专利名称：使用滤波线圈和低通滤波器的桥接负载输出型d类放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用滤波线圈和低通滤波器的桥接式负载(BTL)输出型D类放大器。
提供有双通道扬声器20和21，它们是D类放大器1的负载。此外，提供有四个低通滤波器(即LC滤波器)，每一低通滤波器都由一对电容器(或电容)和一个电感器(或电感)组成，四个低通滤波器分别与D类放大器1的输出端子相连。也就是说，扬声器20通过第一和第二低通滤波器与D类放大器1相连，其中，由电容器C1和电感器L1组成的第一低通滤波器与驱动器12的输出相连，由电容器C2和电感器L2组成的第二低通滤波器与驱动器13的输出相连。除此以外，扬声器21通过第三和第四低通滤波器与D类放大器1相连，其中，由电容器C3和电感器L3组成的第三低通滤波器与驱动器14的输出相连，由电容器C4和电感器L4组成的第四低通滤波器与驱动器15的输出相连。所有这些低通滤波器都用来消除D类放大器的输出中包含的载频分量。
驱动器12和14接收分别由脉冲宽度调制器10和11产生的脉冲宽度调制(PWM)信号。除此以外，驱动器13和15分别接收从脉冲宽度调制器10和11输出的“反向”PWM信号。
因此，每一驱动器12和14根据PWM信号的极性，提供正的或负的电压，而每一驱动器13和15根据反向的PWM信号极性，提供正的或负的电压。这里，电源电压(未示)在一对驱动器12和14与一对驱动器13和15之间，极性相反。因此，幅度为电源电压两倍的电压脉冲，分别被加到负载即扬声器20和21上。在
图1中，箭头符号表示随D类放大器1 BTL输出的正和负极性而变的向负载20和21流动的电流方向。
BTL输出型D类放大器1使用两个低通滤波器，用于消除在单个通道上的正和负输出中的载频分量。所以，两个通道即右和左通道总共使用四具低通滤波器。
在上述结构中，D类放大器要求在四个低通滤波器中使用独立的四个滤波线圈，用以在驱动双通道扬声器时消除载频分量。
也可以使用一个共模线圈，其示例表示在图8中，多个缠绕方向相同的线圈合并使用，其安置方式为它们的外部接线彼此部分交叉。具体地说，图8表示缠绕方向相同的两具线圈80和81，它们被并入外壳90，并设置为在轴向互相毗邻。
在图8中，线圈80的端部与端子91和92相连，线圈81的端部与端子93和94相连。导线95和97与线圈80的端子91和92相连，导线96和98与线圈81的端子93和94相连。这里，线圈81的导线96和98是互相交叉的。
由于上述D类放大器要求在四个低通滤波器中使用四个独立的线圈，以消除与它们的BTL输出相应的PWM信号中的载频分量，这就产生一些问题，即引致相当大的费用开支，以供应四个独立的线圈，这些线圈也必然使它们的安装区域增大。
除此以外，在D类放大器BTL输出的正极和负极之间，电流的流动方向彼此相反。因此，在多个缠绕方向相同的线圈并入外壳的情况下，至少一个线圈在基底接线时，必须将外部导线交叉，以避免引起线圈之间的电感耦合。这使基底接线较为复杂。另外，防范较为麻烦的不利辐射比较困难。
本发明的目的是提供用在BTL输出型D类放大器中的滤波线圈和低通滤波器，它能减小安装区域，降低成本并防止出现不必要的辐射。
本发明的滤波线圈包括多个线圈，每个线圈电感相同、彼此的缠绕方向不同，被用在低通滤波器中为了消除D类放大器BTL输出中的载频分量，这种D类放大器执行输入信号的脉冲宽度调制和放大。
在上述内容中，一对线圈以在它们的轴向上毗邻的方式，被安置在单个外壳中；或者多对线圈以在它们的轴向上毗邻的方式，被安置在单个外壳中，其间插入磁屏蔽。或者是另一种方式，一对线圈沿其轴向绕制在单一芯子上，其间插入磁屏蔽。因此，能够使滤波线圈中相邻线圈分别产生的磁通抵消。
因此，能够有效地抑制相邻线圈之间的电感耦合，从而可以减小线圈安装区域，降低滤波线圈制造成本，以及防止不必要的辐射。
图8以图形表示与D类放大器BTL输出相连的低通滤波器中用的包括在共模线圈中的线圈的布置和连线。
图2以图形表示本发明第一实施例中的滤波线圈的总体结构，其通常用在低通滤波器LC(即LC滤波器)中，以消除D类放大器的桥接式负载(BTL)输出的载频分量。第一实施例的滤波线圈被封装在单一外壳40中，其中电感相同但彼此的缠绕方向不同的两个线圈30和31被设置成沿它们的轴向互相毗邻。
为了方便起见，图2中只表示两个线圈30和31。当然，本发明不限制安排在滤波线圈中的线圈的个数。就是说，有可能存放多对线圈，每对线圈电感相同，但它们彼此的缠绕方向不同。
在图2的情况下，线圈30的端部分别与端子41和42相接，线圈31的端部分别与端子43和44相接。端子41和42分别与线45和47相接，端子43和44分别与线46和48相接。
下面，将参考图3描述有关图2中滤波线圈的工作，其中的线圈30和31用作与扬声器20相连的低通滤波器所用的上述电感L1和L2。
线45与驱动器(或BTL放大器)12的输出端相连接，线46与驱动器(BTL放大器)13的输出端相连接。另外，线47和48两者与用作负载的扬声器20相连接。
当D类放大器1工作时，驱动器12和13被提供有响应脉冲宽度调制(PWM)信号的开关电压，每一电压量值(或幅度)相同，但彼此的相位相反。因此，产生分别在方向X和Y上流经线45和46的规定的电流，它们的方向彼此相反。在这里，驱动器12和13的输出信号以这种方式彼此相反，即当驱动器12的输出信号具有正极性时，驱动器13就具有负极性。就是说，当驱动器12产生规定的电流，在X方向上流入线圈30并流向扬声器20时，则另一电流在Y方向上通过扬声器20和线圈31流向驱动器13。
图3还用点划曲线表示由上述电流经线圈30和31所产生的磁通方向。就是说，分别由线圈30和31引起的磁通是彼此互抵消的。因此，能够减小线圈30和31之间的电感耦合。
下面，将参考4说明上述共模线圈的工作，这个共模线圈包括用作与扬声器20相连的低通滤波器中的电感L1和L2的线圈。就是说，图4所示的共模线圈被容纳在外壳60中，它包括两个缠绕方向相同的线圈50和51，它们毗邻在一起。
在图4中，线圈50的端部分别与端子61和62相连，线圈51的端部分别与端子63和64相连。另外，端子61和62分别与线65和67相连，端子63和64分别与线66和68相连。
当上述图4所示的共模线圈连接在D类放大器1和扬声器20之间，而代替上述图2或图3所示滤波线圈时，驱动器12产生电流，在X方向上经过线圈50流向扬声器20，同时产生另一电流，在Y方向上通过扬声器20和线圈51流向驱动器13。这里，线圈50和51两者具有相同的缠绕方向，所以由线圈50和51产生的磁通彼此加强，这样必然引起电感耦合。
因此，当共模线圈用作低通滤波器电感，以消除D类放大器的BTL输出的载频分量时，如图8所示，要求通过将图4所示的线圈51的导线66与规定的外部导线交叉，互连驱动器13和扬声器20，用这种方法，使流经线圈51的电流方向反向，以便反转由线圈51产生的磁通的方向。由于这个原因，共模线圈用作低通滤波器与D类放大器的BTL输出相连接的线圈时，出现几个问题线圈的安装区域增大，部件的总成本提高，以及应该要求的对不利辐射的防范变得困难。
第一实施例的滤波线圈包括偶数的线圈，每一线圈电感相同，彼此沿它们的轴向毗邻安置，其中相邻的线圈的缠绕方向互不相同。就是说，多对上述线圈安置在单一外壳中。因此，能够实现线圈安装区域减小，以及用在与D类放大器BTL输出相连的低通滤波器中的包括有多个线圈的滤波线圈的制造成本降低。
在BTL输出型D类放大器中，正极性输出和负极性输出两者具有相同的量值(或幅度)，而彼此相位相差180°。因此，一对彼此缠绕方向不同的线圈，分别产生相反方向的磁通，引起它们之间磁通相互抵消，防止出现电感耦合。这就消除了在基底接线中交叉线圈的外部导线的必要性。就是说，能够有效地避免由于基底接线复杂化可能产生的不利辐射。
下面，将参考图5描述本发明第二实施例的滤波线圈。就是说，第二实施例的滤波线圈提供组成低通滤波器的线圈，该滤波器用于消除D类放大器BTL输出中的载频分量。
具体地说，一对线圈100和101，每一线圈的电感相同，彼此缠绕方向不同，它们沿轴向毗邻接，被安置在外壳110中。线圈100的端部与端子130和131相连，线圈101的端部与端子132和133相连。
另外，一对线圈102和103，每一线圈的电感相同，彼此缠绕方向不同，它们沿轴向毗邻，被安装在外壳110中。线圈102的端部与端子134和135相连，线圈103的端部与端子136和137相连。安置有磁屏蔽120，为的是在第一对线圈100和101与第二对线圈102和103之间提供隔离。
上述四个线圈100至103分别可用作低通滤波器的4个电感L1至L4，该滤波器与图1所示的D类放大器1的BTL输出相连。也就是说，线圈100用作电感L1，线圈101用作电感L2，线圈102用作电感L3和线圈103用作电感L4。
与线圈100的一个端部相连的端子130，连接至驱动器12的输出端，与线圈100另一端部相连的端子131，连接至扬声器20的一个输入端。另外，与线圈101的一个端部相连的端子132，连接至驱动器13的输出端，与线圈101的另一端部相连的端子133，连接至扬声器20的另一输入端。
类似地，与线圈102的一个端部相连的端子134，连接至驱动器14的的输出端，与线圈102的另一端部相连的端子135，连接至扬声器21的一个输入端。另外，与线圈103的一个端部相连的端子136，连接至驱动器15的输出端，与线圈103的另一端部相连的端子137，连接至扬声器21的另一输入端。
在完成上述连接后，图1中的D类放大器1开始工作。在图5所示的滤波线圈中，第一对线圈100和101产生相反方向的磁通，实现它们之间的磁通相消。因此，能够可靠地抑制线圈100和101之间的电感耦合。
类似地，第二对线圈102和103产生相反方向的磁通，实现它们之间的磁通相消。因此，能够可靠地抑制线圈102和103之间的电感耦合。
按照磁屏蔽120的安排，能够防止滤波线圈中的相邻线圈对之间可能产生的电感耦合。
为了方便起见，两对线圈存放在单一的外壳110中，其中彼此缠绕方向不同的一对线圈作为一个线圈单元。但是，能够将多个单元线圈并入单个外壳中，其中磁屏蔽被安置在相邻的线圈单元之间。
简单地说，第二实施例的滤波线圈包括规定数目的多对线圈，这些线圈对沿其轴向毗邻安置，在它们之间插入磁屏蔽，其中每对线圈电感相同，彼此缠绕方向不同。因此，与第一实施例相比，能够进一步避免第二实施例中相邻线圈对之间出现的电感耦合。
下面，将参考图6描述本发明第三实施例的滤波线圈。第三实施例的滤波线圈包括用在低通滤波器中的线圈，以消除D类放大器BTL输出的载频分量。在图6中，一对线圈200和201，每个线圈的电感量相同，彼此缠绕方向不同，它们分别沿它的轴向围绕绕线架210的芯子210A绕制。
为了简便起见，图6只表示一对绕制在线绕架210的芯子210A上的线圈200和201。当然，能够安排多对绕制在绕线架210的芯子210A上的线圈。
设定包含在图6的滤波线圈中的线圈200和201被用作与图1所示D类放大器1的BTL输出相连的两个低通滤波器中的电感L1和L2。在这种情况下，线圈200的第一端子200A连接至驱动器12的输出端，第二端子200B连接至扬声器20的第一输入端。另外，线圈201的第一端子201A连接至驱动器13的输出端，第二端子201B连接至扬声器20的第二输入端。在完成上述连接后，当D类放大器1开始工作时，上述线圈200和201按类似用于前面实施例中前述线圈方式工作；因此，对它的详细说明予以省略。
第三实施例的特征在于一对线圈200和201，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同，分别沿它的轴向绕制在绕线架210的单一芯子210A上。因此，能够实现减小线圈的安装区域，和降低滤波线圈的制造成本，该滤波器线圈包括用作与D类放大器的BTL输出相连的低通滤波器的线圈。
前面已经说明，D类放大器BTL输出中的正极性输出和负极性输出两者具有相同量值(或幅度)，但彼此相位相差180°。因此，第三实施例滤波线圈的一对线圈200和201产生相反方向的磁通，实现磁通的相消，防止它们之间的电感耦合。另外，第三实施例消除了基底接线中交叉线圈外部接线的必要性。因此，能够避免了由于基底接线复杂化可能产生的不利辐射。
下面，将参考图7描述本发明的第四实施例。与图6第三实施例的上述滤波线圈相比较，图7第四实施例的滤波线圈特征在于磁屏蔽210B安置在线圈200和201之间，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同，分别绕制在绕线架210的芯子210A上。因此，省略第三和第四实施例之间的重复说明。
第四实施例在线圈200和201之间的边界提供磁屏蔽210B，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同。当然，不是必须在同一绕线架芯上绕制的相邻线圈之间安置磁屏蔽。也就是说，当多对线圈分别绕制在绕线架芯子上时，在绕制于绕线架芯子上的相邻线圈之间安置磁屏蔽。
在至少有一对线圈的第四实施例的滤波器芯子中，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同，分别沿它的轴向绕制在绕线架的芯子上，在它们之间插入磁屏蔽。因此，能够有效地抑制相邻线圈(或相邻线圈对)之间的电感耦合。
如至今所描述的，当根据前述实施例将包括多个线圈的滤波线圈用于低通滤波器，以抑制D类放大器的BTL输出中的载频分量时，能够实现减小低通滤波器使用线圈的安装区域，降低滤波线圈的制造成本，以及防止不必要的辐射。
除此以外，对于后面跟有采用前述实施例线圈的低通滤波器的BTL输出型的D类放大器来说，能够实现降低制造成本，以及减小总体尺度。而且，能够可靠地避免出现不必要的辐射，辐射可能是由于为了消除D类放大器的BTL输出的载频分量导致的低通滤波器线圈的外部线接线复杂化而产生的。
如至今所描述的，本发明具有多种效果和技术特点，下面将予以描述。
(1)本发明的滤波线圈结合有多个线圈，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同，并且是沿它们的轴向毗邻在一起，被安置在单一的外壳中。因此，能够实现减小线圈的安装区域，和降低与D类放大器的BTL输出相连的低通滤波器中使用的滤波线圈的制造成本。
(2)本发明的滤波线圈可包括多对线圈，这些线圈沿它们的轴向毗邻在一起，被安置在单一的外壳中，其中每对包括两个线圈，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同。
(3)D类放大器BTL输出中的正极性输出和负极性输出具有相同量值(或幅度)，但彼此相位相差180°。这里，D类放大器后跟随采用滤波线圈的低通滤波器，其中一对线圈彼此缠绕方向不同，产生相反方向的磁通，因此，实现磁通相消和防止它们之间的电感耦合。所以，能够消除在基底接线中交叉线圈外部线的必要性，这种交叉在前述包括两个相同缠绕方向线圈的共模线圈中是需要的。因此，能够可靠地避免由于基底接线复杂化而出现的不利辐射。
(4)当多个上述线圈，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同，沿它的轴向毗邻安置在单一的外壳中时，能够避免在相邻线圈对之间出现电感耦合。
(5)一对线圈，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同，分别沿其轴向绕制在单一芯子上。另外，能够安置沿轴向绕制在单一芯子上的多对线圈。因此，能够实现减小线圈的安装区域，和降低滤波线圈的制造成本。
(6)在上述中，能够在成对安置的绕制在单一芯子上的线圈之间插入磁屏蔽。换句话说，能够安置多对分别绕制在单一芯子上的在它们之间插入磁屏蔽的线圈。因此，能够有效地抑制相邻线圈之间或相邻线圈对之间的电感耦合。
在没有违背本发明的精神或基本特征的情况下，能够用不同的形式实施本发明，所以这里的一些实施例只是说明性的，不是限制性的，因为本发明的范围是由附加的权利要求，而不是由前面对它们的描述确定的。所以，落在权利要求边界内，或者等效于这些边界内的所有变化，都将包含在权利要求之内。
权利要求
1.一种滤波线圈，其至少包括一对线圈，其中每一线圈具有相同的电感，而缠绕方向彼此不同，它们沿其轴向彼此毗邻的安置在单一外壳中，所述线圈用在低通滤波器中，以消除D类放大器的桥接式负载输出中的载频分量。
2.一种滤波线圈，其包括多对线圈，它们沿其轴向彼此毗邻的安置在单一外壳中，其特征在于每对由两个线圈组成，其中每一线圈具有相同的电感，而缠绕方向彼此不同，并且它们用在低通滤波器中，以消除D类放大器的桥接式负载输出中的载频分量。
3.一种滤波线圈，其包括多对线圈，它们沿其轴向彼此毗邻的安置在单一外壳中，其特征在于每对由两个线圈组成，其中每一线圈具有相同的电感，而缠绕方向彼此不同，它们用在低通滤波器中，以消除D类放大器的桥接式负载输出中的载频分量，其中在毗邻的线圈对之间安置有磁屏蔽。
4.一种滤波线圈，其至少包括一对线圈，其中每一线圈具有相同的电感，而缠绕方向彼此不同，它们分别沿其轴向绕制在单一芯子上，其特征在于这些线圈用在低通滤波器中，以消除D类放大器的桥接式负载输出中的载频分量。
5.根据权利要求4所述的滤波线圈，其特征在于在毗邻的线圈之间安置有磁屏蔽。
6.一种桥接式负载输出型D类放大器，其特征在于包括脉冲宽度调制器(10，11)，其用于根据输入信号产生脉冲宽度调制信号；第一驱动器(12，14)，其用于放大具有第一极性的脉冲宽度调制信号；第二驱动器(13，15)，其用于放大具有第二极性的脉冲宽度调制信号；第一低通滤波器(L1，C1；L3，C3)，其在第一驱动器之后，驱动具有第一极性的负载(20，21)；和第二低通滤波器(L2，C2；L4，C4)，其在第二驱动器之后，驱动具有第二极性的负载；其中第一和第二低通滤波器包括线圈，其中每个线圈具有相同的电感，而缠绕方向彼此不同，并且它们沿其轴向彼此相邻地安置在单一外壳中。
7.根据权利要求6所述的D类放大器，其特征在于第一和第二低通滤波器包含线圈，每一线圈具有相同的电感，而缠绕方向彼此不同，它们沿其轴向绕制在单一芯子上，安置在单一外壳中。
8.根据权利要求6所述的D类放大器，其特征在于在毗邻的线圈之间插入磁屏蔽。
9.根据权利要求7所述的D类放大器，其特征在于在毗邻的线圈之间插入磁屏蔽。
全文摘要
一种滤波线圈，其包括多个线圈，每一线圈电感相同，彼此缠绕方向不同，用于低通滤波器，以消除D类放大器桥接式负载输出中的载频分量，该放大器对输入信号进行脉冲宽度调制和放大。一对线圈沿它的轴向毗邻安置在单一外壳中，或者多对线圈毗邻安置在单一外壳中，在它们之间插入磁屏蔽。另一方面，一对线圈沿它的轴绕制在单一芯子上，在它们之间插入磁屏蔽。因此，有可能实现减小线圈的安装区域，以及有可能有效地抑制毗邻线圈之间的电感耦合，降低滤波线圈的制造成本和防止不必要的辐射。
文档编号H03F3/217GK1412943SQ0214571
公开日2003年4月23日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月10日
发明者村松利彦 申请人:雅马哈株式会社