[发明专利]精确三角波形发生器

说明书

本申请是申请日为2006年10月10日、申请号为200610149526.1、发明名称为“精确三角波形发生器”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及脉冲宽度调制功率变换器，尤其涉及产生诸如在交错脉冲宽度调制放大器中使用的三角波的精确三角波形发生器。

背景技术

相对于必须消耗相当多功率的线性装置，通过与作为开关的输出装置结合，使用应用于音频的脉冲宽度调制（PWM）放大来提高效率。在PWM放大器中，将音频输入信号转换为脉冲宽度调制波形。为此，将音频信号提供给放大器来调制诸如基于音频信号的幅值的三角波形的宽度。调制波形用于驱动作为完全饱和或断开的开关的一个或多个输出装置。输出装置，经常使用开关功率晶体管来实现，可以在半桥对中排列从而使该对中的一个装置转换为正电压输出，同时而另一个装置转换为负电压输出。转换的输出信号可以被提供给试图除去超过预期输出波形频谱的谐波信号和边带的低通滤波器的输入端。经过滤波的模拟信号用于驱动负载，例如扬声器。

三角波形发生器用于调制音频信号以产生脉冲宽度调制波形。这种三角波形发生器可以使用其频率响应于某一控制电压的压控振荡器。由这样的三角波形发生器产生的三角波可以被锁相于参考频率。可以通过控制电压将三角波调制以使幅值转化为脉冲宽度。目前，三角波形发生器不能同时控制三角形的一个或多个波形幅值、频率、对称性和/或相位。因此，需要更精确地控制三角波形的质量的系统和方法。

发明内容

本发明提出一种包括电容元件、调节器和控制电路的三角波形发生器。调节器被配置成响应于第一控制信号而使电容元件充电，并响应第二控制信号使电容元件放电。控制电路响应于参考波形产生第一和第二控制信号。在一个例子中，控制电路响应于参考波形的幅值、频率、相位以及对称性来产生第一和第二控制信号。

在验证下面的附图和详细说明的基础上，本发明的其它系统、方法、特征和优点对本领域技术人员来说将是或将变得显而易见。这意味着，所有这样的附加系统、方法、特征和优点都包括在该说明中，而且在本发明的范围内，并且受到下面的权利要求的保护。

附图说明

参考下面的附图和说明可以更好地理解本发明。图中的元件不一定按照一定的比例绘制，而是把重点放在示出本发明的原理。而且，在图中，相同的参考数字标明遍及不同视图的相同部分。

图1是具有两个交错级的脉冲宽度调制放大器的示意性框图；

图2是可在图1所示的系统中使用的示例性相频控制系统的示意性框图；

图3是可在图1所示的系统中使用的示例性三角波发生系统的示意性框图；

图4是可在图1所示的系统中使用的另一示例性相频控制系统的示意性框图；

图5是可在图1所示的系统中使用的另一示例性三角波发生系统的示意性框图。

具体实施方式

图1是两个交错（N＝2）全桥脉冲宽度调制（PWM）放大器100的示例的框图。交错的PWM放大器100接收来自信号源110的输入信号。可以将输入信号分成第一支路112和第二支路114。第一支路112包括配置成将输入信号反相的反相块120。反相块120与被称为PWMA的第一脉冲宽度调制器130连接。PWMA 130与被称为半桥A的第一半桥150连接。然后，半桥A 150的输出与负载160连接。

可以通过PWMA 130将反相的输入信号调制到具有N＝2的PWM调制的第一三角波形上。第一三角波形的产生涉及到用于提供给使用相频控制系统170的负载160的每个输出通道的开关频率（switching frequency）（Fs）的产生。可以通过三角波发生系统180将开关频率（Fs）用于产生第一三角波形。反相的输入信号到第一三角波形上的调制产生第一控制信号。可以将第一控制信号提供给第一半桥150以控制向负载160输出的功率。第二支路114包括与被称为PWM B的第二脉冲宽度调制器135连接的同相（non-inverting）块125。类似地，PWM B135使用相频控制系统170和三角波发生系统180将同相输入信号调制到第二三角波形上以产生第二控制信号。可以将第二控制信号提供给被称为PWM B的第二半桥155以控制向负载160输出的功率。