CN113676140A - 一种带自适应升压控制电路的音频功率放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种带自适应升压控制电路的音频功率放大器，涉及集成电路应用技术领域，包括基准电压产生电路、升压电路、音频功率放大器、低通滤波器以及增益控制电路、幅度检测电路、逻辑处理电路、编码转换电路和多个开关，由于在典型带升压电路的音频功率放大器的基础上添加了低通滤波器以及增益控制电路、幅度检测电路、逻辑处理电路、编码转换电路、基准电压产生电路和多个开关，从而通过低通滤波器以及增益控制电路、幅度检测电路、逻辑处理电路、编码转换电路、基准电压产生电路和多个开关实现动态控制升压电路开启与关闭以及动态调整升压电路输出PVDD，从而提高整个电路效率，提高电池寿命。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路应用技术领域，特别是涉及一种带自适应升压控制电路的音频功率放大器。
背景技术
典型带升压电路的音频功率放大器如图1所示，电池电压(VBAT)经过升压电路持续开启升压到PVDD为音频功率放大器提供电压，这样音频功率放大器输出功率较小时，升压开启，升压电路会消耗电流导致整个电路效率比较低。在实际音频应用中，音频输入信号幅度较小时，不需要开启升压电路也能保证较好的线性度的性能。
由于DC-DC升压越高整个电路效率会越低，根据功率大小自动调节DC-DC输出电压会使整个电路效率更高，进而让电池寿命更长。因此，动态控制升压开启与关闭以及动态调整升压输出PVDD能够提高整个电路效率，提高电池寿命。然而，目前典型带升压电路的音频功率放大器无法动态控制升压电路开启与关闭以及无法动态调整升压电路输出PVDD。因此，典型带升压电路的音频功率放大器存在整个电路效率低以及电池寿命低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种带自适应升压控制电路的音频功率放大器，能够动态控制升压电路开启与关闭以及动态调整升压电路输出PVDD，从而提高整个电路效率，提高电池寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种带自适应升压控制电路的音频功率放大器，包括基准电压产生电路、升压电路、音频功率放大器、低通滤波器以及增益控制电路、幅度检测电路、逻辑处理电路、编码转换电路和多个开关；
所述基准电压产生电路分别与多个所述开关连接；多个所述开关均与所述升压电路和所述编码转换电路连接；所述升压电路与所述音频功率放大器连接；所述低通滤波器以及增益控制电路与所述音频功率放大器连接；所述幅度检测电路与所述低通滤波器以及增益控制电路连接；所述逻辑处理电路分别与所述幅度检测电路、所述编码转换电路和所述升压电路连接；
所述升压电路用于将电池电压升压到PVDD，为所述音频功率放大器提供功率电源；所述音频功率放大器用于将输入的音频信号转换为PWM信号；所述低通滤波器以及增益控制电路用于将所述PWM信号转换为正弦信号，并对所述正弦信号调整增益，得到在幅度检测范围内的输出电压；所述幅度检测电路用于采样所述输出电压的幅度，得到所述输出电压对应的编码，并根据所述输出电压对应的编码判断所述输出电压是否小于预设电压；所述逻辑处理电路用于将所述输出电压对应的编码转换为温度计码，并在所述输出电压小于所述预设电压时输出低电平给所述升压电路，在所述输出电压大于所述预设电压时输出高电平给所述升压电路；所述低电平用于关闭所述升压电路；所述高电平用于开启所述升压电路；所述编码转换电路用于将所述温度计码编码成控制码；所述控制码只有单比特为1，剩余比特均为0；所述基准电压产生电路用于产生多个基准电压；多个所述开关用于在所述控制码的控制下从多个所述基准电压中选择一个所述基准电压作为参考电压给所述升压电路；所述参考电压用于调整PVDD。
可选地，还包括电池；
所述电池与所述升压电路连接；所述电池用于为所述升压电路提供所述电池电压。
可选地，所述低通滤波器以及增益控制电路具体包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第一比较器；
所述音频功率放大器的第一输出端与所述第一电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端分别连接所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第一端；所述第一电容的第二端接地；所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端、所述第二电容的第一端和所述第一比较器的负输入端连接；所述第三电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第一比较器的输出端均连接所述幅度检测电路；
所述音频功率放大器的第二输出端与所述第四电阻的第一端连接；所述第四电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述第五电阻的第一端连接；所述第三电容的第二端接地；所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端和所述第一比较器的正输入端连接；所述第六电阻的第二端接地。
可选地，所述幅度检测电路具体包括多个第七电阻和多个第二比较器；
多个所述第七电阻依次串联连接；参考电流依次从每个所述第七电阻的第一端输入，从每个所述第七电阻的第二端输出；所述第三电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第一比较器的输出端均与每个所述第二比较器的正输入端连接；每个所述第二比较器的负输入端均分别与互相连接的两个所述第七电阻连接；所述互相连接的两个所述第七电阻中，所述参考电流先流入的第七电阻的第二端和所述参考电流后流入的第七电阻的第一端均与一个所述第二比较器的负输入端连接；每个所述第二比较器的输出端均与所述逻辑处理电路连接。
可选地，所述预设电压小于m倍的所述电池电压；其中，0<m<0.9。
可选地，所述开关的数量与所述基准电压的数量等同。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开的带自适应升压控制电路的音频功率放大器，在典型带升压电路的音频功率放大器的基础上添加了低通滤波器以及增益控制电路、幅度检测电路、逻辑处理电路、编码转换电路、基准电压产生电路和多个开关，从而通过低通滤波器以及增益控制电路、幅度检测电路、逻辑处理电路、编码转换电路、基准电压产生电路和多个开关实现动态控制升压电路开启与关闭以及动态调整升压电路输出PVDD，从而提高整个电路效率，提高电池寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为典型带升压电路的音频功率放大器示意图；
图2为本发明带自适应升压控制电路的音频功率放大器实施例的结构图；
图3为本发明编码转换对应编码示意图；
图4为本发明幅度检测电路示意图；
图5为本发明逻辑处理电路示意图；
图6为本发明逻辑处理电路时序图；
图7为本发明基准电压产生电路示意图。
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。
本发明的目的是提供一种带自适应升压控制电路的音频功率放大器，能够动态控制升压电路开启与关闭以及动态调整升压电路输出PVDD，从而提高整个电路效率，提高电池寿命。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图2为本发明带自适应升压控制电路的音频功率放大器实施例的结构图。参见图2，该带自适应升压控制电路的音频功率放大器包括基准电压产生电路101、升压电路102、音频功率放大器103、低通滤波器以及增益控制电路104、幅度检测电路105、逻辑处理电路106、编码转换电路107和多个开关S0～Sn-1。
基准电压产生电路101分别与多个开关S0～Sn-1连接；多个开关S0～Sn-1均与升压电路102和编码转换电路107连接；升压电路102与音频功率放大器103连接；低通滤波器以及增益控制电路104与音频功率放大器103连接；幅度检测电路105与低通滤波器以及增益控制电路104连接；逻辑处理电路106分别与幅度检测电路105、编码转换电路107和升压电路102连接。
升压电路102用于将电池电压VBAT升压到PVDD，为音频功率放大器103提供功率电源；音频功率放大器103用于将输入的音频信号转换为PWM信号；低通滤波器以及增益控制电路104用于将PWM信号转换为正弦信号，并对正弦信号调整增益，得到在幅度检测范围内的输出电压Vo；幅度检测电路105用于采样输出电压Vo的幅度，得到输出电压Vo对应的编码C[N-1:0]，并根据输出电压Vo对应的编码C[N-1:0]判断输出电压Vo是否小于预设电压V1；预设电压V1小于m倍的电池电压VBAT；其中，0<m<0.9；逻辑处理电路106用于将输出电压Vo对应的编码C[N-1:0]转换为温度计码D[N-1:0]，并在输出电压Vo小于预设电压V1时输出低电平EN＝0给升压电路102，在输出电压Vo大于预设电压V1时输出高电平EN＝1给升压电路102；低电平用于关闭升压电路102；高电平用于开启升压电路102；编码转换电路107用于将温度计码D[N-1:0]编码成控制码T[N-1:0]；控制码T[N-1:0]只有单比特为1，剩余比特均为0，这样在控制S0～Sn-1时只选择其中一路电压做参考电压，如图3所示，编码原理就是确保S0～Sn-1开关同时只能有一个开关开启；基准电压产生电路101用于产生多个基准电压Vr1～Vrn；基准电压的数量与开关的数量等同；多个开关S0～Sn-1用于在控制码T[N-1:0]的控制下从多个基准电压Vr1～Vrn中选择一个基准电压作为参考电压给升压电路102；参考电压用于调整PVDD。
其中，低通滤波器以及增益控制电路104具体包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一比较器EA1，如图2所示。
音频功率放大器103的第一输出端与第一电阻R1的第一端连接；第一电阻R1的第二端分别连接第一电容C1的第一端和第二电阻R2的第一端；第一电容C1的第二端接地；第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端、第二电容C2的第一端和第一比较器EA1的负输入端连接；第三电阻R3的第二端、第二电容C2的第二端和第一比较器EA1的输出端均连接幅度检测电路105。
音频功率放大器103的第二输出端与第四电阻R4的第一端连接；第四电阻R4的第二端分别与第三电容C3的第一端和第五电阻R5的第一端连接；第三电容C3的第二端接地；第五电阻R5的第二端分别与第六电阻R6的第一端和第一比较器EA1的正输入端连接；第六电阻R6的第二端接地。
幅度检测电路105具体包括多个第七电阻R7和多个第二比较器EA2，如图4所示。
多个第七电阻R7依次串联连接；参考电流Iref1依次从每个第七电阻R7的第一端输入，从每个第七电阻R7的第二端输出；第三电阻R3的第二端、第二电容C2的第二端和第一比较器EA1的输出端均与每个第二比较器EA2的正输入端连接；每个第二比较器EA2的负输入端均分别与互相连接的两个第七电阻R7连接(与第一个第七电阻R7的第一端连接的第二比较器EA2除外)；互相连接的两个第七电阻R7中，参考电流Iref1先流入的第七电阻R7的第二端和参考电流Iref1后流入的第七电阻R7的第一端均与一个第二比较器EA2的负输入端连接；每个第二比较器EA2的输出端均与逻辑处理电路106连接；其中，与第一个第七电阻R7的第一端连接的第二比较器EA2的负输入端是与第一个第七电阻R7的第一端连接，并非是与互相连接的两个第七电阻R7连接，如图4所示；第一个第七电阻R7即参考电流Iref1流入的第一个第七电阻。
幅度检测电路105检测低通滤波器以及增益控制电路104输出的幅度，进而判断功放输出幅度大小。图4中，V1给第一个第二比较器EA2负极，输出C[0]。V2给第二个第二比较器EA2负极，输出C[1]；以此类推，Vn给第n个比较器负极，输出C[n-1]。
该带自适应升压控制电路的音频功率放大器还包括电池；电池与升压电路102连接；电池用于为升压电路102提供电池电压VBAT。
该带自适应升压控制电路的音频功率放大器，在输入的音频信号较小时，低通滤波器以及增益控制电路104输出的Vo小于预设电压V1，逻辑处理电路106输出EN＝0，EN为低电平，此时升压电路102关闭；在输入的音频信号较大时，Vo>V1，此时逻辑处理电路106输出EN＝1，EN为高电平，升压电路102开启。幅度检测电路105采样Vo幅度输出对应的编码C[N-1:0]，C[N-1:0]经过逻辑处理电路106输出D[N-1:0]，再经过编码转换电路107输出T[N-1:0]控制开关S0～Sn-1，选择基准电压Vr1～Vrn控制相应的输出电压PVDD，从而达到动态控制PVDD电压功能，动态控制输出电压PVDD，可以提高整个电路的效率以及提高电池寿命。
其中，第二比较器EA2输出的C[0]可以判断是否小于V1，如图4所示。V1<m*VBAT(0<m<0.9，VBAT是电池电压)，m根据需要选择，可以判定小幅度。
逻辑处理电路106如图5所示，逻辑处理电路时序图如图6所示。幅度检测电路105输出的C[N-1:0]从图5中IN[N-1:0]输入逻辑处理电路106，D[N-1:0]从图5中OUT[N-1:0]输出逻辑处理电路106。逻辑处理电路106实现功能如图5和图6所示，当IN为高电平时，OUT为高电平；当IN为低电平时，OUT会延迟Td变成低电平。
基准电压产生电路101用于产生基准电压供给升压电路102，开关S0～Sn-1选择其中1路电压给升压电路102。基准电压产生电路101如图7所示，图7中，Iref2表示基准电压产生电路的参考电流，Vr1～Vrn不相等，R1～Rn可以相等也可以不等。Vr1＝Iref2*R8，Vr2＝Iref2*(R8+R9)........Vrn＝Iref2*(R8+R9+.....+Rn)。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种带自适应升压控制电路的音频功率放大器，其特征在于，包括基准电压产生电路、升压电路、音频功率放大器、低通滤波器以及增益控制电路、幅度检测电路、逻辑处理电路、编码转换电路和多个开关；
所述基准电压产生电路分别与多个所述开关连接；多个所述开关均与所述升压电路和所述编码转换电路连接；所述升压电路与所述音频功率放大器连接；所述低通滤波器以及增益控制电路与所述音频功率放大器连接；所述幅度检测电路与所述低通滤波器以及增益控制电路连接；所述逻辑处理电路分别与所述幅度检测电路、所述编码转换电路和所述升压电路连接；
所述升压电路用于将电池电压升压到PVDD，为所述音频功率放大器提供功率电源；所述音频功率放大器用于将输入的音频信号转换为PWM信号；所述低通滤波器以及增益控制电路用于将所述PWM信号转换为正弦信号，并对所述正弦信号调整增益，得到在幅度检测范围内的输出电压；所述幅度检测电路用于采样所述输出电压的幅度，得到所述输出电压对应的编码，并根据所述输出电压对应的编码判断所述输出电压是否小于预设电压；所述逻辑处理电路用于将所述输出电压对应的编码转换为温度计码，并在所述输出电压小于所述预设电压时输出低电平给所述升压电路，在所述输出电压大于所述预设电压时输出高电平给所述升压电路；所述低电平用于关闭所述升压电路；所述高电平用于开启所述升压电路；所述编码转换电路用于将所述温度计码编码成控制码；所述控制码只有单比特为1，剩余比特均为0；所述基准电压产生电路用于产生多个基准电压；多个所述开关用于在所述控制码的控制下从多个所述基准电压中选择一个所述基准电压作为参考电压给所述升压电路；所述参考电压用于调整PVDD。
2.根据权利要求1所述的带自适应升压控制电路的音频功率放大器，其特征在于，还包括电池；
所述电池与所述升压电路连接；所述电池用于为所述升压电路提供所述电池电压。
3.根据权利要求1所述的带自适应升压控制电路的音频功率放大器，其特征在于，所述低通滤波器以及增益控制电路具体包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容和第一比较器；
所述音频功率放大器的第一输出端与所述第一电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端分别连接所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第一端；所述第一电容的第二端接地；所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端、所述第二电容的第一端和所述第一比较器的负输入端连接；所述第三电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第一比较器的输出端均连接所述幅度检测电路；
所述音频功率放大器的第二输出端与所述第四电阻的第一端连接；所述第四电阻的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述第五电阻的第一端连接；所述第三电容的第二端接地；所述第五电阻的第二端分别与所述第六电阻的第一端和所述第一比较器的正输入端连接；所述第六电阻的第二端接地。
4.根据权利要求3所述的带自适应升压控制电路的音频功率放大器，其特征在于，所述幅度检测电路具体包括多个第七电阻和多个第二比较器；
多个所述第七电阻依次串联连接；参考电流依次从每个所述第七电阻的第一端输入，从每个所述第七电阻的第二端输出；所述第三电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第一比较器的输出端均与每个所述第二比较器的正输入端连接；每个所述第二比较器的负输入端均分别与互相连接的两个所述第七电阻连接；所述互相连接的两个所述第七电阻中，所述参考电流先流入的第七电阻的第二端和所述参考电流后流入的第七电阻的第一端均与一个所述第二比较器的负输入端连接；每个所述第二比较器的输出端均与所述逻辑处理电路连接。
5.根据权利要求1所述的带自适应升压控制电路的音频功率放大器，其特征在于，所述预设电压小于m倍的所述电池电压；其中，0<m<0.9。
6.根据权利要求1所述的带自适应升压控制电路的音频功率放大器，其特征在于，所述开关的数量与所述基准电压的数量等同。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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