[发明专利]一种单级变换的数字功放

说明书

技术领域

本发明涉及数字功放领域，特别涉及一种单级变化的数字功放。

背景技术

音箱用的数字功放,通常由开关电源模块和数字功放模块两部分组成,长期以来,非常多的科技人员在研究一个课题,即用声频信号去调制开关电源模块,开关电源不再输出直流电压,而直接输出放大的声频信号,进而免去数字功放模块,但是几十年来在此领域的研究收效甚微。2004年丹麦技术大学的索伦和米迦勒先生公开的论文《单级变换的音频功放和直流交流变换器的高性能、低复杂度的控制方案》(简称《方案》)较早实现了上述课题，但是真实电路却异常复杂，每个电子开关的实际电路由多个元件的电路模块构成，单刀双掷电子开关的元件几乎翻倍，所以整机电路的元件数量非常多。2016年，由美籍华人陈学健先生提出的SSA功放(单级式高效声频逆变器)，其功放基本原理与《方案》中功放原理相比具有异曲同工之妙，且SSA功放增加了电路单元，因此其造成了电路更为复杂的问题。

现发明人在此领域探索分析，提出一种既高效单级变换，又简单稳定的电路。

发明内容

本发明提出一种电路简单，高效单级变化的开关电源数字功放。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种单级变换的数字功放,包括开关电源电路、能量回收电路及扬声器，所述开关电源电路包括相互串联的K1与K2，及相互串联的电容C1与C2，高频变压器T1，整流二极管D1与D2，及电感L1、电容C3、电解电容C4；所述能量回收电路包括K3、电感L2及续流二极管D3；

其中K1与电容C1的一端连接电源E3的正极，K2与电容C2的一端连接电源E3的负极且接地；高频变压器T1的初级一头连接于K1与K2之间，初级的另一头连接于电容C1与C2之间；次级的一头与整流二极管D1的一端连接，另一头与整流二极管D2的一端连接，次级中心点接地；整流二极管D1的另一端与整流二极管D2的另一端相连并连接于电感L1的一端，电感L1的另一端与电容C3的一端及C4均相连，电容C3的另一端接地，C4的另一端连接扬声器；

K3的一端连接于整流二极管D1与D2所形成的连接点和电感L1之间，另一端接地，电感L2耦合与L1的一侧构成变压器结构，L2的一端接地，另一端通过续流二极管D3与电源E3正极相连。

本发明提供的单级变换的数字功放，通过高频变压器次级进行桥式整流后获得单极性的PWM功率信号，在经过L1与C3滤波后将声频还原出来，再通过电解电容C4滤除直流，但由于此电流方向时单向的，而扬声器为交流负载，因此增加一个能量回收电路；原来开关电源电路输出整流滤波后给扬声器提供声频信号的波形上升阶段能量，电流是正向的，增加的能量回收电路则提供声频信号的波形下降阶段能量，电流是反向的，从而可以形成单极性的功放。本发明提供的单级变换的数字功放电路结构简单，且其信号稳定，且能实现高效变换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种单级变换的数字功放电子线路图；

图2为PWM(双极性)、APWM、单极性PWM的信号图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种单级变换的数字功放,包括开关电源电路、能量回收电路及扬声器，所述开关电源电路包括相互串联的K1与K2，及相互串联的电容C1与C2，高频变压器T1，整流二极管D1与D2，及电感L1、电容C3、电解电容C4；所述能量回收电路包括K3、电感L2及续流二极管D3；其中高频变压器T1用于隔离电网；电感L1与电容C3构成滤波器，用于滤除无关频率还原音频信号；电解电容C4用于隔离直流信号。