功率放大器以及芯片的制作方法

本技术涉及音频放大，具体涉及一种功率放大器以及芯片。

背景技术：

1、目前，丁类功率放大器(class-d放大器)是一种把连续信号转化为开关信号并放大输出的装置，相较于传统的甲类、甲乙类放大器，具有效率高、发热少等优势，被广泛应用于消费电子和汽车电子领域。

2、其中，在丁类功率放大器的输出极采用的是h桥电路，通过h桥电路的四个mos管开关控制实现对应负载的供电。然而，由于pmos管和nmos管的电阻值不同，导致h桥电路输出的信号失去对称性，进而造成h桥电路的电流检测存在误差现象。

技术实现思路

1、本技术提供一种功率放大器以及芯片，旨在解决目前由于pmos管和nmos管的电阻值不同导致h桥电路输出的信号失去对称性的技术问题。

2、第一方面，本技术提供一种功率放大器，包括：

3、功率放大模块，功率放大模块包括h桥电路子模块，h桥电路子模块包括第一半桥以及第二半桥；

4、第一半桥和第二半桥均包括第一开关以及第二开关，第一开关与第二开关连接，第一开关连接功率电源，第二开关接地，且第一开关与第二开关的电阻不相等；

5、功率放大模块的输入端接入第一输入信号以及第二输入信号，第一输入信号与第二输入信号的幅度大小相等且极性相反；

6、功率放大模块根据第一输入信号控制第一半桥的第一开关以及第二开关，且根据第二输入信号控制第二半桥的第一开关以及第二开关；

7、信号补偿模块，信号补偿模块用于补偿第一输入信号以及第二输入信号，以在h桥电路子模块单个pwm周期内，使第一半桥和第二半桥均输出高电平的实际占空比等于两者均输出低电平的实际占空比。

8、在一些实施例中，在h桥电路子模块单个pwm周期内，第一半桥和第二半桥均输出高电平的实际占空比和均输出低电平的实际占空比满足如下关系式：

9、

10、

11、其中，dp为第一半桥输出高电平的理论占空比，d’p为第一半桥输出高电平的实际占空比；

12、dn为第二半桥输出高电平的理论占空比，d′n为第二半桥输出高电平的实际占空比；

13、d′hl为第一半桥和第二半桥中一者输出高电平，另外一者输出低电平的实际占空比，rp为第一开关的电阻，rl为h桥电路子模块中负载的电阻，rn为第二开关的电阻。

14、在一些实施例中，在h桥电路子模块单个pwm周期内，流经第二开关的平均电流与h桥电路子模块对应负载的平均电流的误差比值满足如下关系式：

15、

16、其中，isen为流经第二开关的平均电流，icoil为流经h桥电路子模块对应负载的平均电流；

17、d′hl为第一半桥和第二半桥中一者输出高电平，另外一者输出低电平的理论占空比，rp为第一开关的电阻，rl为h桥电路子模块中负载的电阻，rn为第二开关的电阻。

18、在一些实施例中，功率放大模块还包括第一栅极驱动器以及第二栅极驱动器，第一开关为pmos晶体管，第二开关为nmos晶体管；

19、pmos晶体管的源极与功率电源连接，pmos晶体管的漏极与nmos晶体管的漏极连接，nmos晶体管的源极接地；

20、第一半桥的pmos晶体管和nmos晶体管的栅极与第一栅极驱动器的输出极连接，第二半桥的pmos晶体管和nmos晶体管的栅极与第二栅极驱动器的输出极连接；

21、第一栅极驱动器的输入极接入第一pwm信号，并根据第一pwm信号驱动第一半桥所对应的pmos晶体管和nmos晶体管，第二栅极驱动器的输入极接入第二pwm信号，并根据第二pwm信号驱动第二半桥所对应的pmos晶体管和nmos晶体管。

22、在一些实施例中，功率放大模块还包括第一放大子模块和第二放大子模块；

23、第一放大子模块用于根据第一输入信号产生第一pwm信号，第二放大子模块用于根据第二输入信号产生第二pwm信号。

24、在一些实施例中，第一放大子模块包括第一积分器、第二积分器以及第一比较器；

25、第一积分器的输出端与第二积分器的反相输入端连接，第一积分器的反相输入端接入第一输入信号，第一积分器和第二积分器的同相输入端接入共模电压；

26、第一比较器的同相输入端与第一积分器的输出端连接，第一比较器的反相输入端与第二积分器的输出端连接。

27、在一些实施例中，第二放大子模块包括第三积分器、第四积分器以及第二比较器；

28、第三积分器的输出端与第四积分器的反相输入端连接，第三积分器的反相输入端接入第一输入信号，第三积分器和第四积分器的同相输入端接入共模电压；

29、第二比较器的同相输入端与第三积分器的输出端连接，第二比较器的反相输入端与第四积分器的输出端连接。

30、在一些实施例中，信号补偿模块包括信号采样子模块以及补偿信号产生模块；

31、采样子模块用于根据第一pwm信号和第二pwm信号产生第一控制信号以及第二控制信号，当第一pwm信号和第二pwm信号电平相异时第一控制信号为高电平，否则第一控制信号为低电平，第二控制信号与第一控制信号极性相反；

32、第一放大子模块和第二放大子模块与信号补偿模块连接，信号补偿模块用于根据第一控制信号和第二控制信号产生第一补偿信号和第二补偿信号，第一补偿信号用于补偿第一输入信号，第二补偿信号用于补偿第二输入信号。

33、在一些实施例中，补偿信号产生模块包括一次转换模块以及二次转换模块；

34、一次转换模块用于产生与第一半桥和第二半桥中一者输出高电平而另外一者输出低电平的实际占空比一次方关联的电流信号；

35、二次转换模块用于产生与第一半桥和第二半桥中一者输出高电平而另外一者输出低电平的实际占空比二次方关联的电流信号。

36、在一些实施例中，一次转换模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一运算放大器、第一nmos管、第三开关以及第四开关；

37、第一电阻一端与功率电源连接，另外一端接地；

38、第二电阻一端与功率电源连接，另外一端接地；

39、第三开关和第四开关位于第一电阻与功率电源之间，第三开关基于第一控制信号开启或关闭，第四开关基于第二控制信号开启或关闭；

40、第一电容一端连接于第三开关与第四开关之间的第一节点，另外一端接地；

41、第一nmos管的栅极与第一运算放大器的输出端连接；

42、第三电阻的一端与第一nmos管的源极连接，另外一端接地；

43、第一运算放大器的正相输入端连接于第一节点，第一运算放大器的反相输入端连接于第三电阻与第一nmos管的源极之间的第二节点。

44、在一些实施例中，二次转换模块包括第一pmos管、第二pmos管、第三pmos管、第五开关以及第六开关，第一电阻和第二电阻一端与功率电源连接，另外一端接地；

45、第一pmos管、第二pmos管和第三pmos管的栅极与第一nmos管的漏极连接，第一pmos管、第二pmos管和第三pmos管的源极相互连接，且第一pmos管的漏极与第一nmos管的漏极连接；

46、第五开关一端与第二pmos管的漏极连接，另外一端与第一放大子模块的输入端连接，第五开关基于第一控制信号开启或关闭；

47、第六开关一端与第三pmos管的漏极连接，另外一端与第二放大子模块的输入端连接，第六开关基于第一控制信号开启或关闭。

48、在一些实施例中，信号补偿模块包括同高检测子模块、同低检测子模块以及误差放大子模块；

49、同高检测子模块用于检测第一pwm信号和第二pwm信号在单个周期内均为高电平的第一占空比，同低检测子模块用于检测第一pwm信号和第二pwm信号在单个周期内均为低电平的第二占空比；

50、误差放大子模块用于根据第一占空比和第二占空比改变第一放大子模块输出第一pwm信号的占空比，并改变第二放大子模块输出第二pwm信号的占空比。

51、在一些实施例中，同高检测子模块包括第一与门以及第七开关，同低检测子模块包括第一或非门以及第八开关；

52、第一与门的输入端接入第一pwm信号和第二pwm信号，第七开关的控制端与第一与门的输出端连接；

53、第一或非门的输入端接入第一pwm信号和第二pwm信号，第八开关的控制端与第一或非门的输出端连接；

54、第七开关与第八开关串联，第七开关接入放大电压，第八开关接地。

55、在一些实施例中，第一放大子模块包括第一积分器、第二积分器以及第一比较器，第二放大子模块包括第三积分器、第四积分器以及第二比较器；

56、第一积分器的输出端与第二积分器的反相输入端连接，第一积分器的反相输入端接入第一输入信号；

57、第三积分器的输出端与第四积分器的反相输入端连接，第三积分器的反相输入端接入第一输入信号；

58、第一比较器的同相输入端与第一积分器的输出端连接，第一比较器的反相输入端与第二积分器的输出端连接，第二比较器的同相输入端与第三积分器的输出端连接，第二比较器的反相输入端与第四积分器的输出端连接。

59、在一些实施例中，误差放大子模块包括第二运算放大器、第二电容以及第四电阻；

60、第二电容的一端与第二运算放大器的反相输入端连接，另外一端与第二运算放大器的输出端连接；

61、第四电阻的一端连接于第七开关与第八开关之间的第三节点，另外一端与第二运算放大器的反相输入端连接；

62、第二运算放大器的同相输入端接入共模电压，第一积分器和第三积分器的同相输入端与第二运算放大器的输出端连接。

63、在一些实施例中，第一积分器和第二积分器的同相输入端接入共模电压；

64、误差放大子模块包括第三运算放大器、第三电容、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第四pmos管以及第五pmos管；

65、第三电容的一端与第三运算放大器的反相输入端连接，另外一端与第四pmos管的源极连接；

66、第五电阻的一端连接于第七开关与第八开关之间的第三节点，另外一端与第三运算放大器的反相输入端连接；

67、第六电阻的一端接入放大电压，另外一端与第四pmos管的源极连接；

68、第七电阻的一端接入放大电压，另外一端与第五pmos管的源极连接；

69、第四pmos管和第五pmos管的栅极与第三运算放大器的输出端连接，且第四pmos管的漏极与第一积分器的反相输入端连接，第五pmos管的漏极与第三积分器的反相输入端连接。

70、在一些实施例中，还包括数模转换模块，数模转换模块的输入端接入数字信号，第一放大子模块和第二放大子模块的输入端与数模转换模的输出端连接；

71、数模转换模块用于将数字信号转换为第一输入信号和第二输入信号；

72、信号补偿模块与数模转换模块连接，以根据数字信号补偿第一输入信号以及第二输入信号。

73、第二方面，本技术提供一种芯片，包括如第一方面所述的功率放大器。

74、本技术通过设置信号补偿模块，利用信号补偿模块补偿第一输入信号以及第二输入信号，在h桥电路子模块单个pwm周期内，使第一半桥和第二半桥均输出高电平的实际占空比等于两者均输出低电平的实际占空比，保证h桥电路输出信号的对称性，进而有利于提高h桥电路电流检测的准确性。