本发明涉及一种集成dc-dc变换的高效双通道单级开关功放电路，属于电学领域。
背景技术
双通道立体声音频功放具有非常广泛的应用，单级开关功放(singlestageamplifier,ssa)ssa无法像d类功放那样通过直流母线为多个功放通道供电，因而实现ssa多通道输出比较困难。已有的双通道(twochannel,tc)ssa电路复杂，每一个通道都需要一个变压器，此外周波变换器存在换流问题，因而导致非常复杂的有源钳位电路。
技术实现要素：
技术问题：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种集成dc-dc变换的高效双通道单级开关功放电路。
技术方案：本发明提供的一种集成dc-dc变换的高效双通道单级开关功放电路，包括半桥逆变电路、周波变换器ch1、周波变换器ch2、集成dc-dc变换器的二极管-电容吸收电路、变压器；
所述半桥逆变电路包括开关管sp1、开关管sp2、电容cp1、电容cp2、直流输入电源vdc；所述开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极连接，并与电容cp1和电容cp2的串联电路并联，并联电路两端分别与直流输入电源vdc的正极和负极连接；
所述周波变换器ch1包括开关管s11、开关管s12、开关管s14和开关管s13，所述开关管s11的源极和开关管s12的源极连接形成双向开关管s11-s12，所述开关管s14的源极和开关管s13的源极连接形成双向开关管s14-s13；开关管s12的漏极与开关管s13的漏极连接，并与滤波电感l1的一端连接；滤波电感l1的另外一端与滤波电容c1和负载电阻r1所形成的并联电路连接；滤波电容c1和负载r1所形成的并联电路另外一端与参考地连接；
所述周波变换器ch2包括开关管s21、开关管s22、开关管s24和开关管s23，所述开关管s21的源极和开关管s22的源极连接形成双向开关管s21-s22，所述开关管s24的源极和开关管s23的源极连接形成双向开关管s24-s23；开关管s22的漏极与开关管s23的漏极连接，并与滤波电感l2的一端连接；滤波电感l2的另外一端与滤波电容c2和负载电阻r2所形成的并联电路连接；滤波电容c2和负载r2所形成的并联电路另外一端与参考地连接；
所述半桥逆变电路、周波变换器ch1、周波变换器ch2通过变压器连接；
所述变压器包括一个初级线圈和一个次级线圈，次级线圈为匝数可变次级线圈；变压器的初级线圈一端连接于开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极之间，另一端连接于电容cp1和电容cp2之间；变压器的次级线圈一端分别与双向开关管s11-s12、双向开关管s21-s22连接，另一端分别与双向开关管s14-s13、双向开关管s24-s23连接；
集成dc-dc变换器的二极管-电容吸收电路包括钳位二极管d1、钳位二极管d2、钳位二极管d3、钳位二极管d4、钳位二极管d5、钳位二极管d6、钳位二极管d7、钳位二极管d8、钳位电容c1、钳位电容c2、钳位开关管sd1、钳位开关管sd2；所述钳位二极管d1的阳极和钳位二极管d2的阴极连接，所述钳位二极管d3的阳极和钳位二极管d4的阴极连接，所述钳位二极管d5的阳极和钳位二极管d6的阴极连接，所述钳位二极管d7阳极和钳位二极管d8阴极连接，钳位电容c1和钳位电容c2连接；所述钳位开关管sd1的源极和钳位开关管sd2的漏极连接；所述二极管d1的阴极、二极管d3的阴极、二极管d5的阴极、二极管d7的阴极、电容c1一端、钳位开关管sc1的漏极连接；所述二极管d1的阳极、二极管d3的阳极、二极管d5的阳极、二极管d7的阳极、电容c2、钳位开关管sc2的源极连接；所述钳位二极管d1的阳极和钳位二极管d2的阴极之间与次级线圈和双向开关管s11-s12连接；所述钳位二极管d3的阳极和钳位二极管d4的阴极之间与次级线圈和双向开关管s14-s13之间连接；开关管sd1的漏极与开关管sd2的漏极之间与滤波电感l3的一端连接；滤波电感l3的另外一端与滤波电容c3和负载电阻r3所形成的并联电路连接；滤波电容c3和负载r3所形成的并联电路另外一端与参考地连接。
有益效果：本发明提供的电路为集成dc-dc变换的高效tc-ssa电路，该电路不需要使用有源开关管即能够实周波变换器开关管的可靠换流，实现了双通道单级功率变换音频放大功能，实现了变压器副边电压钳位、感性能量回收功能，还避免了使用有源钳位开关管，电路简单。
附图说明
图1为集成dc-dc变换的高效双通道单级开关功放电路图；
图2为tc-ssa调制时序波形图；
图3为tc-ssa驱动波形产生电路图。
图4为锯齿载波波形和原副边驱动信号波形。
图5为变压器原边电流和副边电压波形。由图5可以看到，变压器副边不存在电压尖峰。
具体实施方式
下面对本发明集成dc-dc变换的高效双通道单级开关功放电路作出进一步说明。
集成dc-dc变换的高效双通道单级开关功放电路，见图1，包括半桥逆变电路、周波变换器ch1、周波变换器ch2、集成dc-dc变换器的二极管-电容吸收电路、变压器；
所述半桥逆变电路包括开关管sp1、开关管sp2、电容cp1、电容cp2、直流输入电源vdc；所述开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极连接，并与电容cp1和电容cp2的串联电路并联，并联电路两端分别与直流输入电源vdc的正极和负极连接；
所述周波变换器ch1包括开关管s11、开关管s12、开关管s14和开关管s13，所述开关管s11的源极和开关管s12的源极连接形成双向开关管s11-s12，所述开关管s14的源极和开关管s13的源极连接形成双向开关管s14-s13；开关管s12的漏极与开关管s13的漏极连接，并与滤波电感l1的一端连接；滤波电感l1的另外一端与滤波电容c1和负载电阻r1所形成的并联电路连接；滤波电容c1和负载r1所形成的并联电路另外一端与参考地连接；
所述周波变换器ch2包括开关管s21、开关管s22、开关管s24和开关管s23，所述开关管s21的源极和开关管s22的源极连接形成双向开关管s21-s22，所述开关管s24的源极和开关管s23的源极连接形成双向开关管s24-s23；开关管s22的漏极与开关管s23的漏极连接，并与滤波电感l2的一端连接；滤波电感l2的另外一端与滤波电容c2和负载电阻r2所形成的并联电路连接；滤波电容c2和负载r2所形成的并联电路另外一端与参考地连接；
所述半桥逆变电路、周波变换器ch1、周波变换器ch2通过变压器连接；
所述变压器包括一个初级线圈和一个次级线圈，次级线圈为匝数可变次级线圈；变压器的初级线圈一端连接于开关管sp1的源极和开关管sp2的漏极之间，另一端连接于电容cp1和电容cp2之间；变压器的次级线圈一端分别与双向开关管s11-s12、双向开关管s21-s22连接，另一端分别与双向开关管s14-s13、双向开关管s24-s23连接；
集成dc-dc变换器的二极管-电容吸收电路包括钳位二极管d1、钳位二极管d2、钳位二极管d3、钳位二极管d4、钳位二极管d5、钳位二极管d6、钳位二极管d7、钳位二极管d8、钳位电容c1、钳位电容c2、钳位开关管sd1、钳位开关管sd2；所述钳位二极管d1的阳极和钳位二极管d2的阴极连接，所述钳位二极管d3的阳极和钳位二极管d4的阴极连接，所述钳位二极管d5的阳极和钳位二极管d6的阴极连接，所述钳位二极管d7阳极和钳位二极管d8阴极连接，钳位电容c1和钳位电容c2连接；所述钳位开关管sd1的源极和钳位开关管sd2的漏极连接；所述二极管d1的阴极、二极管d3的阴极、二极管d5的阴极、二极管d7的阴极、电容c1一端、钳位开关管sc1的漏极连接；所述二极管d1的阳极、二极管d3的阳极、二极管d5的阳极、二极管d7的阳极、电容c2、钳位开关管sc2的源极连接；所述钳位二极管d1的阳极和钳位二极管d2的阴极之间与次级线圈和双向开关管s11-s12连接；所述钳位二极管d3的阳极和钳位二极管d4的阴极之间与次级线圈和双向开关管s14-s13之间连接；开关管sd1的漏极与开关管sd2的漏极之间与滤波电感l3的一端连接；滤波电感l3的另外一端与滤波电容c3和负载电阻r3所形成的并联电路连接；滤波电容c3和负载r3所形成的并联电路另外一端与参考地连接。
该电路的工作原理，见图2和3：
原边cp1、cp2、sp1和sp2组成半桥逆变电路，变压器副边方波电压vef由ch1、ch2两个通道共用。有源钳位电路钳位开关管sc1～sc2、钳位二极管d1～d6以及钳位电容c1～c2组成。ch1通道周波变换器双向开关管驱动信号s11/s12与s13/s14为互补导通。ch2通道周波变换器双向开关管驱动信号s21/s22与s23/s24互补导通。有源钳位开关管sc1、sc4与sc2、sc3均分别与原边开关管sp1、sp2保持同步，死区时间比原边开关管驱动稍长。vin1、vin2分别为ch1、ch2通道的音频信号，与载波信号比较产生两路pwm脉冲，分别对两个通道的周波变换器进行调制。
ch1、ch2通道输出电压用vo1和vo2表示，vo1和vo2为
式中d1、d2分别表示ch1与ch2输出pwm波占空比。占空比d1与载波幅值vm、音频输入信号vin1满足关系
结合式(1)、(2)可得
同理可得
由式(3)与式(4)可知，ch1、ch2通道输出电压vo1和vo2均只与各个通道的输入信号vin1和vin2有关，音频信号放大倍数为vdc/(2nvm)，即两个通道能够实现独立的线性放大。与采用多个单通道ssa相比，tc-ssa通过电路复用，显著降低了开关管与变压器数量，简化了电路结构。通过二极管d1～d4与电容c1、c2，将变压器副边电压vef钳位；通过二极管d5～d8与电容c1、c2，将ch1通道p1点与ch2通道p2点处电压钳位。漏感能量与滤波电感能量通过二极管d1～d8回收至电容c1、c2，并通过dc-dc变换器输出，为辅助电路供电。