[发明专利]基于单周控制技术的三电平开关功率放大器及控制装置

说明书

本发明公开一种用于三电平开关功率放大器的单周期控制器的控制装置，功率放大器包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、三电平主电路和滤波器，单周期控制器输入音频信号，单周期控制器与正电源之间连接正电源采样电路，单周期控制器与负电源之间连接负电源采样电路，驱动电路连接在单周期控制器与三电平主电路的输入端之间，三电平主电路分别与正电源、负电源连接，三电平主电路的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端输出音频信号。本发明以正负电源的电压为单周期采样对象，能够消除线路延时问题，降低输出失真问题，且能够提高开关功率放大器的效率和功率密度，以达到减小开关功率放大器的体积和重量的目的。

技术领域

本发明涉及一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器及控制装置。

背景技术

单周控制技术是一种单环非线性控制方法，与线性PWM(脉冲宽度调制)控制技术相比具有电路简单、控制精度高、响应速度快、控制性能好等特点，但是同时也存在一些不足：由于传统的单周控制采样对象是输出开关波形，存在线路延时问题，会导致波形失真大。且传统的开关功率放大器多数采用二电平控制，存在开关管应力大、滤波器体积大重量重等缺陷。因此，有必要提供一种新的开关功率放大器来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消除线路延时问题，降低输出失真问题，体积小、重量轻的基于单周控制技术的三电平开关功率放大器及控制装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于单周控制技术的三电平开关功率放大器，包括单周期控制器、正电源采样电路、负电源采样电路、驱动电路、三电平主电路和滤波器，所述单周期控制器的第一输入端输入音频信号，所述单周期控制器的第二输入端与正电源之间连接所述正电源采样电路，所述单周期控制器的第三输入端与负电源之间连接所述负电源采样电路，所述单周期控制器的输出端与所述驱动电路的输入端连接，所述驱动电路的输出端与所述三电平主电路的输入端连接，所述三电平主电路进一步分别与所述正电源、负电源连接，所述三电平主电路的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端输出经过处理后的音频信号。

优选的，所述三电平主电路包括第一至第四场效应管，所述第一至第四场效应管依次连接，其中，前一个场效应管的源极与后一个场效应管的漏极连接，所述第一场效应管的漏极与所述正电源连接，所述第四场效应管的源极与所述负电源连接，所述第一至第四场效应管的栅极分别与一个所述驱动电路连接，所述第二场效应管的漏极与第一快恢复二极管的阴极连接，所述第二场效应管的源极为所述三电平主电路的输出端，第三场效应管的源极与第二快恢复二极管的阳极连接，第二快恢复二极管的阴极与第一快恢复二极管的阳极连接，第二快恢复二极管的阴极进一步接地。

本发明还提供一种用于所述三电平开关功率放大器的单周期控制器的控制装置，包括依次连接的积分器、比较器、RS触发器和门电路。

优选的，所述积分器包括运算放大器、电阻、电容和触发开关，所述电阻的第一端接入采样后的正电源信号或负电源信号，所述电阻的第二端与运算放大器的负向输入端连接，运算放大器的正向输入端接地，运算放大器的负向输入端与输出端之间连接所述电容，所述电容与所述触发开关并联连接，运算放大器的输出端与比较器的负向输入端连接。

优选的，所述比较器的正向输入端输入取绝对值后的音频信号，比较器的输出端与RS触发器的复位输入端连接，RS触发器的置位输入端接入时钟脉冲信号。