[发明专利]用于单端D类放大器的供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及音频的DC-DC和DC-AC转换，其中逆变器级(DC-AC)是单端D类放大器。

背景技术

现有技术中已知的且用于D类放大器的两种主要技术是全桥和半桥拓扑结构。

对于低成本的消费产品，半桥拓扑结构比全桥拓扑结构有明显的优势，因为只需要一半数量的功率开关、驱动器和输出电感器。尽管在半桥拓扑结构中功率开关的电压额定值是双倍的，仍然有制造和成本的降低的益处。与全桥拓扑结构相比，因为扬声器输出端子对地参考，过载保护和输出感测变得更加容易。

半桥D类拓扑结构的缺点是需要双轨供电，并且事实上这种拓扑结构将使电流从功率正在消耗的地方泵送回到相反的供电轨道。

文件WO2010/022220公开了一种抵消供电泵送的方法。根据这种解决方法，一个逻辑模块检测最高电压位置，并驱动两个开关中的一个来转移能量。

在来自申请人的更早的申请(US2009/0102295)中公开了有效解决轨道泵送问题的方法。通过那个发明已获得在消费产品中应用单端D类放大器的优势。

发明内容

本发明的一种实施方式特别涉及一种供电装置，其包括带有正供电轨道和负供电轨道来向单端D类放大器供电的供电单元；以及连接在正负电源轨道之间的变压器装置。该变压器装置包括第一初级绕组、第二初级绕组和控制器，第一初级绕组在正供电轨道和地之间与第一开关串联连接，第二初级绕组与第一初级绕组同相并在负供电轨道和地之间与第二开关串联连接，控制器适于向第一和第二开关提供控制信号，控制信号(Q)含有由死区时间分隔的预定义脉冲时间(pt)的(启动)脉冲。当第一和第二开关闭合(启动)时，第一绕组将经历第一电位差并且第二绕组将经历第二电位差。如果第一电位差比第二电位差大，第二开关将充当整流器，并且能量将从第一绕组转移到第二绕组，如果第二电位差比第一电位差大，第一开关将充当整流器，能量将从第二绕组转移到第一绕组，使得能量将逐循环地连续传输，从而减少供电泵送。

所述第一初级绕组和所述第二初级绕组每个都可具有相同的匝数。

在正向循环期间，当两个开关都闭合(启动)时，与具有最高数值电压的供电轨道连接的初级绕组将会通过相反的初级绕组向具有最低数值电压的供电轨道传输轨道电位差以减少绕组之间的不平衡。此动作被称为供电泵送抵消。泵送减少的动作将逐个循环地连续发生。(“最高数值电压”意指轨道具有离零很远的电压。因此负电压-31“数值上大于”正电压+29)。

通过主动消除或减少供电泵送，可以避免对大型轨道电容的需求，从而提高系统的紧凑性和供电质量，这内在地将导致更好的音频性能。本发明将使单端放大器结构的所有好处得以实现，而不引入产生供电轨道泵送现象的传统问题。

由于所述供电源的泵送抵消动作，起源于开关模式或线性供电的任意前端+/-供电轨道将起作用，因为供电只需要提供电流。

根据所述的实施方式，供电装置进一步包括泵电流控制装置，其包括变压器，此变压器包括与第一初级绕组串联连接的泵电流控制初级绕组、用于监控通过泵电流控制初级绕组的泵电流幅值的泵电流控制次级绕组、和用于从次级绕组向单端D类放大器的音频信号控制路径回馈泵电流信息的回馈路径，所述单端D类放大器连接于供电装置以启用泵电流调节。

变压器装置进一步包括空气间隙和至少一个次级绕组，此次级绕组与第一和第二初级绕组有180度的相移，用于提供至少一个次级电压。

在这种情况下供电装置适于在正向循环期间在变压器空隙中存储能量，并且存储的能量被分配到次级绕组，以在第二循环阶段(反激循环)来提供反激电压。次级电压可能被用于各种“整理内部事务”的目的，例如用于运算放大器的供电和驱动音频放大器中场效应晶体管。

这种实施方式以非常简单的和成本有效的方式提供了带有泵送抵消功能的反激变换器。承受更大的电位差的初级绕组将形成反激变换器的一部分，并转换功率到次级绕组，而其它的初级绕组在正向循环中反射功率转换初级绕组两端之间的电压，以实现泵送抵消，因此确保轨道电压平衡。

根据此实施方式的供电装置实质上包括反激变换器，其设置有额外的初级线圈，以使其能够提供连接于正向和负供电轨道的单端D类放大器的泵送抵消。

两个初级绕组中的任何一个被用于功率转换；相反的初级绕组将在正向循环期间以相反的极性反射转换初级绕组两端之间的电压。

次级电压可通过控制信号的电流型脉宽调制得到有利地调节，此控制信号在变压器装置中提供给开关。