一种载波相移脉宽调制型数字功率放大器的制作方法

文档序号:12454381阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:包括数字功放控制器、驱动电路模块、功放主电路和滤波模块;

所述数字功放控制器,用于完成模拟音频信号的采样,并与2m个频率相同、相位依次相差π/m的数字三角载波进行PWM脉宽调制,产生2m组频率相同、相位依次相差π/m的PWM控制信号,且每组PWM控制信号由两个电平互补的PWM控制信号组成,其占空比与输入音频信号的幅度成正比;

所述的驱动电路模块位于数字功放控制器与功放主电路之间,用于接收数字功放控制器输出的2m组PWM控制信号,完成PWM控制信号功率的放大,使其能够驱动功放主电路中的H桥功率模块;

所述功放主电路由m个相同的H桥功率模块组成,且m个H桥功率模块的正负输出端依次串联;一个H桥功率模块中,同一个桥臂的上、下两个功率开关器件接收驱动电路模块输出的一组PWM控制信号;功放主电路用于实现H桥功率模块输出信号的功率放大与合成;

所述的滤波模块,用于对功放主电路输出的功率合成信号进行滤波,产生大功率模拟音频信号,以驱动末端负载。

2.如权利要求1所述的载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:所述数字功放控制器包括在相同的时钟节拍下并行运行的音频采样模块、延时/定时器和2m个数字PWM调制器;

所述的音频采样模块接收输入的模拟音频信号,完成音频信号的数字量化;

所述的延时/定时器接收输入的开关信号,产生2m路时间间隔依次相差T/2m的数字PWM调制器相位触发信号,实现数字PWM调制器三角载波相位的控制;其中T为PWM调制器的载波周期;

每一个数字PWM调制器包括一个计数器和一个比较器;每一个计数器由延时/定时器输出的一路相位触发信号启动,连续做递增-递减-递增计数,产生周期性数字三角载波;每一个比较器在时钟节拍下实时地将相应计数器中的计数值与输入音频信号数字量化后的数值进行比较,输出两个电平互补的、占空比与输入音频信号幅度成正比的PWM控制信号。

3.如权利要求2所述的载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:每一个H桥功率模块由四组电路结构相同的功率开关模块呈H桥式连接而成;

每一组功率开关模块由1个带续流二极管的功率开关器件Q和1个RCD缓冲电路并联组成;

所述的RCD缓冲电路,由一个二极管D1、电阻R1和C1组成,电阻R1和二极管D1并联后与电容C1串联。

4.如权利要求3所述的载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:所述功率开关器件Q为绝缘栅双极晶体管IGBT或半导体场效应晶体管MOSFET。

5.如权利要求4所述的载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:所述功率开关器件Q为绝缘栅双极晶体管IGBT;

一个H桥功率模块中四组功率开关模块的连接方式为:第一功率开关模块中的绝缘栅双极晶体管Q1栅极接经驱动电路模块后的PWM1控制信号,发射极分别与第二功率开关模块中的绝缘栅双极晶体管Q2的集电极和H桥功率模块的负向输出端OUT1-相连,集电极与直流电源DC1的正极相连;第二功率开关模块中的绝缘栅双极晶体管Q2栅极接经驱动电路模块后的/PWM1控制信号,发射极与直流电源DC1的负极相连;第三功率开关模块中的绝缘栅双极晶体管Q3栅极接经驱动电路模块后的/PWM2控制信号,发射极分别与第四功率开关模块中的Q4集电极、H桥功率模块的正向输出端OUT1+相连,集电极与直流电源DC1的正极相连;第四功率开关模块中的绝缘栅双极晶体管Q4栅极接经驱动电路模块后的PWM2控制信号,发射极与直流电源DC1的负极相连。

6.如权利要求5所述的载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:所述功放主电路的m个H桥功率模块组成,分别采用不共地的直流电源供电。

7.如权利要求6所述的载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:所述1≤m≤16。

8.如权利要求1~7中任一项所述的载波相移脉宽调制型数字功率放大器,其特征在于:所述的滤波模块采用由LC无源低通滤波器构成的LC梯形滤波网络。

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