CN107360505B - 一种高效能自动调变升压电路及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高效能自动调变升压电路及控制方法，所述电路包括功率放大器、升压电路、控制电路和电压检测电路；所述功率放大器连接所述升压电路，用于将音频输入信号进行放大处理并输出音频输出信号；所述升压电路连接所述功率放大器和控制电路，用于在所述控制电路的控制下将电源电压转换为高电压并给所述功率放大器进行供电；所述电压检测电路连接所述功率放大器以及所述控制电路，用于检测所述音频输出信号并供给至所述控制电路；所述控制电路用于控制所述升压电路的开启和关闭。本发明提供的高效能自动调变升压电路可以达到高效率及高输出功率的双重目标，解决了现有升压电路效率低的问题。

Description

一种高效能自动调变升压电路及控制方法
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及一种高效能自动调变升压电路及控制方法。
背景技术
在音频放大器的应用上，可以通过升压变换器产生一个较高的PVDD输出电压来达到较高的输出功率。图1是常见的一种升压变换器的电路结构示意图。请参考图1，所述升压变换器包括输入电压VBAT、储能电感L、升压电路、输出电容C和输出电压PVDD。这种升压变换电路应用的缺点是在低输出功率的时候效率较差，因这时多一组升压电路的动作。
现有的升压转换电路为了达到较高的输出功率，在刚开机时就会将升压电路启动来让输出电压达到目标电压，因升压电路的启动本身就会造成额外的能量消耗，因此现有的升压电路能量消耗大，效率低。
发明内容
针对以上问题，本发明专利目的在于设计了一种高效能自动调变升压电路及控制方法，可以达到高效率及高输出功率的双重目标，解决了现有升压电路效率低的问题。
本发明具体的技术方案如下：
一种高效能自动调变升压电路，包括功率放大器、升压电路、控制电路和电压检测电路；
所述功率放大器连接所述升压电路，用于将音频输入信号进行放大处理并输出音频输出信号；
所述升压电路连接所述功率放大器和控制电路，用于在所述控制电路的控制下将电源电压转换为高电压并给所述功率放大器进行供电；
所述电压检测电路连接所述功率放大器以及所述控制电路，用于检测所述音频输出信号并供给至所述控制电路；
所述控制电路用于控制所述升压电路的开启和关闭；具体的，在整个电路刚启动时，控制电路控制所述升压电路关闭，直接用电源电压给所述功率放大器进行供电；当电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路开启，将电源电压转换为高电压并给所述功率放大器进行供电；当电压检测电路检测到音频输出信号小于预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路继续开启并维持一定的时间；维持时间结束时控制所述升压电路关闭，并利用所述音频输出信号的能量将所述功率放大器的输入电压由升压电压拉回至电源电压。
具体的，电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，所述控制电路控制所述升压电路迅速开启以避免产生音爆。
具体的，本发明所述功率放大器为D类功率放大器。
具体的，本发明所述高效能自动调变升压电路应用于音频放大电路中。
一种高效能自动调变升压电路的控制方法，所述高效能自动调变升压电路包括功率放大器、升压电路、控制电路和电压检测电路；所述方法包括：
升压电路启动阶段，在整个电路刚启动时，控制电路控制所述升压电路关闭，直接用电源电压给所述功率放大器进行供电；当电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路开启，将电源电压转换为高电压并给所述功率放大器进行供电；
维持阶段，当电压检测电路检测到音频输出信号小于预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路继续开启并维持一定的时间；
释放阶段，维持时间结束时控制所述升压电路关闭，并利用所述音频输出信号的能量将所述功率放大器的输入电压由升压电压拉回至电源电压。
具体的，本发明所述升压电路启动阶段，当电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，所述控制电路控制所述升压电路迅速开启以避免产生音爆。
具体的，本发明所述方法进一步包括：预先设定一个目标电压。
具体的，本发明所述方法进一步包括：预先设定维持时间，所述维持时间的设定以不影响人耳的听觉作为设定标准。
本发明提供的高效能自动调变升压电路及控制方法与现有技术相比，当输出音频信号小于目标电压时，升压电路不启动而是直接利用电源电压来提供，而当输出音频信号大于目标电压时，升压电路才启动，既可以维持高效能，也可以保持大的输出功率；在释放阶段，利用音频本身的能量来讲输出拉回电源电压，而不是利用额外的电流源来放电，以此达到高效率及高输出功率的双重效果。
附图说明
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
图1是一种常见的升压变换器的电路结构图；
图2是本发明高效能自动调变升压电路的电路图；
图3是本发明高效能自动调变升压电路的运行过程图；
图4是本发明高效能自动调变升压电路的启动阶段电压波形图；
图5是本发明高效能自动调变升压电路的维持阶段电压波形图；
图6是本发明高效能自动调变升压电路的释放阶段电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提出了一种高效能自动调变升压电路，请参阅图2，包括功率放大器201、升压电路202、控制电路203和电压检测电路204。
具体的，所述功率放大器201连接所述升压电路202，用于将音频输入信号进行放大处理并输出音频输出信号。所述升压电路202连接所述功率放大器201和控制电路203，用于在所述控制电路203的控制下将电源电压VBAT转换为高电压PVDD并给所述功率放大器201进行供电。所述电压检测电路204连接所述功率放大器201以及所述控制电路203，用于检测所述音频输出信号并供给至所述控制电路203；所述控制电路203用于控制所述升压电路202的开启和关闭。
具体的，在整个电路刚启动时，控制电路203控制所述升压电路202关闭，直接用电源电压VBAT给所述功率放大器201进行供电；当电压检测电路204检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，控制电路203控制所述升压电路202开启，将电源电压VBAT转换为高电压并给所述功率放大器201进行供电；当电压检测电路204检测到音频输出信号小于预设的目标电压时，控制电路203控制所述升压电路202继续开启并维持一定的时间；维持时间结束时控制所述升压电路202关闭，并利用所述音频输出信号的能量将所述功率放大器201的输入电压由升压电压拉回至电源电压VBAT。
具体的，本发明所述功率放大器201为D类功率放大器201。所述高效能自动调变升压电路202应用于音频放大电路中。
本发明还提供一种高效能自动调变升压电路的控制方法，所述高效能自动调变升压电路包括功率放大器201、升压电路202、控制电路203和电压检测电路204。
请参阅图3，在音频的应用上，将自动启动分成三个阶段：启动阶段、维持阶段和释放阶段，来避免影响输出音频的品质。第一阶段为启动阶段，这段时间的启动速度必须跟的上音频的速度来避免爆音的发生；第二阶段为维持阶段，目的是避免升压电路太频繁的启动关闭，所以我们会设定一段维持时间，确定音频已经降下来了才将升压电路关闭；第三阶段为释放阶段，这段时间为了节省能量消耗，利用音频本身的能量来将输出拉回电池电压，而不是利用额外的电流源来放电，以此达到高效能高输出功率的双重效果。
具体的，所述方法具体包括启动阶段、维持阶段和释放阶段。
启动阶段，在整个电路刚启动时，控制电路203控制所述升压电路202关闭，直接用电源电压VBAT给所述功率放大器201进行供电；当电压检测电路204检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，控制电路203控制所述升压电路202开启，将电源电压VBAT转换为高电压并给所述功率放大器201进行供电。
具体的，因在实际应用上，例如音频放大应用，输出音频并不会一直维持大音频输出，在这时候是可以不启动升压电路而是将输出维持在电池电压。而在大音频输出的时候，才将升压电路启动，如此一来既可以维持高效能，也可以保持大的输出功率。
当输出音频信号小于目标电压时，升压电路不启动而是直接利用电源电压来提供，而当输出音频信号大于目标电压时，升压电路才启动。请参阅图4为启动时的电压波形图，因为大部份的音频信号是落在100～10kH之间，所以当升压电路启动时，控制所述升压电路202必须迅速开启以避免产生音爆。
维持阶段，当电压检测电路204检测到音频输出信号小于预设的目标电压时，控制电路203控制所述升压电路202继续开启并维持一定的时间。
具体的，第二阶段部份为维持阶段，请参阅图5，当输出音频信号低于目标电压时，维持时间开始计数。维持时间的目的主要是避免升压太频繁的启动和关闭，但又不能影响到输出音频的品质。因一般人耳能够听到的最低频率为20Hz，所以维持时间的设定以不影响人耳的听觉作为设定标准。在实际应用上只要在大于维持时间内输出音源没有再超过目标电压我们就会将升压电路关闭来达到高效率及高输出功率的双重目标。
释放阶段，维持时间结束时控制所述升压电路202关闭，并利用所述音频输出信号的能量将所述功率放大器201的输入电压由升压电压拉回至电源电压VBAT。
具体的，为了节省不必要的电荷消耗在释放时间部份主要是通过输出音源本身的能量来将升压电压拉回电池电压，而不是利用额外的电流源来放电。因透过额外的放电电路会造成不必要的电荷消耗而造成效率的降低，所以我们的释放时间并不是固定的。请参阅图6，而当电压被本身输出音源的能量拉回到接近电池电压时，会将输出电压切换到电池电压。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种高效能自动调变升压电路，其特征在于，包括功率放大器、升压电路、控制电路和电压检测电路；
所述功率放大器连接所述升压电路，用于将音频输入信号进行放大处理并输出音频输出信号；
所述升压电路连接所述功率放大器和控制电路，用于在所述控制电路的控制下将电源电压转换为高电压并给所述功率放大器进行供电；
所述电压检测电路连接所述功率放大器以及所述控制电路，用于检测所述音频输出信号并供给至所述控制电路；
所述控制电路用于控制所述升压电路的开启和关闭；具体的，在整个电路刚启动时，控制电路控制所述升压电路关闭，直接用电源电压给所述功率放大器进行供电；当电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路开启，将电源电压转换为高电压并给所述功率放大器进行供电；当电压检测电路检测到音频输出信号小于预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路继续开启并维持一定的时间；维持时间结束时控制所述升压电路关闭，并利用所述音频输出信号的能量将所述功率放大器的输入电压由升压电压拉回至电源电压；
当电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，所述控制电路控制所述升压电路迅速开启以避免产生音爆；所述功率放大器为D类功率放大器；所述高效能自动调变升压电路应用于音频放大电路中。
2.一种如权利要求1所述高效能自动调变升压电路的控制方法，其特征在于，所述高效能自动调变升压电路包括功率放大器、升压电路、控制电路和电压检测电路；所述方法包括：
升压电路启动阶段，在整个电路刚启动时，控制电路控制所述升压电路关闭，直接用电源电压给所述功率放大器进行供电；当电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路开启，将电源电压转换为高电压并给所述功率放大器进行供电；
维持阶段，当电压检测电路检测到音频输出信号小于预设的目标电压时，控制电路控制所述升压电路继续开启并维持一定的时间；
释放阶段，维持时间结束时控制所述升压电路关闭，并利用所述音频输出信号的能量将所述功率放大器的输入电压由升压电压拉回至电源电压；
所述升压电路启动阶段，当电压检测电路检测到音频输出信号达到预设的目标电压时，所述控制电路控制所述升压电路迅速开启以避免产生音爆；
所述方法进一步包括：预先设定一个目标电压；
预先设定维持时间，所述维持时间的设定以不影响人耳的听觉作为设定标准。
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