資源池放大器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本文中被指定為資源池放大器的一種放大器涉及通過(guò)共享實(shí)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)電感器的延伸用途。共享是通過(guò)同時(shí)在不只一個(gè)負(fù)載端之中切換電感器或者通過(guò)在不同時(shí)間出于不只一個(gè)目的使用一個(gè)或多個(gè)電感器。也可通過(guò)監(jiān)控負(fù)載需求并僅在需要時(shí)使用電感器（留下其它電感器循環(huán)用于其它負(fù)載）來(lái)共享電感器。此外，例如如果在系統(tǒng)中不需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)或更多個(gè)負(fù)載，可在不同的應(yīng)用需求期間實(shí)現(xiàn)電感器共享。這些類(lèi)型的共享可組合。
【專(zhuān)利說(shuō)明】資源池放大器
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及電子功率放大器。
[0002]存在可通過(guò)不同交易獲得的不同類(lèi)型的功率放大器。AB類(lèi)放大器適于高線(xiàn)性度和低成本結(jié)構(gòu)，卻具有較高功率耗散。大多數(shù)D類(lèi)放大器增加了輸出電感器的成本并會(huì)產(chǎn)生EMI的困擾，但具有較低功率耗散。有時(shí)，AB類(lèi)放大器的電源電壓通過(guò)D類(lèi)調(diào)節(jié)器調(diào)整，以便具有AB類(lèi)放大器的一些優(yōu)勢(shì)和D類(lèi)放大器的一些優(yōu)勢(shì)。
[0003]在電源產(chǎn)生電路中，單電感器多輸出(SMO)調(diào)節(jié)器已被用于共享用于多個(gè)輸出的一個(gè)電感器。然而，在過(guò)去當(dāng)與其它功能一起使用時(shí)，這些調(diào)節(jié)器沒(méi)有成功地用作放大器。而且，對(duì)D類(lèi)放大器的非PWM (脈沖寬度調(diào)制)諸如PDM放大器也在本公開(kāi)中全體被包含在D類(lèi)的分類(lèi)中。
[0004]需要具有高效率但具有更低成本和更少EMI問(wèn)題的D類(lèi)放大器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明，在本文中被指定為資源池放大器的新型放大器涉及通過(guò)共享實(shí)現(xiàn)的至少一個(gè)電感器的延伸用途。共享是通過(guò)同時(shí)在不只一個(gè)負(fù)載端之中切換一個(gè)或多個(gè)電感器(例如，橋接式配置或具有不同極性需求的兩個(gè)不同負(fù)載端)或者通過(guò)在不同時(shí)間出于不只一個(gè)目使用一個(gè)或多個(gè)電感器。電感器可例如通過(guò)根據(jù)不同的時(shí)鐘階段分配用途來(lái)進(jìn)行時(shí)間共享。也可通過(guò)監(jiān)控負(fù)載需求并僅在需要時(shí)使用電感器(留下其它電感器循環(huán)用于其它負(fù)載)來(lái)共享電感器。此外，例如如果在系統(tǒng)中不需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)或更多個(gè)負(fù)載，電感器共享可在不同的應(yīng)用需求期間實(shí)現(xiàn)。這些類(lèi)型的共享可組合。
[0006]將通過(guò)結(jié)合附圖參考以下詳細(xì)描述更好地理解本發(fā)明，附圖被并入本說(shuō)明書(shū)以用于各種目的。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是SMO立體聲耳機(jī)放大器的早先設(shè)計(jì)的示例的示意性框圖。
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的具有共享功能的電感器的裝置的概括性電路圖。
[0009]圖3示出了并入本發(fā)明的立體聲耳機(jī)放大器和DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出級(jí)的示意圖。
[0010]圖4是對(duì)于圖3的電路的正弦曲線(xiàn)的一部分的輸入電壓與輸出電壓相比較的圖。
[0011]圖5是在經(jīng)過(guò)零伏特的信號(hào)操作期間的輸入電壓與輸出電壓相比較的圖。
[0012]圖6是輸出電壓的FFT的圖。
[0013]圖7是用于技術(shù)的示例的圖2的簡(jiǎn)化版本。
[0014]圖8是圖7的放大器的輸出波形的圖。
[0015]圖9是兩個(gè)負(fù)載端同時(shí)被驅(qū)動(dòng)的實(shí)施方式的輸出級(jí)的圖。
[0016]圖10是來(lái)自圖9的電路的輸入-輸出波形的圖。
[0017]圖11是由圖9的電路造成的頻域的圖。
[0018]圖12是示意性示出現(xiàn)有技術(shù)BOM和用于升壓應(yīng)用的框圖。[0019]圖13是基于圖7的示例根據(jù)本發(fā)明的BOM優(yōu)勢(shì)與圖12相比較的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在圖1中示出了 SIMO放大器的初步實(shí)現(xiàn)方案。本文所描述的部件對(duì)應(yīng)于具體要求的元件進(jìn)行編號(hào)。該實(shí)施方式的SIMO放大器在實(shí)例化為雙重放大器時(shí)因不穩(wěn)定問(wèn)題而沒(méi)有以該形式實(shí)施。在該設(shè)計(jì)中，在正方向或負(fù)方向上通過(guò)電源V13對(duì)電感器L2充電。這通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)S9與開(kāi)關(guān)S8充以正電荷或閉合開(kāi)關(guān)S2與開(kāi)關(guān)S4充以負(fù)電荷來(lái)進(jìn)行。在對(duì)電感器L2充電后，通過(guò)閉合S4和開(kāi)關(guān)S12來(lái)對(duì)L2進(jìn)行放電，使得L2被放電到電容器C13和負(fù)載R20中。然后剩余的電感器電流通過(guò)閉合開(kāi)關(guān)SI保持。接下來(lái)，進(jìn)行另一充電循環(huán)，通過(guò)閉合S4和開(kāi)關(guān)Sll進(jìn)行第二次放電使得L2放電到電容器C2和負(fù)載Rl中。然后SI再次閉合以保持電感器電流。然后重復(fù)進(jìn)行總循環(huán)。經(jīng)過(guò)全部負(fù)載的反饋被反饋回控制開(kāi)關(guān)的調(diào)制器(和量化器)。由于耦接在立體聲通道之間的剩余電感器電流所導(dǎo)致的不穩(wěn)定問(wèn)題已經(jīng)被該設(shè)計(jì)的實(shí)際實(shí)施所避免。
[0021]圖2示出了新技術(shù)的廣義版本。為清楚起見(jiàn)，沒(méi)有示出傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)控制。開(kāi)關(guān)控制被包含以根據(jù)如本文闡述的本發(fā)明操作開(kāi)關(guān)。輸入信號(hào)被施加到調(diào)制器；該調(diào)制器的輸出饋給量化器，量化器可被看作調(diào)制器的一部分。量化器驅(qū)動(dòng)若干開(kāi)關(guān)，如圖所示且如文中所述，這些開(kāi)關(guān)連接至電感器L2和負(fù)載R20。負(fù)載可具有濾波電容器C9、C13，濾波電容器C9、C13連接至負(fù)載的末端(在本文中示出為連接至地面；然而它們可橫跨負(fù)載)。橫跨負(fù)載的信號(hào)被饋送回調(diào)制器和可選的量化器以作為放大器反饋的一部分(沒(méi)有示出全部路徑)。
[0022]調(diào)制器和量化器可在不偏離新技術(shù)的情況下以多種方式實(shí)現(xiàn)。有時(shí)，調(diào)制器可使用噪聲成形，而有時(shí)可不使用。有時(shí)，控制使用PWM，有時(shí)使用PDM或者其它調(diào)制方案。有時(shí)，時(shí)間步是離散的，而有時(shí)不是。存在許多方式控制開(kāi)關(guān)，這些方式均包含在該新技術(shù)中。
[0023]具體參見(jiàn)圖2，負(fù)載R20具有第一負(fù)載端(左)和第二負(fù)載端(右)、從第一負(fù)載端到調(diào)制器及可選的量化器的第一反饋路徑、以及從第二負(fù)載端到調(diào)制器及可選的量化器的第二反饋路徑。量化器操作地耦接以控制引導(dǎo)功率經(jīng)過(guò)電感器L2和負(fù)載R20的多個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)，并且對(duì)調(diào)制器的輸出作出響應(yīng)，而調(diào)制器則對(duì)輸入到調(diào)制器的信號(hào)作出響應(yīng)。
[0024]而且，電感器L2具有第一端(左)和第二端(右)以及如下布置的多個(gè)開(kāi)關(guān):第二開(kāi)關(guān)S2耦接在第二電感器端與D.C.電源V13之間、第三開(kāi)關(guān)S3耦接在第二負(fù)載端與地面之間、第四開(kāi)關(guān)S4耦接在第一電感器端與地之間、第五開(kāi)關(guān)S5耦接在第一負(fù)載端與地之間、第七開(kāi)關(guān)S7耦接在第二電感器端與第二負(fù)載端之間、第八開(kāi)關(guān)S8耦接在第二電感器端與地之間、第九開(kāi)關(guān)S9耦接在第一電感器端與D.C.電源V13之間、第十開(kāi)關(guān)SlO耦接在第一電感器端與第二負(fù)載端之間、第i 開(kāi)關(guān)Sii稱(chēng)接在第一電感器端與第一負(fù)載端之間、以及第十二開(kāi)關(guān)S12耦接在第二電感器端與第一負(fù)載端之間。作為旁路，第一電容器C13耦接在第一負(fù)載端與地之間，第二電容器C9耦接在第二負(fù)載端與地之間。如現(xiàn)在闡述的，該電路在電感器L2和負(fù)載RlO周?chē)纬煽芍嘏渲玫馁Y源。
[0025]開(kāi)關(guān)的操作包含通過(guò)閉合S9和S8對(duì)電感器L2充電的第一階段。對(duì)L2充電的替換方式是閉合S2和S4以產(chǎn)生具有相反極性的電感器電流。然后，積聚在電感器L2中的電流經(jīng)過(guò)S7和Sll或經(jīng)過(guò)S12和SlO完全或部分被釋放到負(fù)載R20中。第二種放電的方法是閉合S4和S7與S5或S12與S3。第三種放電的方法是閉合S8和SlO與S5或Sll與S3。第四種放電的方法是閉合S9和S7與S5或S12與S3。第五種放電的方法是閉合S2和SlO與S5或Sll與S3。第四種和第五種放電的方法允許最大功率被轉(zhuǎn)移到負(fù)載R20，因?yàn)殡姼衅鱈2的電壓通過(guò)電源V13提高。這是提供升壓(voltage boosting)的好方法。在放電階段后如果僅一個(gè)放大器閉合，則可通過(guò)閉合S4和S8或通過(guò)閉合S2和S9使電感器L2短路來(lái)保持剩余電感器電流(如果有的話(huà))。也可增加和使用額外的開(kāi)關(guān)SI，但并不需要這樣。如果同時(shí)使用了不只一個(gè)放大器，那么剩余電流通過(guò)將所有連接到L2的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)而歸零，從而使得寄生開(kāi)關(guān)二極管鉗住電感器端子，這對(duì)阻止可能因來(lái)自剩余電感器電流而在放大器之間產(chǎn)生的串?dāng)_引起的穩(wěn)定性損失而言是重要的。附加的具有開(kāi)關(guān)以允許電感器放電的負(fù)載可連接到L2的任一端，從而允許共享S2、S9、S4和S8。
[0026]在操作的替換模式中，S7和S5、或S12和S3被閉合并保持閉合狀態(tài)。然后S4和S9交替閉合(根據(jù)來(lái)自量化器的控制信號(hào))以產(chǎn)生D類(lèi)開(kāi)關(guān)波形。該開(kāi)關(guān)圖案經(jīng)過(guò)電感器L2、S7或S12、和C13或C9，并且被電感器L2、S7或S12、和C13或C9 (根據(jù)哪一個(gè)開(kāi)關(guān)是閉合的)濾波。這產(chǎn)生了傳統(tǒng)的D類(lèi)放大器操作模式。通過(guò)交替一對(duì)S7和S5相對(duì)于一對(duì)S12和S3的閉合狀態(tài)，D類(lèi)圖案可改變負(fù)載被驅(qū)動(dòng)的一側(cè)。由于僅差分信號(hào)被反饋回調(diào)制器并且可能被反饋回量化器，所以可使差分輸出信號(hào)成為線(xiàn)性的。負(fù)載的每一半的表現(xiàn)是表現(xiàn)為輸入信號(hào)的整流版本的濾波后的輸出。差分信號(hào)沒(méi)有被整流并且還被濾波，從而允許交替閉合的D類(lèi)操作模式。
[0027]與傳統(tǒng)D類(lèi)操作模式不同,該操作模式能夠超越干線(xiàn)電壓(rail voltage)。當(dāng)使用SlO和Sll或S7和S12放電給所有負(fù)載端子時(shí)，這會(huì)自然發(fā)生。使用以上整流方法，此處對(duì)開(kāi)關(guān)的操作進(jìn)行附加闡述。在將S4和S9作為D類(lèi)放大器進(jìn)行操作之后，附加模式被啟用以在輸出信號(hào)接近由V13提供的電壓時(shí)超越V13進(jìn)行操作。在該模式中，保持S9閉合并且S8與S7 (在S5保持閉合時(shí))或S12 (在S3保持閉合時(shí))交替閉合。這允許輸出信號(hào)超越由V13供給的電壓。在隨后的實(shí)施例中提供更多細(xì)節(jié)。應(yīng)該注意，在各個(gè)實(shí)施方式中，電感器值、電容器值和所提供的電源電壓值均是可改變的。而且，開(kāi)關(guān)的對(duì)稱(chēng)性旨在被該新技術(shù)覆蓋。對(duì)于升壓模式下的實(shí)施例，S2可保持閉合狀態(tài)并同時(shí)使S4和SlO (S5保持閉合時(shí))或Sll (S3保持閉合時(shí))交替閉合。
[0028]任何這些模式可結(jié)合在一起，從而共享同一個(gè)充電電感器L2并共享S2、S9、S4和S8。
[0029]以下是本發(fā)明的一些實(shí)施例以及對(duì)操作的說(shuō)明。對(duì)配置和操作的理解假設(shè)針對(duì)AB類(lèi)放大器、D類(lèi)調(diào)節(jié)器和放大器(各種架構(gòu)并用于橋接式配置和單端式配置)、SIM0調(diào)節(jié)器、用于開(kāi)關(guān)放大器的連續(xù)和非連續(xù)操作模式、放大器技術(shù)、音頻技術(shù)和西格瑪?shù)聽(tīng)査?sigmadelta)轉(zhuǎn)換器概念。在一些實(shí)施例中也需要諸如保護(hù)二極管的附加電路，但為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，在一些情況下沒(méi)有示出。
[0030]圖2中的開(kāi)關(guān)配置具有冗余并且可根據(jù)如在以下實(shí)施例中示出的應(yīng)用來(lái)簡(jiǎn)化。除了將信號(hào)連接到負(fù)載的兩個(gè)端子之外，電感器可切換到不同負(fù)載。這可通過(guò)定時(shí)交替使得所有負(fù)載同時(shí)具有濾波后的信號(hào)來(lái)進(jìn)行。這也可通過(guò)模式交替使得當(dāng)另一負(fù)載斷開(kāi)時(shí)，電感器連接到不同負(fù)載來(lái)進(jìn)行。在以下實(shí)施例中示出了這些情況中的一些。
[0031]實(shí)施例1:立體聲高效耳機(jī)放大器加上一個(gè)額外的DC電源:[0032]圖3示出了具有額外DC電源的以接地居中的立體聲音頻耳機(jī)放大器的功率級(jí)。在該實(shí)施例中，該放大器對(duì)電感器充電，然后放電到負(fù)載I (R20)中。然后，其再次對(duì)電感器充電，然后放電到負(fù)載2 (Rl)中。最后，其對(duì)電感器充電并放電到負(fù)載3 (R2)中。然后，該循環(huán)重復(fù)，回到負(fù)載I處重新開(kāi)始。
[0033]在該實(shí)施例中，通過(guò)S9、S4、S2和S8進(jìn)行充電。這些開(kāi)關(guān)在全部輸出之間共享?？赏ㄟ^(guò)閉合S8和S9或通過(guò)閉合S2和S4對(duì)電感器進(jìn)行充電。
[0034]放電取決于正使用哪一個(gè)負(fù)載。對(duì)于R20，在該實(shí)施例中，通過(guò)閉合S4并分別閉合S7或S12與S5和S3來(lái)進(jìn)行放電。對(duì)于R20，在該實(shí)施例中，通過(guò)閉合S4和S12來(lái)進(jìn)行放電。對(duì)于R1，在該實(shí)施例中，通過(guò)閉合S4和Sll來(lái)進(jìn)行放電。對(duì)于R2，在該實(shí)施例中，通過(guò)閉合S8和S16來(lái)進(jìn)行放電。與圖1所示的配置不同，沒(méi)有開(kāi)關(guān)SI。作為使用會(huì)引起通道之間的交叉耦合問(wèn)題的橫跨電感器的開(kāi)關(guān)的替代，S9、S4、S2和S8在每個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)打開(kāi)并持續(xù)一部分時(shí)間，以使電感器充分放電并移出不同放大器之間的具有電感器電流形式的任何記憶。開(kāi)關(guān)通常通過(guò)具有至電源或接地的二極管的功率FET實(shí)現(xiàn)。這些二極管將大部分剩余電感器電流再循環(huán)至電源。與新技術(shù)相同的是，與FET寄生二極管的構(gòu)造類(lèi)似的肖特基二極管或受控開(kāi)關(guān)可用于減少與寄生二極管的串聯(lián)損失。
[0035]電感器充電開(kāi)關(guān)可由其它放大器共享。如果這些放大器在共享發(fā)生時(shí)斷開(kāi)，則開(kāi)關(guān)S5、Sll和S14被提供作為可選開(kāi)關(guān)，該可選開(kāi)關(guān)可在L2被用于其它目的時(shí)用來(lái)阻止通過(guò)S12、Sll或S16的寄生的耦接。
[0036]放大器具有三個(gè)輸出:兩個(gè)用于耳機(jī)，一個(gè)為DC-DC輸出，在該實(shí)施例中這三個(gè)輸出分別由電阻R20、R1和R2模擬。圖4、圖5和圖6示出了對(duì)于耳機(jī)輸出之一的通過(guò)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的性能類(lèi)型的示例。圖4示出了耳機(jī)實(shí)施例的從零到峰值的兩個(gè)輸入電壓和一個(gè)輸出電壓。圖5不出了當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)OV時(shí)耳機(jī)實(shí)施例的兩個(gè)輸入電壓和一個(gè)輸出電壓。圖6不出了耳機(jī)實(shí)施例的輸出電壓和A加權(quán)輸出電壓之一的快速傅里葉變換(FFT)。FFT的組距(bin size)為200Hz，因此該A加權(quán)SNR大于100dB。A加權(quán)低頻增加簡(jiǎn)單地是因?yàn)閱?dòng)時(shí)的時(shí)域瞬變。
[0037]實(shí)施例2:使用能夠輸出電壓超過(guò)電源端子(VCC和/或GND)的一個(gè)電感器的橋接式高效放大器
[0038]通過(guò)該新技術(shù)的架構(gòu)，如實(shí)施例1所實(shí)現(xiàn)的，電感器電流可能非常大，導(dǎo)致放大器中出現(xiàn)明顯功率耗散。例如，即使以連續(xù)升壓模式操作時(shí)，如果電感器在50%的時(shí)間都連接至負(fù)載，則平均電流會(huì)大致為2倍的負(fù)載電流。如果電感器在許多負(fù)載之間循環(huán)，則峰值電感器電流可能非常大，因?yàn)殡姼衅魍ǔＴ诿看窝h(huán)的較小百分比中連接到負(fù)載并且電感器通常被完全放電以便減少通道之間的串?dāng)_。這對(duì)于諸如耳機(jī)的具有小輸出電流的負(fù)載是可接受的，但期望將其改變用于高輸出功率的負(fù)載。因此，當(dāng)如在實(shí)施例1中那樣交替時(shí)鐘循環(huán)不用于與其它通道共享電感器時(shí)，最好是以連續(xù)模式使用放大器，這增加了全部放大器的效率。連續(xù)模式可根據(jù)需要在信號(hào)的峰值處或其它部分使用。
[0039]電路允許電感器放電階段同時(shí)或獨(dú)立地切換至負(fù)載的兩端。在圖2中，當(dāng)通過(guò)S10/S11或S7/12進(jìn)行放電時(shí)，負(fù)載的兩端均被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)放電路徑僅使用耦接到電感器和S3或S5的一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)使其它端子接地時(shí)，獨(dú)立負(fù)載端子被驅(qū)動(dòng)。
[0040]這種類(lèi)型的放大器相對(duì)于D類(lèi)放大器的優(yōu)勢(shì)在于不受電源電壓的限制。用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載(驅(qū)動(dòng)兩個(gè)端子或獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)端子)的兩種技術(shù)可超越電源電壓但獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)端子需要更多說(shuō)明。使用圖7所示的、來(lái)自圖2的開(kāi)關(guān)的子設(shè)備產(chǎn)生了增強(qiáng)的輸出。
[0041]跟隨對(duì)圖7的編號(hào)，多個(gè)開(kāi)關(guān)包括:耦接于第二電感器端與D.C.電源之間的第二開(kāi)關(guān)、耦接于第二負(fù)載端與地之間的第三開(kāi)關(guān)、耦接于第一電感器端與地之間的第四開(kāi)關(guān)、耦接于第一負(fù)載端與地之間的第五開(kāi)關(guān)、耦接于第二電感器端與第二負(fù)載端之間的第七開(kāi)關(guān)、耦接于第二電感器端與地之間的第八開(kāi)關(guān)、耦接于第二電感器端與第一負(fù)載端之間的第十二開(kāi)關(guān)、耦接于第一負(fù)載端與地之間的第一電容器、以及耦接于第二負(fù)載端與地之間的第二電容器。
[0042]通過(guò)開(kāi)關(guān)S9和開(kāi)關(guān)S8或可替換地通過(guò)開(kāi)關(guān)S2和開(kāi)關(guān)S4進(jìn)行電感器放電階段。在該實(shí)施例中的放電依賴(lài)于是否處于軌道(V13)的下方或橫跨軌道(V13) /在軌道(V13)的上方。在軌道的下方，S4和S9交替閉合且開(kāi)關(guān)S7與開(kāi)關(guān)S5閉合，或者S12與S3閉合。為了橫跨V13上的電壓并超越V13的電壓，S9閉合。然后S8與S7或S12交替閉合。如果S7與S8交替閉合，那么S5保持。如果S12與S8交替閉合，那么S3保持。
[0043]在圖8中示出了時(shí)域輸出波形，其中橋接式放大器具有2V電源和接地。在該實(shí)施例中，放大器被改變?yōu)榉沁B續(xù)模式以實(shí)現(xiàn)零交叉，但也可保持在連續(xù)模式下以實(shí)現(xiàn)零交叉。
[0044]得到的單端負(fù)載輸出端信號(hào)看似輸入信號(hào)的整流版本。然而，差分信號(hào)是干凈的正弦曲線(xiàn)并且差分反饋去除了通常模式分量并確保了線(xiàn)性性。
[0045]當(dāng)信號(hào)到達(dá)所應(yīng)用的電源軌道時(shí)，D類(lèi)放大器具有難處且有削減。本發(fā)明配置的電路可到達(dá)軌道并高效地超越。
[0046]傳統(tǒng)的D類(lèi)放大器需要兩個(gè)電感器來(lái)對(duì)兩個(gè)橋接輸出進(jìn)行濾波。此外，如果需要更高電壓來(lái)阻止削減，通常需要第三電感器來(lái)將電源升壓。根據(jù)本發(fā)明，可通過(guò)僅一個(gè)電感器來(lái)實(shí)現(xiàn)橋接輸出波形并且該波形能夠超越可用的電源電壓。該新技術(shù)相比于傳統(tǒng)方法的BOM益處在圖12比圖13中進(jìn)行比較。
[0047]在圖7中，S2、S8、S9和S4也可類(lèi)似于圖3中所進(jìn)行的通過(guò)添加附加開(kāi)關(guān)來(lái)共享附加放大器。通過(guò)共享不同的時(shí)鐘階段可同時(shí)打開(kāi)一些輸出，其它輸出可獨(dú)立地打開(kāi)以工作在高效連續(xù)的模式下。
[0048]實(shí)施例3:具有以上耳機(jī)或用于AB類(lèi)、G類(lèi)或H類(lèi)耳機(jī)的電源軌道的共享的高效橋接式放大器
[0049]在移動(dòng)電話(huà)中，很少同時(shí)使用(如果有的話(huà))高功率放大器和耳機(jī)放大器。因此，電感器可用于所有目的(之前的實(shí)施例可共享電感器)。如果高功率放大器和耳機(jī)放大器均打開(kāi)，則調(diào)制器穩(wěn)定性會(huì)需要高功率揚(yáng)聲器放大器工作在不使用電感器的模式下，例如通過(guò)添加額外的AB類(lèi)放大器。
[0050]許多新的移動(dòng)電話(huà)正采用以下架構(gòu)，其中耳機(jī)通過(guò)添加的正和負(fù)電源電壓來(lái)加電。電感器也可用于產(chǎn)生這些軌道(類(lèi)似于第一實(shí)施例但簡(jiǎn)單地輸出固定的DC輸出電壓)。
[0051]實(shí)施例4:放電到兩個(gè)負(fù)載端
[0052]放電到兩個(gè)負(fù)載端也是可能的。該方式的實(shí)施例在圖9中示出。跟隨對(duì)圖9的部件編號(hào)，多個(gè)開(kāi)關(guān)包括:耦接于第一電感器端與地之間的第四開(kāi)關(guān)、耦接于第一負(fù)載端與地之間的第五開(kāi)關(guān)、耦接于第二電感器端與第二負(fù)載端之間的第七開(kāi)關(guān)、耦接于第二電感器端與地之間的第八開(kāi)關(guān)、耦接于第一電感器端與D.C.電源之間的第九開(kāi)關(guān)、耦接于第一電感器端與第二負(fù)載端之間的第十開(kāi)關(guān)、耦接于第一電感器端與第一負(fù)載端之間的第十一開(kāi)關(guān)、耦接于第二電感器端與第一負(fù)載端之間的第十二開(kāi)關(guān)、耦接于第一負(fù)載端與地之間的第一電容器、以及耦接于第二負(fù)載端與地之間的第二電容器。
[0053]在該實(shí)施方式中，調(diào)制器、量化器和反饋元件與之前實(shí)施例類(lèi)似地運(yùn)作。而且在該實(shí)施方式中，電感器L2通常在與使用開(kāi)關(guān)S9和S8以及電源V13的相同方向上被充電。電感器L2然后使用開(kāi)關(guān)S7和S12或使用開(kāi)關(guān)SlO和11橫跨負(fù)載R20和電容器C13和C9放電。在對(duì)電感器電流放電可通過(guò)立即回到充電階段來(lái)忽略后，其可通過(guò)斷開(kāi)所有開(kāi)關(guān)來(lái)完全放電，或者其可通過(guò)閉合S4和S8來(lái)存儲(chǔ)。R20的端子的常見(jiàn)模式可通過(guò)使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多個(gè)技術(shù)來(lái)控制，該信息在此處不展示。
[0054]該實(shí)施方式中的方法能夠超越V13所提供的電壓并且其還能夠低于接地電壓。使用該方法并通過(guò)類(lèi)似于閉合S4和S8的技術(shù)存儲(chǔ)剩余電流，實(shí)現(xiàn)了圖10 (示出了輸入和輸出)和圖11 (FFT)所示的結(jié)果。V13連接至OV并且提供5V輸出，因此該輸出波形超越所有軌道。
[0055]以下列出本發(fā)明與公知的現(xiàn)有技術(shù)之間的一些差異:
[0056]1.使用一個(gè)電感器用于不只一個(gè)目的，其中至少一個(gè)目的或用途是用于信號(hào)放大，其中當(dāng)同時(shí)使用不只一個(gè)放大器時(shí)將輸出電感器打開(kāi)并持續(xù)循環(huán)的一部分以消除電感器記憶。
[0057]2.當(dāng)一些負(fù)載斷開(kāi)時(shí)(實(shí)施例的簡(jiǎn)單延伸)時(shí)，在多個(gè)負(fù)載上共享不只一個(gè)電感器以實(shí)現(xiàn)資源共享。
[0058]3.兩個(gè)負(fù)載端子共享一個(gè)電感器。
[0059]4.使用共享的或單個(gè)電感器放大器以產(chǎn)生超過(guò)電源電壓的濾波的輸出信號(hào)(VCC或 GND)。
[0060]5.在有源于不同的信號(hào)輸出級(jí)別的以下模式中的兩個(gè)或更多個(gè)之間改變:
[0061]模式1-僅使用連接到負(fù)載的放電循環(huán)(充電從負(fù)載斷開(kāi)連接)；
[0062]模式2-使用連接到負(fù)載的充電和放電循環(huán)(D類(lèi)模式)；
[0063]模式3-使用連接到負(fù)載和電源的放電循環(huán)。
[0064]6.針對(duì)不同的負(fù)載使用同一電感器在2+以上的模式之間切換。
[0065]7.對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行全波整流(或差不多如此)并在輸出信號(hào)的不同部分使用2+以上的模式。
[0066]8.在電感器與負(fù)載之間放置開(kāi)關(guān)并在負(fù)載的相對(duì)于固定電壓(例如,-GND)的另一側(cè)放置開(kāi)關(guān)。
[0067]以上內(nèi)容不試圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，而僅是強(qiáng)調(diào)一些特征。能夠進(jìn)行改變并旨在包含這些變化。一些實(shí)施例是調(diào)制器和/或量化器設(shè)計(jì)的變型，在如何實(shí)施充電/放電以及用于實(shí)現(xiàn)電路的加工技術(shù)方面進(jìn)行改變。在定位反饋信號(hào)、對(duì)電感器充電和放電循環(huán)進(jìn)行定時(shí)等進(jìn)行額外改變也是可能的。以上實(shí)施例在本質(zhì)上旨在示例性的。而且，本文獻(xiàn)中的大多數(shù)實(shí)施例是專(zhuān)用于音頻的，但該類(lèi)型的技術(shù)適用于諸如馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器的多種不同形式的放大。
【權(quán)利要求】
1.一種具有負(fù)載的電路裝置，所述負(fù)載具有第一負(fù)載端和第二負(fù)載端，所述電路裝置包括: 至少一個(gè)電感器；以及 多個(gè)可控的開(kāi)關(guān)，耦接到所述電感器和所述負(fù)載，所述開(kāi)關(guān)用于路由經(jīng)過(guò)所述負(fù)載和所述電感器的路徑，所述開(kāi)關(guān)被配置為允許所述電感器具有多個(gè)電路功能，使得所述電感器在產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)作為共用的資源。
2.如權(quán)利要求1所述的電路裝置，其中，所述負(fù)載具有第一負(fù)載端和第二負(fù)載端，所述電路裝置還包括: 調(diào)制器； 第一反饋路徑，從所述第一負(fù)載端到所述調(diào)制器； 第二反饋路徑，從所述第二負(fù)載端到所述調(diào)制器； 其中，所述調(diào)制器操作地耦接以控制所述多個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)從而引導(dǎo)功率經(jīng)過(guò)所述電感器并經(jīng)過(guò)所述負(fù)載；以及 其中，所述調(diào)制器對(duì)所述調(diào)制器的輸入信號(hào)作出響應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中，所述調(diào)制器包括量化器。
4.如權(quán)利要求所述的 放大器電路裝置，其中， 所述多個(gè)開(kāi)關(guān)包括: 第二開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與D.C.電源之間； 第三開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二負(fù)載端與地之間； 第四開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與地之間； 第五開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一負(fù)載端與地之間； 第七開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與所述第二負(fù)載端之間； 第八開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與地之間； 第九開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與地之間； 第十開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與所述第二負(fù)載端之間； 第十一開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與所述第一負(fù)載端之間； 第十二開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與所述第一負(fù)載端之間； 第一電容器，耦接在所述第一負(fù)載端與地之間；以及 第二電容器，耦接在所述第二負(fù)載端與地之間； 電路在所述電感器周?chē)纬煽芍匦屡渲玫馁Y源。
5.如權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中，所述電感器用于信號(hào)放大并且使用所述開(kāi)關(guān)交替地耦接在多個(gè)負(fù)載端之間。
6.如權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中，所述電感器用于信號(hào)放大并且使用所述開(kāi)關(guān)交替地耦接在多個(gè)負(fù)載之間。
7.如權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中，所述電路裝置是信號(hào)放大器，并且在充電和放電循環(huán)期間，輸出信號(hào)的水平超過(guò)電源電壓。
8.如權(quán)利要求2所述的電路裝置，其中，所述電路裝置是具有兩個(gè)負(fù)載端的整流橋接式放大器，所述電感器能夠切換以在不失真的情況下驅(qū)動(dòng)兩個(gè)負(fù)載端中的每一個(gè)。
9.如權(quán)利要求8所述的電路裝置，其中，所述電路裝置在所述第二端耦接至地的同時(shí)接收來(lái)自所述第一負(fù)載端上的電感器的信號(hào)的一部分，以及在所述第一端連接至地的同時(shí)接收來(lái)自所述第二負(fù)載端上的電感器的信號(hào)的單獨(dú)部分。
10.一種具有負(fù)載的電路裝置，所述負(fù)載具有第一負(fù)載端和第二負(fù)載端，所述電路裝置包括: 至少一個(gè)電感器； 調(diào)制器； 第一反饋路徑，從所述第一負(fù)載端到所述調(diào)制器； 第二反饋路徑，從所述第二負(fù)載端到所述調(diào)制器； 多個(gè)可控開(kāi)關(guān)，耦接到所述電感器和所述負(fù)載，所述開(kāi)關(guān)用于路由經(jīng)過(guò)所述負(fù)載和所述電感器的路徑，所述開(kāi)關(guān)被配置為允許所述電感器具有多個(gè)電路功能，使得所述電感器在產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)作為共用的資源； 其中，所述調(diào)制器操作地耦接以控制所述多個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)從而引導(dǎo)功率經(jīng)過(guò)所述電感器并經(jīng)過(guò)所述負(fù)載；以及 其中，所述調(diào)制器對(duì)所述調(diào)制器的輸入信號(hào)作出響應(yīng)； 其中，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)包括: 第二開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與D.C.電源之間； 第三開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二負(fù)載端與地之間；· 第四開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與地之間； 第五開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一負(fù)載端與地之間； 第七開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與所述第二負(fù)載端之間； 第八開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與地之間； 第十二開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與所述第一負(fù)載端之間； 第一電容器，耦接在所述第一負(fù)載端與地之間；以及 第二電容器，耦接在所述第二負(fù)載端與地之間； 電路在所述電感器周?chē)纬煽芍匦屡渲玫馁Y源。
11.一種具有負(fù)載的電路裝置，所述負(fù)載具有第一負(fù)載端和第二負(fù)載端，所述電路裝置包括: 至少一個(gè)電感器； 調(diào)制器； 第一反饋路徑，從所述第一負(fù)載端到所述調(diào)制器； 第二反饋路徑，從所述第二負(fù)載端到所述調(diào)制器； 多個(gè)可控開(kāi)關(guān)，耦接到所述電感器和所述負(fù)載，所述開(kāi)關(guān)用于路由經(jīng)過(guò)所述負(fù)載和所述電感器的路徑，所述開(kāi)關(guān)被配置為允許所述電感器具有多個(gè)電路功能，使得所述電感器在產(chǎn)生輸出信號(hào)的同時(shí)作為共用的資源； 其中，所述調(diào)制器操作地耦接以控制所述多個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)從而引導(dǎo)功率經(jīng)過(guò)所述電感器并經(jīng)過(guò)所述負(fù)載；以及 其中，所述調(diào)制器對(duì)所述調(diào)制器的輸入信號(hào)作出響應(yīng)； 其中，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)包括: 第四開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與地之間；第五開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一負(fù)載端與地之間；第七開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與所述第二負(fù)載端之間；第八開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與地之間；第九開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與D.C.電源之間；第十開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與所述第二負(fù)載端之間；第十一開(kāi)關(guān)，耦接在所述第一電感器端與所述第一負(fù)載端之間；第十二開(kāi)關(guān)，耦接在所述第二電感器端與所述第一負(fù)載端之間；第一電容器，耦接在所述第一負(fù)載端與地之間；以及第二電容器，耦接在所述第二負(fù)載端與地之間；電路在所述電感器周 圍形成可重新配置的資源。
【文檔編號(hào)】H03F3/70GK103828231SQ201280047812
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】卡里·L·德拉諾 申請(qǐng)人:科萊韋奇公司