CN108649812A

CN108649812A - 一种智能轨电源管理系统

Info

Publication number: CN108649812A
Application number: CN201810580880.2A
Authority: CN
Inventors: 梁念忠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-06-07
Publication date: 2018-10-12

Abstract

本发明公开了一种智能轨电源管理系统，包括电源部分和CH1数字功放部分，所述电源部分包括交流输入模块、EMI滤波器、浪涌抑制模块和主电源，交流输入模块连接EMI滤波器，EMI滤波器还连接浪涌抑制模块和交流断电保护模块，浪涌抑制模块还连接交流模式整流桥及滤波电容，本发明通过实时追踪电源电压，使输出电压与轨电压之间的差最小化，从而提升整体效率。SRM系统将输出信号反馈至电源，并调制轨电压，从而减少热耗散进而提升效率。

Description

一种智能轨电源管理系统

技术领域

本发明涉及一种电源管理系统，具体是一种智能轨电源管理系统。

背景技术

在很多功放的输出级中，效率是输出到负载的电压与来自电源的轨电压之间的差。这适用于AB类、B类、C类、D类、G类、H类和TD类功放任意一种拓扑结构，尽管它们有着不同的绝对效率和相对于输出功率的取决于负载的效率。本设计的智能轨管理技术（SRM）通过实时追踪电源电压，使输出电压与轨电压之间的差最小化，从而提升整体效率。SRM系统将输出信号反馈至电源，并调制轨电压，从而减少热耗散进而提升效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能轨电源管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能轨电源管理系统，包括电源部分和CH1数字功放部分，所述电源部分包括交流输入模块、EMI滤波器、浪涌抑制模块和主电源，交流输入模块连接EMI滤波器，EMI滤波器还连接浪涌抑制模块和交流断电保护模块，浪涌抑制模块还连接交流模式整流桥及滤波电容，交流模式整流桥及滤波电容还分别连接高频功率主变化模块、输入欠压超压保护模块和辅助电源启动前电源模块，高频功率主变化模块还分别连接温度监控模块一、高频功率整流器及滤波电容、超温保护模块、过流及限流保护模块和PWM主控制模块，PWM主控制模块还分别连接交流断电保护模块、超温保护模块、过流及限流保护模块、光电隔离同步耦合模块、输入欠压超压保护模块和辅助电源启动前电源模块，高频功率整流器及滤波电容还连接主电源，主电源还分别连接负电源、主电源、高频功率次变换模块和稳压取样模块，高频功率整流器还连接频率辅助同步模块和小功率整流器及滤波电容，小功率整流器及滤波电容还连接辅助电源，光电隔离同步耦合模块还连接电源管理模块一和稳压取样模块，电源管理模块一还分别连接散热风扇、温度监控模块一、音频采样控制模块和前级DSP/单片机，CH1数字功放部分包括前级管理单片机保护系统、温度监控模块二、DSP数据信息模块、电源管理模块二和数模调制器，前级管理单片机保护系统分别连接温度监控模块二、DSP数据信息模块、数模调制器、电源管理模块二、散热风扇、保护模块和频率辅助同步模块，温度监控模块二还连接过流放大/钳位模块和信息数据同步传输模块，数模调制器分别连接反馈模块、过流放大/钳位模块、门驱动逻辑模块、肖峰监测模块和输入放大器及音频反馈模块，保护模块还分别连接过流放大/钳位模块和电压信息测量模块，反馈模块还连接输出电感电容滤波器、D类功率场效应管一和D类功率场效应管B，D类功率场效应管一还连接温度检测模块三，D类功率场效应管二还连接温度检测模块四，输出电感电容滤波器还连接电流检测模块，电流检测模块还连接电压信息测量模块，电压信息测量模块还连接扬声器接口。

作为本发明的进一步技术方案：所述音频采样控制模块包括CH1音频采样控制模块、CH2音频采样控制模块、CH3音频采样控制模块和CH4音频采样控制模块。

作为本发明的进一步技术方案：所述电源管理模块具体为单片机。

作为本发明的进一步技术方案：所述辅助电源、主电源和负电源均连接CH1数字功放部分。

作为本发明的进一步技术方案：所述保护模块包括过热启动保护、过流启动保护和短路保护。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、更低的空载消耗：由于输出级空载耗散与轨电压指数相关，通过降低静止时的轨电压，可以不断减少对能源有较高需求设计的消耗。例如，如果一个输出级的轨电压在满标称值（假设+/-150Vdc电源）时，空载状态下消耗12.5W，那么电压约为一半值（+/-60Vdc）时，可将其空闲耗散降低至3.3W，也就是说每通道纯节约了9.5W；

2、更低的可听本底噪声：基本上，开关模式的功放作为一个乘法器工作，提供的输出电压是轨电压乘以输出开关的“开”状态，因此轨电压的降低实现开环回路本底噪声的降低。再用之前的例子，轨电压从+/-150Vdc降到+/-60Vdc将在输出级给与相应降低6 dB的本底噪声；

3、减少电磁兼容性问题：不需要的射频辐射取决于开关电压的平方和电流值。若不出现其它状况，默认持续将轨电压减半，从而将不需要的射频功率降低至1/4。

4、在低负载时提升效率：如前所述，轨电压和输出电压如果接近，可以提升效率。现在的功率设备的开关损耗远远大于传导损耗，从而效率是由为获得特定输出电压，和电流而必须转换的能量多少而决定的。由于轨电压与信号振幅十分接近，开关损耗将会降低，(效率是输出到负载的电压与来自电源的轨电压之差)。

附图说明

图1为电源部分的方框图；

图2为CH1数字功放部分的方框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，一种智能轨电源管理系统，包括电源部分和CH1数字功放部分，所述电源部分包括交流输入模块、EMI滤波器、浪涌抑制模块和主电源，交流输入模块连接EMI滤波器，EMI滤波器还连接浪涌抑制模块和交流断电保护模块，浪涌抑制模块还连接交流模式整流桥及滤波电容，交流模式整流桥及滤波电容还分别连接高频功率主变化模块、输入欠压超压保护模块和辅助电源启动前电源模块，高频功率主变化模块还分别连接温度监控模块一、高频功率整流器及滤波电容、超温保护模块、过流及限流保护模块和PWM主控制模块，PWM主控制模块还分别连接交流断电保护模块、超温保护模块、过流及限流保护模块、光电隔离同步耦合模块、输入欠压超压保护模块和辅助电源启动前电源模块，高频功率整流器及滤波电容还连接主电源，主电源还分别连接负电源、主电源、高频功率次变换模块和稳压取样模块，高频功率整流器还连接频率辅助同步模块和小功率整流器及滤波电容，小功率整流器及滤波电容还连接辅助电源，光电隔离同步耦合模块还连接电源管理模块一和稳压取样模块，电源管理模块一还分别连接散热风扇、温度监控模块一、音频采样控制模块和前级DSP/单片机，CH1数字功放部分包括前级管理单片机保护系统、温度监控模块二、DSP数据信息模块、电源管理模块二和数模调制器，前级管理单片机保护系统分别连接温度监控模块二、DSP数据信息模块、数模调制器、电源管理模块二、散热风扇、保护模块和频率辅助同步模块，温度监控模块二还连接过流放大/钳位模块和信息数据同步传输模块，数模调制器分别连接反馈模块、过流放大/钳位模块、门驱动逻辑模块、肖峰监测模块和输入放大器及音频反馈模块，保护模块还分别连接过流放大/钳位模块和电压信息测量模块，反馈模块还连接输出电感电容滤波器、D类功率场效应管一和D类功率场效应管B，D类功率场效应管一还连接温度检测模块三，D类功率场效应管二还连接温度检测模块四，输出电感电容滤波器还连接电流检测模块，电流检测模块还连接电压信息测量模块，电压信息测量模块还连接扬声器接口。

音频采样控制模块包括CH1音频采样控制模块、CH2音频采样控制模块、CH3音频采样控制模块和CH4音频采样控制模块。电源管理模块具体为单片机。辅助电源、主电源和负电源均连接CH1数字功放部分。保护模块包括过热启动保护、过流启动保护和短路保护。

本发明的工作原理是：本设计的PFC41000数字功放：

（1）电源带因数校正（PFC）的智能轨电源管理技术，带本智能轨电源管理技术的PFC41000数字功放即使在负载很大时，也可很好的利用主电源来供电。主要优点是输入因数功率提高，输入谐波电流减小，降低了电源对电网及其他设备的干扰，在使用相同功耗负载的条件下，输入电流有效值明显减小，减低了对线路，开关，连接件等电流容量的要求，由于有升压斩波电路，电源允许的输入电压范围扩大，通常可以达到95V---265V，能适应各国不同的电压网，极大提高了电源装置的可靠性和灵活性。

（2）由于是通过监控功放的输出电压来进行高效率电源管理，省略了繁琐的多级转换，直接控制电源的供电系统，可根据音量大小实时追踪并提供相应能量的轨电压给功放，使功放输出电压与轨电压之间的差最小化，从而提升整体效率、减少热损耗、节能的目的，这样有利于提高PFC4100数字功放的控制精度及效率.，同时具备体积小重量轻的优点。

（3）固定频率PWM脉宽调制技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值)。利用这项技术将模拟的音频信号进行调制成含有音频信号波形及幅值的一系列不同宽度的脉冲数字信号，从而完成从模拟信号变成数字信号的过程。

（4）输出调制滤波“利用精确的低通滤波技术更好的滤除数字信号从而得到更好的模拟音频功率信号。即滤除了调制中的高频数字信号又几乎无任何损失的还原了放大后的模拟音频功率信号。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种智能轨电源管理系统，包括电源部分和CH1数字功放部分，其特征在于，所述电源部分包括交流输入模块、EMI滤波器、浪涌抑制模块和主电源，交流输入模块连接EMI滤波器，EMI滤波器还连接浪涌抑制模块和交流断电保护模块，浪涌抑制模块还连接交流模式整流桥及滤波电容，交流模式整流桥及滤波电容还分别连接高频功率主变化模块、输入欠压超压保护模块和辅助电源启动前电源模块，高频功率主变化模块还分别连接温度监控模块一、高频功率整流器及滤波电容、超温保护模块、过流及限流保护模块和PWM主控制模块，PWM主控制模块还分别连接交流断电保护模块、超温保护模块、过流及限流保护模块、光电隔离同步耦合模块、输入欠压超压保护模块和辅助电源启动前电源模块，高频功率整流器及滤波电容还连接主电源，主电源还分别连接负电源、主电源、高频功率次变换模块和稳压取样模块，高频功率整流器还连接频率辅助同步模块和小功率整流器及滤波电容，小功率整流器及滤波电容还连接辅助电源，光电隔离同步耦合模块还连接电源管理模块一和稳压取样模块，电源管理模块一还分别连接散热风扇、温度监控模块一、音频采样控制模块和前级DSP/单片机，CH1数字功放部分包括前级管理单片机保护系统、温度监控模块二、DSP数据信息模块、电源管理模块二和数模调制器，前级管理单片机保护系统分别连接温度监控模块二、DSP数据信息模块、数模调制器、电源管理模块二、散热风扇、保护模块和频率辅助同步模块，温度监控模块二还连接过流放大/钳位模块和信息数据同步传输模块，数模调制器分别连接反馈模块、过流放大/钳位模块、门驱动逻辑模块、肖峰监测模块和输入放大器及音频反馈模块，保护模块还分别连接过流放大/钳位模块和电压信息测量模块，反馈模块还连接输出电感电容滤波器、D类功率场效应管一和D类功率场效应管B，D类功率场效应管一还连接温度检测模块三，D类功率场效应管二还连接温度检测模块四，输出电感电容滤波器还连接电流检测模块，电流检测模块还连接电压信息测量模块，电压信息测量模块还连接扬声器接口。

2.根据权利要求1所述的一种智能轨电源管理系统，其特征在于，所述音频采样控制模块包括CH1音频采样控制模块、CH2音频采样控制模块、CH3音频采样控制模块和CH4音频采样控制模块。

3.根据权利要求1所述的一种智能轨电源管理系统，其特征在于，所述电源管理模块具体为单片机。

4.根据权利要求1所述的一种智能轨电源管理系统，其特征在于，所述辅助电源、主电源和负电源均连接CH1数字功放部分。

5.根据权利要求1所述的一种智能轨电源管理系统，其特征在于，所述保护模块包括过热启动保护、过流启动保护和短路保护。