CN111836164A - 升压供电方法和电路、音频装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种升压供电方法、升压供电电路和音频装置，可以适应音频输入信号的大小提供不同的升压，降低音频功放器的功率损耗。升压供电方法包括：根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号；根据所述功率检测标志信号判断是否需要升压；若需要升压，则生成升压控制信号，并根据所述功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号；根据所述升压控制信号开启升压模式，输出升压为功率输出级电路供电，并按照升压阈值设置信号控制升压值。

Description

升压供电方法和电路、音频装置

技术领域

本发明涉及音频功放技术领域，具体涉及一种升压供电方法、升压供电电路和音频装置。

背景技术

随着智能手机等便携设备对静态功耗和动态功耗的要求越来越高，对音频功放器也要求更低的静态功耗和动态功耗。音频功放器中包括功率输出级电路，目前通常采用升压电路例如boost升压电路(也称升压斩波电路)或者电荷泵升压电路来供电。

发明人研究发现，在音频输入信号较小时，如果功率输出级电路还采用上述升压电路供电，音频功放器的功率损耗会很大。

发明内容

基于此，本发明提供一种升压供电方法、升压供电电路和音频装置，可以降低音频功放器的功率损耗。

第一方面，提供一种升压供电方法，包括：

根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号，所述功率检测标志信号为电平信号序列；

根据功率检测标志信号判断是否需要升压；

若需要升压，则生成升压控制信号，并根据功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号；

根据升压控制信号开启升压模式，输出升压为功率输出级电路供电，并按照升压阈值设置信号控制升压值。

其中一个实施例中，还包括预先设置多个不同的升压功率阈值以及与各个升压功率阈值对应的降压功率迟滞阈值的步骤，所述根据音频输入信号的大小产生功率检测标志信号的步骤包括：根据音频输入信号的大小折算功率输出级电路输出信号的输出功率，将输出功率与各个升压功率阈值或其对应的降压功率迟滞阈值进行比较，若输出功率升至大于一个升压功率阈值，生成一个高电平信号，若音频输入信号降至小于一个降压功率迟滞阈值，生成一个低电平信号，得到的电平信号序列作为所述功率检测标志信号。

其中一个实施例中，所述升压供电方法还包括预先设置多个不同的升压阈值以及与各个升压阈值对应的降压迟滞阈值的步骤，所述根据音频输入信号的大小产生功率检测标志信号的步骤包括：将音频输入信号与各个升压阈值或其对应的降压迟滞阈值进行比较，若音频输入信号升至大于一个升压阈值，生成一个高电平信号，若音频输入信号降至小于一个降压迟滞阈值，生成一个低电平信号，将得到的电平信号序列作为所述功率检测标志信号。

其中一个实施例中，所述根据功率检测标志信号判断是否需要升压包括，若功率输出级电路的输出功率大于最小的升压功率阈值时，根据对应得到的功率检测标志信号判定需要升压，若低于最小的降压功率迟滞阈值时，根据对应得到的功率检测标志信号判定不需要升压。

其中一个实施例中，若判定不需要升压，开启直通模式，输出电池电压为功率输出级电路供电。

其中一个实施例中，在供电模式从升压模式切换到直通模式时，在预设计数时间后开启直通模式，在预设计数时间内继续保持升压模式。

第二方面，提供一种升压供电电路，包括：

功率检测电路，用于接入音频输入信号，并根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号，所述功率检测标志信号为电平信号序列；

升压控制电路，与所述功率检测电路连接，用于基于所述功率检测标志信号判断是否需要升压，如需要升压，则输出升压控制信号，并基于功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号；

自适应升压电路，与所述升压控制电路连接，用于响应升压控制信号输出升压，并按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。

其中一个实施例中，所述功率检测电路包括电压产生电路、N个比较器及M个逻辑电路，N为偶数，且N大于等于2，M＝N/2；N个比较器分为M组，每组包括两个比较器；所述电压产生电路包括M个输出端，每个输出端均输出一升压阈值或与该升压阈值对应的降压迟滞阈值，各个输出端输出的升压阈值或降压迟滞阈值不同；

每组比较器中各比较器的第一输入端连接在一起，且相连处连接所述电压产生电路对应的一输出端；每组比较器中，其中一个比较器的第二输入端接入音频功放器中第一级放大器输出的差分输出信号VOP1，另一个比较器的第二输入端接入差分输出信号VON1；每组比较器均对应连接一逻辑电路，其中一个比较器的输出端连接一逻辑电路的第一输入端，另一个比较器的输出端连接该一逻辑电路的第二输入端；

每组比较器中各比较器用于在差分输出信号VOP1或差分输出信号VON1大于对应的升压阈值时输出高电平，小于对应的降压迟滞阈值时输出低电平；各个逻辑电路用于在至少一个输入为高电平时输出高电平，在输入均为低电平时输出低电平，各个逻辑电路输出的信号序列作为所述功率检测标志信号。

在其中一个实施中，所述功率检测电路还包括运算放大电路AMP1和运算放大电路AMP2；所述电压产生电路包括NMOS管MN1、PMOS管MP1、PMOS管MP2、N个分压电阻以及N个开关；

所述运算放大电路AMP1的第一输入端接入音频功放器中第一级放大器的输出共模电平VCOM1，第二输入端与输出端连接；所述运算放大电路AMP2的第一输入端接入基准电压VREF，第二输入端与NMOS管MN1的源端连接，输出端还连接NMOS管MN1的栅端；所述NMOS管MN3的漏端与PMOS管MP1的漏端连接，源端接地；所述PMOS管MP1的源端、PMOS管MP2的源端接入电源电压，PMOS管MP1的栅端与PMOS管MP2的栅端连接，PMOS管MP1的栅端与漏端连接在一起；

各分压电阻依次串联，沿电流方向首端的分压电阻与PMOS管MP2的漏端连接，末端的分压电阻与运算放大电路AMP1的输出端连接，各个分压电阻沿电流方向分为M个分压组，每个分压组包括两个分压电阻；各个开关分为M个开关组，每个开关组包括两个开关；每个开关组中两个开关的选择性通断可以使得对应的分压组输出两个不同的电压，每个分压组中输出的较大分压为升压阈值，较小分压为降压迟滞阈值；每组开关对应连接一组分压电阻，各个开关的第一端连接一分压电阻，每组开关的第二端连接在一起，各组开关的第二端连接处作为所述电压产生电路的输出端，以输出升压阈值或降压迟滞阈值；

各组开关中各个开关还连接逻辑电路，所述逻辑电路用于产生开关控制信号控制对应的两个开关的交替关断和闭合，在开关控制信号为低电平时，各组开关的连接处输出升压阈值，在开关信号为高电平时输出降压迟滞阈值。

在其中一个实施中，所述自适应升压电路包括boost升压电路和分压选择产生电路，所述boost升压电路与所述分压选择产生电路连接；

所述boost升压电路用于接入升压控制信号，在升压控制信号为高电平时输出升压；所述分压选择产生电路用于接入升压阈值设置信号，根据升压阈值设置信号的大小选择输出相应的分压，利用输出的分压控制升压的大小。

在其中一个实施中，所述boost升压电路包括运算放大器AMP3、电流检测器、脉宽调制器、NMOS管MN2、NMOS管MN3、电感、电容和逻辑控制电路；

所述运算放大器AMP3的第一输入端与所述分压选择产生电路连接，以接入所述分压选择产生电路提供的分压，第二输入端用于接入基准分压，所述运算放大器AMP3用于将分压选择产生电路提供的分压钳位至基准分压，所述运算放大器AMP3的输出端与脉宽调制器的第一输入端连接；所述脉宽调制器的第二输入端连接电流检测器的一端，所述电流检测器的另一端连接NMOS管MN2的源端，所述脉宽调制器的输出端与所述逻辑控制电路连接，所述逻辑控制电路的第一输出端与所述NMOS管MN2的栅端连接，所述逻辑控制电路的第二输出端与所述NMOS管MN3的栅端连接；所述NMOS管MN2的漏端以及NMOS管MN3的漏端均通过电感L1接入电源电压VDD，所述NMOS管MN3的源端与所述分压选择产生电路连接，所述NMOS管MN3的源端输出升压；

所述逻辑控制电路用于接入所述升压控制信号，在升压控制信号为高电平时，控制NMOS管MN2和NMOS管MN3导通，从而输出升压。

在其中一个实施例中，所述boost升压电路还包括电容C1，电容C1的一端连接NMOS管MN3的源端，另一端接地；所述逻辑控制电路还用于在升压控制信号为低电平时，控制NMOS管MN3导通，NMOS管MN2关断。

在其中一个实施例中，所述升压控制电路包括计数器，用于在功率检测标志信号为零时，进行计数，达到计数值时输出为低电平的升压控制信号。

在其中一个实施例中，所述分压选择产生电路包括开关选择器和至少两个分压电阻，各个分压电阻依次串联，沿电流方向首端的分压电阻的第一端连接所述NMOS管MN3的源端，末端分压电阻的第二端接地，首端分压电阻至倒数第二个分压电阻的第二端与开关选择器连接，开关选择器还与运算放大器AMP3的第一输入端连接，以提供分压。

第三方面，提出一种音频装置，所述音频装置包括音频功放器和供电电路，所述音频功放器包括功率输出级电路，所述升压供电电路包括：

功率检测电路，用于接入所述音频功放器的音频输入信号，并根据音频输入信号的大小产生功率检测标志信号；

升压控制电路，与所述功率检测电路连接，用于基于功率检测标志信号判断是否需要升压，如需要升压，则输出升压控制信号，并基于功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号；

自适应升压电路，分别与所述升压控制电路、功率输出级电路连接，用于响应升压控制信号输出升压为所述功率输出级电路供电，并按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。

上述升压供电方法、升压供电电路和音频装置，根据音频输入信号的大小能够产生功率检测标志信号，在需要升压时，又可以根据功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号，然后利用升压阈值设置信号控制升压值，因此能够适应音频输入信号的大小提供不同的升压，降低音频功放器的功率损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例中的升压供电方法的流程示意图；

图2为本发明第二实施例中的升压供电方法的流程示意图；

图3为本发明第三实施例中的升压供电方法的流程示意图；

图4为本发明一个实施例中的升压供电电路的结构示意图；

图5为本发明另一个实施例中的升压供电电路的结构示意图；

图6为本发明一实施例中的功率检测电路的结构示意图；

图7为本发明一具体实施例中的功率检测电路的结构示意图；

图8为本发明一具体实施例中升压控制信逻辑示意图；

图9为本发明一具体实施例中与图8对应的数字逻辑时序示意图；

图10为本发明另一具体实施例中升压控制信逻辑示意图；

图11为本发明另一具体实施例中与图10对应的数字逻辑时序示意图；

图12为本发明一实施例中的自适应升压电路的结构示意图；

图13为本发明一具体实施例中的自适应升压电路的结构示意图；

图14为本发明一具体实施例中的分压选择产生电路的结构示意图；

图15为本发明一实施例中的音频装置的结构示意图；

图16为本发明另一实施例中的音频装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

如背景技术所述，目前通常采用升压电路例如boost升压电路或者电荷泵升压电路来给音频功放器的功率输出级电路供电。发明人研究发现，在音频输入信号较小时，如果功率输出级电路还采用上述升压电路供电，音频功放器的功率损耗会很大。

基于此，本发明实施例提供一种升压供电方法，可以降低音频功放器的功率损耗。

图1为本发明一实施例中的升压供电方法的流程示意图，请参阅图1，该实施例中的升压供电方法包括步骤102至步骤108：

步骤102，根据音频输入信号的功率大小例如电压大小产生功率检测标志信号。

具体实现时，功率检测标志信号可以是一个信号序列，不同大小的音频输入信号对应的功率检测标志信号值可以不同，有利于后续根据功率检测标志信号得到不同大小的升压阈值设置信号，从而控制不同的升压值。在一个实施例中，如图2所示，所述升压供电方法还包括步骤201，预先设置多个不同的升压阈值以及与各个升压阈值对应的降压迟滞阈值的。步骤102则包括：步骤1021，将音频输入信号与预先设置的各个升压阈值或其对应的降压迟滞阈值进行比较，若音频输入信号大于一个升压阈值，生成一个高电平信号，若音频输入信号小于一个降压迟滞阈值，生成一个低电平信号，将得到的电平信号序列作为所述功率检测标志信号。

在另一个实施例中，如图3所示，所述升压供电方法还包括步骤301，预先设置多个不同的升压功率阈值以及与各个升压功率阈值对应的降压功率迟滞阈值。步骤102则包括：步骤1022，根据音频输入信号的大小折算功率输出级电路的输出功率。步骤1023，将输出功率与各个升压功率阈值或其对应的降压功率迟滞阈值进行比较，每比较一次得到一个电平信号，从而生成一电平信号序列。以升压功率阈值为例进行说明，若输出功率大于某个升压功率阈值，对应生成一个高电平信号；以降压功率迟滞阈值为例进行说明，若音频输入信号小于某个降压功率迟滞阈值，对应生成一个低电平信号，如此，每次输出功率都会和多个阈值进行比较，得到的电平信号序列作为所述功率检测标志信号。

步骤104，根据功率检测标志信号判断是否需要升压。

功率检测标志信号的值能反应音频输入信号的大小，因此根据功率检测标志信号可以判断是否需要升压。

由前述实施实施例可知，输出功率的大小或者音频输入信号的大小可以决定功率标志检测信号的大小，因此可以根据输出功率的大小或者音频输入信号的大小判断是否需要升压。在一个实施例中，若功率输出级电路输出信号的输出功率大于最小的升压功率阈值时，根据对应得到的功率检测标志信号判定需要升压，若低于最小的降压功率迟滞阈值时，根据对应得到的功率检测标志信号判定不需要升压。在另一个实施例中，若音频输入信号大于最小的升压阈值时，根据对应得到的功率检测标志信号判定需要升压，若低于最小的降压迟滞阈值时，根据对应得到的功率检测标志信号判定不需要升压。

步骤106，若需要升压，则生成升压控制信号，并根据功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号。

升压控制信号可以是电平信号。具体地，若需要升压，生成为高电平的升压控制信号，若不需要升压，生成为低电平的升压控制信号。

升压阈值设置信号bst_vout_set可以是一个信号序列，不同大小的功率检测标志信号对应不同大小的升压阈值设置信号。功率检测标志信号值越大，可以设置升压阈值设置信号也越大，后续按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。

步骤108，根据升压控制信号开启升压模式为所述功率输出级电路供电，并按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。

处于升压模式时，不同的升压阈值设置信号值对应不同的升压值，因此本发明实施例中的升压供电方法能够适应音频输入信号的大小提供不同的升压，可以降低功率输出级电路的功率损耗。

在一个实施例中，如果判定不需要升压，可以开启直通模式，输出电池电压为功率输出级电路供电。例如，如果音频输入信号为零，则功率检测标志信号为零，升压控制信号为低电平，则不需要升压，可以降低功率级输出电路的静态功耗。

进一步地，在供电模式从升压模式切换到直通模式时，可以在预设计数时间后开启直通模式，在预设计数时间内继续保持升压模式。如此可以确保音频输入信号足够小，例如小于最小降压迟滞阈值时，才开启直通模式，或者确保功率输出级电路的输出功率低于最小降压功率迟滞阈值时才开启直通模式。

具体地，升压控制信号为高电平时，开启升压模式，升压控制信号为低电平时开启直通模式。

综上，通过本发明实施例中的升压供电方法能够功率输出级电路的功率损耗。

本发明实施例还一种升压供电电路，应用于音频功放器的功率输出级电路时，可以降低功率损耗。

图4为一个实施例中的升压供电电路的结构示意图，请参阅图4，该实施例中的升压供电电路400包括：

功率检测电路410，用于接入音频输入信号，并根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号。

升压控制电路420，与所述功率检测电路410连接，用于基于功率检测标志信号判断是否需要升压，如需要升压，则输出升压控制信号，并基于功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号。

自适应升压电路430，与所述升压控制电路420连接，用于响应升压控制信号输出升压，并按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。

本实施例中关于音频输入信号、功率检测标志信号、升压控制信号、升压阈值设置信号的具体限定以及与上述升压供电方法中相对应的功能限定，均可参见上述升压供电方法，不再赘述。

关于所述升压控制电路420，在一个实施例中，所述升压控制电路420包括计数器，用于在功率检测标志信号为零时，进行计数，达到计数值时输出为低电平的升压控制信号。

关于所述功率检测电路410，在一个实施例中，如图5所示，功率检测电路410用于接入音频放大器中第一级放大器的差分输出信号VOP1和信号VON1，差分输出信号VOP1和信号VON1可以反映音频输入信号的大小，功率检测电路410可根据差分输出信号VOP1或差分输出信号VON1的大小产生该功率检测标志信号。

以下介绍根据差分输出信号VOP1或VON1产生功率检测标志信号的具体功率检测电路410。

图6为本发明一实施例中的功率检测电路410的结构示意图，如图6所示，在该实施例中，所述功率检测电路410包括电压产生电路412、N个比较器及M个逻辑电路414，N为偶数，且N大于等于2，M＝N/2；N个比较器分为M组，每组包括两个比较器；所述电压产生电路412包括M个输出端，每个输出端均输出一升压阈值或与该升压阈值对应的降压迟滞阈值，各个输出端输出的升压阈值或降压迟滞阈值不同；

每组比较器的第一输入端连接在一起，且相连处连接所述电压产生电路412对应的一输出端；每组比较器中，其中一个比较器的第二输入端接入差分输出信号VOP1，另一个比较器的第二输入端接入差分输出信号VON1；每组比较器均对应连接一逻辑电路414，其中一个比较器的输出端连接一逻辑电路414的第一输入端，另一个比较器的输出端连接该一逻辑电路414的第二输入端；

每组比较器中各个比较器用于在差分输出信号VOP1或差分输出信号VON1大于对应的升压阈值时输出高电平，小于对应的降压迟滞阈值时输出低电平；各个逻辑电路414用于在至少一个输入为高电平时输出高电平，在输入均为低电平时输出低电平，各个逻辑电路414输出的信号序列作为所述功率检测标志信号。

进一步地，如图7所示，所述功率检测电路410包括运算放大电路AMP1和运算放大电路AMP2；所述电压产生电路412包括NMOS管MN1、PMOS管MP1、PMOS管MP2、N个分压电阻以及N个开关；

所述运算放大电路AMP1的第一输入端接入音频功放器中第一级放大器的输出共模电平VCOM1，第二输入端与输出端连接；所述运算放大电路AMP2的第一输入端接入基准电压VREF，第二输入端与MN1的源端连接，输出端还连接NMOS管MN1的栅端；所述NMOS管MN3的漏端与PMOS管MP1的漏端连接，源端接地；所述PMOS管MP1的源端、PMOS管MP2的源端接入电源电压，PMOS管MP1的栅端与PMOS管MP2的栅端连接，PMOS管MP1的栅端与漏端连接在一起；

各分压电阻依次串联，沿电流方向首端的分压电阻R1与PMOS管MP2的漏端连接，末端的分压电阻RN与运算放大电路AMP1的输出端连接，各个分压电阻沿电流方向分为M个分压组，每个分压组包括两个分压电阻，各个开关分为M个开关组，每个开关组包括两个开关；每个开关组中两个开关的选择性通断可以使得对应的分压组输出两个不同的电压，每个分压组中输出的较大分压为升压阈值，较小分压为降压迟滞阈值；每组开关对应连接一组分压电阻，各个开关的第一端对应连接一个分压电阻，每组开关中各个开关的第二端连接在一起，各组开关中各个开关的第二端连接处作为所述电压产生电路412的输出端，以输出升压阈值或降压迟滞阈值；

各组开关中各个开关还连接逻辑电路，接收逻辑电路414发送的控制信号，所述逻辑电路414用于产生开关控制信号控制对应的两个开关的交替关断和闭合，例如在开关控制信号为低电平时，第一个开关闭合，第二个开关断开，各组开关的连接处输出升压阈值，在开关信号为高电平时，第一个开关断开，第二个开关闭合，输出降压迟滞阈值。

具体地，基准电压VREF可以是音频功放器产生的带隙基准电压。

具体地，电压产生电路412还包括电阻R0，NMOS管MN3的源端通过电阻R0接地。

在图7中具体的功率检测电路410中，VTH1、VTH2等为相应的升压阈值，VTH1_HYS、VTH2_HYS等为相应的降压迟滞阈值。升压阈值VTH1和降压阈值迟滞电压VTH1_HYS分别满足以下关系式：

上述公式中，VREF为运算放大电路AMP2接入的基准电压，VCOM1为音频功放器中第一级放大器的输出共模电平。R0为电阻R0的阻值，R1至RN为各个分压电阻的阻值，

从上述公式可知，各个分压电阻提供不同的升压阈值以及不同的降压迟滞阈值。

具体地，如图7所示，各个逻辑电路414均包括一或非逻辑器、第一非逻辑器以及第二非逻辑器，或非逻辑器的第一输入端作为逻辑电路414的第一输入端，或非逻辑器的第二输入端作为逻辑电路414的第二输入端，或非逻辑器的输出端与第一非逻辑器的输入端连接，第一非逻辑器的输出端与第二非逻辑器的输入端连接，第二非逻辑器的输出端提供开关控制信号，各个逻辑电路414中第一非逻辑器组成的的输出信号序列作为功率检测标志信号。例如，图7中的PO1、PO2等组成的输出信号序列作为功率检测标志信号。PO1_N、PO2_N等均为为开关控制信号。

假如开关的初始状态为开关SW1闭合，开关SW2断开，比较器COMP1比较信号VOP1与升压阈值VTH1的大小，COMP2比较信号VON1与升压阈值VTH1的大小，若信号VOP1或者VON1大于升压阈值VTH1，功率检测信号PO1变为高电平，PO1_N变为低电平，就会触发开关SW1断开、开关SW2闭合，比较器COMP1、COMP2就会接着去比较再比较VOP1或者VON1与迟滞电压阈值VTH1_HYS的大小，当VOP1或者VON1小于VTH1_HYS时，PO1变为低电平，PO1_N变为高电平。

综上，可通过对比差分输出信号VOP1或VON1与升压阈值的大小来产生功率检测标志信号。

上述根据差分输出信号VOP1或VON1的大小产生功率检测标志信号的实施例，实质上可视为也可以根据音频功放器中功率输出级电路输出功率的大小产生功率检测标志信号。

例如，假设音频功放的第二级运算放大器的放大倍数为A，输出为8欧姆的扬声器，则计算得到升压阈值VTH1对应的升压功率阈值PO1_1和降压迟滞阈值VTH1_HYS对应的降压功率迟滞阈值PO1_HYS如下：

PO1_1＝[(VTH1-VCOM1)*A*2]²/16；

PO1_HYS＝[(VTH1_HYS-VCOM1)*A*2]²/16；

通过上述的公式可知，可以根据输出功率的大小产生功率检测标志信号。例如，输出功率大于升压功率阈值PO1_1，PO1为高电平。输出功率小于降压功率迟滞阈值PO1_HYS，PO1为低电平。

功率检测标志信号可以包括一路电平信号。如图8所示，为一具体实施例中升压控制逻辑示意图，图9为与图8对应的数字逻辑时序示意图。升压功率阈值PO2_1＝0.4W，降压功率迟滞阈值PO2_HYS＝0.34W，如果输出功率升至大于0.4W，PO2为高电平，升压控制信号adaptive_boost变为高电平，进入升压模式，升压阈值设置信号bst_vout_set升为寄存器值iRbst_vout。如果输出功率降低至小于0.4W，PO2为低电平，开始计数，计数完毕后，升压控制信号adaptive_boost置为低电平，升压阈值设置信号bst_vout_set为0，退出升压进入直通模式，由电池电压为功率输出级电路供电。图8中的计数时间是160ms。

功率检测标志信号可以包括两路以上电平信号。如图10所示，为另一具体实施例中升压控制逻辑示意图，图11为与图10对应的逻辑时序图。升压功率阈值PO2_1＝0.4W，其降压迟滞阈值PO2_HYS＝0.34W，升压功率阈值PO1_1＝2W，其降压迟滞阈值PO1_HYS＝1.82W，若输出功率升高至大于0.4w，PO2为高电平，PO1为低电平，升压控制信号adaptive_boost为高电平，且信号adaptive_boost的电压值为MD21，升压阈值设置信号bst_vout_set升压至寄存器值vout_step1。若输出功率升高至大于2w，PO2和PO1均为高电平，升压控制信号adaptive_boost仍旧为高电平，且电压值升至为MD22，升压阈值设置信号bst_vout_set升压至寄存器值iRbst_vout。如果输出功率下降至低于1.82W，PO2为高电平，PO1为低电平，则开始计数，计数完毕后，升压控制信号adaptive_boost为高电平，且电压值降为MD21，升压阈值设置信号bst_vout_set降压至寄存器值vout_step1。如果输出功率下降至小于0.4w，PO2和PO1均为低电平，则继续计数，计数完毕后，升压控制信号adaptive_boost为低电平，升压阈值设置信号bst_vout_set为0，退出升压进入直通模式，由电池电压为功率输出级电路供电。图10中每次计数的时间是160ms。

关于所述自适应升压电路430，在一个实施例中，请参阅图12，所述自适应升压电路430包括boost升压电路432和分压选择产生电路434，所述boost升压电路432与所述分压选择产生电路434连接。所述boost升压电路432用于接入升压控制信号adaptive_boost，在升压控制信号adaptive_boost为高电平时输出升压；所述分压选择产生电路434用于接入升压阈值设置信号bst_vout_set，根据升压阈值设置信号bst_vout_set值的大小选择输出相应的分压VFB，利用分压VFB控制升压的大小。具体可令输出的分压VFB与升压阈值设置信号的值成正比。

升压阈值设置信号bst_vout_set可以是一个信号序列，大小与功率检测标志信号值的大小相关，功率检测标志信号越大，升压阈值设置信号bst_vout_set也越大，分压VFB的可选值的个数和升压阈值设置信号序列的位数相关，例如分压选择产生电路434可以输出16个不同的分压，那么升压阈值设置信号序列就至少包括4位。

在一个具体的实施例中，请参阅图13，所述boost升压电路432包括运算放大器AMP3、电流检测器SENSE、脉宽调制器PWM1、NMOS管MN2、NMOS管MN3、电感L1和逻辑控制电路4322；所述运算放大器AMP3的第一输入端与所述分压选择产生电路434连接，以接入所述分压选择产生电路434提供的分压VFB，第二输入端用于接入基准分压VREF_BOOST，所述运算放大器AMP3用于对分压VFB和基准分压VREF_BOOST进行比较，将提供的分压VFB钳位至基准分压VREF_BOOST，所述运算放大器AMP3的输出端与脉宽调制器的第一输入端连接；所述脉宽调制器的第二输入端连接电流检测器SENSE的一端，电流检测器SENSE的另一端连接NMOS管MN2的源端，所述脉宽调制器的输出端与所述逻辑控制电路4322连接，所述逻辑控制电路4322的第一输出端与所述NMOS管MN2的栅端连接，所述逻辑控制电路4322的第二输出端与所述NMOS管MN3的栅端连接；所述NMOS管MN2的漏端以及NMOS管MN3的漏端均通过电感L1接入电源电压VDD，所述NMOS管MN3的源端与所述分压选择产生电路434连接，所述NMOS管MN3的源端输出升压。电源电压VDD可以是电池电压。

所述逻辑控制电路4322用于接入所述升压控制信号adaptive_boost，在升压控制信号adaptive_boost为高电平时，控制NMOS管MN2和NMOS管MN3导通，从而输出升压。

本实施例中，在升压控制信号adaptive_boost为高电平时，NMOS管MN2和NMOS管MN3导通，boost升压电路432输出升压作为电压PVDD，分压选择产生电路434输出的分压VFB又能控制升压的大小，故而可以实现音频输入信号大小不同时，自适应升压电路430输出的升压也不同。

在另一个具体的实施例中，请参阅图13，所述boost升压电路432还包括电容C1，电容C1的一端连接NMOS管MN3的源端，另一端接地。所述逻辑控制电路4322还用于在升压控制信号adaptive_boost为低电平时，控制NMOS管MN3导通，NMOS管MN2关断。NMOS管MN3导通时电容C1充电，其充电电压就可以作为电压PVDD，实现无音频输入信号时电池电压供电，降低静态功耗。

在另一个具体的实施例中，请参阅图13，所述boost升压电路432还包括电阻31和电容C2，运算放大器AMP3的输出端连接电阻31的一端，电阻31的另一端通过电容C2接地。

在另一个具体的实施例中，请参阅图13，所述boost升压电路432还包括运算放大器AMP4，运算放大器AMP4的正端接入电压VREF_MAX，负端与输出端连接，输出端与运算放大器AMP3的输出端连接，用于使运算放大器AMP3的输出端电压小于电压VREF_MAX。

在另一个具体的实施例中，请参阅图13，所述boost升压电路432还包括缓冲器4324和缓冲器4326，所述逻辑控制电路4322的第一输出端通过缓冲器4326与所述NMOS管MN2的栅端连接，所述逻辑控制电路4322的第二输出端通过缓冲器4324与所述NMOS管MN3的栅端连接。通过缓冲器4324和缓冲器4326有利于稳定NMOS管MN2和NMOS管MN3的栅端接入信号。

在另一个具体的实施例中，请参阅图13，所述boost升压电路432还包括电感检测器SENSE，用于检测NMOS管MN2漏端的电感。图13中的RAMP电路为斜坡补偿电路，用于补偿电路的稳定性。

关于所述分压选择产生电路434，在一个实施例中，如图14所示，所述分压选择产生电路434包括开关选择器4342和至少两个分压电阻，各个分压电阻依次串联，沿电流方向的首端分压电阻的第一端连接NMOS管MN3的源端，末端分压电阻的第二端接地，首端分压电阻至倒数第二个分压电阻的第二端与开关选择器连接，开关选择器还与运算放大器AMP3的第一输入端连接，以根据升压阈值设置信号提供分压VFB。开关选择器具体可以是MUX开关选择器。

以下通过举例来说明分压选择产生电路434控制升压大小的原理。

当开关选择器选择输出分压VFB1时，则分压VFB与电压PVDD满足以下关系式：

分压VFB又等于基准分压VREF_BOOST，所以自适应升压电路430输出的电压PVDD大小满足以下关系式：

同理，当开关选择器选择输出分压VFB2时，自适应升压电路430输出的电压PVDD大小满足以下关系式：

因此分压选择产生电路434输出不同的分压时，自适应升压电路430就可以得到不同的电压PVDD。

综上，功率检测电路410根据音频输入信号的大小能够产生功率检测标志信号，升压控制电路420在需要升压时，又可以根据功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号，然后自适应升压电路430利用升压阈值设置信号控制升压值。因此本发明实施例中的升压供电电路400能够适应音频输入信号的大小提供不同的升压，降低音频功放器的功率损耗。

本发明实施例还提出一种音频装置，如图15所示，为一实施例中的音频装置1600的结构示意图，该实施例中的音频装置1600包括音频功放器1610和如上任一实施中所述的升压供电电路400，所述音频功放器包括功率输出级电路，所述升压供电电路400的功率检测电路410用于接入所述音频功放器的音频输入信号；所述升压供电电路400的自适应升压电路430，分别与所述升压控制电路420、功率输出级电路连接，用于响应升压控制信号输出升压为所述功率输出级电路供电，并按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。图16为一实施例中的音频装置1600的结构示意图，该实施例中的音频装置1600，升压供电电路400的功率检测电路410用于接入第一级放大器的差分输出信号VOP1和差分输出信号VON1。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种升压供电方法，其特征在于，包括：

根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号，所述功率检测标志信号为电平信号序列；

根据所述功率检测标志信号判断是否需要升压；

若需要升压，则生成升压控制信号，并根据所述功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号；

根据所述升压控制信号开启升压模式，输出升压为功率输出级电路供电，并按照所述升压阈值设置信号控制升压值。

2.根据权利要求1所述的升压供电方法，其特征在于，还包括：预先设置多个不同的升压功率阈值以及与各个升压功率阈值对应的降压功率迟滞阈值的步骤；

所述根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号的步骤包括：根据音频输入信号的大小折算功率输出级电路输出信号的输出功率，将输出功率与预先设置的各个升压功率阈值或其对应的降压功率迟滞阈值进行比较，若输出功率升至大于一个升压功率阈值，生成一个高电平信号，若音频输入信号降至小于一个降压功率迟滞阈值，生成一个低电平信号，得到的电平信号序列作为所述功率检测标志信号。

3.根据权利要求1所述的升压供电方法，其特征在于，所述升压供电方法还包括预先设置多个不同的升压阈值以及与各个升压阈值对应的降压迟滞阈值的步骤；

所述根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号的步骤包括：将音频输入信号与预先设置的各个升压阈值或其对应的降压迟滞阈值进行比较，若音频输入信号升至大于一个升压阈值，生成一个高电平信号，若音频输入信号降至小于一个降压迟滞阈值，生成一个低电平信号，将得到的电平信号序列作为所述功率检测标志信号。

4.根据权利要求2所述的供电方法，其特征在于，所述根据功率检测标志信号判断是否需要升压包括：

若功率输出级电路的输出功率大于最小的升压功率阈值时，根据对应得到的功率检测标志信号判定需要升压，若低于最小的降压功率迟滞阈值时，则根据对应得到的功率检测标志信号判定不需要升压。

5.根据权利要求1所述的升压供电方法，其特征在于，

若判定不需要升压，开启直通模式，输出电池电压为功率输出级电路供电。

6.根据权利要求5所述的升压供电方法，其特征在于，

在供电模式从升压模式切换到直通模式时，在预设计数时间后开启直通模式，在预设计数时间内继续保持升压模式。

7.一种升压供电电路，其特征在于，包括：

功率检测电路，用于接入音频输入信号，并根据音频输入信号的功率大小产生功率检测标志信号，所述功率检测标志信号为电平信号序列；

升压控制电路，与所述功率检测电路连接，用于基于所述功率检测标志信号判断是否需要升压，如需要升压，则输出升压控制信号，并基于功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号；

自适应升压电路，与所述升压控制电路连接，用于响应升压控制信号输出升压，并按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。

8.根据权利要求7所述的升压供电电路，其特征在于，所述功率检测电路包括电压产生电路、N个比较器及M个逻辑电路，N为偶数，且N大于等于2，M＝N/2；N个比较器分为M组，每组包括两个比较器；所述电压产生电路包括M个输出端，每个输出端均输出一升压阈值或与该升压阈值对应的降压迟滞阈值，各个输出端输出的升压阈值或降压迟滞阈值不同；

每组比较器的第一输入端连接在一起，且相连处连接所述电压产生电路对应的一输出端；每组比较器中，其中一个比较器的第二输入端接入音频功放器中第一级放大器输出的差分输出信号VOP1，另一个比较器的第二输入端接入差分输出信号VON1；每组比较器均对应连接一逻辑电路，其中一个比较器的输出端连接一逻辑电路的第一输入端，另一个比较器的输出端连接该一逻辑电路的第二输入端；

每组比较器中各比较器用于在差分输出信号VOP1或差分输出信号VON1大于对应的升压阈值时输出高电平，小于对应的降压迟滞阈值时输出低电平；各个逻辑电路用于在至少一个输入为高电平时输出高电平，在输入均为低电平时输出低电平，各个逻辑电路输出的信号序列作为所述功率检测标志信号。

9.根据权利要求8所述的的升压供电电路，其特征在于，所述功率检测电路还包括运算放大电路AMP1和运算放大电路AMP2；所述电压产生电路包括NMOS管MN1、PMOS管MP1、PMOS管MP2、N个分压电阻以及N个开关；

所述运算放大电路AMP1的第一输入端接入音频功放器中第一级放大器的输出共模电平VCOM1，第二输入端与输出端连接；所述运算放大电路AMP2的第一输入端接入基准电压VREF，第二输入端与NMOS管MN1的源端连接，输出端还连接NMOS管MN1的栅端；所述NMOS管MN3的漏端与PMOS管MP1的漏端连接，源端接地；所述PMOS管MP1的源端、PMOS管MP2的源端接入电源电压，PMOS管MP1的栅端与PMOS管MP2的栅端连接，PMOS管MP1的栅端与漏端连接在一起；

各分压电阻依次串联，沿电流方向首端的分压电阻与PMOS管MP2的漏端连接，末端的分压电阻与运算放大电路AMP1的输出端连接，各个分压电阻沿电流方向分为M个分压组，每个分压组包括两个分压电阻；各个开关分为M个开关组，每个开关组包括两个开关；每个开关组中两个开关的选择性通断可以使得对应的分压组输出两个不同的电压，每个分压组中输出的较大分压为升压阈值，较小分压为降压迟滞阈值；每组开关对应连接一组分压电阻，各个开关的第一端连接一分压电阻，每组开关的第二端连接在一起，各组开关的第二端连接处作为所述电压产生电路的输出端，以输出升压阈值或降压迟滞阈值；

各组开关中各个开关还连接逻辑电路，所述逻辑电路用于产生开关控制信号控制对应的两个开关的交替关断和闭合，在开关控制信号为低电平时，各组开关的连接处输出升压阈值，在开关信号为高电平时输出降压迟滞阈值。

10.根据权利要求7所述的升压供电电路，其特征在于，所述自适应升压电路包括boost升压电路和分压选择产生电路，所述boost升压电路与所述分压选择产生电路连接；

所述boost升压电路用于接入升压控制信号，在升压控制信号为高电平时输出升压；所述分压选择产生电路用于接入所述升压阈值设置信号，根据所述升压阈值设置信号的大小选择输出相应的分压，利用输出的分压控制升压的大小。

11.根据权利要求10所述的升压供电电路，其特征在于，所述boost升压电路包括运算放大器AMP3、电流检测器、脉宽调制器、NMOS管MN2、NMOS管MN3、电感、电容和逻辑控制电路；

所述运算放大器AMP3的第一输入端与所述分压选择产生电路连接，以接入所述分压选择产生电路提供的分压，第二输入端用于接入基准分压，所述运算放大器AMP3用于将分压选择产生电路提供的分压钳位至基准分压，所述运算放大器AMP3的输出端与脉宽调制器的第一输入端连接；所述脉宽调制器的第二输入端连接电流检测器的一端，所述电流检测器的另一端连接NMOS管MN2的源端，所述脉宽调制器的输出端与所述逻辑控制电路连接，所述逻辑控制电路的第一输出端与所述NMOS管MN2的栅端连接，所述逻辑控制电路的第二输出端与所述NMOS管MN3的栅端连接；所述NMOS管MN2的漏端以及NMOS管MN3的漏端均通过电感L1接入电源电压VDD，所述NMOS管MN3的源端与所述分压选择产生电路连接，所述NMOS管MN3的源端输出升压；

所述逻辑控制电路用于接入所述升压控制信号，在升压控制信号为高电平时，控制NMOS管MN2和NMOS管MN3导通，从而输出升压。

12.根据权利要求11所述的升压供电电路，其特征在于，所述boost升压电路还包括电容C1，电容C1的一端连接NMOS管MN3的源端，另一端接地；所述逻辑控制电路还用于在升压控制信号为低电平时，控制NMOS管MN3导通，NMOS管MN2关断。

13.根据权利要求12所述的升压供电电路，其特征在于，所述升压控制电路包括计数器，用于在功率检测标志信号为零时，进行计数，达到计数值时输出为低电平的升压控制信号。

14.根据权利要求11所述的升压供电电路，其特征在于，所述分压选择产生电路包括开关选择器和至少两个分压电阻，各个分压电阻依次串联，沿电流方向首端的分压电阻的第一端连接所述NMOS管MN3的源端，末端分压电阻的第二端接地，首端分压电阻至倒数第二个分压电阻的第二端与开关选择器连接，开关选择器还与运算放大器AMP3的第一输入端连接，以提供分压。

15.一种音频装置，其特征在于，所述音频装置包括音频功放器和升压供电电路，所述音频功放器包括功率输出级电路，所述升压供电电路包括：

功率检测电路，用于接入所述音频功放器的音频输入信号，并根据音频输入信号的大小产生功率检测标志信号；

升压控制电路，与所述功率检测电路连接，用于基于功率检测标志信号判断是否需要升压，如需要升压，则输出升压控制信号，并基于功率检测标志信号的大小设置升压阈值设置信号；

自适应升压电路，分别与所述升压控制电路、功率输出级电路连接，用于响应升压控制信号输出升压为所述功率输出级电路供电，并按照升压阈值设置信号的大小控制升压值。

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