[发明专利]一种产生低频双极性方波的数字功率放大器电路

说明书

本发明提供一种产生低频双极性方波的数字功率放大器电路，高频开关管交替导通从直流电源取电，使得LC谐振腔谐振，从而使五绕组变压器原边绕组流入高频交流电流，分别经过正极性混频开关管和负极性混频开关管整流之后，再经过滤波电容滤波会在负载两端分别产生正极性和负极性的直流电压，通过控制电路交替控制正极性混频开关管和负极性混频开关管工作，即可在负载两端产生双极性方波，由于电路输出电平的极性由控制电路决定，且其频率也可由控制电路控制，故当控制电路给出一个属于极低频范围的低频驱动信号来控制电路时，输出为极低频双极性方波。

技术领域

本发明涉及数字电路领域，更具体地，涉及一种产生低频双极性方波的数字功率放大器电路。

背景技术

目前，工业领域智能化步伐加快，各种传感器需求逐年递增，对低电压大电流数字功率放大器也提出了新的要求；然而目前对于低电压大电流数字功率放大器行业内仍普遍采用传统的H桥直驱电路，此类电路在低电压大电流工况下由于占空比较低，使得开关管大部分时间处于开关过程中，造成开关损耗过大且容易引入谐波造成波形失真；且由于传统H桥电路需要在输出端加装LC滤波器，使得一部分能量损失在滤波器电感上，减小了能量利用效率，间接影响了系统整体的性能。

发明内容

本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种产生低频双极性方波的数字功率放大器电路，包括高频开关管、LC谐振腔、五绕组变压器、正极性混频开关管、负极性混频开关管、滤波电容及负载和控制电路，所述高频开关管的输入端接入电源，所述高频开关管的输出端通过所述LC谐振腔与所述五绕组变压器的原边绕组电连接，所述五绕组变压器的副边绕组分别与所述正极性混频开关管的输入端和所述负极性混频开关管的输入端电连接，所述正极性混频开关管的输出端和所述负极性混频开关管的输出端均与所述滤波电容及负载电连接，所述控制电路分别与所述高频开关管、所述正极性混频开关管和所述负极性混频开关管电连接；

所述高频开关管交替导通从直流电源取电，使得LC谐振腔谐振，使所述五绕组变压器的原边线圈流入一个高频交流电流，分别经过所述正极性混频开关管和所述负极性混频开关管整流之后，经过所述滤波电容及负载分别产生正极性和负极性的直流电压；

通过所述控制电路交替控制所述正极性混频开关管和所述负极性混频开关管工作，在所述滤波电容及负载两端产生极低频的双极性方波。

在上述技术方案的基础上，本发明实施例还可以作出如下改进。

优选的，所述高频开关管包括第一开关器件S₁和第二开关器件S₂，所述第一开关器件S₁的第一端接入电源，所述第一开关器件S₁的第二端分别与所述第二开关器件S₂和所述LC谐振腔电连接，所述第一开关器件S₁的控制端与所述控制电路电连接；

所述第二开关器件S₂的第二端分别与电源负极和所述五绕组变压器的原边绕组电连接，所述第二开关器件S₂的控制端与所述控制电路电连接。

优选的，所述LC谐振腔包括谐振电容Cr和谐振电感Lr，所述谐振电感Lr的第一端与所述第一开关器件S₁的第二端电连接，所述谐振电感Lr通过所述谐振电容Cr与所述五绕组变压器的原边绕组电连接。

优选的，所述五绕组变压器包括原边绕组Np、励磁电感Lm、第一副边绕组Ns₁、第二副边绕组Ns₂、第三副边绕组Ns₃和第四副边绕组Ns₄；