开关放大器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本实施例涉及开关放大器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]在该部分中记述的内容只用于提供本实施例有关背景信息，并不构成现有技术。
[0003]放大器表示通过接收小信号来转换成大信号的装置。周边常见的放大器有被称为音频放大器的音响放大器。大部分放大器以线性放大器呈现，线性放大器通过开启或关闭晶体管来生成对输入信号进行放大的放大信号。线性放大器具有输出的带宽大、噪音小的优点，但在输出电压小于输入电压的情况下，由于半导体元件的损耗，存在效率大幅下降的缺点。
[0004]用于改善线性放大器缺点的方法之一就是开关放大器。不同于线性放大器，开关放大器以开启或关闭等两种状态中的一种状态来使晶体管等半导体元件工作，并根据半导体元件的开启或关闭，生成具有最大输入电压和最小输入电压的球形波。开关放大器利用低通滤波器来减少球形波的高频成分后输出。在开关放大器中，半导体元件以开启状态工作而导通有电流时，半导体元件上施加有低于输入电压的电压，因此，相比于线性放大器，开关放大器具有可大幅改善效率的优点。但是，开关放大器需要以足够高于输出带宽的高频进行切换，因此，不仅在确保足够的带宽方面存在局限性，而且在切换过程中开关元件中的电压和电流呈球形波，导致噪音变大。
[0005]另一方面，在线性放大器及开关放大器中，当放大器发生故障时，截止到修复放大器的故障之前，无法使输入信号放大，导致放大器的可靠性下降。
【发明内容】
[0006](一 )要解决的技术问题
[0007]本实施例的主要目的在于，利用容错型开关放大器来进行控制，使得即使一个或一个以上的逆变器发生故障，也能够由剩余逆变器实现正常工作，从而提高开关放大器的可靠性，上述容错型开关放大器采用以绝缘电源进行驱动的多个逆变器串联的方式，并在各逆变器的输出端补充连接有根据逆变器的正常工作与否来短路或被开放的开关。
[0008]并且，本实施例的主要目的在于，利用混合型开关放大器，生成高效率、低噪音的放大信号，并使伴随开关元件的工作的导通损耗及开关损耗最小化，从而高效率地放大信号，上述混合型开关放大器组合有由高耐压低速开关元件构成的逆变器及由低耐压高速开关元件构成的逆变器。
[0009]( 二)技术方案
[0010]本实施例提供容错型开关放大器，其特征在于，包括:逆变器部，上述逆变器部包括N(N为自然数)个逆变器，上述N个逆变器分别包括多个开关元件，根据向上述多个开关元件输入的脉冲宽度调制信号，控制上述多个开关元件的开启或关闭，来切换被施加的直流电压，并根据上述切换来生成输出信号；以及控制部，分别与上述N个逆变器的输出端并联，且包括根据上述N个逆变器的正常工作与否来短路或被开放的N个开关，上述N个逆变器的输出端相互串联，来生成合并从各逆变器输出的输出信号的放大信号。
[0011]并且，本实施例的再一实施方式提供混合型开关放大器，其特征在于，包括:逆变器部，上述逆变器部包括N — I (N为大于I的自然数)个逆变器和M (M为自然数)个逆变器，上述N — I个逆变器包括多个开关元件，上述多个开关元件具有不同于上述N — I个逆变器所包括的多个开关元件的电气特性；上述N — I个逆变器及上述M个逆变器分别包括:逆变器部，根据向各个多个开关元件输入的脉冲宽度调制信号，控制上述各个多个开关元件的开启或关闭，来切换被施加的直流电压，并根据上述切换来生成输出信号，以及控制部，分别与上述N — I个逆变器及上述M个逆变器的输出端并联，且包括根据上述N — I个逆变器及上述M个逆变器的正常工作与否来短路或被开放的N-1个开关及M个开关；上述N — I个逆变器及上述M个逆变器的输出端相互串联，来生成合并从各逆变器输出的输出信号的放大信号。
[0012]并且，本实施例的另一实施方式提供脉冲宽度调制信号的生成方法，用于由容错型开关放大器控制N个逆变器的工作，上述脉冲宽度调制信号的生成方法的特征在于，包括:根据输入信号及上述输入信号相关放大信号的反馈控制结果，计算在每个切换周期的开始点需要开启或关闭的逆变器的数量的步骤；通过上述计算的步骤，生成上述脉冲宽度调制信号，以在需要补充开启逆变器的情况下，补充开启已设定顺序的逆变器的步骤；通过上述计算的步骤，生成上述脉冲宽度调制信号，以在需要关闭处于开启状态的逆变器的情况下，关闭在处于开启状态的逆变器中已设定顺序的逆变器的步骤；以及通过上述计算的步骤，生成上述脉冲宽度调制信号，以在需要按照占空比关闭处于开启状态的逆变器的情况下，处于开启状态的逆变器中的已设定顺序的逆变器在上述占空比下被关闭的步骤。
[0013]并且，本实施例的还有一实施方式提供脉冲宽度调制信号的生成方法，用于由混合型开关放大器控制N -1个逆变器及M个逆变器的工作，上述脉冲宽度调制信号的生成方法的特征在于，包括:根据输入信号及上述输入信号相关放大信号的反馈控制结果，分别计算在每个切换周期的开始点需要补充开启或关闭的上述N—I个逆变器及上述M个逆变器的数量的步骤；通过上述分别计算步骤，生成上述脉冲宽度调制信号，以在上述N — I个逆变器及上述M个逆变器中存在至少一个以上需要补充开启的逆变器的情况下，开启分别已设定于上述N — I个逆变器及上述M个逆变器的相应顺序的逆变器的步骤；通过上述分别计算步骤，生成上述脉冲宽度调制信号，以在上述N — I个逆变器及上述M个逆变器中需要关闭至少一个以上的处于开启状态的逆变器的情况下，关闭分别已设定于上述N — I个逆变器及上述M个逆变器的相应顺序的逆变器的步骤；以及通过上述分别计算步骤，生成上述脉冲宽度调制信号，以在上述N — I个逆变器及上述M个逆变器中需要按照占空比关闭至少一个以上的处于开启状态的逆变器的情况下，分别已设定于上述N — I个逆变器及上述M个逆变器的相应顺序的逆变器在上述占空比下被关闭的步骤。
[0014](三)有益效果
[0015]本实施例具有如下效果:利用容错型开关放大器来进行控制，使得即使一个或一个以上的逆变器发生故障，也能够由剩余逆变器实现正常工作，从而提高开关放大器的可靠性，上述容错型开关放大器采用以绝缘电源进行驱动的多个逆变器串联的方式，并在各逆变器的输出端补充连接有根据逆变器的正常工作与否来短路或被开放的开关。
[0016]并且，本实施例还具有如下效果:利用混合型开关放大器，生成高效率、低噪音的放大信号，并使伴随开关元件的工作的导通损耗及开关损耗最小化，从而高效率地放大信号，上述混合型开关放大器组合有由高耐压低速开关元件构成的逆变器及由低耐压高速开关元件构成的逆变器。
【附图说明】
[0017]图1为概要表示本实施例容错型开关放大器的结构图。
[0018]图2为概要表示本实施例混合型开关放大器的结构图。
[0019]图3为表示由本实施例容错型开关放大器根据脉冲宽度调制信号控制N个逆变器的工作的过程的示例图。
[0020]图4为表示由本实施例混合型开关放大器根据脉冲宽度调制信号控制N — I个逆变器及M个逆变器的工作的过程的示例图。
[0021]图5为用于说明由本实施例容错型开关放大器控制N个逆变器的工作的脉冲宽度调制信号的生成方法的流程图。
[0022]图6为用于说明由本实施例混合型开关放大器控制N -1个逆变器及M个逆变器工作的脉冲宽度调制信号的生成方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023]下面，将参照附图对本发明进行详细说明。
[0024]在向各附图中的结构要素赋予附图标记时，应注意相同的结构要素即使表示于不同的附图中，也尽可能采用相同的附图标记。并且，在说明本发明的过程中，若判断为相关公知构成或功能有关具体说明有可能混淆本发明的要旨，则省略其详细说明。
[0025]并且，在对本发明的结构要素进行说明的过程中可使用第一、第二、A、B、(a)、(b)等术语。这种术语仅仅用于一个结构要素区别于另一个结构要素，该结构要素的本质或次序或顺序等不受该术语的限制。在记载为一结构要素与另一结构要素“相连接”、“相结合”或“相接”的情况下，其一结构要素可直接与其另一结构要素相连接或相接，但也应理解在各结构要素之间能够“连接有”、“结合有”或“相接有”再一结构要素。
[0026]开关放大器由包括多个开关元件的逆变器构成。开关放大器根据向多个开关元件输入的脉冲宽度调制信号，控制多个开关元件的开启(On)或关闭(Off)，来切换被施加的直流电压，从而生成输入信号被放大的放大信号。根据本实施例容错型开关放大器100，即使构成开关放大器的一个或一个以上的逆变器发生故障，剩余逆变器可实现正常工作，从而可增加开关放大器的可靠性。并且，本实施例混合型开关放大器200既可以实现高效率、低噪音的放大信号，又可以使伴随开关元件的工作的导通损耗及开关损耗最小化，从而增加信号放大的效率性。
[0027]图1为概要表示本实施例容错型开关放大器100的结构图。
[0028]如图1所示，本实施例容错型开关放大器100包括:逆变器部110，包括N个逆变器(第一逆变器112至第N逆变器118);控制部120，包括N个开关(第一开关122至第N开关124);低通滤波器130以及负载140。
[0029]本实施例容错型开关放大器100通过包含由耐压低、切换速度快的多个开关元件构成的N个逆变器112、118，能够使在放大输入信号的过程中伴随开关元件的工作的开关损耗最小化。并且，在容错型开关放大器100中，由N个逆变器112、118串联，能够使开关元件的耐压及切换电压减小，由此，可使放大信号的噪音减小。并且，容错型开关放大器100还包括在串联的各逆变器的输出端根据逆变器的正常工作与否来短路或被开放的N个开关122、124。由此，容错型开关放大器100进行控制，使得即使N个逆变器112、118中的一个或一个以上的逆变器发生故障，剩余逆变器能够正常工作。
[0030]另一方面，本实施例容错型开关放大器100还可包括脉冲宽度调制控制部105。脉冲宽度调制控制部105接收输入信号，并根据输入信号的反馈控制结果来生成用于决定