CN116032117A - 供电系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供为音频功率放大器供电的系统，包括：多个TPS电路，每个TPS电路包括电流控制环路和电压控制环路；多个信号开关电路，每个信号开关电路连接于相邻的两个TPS电路的电压控制环路的环路控制输出端之间，多个功率开关电路，每个功率开关电路连接于相邻的两个TPS电路的输出端之间；控制电路，其被配置成生成控制信号，用于控制所述信号开关电路和功率开关电路接通或断开，以使得在所述信号开关电路和功率开关电路接通时，在所述多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率。

Description

供电系统

技术领域

本公开总体涉及供电系统，尤其涉及一种为音频功率放大器供电的系统。

背景技术

目前，多相升压跟踪电源(TPS)被采用来为音频功率放大器电路供电。通常，在这种配置中，TPS电路的各相在输出端连接在一起，以相同的输出电压为音频功率放大器中的各组通道供电。TPS电路的输出电压将取音频功率放大器中的各组通道要求的最大值。然而，这种配置带来的问题是使得某些通道的供电电压高于实际需要的电压。这会降低音频功率放大器的这些通道中的音频放大电路的效率并散发大量热量。

因此，需要一种改进的技术方案，以消除上述问题。

发明内容

根据本公开的一方面，提供为音频功率放大器供电的系统。该系统可以包括：多个TPS电路、多个信号开关电路、多个功率开关电路以及控制电路。其中，每个TPS电路可以包括电流控制环路和电压控制环路。其中，每个信号开关电路可以连接于相邻的两个TPS电路的电压控制环路的环路控制输出端之间。其中，每个功率开关电路可以连接于相邻的两个TPS电路的输出端之间。其中，控制电路被配置成生成控制信号，用于控制所述信号开关电路和功率开关电路接通或断开，以使得在所述信号开关电路和功率开关电路接通时，在所述多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率。

根据一个或多个实施例，所述控制电路被配置成生成控制信号，用于控制所述信号开关电路和功率开关电路的接通或断开，以使得在所述信号开关电路和功率开关电路断开时，每个TPS电路独立地供电。

根据一个或多个实施例，所述控制电路还被配置成基于跟踪信号生成所述控制信号。

根据一个或多个实施例，所述控制电路被配置成基于所述电流控制环路的实际电流信号生成所述控制信号。

根据一个或多个实施例，所述基于跟踪信号生成所述控制信号包括：将每个TPS电路的跟踪信号的电压值进行比较，以选择出最大电压值；将所述最大电压值与第一阈值比较；如果所述最大电压值大于或等于第一阈值，则生成用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；如果所述最大电压值小于第一阈值，则将所述最大值与第二阈值进行比较：如果所述最大电压值小于或等于第二阈值，则生成用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；如果所述最大电压值大于第二阈值，生成用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号。

根据一个或多个实施例，所述基于所述电流控制环路的实际电流信号生成所述控制信号包括：响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个超过逐周期限流值的第一比例阈值，产生用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；以及响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个低于逐周期限流值的第二比例阈值，产生用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号。

根据一个或多个实施例，所述多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率包括：将功率放大器所需的总功率在多个TPS电路之间平均分配。

根据一个或多个实施例，所述每个TPS电路独立地供电包括：所述每个TPS电路分别按照所述功率放大器的相应通道组所需的电压进行供电。

根据一个或多个实施例，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是高电平信号，用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是低电平信号；或者其中，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是低电平信号，用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是高电平信号。

根据一个或多个实施例，其中，所述控制电路由数字信号处理器DSP或微控制单元MCU实现，或者通过比较器电路实现；其中，所述信号开关电路是小信号MOSFET、小信号双极性三极管和模拟开关中的至少一个；以及其中，所述功率开关电路是功率MOSFET，功率双极性三极管和继电器中的至少一个。

附图说明

通过参考附图阅读对非限制性实施方案的以下描述，可更好地理解本公开，其中：

图1示意性示出了根据本公开的一个方面的一个或多个实施例的为音频功率放大器供电的系统的原理示意图；

图2举例示出了根据本公开的一个方面的一个或多个实施例的为音频功率放大器供电的系统的一个示例性配置图；

图3示意性示出了根据本公开的另一个方面的一个或多个实施例的为音频功率放大器供电的系统的原理示意图；

图4举例示出了根据本公开的另一个方面的一个或多个实施例的为音频功率放大器供电的系统的一个示例性配置图；

图5示出了根据本公开的另一个方面的一个或多个实施例的基于跟踪信号生成开关控制信号的方法流程图；

图6举例示出了参照图5描述的方法的跟踪信号和控制信号的示意图；

图7示出了根据本公开的另一个方面的一个或多个实施例的用于实现基于电流控制环路的实际电流信号生成开关控制信号的电路配置图；

图8示出了根据本公开的另一个方面的一个或多个实施例的比较器电路的简化示意图；

图9举例示出了根据图7的电路配置的一个示例性仿真结果图。

具体实施方式

应当理解，给出实施例的以下描述仅仅是为了说明的目的，而不是限制性的。在附图中示出的功能块、模块或单元中的示例的划分不应被解释为表示这些功能块、模块或单元必须实现为物理上分离的单元。示出或描述的功能块、模块或单元可以实现为单独的单元、电路、芯片、功能块、模块或电路元件。一个或多个功能块或单元也可以在公共电路、芯片、电路元件或单元中实现。

单数术语(例如但不限于“一”)的使用并不旨在限制项目的数量。关系术语的使用，例如但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上部”、“下部”、“向下”、“向上”、“侧”、“第一”，“第二”(“第三”等)，“入口”，“出口”等用于书面说明是为了在具体参考附图时清楚，而非意图限制本公开或随附的权利要求书的范围，除非另外指出。术语“包括”和“诸如”是说明性的而非限制性的，除非另有说明，词语“可以”的意思是“可以，但不必须”。尽管在本公开中使用任何其他语言，但是在附图中示出的实施例是为了说明和解释的目的给出的示例，而不是本文的主题的唯一实施例。

图1示出了根据本公开的一个方面的一个或多个实施例的为音频功率放大器供电的系统的原理示意图。如图1所示，可以由例如分布式布置的多个TPS电路110-11n独立地为音频功率放大器的各组通道120-12n分别供电。每个TPS电路可以包括一个电流控制环路1101-11n1和一个电压控制环路1102-11n2。图1中这种分布式TPS电路的配置可以使得每个TPS电路提供不同的供电电压。每个TPS电路可以根据相应的音频功率放大器的通道组所需的电压进行供电。这种独立的供电系统配置可以降低音频功率放大器的功耗，减少其散发的热量，从而可以实现较小散热器的设计，进而使得产品更轻更小。

图2示意性示出了根据本公开的一个方面的一个或多个实施例的用于为音频功率放大器供电的一个示例性配置图。图2所示的示例性配置包括三个TPS电路210，211和212，其分别为音频功率放大器的通道组独立供电，例如，分别为次低音/低音通道组220、中音通道组221和高音通道组222独立供电。每个TPS电路包括一个电流控制环路和一个电压控制环路。例如，TPS1电路210包括电流控制环路2101和电压控制环路2102，TPS2电路211包括电流控制环路2111和电压控制环路2112，TPS3电路212包括电流控制环路2121和电压控制环路2122。图2仅仅示例性示出了三个TPS电路的配置，然而可以理解的是，可以根据实际需要采用更多个TPS电路为音频功率放大器供电。

以下以TPS1电路210为例对环路控制原理进行简要说明。例如，TPS1电路210可以包括两个控制环路。其中内部的电流控制环路2101可以例如包括PWM控制器，电流误差放大器A1，电流误差放大器A1具有两个输入信号V_I_1和Vctrl_I_1。输入信号V_I_1代表电感L1的电流信号。Vctrl_I_1代表电流参考信号。由于电流环路负反馈的作用，二者近似相等。电流控制环路的参考信号Vctrl_I_1来自于外部的电压控制环路2102中的电压误差放大器gm1。跟踪信号1被输入到电压误差放大器gm1的同相输入端。跟踪信号1可以用于控制TPS1输出的电压幅度。跟踪信号1产生于通道220中的待放大的音频信号的包络。音频信号包络的幅度变大时，则跟踪信号1的信号幅度也变大，则TPS1需要输出较高的电压给后面的音频放大电路。反之，当音频信号包络幅度变小时，跟踪信号1的信号幅度也变小，则TPS1需要输出较低的电压给后面的音频放大电路。

当音频功率放大器的输出功率一定时，如果采用过高的供电电压给音频功率放大器供电，功率放大器的功耗会过大。如果采用过低的供电电压给音频功率放大器供电，又会产生输出信号被削波的不利影响。因此，音频功率放大器的供电电压希望用满足输出信号不失真的较低的电压。采用跟踪电源(TPS)为音频功率放大器供电可以有效的满足上述期望。TPS1电路的跟踪原理例如，如果TPS1电路实际的输出电压低于设定电压值(设定电压值可以例如是跟踪信号1的电压值)，则电压误差放大器gm1输出电压增加。这导致内部电流环路的电流参考信号Vctrl_I_1增加，V_I_1相应增加，L1的电感电流增加，从而使TPS1的输出电压增加。反之，如果TPS电路实际的输出电压比设定电压值高，则通过与上述调节相反的环路调节，使得输出电压降低。这样可以使得TPS1输出电压稳定在设定电压值。

图1和图2示出的分布式TPS电路的供电系统配置可以降低音频功率放大器的功耗，减少其散发的热量。然而，在音频功率放大器的某个通道需要超过单个TPS电路可提供的峰值功率的情况下(例如，在某个时隙，音频中的低音强度增强，低音通道对应的扬声器需要输出更大的功率，即需要通过音频功率放大器的低音通道传递更大的功率)，图1和图2所示的分布式TPS电路配置会限制音频功率放大器可以传递的总功率。例如，假设每个TPS电路可提供高达400VA的峰值功率。在一个时隙中，音频功率放大器的次低音/低音通道需要传递800VA的功率，中音和高音通道一共需要传递100VA的功率。如果使用图2的TPS配置，则次低音/低音通道的功率将被限制为400VA，其原因是为中音和高音通道供电的TPS电路无法为次低音/低音通道提供功率。在这种情况下，音频功率放大器所能传递的总功率为：400VA+100VA＝500VA，远低于TPS电路的功率输出能力400VA*3＝1200VA。在这种情况下，由于音频功率放大器的低音通道的输出功率被限制，会给收听者带来听觉上的不良体验。例如，音频中低音部分的音量会变小，失真会增加(通常会引入削波)。

为了解决上述问题，以给收听者提供更好地听觉体验，本公开以下提供另一个方面的为音频功率放大器供电的系统配置。在该系统配置中，可以动态地改变TPS电路的供电模式。

在一个或多个实施例中，该系统可以包括多个TPS电路，多个信号开关电路，多个功率开关电路，以及控制电路。其中，每个TPS电路包括电流控制环路和电压控制环路。多个信号开关电路中的每个信号开关电路连接于相邻的两个TPS电路的电压控制环路的环路控制输出端之间。多个功率开关电路中的每个功率开关电路连接于相邻的两个TPS电路的输出端之间。控制电路被配置成生成用于控制信号开关电路和功率开关电路的控制信号。通过控制信号开关电路和功率开关电路的接通和断开，多个TPS电路可以动态地改变供电模式。例如，在所述信号开关电路和功率开关电路接通时，该供电模式是在多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率。在信号开关电路和功率开关电路断开时，该供电模式是每个TPS电路独立地供电。这种动态的系统配置既能降低音频功率放大器的功耗、减少散热，又能避免由于每个TPS电路的峰值功率的限制而造成总的传递功率过低或者功率传递不足而损失听觉体验的情况。

图3示意性示出了根据本公开的另一个方面的一个或多个实施例的为音频功率放大器供电的系统的原理示意图。图3所示的系统包括多个TPS电路310-31n，多个信号开关电路331-33n，多个功率开关电路341-34n，以及控制电路350。每个TPS电路包括一个电流控制环路和电压控制环路。例如，TPS1电路310包括电流控制环路3101和电压控制环路3102；TPS2电路311包括电流控制环路3111和电压控制环路3112…TPSn电路31n包括电流控制环路31n1和电压控制环路31n2。

多个信号开关电路中的每个信号开关电路连接于相邻的两个TPS电路的电压控制环路的环路控制输出端之间。例如，信号开关电路331连接于TPS1电路310的电压控制环路3102的环路控制输出端与TPS2电路311的电压控制环路3112的环路控制输出端之间。多个功率开关电路中的每个功率开关电路连接于相邻的两个TPS电路的输出端之间。例如，功率开关电路341连接于TPS1电路的输出端与TPS2电路的输出端之间。以此类推，使得相邻的TPS电路之间均连接有信号开关电路和功率开关电路。

控制电路350被配置成生成控制信号，以控制信号开关电路331-33n和功率开关电路341-34n的接通和断开。通过控制信号开关电路和功率开关电路的接通和断开，多个TPS电路可以动态地改变供电模式。例如，在信号开关电路和功率开关电路均断开的情况下，各个TPS电路处于分别为音频功率放大器的各个通道组320-32n独立供电的供电模式。例如，在信号开关电路和功率开关电路均接通的情况下，各个TPS电路的供电模式变成可以在各个TPS电路的输出端之间共享输出的功率。

以下结合以三个TPS电路配置为例的图4进一步说明。如图4所示，例如TPS1电路410包括电流控制环路4101和电压控制环路4102；TPS2电路411包括电流控制环路4111和电压控制环路4112；TPS2电路412包括电流控制环路4121和电压控制环路4122。在TPS1电路410的电压控制环路4102的环路控制输出端与TPS2电路411的电压控制环路4112的环路控制输出端之间，连接有信号开关电路Sa。在TPS2电路411的电压控制环路4111的环路控制输出端与TPS3电路412的电压控制环路4122的环路控制输出端之间，连接有信号开关电路Sb。功率开关电路Sc连接于TPS1电路410的输出端与TPS2电路411的输出端之间。功率开关电路Sd连接于TPS2电路411的输出端与TPS3电路412的输出端之间。信号开关电路Sa、Sb以及功率开关电路Sc、Sd均由控制电路(图中未示出)输出的控制信号en控制。通过控制信号en的控制，TPS电路可以以不同的方式为音频功率放大器的各个通道供电。例如，当信号开关电路Sa、Sb以及功率开关电路Sc、Sd根据控制信号en的控制而全部接通(闭合)时，多个TPS电路可以在输出端之间共享输出功率。当信号开关电路Sa、Sb以及功率开关电路Sc、Sd根据控制信号en的控制而全部断开时，则各个TPS电路独立地为音频功率放大器的各个通道供电。信号开关电路Sa、Sb例如可以采用小信号MOSFET、小信号双极性三极管、模拟开关等来实现。功率开关电路Sc、Sd需要流过比较大的电流，可以采用功率MOSFET、功率双极性三极管、继电器等来实现。

图4中TPS电路的环路控制原理与图2所示的TPS电路的控制原理基本一致。因此，对于相同的部分不再赘述。以下仅结合开关电路Sa、Sb、Sc和Sd的操作来对图4所示配置的系统操作进行说明。

在通过控制信号en的控制使得开关电路Sa、Sb、Sc、Sd全部断开的情况下(例如，在小音量播放音频时，即所需功率比较低时)，TPS电路410-412像三个独立的TPS电路一样工作。例如，TPS1 410为音频功率放大器的次低音/低音通道420供电，TPS2 411为音频功率放大器的中音通道421供电，TPS3 412为音频功率放大器的高音通道422供电。这种情况下，TPS电路410-412各自按照相应音频功率放大器通道需要的电压进行供电。

在通过控制信号en的控制使得开关电路Sa、Sb、Sc、Sd全部接通的情况下(例如，在大音量播放音频时，即所需功率比较高时)，由于信号开关电路Sa，Sb接通，三个电流环将使用相同的参考信号(即，可以共享电流参考信号)，此时Vctrl_I_1，Vctrl_I_2和Vctrl_I_3是相同的。相应的，V_I_1，V_I_2和V_I_3也变成相同的。由此，电感L1，L2，L3中的电流相等。三个TPS电路的输出变成相同的。由于功率开关Sc和Sd也接通，因此多个TPS电路之间可以共享功率，也就是可以使功率在三个TPS电路之间平均分配。

此外，各个TPS电路中的电压误差放大器gm1，gm2，gm3可以设计成使得被馈入最高跟踪电压的放大器抑制被馈入较低跟踪电压的放大器。另外，可以通过使用二极管从各个电压误差放大器中选择最高输出电压，并将其用作电流环路的参考电压。例如，在信号开关电路Sa,Sb接通后，由于二极管D1-D3的存在，电压误差放大器gm1，gm2，gm3中只有跟踪信号中输入信号幅度最高的那个电压误差放大器起作用。此时，幅度低的跟踪信号对应的电压误差放大器失去作用。例如，如果跟踪信号1的幅度高于跟踪信号2和跟踪信号3，则包括三个TPS电路的TPS部分的整体输出电压将由跟踪信号1决定。此时，电压误差放大器gm2，gm3的反相输入端电压高于同相输入端电压，gm2和gm3的输出变成低电压(误差放大器有很高的直流增益)，则二极管D2,D3截止，gm2和gm3被从电压环上剥离。换句话说，gm2和gm3被gm1抑制。此时，电压环路上只有一个误差放大器gm1处于控制状态。

因此，图3和图4的配置既能够降低音频功率放大器的功耗、减少散热，又能避免由于每个TPS电路的峰值功率的限制而造成总的传递功率过低或者功率传递不足而损失听觉体验的情况。特别是，在输出功率共享之后，只要TPS电路的总输出功率能力大于音频功率放大器的总功率要求，音频功率放大器就能输出希望的功率。为了进行比较说明，以与上述参考图1和图2相同的假设为例，即，假设每个TPS电路可提供高达400VA的峰值功率，在一个时隙中，音频功率放大器的次低音/低音通道需要传递800VA的功率，中音和高音通道一共需要传递100VA的功率。采用图3和图4的配置，在开关电路Sa、Sb、Sc、Sd全部接通导致的功率共享之后，TPS电路的输出总功率能力为1200VA，音频功率放大器需要的总功率是900VA。那么，音频功率放大器中那个需要800VA的通道就能获取所需要的功率。相比于图1和图2中的系统配置，图3和图4的系统配置提高了音频功率放大器传递的总功率，从而进一步避免了由于每个TPS电路的峰值功率的限制而造成总的传递功率过低或者功率传递不足而损失听觉体验的情况。

用于控制信号开关电路和功率开关电路的控制电路可以例如实现为DSP/MCU中的软件逻辑,或实现为硬件比较器电路。控制电路可以被配置成基于跟踪信号来生成开关控制信号。控制电路还可以被配置成基于电流控制环路的实际电流信号来生成开关控制信号。以下将参考图5-图7进行说明。

图5示出了基于跟踪信号生成开关控制信号的方法流程图。在S502处，将每个TPS电路中的跟踪信号的电压值进行比较，以选择出最大电压值。在S504处，将选择出的最大电压值与第一阈值比较。如果该最大电压值大于或等于第一阈值，则在S506处，生成用于接通信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号，例如生成有效的en信号。如果该最大电压值小于第一阈值，则在S508处，判断该最大电压值是否小于或等于第二阈值。如果该最大电压值小于或等于第二阈值，则该方法在S510处，生成用于断开信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号，例如生成无效的en信号。如果该最大电压值小于或等于第二阈值，则该方法前进到S506处，生成用于接通信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号。

基于图4所示电路系统配置，图6举例示出了上述参照图5描述的方法跟踪信号和控制信号的示意图。图6上部示出了三个跟踪信号的时间-电压幅度曲线图、以及时间-跟踪信号最大电压值曲线图。图6下部对应显示了相应产生的开关控制信号en的时间-电平曲线图。图6中还示出了第一阈值(Vth_上升)和第二阈值(Vth_下降)。第一阈值和第二阈值可以由工程师根据经验和实际需要预先设置。

在图6所示的示意图中，可以引入迟滞以防止控制信号en振荡。例如，将控制信号的初始状态设置成无效状态，直到跟踪信号的最大电压值首次上升到第一阈值才开始控制信号状态的反转变化。如图6所示，当三个跟踪信号的电压最大值超过第一阈值时，控制信号变成有效en信号，即用于接通信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号。当电压最大值下降到第二阈值时，控制信号变成无效en信号，即用于断开信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号。

可以理解的是，图6仅示出了高电平有效的情况用于举例说明工作原理，而并非意图限制。控制信号也可以采用低电平有效的方式。例如，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号可以是高电平信号，用于断开信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号可以是低电平信号。又例如，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号可以是低电平信号，用于断开信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号可以是高电平信号。

此外，控制电路还可以被配置成基于电流控制环路的实际电流信号生成开关控制信号。控制电路可以被配置成响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个超过逐周期限流值的第一比例阈值时，产生用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号。进一步，控制电路可以被配置成响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个低于逐周期限流值的第二比例阈值时，产生用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的开关控制信号。图7举例示出了基于电流控制环路的实际电流信号生成开关控制信号的硬件比较器电路的实现示例。

例如，图7所示的比较器电路包括分别对应于图4所示的三个TPS电路的三个子电路。每个子电路包括电流电压转换电路、比较器电路。图中I/V转换即是电流电压转换电路，用于将TPS电路中电感电流转换成电压信号。可以采用霍尔传感器、电流检测放大器(current sense amplifier)、运放电路等来实现电流电压转换电路。V_IL1,V_IL2,V_IL3分别代表三个TPS电路的电感电流转换后的电压信号。示例图中的转换增益设置为20mV/A，即电感中1A的电流转换成20mV的电压。在操作中，可以根据实际情况将转换增益设置为其它值。比较器U1，U2，U3和外围电阻R1-R7构成带磁滞的比较器电路。

为了便于理解，以一个子电路为例来说明比较器电路如何实现基于电流控制环路的实际电流信号生成开关控制信号。假定先前V_IL1输出为高电平，在U1输出低电平电压0V。此时，in_P处的电压是VREF被R2，R1分压得到的电压(U1的输出为0)，即，V_{in_P_1}＝VREF*R1/(R2+R1)。当V_IL1的电压降低，低于这个阈值电压V_{in_P_1}时，U1的输出反转变成高电平(例如，在本示例中高电平是无效的“en”信号，用于控制图4中的开关电路的断开)。随后，因U1的输出不再是0V，in_P处的电压会随之变化。该电压变成VREF再加上VCC通过R2，R1，R7的分压，即V_{in_P_2}＝VREF+VCC*R2/(R2+R1+R7)。当V_IL1的电压升高，高于这个阈值电压V_{in_P_2}时，U1的输出反转变成低电平(例如，在本示例中低电平是有效的“en”信号，用于控制图4中的开关电路的接通)。

根据设定的I/V增益(例如0.02V/A),可以得出阈值电压值V_{in_P_1}和V_{in_P_2}分别对应的阈值电感电流值。换句话说，当电感电流值升到V_{in_P_1}/(0.02V/A)时(该阈值电感电流值可以称之为逐周期限流值的第一比例阈值)，U1的输出反转变成低电平，图4中的开关电路被接通。当电感电流降低至V_{in_P_2}/(0.02V/A)时(该阈值电感电流值可以称之为逐周期限流值的第二比例阈值)，U1输出变成高电平，以控制图4中的开关电路断开。

图7中的U1，U2，U3可以实现为例如集电极开路的比较器。参见图8。多个比较器输出并联时，任意一个三极管导通，则输出为低电平。只有所有三极管截止，输出才为高电平。回到图7电路。当V_IL1,V_IL2,V_IL3任何一个为高电压(对应TPS中的电感高电流)，则输出(R7的下端)变成低电平(即输出有效的en信号，使开关电路接通)。开关电路接通后，功率可以在这些TPS电路之间平均分配。相应地，每个TPS电路的电感电流会降低。

换句话说，当其中一个TPS的电感电流上升到如上所述的逐周期限流值的第一比例阈值后，开关电路接通。如果随后负载需要的功率降低，则每个TPS的电感电流同时降低。当降低到如上所述的逐周期限流值的第二比例阈值后，三个比较器的输出反转变成高电平(无效的en信号)，则开关电路断开，三个TPS电路独立供电。

图7和图8以举例的方式示出了控制信号为低电平有效的情况。同样，也可以配置成控制信号为高电平有效。此外，对于图7和图8中，工程师可以根据实际需要调整电阻的值，达到自己需要的阈值电压。也就是说，工程师可以根据实际需要，通过调整电阻的值，来调整逐周期限流值的比例阈值，例如该比例阈值可以是百分比值。此外，如图7的虚线框所示，还可以可选地添加滤波器来平滑“en”信号。图9是图7电路配置的一个示例仿真结果。可以看出，当电感电流上升到例如逐电流周期的第一比例阈值时(例如，图中大约40.5A处)，比较器的输出会反转成低电平。当电感电流下降到例如逐电流周期的第二比例阈值时(例如，图中大约12.15A处)，比较器的输出会反转成高电平。

本文中的电路原理示意图和配置示意图仅仅是为了本领域的技术人员更好的理解和实现本公开的教导而给出的示例性电路实现原理图，而并非是对本发明的技术方案的具体限制。本领域的技术人员可以理解的是，可以根据电路的具体应用条件而增加或减少组件，或者改变组件的参数值。

条款1.一种为音频功率放大器供电的系统，包括：

多个TPS电路，每个TPS电路包括电流控制环路和电压控制环路；

多个信号开关电路，每个信号开关电路连接于相邻的两个TPS电路的电压控制环路的环路控制输出端之间；

多个功率开关电路，每个功率开关电路连接于相邻的两个TPS电路的输出端之间；

控制电路，其被配置成生成控制信号，用于控制所述信号开关电路和功率开关电路接通或断开，以使得在所述信号开关电路和功率开关电路接通时，在所述多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率。

条款2.根据条款1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成生成控制信号，用于控制所述信号开关电路和功率开关电路的接通或断开，以使得在所述信号开关电路和功率开关电路断开时，每个TPS电路独立地供电。

条款3.根据前述任一项条款所述的系统，其中，所述控制电路被配置成基于跟踪信号生成所述控制信号。

条款4.根据前述任一项条款所述的的系统，其中，所述控制电路被配置成基于所述电流控制环路的实际电流信号生成所述控制信号。

条款5.根据前述任一项条款所述的系统，其中，所述基于跟踪信号生成所述控制信号包括：

将每个TPS电路的跟踪信号的电压值进行比较，以选择出最大电压值；

将所述最大电压值与第一阈值比较；

响应于所述最大电压值大于或等于第一阈值，生成用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；和

响应于所述最大电压值小于第一阈值，将所述最大值与第二阈值进行比较：

响应于所述最大电压值小于或等于第二阈值，生成用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；和

响应于所述最大电压值大于第二阈值，生成用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号。

条款6.根据前述任一项条款所述的系统，其中，所述基于所述电流控制环路的实际电流信号生成所述控制信号包括：

响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个超过逐周期限流值的第一比例阈值，产生用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；以及

响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个低于逐周期限流值的第二比例阈值，产生用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号。

条款7.根据前述任一项条款所述的系统，其中，所述多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率包括：将功率放大器所需的总功率在多个TPS电路之间平均分配。

条款8.根据前述任一项条款所述的系统，其中，所述每个TPS电路独立地供电包括：所述每个TPS电路分别按照所述功率放大器的相应通道组所需的电压进行供电。

条款9.根据前述任一项条款所述的系统，

其中，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是高电平信号，用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是低电平信号；或者

其中，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是低电平信号，用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是高电平信号。

条款10.根据前述任一项条款所述的系统，

其中，所述控制电路由数字信号处理器DSP或微控制单元MCU实现，或者通过比较器电路实现；

其中，所述信号开关电路是小信号MOSFET、小信号双极性三极管和模拟开关中的至少一个；以及

其中，所述功率开关电路是功率MOSFET，功率双极性三极管和继电器中的至少一个。

已经出于说明和描述的目的而呈现了对实施方案的描述。可鉴于以上描述来执行对实施方案的合适的修改和改变，或者可通过实践方法来获取所述合适的修改和改变。还可按照除了在本申请中描述的次序之外的各种次序、并行地和/或同时地执行所描述的方法和相关联的动作。所描述的系统在本质上是示例性的，并且可包括其他的元件和/或省略元件。本公开的主题包括所公开的各种系统和配置与其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非明显的组合。

如本申请中所使用的，以单数形式列举并且前面带有词语“一/一个”的元件或步骤应当被理解为并不排除多个所述元件或步骤，除非指出这种排除情况。此外，对本公开的“一个实施方案”或“一个示例”的参考并非意图解释为排除也并入所列举特征的另外实施方案的存在。上文已参考特定实施方案描述了本发明。然而，本领域的一般技术人员将理解，可在不脱离如所附权利要求书中陈述的本发明的较广精神和范围的情况下对其作出各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种为音频功率放大器供电的系统，包括：

多个跟踪电源TPS电路，每个TPS电路包括电流控制环路和电压控制环路；

多个信号开关电路，每个信号开关电路连接于相邻的两个TPS电路的电压控制环路的环路控制输出端之间；

多个功率开关电路，每个功率开关电路连接于相邻的两个TPS电路的输出端之间；和

控制电路，其被配置成生成控制信号，用于控制所述信号开关电路和功率开关电路接通或断开，以使得在所述信号开关电路和功率开关电路接通时，在所述多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路被配置成生成控制信号，用于控制所述信号开关电路和功率开关电路的接通或断开，以使得在所述信号开关电路和功率开关电路断开时，每个TPS电路独立地供电。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制电路还被配置成基于跟踪信号生成所述控制信号。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述控制电路还被配置成基于所述电流控制环路的实际电流信号生成所述控制信号。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述基于跟踪信号生成所述控制信号包括：

将每个TPS电路的跟踪信号的电压值进行比较，以选择出最大电压值；

将所述最大电压值与第一阈值比较；

响应于所述最大电压值大于或等于第一阈值，生成用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；和

响应于所述最大电压值小于第一阈值，将所述最大值与第二阈值进行比较：

响应于所述最大电压值小于或等于第二阈值，生成用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；和

响应于所述最大电压值大于第二阈值，生成用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号。

6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述基于所述电流控制环路的实际电流信号生成所述控制信号包括：

响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个超过逐周期限流值的第一比例阈值，产生用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号；和

响应于多个电流控制环路中的实际电流信号中的任何一个低于逐周期限流值的第二比例阈值，产生用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个TPS电路的输出端之间共享输出的功率包括：将功率放大器所需的总功率在多个TPS电路之间平均分配。

8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述每个TPS电路独立地供电包括：所述每个TPS电路分别按照所述功率放大器的相应通道组所需的电压进行供电。

9.根据权利要求1所述的系统，

其中，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是高电平信号，用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是低电平信号；或者

其中，用于接通所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是低电平信号，用于断开所述信号开关电路和功率开关电路的所述控制信号是高电平信号。

10.根据权利要求1所述的系统，

其中，所述控制电路由数字信号处理器DSP或微控制单元MCU实现，或者通过比较器电路实现；

其中，所述信号开关电路是小信号MOSFET、小信号双极性三极管和模拟开关中的至少一个；以及

其中，所述功率开关电路是功率MOSFET，功率双极性三极管和继电器中的至少一个。

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