专利名称：D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及领域电路结构技术领域，特别涉及D类功放电路结构技术领域，具体是指一种D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构。
背景技术：
D类放大器所有桥式电路的拓扑结构都要求有一定的死区时间来产生一个导通延 迟，导通延迟是特意添加到桥式电路上的，以防止上下驱动管同时导通导致击穿，上下驱动管同时导通的现象被称为直通，电流很大时会使器件损坏。现有技术中，如专利号为200820094360. 2的中国专利一种死区时间调制电路及音频功率放大器，其电路结构如图I所示，提供了一种死区时间调制电路采用数字延迟模块，配以优化地逻辑电路来实现死区时间的设置，精确地控制死区时间，减少失真，解决了采用RC电路设置死区时间导致死区时间不精确的问题。如图2所示，利用该专利的RC设置死区时间的结构所产生的死区时间tl与t2并不精确。现有技术中也采取图3所示的电路结构，其效果如图4所示。其中，til = tl2，相比于前述的用RC设置死区时间的结构实现了较为精确的匹配。但是，不精确的死区时间固然不是最优化的，而精确的死区时间仍然不是最优化的。原因在于，理想的死区时间是在失真性能与导通电流大小之间的折衷，以期能够在可以接受的导通电流下失真越小越好。理想的死区时间设置肯定不是一个固定的精确值，而应该是一个随不同条件变化的值。上述的现有技术中，并没有试图去最小化死区时间所导致的失真，只是减小了由于死区时间的不精确而导致那部分失真。因此，现有技术仍存在进一步改进的空间。
实用新型内容本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种减小死区时间直到达到直通电流的阈值，以此作为最优化的死区时间，并根据直通电流阈值随电源电压的不同而变化的特点动态调整死区时间，从而适应电路工作状态的不断变化，能快速调整死区时间到最佳值，且结构简单，成本低廉，应用范围广泛的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构。为了实现上述的目的，本实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构具有如下构成该电路结构包括脉宽调制器和桥式驱动级电路，所述的脉宽调制器的输入端连接音频信号和载波信号，所述的脉宽调制器的脉宽调制信号输出端连接所述的桥式驱动级电路，所述的桥式驱动级电路的输出端连接喇叭。该所述的电路结构还包括死区时间控制电路模块，所述的死区时间控制电路模块串接于所述的脉宽调制器和桥式驱动级电路之间，并根据所述的桥式驱动级电路的输出信号控制该桥式驱动级电路的死区时间。该D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构中，所述的死区时间控制电路模块包括可变死区时间调制电路、直通电流检测电路和判决器电路，所述的直通电流检测电路的输入端连接所述的桥式驱动级电路，其输出端连接所述的判决器电路的输入端，所述的判决器电路的输出端连接所述的可变死区时间调制电路，所述的可变死区时间调制电路串接于所述的脉宽调制器和桥式驱动级电路之间，并控制所述的桥式驱动级电路的死区时间。该D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构中，所述的直通电流检测电路包括镜像电流检测子电路和电流电压转换子电路，所述的镜像电流检测子电路的输入端连接所述的桥式驱动级电路的输出端，所述的镜像电流检测子电路的输出端连接所述的电流电压转换子电路的电流输入端，所述的电流电压转换子电路的电压输出端连接所述的判决器电路的输入端。该D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构中，所述的判决器电路为一电压比较器，所述的电压比较器的输入端分别连接所述的直通电流检测电路的输出端和电源电压，所述的电压比较器的输出端连接所述的可变死区时间调制电路。该D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构中，所述的可变死区时间调制电路包括第一可调数字迟延子电路和第二可调数字迟延子电路，所述的第一可调数字迟延子电路和第二可调数字迟延子电路的输入端均连接所述的脉宽调制器的输出端及所述的判决器电路的输出端，所述的第一可调数字迟延子电路的输出端为死区时间受控正相脉宽信号输出端，所述的第二可调数字迟延子电路的输出端为死区时间受控反相向脉宽信号输出端，所述的死区时间受控正相脉宽信号输出端和所述的死区时间受控反相脉宽信号输出端均连接所述的桥式驱动级电路。采用了该实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，由于该电路结构包括串接于脉宽调制器和桥式驱动级电路之间的死区时间控制电路模块，从而可以利用该死区时间控制电路模块根据桥式驱动级电路的输出信号控制该桥式驱动级电路的死区时间，使得本实用新型的电路结构能适应电路工作状态的不断变化，并根据直通电流阈值随电源电压的不同而变化的特点动态调整死区时间，以减小死区时间直到达到直通电流的阈值为最优化的死区时间，来快速调整死区时间到最佳值。进而降低由于死区时间导致的D类音频功率放大电路输出信号失真，同时还能避免由于死区时间设置长度偏短造成的电路失效，提高电路的可靠性与安全性。且本实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，其结构简单，成本低廉，应用范围广泛的。
图I为第一种现有技术的死区时间调制电路的电路结构示意图。图2为第一种现有技术的死区时间调制电路的死区时间控制效果示意图。图3为第二种现有技术的死区时间调制电路的电路结构示意图。图4为第二种现有技术的死区时间调制电路的死区时间控制效果示意图。图5为本实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构的示意图。图6为本实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构中的死区时间控制电路模块的结构示意图。[0020]图7为本实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构的死区时间控制效果示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图5所示，为本实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构的示意图。在一种实施方式中，该D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构包括脉宽调制器、桥式驱动级电路以及串接于所述的脉宽调制器和桥式驱动级电路之间的死区时间控制电路模块，所述的脉宽调制器的输入端连接音频信号和载波信号，所述的脉宽调制器的脉宽调制信号输出端连接所述的桥式驱动级电路，所述的死区时间控制电路模块根据所述的桥式驱动级电路的输出信号控制该桥式驱动级电路的死区时间。其中，所述的 死区时间控制电路模块包括可变死区时间调制电路、直通电流检测电路和判决器电路，所述的直通电流检测电路的输入端连接所述的桥式驱动级电路，其输出端连接所述的判决器电路的输入端，所述的判决器电路的输出端连接所述的可变死区时间调制电路，所述的可变死区时间调制电路串接于所述的脉宽调制器和桥式驱动级电路之间，并控制所述的桥式驱动级电路的死区时间。在一种优选的实施方式中，如图6所示，所述的直通电流检测电路包括镜像电流检测子电路和电流电压转换子电路，所述的镜像电流检测子电路的输入端连接所述的桥式驱动级电路的输出端，所述的镜像电流检测子电路的输出端连接所述的电流电压转换子电路的电流输入端，所述的电流电压转换子电路的电压输出端连接所述的判决器电路的输入端。该判决器电路为一电压比较器，所述的电压比较器的输入端分别连接所述的电流电压转换子电路的电压输出端和电源电压，所述的电压比较器的输出端连接所述的可变死区时间调制电路。该可变死区时间调制电路包括第一可调数字迟延子电路和第二可调数字迟延子电路，所述的第一可调数字迟延子电路和第二可调数字迟延子电路的输入端均连接所述的脉宽调制器的输出端及所述的电压比较器的输出端，所述的第一可调数字迟延子电路的输出端为死区时间受控正相脉宽信号输出端，所述的第二可调数字迟延子电路的输出端为死区时间受控反相向脉宽信号输出端，所述的死区时间受控正相脉宽信号输出端和所述的死区时间受控反相脉宽信号输出端均连接所述的桥式驱动级电路。在实际应用中，本实用新型的D类音频功放的放大级，如图5所示，包括音频输入信号与载波经过脉宽调制产生器，得到脉宽调制波，然后进入到可变死区时间调制电路再到桥式驱动级驱动喇叭工作。反馈级包括导通电流检测电路用于检测驱动级的直通电流，判决器则将其值与预设的参考值进行比较，如果上述电流小于参考值，则控制可变死区时间调制电路继续减小死区时间；如果大于参考值，则控制可变死区时间调制电路增大死区时间。通过这样的方式我们获得了一个最优化的死区时间，即一个既能稳定工作也相比现有技术更短的死区时间。在实际实施方法中，如图6所示，可以采用镜像式电流检测电路作为直通电流检测的结构，其近似于常见的过流保护电路结构，抽取驱动管的镜像比例电流作为检测电路的检测对象；电流电压转换器将检测电路得到的电流值转换为电压值；判决器为一个比较器，将电源电压作为参考值与转换过后的电压值进行比较，得出的结果输出到可调数字延迟电路；可调数字延迟电路根据比较器的结果，逐次递减或者递增死区时间或者保持不变，模块A与模块B的逻辑略有不同，用来产生PWM信号与其反相信号。本实用新型的电路结构的效果，如图7所示，自适应的方式是逐次递减死区时间(tl = t2 > t3 = t4 > t5 =t6)，此时如果工作条件不发生变化，那么死区时间即锁定在t6 ;也可以用类似逐次逼近型ADC那样的方式，可变的级数也不限于图示中的三级。导通电流检测电路的结构可以选用其他的形式，判决器也可以根据不同电路的特点、不同的条件进行设计，但目的是使该电路达到自动适应导通电流的变化而选取可调值中的最佳值。采用了该实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，由于该电路结构包括串接于脉宽调制器和桥式驱动级电路之间的死区时间控制电路模块，从而可以利用该的死区时间控制电路模块根据桥式驱动级电路的输出信号控制该桥式驱动级电路的死区时间，使得本实用新型的电路结构能适应电路工作状态的不断变化，并根据直通电流阈值随电源电压的不同而变化的特点动态调整死区时间，以减小死区时间直到达到直通电流的阈值为最优化的死区时间，来快速调整死区时间到最佳值。进而降低由于死区时间导致的D类音频功率放大电路输出信号失真，同时还能避免由于死区时间设置长度偏短造成的电路失效，提高电路的可靠性与安全性。且本实用新型的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，其结构简单，成本低廉，应用范围广泛的。在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是 说明性的而非限制性的。
权利要求1.一种D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，所述的电路结构包括脉宽调制器和桥式驱动级电路，所述的脉宽调制器的输入端连接音频信号和载波信号，所述的脉宽调制器的脉宽调制信号输出端连接所述的桥式驱动级电路，所述的桥式驱动级电路的输出端连接喇叭，其特征在于，所述的电路结构还包括死区时间控制电路模块，所述的死区时间控制电路模块包括可变死区时间调制电路、直通电流检测电路和判决器电路，所述的直通电流检测电路的输入端连接所述的桥式驱动级电路，其输出端连接所述的判决器电路的输入端，所述的判决器电路的输出端连接所述的可变死区时间调制电路，所述的可变死区时间调制电路串接于所述的脉宽调制器和桥式驱动级电路之间，并控制所述的桥式驱动级电路的死区时间。
2.根据权利要求I所述的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的直通电流检测电路包括镜像电流检测子电路和电流电压转换子电路，所述的镜像电流检测子电路的输入端连接所述的桥式驱动级电路的输出端，所述的镜像电流检测子电路的输出端连接所述的电流电压转换子电路的电流输入端，所述的电流电压转换子电路的电压输出端连接所述的判决器电路的输入端。
3.根据权利要求I所述的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的判决器电路为一电压比较器，所述的电压比较器的输入端分别连接所述的直通电流检测电路的输出端和电源电压，所述的电压比较器的输出端连接所述的可变死区时间调制电路。
4.根据权利要求I至3中任一项所述的D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，其特征在于，所述的可变死区时间调制电路包括第一可调数字迟延子电路和第二可调数字迟延子电路，所述的第一可调数字迟延子电路和第二可调数字迟延子电路的输入端均连接所述的脉宽调制器的输出端及所述的判决器电路的输出端，所述的第一可调数字迟延子电路的输出端为死区时间受控正相脉宽信号输出端，所述的第二可调数字迟延子电路的输出端为死区时间受控反相向脉宽信号输出端，所述的死区时间受控正相脉宽信号输出端和所述的死区时间受控反相脉宽信号输出端均连接所述的桥式驱动级电路。
专利摘要本实用新型涉及一种D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，其包括脉宽调制器、桥式驱动级电路以及串接于两者之间的死区时间控制电路模块，死区时间控制电路模块包括可变死区时间调制电路、直通电流检测电路和判决器电路，桥式驱动级电路的输出端顺序连接直通电流检测电路、判决器和可变死区时间调制电路，可变死区时间调制电路串接于脉宽调制器和桥式驱动级电路之间。采用了该D类功率放大器中实现死区时间自适应控制的电路结构，可以根据桥式驱动级电路的输出信号，并适应电路工作状态的不断变化，最优化死区时间，进而降低由于死区时间导致的输出信号失真，避免电路失效，提高电路的可靠性与安全性。
文档编号H03F1/32GK202385058SQ20112055538
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者张殿军 申请人:无锡华润矽科微电子有限公司