混合反饋控制的振蕩調製器和開關功率放大器系統的製作方法

2023-09-18 01:25:30 1

專利名稱：混合反饋控制的振蕩調製器和開關功率放大器系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的通用開關放大器本發明涉及的通用自激振蕩放大器被公開。放大器一般被設計來處理輸 入激勵的廣泛範圍和負載阻抗的全部複雜程度。此外，放大器需要在極端的 測試平臺情況下照常工作。我們能定義兩種截然不同的狀態-狀態標準揚聲器負載 音樂激勵(stimuli)測試矩形、脈衝響應複雜負載、開路、容性、 過載/恢復激勵要設計一種在兩種狀態中都可以最佳工作的控制系統是很有挑戰性的。 一般地，需要在性能和穩定性之間折衷，結果使得放大器將不能在兩種狀態 中任意一種狀態最佳地工作，但在兩種狀態中提供折衷性能。

圖16說明了對於現有技術的新發明，根據負載自適應控制(LAC)方 法，實現了被最優化到操作的每個狀態的兩個或多個迴路傳輸函數之間的變 換。負載自適應控制方法是通用的，並可以被應用到任意開關放大器，然而 優選為自激振蕩類型。優選地，LAC具有兩種不同的狀態和兩個相關的迴路傳輸函數LSI (s)、 LS (2)。與由現有技術設計的折衷不同，其顯著優點是自適應反饋迴路現在 能被最優化為兩個概述的不同實際領域的狀態，增強了兩種狀態中的性能和 魯棒穩定性。狀態檢測可以由負載檢測裝置、輸出電流/電壓檢測裝置、輸入信號檢 測裝置、模擬或數字或可替換的裝置來實現。如圖15所示，在一個優選方 法中通過測量前向通路迴路補償器D (s)的電壓來檢測狀態。自激振蕩放 大器可以作為HCOM實例在圖13中在實施方式中被示出，其中負載自適應
控制能方便地在包括具有附加的C (S)反饋通路和D (S)前向通路的基本HCOM放大器的第三迴路中被實現，來控制增強的濾波器和系統的傳輸函 數。假定僅LSI (s)被最優化為正規狀態，與傳統的折衷迴路傳輸函數的 設計相比較，在狀態1中迴路增益帶寬能被顯著地擴展，高達10-15dB。當 進入狀態2時，由於LS1 (s)在狀態2中不是魯棒穩定的，D (s)塊補償 器可能會開始飽和狀態。 一旦額定範圍電壓的輸出被檢測到，D (s)就被設 置到狀態2，所述狀態2通常是具有更低增益和帶寬的補償器模式。在超時 時段之後，補償器被復位到狀態l，並且此後合成負載自適應控制系統將一 直用於實際的狀態。
權利要求
1. 一種自激振蕩放大器系統，該系統包括脈衝調製器(11、21)，用於調製輸入信號(Vi)以形成脈衝調製信號；開關功率放大級(11、21)，用於所述脈衝調製信號的放大；無源濾波器(12、22)，用於解調開關輸出信號；其特徵在於該系統還包括從開關級輸出端(Vp)施加的第一反饋(13、23)通路；從濾波器輸出端(Vo)施加的第二反饋(14、24)通路；用於通過從所述輸入信號(Vi)中減去來自所述兩個反饋通路的信號以形成誤差信號(Ve)的裝置；以及前向通路(17、27)，用於將所述信號形成裝置連接到所述脈衝調製器以形成閉合迴路；所述第一和第二反饋通路以及所述前向通路具有傳輸函數(A1(s)、A2(s)、B(s))以確保所述閉合迴路的自激振蕩條件。
2. 根據前述權利要求所述的自激振蕩放大器系統，其中所述第一反饋 通路13的DC反饋增益KA1和所述第二反饋通路14的DC反饋增益KA2 通過加權因數P被加權，KA1=(3KA2。
3. 根據權利要求2所述的自激振蕩放大器系統，其中為了提高來自所 述第二反饋通路的迴路增益和帶寬以減少與濾波器有關的失真並提高傳輸 函數濾波器Q值的靈敏度，P<<1。
4. 根據前述權利要求中任一項權利要求所述的自激振蕩放大器系統， 其中所述第一反饋通路具有低通或集成特徵。
5. 根據前述權利要求中任一項權利要求所述的自激振蕩放大器系統， 其中所述第一反饋通路具有低通特徵，而所述第二反饋通路具有相位超前特 徵。
6. 根據前述權利要求中任一項權利要求所述的自激振蕩放大器系統， 其中為了提高音頻頻帶內的系統迴路增益帶寬並實現具有良好條件的調製 信號，前向通路補償塊具有延遲特徵。
7. 根據前述權利要求所述的自激振蕩放大器系統，其中所述前向通路包括具有傳輸函數B (s)的補償塊。
8. 根據前述權利要求中任一項權利要求所述的自激振蕩放大器系統，其特徵在於，脈衝調製是通過使用非滯後比較器實現的，由此振蕩頻率被確定為第一反饋、第二反饋、前向通路濾波器B (s)和傳播延遲的總相位延 遲為180度的頻率。
9. 根據前述權利要求中任一項權利要求所述的自激振蕩放大器系統， 其中通過化<61=1的實現，濾波器固有 頻率和濾波器Q值被利用以提高來自所述第二反饋通路的總迴路增益帶寬 影響。
10. 根據前述權利要求中任一項權利要求所述的自激振蕩放大器系統， 其特徵在於，附加迴路補償是由來自所述濾波器輸出端的第三反饋通過單獨 的反饋通路C (s)施加的，從輸入節點減去反饋信號後提供給附加前置放 大器級D (s)以形成補償後的輸入信號。
11. 根據權利要求10所述的自激振蕩放大器系統，其特徵在於，反饋 通路塊C (s)與所述第二反饋通路A2 (s)相同。
12. 根據權利要求1-11中任一項權利要求所述的自激振蕩放大器系統， 該系統還包括根據輸入激勵和負載特徵而在一個、多個或所有迴路中的兩個 或多個迴路傳輸函數之間自適應地轉換的裝置。
13. 根據權利要求12所述的自激振蕩放大器系統，其中所述自適應裝 置包括在所述前向通路中的濾波塊，所述濾波塊根據所述輸入激勵和負載特 徵而被設置為在具有不同濾波函數的兩種狀態之間是可轉換的。
14. 根據權利要求13所述的自激振蕩放大器系統，其中所述狀態轉換 由所述前向通路濾波塊的輸出電壓確定。
15. —種開關功率放大器，該開關功率放大器包括脈衝調製器，用於調製輸入以形成脈衝調製信號；開關功率放大級，用於所述脈衝調製信號的放大；無源濾波器，用於解調開關輸出信號；以及 至少一個反饋迴路；其特徵在於，該開關功率放大器還包括根據輸入激勵和負載特徵而在一個、多個或所 有迴路中的兩個或多個迴路傳輸函數之間自適應地轉換的裝置。
16. 根據權利要求15所述的開關功率放大器，其中所述自適應裝置包 括在前向通路中的濾波塊，所述濾波塊根據所述輸入激勵和負載特徵而被設 置為在具有不同濾波函數的兩種狀態之間是可轉換的。
17.根據權利要求16所述的自激振蕩放大器系統，其中所述狀態轉換 由所述前向通路濾波塊的輸出電壓確定。
全文摘要
一種混合反饋控制的振蕩調製器(HCOM)，該混合反饋控制的振蕩調製器具有來自所述開關級的輸出電壓Vp的第一反饋通路和來自濾波器輸出Vo的第二反饋通路，所述兩個反饋通路被迭加以提供加權的狀態反饋信號Vf。所述狀態反饋通路信號被從輸入信號中減去以形成誤差信號，所述誤差信號被前向通路補償塊B(s)濾波，通過提供給所述脈衝調製器來閉合迴路，所述迴路具有傳輸函數以使自激振蕩能在閉合迴路系統中被建立。在優選的實施方式中，所述第一反饋通路具有低通特徵並且第二反饋通路具有超前特徵，所述第一反饋通路被加權因數β加權。下一個實施方式包括沒有前向通路裝置B(s)的純無源實現和第三反饋迴路的應用，以增強全局放大器的性能。
文檔編號H03F3/217GK101395793SQ200780007407
公開日2009年3月25日 申請日期2007年3月2日 優先權日2006年3月3日
發明者K·尼爾森, P·尤塞夫 申請人:B&O Ice動力公司