对软开关技术中谐振电感引入的占空比丢失问题，为了克服由此产生的失真，本发明设计了占空比丢失补偿模块对其进行补偿。

发明内容

本发明设计一种基于H桥拓扑ZVS开关式数字功率放大器，具有效率高、优，失真小的特点，可以弥补相关技术的空缺。技术方案如下：

一种基于H桥拓扑的ZVS开关式数字功率放大器，包括直流稳压电源模块、桥式斩波模块、变压器隔离模块、输出整流滤波模块、控制模块、开关管驱动模块以及辅助供电电源，所述控制模块，用于根据外界输入信号，通过PWM调制器产生开关管开通和关断控制指令；所述开关管驱动模块，用于根据控制模块的开通和关断指令,驱动桥式斩波模块开关管的开通和关断，将直流稳压电源提供的电压斩波成为占空比受输入信号调制的正负脉冲电压；桥式斩波模块产生的正负脉冲电压经过变压器隔离，送入输出整流滤波模块；输出整流滤波模块，用于将正负脉冲电压整流为方波电压，方波电压经过LC低通滤波滤除高频成分之后，成为大功率输出信号，其特征在于，

还包括占空比丢失补偿模块。所述占空比丢失补偿模块，用于对外界输入的待放大信号预畸变，以补偿H桥电路的占空比丢失问题，其输出接到控制模块的PWM调制器；占空比丢失补偿模块包括加法电路，对U₁、U₂做相加运算，U₁为外界输入信号，U₂为与外界输入信号具有相同单调性的畸变电压，U₂作为与输入信号具有相同单调性的畸变电压经过加法电路之后叠加到外界输入信号上。

优选地，占空比丢失补偿模块的输入端与接地端之间通过定值电阻R4和可变电阻R5分压，分压后的电压为U₂，通过调节可变电阻R5来调节畸变电压的大小。