功放电源及功率放大器的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种功放电源、及具有该种功放电源的功率放大器。

背景技术：

功放电源是将市电(例如220V交流电)转换为功率放大器(简称功放)所使用的电源的装置。目前，功放电源基本采用铝电解电容作为储能元件，对于该种功放电源，受到铝电解电容容量的限制，其在功放要求大功率的瞬间通常无法满足使用要求，进而使得功放的动态响应受到限制，低音单元的瞬间爆发力不够强，听觉的深度受到限制，用户体验达不到顶级效果，并且，该种功放电源还存在电源电压被拉低导致电路无法正常工作的隐患。

技术实现要素：

本实用新型实施例的一个目的是提供一种功放电源的新的技术方案，以提高功放电源瞬间提供大能量的能力。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种功放电源，其包括：

第一变压电路，具有两个第一交流输出端；

第一整流电路，所述第一整流电路的两个输入端与所述两个第一交流输出端对应连接；以及，

第一超级电容模组，所述第一超级电容模组的高、低电压端作为所述功放电源的输出端与所述第一整流电路的高、低电压输出端对应连接。

可选的是，所述功放电源还包括具有PMOS管的第一缓启动电路，所述第一缓启动电路连接在所述第一整流电路的高、低电压输出端之间；所述第一超级电容模组的低电压端与第一整流电路的低电压输出端连接，所述第一超级电容模组的高电压端经由所述PMOS管与所述第一整流电路的高电压输出端连接，其中，所述PMOS管的源极与所述第一整流电路的高电压输出端连接，所述PMOS管的漏极与所述第一超级电容模组的高电压端连接。

可选的是，所述功放电源还包括第一泄放电路，所述第一泄放电路与所述第一超级电容模组并联连接，且所述第一泄放电路包括串联连接的泄放电阻和泄放控制开关。

可选的是，所述第一整流电路为桥式整流电路，所述功放电源还包括与所述第一整流电路的四个桥臂一一对应的四个第一缓冲电路，每一所述第一缓冲电路与对应桥臂并联连接，其中，每一所述第一缓冲电路包括串联连接的缓冲电容和缓冲电阻。

可选的是，所述功放电源还包括：

第二变压电路，具有两个第二交流输出端；

第二整流电路，所述第二整流电路的两个输入端与所述两个第二交流输出端对应连接；以及，

第二超级电容模组，所述第二超级电容模组的高、低电压端作为所述功放电源的输出端与所述第二整流电路的高、低电压输出端对应连接，其中，所述第二超级电容模组的高电压端与所述第一超级电容模组的低电压端均连接至接地端。

可选的是，所述功放电源还包括具有NMOS管的第二缓启动电路，所述第二缓启动电路连接在所述第二整流电路的高、低电压输出端之间；所述第二超级电容模组的高电压端与第二整流电路的高电压输出端连接，所述第二超级电容模组的低电压端经由所述NMOS管与所述第二整流电路的低电压输出端连接，其中，所述NMOS管的源极与所述第二整流电路的低电压输出端连接，所述NMOS管的漏极与所述第二超级电容模组的低电压端连接。

可选的是，所述功放电源还包括第二泄放电路，所述第二泄放电路与所述第二超级电容模组并联连接，且所述第二泄放电路包括串联连接的泄放电阻和泄放控制开关。

可选的是，所述第二整流电路为桥式整流电路，所述功放电源还包括与所述第二整流电路的四个桥臂一一对应的四个第二缓冲电路，每一所述第二缓冲电路与对应桥臂并联连接，其中，每一所述第二缓冲电路包括串联连接的缓冲电容和缓冲电阻。

可选的是，所述第一变压电路和所述第二变压电路由环形变压器提供，其中，所述环形变压器具有两个相同的次级线圈，一个次级线圈的两个输出端为所述两个第一交流输出端，另一个次级线圈的两个输出端为所述两个第二交流输出端。

根据本实用新型的第二方面，还提供了一种功率放大器，其具有根据本实用新型第一方面所述的功放电源。

本实用新型的一个有益效果在于，本实用新型的功放电源采用超级电容模组进行储能，其能够瞬间提供大能量，电源电压不会被拉低，并且能够有效地改善功率放大器(功放)的动态响应，改善听觉深度，同时还可以减小功放的体积，使用户体验感更好。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型功放电源的一种实施方式的方框原理图；

图2为根据本实用新型功放电源的第二种实施方式的方框原理图；

图3为根据本实用新型功放电源的第三种实施方式的方框原理图；

图4为根据本实用新型功放电源的第四种实施方式的方框原理图；

图5为对应图4所示功放电源的一种实施例的电路原理图。

附图标记说明：

T1：第一变压电路； T2：第二变压电路；

Z1：第一整流电路； Z2：第二整流电路；

C1：第一超级电容模组； C2：第二超级电容模组；

S1：第一缓启动电路； S2：第二缓启动电路；

B1：第一泄放电路； B2：第二泄放电路；

SN1：第一缓冲电路； SN2：第二缓冲电路；

HF1：第一高通滤波电路； HF2：第二高通滤波电路；

LF1：第一低通滤波电路； LF2：第二低通滤波电路；

P+：第一超级电容模组的高电压端；

P-：第二超级电容模组的低电压端；

P₀₁：第一超级电容模组的低电压端；

P₀₂：第二超级电容模组的高电压端；

L1：第一次级线圈； L2：第二次级线圈；

Q1：PMOS管； Q2：NMOS管；

R1、R2：泄放电阻； K1、K2：泄放控制开关；

VCC：电源端； RS：继电器；

D11、D21：稳压管；

C11、C12、C13、C21、C22、C23：电容；

R12、R13、R14、R15、R22、R23、R24、R25：电阻。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本实用新型一种实施方式的方框原理图。

根据图1所示，本实用新型功放电源包括第一变压电路T1、第一整流电路Z1和第一超级电容模组C1。

该第一变压电路T1用于对市电(例如220V交流电)进行降压处理，其原级线圈的两端分别与火线和零线连接，次级线圈则输出降压处理后的交流电，因此，该第一变压电路T1具有两个第一交流输出端。

该第一变压电路T1例如可通过环形变压器(也被称之为环牛变压器)提供，以获得较高的性价比。

该第一整流电路Z1可以是全波整流电路或者桥式整流电路等，该第一整流电路Z1的两个输入端与两个第一交流输出端对应连接，以通过第一整流电路Z1对降压处理后的交流电进行整流处理，进而输出直流电。

该第一超级电容模组C1的高电压端P+和低电压端P₀₁作为功放电源的输出端与第一整流电路Z1的高、低电压输出端对应连接。这样，便可通过第一整流电路Z1输出的直流电对第一超级电容模组C1充电而实现能量的存储。

该第一超级电容模组C1可以包括一个超级电容，也可以包括两个以上(包括两个)超级电容，且各超级电容可以通过串联和/或并联的结构形成第一超级电容模组C1。

由于超级电容能够瞬间提供大能量，因此，对于本实用新型的功放电源，其电源电压不会被拉低，并且能够有效地改善功率放大器(功放)的动态响应，改善听觉深度，同时还可以减小功放的体积，使用户体验感更好。

图2是根据本实用新型第二种实施方式的方框原理图。

根据图2所示，该实施方式在图1所示实施方式的基础上增加了第一缓启动电路S1，以通过第一缓启动电路S1控制冲击电流，达到电流缓启动的目的，进而避免因冲击电流的尖峰造成功率放大器的元器件的损坏、及影响电网上其它用电设备。

由于第一超级电容模组C1被设置为提供正电源，因此，该第一缓启动电路S1基于PMOS管实现电流缓启动。该第一缓启动电路S1连接在第一整流电路Z1的高、低电压输出端之间，以实现对第一超级电容模组C1的充电控制。

参见图5所示的实施例，该第一超级电容模组C1的低电压端P₀₁与第一整流电路Z1的低电压输出端连接，第一超级电容模组C1的高电压端P+经由第一缓启动电路S1的PMOS管Q1与第一整流电路Z1的高电压输出端连接，具体为：PMOS管Q1的源极与第一整流电路Z1的高电压输出端连接，PMOS管Q2的漏极与第一超级电容模组C1的高电压端P+连接。

在图5所示的实施例中，该第一缓启动电路S1还包括电容C11、C12、C13，电阻R12、R13、R14、R15，及稳压管D11，其中，电阻R12连接在PMOS管Q1的栅极与第一中间电位点之间，电阻R15和电容C13串联连接在PMOS管Q1的漏极与该第一中间电位点之间，电容C11、电容C12与稳压管D11并联连接在PMOS管Q1的源极与该第一中间电位点之间，电阻R13与电阻R14并联连接在该第一中间电位点与第一整流电路Z1的低电压输出端之间。

第一缓启动电路S1的工作原理为：电阻R12为PMOS管Q1的栅极限流电阻；电阻R15和电容C13组成滤波电路，用于平滑整个充电曲线；稳压管D11用来保护PMOS管Q1的源栅电压不超过其要求的电压范围而导致损坏。通过改变电阻R13、电阻R14、电容C11、电容C12的数值可以改变充电曲线的斜率，并且给电容C11、C12以时间常数(R13//R14)*(C11//C12)充电，从而控制充电时间，其中，符号“//”的含义为并联。PMOS管Q1上的源栅电压Vsg随着电容C11//C12的充电电压的上升而上升，直至升到稳压管D11的钳位电压为止,也就是说通过控制源栅电压Vsg来控制漏极电流，随着开启电压的不断增大，漏极电流逐渐增大，而源漏电压Vsd逐渐减小。

在另外的实施例中，该第一缓启动电路S1也可以具有基于PMOS管的其它电路结构，例如电流斜率型缓启动电路。

图3是根据本实用新型第三种实施方式的方框原理图。

根据图3所示，该实施方式在图1所示实施方式的基础上增加了第一泄放电路B1，以通过该泄放电路B1为第一超级电容模组C1提供快速放电的回路，这能够在保护人身安全的同时，避免出现因第一超级电容模组C1泄放缓慢导致后端电路工作在不定状态的问题。

该第一泄放电路B1与第一超级电容模组C1并联连接，且参见图5所示，该第一泄放电路B1包括串联连接的泄放电阻R1和泄放控制开关K1。这样，功率放大器便可在掉电检测电路检测到功放停止工作后输出第一泄放信号至泄放控制开关K1，使泄放控制开关K1闭合构成泄放回路，进而快速泄放掉第一超级电容模组C1的电量。

该泄放控制开关K1例如可以为继电器的常开触点，也可以为三极管、模拟开关等可控开关器件。

对于泄放控制开关K1为继电器的常开触点的实施例，参照图5所示，该继电器的线圈可以与一三极管串联连接在电源端VCC与接地端之间，这样，功率放大器便可通过输出高电平的第一泄放信号使得继电器的线圈得电，进而控制泄放控制开关K1闭合。

在另外的实施例中，上述第一整流电路Z1为桥式整流电路，且参见图5所示，功放电源还包括与第一整流电路Z1的四个桥臂一一对应的四个第一缓冲电路SN1，每一第一缓冲电路SN1与对应桥臂并联连接，其中，每一第一缓冲电路SN1包括串联连接的缓冲电容和缓冲电阻。

在另外的实施例中，参照图5所示，该功放电源还可以包括第一高通滤波电路HF1和第一低通滤波电路LF1，二者均与第一超级电容模组C1并联连接，以减小输出电压的脉动。进一步地，该第一高通滤波电路HF1可以位于第一超级电容模组C1的前级，而第一低通滤波电路LF1位于第一超级电容模组C1的后级。

图4为根据本实用新型功放电源的第四种实施方式的方框原理图。

根据图4所示，该实施方式在图1所述实施方式的基础上增加了提供负电源的部分，以提高电源的效率。

因此，在该实施方式中，功放电源还包括第二变压电路T2、第二整流电路Z2和第二超级电容模组C2。

该第二变压电路T2用于对市电(例如220V交流电)进行降压处理，其对应的原级线圈的两端分别与火线和零线连接，次级线圈则输出降压处理后的交流电，因此，该第二变压电路T2具有两个第二交流输出端。

该第二变压电路T2例如可通过环形变压器(也被称之为环牛变压器)提供，以获得较高的性价比。而且，进一步地，第一变压电路T1与第二变压电路T2可以由同一个环形变压器提供，参照图5，该环形变压器具有两个次级线圈L1、L2,一个次级线圈L1的两个输出端为两个第一交流输出端，另一个次级线圈L2的两个输出端则为两个第二交流输出端。

该第二整流电路Z2可以是全波整流电路或者桥式整流电路等，该第二整流电路Z2的两个输入端与两个第二交流输出端对应连接，以通过第二整流电路Z2对降压处理后的交流电进行整流处理，进而输出直流电。

该第二超级电容模组C2的高电压端P₀₂和低电压端P-作为功放电源的输出端与第二整流电路Z2的高、低电压输出端对应连接，且该第二超级电容模组C2的高电压端P₀₂与第一超级电容模组C1的低电压端P₀₁均连接至接地端，以经由功放电源输出正、负电源。这样，便可通过第二整流电路Z2输出的直流电对第二超级电容模组C2充电而实现能量的存储。

该第二超级电容模组C2可以包括一个超级电容，也可以包括两个以上(包括两个)超级电容，且各超级电容可以通过串联和/或并联的结构形成第二超级电容模组C2。

在图4所示实施方式的基础上，功放电源的提供正电源的电路部分可以与提供负电源的电路部分基本对称。

关于图2所示实施方式的对称结构，该功放电源还可以包括具有NMOS管的第二缓启动电路，参见图5，该第二缓启动电路S2连接在第二整流电路Z2的高、低电压输出端之间；第二超级电容模组C2的高电压端P₀₂与第二整流电路Z2的高电压输出端连接，第二超级电容模组C2的低电压端P-经由该NMOS管Q2与第二整流电路Z2的低电压输出端连接，其中，NMOS管Q2的源极与第二整流电路Z2的低电压输出端连接，NMOS管Q2的漏极与第二超级电容模组C2的低电压端P-连接。

在图5所示的实施例中，该第二缓启动电路S2还包括电容C21、C22、C23，电阻R22、R23、R24、R25，及稳压管D21，其中，电阻R22连接在NMOS管的栅极与第二中间电位点之间，电阻R25和电容C23串联连接在NMOS管的漏极与该第二中间电位点之间，电容C21、电容C22和稳压管D21并联连接在NMOS管Q2的源极与该第二中间电位点之间，电阻R23与电阻R24并联连接在该第二中间电位点与第二整流电路Z2的高电压输出端之间。

第二缓启动电路S2的工作原理为：电阻R22为NMOS管Q2的栅极限流电阻；电阻R25和电容C23组成滤波电路，用于平滑整个充电曲线；稳压管D21用来保护NMOS管Q2的栅源电压Vgs不超过其要求的电压范围而导致损坏。通过改变电阻R23、电阻R24、电容C21、电容C22的值可以改变充电曲线的斜率，并且给电容C21、C22以时间常数(R23//R24)*(C21//C22)充电，从而控制充电时间，其中，符号“//”的含义为并联。NMOS管Q2上的栅源电压Vgs随着电容C21//C22的充电电压的上升而上升，直至升到稳压管D21的钳位电压为止，也就是说通过控制栅源电压Vgs控制漏极电流，随着开启电压的不断增大，漏极电流逐渐增大，而漏源电压Vds逐渐减小。

关于图3所示实施方式的对称结构，该功放电源还包括第二泄放电路，以通过该第二泄放电路为第二超级电容模组C2提供快速放电的回路，这能够在保护人身安全的同时，避免出现因第二超级电容模组C2泄放缓慢导致后端电路工作在不定状态的问题。

该第二泄放电路与第二超级电容模组C2并联连接，且参见图5所示，该第二泄放电路B2包括串联连接的泄放电阻R2和泄放控制开关K2。这样，功率放大器便可在掉电检测电路检测到功放停止工作后输出第二泄放信号至泄放控制开关K2，使泄放控制开关K2闭合构成泄放回路，进而快速泄放掉第二超级电容模组C2的电量。

该泄放控制开关K2例如可以为继电器的常开触点，也可以为三极管、模拟开关等可控开关器件。

进一步地，泄放控制开关K2和泄放控制开关K1可以为同一继电器RS的两个常开触点。

关于第一整流电路Z1为桥式整流电路的对称结构，该第二整流电路Z2也为桥式整流电路，且参见图5所示，功放电源还可以包括与第二整流电路Z2的四个桥臂一一对应的四个第二缓冲电路SN2，每一第二缓冲电路SN2与对应桥臂并联连接，其中，每一第二缓冲电路SN2包括串联连接的缓冲电容和缓冲电阻。

另外，参见图5，该功放电源还可以包括与第一高通滤波电路HF1对称的第二高通滤波电路HF2，及与第一低通滤波电路LF1对称的第二低通滤波电路LF2，第二高通滤波电路HF2和第二低通滤波电路LF2均与第二超级电容模组C2并联连接，以减小输出电压的脉动。进一步地，该第二高通滤波电路HF2可以位于第二超级电容模组C2的前级，而第二低通滤波电路LF2位于第二超级电容模组C2的后级。

图5是基于图4所示实施方式的一种实施例的电路原理图。

在图5所示的实施例中，该功放电源包括提供正电源的电路部分和提供负电源的电路部分，进而经由第一超级电容模组C1的高电压端P+和第二超级电容模组C2的低电压端P-输出正、负电源。

其中，提供正电源的电路部分包括上述第一变压电路T1、第一整流电路Z1、第一超级电容模组C1、第一高通滤波电路HF1、第一低通滤波电路LF1、第一缓启动电路S1、第一泄放电路B1、及四个第一缓冲电路SN1。提供负电源的电路部分包括上述第二变压电路T2、第二整流电路Z2、第二超级电容模组C2、第二高通滤波电路HF2、第二低通滤波电路LF2、第二缓启动电路S2、第二泄放电路B2、及四个第二缓冲电路SN2。

而且，进一步地，第一变压电路T1和第二变压电路T2由同一个环流变压器提供，第一泄放电路B1的第一泄放控制开关K1和第二泄放电路B2的第二泄放控制开关K2由同一继电器RS的两个常开触点提供。

根据本实用新型的第二方面，还提供了一种功率放大器，其具有上述功放电源，而且该功放电源可以结合任意的功率放大电路使用。

以上说明的各端可以在电路中真实存在，也可以指电路中的相应电位点。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，而且各个实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。