占空比的脉冲宽度调制信号。即，脉冲宽度调制控制部105基于所接收的输入信号，在每个周期分析出将输入信号放大至已设定的放大水平所需的输出电压，并生成用于决定占空比的脉冲宽度调制信号，以在各周期生成N个逆变器112、118所需要的输出电压。
[0031]另一方面，本实施例脉冲宽度调制控制部105基于输入信号及其放大信号的反馈控制结果，分析出在每个切换周期的开始点需要从N个逆变器112、118输出的全部输出电压。脉冲宽度调制控制部105根据所分析的输出电压，计算出N个逆变器112、118中需要补充开启或关闭的逆变器的数量。在需要补充开启或关闭N个逆变器112、118中的至少一个逆变器的情况下，脉冲宽度调制控制部105生成脉冲宽度调制信号，以按照分别已设定的逆变器的工作顺序来开启或关闭N个逆变器112、118。
[0032]S卩，脉冲宽度调制控制部105根据输入信号来生成脉冲宽度调制信号，以在需要补充开启N个逆变器112、118中的至少一个逆变器的情况下，开启已设定的工作顺序的逆变器。脉冲宽度调制控制部105根据输入信号来生成脉冲宽度调制信号，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。脉冲宽度调制控制部105根据输入信号来生成脉冲宽度调制信号，以在需要按照规定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规定占空比下被关闭。
[0033]例如，脉冲宽度调制控制部105根据输入信号来生成脉冲宽度调制信号，以在需要补充开启N个逆变器112、118中的至少一个逆变器的情况下，从已设定的工作顺序中的序位高的逆变器开始补充开启。脉冲宽度调制控制部105根据输入信号来生成脉冲宽度调制信号，以在需要关闭处于开启状态的逆变器的情况下，从处于开启状态的逆变器中的序位低的逆变器开始关闭。脉冲宽度调制控制部105根据输入信号来生成脉冲宽度调制信号，以在需要按照规定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序位低的逆变器在规定占空比下被关闭。
[0034]分别适用于包含在本实施例容错型开关放大器100的N个逆变器112、118的开关频率，相比于在开关放大器由一个逆变器构成的情况下适用于一个逆变器的开关频率，减少恒定大小的频率。
[0035]若每个切换周期所需的输出电压的变化幅度不大，则脉冲宽度调制控制部105在每个切换周期生成脉冲宽度调制信号，使得处于关闭状态的逆变器中的一个逆变器开启，处于开启状态的逆变器中的一个逆变器关闭。在此情况下，分别适用于N个逆变器112、118的开关频率，相比于在开关放大器由一个逆变器构成的情况下适用于一个逆变器的开关频率，减少最多1/N的频率。S卩，本实施例容错型开关放大器100由包含有耐压低、切换速度快的多个开关元件的N个逆变器112、118构成开关放大器，并通过控制使得各个逆变器的等效开关频率变低，从而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。
[0036]另一方面，已设定于本实施例N个逆变器112、118的逆变器的工作顺序不限定于特定方式，可通过各种方式来决定工作顺序。
[0037]逆变器部110包括N (N为自然数)个逆变器(第一逆变器112至第N逆变器118)。N个逆变器112、118分别包括多个开关元件116。逆变器部110根据向多个开关元件116输入的脉冲宽度调制信号，控制多个开关元件116的开启或关闭，来切换被施加的直流电压，从而生成输出信号。N个逆变器112、118分别包括提供直流的直流电源部114。当向各直流电源部114施加Vs (已设定的最大放大水平所需的输出电压)除以逆变器的数量的Vs/N的直流电压时，逆变器部110能够以最简单的方式控制逆变器。当施加其他电压时，需要进行稍加复杂的计算。
[0038]另一方面，图1所示的容错型开关放大器100的逆变器部110包括以金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)形态呈现的N个逆变器112、118。此时，在伴随多个开关元件116的工作的导通损耗及开关损耗中，相对于导通损耗，为了减少开关损耗，包含在N个逆变器112、118的多个开关元件116使用低耐压、切换速度相对快的开关元件。
[0039]在开关放大器中产生的损耗可分为在导通状态(开启状态)下因电流通过所产生的导通损耗和每次切换时所产生的开关损耗。导通损耗随着电流通过量的增加而增加，开关元件的导通时，电压下降越大，导通损耗越增加。开关元件每次切换时所产生的切换能越大，开关损耗越大，开关频率越高，开关损耗越大。在金属氧化物半导体场效应晶体管中，当处于导通状态时，产生电阻等特性。即，并联构成金属氧化物半导体场效应晶体管的多个开关元件而使电阻减小时，可按需减少导通损耗。本实施例容错型开关放大器100通过以金属氧化物半导体场效应晶体管的形态呈现N个逆变器112、118来减少导通损耗，而在导通损耗及开关损耗中，相对于导通损耗，为了减少开关损耗，包含在N个逆变器112、118的多个开关元件使用耐压低、切换速度快的开关元件，从而使开关损耗最小化。
[0040]相比于能够提供已设定的最大放大水平所需的输出电压的逆变器的数量，本实施例的逆变器部110还可包括至少一个逆变器。由此，通过控制使得在N个逆变器112、118中的一个装置发生故障的情况下，使与发生故障的逆变器的输出端相连接的开关短路，通过除了发生故障的逆变器以外的剩余逆变器来提供所需的输出电压。
[0041 ] 本实施例N个逆变器112、118设计成即使N个逆变器112、118中的一个逆变器发生故障，除了发生故障的逆变器以外的剩余逆变器持续工作。并且，发生故障的逆变器可在剩余逆变器工作期间得到修理或更换，更换后相应逆变器可以重新开始工作。本实施例容错型开关放大器100与逆变器发生故障与否无关，能够持续工作，由此，可提高开关放大器的可靠性。
[0042]在图1中示出了逆变器部110包括以金属氧化物半导体场效应晶体管形态呈现的N个逆变器112、118，并明示了包含在N个逆变器112、118的多个开关元件116使用耐压低、切换速度相对快的开关元件，使得在伴随多个开关元件116的工作的导通损耗及开关损耗中，相对于导通损耗，减少开关损耗，但并非受此限定，可使用各种形态的逆变器及具有各种电气特性的多个开关元件。
[0043]控制部120分别与N个逆变器112、118的输出端并联，并包括根据N个逆变器112、118的正常工作与否来短路或被开放的N个开关(第一开关122至第N开关124)。在判断为与各开关相连接的逆变器正常工作的情况下，开放N个开关122、124，在判断为与各开关相连接的逆变器未正常工作的情况下，短路N个开关122、124，以避免无法正常工作的逆变器妨碍剩余逆变器的工作。本实施例容错型开关放大器100还可包括开关工作控制部(未图示)，上述开关工作控制部判断N个逆变器112、118的正常工作与否，根据判断结果生成可使N个开关122、124短路或被开放的控制命令。
[0044]N个逆变器112、118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。由N个逆变器112、118的输出端生成的放大信号经过低通滤波器(Low PassFilter) 130，滤掉高频要素，最终仅有必要频率成分的信号提供到负载140，例如，负载。
[0045]图2为概要表示本实施例混合型开关放大器200的结构图。
[0046]如图2所示，本实施例混合型开关放大器200包括:逆变器部210，包括第一逆变器组220及第二逆变器组230 ;控制部240，包括N — I个开关(第一开关242至第N — I开关244)及M个开关(第一开关246至第M开关248);低通滤波器250以及负载260。在这里，第一逆变器组220包括N — I (N为大于I的自然数)个逆变器(第一逆变器222至第N — I逆变器228)，第二逆变器组230包括M个逆变器(第一逆变器232至第M逆变器238) ο
[0047]本实施例混合型开关放大器200由N — I个逆变器222、228及M个逆变器232、238混合而成，上述N — I个逆变器222、228由耐压高、开关损耗相对大的多个开关元件226构成，上述M个逆变器232、238由相比于N — I个逆变器222、228所包括的多个开关元件226，耐压低、开关损耗相对小的多个开关元件236构成，具有低导通损耗，并且在高开关频率中也具有低开关损耗。
[0048]本实施例混合型开关放大器200还可包括脉冲宽度调制控制部205。脉冲宽度调制控制部205接收输入信号，并基于输入信号相关反馈控制结果，来生成用于决定占空比的脉冲宽度调制信号。脉冲宽度调制控制部205基于所接收的输入信号，在每个周期分析出将输入信号放大至已设定的放大水平所需的输出电压，由此，生成设定占空比的脉冲宽度调制信号，以在各周期生成N -1个逆变器222、228及M个逆变器232、238所需要的输出电压。
[0049]本实施例脉冲宽度调制控制部205基于输入信号及输入信号有关放大信号的反馈控制结果，生成脉冲宽度调制信号，上述脉冲宽度调制信号使得N — I个逆变器222、228的开关频率低于M个逆变器232、238的开关频率。S卩，脉冲宽度调制控制部205通过控制N-1个逆变器222、228及M个逆变器232、238的开关频率，使得N — I个逆变器222、228以低开关频率进行切换并提供使输入信号放大所需要的大部分输出电压。并且，脉冲宽度调制控制部205通过控制N -1个逆变器222、228及M个逆变器232、238的开关频率，使得M个逆变器232、238以高开关频率进行切换并提供剩余输出电压。
[0050]另一方面，用于供给使输入信号放大所需要的大部分输出电压的N -1个逆变器222、228及用于供给剩余输出电压的M个逆变器232、238的逆变器构成将在说明逆变器部210的过程中补充说明。
[0051]脉冲宽度调制控制部205根据输入信号及输入信号相关放大信号的反馈结果，在每个切换周期的开始点分别确认需从N — I个逆变器222、228及M个逆变器232、238输出的输出电压