基于單周控制技術(shù)的三電平開關(guān)功率放大器及算法模型的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于單周控制技術(shù)的=電平開關(guān)功率放大器及算法模型。
【背景技術(shù)】
[0002] 單周控制技術(shù)是一種單環(huán)非線性控制方法，與線性PWM(脈沖寬度調(diào)制）控制技術(shù) 相比具有電路簡單、控制精度高、響應(yīng)速度快、控制性能好等特點(diǎn)，但是同時也存在一些不 足：由于傳統(tǒng)的單周控制采樣對象是輸出開關(guān)波形，存在線路延時問題，會導(dǎo)致波形失真 大。且傳統(tǒng)的開關(guān)功率放大器多數(shù)采用二電平控制，存在開關(guān)管應(yīng)力大、濾波器體積大重量 重等缺陷。因此，有必要提供一種新的開關(guān)功率放大器來解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠消除線路延時問題，降低輸出失真問題，體積小、 重量輕的基于單周控制技術(shù)的=電平開關(guān)功率放大器及算法模型。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0005] -種基于單周控制技術(shù)的=電平開關(guān)功率放大器，包括單周期控制器、正電源采 樣電路、負(fù)電源采樣電路、驅(qū)動電路、=電平主電路和濾波器，所述單周期控制器的第一輸 入端輸入音頻信號，所述單周期控制器的第二輸入端與正電源之間連接所述正電源采樣電 路，所述單周期控制器的第=輸入端與負(fù)電源之間連接所述負(fù)電源采樣電路，所述單周期 控制器的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端連接，所述驅(qū)動電路的輸出端與所述=電平主電 路的輸入端連接，所述=電平主電路進(jìn)一步分別與所述正電源、負(fù)電源連接，所述=電平主 電路的輸出端與所述濾波器的輸入端連接，所述濾波器的輸出端輸出經(jīng)過處理后的音頻信 號。
[0006] 優(yōu)選的，所述=電平主電路包括第一至第四場效應(yīng)管，所述第一至第四場效應(yīng)管 依次連接，其中，前一個場效應(yīng)管的源極與后一個場效應(yīng)管的漏極連接，所述第一場效應(yīng)管 的漏極與所述正電源連接，所述第四場效應(yīng)管的源極與所述負(fù)電源連接，所述第一至第四 場效應(yīng)管的柵極分別與一個所述驅(qū)動電路連接，所述第二場效應(yīng)管的漏極與第一快恢復(fù)二 極管的陰極連接，所述第二場效應(yīng)管的源極為所述=電平主電路的輸出端，第=場效應(yīng)管 的源極與第二快恢復(fù)二極管的陽極連接，第二快恢復(fù)二極管的陰極與第一快恢復(fù)二極管的 陽極連接，第二快恢復(fù)二極管的陰極進(jìn)一步接地。
[0007] 本發(fā)明還提供一種用于所述=電平開關(guān)功率放大器的單周期控制器的控制算法 模型，包括依次連接的積分器、比較器、RS觸發(fā)器和口電路。
[000引優(yōu)選的，所述積分器包括運(yùn)算放大器、電阻、電容和觸發(fā)開關(guān)，所述電阻的第一端 接入采樣后的正電源信號或負(fù)電源信號，所述電阻的第二端與運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端連 接，運(yùn)算放大器的正向輸入端接地，運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端與輸出端之間連接所述電容， 所述電容與所述觸發(fā)開關(guān)并聯(lián)連接，運(yùn)算放大器的輸出端與比較器的負(fù)向輸入端連接。
[0009]優(yōu)選的，所述比較器的正向輸入端輸入取絕對值后的音頻信號，比較器的輸出端 與RS觸發(fā)器的復(fù)位輸入端連接，RS觸發(fā)器的置位輸入端接入時鐘脈沖信號。
[0010] 優(yōu)選的，所述口電路包括第一至第四與口電路和第一至第四非口電路，所述RS觸 發(fā)器的第一輸出端分別與第一與口電路的第一輸入端和第二與口電路的第一輸入端連接， 音頻信號分別接入第一與口電路的第二輸入端、第一非口電路的輸入端、第二非口電路的 輸入端和第=與口電路的第二輸入端，第一與口電路的輸出端輸出第一控制信號，第一與 口電路的輸出端與第=非口電路的輸入端連接，第=非口電路的輸出端與第四與口電路的 第一輸入端連接，第一非口電路的輸出端與第四與口電路的第二輸入端連接，第四與口電 路的輸出端輸出第四控制信號，第二非口電路的輸出端與第二與口電路的第二輸入端連 接，第二與口電路的輸出端輸出第=控制信號，第二與口電路的輸出端與第四非口電路的 輸入端連接，第四非口電路的輸出端與第=與口電路的第一輸入端連接，第=與口電路的 輸出端輸出第二控制信號。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于單周控制技術(shù)的=電平開關(guān)功率放大器的有益效果 在于:本發(fā)明W正負(fù)電源的電壓為單周期采樣對象，能夠消除線路延時問題，降低輸出失真 問題，且能夠提高開關(guān)功率放大器的效率和功率密度，W達(dá)到減小開關(guān)功率放大器的體積 和重量的目的。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明基于單周控制技術(shù)的=電平開關(guān)功率放大器的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明基于單周控制技術(shù)的部分電路原理圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明所述單周期控制器的控制算法模型圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明所述單周期控制器的信號控制算法流程圖。
[0016] 圖中各標(biāo)記如下：Sl、第一場效應(yīng)管；S2、第二場效應(yīng)管；S3、第=場效應(yīng)管；S4、第 四場效應(yīng)管;D1、第一快恢復(fù)二極管;D2、第二快恢復(fù)二極管;R、電阻;C、電容;CU比較器;A、 運(yùn)算放大器;S、觸發(fā)開關(guān);EU第一非口電路;E2、第二非口電路;E3、第=非口電路;E4、第四 非口電路;F1、第一與口電路;F2、第二與口電路;F3、第S與口電路;F4、第四與口電路。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。
[0018] 請參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明提供一種基于單周控制技術(shù)的=電平開關(guān)功率放大 器，包括單周期控制器、正電源采樣電路、負(fù)電源采樣電路、驅(qū)動電路、=電平主電路和濾波 器，所述單周期控制器的第一輸入端輸入音頻信號，所述單周期控制器的第二輸入端與正 電源U+之間連接所述正電源采樣電路，所述單周期控制器的第=輸入端與負(fù)電源U-之間連 接所述負(fù)電源采樣電路，所述單周期控制器的輸出端與所述驅(qū)動電路的輸入端連接，所述 驅(qū)動電路的輸出端與所述=電平主電路的輸入端連接，所述=電平主電路進(jìn)一步分別與所 述正電源、負(fù)電源連接，所述=電平主電路的輸出端與所述濾波器的輸入端連接，所述濾波 器的輸出端輸出經(jīng)過處理后的音頻信號。
[0019] 在具體實施時，本發(fā)明所述正電源采樣電路通過采樣電阻將高壓信號分壓成低壓 信號U+，低壓信號通過電壓跟隨器和RC低通濾波器傳送至單周期控制器，所述負(fù)電源采樣 電路通過采樣電阻將高壓信號分壓成低壓信號U-，低壓信號通過電壓反向器和RC低通濾波 器傳送至單周期控制器，其中電壓反向器用于將負(fù)電壓轉(zhuǎn)換成正電壓。
[0020] 其中，所述=電平主電路包括第一至第四場效應(yīng)管，所述第一至第四場效應(yīng)管依 次連接，其中，前一個場效應(yīng)管的源極與后一個場效應(yīng)管的漏極連接，所述第一場效應(yīng)管Sl 的漏極與所述正電源連接，所述第四場效應(yīng)管S4的源極與所述負(fù)電源連接，所述第一至第 四場效應(yīng)管S4的柵極分別與一個所述驅(qū)動電路連接，所述第二場效應(yīng)管S2的漏極與第一快 恢復(fù)二極管Dl的陰極連接，所述第二場效應(yīng)管S2的源極為所述=電平主電路的輸出端，第 =場效應(yīng)管S3的源極與第二快恢復(fù)二極管D2的陽極連接，第二快恢復(fù)二極管D2的陰極與第 一快恢復(fù)二極管Dl的陽極連接，第二快恢復(fù)二極管D2的陰極進(jìn)一步接地。
[0021] 本發(fā)明還提供一種用于所述=電平開關(guān)功率放大器的單周期控制器的控制算法 模型，所述控制算法模型包括依次連接的積分器、比較器CURS觸發(fā)器和口電路。
[0022] 所述積分器包括運(yùn)算放大器A、電阻R、電容C和觸發(fā)開關(guān)S，所述電阻R的第一端接 入采樣后的正電源信號或負(fù)電源信號，所述電阻R的第二端與運(yùn)算放大器A的負(fù)向輸入端連 接，運(yùn)算放大器A的正向輸入端接地，運(yùn)算放大器A的負(fù)向輸入端與輸出端之間連接所述電 容C，所述電容C與所述觸發(fā)開關(guān)S并聯(lián)連接，運(yùn)算放大器A的輸出端與比較器Cl的負(fù)向輸入 端連接。
[0023] 所述比較器Cl的正向輸入端輸入取絕對值后的音頻信號，比較器Cl的輸出端與RS 觸發(fā)器的復(fù)位輸入端連接，RS觸發(fā)器的置位輸入端接入時鐘脈沖信號。
[0024] 所述口電路包括第一至第四與口電路和第一至第四非口電路，所述RS觸發(fā)器的第 一輸出端分別與第一與口電路Fl的第一輸入端和第二與口電路F2的第一輸入端連接，音頻 信號分別接入第一與口電路Fl的第二輸入端、第一非口電路El的輸入端、第