专利名称：混合反馈控制的振荡调制器和开关功率放大器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及的通用开关放大器本发明涉及的通用自激振荡放大器被公开。放大器一般被设计来处理输 入激励的广泛范围和负载阻抗的全部复杂程度。此外，放大器需要在极端的 测试平台情况下照常工作。我们能定义两种截然不同的状态-状态标准扬声器负载 音乐激励(stimuli)测试矩形、脉冲响应复杂负载、开路、容性、 过载/恢复激励要设计一种在两种状态中都可以最佳工作的控制系统是很有挑战性的。 一般地，需要在性能和稳定性之间折衷，结果使得放大器将不能在两种状态 中任意一种状态最佳地工作，但在两种状态中提供折衷性能。
图16说明了对于现有技术的新发明，根据负载自适应控制(LAC)方 法，实现了被最优化到操作的每个状态的两个或多个回路传输函数之间的变 换。负载自适应控制方法是通用的，并可以被应用到任意开关放大器，然而 优选为自激振荡类型。优选地，LAC具有两种不同的状态和两个相关的回路传输函数LSI (s)、 LS (2)。与由现有技术设计的折衷不同，其显著优点是自适应反馈回路现在 能被最优化为两个概述的不同实际领域的状态，增强了两种状态中的性能和 鲁棒稳定性。状态检测可以由负载检测装置、输出电流/电压检测装置、输入信号检 测装置、模拟或数字或可替换的装置来实现。如图15所示，在一个优选方 法中通过测量前向通路回路补偿器D (s)的电压来检测状态。自激振荡放 大器可以作为HCOM实例在图13中在实施方式中被示出，其中负载自适应
控制能方便地在包括具有附加的C (S)反馈通路和D (S)前向通路的基本HCOM放大器的第三回路中被实现，来控制增强的滤波器和系统的传输函 数。假定仅LSI (s)被最优化为正规状态，与传统的折衷回路传输函数的 设计相比较，在状态1中回路增益带宽能被显著地扩展，高达10-15dB。当 进入状态2时，由于LS1 (s)在状态2中不是鲁棒稳定的，D (s)块补偿 器可能会开始饱和状态。 一旦额定范围电压的输出被检测到，D (s)就被设 置到状态2，所述状态2通常是具有更低增益和带宽的补偿器模式。在超时 时段之后，补偿器被复位到状态l，并且此后合成负载自适应控制系统将一 直用于实际的状态。
权利要求
1. 一种自激振荡放大器系统，该系统包括脉冲调制器(11、21)，用于调制输入信号(Vi)以形成脉冲调制信号；开关功率放大级(11、21)，用于所述脉冲调制信号的放大；无源滤波器(12、22)，用于解调开关输出信号；其特征在于该系统还包括从开关级输出端(Vp)施加的第一反馈(13、23)通路；从滤波器输出端(Vo)施加的第二反馈(14、24)通路；用于通过从所述输入信号(Vi)中减去来自所述两个反馈通路的信号以形成误差信号(Ve)的装置；以及前向通路(17、27)，用于将所述信号形成装置连接到所述脉冲调制器以形成闭合回路；所述第一和第二反馈通路以及所述前向通路具有传输函数(A1(s)、A2(s)、B(s))以确保所述闭合回路的自激振荡条件。
2. 根据前述权利要求所述的自激振荡放大器系统，其中所述第一反馈 通路13的DC反馈增益KA1和所述第二反馈通路14的DC反馈增益KA2 通过加权因数P被加权，KA1=(3KA2。
3. 根据权利要求2所述的自激振荡放大器系统，其中为了提高来自所 述第二反馈通路的回路增益和带宽以减少与滤波器有关的失真并提高传输 函数滤波器Q值的灵敏度，P<<1。
4. 根据前述权利要求中任一项权利要求所述的自激振荡放大器系统， 其中所述第一反馈通路具有低通或集成特征。
5. 根据前述权利要求中任一项权利要求所述的自激振荡放大器系统， 其中所述第一反馈通路具有低通特征，而所述第二反馈通路具有相位超前特 征。
6. 根据前述权利要求中任一项权利要求所述的自激振荡放大器系统， 其中为了提高音频频带内的系统回路增益带宽并实现具有良好条件的调制 信号，前向通路补偿块具有延迟特征。
7. 根据前述权利要求所述的自激振荡放大器系统，其中所述前向通路包括具有传输函数B (s)的补偿块。
8. 根据前述权利要求中任一项权利要求所述的自激振荡放大器系统，其特征在于，脉冲调制是通过使用非滞后比较器实现的，由此振荡频率被确定为第一反馈、第二反馈、前向通路滤波器B (s)和传播延迟的总相位延 迟为180度的频率。
9. 根据前述权利要求中任一项权利要求所述的自激振荡放大器系统， 其中通过化<61<2化和额定负载中谐振滤波器(5值>=1的实现，滤波器固有 频率和滤波器Q值被利用以提高来自所述第二反馈通路的总回路增益带宽 影响。
10. 根据前述权利要求中任一项权利要求所述的自激振荡放大器系统， 其特征在于，附加回路补偿是由来自所述滤波器输出端的第三反馈通过单独 的反馈通路C (s)施加的，从输入节点减去反馈信号后提供给附加前置放 大器级D (s)以形成补偿后的输入信号。
11. 根据权利要求10所述的自激振荡放大器系统，其特征在于，反馈 通路块C (s)与所述第二反馈通路A2 (s)相同。
12. 根据权利要求1-11中任一项权利要求所述的自激振荡放大器系统， 该系统还包括根据输入激励和负载特征而在一个、多个或所有回路中的两个 或多个回路传输函数之间自适应地转换的装置。
13. 根据权利要求12所述的自激振荡放大器系统，其中所述自适应装 置包括在所述前向通路中的滤波块，所述滤波块根据所述输入激励和负载特 征而被设置为在具有不同滤波函数的两种状态之间是可转换的。
14. 根据权利要求13所述的自激振荡放大器系统，其中所述状态转换 由所述前向通路滤波块的输出电压确定。
15. —种开关功率放大器，该开关功率放大器包括脉冲调制器，用于调制输入以形成脉冲调制信号；开关功率放大级，用于所述脉冲调制信号的放大；无源滤波器，用于解调开关输出信号；以及 至少一个反馈回路；其特征在于，该开关功率放大器还包括根据输入激励和负载特征而在一个、多个或所 有回路中的两个或多个回路传输函数之间自适应地转换的装置。
16. 根据权利要求15所述的开关功率放大器，其中所述自适应装置包 括在前向通路中的滤波块，所述滤波块根据所述输入激励和负载特征而被设 置为在具有不同滤波函数的两种状态之间是可转换的。
17.根据权利要求16所述的自激振荡放大器系统，其中所述状态转换 由所述前向通路滤波块的输出电压确定。
全文摘要
一种混合反馈控制的振荡调制器(HCOM)，该混合反馈控制的振荡调制器具有来自所述开关级的输出电压Vp的第一反馈通路和来自滤波器输出Vo的第二反馈通路，所述两个反馈通路被迭加以提供加权的状态反馈信号Vf。所述状态反馈通路信号被从输入信号中减去以形成误差信号，所述误差信号被前向通路补偿块B(s)滤波，通过提供给所述脉冲调制器来闭合回路，所述回路具有传输函数以使自激振荡能在闭合回路系统中被建立。在优选的实施方式中，所述第一反馈通路具有低通特征并且第二反馈通路具有超前特征，所述第一反馈通路被加权因数β加权。下一个实施方式包括没有前向通路装置B(s)的纯无源实现和第三反馈回路的应用，以增强全局放大器的性能。
文档编号H03F3/217GK101395793SQ200780007407
公开日2009年3月25日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者K·尼尔森, P·尤塞夫 申请人:B&O Ice动力公司