[实用新型]一种死区时间调制电路及音频功率放大器

说明书

技术领域

本实用新型属于音频功放领域，尤其涉及一种死区时间调制电路及音频功率放大器。

背景技术

D类音频功放是一种生成脉冲序列并通过脉冲序列驱动负载的放大器，其脉冲序列的脉冲宽度根据输入信号进行调制。D类音频功放的功率器件始终工作在开关状态，理论上其效率可达100％。图1示出了D类音频功放的结构原理，包括前置放大器11，脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)产生器12，死区时间调制电路13，H桥功率级14以及低通滤波器15；输入的音频信号经过前置放大器11调整后，由PWM产生器12对该音频信号进行脉宽调制，再由死区时间调制电路13根据已设定的死区时间进一步将该音频信号调制为两路反向且具有死区时间的输出信号，驱动H桥功率级14中的MOS管，H桥功率级14的输出信号经过低通滤波器15过滤高频PWM载波以分离出音频信号。

死区时间会严重影响D类音频功放的保真度，时长仅为几十纳秒的死区时间可使总谐波失真发生1％以上的波动；由于器件存在工艺偏差，使得放大器的死区时间同样具有偏差，而死区时间的偏差对批量生产的放大器而言影响很大，一旦死区时间过小，MOSFET功率管会同时导通，即发生“直通”现象，产生很大的直通电流，导致器件损坏。因此，在D类音频功放的电路中，要求对死区时间做到预先设定的数值，防止MOSFET功率管“直通”的同时，尽量减少由死区时间引入的失真。

现有技术采用RC电路来实现死区时间的设置，具体的死区时间调制电路结构如图2所示，结合图3所示的调制波形，详述如下：

在PWM信号上升沿，由于电容C的放电需要一个过程，而PWM输出端经过两个非门和一个缓冲器的短暂延迟就可以反应过来，这使得PWM输出端的反应较PWM输出端慢，其时间差即为死区时间t1；在PWM信号下降沿，PWM信号只经过一个缓冲器和一个与门的延迟就可到达PWM输出端，但是要经过三个非门和一个缓冲器的延迟才会到达PWM输出端，这使得PWM输出端的反应要比PWM输出端慢，其时间差即为死区时间t2。

从上述两个死区时间的形成可知，死区时间t1是由于电容的延迟形成的，而死区时间t2是由于逻辑门的延迟形成的；由于电容C在工艺上存在偏差，使得批量生产时各个放大器的死区时间t1也会有偏差；逻辑门的延迟时间不能做到精确的预知，况且逻辑门的个数与逻辑门所确定的延迟时间很难做到准确的对应，因此死区时间t2与预定的死区时间同样会存在严重的偏差；同时，死区时间t1和t2也很难做到很好的一致性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种死区时间调制电路，旨在解决现有技术采用RC电路设置死区时间导致死区时间不精确的问题。

本实用新型是这样实现的，一种死区时间调制电路，所述死区时间调制电路包括：

两个二输入与门，一个非门，一个二输入或非门，一个二输入同或门以及两个数字延迟模块；

输入的信号分四路，第一路输入信号输入至第一与门的第一输入端；

第二路输入信号输入至非门的输入端，所述非门的输出分三路，第一路输出连接第二与门的第一输入端，第二路输出连接所述或非门的第一输入端，第三路输出通过第一数字延迟模块连接至所述或非门的第二输入端；所述或非门的输出端连接所述第一与门的第二输入端；将所述第一与门的第一输入端的信号与第二输入端的信号进行逻辑与运算，输出第一调制信号；

第三路输入信号输入至所述同或门的第一输入端；

第四路输入信号通过第二数字延迟模块连接至所述同或门的第二输入端，所述同或门的输出端连接所述第二与门的第二输入端；将所述第二与门的第一输入端的信号与第二输入端的信号进行逻辑与运算，输出第二调制信号。

本实用新型的另一目的在于提供一种音频功率放大器，包括依次连接的前置放大器、脉宽调制产生器、死区时间调制电路以及H桥功率级，所述死区时间调制电路包括：

两个二输入与门，一个非门，一个二输入或非门，一个二输入同或门以及两个数字延迟模块；

输入的信号分四路，第一路输入信号输入至第一与门的第一输入端；