[发明专利]一种复合型串联数字功放

说明书

一种复合型串联数字功放，属于数字功放技术领域。前级模块和后级模块之间串联连接；前级模块，采用高压供电、高压的开关器件和控制环路，为了降低开关损耗可以工作在较低的频率，提供高压大功率的输出，但是不需要细节控制能力，输出纹波较大；后级模块，包括浮动低压电源、低压的开关器件和控制环路，工作在很高的开关频率上，输出纹波很小，输出电压控制精细，使得整体电路满足大功率的同时在失真等指标达到极高性能，本发明能极大的提高数字功放的输出性能。前级频率降低，可以使用便宜的普通和更少的MOS管，前级大幅降低高压MOS成本，后级少量增加成本，总成本可以大幅降低。

技术领域

本发明涉及数字功放技术领域，具体涉及一种适用于高压大功率系统的复合型串联数字功放。

背景技术

当前D类数字功放由半桥MOS或全桥MOS加控制电路构成，但是在高压大功率数字功放中存在以下缺陷或难点：

1.为了提升音质，电路开关频率越高越好，但是频率越高电路的损耗越大，一般取为400K-1000K之间，如果提升到更高频率会有更好的音质。实际现有产品在功耗和音质上做了权衡。

 2.高压电路的开关损耗大。D类数字功放在选用的MOS器件有个特点，电压越高性能越差，体现在两个个方面。一，耐压越高，寄生二极管特性越差，即便是专门设计的高压MOS也无法适应高频率工作，需要使用复杂的电路或者使用昂贵的碳化硅器件。二，开关损耗跟工作电压的平方成正比，比如电压增加十倍，损耗是增加一百倍。越是大功率的功放，越是要高压MOS，这就有个不可调和的矛盾，使得大功率时频率难以提高，对音质造成影响。

 3.同样的DV/DT，电路的工作频率与电压成反比，也就是说低压电路能轻松的工作在高频上。

 4，高压电路无法实现高频的同时，输出高频纹波较大，电压控制的动态特性和精细度不够。

现有电路没有办法实现大功率的同时，保证音频的质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种复合型串联数字功放的技术方案。

一种复合型串联数字功放，包括前级模块和后级模块，前级模块和后级模块之间串联连接；

前级模块，采用高压供电、高压的开关器件和控制环路，为了降低开关损耗可以工作在较低的频率，提供高压大功率的输出，但是不需要高精度细节控制能力,动态特性可以较差，输出纹波较大；

后级模块，包括浮动低压电源、低压的开关器件和控制环路，工作在很高的开关频率上，输出纹波很小，输出电压控制精细，同时可以设计成软开关并且避免死区影响的特性，使得整体电路满足大功率的同时在失真等指标达到极高性能，同时增加成本很低。

进一步的，所述的前级模块提供整个电路的主要功率输出，包括依次连接的前级电压反馈单元、前级电流环及PWM生成单元、MOS驱动模块、前级开关单元和前级LC单元；后级模块包括浮动电源、后级MOS驱动模块、后级电压反馈单元、后级电流环及PWM生成单元、后级开关单元和后级LC单元，浮动电源与后级开关单元连接，后级电压反馈单元、后级电流环及PWM生成单元和后级MOS驱动模块依次连接，后级MOS驱动模块驱动后级开关单元；浮动电源中点基于前级输出电压VC，前级L3输出穿透后级MOS管和后级浮动电源的电容作用于C5，VC电压反馈至前级电压反馈单元，电流反馈至前级电流环及PWM生成单元；输出电压VOUT电压反馈至后级电压反馈单元，电流反馈至后级电流环及PWM生成单元；前级模块维持VC对输出电压VOUT的跟踪。