CN112543000B - 供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路 - Google Patents

供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路。其中，所述供电电路应用于音频功率放大器，包括：检测子电路、控制子电路和供电子电路；所述检测子电路，用于通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；所述控制子电路，用于确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并确定所述目标参考电压范围对应的目标编码；X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码；所述供电子电路，用于基于所述目标编码，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，以为所述音频功率放大器供电。

Description

供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路
技术领域
本发明涉及功率放大器技术领域，尤其涉及一种供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路。
背景技术
音频功率放大器在应用过程中，其输出功率会受到自身的供电电源输出电压的限制，一般会以升压型直流转直流(英文可以表示为DC-DC)电路或电荷泵(英文可以表示为Charge-Pump)电路作为音频功率放大器的供电电路。供电电路可以通过将音频功率放大器的供电电压升高，以达到提高音频功率放大器输出信号幅度，从而提高输出功率的目的。
然而，相关技术中，音频功率放大器的供电电路尚需优化。
发明内容
为解决相关技术问题，本发明实施例提供一种供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种供电电路，应用于音频功率放大器，包括：检测子电路、控制子电路和供电子电路；其中，
所述检测子电路，用于通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；所述第一电压表征输入所述音频功率放大器的电压信号的电压幅度值大小；
所述控制子电路，用于确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并确定所述目标参考电压范围对应的目标编码；X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码；
所述供电子电路，用于基于所述目标编码，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，以为所述音频功率放大器供电。
上述方案中，所述控制子电路，包括：
第一比较电路，用于根据第一编码，在所述X个参考电压范围中确定所述目标参考电压范围，将所述第一电压与所述目标参考电压范围的上限电压进行比较，并将所述第一电压与所述目标参考电压范围的下限电压进行比较，得到第一比较结果；
计数电路，用于在所述第一比较结果表征所述第一电压大于所述目标参考电压范围的上限电压，或所述第一电压小于所述目标参考电压范围的下限电压的情况下，在所述第一编码的基础上通过计数的方式进行编码处理，得到第二编码；所述第一编码为所述计数电路上一次进行编码处理得到的编码；
第二比较电路，用于将所述第一电压与第二电压进行比较，得到第二比较结果；所述第二电压为输入所述音频功率放大器的电压信号的共模电压；
边沿检测电路，用于判断所述第二比较结果是否表征所述第一电压等于所述第二电压；
触发电路，用于在所述第二编码与第三编码不同，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码；所述第三编码为所述触发电路上一次确定的目标编码。
上述方案中，
所述计数电路，还用于在所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将自身的编码复位为初始编码。
上述方案中，所述控制子电路，还包括：
第三比较电路，用于将所述第二编码与所述第三编码进行比较，得到第三比较结果；其中，
所述触发电路，具体用于在所述第三比较结果表征所述第二编码大于所述第三编码，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码。
上述方案中，所述控制子电路，还包括：
第三比较电路，用于将所述第二编码与所述第三编码进行比较，得到第三比较结果；
延时电路，用于在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码的情况下开始计时，并判断所述第二编码小于所述第三编码的时长是否大于预设时长，得到判断结果；其中，
所述触发电路，具体用于在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码，所述判断结果表征所述第二编码小于所述第三编码的时长大于所述预设时长，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码。
上述方案中，
所述供电子电路，具体用于通过调整自身反馈电阻阻值的大小，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。
上述方案中，
所述供电子电路，具体用于通过调整自身使用的参考电压的大小，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。
本发明实施例还提供了一种供电方法，应用于音频功率放大器，包括：
通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；所述第一电压表征输入所述音频功率放大器的电压信号的电压幅度值大小；
确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并确定所述目标参考电压范围对应的目标编码，以使所述供电子电路基于所述目标编码产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，为所述音频功率放大器供电；其中，
X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码。
本发明实施例还提供了一种音频功率放大器，包括：音频功率放大电路和上述任一方案所述的供电电路；其中，
所述供电电路通过为所述音频功率放大电路供电来为所述音频功率放大器供电；
所述音频功率放大电路为数字音频功率放大电路或模拟音频功率放大电路。
本发明实施例还提供了一种集成电路，包括上述方案所述的音频功率放大器。
本发明实施例提供的供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路，供电电路应用于音频功率放大器，包括：检测子电路、控制子电路和供电子电路；其中，所述检测子电路，用于通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；所述第一电压表征输入所述音频功率放大器的电压信号的电压幅度值大小；所述控制子电路，用于确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并确定所述目标参考电压范围对应的目标编码；X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码；所述供电子电路，用于基于所述目标编码，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，以为所述音频功率放大器供电。本发明实施例的方案，供电电路检测音频功率放大器的输出功率大小，并产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的供电电压，实现了供电电路的输出电压自适应，如此，在需要减小所述音频功率放大器的输出功率的场景下，所述供电电路能够减小输出的供电电压，致使在所述供电电路中的功率管和所述音频功率放大器中的功率管上流过的电流减小，进而减小了对所述供电电路中的功率管和所述音频功率放大器中的功率管造成的导通损耗，提高供电电路的供电效率，并提高音频功率放大器的工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例供电电路的结构示意图；
图2为本发明实施例音频功率放大器的结构示意图一；
图3为本发明实施例控制子电路的结构示意图一；
图4为本发明实施例边沿检测电路输出脉冲信号的时机示意图；
图5为本发明实施例控制子电路的结构示意图二；
图6为本发明实施例控制子电路的结构示意图三；
图7为本发明实施例供电子电路的结构示意图；
图8为本发明实施例供电子电路调整自身反馈电阻阻值示意图；
图9为本发明实施例供电子电路调整自身使用的参考电压示意图；
图10为本发明实施例供电子电路的输出电压随着音频功率放大器的输出电压变化的示意图；
图11为本发明实施例供电方法的流程示意图；
图12为本发明实施例音频功率放大器的结构示意图二。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步详细的阐述。
相关技术中，音频功率放大器的供电电路的输出电压(即供电电压)通常是恒定的电压，为了使得音频功率放大器的输出功率满足一些应用场景的需求，供电电路的输出电压通常为一个较大的电压。然而，对于一些需要音频功率放大器输出较小功率的应用场景，供电电路仍以较大的电压为音频功率放大器供电，会使得在供电电路中的功率管上流过的电流较大，造成功率管上的导通损耗较大；另外，音频功率放大器的输出功率较小，而为音频功率放大器供电的供电电压较大，会使得音频功率放大器的驱动损耗(也即在音频功率放大器中的功率管上流过的电流)较大，进而使得音频功率放大器的工作效率降低。
基于此，在本发明的各种实施例中，供电电路检测音频功率放大器的输出功率大小，并产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的供电电压，实现了供电电路的输出电压自适应，如此，在需要减小所述音频功率放大器的输出功率的场景下，所述供电电路能够减小输出的供电电压，致使在所述供电电路中的功率管和所述音频功率放大器中的功率管上流过的电流减小，进而减小了对所述供电电路中的功率管和所述音频功率放大器中的功率管造成的导通损耗，提高供电电路的供电效率，并提高音频功率放大器的工作效率。
本发明实施例提供了一种供电电路，应用于音频功率放大器，如图1所示，所述供电电路包括：检测子电路11、控制子电路12和供电子电路13；其中，
所述检测子电路11，用于通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；所述第一电压表征输入所述音频功率放大器的电压信号的电压幅度值大小；
所述控制子电路12，用于确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并确定所述目标参考电压范围对应的目标编码；X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码；
所述供电子电路13，用于基于所述目标编码，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，以为所述音频功率放大器供电。
这里，所述供电子电路13产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压是指：所述音频功率放大器的输出功率小时，所述供电子电路13产生的电压小；所述音频功率放大器的输出功率大时，所述供电子电路13产生的电压大；即所述供电子电路13产生的电压随着所述音频功率放大器的输出功率提高而提高，并随着所述音频功率放大器的输出功率降低而降低；如此，实现了供电电路的输出电压自适应，能够提高供电电路的供电效率，并提高音频功率放大器的工作效率。
实际应用时，所述音频功率放大器可以是数字音频功率放大器，也可以是模拟音频功率放大器。所述供电子电路13可以是升压型DC-DC电路或Charge-Pump电路。
实际应用时，检测所述第一电压的方式可以根据需求设置。示例性地，在所述音频功率放大器为D类音频功率放大器的情况下，由于D类音频功率放大器为双端输入和双端输出的结构，为了检测所述第一电压，需要将输入所述音频功率放大器的双路电压信号转换为单路电压信号；因此，如图2所示，所述检测子电路11可以包括运算放大器(英文可以表示为Operational Amplifier，简称为OPAMP)和多个电阻。
对于图2所示的音频功率放大器，电压从输入到输出的增益可以通过以下公式计算：
Figure BDA0002768663320000071
其中，AClass_D表示所述音频功率放大器从输入电压到输出电压的增益，Rfb、Rin、R1、R4、R5和R6表示所述音频功率放大器包含的两路通道中每路通道上的电阻。
对于图2所示的检测子电路11，电压从输入到输出的增益可以通过以下公式计算：
Figure BDA0002768663320000072
其中，Asig表示所述检测子电路11从输入电压到输出电压的增益，Rfb表示所述音频功率放大器包含的两路通道中每路通道的输入缓冲区的电阻，RS1和RS2表示所述检测子电路11包含的两路输入通道中每路输入通道上的电阻。
图2所示的音频功率放大器的输出电压与图2所示的检测子电路11的输出电压的关系可以通过以下公式表示：
Figure BDA0002768663320000073
其中，Vo_Class_D表示所述音频功率放大器的输出电压，Vsig表示所述检测子电路11的输出电压。这里，Vsig即所述检测子电路11检测得到的第一电压。
利用功率等于电压的平方除以电阻的原理以及公式(3)，可以得到以下公式：
Figure BDA0002768663320000074
其中，Po_Class_D表示所述音频功率放大器的输出功率，Psig表示所述检测子电路11的输出功率。
利用公式(3)和公式(4)可以得到以下公式：
Figure BDA0002768663320000075
可见，检测得到所述第一电压(Vsig)后，能够基于公式(5)确定所述音频功率放大器的输出功率(Po_Class_D)，即可以通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小。
在一实施例中，如图3所示，所述控制子电路12，具体可以包括：
第一比较电路31，用于根据第一编码，在所述X个参考电压范围中确定所述目标参考电压范围，将所述第一电压与所述目标参考电压范围的上限电压进行比较，并将所述第一电压与所述目标参考电压范围的下限电压进行比较，得到第一比较结果；
计数电路32，用于在所述第一比较结果表征所述第一电压大于所述目标参考电压范围的上限电压，或所述第一电压小于所述目标参考电压范围的下限电压的情况下，在所述第一编码的基础上通过计数的方式进行编码处理，得到第二编码；所述第一编码为所述计数电路上一次进行编码处理得到的编码；
第二比较电路34，用于将所述第一电压与第二电压进行比较，得到第二比较结果；所述第二电压为输入所述音频功率放大器的电压信号的共模电压；
边沿检测电路35，用于判断所述第二比较结果是否表征所述第一电压等于所述第二电压；
触发电路33，用于在所述第二编码与第三编码不同，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码；所述第三编码为所述触发电路上一次确定的目标编码。
这里，所述检测子电路11检测得到所述第一电压后，向所述控制子电路12输出所述第一电压；所述控制子电路12通过确定所述第一电压在预设的X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围及所述目标参考电压范围对应的目标编码，实现对输入所述音频功率放大器的电压信号(后续的描述中记作第一信号)的电压幅度进行分段编码，即对所述第一信号的电压幅度的不同范围进行编码；每个编码对应的所述第一信号的电压幅度的范围不同，每个编码对应的所述音频功率放大器的输出功率也不同，即实现了对所述音频功率放大器的输出功率的不同范围进行编码；如此，能够将所述第一信号的电压幅度由模拟量转换为数字量(即所述编码)，进而通过数字量将所述第一信号的电压幅度与所述音频功率放大器的输出功率进行关联，从而实现供电电路的输出电压自适应。
实际应用时，所述第一比较电路31可以包含多个数据选择器(英文可以表示为Multiplexer，简称为MUX)，并可以通过对MUX的配置实现在所述第一比较电路31中预先设置所述X个参考电压范围以及所述X个参考电压范围中每个参考电压范围与编码的对应关系。具体地，所述第一比较电路31可以包括第一MUX和第二MUX，所述第一MUX和所述第二MUX均为X路MUX(根据MUX的型号的不同，X的取值可以为4、6、8、16等)，所述第一MUX用于输出所述X个参考电压范围中相应参考电压范围的上限电压，所述第二MUX用于输出所述X个参考电压范围中相应参考电压范围的下限电压，所述X个参考电压范围中相应参考电压范围对应的编码可以表征所述相应参考电压范围的上限电压和下限电压对应的通道标识，由于所述控制子电路12为数字电路，因此所述编码为二进制编码，所述编码的位数等于log2X。示例性地，X的取值为4，所述编码为2位二进制编码，所述第一MUX的第0路通道对应的参考电压为Vref1H、第1路通道对应的参考电压为Vref2H、第2路通道对应的参考电压为Vref3H以及第3路通道对应的参考电压为Vref4H(Vref1H<Vref2H<Vref3H<Vref4H)，所述第二MUX的第0路通道对应的参考电压为Vref1L、第1路通道对应的参考电压为Vref2L、第2路通道对应的参考电压为Vref3L以及第3路通道对应的参考电压为Vref4L(Vref1L<Vref2L<Vref3L<Vref4L)，则参考电压范围(Vref1L，Vref1H)对应编码00(表征第0路通道)，参考电压范围(Vref2L，Vref2H)对应编码01(表征第1路通道)，参考电压范围(Vref3L，Vref3H)对应编码10(表征第2路通道)，参考电压范围(Vref4L，Vref4H)对应编码11(表征第3路通道)。实际应用时，所述第一比较电路31还可以包括比较器(英文可以表示为Comparator，简称为COMP)，以实现将所述第一电压与所述目标参考电压范围的上限电压进行比较，并将所述第一电压与所述目标参考电压范围的下限电压进行比较。
实际应用时，所述计数电路32可以包括计数器，具体可以包括二进制计数器；所述计数电路32产生的编码表征所述计数电路32的计数次数，即进行所述编码处理的次数。示例性地，所述计数电路的编码为0000时，所述计数电路32进行了0次编码处理，相应地，此时X的取值为16(即24＝16)，编码0000在预设的16个参考电压范围中对应范围区间最小的参考电压范围。
实际应用时，所述第一信号通常为正弦交流电压信号，所述边沿检测电路35实质上用于对所述第一信号进行边沿检测。具体地，在所述第一电压大于所述第二电压的情况下，所述第二比较电路34可以向所述边沿检测电路35输出高电平信号，在所述第二电压小于所述第二电压的情况下，所述第二比较电路34可以向所述边沿检测电路35输出低电平信号，示例性地，所述高电平信号可以是电源信号(英文可以表示为VDD)，所述低电平信号可以是地信号(英文可以表示为GND)；所述边沿检测电路35在检测到所述第二比较电路34输出的信号由低电平信号变为高电平信号产生上升沿，或者由高电平信号变为低电平信号产生下降沿的情况下，可以确定检测到所述第一信号的“边沿”，即检测到了所述第一电压等于所述第二电压的情况，并向所述触发电路33输出脉冲信号，以触发所述触发电路33产生目标编码。示例性地，X的取值为8，所述X个参考电压范围分别可以表示为Vref1(Vref1L，Vref1H)、Vref2(Vref2L，Vref2H)、Vref3(Vref3L，Vref3H)、Vref4(Vref4L，Vref4H)、Vref5(Vref5L，Vref5H)、Vref6(Vref6L，Vref6H)、Vref7(Vref7L，Vref7H)和Vref8(Vref8L，Vref8H)，并且，Vref8包含Vref7，Vref7包含Vref6，Vref6包含Vref5，Vref5包含Vref4，Vref4包含Vref3，Vref3包含Vref2，Vref2包含Vref1，输入所述音频功率放大器的电压信号(即所述第一信号)的共模电压(即所述第二电压)可以表示为Vcm，所述计数电路32的编码为三位二进制编码，且所述计数电路32的初始编码为000；如图4所示，所述X个参考电压范围中每个参考电压范围与所述计数电路32的编码的对应关系可以为：Vref1(Vref1L，Vref1H)对应编码000、Vref2(Vref2L，Vref2H)对应编码001、Vref3(Vref3L，Vref3H)对应编码010、Vref4(Vref4L，Vref4H)对应编码011、Vref5(Vref5L，Vref5H)对应编码100、Vref6(Vref6L，Vref6H)对应编码101、Vref7(Vref7L，Vref7H)对应编码110、以及Vref8(Vref8L，Vref8H)对应编码111，则所述边沿检测电路35在所述第一信号的每个周期向所述触发电路33输出两次脉冲信号。
实际应用时，所述触发电路33可以包括触发器，例如D触发器(英文可以表示为Data Flip-Flop，简称为D Flip-Flop)；触发器具备记忆功能，即所述触发电路33可以存储上一次确定的目标编码(即所述第三编码)。所述触发电路33可以在所述第二编码与所述第三编码不同，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为目标编码，同时，将新确定的所述目标编码更新为存储的编码。当然，在所述第二编码与所述第三编码相同的情况下，不产生新的目标编码，也无需对存储的编码进行更新。
实际应用时，所述控制子电路12向所述供电子电路13输出确定的目标编码，所述目标编码具体是指多路电平信号，电平信号的路数等于所述目标编码的位数；针对所述目标编码的每一位编码，相应编码为0时，对应的一路电平信号为低电平信号，相应编码为1时，对应的一路电平信号为高电平信号。
实际应用时，还存在所述第一电压小于所述目标参考电压范围的上限电压，且所述第一电压大于所述目标参考电压范围的下限电压的情况，此时，所述计数电路32生成所述第二编码时无需在所述第一编码的基础上通过计数的方式进行编码处理，可直接将所述第一编码确定为所述第二编码。
基于此，在一实施例中，所述计数电路32，还可以用于在所述第一比较结果表征所述第一电压小于所述目标参考电压范围的上限电压，且所述第一电压大于所述目标参考电压范围的下限电压的情况下，利用所述第一编码得到所述第二编码；所述第二编码与所述第一编码相同。
这里，所述利用所述第一编码得到所述第二编码是指：将所述第一编码确定为所述第二编码。
实际应用时，可以根据需要利用与上述元件功能相似的其他元件来实现所述第一比较电路31、所述计数电路32、所述触发电路33、所述第二比较电路34和所述边沿检测电路35的功能。
在一实施例中，所述计数电路32，还用于在所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将自身的编码复位为初始编码。
这里，所述初始编码可以根据需求预先设置，示例性地，在所述计数电路32的编码为三位二进制编码的情况下，可以将初始编码设置为000。
实际应用时，对于所述第一信号的每个周期，所述第一信号的电压幅度可能在前半周期较小，并在后半周期突然变大；即所述第一信号的电压幅度在每个周期并不规律。因此，为了防止所述供电电路输出的电压快速变换导致所述音频功率放大器的输出产生杂音，所述控制子电路12还可以包括用于延长确定目标编码的时间的延时电路。
基于此，在一实施例中，如图5所示，所述控制子电路12，还可以包括：
第三比较电路51，用于将所述第二编码与所述第三编码进行比较，得到第三比较结果；
延时电路52，用于在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码的情况下开始计时，并判断所述第二编码小于所述第三编码的时长是否大于预设时长，得到判断结果；
相应地，所述触发电路33，具体用于在所述第三比较结果表征所述第二编码大于所述第三编码，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码；或者，
在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码，所述判断结果表征所述第二编码小于所述第三编码的时长大于所述预设时长，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码。
这里，所述预设时长可以根据需求预先设置，比如250毫秒；所述预设时长大于所述第一信号的一个周期对应的时长，即所述延时电路52的计时周期大于所述第一信号的信号周期。
示例性地，实际应用时，在所述控制子电路12包括第一比较电路31、计数电路32、触发电路33、第二比较电路34、边沿检测电路35、第三比较电路51和延时电路52的情况下，如图6所示，所述第一比较电路31具体可以包括：第一MUX MUX 1、第二MUX MUX 2、第一比较器COMP 1、第二比较器COMP2；所述计数电路32具体可以包括第一或门OR 1和3比特(英文可以表示为bit)的计数器Counter(即所述计数电路32的编码为三位二进制编码)；所述触发电路33具体可以包括D触发器D Flip-Flop；所述第二比较电路34具体可以包括第三比较器COMP 3(也可称为过零比较器)；所述第三比较电路51具体可以包括数字比较器Dig COMP；另外，所述控制子电路12还可以包括第一与门AND 1、第二与门AND 2和第二或门OR 2。在图6中，Q<2:0>表示Counter的编码(对应于上述第一编码和第二编码，第一编码为输入至MUX1和MUX2的Q<2:0>，第二编码为输入至D Flip-Flop的Q<2:0>)，BST<2:0>表示D Flip-Flop的编码(对应于上述第三编码和目标编码，第三编码为D Flip-Flop存储的BST<2:0>，目标编码为D Flip-Flop输出的BST<2:0>)，Vsig表示所述检测子电路11检测得到的所述第一电压。
在所述第一信号为图4所示的正弦波信号的情况下，基于图6所示的控制子电路12的结构，所述控制子电路12确定目标编码的过程可以包括：
Vsig输入所述控制子电路12后，MUX 1根据Counter输出的Q<2:0>确定目标参考电压的上限电压VrefH，并输出到COMP 1；COMP 1将Vsig与VrefH进行比较，Vsig大于VrefH时，输出高电平信号，Vsig小于VrefH时，输出低电平信号；同时，MUX 2根据Counter输出的Q<2:0>确定目标参考电压的下限电压VrefL，并输出到COMP 2；COMP 2将Vsig与VrefL进行比较，Vsig小于VrefL时，输出高电平信号，Vsig大于VrefL时，输出低电平信号。
COMP 1和COMP2输出的两个电平信号输入至OR1，OR 1在输入的两个电平信号中的一个电平信号为高电平信号时，输出高电平信号，此时，Vsig大于当前目标参考电压的VrefH或Vsig小于当前目标参考电压的VrefL；OR 1在输入的两个电平信号均为低电平信号时，输出低电平信号，此时，Vsig小于当前目标参考电压的VrefH且Vsig大于当前目标参考电压的VrefL。在OR 1的输出信号由低电平信号变为高电平信号产生上升沿的情况下，产生的上升沿作为Counter的计数信号，即每当OR 1的输出信号由低电平信号变为高电平信号时，Counter的计数会加1，使Q<2:0>按照“000→001→010→011→100→101→110→111”的顺序变化。不同的Q<2:0>对应不同的参考电压范围：Q<2:0>为000对应Vref1(Vref1L，Vref1H)，Q<2:0>为001对应Vref2(Vref2L，Vref2H)，Q<2:0>为010对应Vref3(Vref3L，Vref3H)，Q<2:0>为011对应Vref4(Vref4L，Vref4H)，Q<2:0>为100对应Vref5(Vref5L，Vref5H)，Q<2:0>为101对应Vref6(Vref6L，Vref6H)，Q<2:0>为110对应Vref7(Vref7L，Vref7H)，Q<2:0>为111对应Vref8(Vref8L，Vref8H)；因此，随着Q<2:0>的变化，MUX1和MUX2确定的目标参考电压按照“Vref1→Vref2→Vref3→Vref4→Vref5→Vref6→Vref7→Vref8”的顺序变化。当然，实际应用时，对于所述第一信号的每个周期，所述第一信号的电压幅度可能在前半周期较小，并在后半周期突然变大；即所述第一信号可能并非如图5所示的规律的正弦波信号，因此，基于所述第一信号的峰值电压幅度的不同，Q<2:0>的变化顺序以及MUX1和MUX2确定的目标参考电压的变化顺序也不同。示例性地，所述第一信号在前半周期电压幅度的峰值为VH，在后半周期电压幅度的峰值为VL，即Vsig在当前周期的最大值为VH，Vsig在当前周期的最小值为VL，并假设VH小于Vref3H且VH大于Vref2H，VL小于Vref5L且VL大于Vref6L，此时，在所述第一信号的前半周期，在Vsig逐渐增大并增大至VH的过程中，Q<2:0>按照“000→001→010”的顺序变化，随着Q<2:0>的变化，MUX1和MUX2确定的目标参考电压按照“Vref1→Vref2→Vref3”的顺序变化；在所述第一信号的后半周期，在Vsig逐渐减小并减小至VL的过程中，Q<2:0>按照“000→001→010→011→100→101”的顺序变化，随着Q<2:0>的变化，MUX1和MUX2确定的目标参考电压按照“Vref1→Vref2→Vref3→Vref4→Vref5→Vref6”的顺序变化。
COMP 3用于判断所述第一信号经过Vcm的时机，即将所述检测子电路11检测得到的所述第一电压Vsig与Vcm进行比较，Vsig小于Vcm时，输出低电平信号，Vsig大于Vcm时，输出高电平信号。边沿检测电路35在检测到COMP 3的输出信号由低电平信号变为高电平信号，或由高电平信号变为低电平信号时，确定所述第一信号经过Vcm的边沿(指由Vsig小于Vcm变为Vsig大于Vcm，或由Vsig大于Vcm变为Vsig小于Vcm)，并向Counter输出脉冲信号。Counter在边沿检测电路35输出的脉冲信号的作用下将Q<2:0>复位为初始值000。这样，所述第一信号每次过零(即所述第一信号经过Vcm的边沿)时，Q<2:0>被复位为初始值000，此时所述目标参考电压为Vref1(Vref1L，Vref1H)，在Vsig大于Vref1H或Vsig小于Vref1L的情况下，Counter的Q<2:0>由000变为001，所述目标参考电压变为Vref2(Vref2L，Vref2H)，在Vsig大于Vref2H或Vsig小于Vref2L的情况下，Counter的Q<2:0>由001变为010，以此类推，可以得到Vsig实时对应的Q<2:0>。Counter的Q<2:0>在所述第一信号每次过零时被复位为初始值，并随着Vsig的变化而变化，每半个周期(所述第一信号的周期)复位一次；如此，通过上述技术过程，完成Q<2:0>编码的确定。
为了将Q<2:0>与BST<2:0>进行比较以确定D Flip-Flop输出BST<2:0>的时机，Counter会将Q<2:0>输入至数字比较器Dig COMP，由Dig COMP将Q<2:0>与BST<2:0>进行比较，Q<2:0>大于BST<2:0>时，Dig COMP输出高电平信号，Q<2:0>小于BST<2:0>时，Dig COMP输出低电平信号。在Q<2:0>大于BST<2:0>(表示此时的Vsig较大)且所述第一信号过零时，OR2向触发器D Flip-Flop输出高电平信号产生上升沿，在OR 2向D Flip-Flop输出的信号产生上升沿的情况下，D Flip-Flop将Counter的Q<2:0>保存(即存储)为BST<2:0>，并输出BST<2:0>(即多路电平信号)控制所述供电子电路13升高输出电压；当Q<2:0>小于BST<2:0>(表示此时的Vsig较小)时，Dig COMP输出的电平信号需要经过延时电路52，延时电路52确定DigCOMP输出的电平信号为低电平信号时开始计时，在计时满一周期(所述周期为延时电路52的计时周期)且计时期间Dig COMP输出的电平信号一直为低电平信号的情况下，输出高电平信号或脉冲信号，使OR2在下一次第一信号过零时的输出信号产生上升沿，致使D Flip-Flop将Counter的Q<2:0>保存为BST<2:0>，并输出相应的多路电平信号控制所述供电子电路13降低输出电压。这样，延时电路52能够避免“所述第一信号在自身的前半周期电压幅度较小，在后半周期电压幅度突然变大，使得所述供电电路的输出电压需要快速的变化，造成信号削顶使音频功率放大器的输出产生杂音”的情况。
示例性地，基于图7所对应的实施例，假设Vcm等于40V，Q<2:0>为000对应Vref1(35V，45V)，Q<2:0>为001对应Vref2(30V，50V)，Q<2:0>为010对应Vref3(25V，55V)，Q<2:0>为011对应Vref4(20V，60V)，Q<2:0>为100对应Vref5(15V，65V)，Q<2:0>为101对应Vref6(10V，70V)，Q<2:0>为110对应Vref7(5V，75V)，Q<2:0>为111对应Vref8(0V，80V)；并假设所述第一信号在第一周期的前半周期电压幅度的峰值为48V，在后半周期电压幅度的峰值为26V，即Vsig在第一周期的最大值为48V，Vsig在第一周期的最小值为26V，同时，假设D Flip-Flop在上一周期保存的BST<2:0>为001，Vsig在第一周期的初始值为40V；那么，对于所述第一信号的第一周期，在Vsig由40V逐渐增大的过程中，Q<2:0>为初始值000，MUX1和MUX2确定的目标参考电压为Vref1(35V，45V)，在Vsig小于45V且Vsig大于40V的情况下，MUX1和MUX2均输出低电平信号，OR 1也输出低电平信号，无法触发Counter的计数加1，即Q<2:0>仍为000，此时Vsig大于Vcm，COMP 3一直输出高电平信号，且COMP 3输出的信号无法产生上升沿以触发边沿检测电路35输出脉冲信号，因此，BST<2:0>仍为001；在Vsig增大至45V以上的情况下，MUX1输出高电平信号，MUX2输出低电平信号，OR 1的输出信号由低电平信号变为高电平信号产生上升沿，产生的上升沿作为Counter的计数信号触发Counter的计数加1，即Q<2:0>由000变为001，MUX1和MUX2确定的目标参考电压由Vref1(35V，45V)变为Vref2(30V，50V)，此时Vsig大于Vcm，COMP 3一直输出高电平信号，且COMP 3输出的信号无法产生上升沿以触发边沿检测电路35输出脉冲信号，因此，BST<2:0>仍为001；在Vsig增大至峰值48V后开始减小并减小至40V的过程中，MUX1和MUX2均输出低电平信号，OR 1也输出低电平信号，无法触发Counter的计数加1，即Q<2:0>仍为001，MUX1和MUX2确定的目标参考电压也一直为Vref2(30V，50V)，直至Vsig减小至40V触发边沿检测电路35向Counter输出脉冲信号，Counter在边沿检测电路35输出的脉冲信号的作用下将Q<2:0>由001复位为初始值000，而在边沿检测电路35输出脉冲信号时，在Q<2:0>复位为初始值之前，Q<2:0>与BST<2:0>相同，因此在Q<2:0>复位为初始值之后，BST<2:0>仍为001；可见，在第一周期的前半周期，在Vsig由40V逐渐增大至电压幅度峰值后开始下降并下降至40V的过程中，Q<2:0>按照“000→001→000”的顺序变化，随着Q<2:0>的变化，MUX1和MUX2确定的目标参考电压按照“Vref1→Vref2→Vref1”的顺序变化，而BST<2:0>不变，一直为001。在第一周期的后半周期，与上述流程相似，在Vsig由40V逐渐减小至峰值26V后开始增大并增大至40V的过程中，Q<2:0>按照“000→001→010→000”的顺序变化，随着Q<2:0>的变化，MUX1和MUX2确定的目标参考电压按照“Vref1→Vref2→Vref3→Vref1”的顺序变化；另外，在Vsig增大至40V触发边沿检测电路35向Counter输出脉冲信号的同时，边沿检测电路35向AND1输出脉冲信号，此时Q<2:0>为010，大于D Flip-Flop在上一周期保存的BST<2:0>001，Dig COMP向AND 1输出高电平信号，致使AND 1输出高电平信号，进而使得OR 2向触发器D Flip-Flop输出高电平信号产生上升沿，触发D Flip-Flop将Counter的Q<2:0>010保存为新的BST<2:0>，即此时BST<2:0>由001变为010。
示例性地，所述供电子电路13是升压型DC-DC电路，如图7所示，所述供电子电路13中的负反馈控制环路会将误差放大器(英文可以表示为Error Amplifier，简称EA)的输入嵌位到相等，即所述供电子电路13的参考电压Vref等于所述供电子电路13的反馈电压Vfb，基于这个原理可以得到以下公式：
Figure BDA0002768663320000171
其中，VO表示所述供电子电路13的输出电压，Rfb1和Rfb2表示所述供电子电路13的反馈电阻。可见，所述供电子电路13能够通过调整自身反馈电阻阻值的大小(即Rfb1和Rfb2)或自身使用的参考电压(即Vref)的大小调整输出电压(即VO)。
基于此，在一实施例中，所述供电子电路13，具体可以用于通过调整自身反馈电阻阻值的大小或自身使用的参考电压的大小，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。
实际应用时，所述供电子电路13通过调整自身反馈电阻阻值的大小产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，可以包括：在所述目标编码的作用下，所述供电子电路13包含的多个反馈电阻中各电阻对应的开关被导通或断开，使得所述供电子电路13的反馈电阻比例发生改变，致使所述供电子电路13产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。示例性地，如图8所示，通过BST<2:0>控制反馈电阻Rt3、Rt2和Rt1的接入或短路，来调整所述供电子电路13的反馈电阻比例；在BST<2:0>为010的情况下，Rt3和Rt1被接入，Rt2短路，此时所述供电子电路13的反馈电阻比例可以通过以下公式进行计算：
Figure BDA0002768663320000181
基于公式(7)，此时所述供电子电路13的输出电压可以通过以下公式进行计算：
Figure BDA0002768663320000182
实际应用时，所述供电子电路13通过调整自身使用的参考电压的大小产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，可以包括：在所述目标编码的作用下，所述供电子电路13包含的用于提供自身使用的参考电压(即Vref)的第三数据选择器MUX 3中的相应通道被导通或断开，致使所述供电子电路13产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。如图9所示，将BST<2:0>作为MUX 3的选择位，不同的BST<2:0>对应不同的Vref，致使所述供电子电路13产生不同大小的电压。所述供电子电路13的输出电压可以通过公式(6)进行计算。
实际应用时，如图10所示，所述供电子电路13的输出电压VO可以随着所述音频功率放大器的输出电压VO_Power Amplifier的变化而变化。
基于上述供电电路，本发明实施例还提供了一种音频功率放大器，如图11所示，所述音频功率放大器包括音频功率放大电路1101和供电电路1102；其中，
所述供电电路1102为上述任一供电电路实施例所述的供电电路；所述供电电路1102通过为所述音频功率放大电路1101供电来为所述音频功率放大器供电；
所述音频功率放大电路1101为数字音频功率放大电路或模拟音频功率放大电路。
基于上述供电电路，本发明实施例还提供了一种集成电路，包括图11所示的音频功率放大器。
基于上述供电电路，本发明实施例还提供了一种供电方法，应用于音频功率放大器，如图12所示，所述方法包括以下步骤：
步骤1201：通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；
这里，所述第一电压表征输入所述音频功率放大器的电压信号的电压幅度值大小；
步骤1202：确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并确定所述目标参考电压范围对应的目标编码，以使所述供电子电路基于所述目标编码产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，为所述音频功率放大器供电；
其中，X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码。
其中，在一实施例中，所述方法还包括：
根据第一编码，在所述X个参考电压范围中确定所述目标参考电压范围，将所述第一电压与所述目标参考电压范围的上限电压进行比较，并将所述第一电压与所述目标参考电压范围的下限电压进行比较，得到第一比较结果；
在所述第一比较结果表征所述第一电压大于所述目标参考电压范围的上限电压，或所述第一电压小于所述目标参考电压范围的下限电压的情况下，在所述第一编码的基础上通过计数的方式进行编码处理，得到第二编码；所述第一编码为上一次进行编码处理得到的编码；
将所述第一电压与第二电压进行比较，得到第二比较结果；所述第二电压为输入所述音频功率放大器的电压信号的共模电压；
判断所述第二比较结果是否表征所述第一电压等于所述第二电压；
在所述第二编码与第三编码不同，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码；所述第三编码为上一次确定的目标编码。
在一实施例中，所述方法还包括：
在所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将自身的编码复位为初始编码。
在一实施例中，所述方法还包括：
将所述第二编码与所述第三编码进行比较，得到第三比较结果；
在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码的情况下开始计时，并判断所述第二编码小于所述第三编码的时长是否大于预设时长，得到判断结果；
在所述第三比较结果表征所述第二编码大于所述第三编码，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码；或者，
在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码，所述判断结果表征所述第二编码小于所述第三编码的时长大于所述预设时长，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码。
在一实施例中，所述供电子电路通过调整自身反馈电阻阻值的大小，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。
在一实施例中，所述供电子电路通过调整自身使用的参考电压的大小，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。
需要说明的是：本发明实施例提供的供电方法与上述供电电路实施例属于同一构思，其具体实现过程详见上述串行码流控制电路实施例，这里不再赘述。
本发明实施例提供的供电电路、方法、音频功率放大器和集成电路，供电电路检测音频功率放大器的输出功率大小，并产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的供电电压，所述供电电压会随着所述音频功率放大器的输出功率的变化相应的变大变小，如此，实现了供电电路输出的供电电压与音频功率放大器的输出功率的多级自适应匹配(即调节)，提升了音频功率放大器整体的工作效率，尤其是在所述音频功率放大器的输出功率较小的情况下的工作效率；对于设置有本发明实施例提供的音频功率放大器的电子设备(比如手机)，能够极大地提高所述电子设备的待机时间，进而提升用户体验。
需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
另外，本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种供电电路，其特征在于，应用于音频功率放大器，包括：检测子电路、控制子电路和供电子电路；其中，
所述检测子电路，用于通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；所述第一电压表征输入所述音频功率放大器的电压信号的电压幅度值大小；
所述控制子电路，用于确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并在所述第一电压等于第二电压的情况下，确定所述目标参考电压范围对应的目标编码；X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码；所述第二电压为输入所述音频功率放大器的电压信号的共模电压；
所述供电子电路，用于基于所述目标编码，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，以为所述音频功率放大器供电。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制子电路，包括：
第一比较电路，用于根据第一编码，在所述X个参考电压范围中确定所述目标参考电压范围，将所述第一电压与所述目标参考电压范围的上限电压进行比较，并将所述第一电压与所述目标参考电压范围的下限电压进行比较，得到第一比较结果；
计数电路，用于在所述第一比较结果表征所述第一电压大于所述目标参考电压范围的上限电压，或所述第一电压小于所述目标参考电压范围的下限电压的情况下，在所述第一编码的基础上通过计数的方式进行编码处理，得到第二编码；所述第一编码为所述计数电路上一次进行编码处理得到的编码；
第二比较电路，用于将所述第一电压与所述第二电压进行比较，得到第二比较结果；
边沿检测电路，用于判断所述第二比较结果是否表征所述第一电压等于所述第二电压；
触发电路，用于在所述第二编码与第三编码不同，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码；所述第三编码为所述触发电路上一次确定的目标编码。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述计数电路，还用于在所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将自身的编码复位为初始编码。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述控制子电路，还包括：
第三比较电路，用于将所述第二编码与所述第三编码进行比较，得到第三比较结果；其中，
所述触发电路，具体用于在所述第三比较结果表征所述第二编码大于所述第三编码，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码。
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述控制子电路，还包括：
第三比较电路，用于将所述第二编码与所述第三编码进行比较，得到第三比较结果；
延时电路，用于在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码的情况下开始计时，并判断所述第二编码小于所述第三编码的时长是否大于预设时长，得到判断结果；其中，
所述触发电路，具体用于在所述第三比较结果表征所述第二编码小于所述第三编码，所述判断结果表征所述第二编码小于所述第三编码的时长大于所述预设时长，且所述第二比较结果表征所述第一电压等于所述第二电压的情况下，将所述第二编码确定为所述目标编码。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述供电子电路，具体用于通过调整自身反馈电阻阻值的大小，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述供电子电路，具体用于通过调整自身使用的参考电压的大小，产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压。
8.一种供电方法，其特征在于，应用于音频功率放大器，包括：
通过检测第一电压来检测所述音频功率放大器的输出功率大小；所述第一电压表征输入所述音频功率放大器的电压信号的电压幅度值大小；
确定所述第一电压在X个参考电压范围中对应的目标参考电压范围，并在所述第一电压等于第二电压的情况下，确定所述目标参考电压范围对应的目标编码，以使所述供电子电路基于所述目标编码产生与所述音频功率放大器的输出功率大小匹配的电压，为所述音频功率放大器供电；其中，
X为大于或等于2的整数；所述X个参考电压范围中各参考电压范围对应不同的编码；所述第二电压为输入所述音频功率放大器的电压信号的共模电压。
9.一种音频功率放大器，其特征在于，包括：音频功率放大电路和权利要求1至7任一项所述的供电电路；其中，
所述供电电路通过为所述音频功率放大电路供电来为所述音频功率放大器供电；
所述音频功率放大电路为数字音频功率放大电路或模拟音频功率放大电路。
10.一种集成电路，其特征在于，包括权利要求9所述的音频功率放大器。
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