CN117242688A - 驱动器电路和操作 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于驱动换能器的方法和设备。换能器驱动器具有开关网络，所述开关网络可操作以选择性地将驱动器输出连接到第一组至少三个不同开关电压中的任一个，在使用中，在所述驱动器设备的整个开关循环中维持所述至少三个不同的开关电压。所述开关网络还可操作以选择性地将所述驱动器输出连接到飞跨电容器驱动器。控制器被配置为控制所述开关网络和飞跨电容器驱动器以基于输入信号在所述驱动器输出处生成驱动信号，其中在一种操作模式中，所述驱动器输出以受控的占空比在所述第一组开关电压中的两个之间切换，并且在另一种操作模式中，所述驱动器输出连接到所述飞跨电容器驱动器，所述飞跨电容器驱动器以受控的占空比在第一和第二状态之间切换。

Description

驱动器电路和操作

本公开的代表性实施例的领域涉及关于驱动器电路或与其相关的方法、设备和/或实施方式，并且具体地涉及可以用于驱动换能器的开关驱动器电路。

许多电子装置包括换能器驱动器电路，用于以合适的驱动信号驱动换能器，例如，用于以音频驱动信号来驱动主机装置或连接的附件的音频输出换能器。

在一些应用中，驱动器电路可以包括用于生成驱动信号的开关放大器级，例如，D类放大器输出级等。开关放大器级可以相对节能，并且因此可以有利地用于一些应用中。开关放大器级通常操作以按在驱动信号的占空比过程中提供了期望的平均输出电压的占空比在限定的高侧开关电压和低侧开关电压之间切换输出节点。

用于输出驱动器的高侧电压和低侧电压中的至少一个可以由DC-DC转换器根据合适的输入电压例如电池电压生成。在一些情况下，DC-DC转换器可以是可操作以选择性地改变使用中的开关电压的可变电压转换器。

图1总体上示出了用于驱动负载换能器101的开关驱动器电路100的一个示例的原理，其中可以选择性地改变开关电压。驱动器电路100包括D类开关输出级102，其可以被实施为具有半桥开关级的单端驱动器或具有全桥开关级的差分驱动器，如本领域的技术人员将理解的那样。D类开关输出级102因此被配置为基于输入信号(未示出)以占空比在高侧开关电压VH和低侧开关电压VL之间切换负载的至少一侧上的输出节点。

在图1的驱动器电路中，高侧开关电压VH由DC-DC转换器根据输入电压(例如，电池电压VBatt)生成，在该示例中DC-DC转换器包括电荷泵103。电荷泵103包括开关网络，并且在该示例中包括两个飞跨电容器CF1和CF2以及至少一个储存电容器CR。在该示例中，电荷泵103可操作以提供可变升压水平并且可以不同模式操作，以提供输出电压VCP，其幅值可以被选择为基本上等于输入电压、等于输入电压的两倍或等于输入电压的三倍。

在图1的示例中，可变电压电荷泵103用于提供高侧开关电压VH，而低侧电压VL是限定电压，在这种情况下为接地电压。

使用可变电压电荷泵来提供选择性可变的高侧开关电压允许在需要提供相对较高电压驱动信号时使用高电压。例如，在差分输出级102的情况下，幅值高达接近3xVBatt的输出驱动电压可以通过以三倍模式操作电荷泵103并且以为或接近100％的占空比(以连接到高侧开关电压与低侧开关电压相比所花费的时间比例而言)驱动D类输出级的一个输出节点并且以为或接近0％的占空比驱动另一个输出节点而生成。然而，对于较低信号电平而言，例如，具有低于2xVBatt或低于VBatt的幅值，电荷泵103可以分别以两倍模式或一倍模式操作。以这种方式改变电荷泵103的输出电压可以提高功率效率。

虽然如图1所示的驱动器电路可以令人满意地用在许多应用中，但通常需要可以在电路面积和系统效率之间的权衡方面提供改进同时满足功率输出和性能要求诸如总谐波失真的驱动器电路。

本公开的实施例涉及改进的开关驱动器电路和操作方法。

根据本公开的一个方面，提供了一种用于基于输入信号驱动换能器的驱动器设备，其包括：

用于输出第一驱动信号的第一驱动器输出节点；

开关网络；

飞跨电容器驱动器，所述飞跨电容器驱动器具有输出电压节点，所述输出电压节点用于在使用中连接到飞跨电容器的第一端子，所述飞跨电容器驱动器可选择性地在第一状态和第二状态下操作，在所述第一状态下，所述飞跨电容器的第二端子连接到第一输入电压并且所述飞跨电容器的所述第一端子连接到第二输入电压以对所述飞跨电容器充电并且将所述输出电压节点驱动到所述第二输入电压，在所述第二状态下，所述飞跨电容器的第二端子连接到不同于所述第一电压的第三输入电压，并且所述飞跨电容器的第一端子与所述第二输入电压断开以将所述输出电压节点驱动至升压电压；以及

控制器；

其中所述开关网络可操作以选择性地将所述第一驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点或连接到第一组至少三个不同开关电压中的任一个，其中在使用中，在所述驱动器设备的整个开关循环中将所述第一组的所述开关电压维持在相应的电压节点处；以及

其中所述控制器被配置为控制所述开关网络和所述飞跨电容器驱动器以基于所述输入信号在所述第一驱动器输出节点处生成所述第一驱动信号，其中在至少一种操作模式中，所述第一驱动器输出节点基于所述输入信号以受控的占空比在所述第一组开关电压中的两个之间切换，并且在至少一种操作模式中，所述第一驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点，并且所述飞跨电容器基于所述输入信号以受控的占空比在所述第一状态和所述第二状态之间切换。

在一些示例中，所述第一组开关电压可以包括由所述驱动器设备接收的第一供应电压和第二供应电压。在一些示例中，所述驱动器设备包括DC-DC转换器，其被配置为根据所述第一供应电压和第二供应电压中的至少一个生成至少第三供应电压。所述DC-DC转换器可以包括电荷泵或感应升压转换器。在一些示例中，所述第一供应电压可以比所述第二供应电压的正值小或负值大，并且DC-DC转换器可以被配置为将所述第三供应电压生成为V3＝V2+(V2-V1)，其中V1是所述第一供应电压并且V2是所述第二供应电压。

在一些示例中，所述第一输入电压、第二输入电压和第三输入电压中的至少一个可以与所述第一组开关电压的电压相同。在一些示例中，所述第一组开关电压可以包括由所述驱动器设备接收的第一供应电压和第二供应电压，并且所述第一输入电压可以与所述第二供应电压相同，并且所述第二输入电压和第三输入电压中的每一个可以都与所述第一供应电压相同。

所述驱动器设备还可以包括第二驱动器输出节点。所述开关网络还可以被配置为选择性地将所述第二驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点或所述第一组至少三个不同开关电压中的任一个。所述控制器还可以被配置为控制所述开关网络和飞跨电容器驱动器以基于所述输入信号在所述第二驱动器输出节点处生成第一驱动信号，以便以差分驱动信号驱动连接在所述第一驱动器输出节点和第二驱动器输出节点之间的换能器。所述开关网络可以包括：用于选择性地将所述第一输出节点和第二输出节点分别连接到第一电压轨的开关和用于选择性地将所述第一驱动器输出节点和第二驱动器输出节点分别连接到第二电压轨的开关；以及用于选择性地将所述第一组开关电压中的至少两个中的任一个连接到所述第一电压轨的开关，其中所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点在使用中可以经由所述第二电压轨耦合到所述第一输出节点和第二输出节点中的一个。在一些实施方式中，所述开关网络还可以包括用于选择性地将所述第一驱动器输出节点和第二驱动器输出节点分别连接到所述第一组开关电压中的一个的开关，所述第一组开关电压中的一个不同于可以被选择性地连接到所述第一电压轨的所述电压。

所述控制器可操作：处于第一模式，其中所述第一驱动器输出节点和第二驱动器输出节点中的每一个在所述第一组开关电压的第一供应电压和第二供应电压之间切换；处于第二模式，其中所述第一驱动器输出节点和第二驱动器输出节点中的一个在所述第一供应电压和第二供应电压之间切换，并且所述第一驱动器输出节点和第二驱动器输出节点中的另一个连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点，其操作以将所述电压输出节点在所述第一供应电压和所述升压电压之间切换；以及处于第三模式，其中所述第一驱动器输出节点和第二驱动器输出节点中的一个在所述第一组开关电压中的所述第二供应电压和第三供应电压之间切换。所述驱动器设备可以包括DC-DC转换器，其被配置为根据所述第一供应电压和第二供应电压生成所述第三供应电压。

在一些示例中，所述驱动器设备还可以包括第二飞跨电容器驱动器。所述控制器可以操作以一起控制所述第一飞跨电容器驱动器和第二飞跨电容器驱动器以在由所述第一飞跨电容器驱动器生成的所述升压电压和由所述第二飞跨电容器驱动器生成的附加升压电压之间调制所述第一输出节点。

在一些示例中，所述第一组开关电压和由所述飞跨电容器驱动器生成的所述升压电压可以一起形成一组等间隔的电压电平。在一些示例中，所述第一组开关电压电平可以包括接收到的接地电压、接收到的正供应电压和等于所述接收到的正供应电压的两倍的升压电压。

所述驱动器设备可以是用于基于音频输入信号驱动音频输出换能器的音频驱动器设备。实施例还涉及一种包括所述驱动器设备的集成电路以及一种包括所述驱动器设备的电子装置。

在另一方面，提供了一种用于基于输入信号驱动换能器的驱动器设备，其包括：

用于输出第一驱动信号的第一驱动器输出节点；

开关网络；

飞跨电容器驱动器，其具有输出电压节点，所述输出电压节点用于在使用中连接到飞跨电容器的第一端子，所述飞跨电容器驱动器在使用中能操作以选择性地将所述飞跨电容器的第二端子在两个不同电压之间切换，以在所述输出电压节点调制电压；以及

控制器；

其中所述开关网络能操作以选择性地将所述第一驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点或连接到第一组至少三个不同开关电压中的任一个，其中在使用中，在所述驱动器设备的整个开关循环中将所述第一组的所述开关电压维持在相应的电压节点处；以及

其中所述控制器还被配置为控制所述开关网络和所述飞跨电容器驱动器以基于所述输入信号在所述第一驱动器输出节点处生成所述第一驱动信号。

在另一方面，提供了一种用于基于输入信号驱动换能器的驱动器设备，其包括：用于输出第一驱动信号的第一驱动器输出节点；开关网络，其可以直接模式操作以选择性地将所述第一驱动器输出节点连接到第一组至少三个不同的连续电压中的任一个；其中所述开关网络还可以间接模式操作，以将所述输出节点连接到飞跨电容器，以便将所述输出节点驱动至由所述飞跨电容器升压的电压。

在另一个方面，提供了一种换能器驱动器，其被配置为接收输入信号以及第一供应电压和第二供应电压并且生成用于驱动的输出信号，所述换能器驱动器包括：组合的电荷泵和驱动器，其在使用中可与至少一个初级电容器一起操作以基于所述第一供应电压和第二供应电压选择性地提供至少第一生成电压；飞跨电容器驱动器，其在使用中可与至少一个次级电容器一起操作以基于所述第一供应电压和第二供应电压提供至少第二生成电压；以及输出桥，其被配置为选择性地接收所述第一供应电压和第二供应电压、所述第一生成电压和所述第二生成电压，以基于所述输入信号生成所述输出信号。

所述组合的电荷泵和驱动器在使用中可以与第一初级电容器和第二初级电容器一起操作。所述飞跨电容器驱动器在使用中可与第一次级电容器和第二次级电容器一起操作。

在另一方面，提供了一种用于基于输入信号在输出节点输出用于驱动换能器的输出信号的驱动器设备，其包括：

第一功率级，所述第一功率级用于根据一个或多个供应电压在第一电压节点处生成电压；

第二功率级，所述第二功率级用于根据所述一个或多个供应电压在第二电压节点处生成电压；

供应节点(supply node)，所述供应节点耦合到所述一个或多个供应电压中的一个；

输出级，所述输出级包括用于选择性地将所述输出节点耦合到所述第一电压节点、所述第二电压节点或所述供应节点的开关网格；以及

控制器，所述控制器用于控制所述输出级的所述开关网络、所述第一功率级和所述第二功率级，其中所述控制器能以第一模式操作，在所述第一模式中，所述输出节点连接到所述第一电压节点，并且所述输出信号是在不切换所述输出级的情况下通过控制相应的第一功率级来调制在所述第一电压节点处的所述电压而生成的。

所述控制器还可以按以下中至少一者进行操作：

第二模式，其中所述输出节点连接到所述第二电压节点，并且所述输出信号是在不切换所述输出级的情况下通过控制相应的第二功率级来调制所述第二电压节点处的所述电压而生成的；以及

第三模式，其中所述输出级的所述开关网格以受控的占空比进行切换以通过使所述输出节点的所述连接在所述第一电压节点、所述第二电压节点和所述供应节点中的两个之间交替来生成所述输出信号。

应当注意，除非本文明确地指出相反的情况或以其他方式明显不兼容，否则本文描述的任何特征可以与任何一个或多个其他描述的特征相组合地实施。

为了更好地理解本公开的示例，并且为了更清楚地示出示例可以如何实施，现在将仅通过示例的方式参考以下附图，其中：

图1示出了用于驱动负载的已知驱动电路的一个示例；

图2示出了根据实施例的开关驱动器的原理；

图3示出了在多个不同电压电平之间切换输出节点；

图4示出了根据实施例的驱动器设备的一个示例；

图5a至图5d示出了在不同操作模式下的图4的驱动器设备的示例开关波形；

图6示出了在所需的输出信号变化时图4的驱动器设备的开关波形的示例；

图7总体上示出了驱动器设备的实施例；

图8示出了根据另一实施例的驱动器设备的一个示例；

图9a至图9d示出了在不同操作模式下的图9的驱动器设备的示例开关波形；

图10示出了在所需的输出信号变化时图9的驱动器设备的开关波形的示例；以及

图11总体上示出了图9的驱动器设备的实施例。

下面的描述阐述了根据本公开的示例实施例。进一步的示例实施例和实施方式对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。此外，本领域的普通技术人员将认识到，可以应用各种等效技术来代替下面讨论的实施例或与下面讨论的实施例相结合，并且所有这样的等效技术应当被视为被本公开所涵盖。

本公开的实施例涉及用于驱动换能器的驱动器电路，并且具体地涉及开关驱动器电路，其中输出节点可以按受控的占空比在不同的开关电压之间切换。本公开的实施例还涉及驱动器电路的操作方法。

在本公开的实施例中，驱动器设备可以包括开关网络，其被配置为选择性地在第一组多个开关电压中的任一个之间切换输出节点，其中第一组电压彼此不同，并且在使用中，在驱动器的整个开关循环中，相关的开关电压基本上连续地维持在对应的开关电压节点处。在使用中，输出节点可以按受控占空比在第一组的不同开关电压之间切换，以便生成输出驱动信号。

第一组开关电压中的至少一个可以包括系统电压，即提供给驱动器设备的限定的DC电压，诸如输入供应或参考电压。例如，第一组开关电压可以包括由驱动器设备接收的正输入供应电压，诸如电池电压，和/或限定的接地参考。第一组开关电压中的至少一个还可以包括由驱动器设备的DC-DC转换器生成的至少一个供应电压，例如来自电荷泵或感应升压转换器等，其可以由输入电源电压供电。在一些实施例中，第一组开关电压可以包括至少三个开关电压。

在使用中，第一组开关电压的电压可以维持在相应的开关电压节点处，并且输出节点可以在第一组开关电压节点中的选定者之间进行切换，以在输出节点处提供期望的电压调制。

另外，输出节点可以选择性地连接到飞跨电容器驱动器的输出电压节点。飞跨电容器驱动器被配置为与连接到输出电压节点的飞跨电容器的第一端子一起使用，并且可操作以在两个不同电压(其可以包括系统电压中的一个或多个)之间切换飞跨电容器的第二端子，以调制输出电压节点处的电压。飞跨电容器驱动器可以被配置为使得在使用中在输出电压节点处生成的电压中的至少一个是与第一组的开关电压中的任一个不同的附加电压。应当理解，该附加电压以不连续的方式生成，即可以仅针对驱动器设备的开关循环的一部分生成附加电压。方便地，飞跨电容器驱动器的输出电压节点被调制到的另一个电压与第一组电压中的电压中的一个相同。换句话说，飞跨电容器驱动器的输出电压节点可以在附加电压(与第一组的任何电压不同)和另一电压(其可以与第一组的电压相同)之间调制。当输出节点连接到飞跨电容器驱动器的输出电压节点时，飞跨电容器驱动器可以基于输入信号以受控的占空比进行切换，以便调制电压驱动器输出节点。

图2示出了根据实施例的用于驱动负载201的驱动器设备200的原理。图2示出了输出节点202a可以经由开关路径S1a、S2a和S3a选择性地连接到在相应的开关电压节点处的三个供应电压V1、V2或V3中的任一个。

图2示出了电压V1和V2可以是系统电压，如本文所使用的，其应指由其他部件维持或生成的任何大体上连续的电压，并且其由驱动器设备接收/可用。例如，V1和V2可以是地和接收的输入供应电压+VDD(或-VDD)。输入供应电压V2可以源自系统电池电压，其可能具有由某一其他上游电路施加的一些电压调节和/或升压，和/或可以从系统电源诸如开关模式电源提供输入供应电压。开关路径S1a选择性地将输出节点202a连接到接收电压V1，并且开关路径S2a选择性地将输出节点202a连接到接收电压V2。

第三不同的供应电压V3由DC-DC转换器203生成，该DC-DC转换器可以包括电荷泵或感应转换器等。在该示例中，DC-DC转换器可以使用接收到的系统电压V1和V2来生成电压V3。输出节点202a可以通过开关路径S3a选择性地连接至由电荷泵输出的供应电压V3。

电压V1、V2和V3中的每一个在使用中以基本连续的方式维持，即，相关电压维持在基本恒定的电平，并且因此相关开关节点处的电压在驱动器设备200的完整开关循环的过程中基本上不变化。在DC-DC转换器是开关模式转换器诸如电荷泵的情况下，DC-DC转换器可操作以在DC-DC转换器的完整开关循环中维持供应电压。因此，相关开关节点处的电压基本上独立于驱动器设备的输入信号。当然，应当理解，诸如电荷泵或感应升压转换器等的DC-DC转换器的输出电压可能由于DC-DC转换器的操作而表现出一些电压纹波，但是这种纹波的程度相对较小，并且诸如电荷泵等的开关DC-DC转换器通常包括能量存储元件，诸如储存电容器，以在DC-DC转换器的整个开关循环中维持输出电压。

应当注意，当DC-DC转换器为活动时，由DC-DC转换器生成的电压V3是以基本连续的方式生成的。然而，这并不意味着DC-DC转换器需要持续是活动的。例如，如果由DC-DC转换器生成的供应电压仅用于切换用于相对较高幅值的输出信号，则在一些情况下，如果信号幅值相对较低，则DC-DC转换器可以被控制为不活动的。然而，当为活动的时候，DC-DC转换器以连续方式操作以维持其输出供应电压V3。

电压V1、V2和V3提供第一组开关电压，并且在使用中，输出节点202a可以以受控的占空比在这些开关电压的选定对之间进行切换，以便提供期望的输出信号。通过控制相关的开关路径S1a、S2a和S3a以按受控的占空比将输出节点连接到相关的供应电压来在这些电压之间切换输出节点202a。当输出节点202a被切换为直接耦合到相关DC电压供应时，这样的操作可以被视为直接耦合切换或直接电荷转移操作模式。如上所述，DC供应电压可以例如源自电池、感应开关模式电源或开关电容器电源，并且以基本上连续的方式维持电压，即通常能够在延长的时间段(例如，大于在最低所需频率下的输出驱动信号的时段)供应电流。本文应使用术语“直接耦合”和“DC耦合”来指代输出节点在这样的供应电压之间的这样的切换。

另外，输出节点202a可以经由开关路径S0a选择性地耦合到飞跨电容器驱动器206的输出电压节点204。输出电压节点204耦合到电容器205的第一端子。电容器205的第二端子被配置为通过开关Sac1和Sac2选择性地在两个不同电压Vac1和Vac2之间切换。电容器205的第一端子还可以通过开关Sac3选择性地连接到电压Vac3。在使用中，电容器205可以循环充电，并且然后连接以提供电压Vac1和Vac2中的一个的电压升压(正或负)，以在开关电压节点处生成升压电压并且因此电容器205用作飞跨电容器。在一些实施方式中，可以选择电压Vac1、Vac2和Vac3，使得在输出电压节点204处生成的升压电压不同于电压V1、V2和V3中的任一个。电压Vac1与电压Vac2不同，并且如果开关Sac1和Sac3彼此同相操作，则Vac1和Vac3也彼此不同，使得当这两个开关都闭合时，电容器205通过Vac1和Vac3之间的电压差进行充电。Vac2和Vac3可以彼此相同或不同。应当理解，Vac1可以比Vac2和/或Vac3正值大或小。方便地，电压Vac1、Vac2和Vac3中的至少一个并且可能全部由供应电压V1、V2和V3提供，但是也可以使用任何其他系统电压来提供这些电压中的一个或多个。

例如，考虑供应电压V2用于Vac1，并且供应电压V1用于Vac2和Vac3两者，其中供应电压V2为比V1正值大。在使用中，在电容器205的第二端子连接到Vac1＝V2并且电容器205的第一端子连接到Vac3＝V1的一种状态下，用在第二端子处的正极板将电容器充电到电压+(V2-V1)。在该状态下，输出电压节点204处于电压Vac3＝V1。在第二状态下，电容器205的第二端子改为连接到Vac2＝V1，并且电容器205的第一端子与Vac3断开。在该状态下，电容器205提供供应电压Vac2的负升压，这因此在输出电压节点处生成负升压电压V0，其中V0＝-(V2-V1)。在该示例中，输出电压节点204因此可以在电压V1和V0之间切换，其中占空比由开关Sac1、Sac2和Sac3的切换来控制。因此，电容器205与开关Sac1、Sac2和Sac3一起可以被视为用于驱动输出节点的基于飞跨电容器的辅助驱动器或电荷泵206。

因此，可以选择性地切换电容器205以提供选择性升压，以提供电压V0，该电压V0可以不同于电压V1、V2和V3。这样的操作可以被视为间接耦合切换或间接电荷转移操作模式，因为在操作中当生成电压V0时，输出节点经由电容器间接耦合至供应Vac2。电压V0在驱动器设备的整个开关循环中不是连续维持的。如本文所使用的，术语“间接耦合”或“间接切换”将用于指代这样的操作，并且术语“AC耦合”也将用于这样的操作。

因此，驱动器设备200可在直接耦合操作模式下操作，并且可以在供应电压V1、V2、V3中的选定电压之间切换输出，并且还可在间接耦合操作模式下操作，以生成至少一个附加电压V0。因此，驱动器设备200是混合的直接耦合和间接耦合的开关驱动器。能量可以根据所需的输出信号经由“DC耦合”和“AC耦合”路径的混合被转移至负载201。

选择DC供应电压V1、V2和V3以及至少一个附加升压电压V0来为输出节点202a处的单端驱动信号提供期望的输出电压范围。选择电压V1、V2、V3和V0的最高电压电平(即，最大正值/最小负值)和最低电压电平(即，最小正值或最大负值)之间的差值，以提供输出驱动信号的期望输出范围。选择其他电压来提供中间电压电平。在使用中，可以控制驱动器设备200以便仅在相邻电压电平之间切换输出节点。

例如，如果V3>V2>V1>V0(就正值更大而言)，则输出节点可以以受控占空比在电压V2和V3之间切换，以在输出节点202a处提供(平均)输出电压在V2和V3之间的范围内。为了提供较低的(平均)输出电压，输出节点可以在V1和V2之间切换以提供在V1和V2之间的范围内的(平均)输出电压，或者在V0和V1之间切换以提供该范围内的平均电压。

图3示出了该原理并且示出了根据一个示例的在输出节点202a处的开关波形以及所产生的输出电压301(在占空比上平均)，即，从驱动器设备输出的驱动信号的期望电压。应当注意，图3示出了仅在一个输出节点处生成的单端驱动器信号的开关波形，即，仅将其施加到负载的一侧。

因此，输出节点处的输出电压301可以在V3和V0之间限定的基本上所有的全电压范围内变化。然而，跨整个该输出电压范围，输出节点在两个相差小于全电压范围的开关电压之间切换，即在每个开关循环内施加到输出节点的电压调制的幅值小于全电压输出范围。

相比之下，对于参考图1讨论的开关驱动器而言，跨全输出范围生成驱动信号将需要在相差全输出范围的电压之间切换输出节点。在本公开的实施例中，可以实现类似的输出电压范围，但是在开关循环期间在输出节点处具有较小幅值的电压调制。这对于减少可能的电磁干扰(EMI)而言是有利的，因为在开关循环期间输出节点处的较低幅值的电压调制可以导致较低的EMI。另外，跨驱动器设备的部件的最大电压应力可以取决于开关循环期间开关电压之间的差值，并且使用较低的电压差可以因此减少对跨驱动器设备的部件(诸如开关)的电压应力的要求，这可以允许使用更少和/或更小的部件。

在一些情况下，电压电平V1、V2、V3和V0可以被布置为使得连续电压电平之间的电压差可以基本上彼此相同。当V1和V2是接收到的系统电压时，可以生成与V1相差在幅值上等于(V2-V1)的量的电压V3，并且同样可以生成V0，以便与V1、V2和V3中的一个相差相同的幅值。例如，如果V1是接地电压且V2为输入电压VP，则可以生成V3和V0中的一个作为2VP，并且生成另一个作为-VP，但是其他组合也是可能的。

如前所述，图3仅示出了一个输出节点处的开关波形。在一些实施方式中，驱动器设备可以被实施为单端驱动器，其被配置为仅驱动负载的一侧，而负载的另一侧则被保持在恒定的限定电压，例如，接地电压或非零静态电压电平。然而，在一些实施方式中，驱动器设备可以被实施为差分驱动器，其被配置为驱动负载的两侧。

返回参考图2，驱动器设备因此还可以包括开关路径S1b、S2b和S3b，以用于选择性地将负载另一侧上的输出节点202b分别连接到供应电压V1、V2和V3。还存在用于选择性地将输出节点202b连接到开关电压节点用于间接耦合切换的开关路径S0b。在一些情况下，开关路径S0b可以将输出节点202b连接到输出电压节点204，但是在一些情况下，可以存在类似于电荷泵206的附加电荷泵，以用于为输出节点202b提供间接耦合的切换。输出节点202a和202b中的每一个可以选择性地在适当的开关电压之间切换以提供跨负载的期望的差分电压。

因此，考虑图3的不同电压电平的示例，其中V3是最高(最大正值/最小负值)电压，并且V0是最低(最大负值/最小正值)电压，并且V2比V1更高(正值更大/负值更小)，可以生成在+(V3-V0)至-(V3-V0)的输出范围中的差分电压。对于该范围内相对较高幅值的输出电压而言，驱动器设备200可以以一种模式操作，在该种模式中，在负载一侧上的输出节点在V2和V3之间切换，而在负载另一侧上的输出节点则在V0和V1之间切换。对于该范围内的相对较低幅值的信号而言，驱动器设备200可以以不同的模式操作，在该不同的模式中，负载的每一侧可以在电压V1和V2之间切换，在负载的每一侧上具有适当的占空比。在一些实施方式中，驱动器设备200可以以这两种操作模式中的任一种操作，并且当达到适当的信号阈值时在它们之间切换。然而，在一些实施方式中，驱动器设备还可以针对中间幅值信号以另一种模式操作。在中间幅值模式中，负载一侧上的输出节点可以在电压V1和V2之间切换，而负载另一侧上的输出节点在V0和V1之间切换。替代地(或作为附加的中间幅值模式)，负载一侧上的输出节点可以在电压V2和V3之间切换，而负载另一侧上的输出节点则在V1和V2之间切换。使用中间幅值模式可以减少在高幅值和低幅值模式中实现100％或接近100％的占空比的需要，这实际上可能很困难，但是与高幅值模式或低幅值模式相比，差分输出信号的共模分量在中间幅值模式中可以不同。

在图2的示例中，开关驱动器200因此接收输入系统电压V1和V2(例如，接地电压和输入供应电压VP)，并且生成附加供应电压V3。当需要时，开关驱动器还使用飞跨电容器205生成附加的升压电压V0。

用飞跨电容器生成的升压电压V0驱动负载可以相对节能，因为从供应转移到电容器的电荷随后被转移到负载，不会造成显著的浪费。然而，电容器205的开关的占空比取决于所需的输出信号电压并且因此取决于输入信号。这导致取决于占空比的阻抗变化。显著取决于信号的阻抗变化通常可能是不期望的。

通过使用直接耦合和间接耦合切换的混合，本公开的实施例提供功率效率和阻抗变化之间的有利平衡。与图1所示的驱动器相比，这还可以允许使用减少数量的电容器。

图4更详细地示出了根据实施例的开关驱动器400的一个实施例，其中与参考图2讨论的那些部件类似的部件用相同的附图标记进行标识。

图4的实施例包括用于驱动输出节点202a和202b的差分驱动器。图4的实施例接收系统电压V1和V2，其在该示例中是接地电压和供应电压VP。驱动器设备包括2X(乘以二)电荷泵203，其接收系统电压VP和接地电压，并且生成另一供应电压V3，其在该示例中等于2VP。

电荷泵203包括被布置为飞跨电容器的电容器C1与开关S1、S2、S3和S4。开关S1和S2选择性地将电容器C1的第一端子分别连接到系统电压VP和接地电压，同时开关S3选择性地将第二端子连接到系统电压VP并且开关S4选择性地将电容器C1的第二端子耦合到电压2VP的电荷泵输出。

在使用中，开关S2和S3一起切换并且与开关S1和S4反相。因此，电荷泵203在开关S2和S3闭合(并且开关S1和S4断开)以在正的第二端子下将飞跨电容器C1充电到电压VP的第一状态和开关S1和S4闭合(并且开关S1和S4断开)使得系统电压VP连接到电容器C1的第一端子并且电容器C1的第二端子升压到2VP的第二状态之间循环。该状态将连接在系统电压VP和电荷泵输出之间的储存电容器C2进行充电，并且因此提供由电容器C2维持的为2VP的输出电压。

电荷泵203的开关S1至S4以电荷泵频率进行切换，该电荷泵频率独立于由驱动器设备输出的输出信号，并且因此独立于输出节点202a和202b处的占空比。

驱动器设备400还包括用于输出节点202a和202b的差分输出桥401。在图4的示例中，来自电荷泵203的2VP输出电压或系统电压VP可以分别耦合到共轨，其可以称为分别通过开关S5和S6的高侧轨。输出节点202a和202b中的每一个可以通过相应的开关S7和S8选择性地连接到高侧轨。输出节点202a和202b还可以通过相应的开关S9和S10选择性地连接到低侧轨，或者分别通过开关S11和S12选择性地连接到系统接地电压。输出桥401因此可以被称为T桥。

该驱动器设备还包括参考图2讨论的飞跨电容器辅助驱动器206。在该示例中，开关S13和S14(相当于图2的开关Sac1和Sac2)选择性地将电容器205的第一端子分别连接到系统电压VP或接地电压，并且开关S15(相当于Sac3)选择性地将电容器205的第二端子连接到接地电压。

因此，开关S11提供参考图2讨论的开关路径S1a。开关S7和S5共同提供开关路径S2a，并且开关S7和S6因此共同提供开关路径S3a。开关路径S0a由开关S9和S16提供。

图4的实施例还包括第二飞跨电容器辅助驱动器402，其包括开关S17和S18以及也连接到低侧轨的电容器C4。第二飞跨电容器辅助驱动器402可以被实施为与第一飞跨电容器辅助驱动器206一起操作，以生成另外不同的升压电压，如下面将更详细描述的，以便扩展至驱动器设备400的输出电压范围。然而，在一些实施方式中，可能不需要该另外不同的升压电压并且可以省略第二飞跨电容器辅助驱动器402。

在使用中，驱动器设备的各个开关S5至S18由控制器403基于输入信号Sin(例如，输入音频信号)控制，以生成对应的差分输出信号。控制器403可以被配置为选择性地以不同的操作模式操作驱动器设备，以基于输入信号Sin提供在+4VP至-4VP范围内的差分输出电压。控制器403因此接收输入信号Sin并且生成一系列开关控制信号Scon以控制开关。控制器403还可以控制电荷泵203的开关S1-S4，但是这些开关的控制可以独立于输入信号Sin。

对于相对较低幅值的输出信号，即对于低于第一阈值的差分输出幅值而言，其中第一阈值是VP或更低的幅值，驱动器设备400可以以第一模式操作，在第一模式中输出节点202a和202b中的每一个在接地电压和VP之间切换。

在该第一操作模式中，开关S6闭合以将输入供应电压VP连接到高侧轨，并且开关S5断开以将电荷泵203的输出与该轨断开。开关S9和S10也断开，以断开输出节点与低侧轨。

开关S7和S11以受控的占空比反相切换，以在电压VP(在高侧轨)和接地电压之间切换输出节点。同样，开关S8和S12也以输出节点202b的受控占空比进行切换。

因此，输出节点202a和202b中的每一个都以相应的受控占空比在接地电压和VP之间切换，以基于输入信号提供期望的输出电压。图5a示出了在一个开关循环周期Tpwm内输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。

在该第一操作模式中，电荷泵的开关S1至S4可以如上面所讨论的以电荷泵的频率进行切换，以维持电容器C2上的电压。另外，第一飞跨电容器辅助驱动器206的开关S13和S15可以保持闭合，使得电容器205被充电到电压VP。开关S16、S17和S18可以保持断开，或者在一些情况下开关S16和S18可以闭合以便提供电容器C4的一些预充电(其在如下讨论的第四模式中使用)。

对于较高的中间幅值输出信号，即对于第一阈值和第二较高阈值之间的差分输出幅值而言，其中第二阈值是2VP或更低的幅值，驱动器设备400可以以第二模式操作，在第二模式中输出节点202a和202b中的一个(取决于所需的极性)在接地电压和VP之间切换，并且另一个输出节点在-VP和接地电压之间切换。

如果当输出节点202a处的电压比输出节点202b处的电压正值更大时差分输出的极性被定义为正，则对于第二操作模式中的正输出信号而言，输出节点202a将在VP和接地电压之间切换，而输出节点202b则在-VP和接地电压之间切换。

在这种情况下，开关S6再次闭合以将输入电压VP连接至高侧轨，其中开关S5断开，并且开关S7和S11再次以受控的占空比切换，而开关S9断开。

在这种情况下，开关S10闭合以将输出节点202b连接至低侧轨，其中开关S8和S12断开。开关S16闭合以将低侧轨连接到第一飞跨电容器辅助驱动器206。开关S13和S15一起基于输入信号Sin以受控的占空比与开关S14反相地切换。如参考图2所描述的，在开关S13和S15闭合(并且S14断开)的情况下，节点204处的电压并且因此低侧轨接地，并且电容器205被充电到VP。当开关S14闭合(并且S13和S15断开)时，电容器205连接在接地和开关电压节点104之间，其正极板连接到接地以驱动输出电压节点204处的电压，并且因此驱动低侧轨至-VP。在该模式中，不使用第二飞跨电容器辅助驱动器402，并且开关S18和S17可以保持断开，使得电容器C4保持浮动，或者替代地，可以控制开关以维持电容器C4上的一些预充电。

因此，输出节点202a在接地电压和VP之间切换，而输出节点202b在电压-VP和接地电压之间切换，其中以相应的受控的占空比进行以基于输入信号提供期望的输出电压。图5b示出了在用于正差分输出的该第二操作模式中一个开关循环周期Tpwm内的输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。对于负差分输出而言，输出节点202a将改为连接到低侧轨并且输出节点202b在接地和高侧轨之间切换。

对于仍然更高的中间幅值输出信号，即对于第二阈值和第三较高阈值之间的差分输出幅值而言，其中第三阈值是3VP或更低的幅值，驱动器设备400可以以第三模式操作，在第三模式中输出节点202a和202b中的一个(取决于所需的极性)在电压VP和电压2VP之间切换，并且另一个输出节点在电压-VP和接地电压之间切换。

对于正差分输出而言，输出节点202a可以在电压VP和2VP之间切换。在这种情况下，开关S7在整个开关循环内闭合，以将输出节点连接到高侧轨(其中开关S9和S11断开)，并且开关S5和S6以受控的占空比进行切换，以使高侧轨处的电压在VP和2VP之间切换。输出节点202b由开关S10连接到低侧轨，并且飞跨电容器辅助驱动器206以与第二模式中相同的方式操作。

因此，输出节点202a在电压VP和2VP之间切换，而输出节点202b在电压-VP和接地电压之间切换，其中以相应的受控的占空比进行以基于输入信号提供期望的输出电压。图5c示出了在用于正差分输出的该第三操作模式中一个开关循环周期Tpwm内的输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。对于负差分输出而言，输出节点202a将改为连接到低侧轨并且输出节点202b连接到高侧轨。

对于仍然更高幅值的输出信号，即对于高于第三阈值的差分输出幅值而言，驱动器设备400可以以第四模式操作，在第四模式中，输出节点202a和202b中的一个(取决于所需的极性)在电压VP和2VP之间切换，并且另一个输出节点在电压-2VP和-VP之间切换。

对于正差分输出而言，输出节点202a可以在电压VP和2VP之间切换。在这种情况下，开关S7在整个开关循环内闭合，以将输出节点连接到高侧轨(其中开关S9和S11断开)，并且开关S5和S6以受控的占空比进行切换，以按与第三模式中的方式类似的方式使高侧轨处的电压在VP和2VP之间切换。

输出节点202b连接到低侧轨，其中开关S10闭合(并且开关S8和S12断开)。在这种情况下，第一飞跨电容器辅助驱动器206与第二飞跨电容器辅助驱动器402协作以使低侧轨处的电压在-VP和-2VP之间切换。这些辅助驱动器基于输入信号Sin以受控的占空比在两种状态之间进行控制。

在第一状态下，开关S14和S16闭合(其中开关S13和S15断开)。充电到VP的电容器205因此连接在接地和低侧轨之间，其中正极板连接到接地。这将低电压轨，并且因此将输出节点202b驱动至电压-VP。在该第一状态下，开关S18也闭合，其中开关S17断开，使得电容器C4充电至2VP的电压。

在第二状态下，开关S16断开以隔离第一飞跨电容器辅助驱动器206与低侧轨，并且开关S17闭合(其中开关S18断开)以将电容器C4连接在接地和低侧轨之间，其中其正极板连接到接地。这将低侧轨驱动至-2VP。在该第一状态下，开关S13和S15也可以闭合，其中开关S14断开，以对电容器205再充电。

因此，在第四模式中，第一飞跨电容器辅助驱动器充当第二飞跨电容器辅助驱动器的助手电荷泵。

因此，输出节点202a在电压VP和2VP之间切换，而输出节点202b在电压-2VP和-VP之间切换，其中以相应的受控的占空比进行以基于输入信号提供期望的输出电压。图5d示出了在用于正差分输出的该第四操作模式中一个开关循环周期Tpwm内的输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。对于负差分输出而言，输出节点202a将改为连接到低侧轨并且输出节点202b连接到高侧轨。

从图5a至图5d将看出，在这些第一至第四操作模式中的每一种操作模式中，在开关周期的过程中在输出节点中的每一个处的电压调制具有等于输入电压VP(即，等于V2-V1)的幅值。另外，在这些模式中的每一种模式中，差分电压的调制幅值被限制为该电压VP。

因此，控制器403接收输入信号Sin并且生成适当的控制信号Scon以供驱动器设备400的开关提供对应的输出信号。依据信号幅值，控制器以适当的模式操作并且控制在负载两侧上的占空比。当输入信号变化时，控制器在给定的操作模式内相应地可控地调整占空比，直到达到用于改变模式的阈值，此时控制器403转变到新的操作模式，其中占空比适当地改变以考虑开关电压的变化并且维持正确的差分电压。

图6示出了诸如图4所示的开关驱动器设备在输出信号变化时的示例波形。波形601和602分别示出了输出节点202a和202b处的电压Vouta和Voutb。波形603示出了跨负载的未滤波差分电压，并且波形604示出了所产生的平均差分输出，即在滤波后负载所经历的差分输出信号。

驱动器设备400可以使用用于开关的FET装置来实施。

返回参考图4，可以看出输出节点中的一个处的电压的电压调制可以以不同的方式生成。在一种操作模式中，输出节点的电压调制可以通过以受控的占空比切换输出级的开关来实现。例如，如上面所讨论的，当以第一模式操作时，高侧轨处的电压可以保持恒定在VP，并且输出节点202a处的电压可以通过输出级的占空比开关S7和S11在VP和接地电压之间进行调制。然而，在另一种操作模式中，输出节点可以在整个循环中连接到高侧轨或低侧轨中的一个，并且可以通过以受控的占空比调制相关高侧轨或低侧轨的电压来实现调制。例如，在第三操作模式中，在整个循环中，输出节点202a可以连接到高侧轨，其中开关S7闭合，并且高侧轨处的电压通过占空比开关S5和S6在2VP和VP之间调制。

一般而言，该设备至少包括用于根据一个或多个供应电压生成或控制在第一电压节点处的电压的第一功率级，以及输出级，该输出级具有用于选择性地将输出节点连接到第一电压节点或连接到至少一个差分电压节点(其可以连接到供应电压或另一功率级的输出)的开关网络。提供了用于控制输出级以及第一功率级的切换的控制器。在一种操作模式中，可以控制输出级以将输出节点连接到第一电压节点，并且可以控制第一功率级以便基于输入信号调制第一电压节点处的电压，以便调制在输出节点处的电压以提供输出信号，而不切换输出级，即，使得输出级在相关模式中的整个操作期间保持在相同的开关状态下。在一些情况下，可以存在第二功率级，以用于根据一个或多个供应电压生成或控制在第二电压节点处的电压，并且输出级的开关网络可以选择性地将输出节点连接到第二电压节点。在一些情况下，输出级的开关网络可以选择性地将输出节点连接到第一电压节点、第二电压节点或供应节点中的任一个，其连接到一个或多个供应电压中的一个。

在图4的示例中，该设备可以被视为具有由电荷泵203连同开关S5和S6提供的高侧功率级，其用于控制高侧轨处的电压；并且还具有由第一飞跨电容器辅助驱动器206(连同第二飞跨电容器辅助驱动器402(如果存在的话))提供的低侧功率级，其用于控制低侧轨处的电压。输出级包括用于选择性地将输出节点202a连接至高侧轨或低侧轨的开关网络，在该示例中为开关S7和S9。输出级的开关网络还可以包括用于将输出节点耦合到供应电压的至少一个附加开关，例如，用于将输出节点202a耦合到接地的开关S11。控制器403被配置为生成用于输出级、高侧功率级和低侧功率级的控制信号，使得在一种操作模式中，控制输出级以将输出节点连接到高侧轨，并且输出信号是在不切换输出级的情况下通过控制高侧侧电源来调制高侧电压轨的电压而生成的，和/或在一种操作模式中，控制输出级以将输出节点连接到低侧轨，并且输出信号是在不切换输出级的情况下通过控制低侧侧电源来调制低侧电压轨的电压而生成的。在另一种操作模式中，可以通过以受控占空比切换输出级以交替地将输出节点连接到不同电压来生成输出信号。在该操作模式中，输出节点可以在循环的一部分内连接到高侧轨或低侧轨中的一个，其中相关轨的电压保持恒定。

一般而言，如图7所示，可以看到根据该实施例的驱动器设备400接收系统(或供应)电压V1和V2，其中V1可以是接地电压或某一其他限定的参考电压，并且V1可以是输入供应电压。输出桥701诸如参考图2讨论的输出桥401被配置为将信号输出到负载201，例如，换能器。组合的电荷泵和驱动器702可操作以选择性地提供至少第一生成电压V3。在该示例中，组合的电荷泵和驱动器702可操作以选择性地向输出级701提供所接收的供应电压V2和至少一个生成的升压电压V3以用于DC耦合切换。因此，组合的电荷泵和驱动器702可以包括电荷泵功能以根据接收到的供应电压生成升压电压，和驱动器能力以便以受控的占空比在不同的开关电压之间驱动输出桥，以便生成输出信号。组合的电荷泵和驱动器702在使用中可与至少一个电容器一起操作，该电容器可以被称为初级电容器。在图7的示例中，可以存在第一初级电容器C1和第二初级电容器C2，其在一些情况下可以是集成电容器，但在一些情况下可以是片外部件。第一初级电容器和第二初级电容器可以分别被配置为飞跨电容器和储存电容器。组合的电荷泵和驱动器可以包括参考图4讨论的电荷泵203，以及用于向高侧轨提供选择的输出的开关S5和S6。

飞跨电容器辅助驱动器还可操作以提供至少第二生成电压。飞跨电容器辅助驱动器703可以被配置为通过间接耦合或AC耦合切换(例如，通过使用飞跨电容器)来提供电压V0。因此，组合的电荷泵和驱动器703可以包括驱动器能力，以便通过切换飞跨电容器以受控的占空比来在不同的开关电压之间驱动输出桥。飞跨电容器驱动器703在使用中可与至少一个电容器一起操作，该电容器可以被称为次级电容器。在图7的示例中，可以存在第一和第二次级电容器C3和C4，其再次可以是集成部件或片外部件。第一次级电容器C3和第二次级电容器C4两者都可以被配置为飞跨电容器。飞跨电容器辅助驱动器703可以包括参考图4讨论的第一飞跨电容器辅助驱动器206和第二飞跨电容器辅助驱动器403。输出桥被配置为选择性地接收第一供应电压V1和第二供应电压V2、第一生成电压V3和第二生成电压V0以基于输入信号生成输出信号。控制器704基于输入信号(未单独示出)控制输出级701、组合的电荷泵和驱动器702以及飞跨电容器辅助驱动器703的开关操作。

图8示出了根据另一实施例的驱动器设备800的示例。

图8的实施例包括用于驱动输出节点202a和202b的差分驱动器。图4的实施例接收系统电压V1和V2，其在该示例中是接地电压和供应电压VP。

开关设备800包括用于驱动输出节点202a和202b的输出级801。该实施例中的输出级801包括用于选择性地将输出节点202a连接至用于输出节点202a的相应高侧轨和低侧轨的开关SW5a和SW5b。同样地，开关SW4b和SW5b选择性地将输出节点连接到用于输出节点202b的高侧轨和低侧轨。因此，该示例中的输出级801可以被视为H桥。

驱动器802a可操作来为输出节点202a的高侧轨和低侧轨提供电压。驱动器802a包括耦合在高侧电压轨和低侧电压轨之间的电容器CP1a。开关SW6a选择性地将高侧电压轨耦合到电压选择节点，该电压选择节点可以通过开关SW7a和SW8a选择性地连接到系统电压V1或V2中的任一个，即在该示例中为接地电压和VP。同样地，SW3a选择性地将低侧电压轨耦合到电压选择节点，该电压选择节点可以通过开关SW1a和SW2a选择性地连接到系统电压V1或V2中的任一个。

在使用中，驱动器802a可以将系统电压V2和V1作为电压供应给高侧轨和低侧轨以用于DC耦合切换。另外，驱动器802a可以选择性地将电容器CP1a与这些供应电压中的一个串联连接，以提供相关供应电压的正升压或负升压，以提供间接(或AC耦合)开关电压，如下面将更详细描述的。

驱动器802b耦合到输出节点202b的高侧轨和低侧轨。驱动器802b具有与驱动器802a大体相同的结构，并且因此具有与驱动器802a的那些相对应的部件(在图8中由相同的附图标记但却具有后缀b来进行标识)。

驱动器设备800还包括电荷泵803。在该示例中，电荷泵803被配置为可操作以向输出节点202a或202b中的任一个的低侧轨提供供应电压。电荷泵驱动器803包括电容器CP2和用于选择性地将电容器CP2的第一端子连接到系统电压V2或V1中的任一个的开关S9和S10，以及用于选择性地将电容器CP2的第一端子连接到V1(即，在该示例中为接地电压)的开关SW11。开关SW12和SW13选择性地将电荷泵驱动器分别连接至输出节点202a和202b的低侧轨。在使用中，当电荷泵803是活动的以向低侧轨中的一个供应电压时，连接到该电压轨的相应电容器CP1a或CP2b可以用作储存电容器，如下面将更详细讨论的。

在使用中，驱动器设备的各个开关由控制器804基于输入信号Sin(例如，输入音频信号)控制，以生成对应的差分输出信号。控制器804可以被配置为选择性地以不同的操作模式操作驱动器设备，以基于输入信号Sin提供在+3VP至-3VP范围内的差分输出电压。控制器804因此接收输入信号Sin并且生成一系列开关控制信号Scon以控制开关。

对于相对较低幅值的输出信号，即对于低于第一阈值的差分输出幅值而言，其中第一阈值是VP或更低的幅值，驱动器设备800可以以第一模式操作，在第一模式中输出节点202a和202b中的每一个在作为接地电压和VP的电压之间切换。

在第一模式中，对于驱动器设备800而言，开关SW1a、SW3a、SW8a和S6a也闭合(其中开关SW2a和SW7a断开)以将驱动器802a的高侧电压轨和低侧电压轨分别连接到电压VP和接地电压，并且驱动器802b的对应开关以相同的方式进行切换。开关SW4a和SW5a以受控的占空比反相切换，以在高侧轨处的电压VP和低侧轨处的接地电压之间切换输出节点202a。同样地，开关SW4b和SW5b也以输出节点202b的受控占空比进行切换。

因此，输出节点202a和202b中的每一个都以相应的受控占空比在接地电压和VP之间切换，以基于输入信号提供期望的输出电压。图9a示出了在一个开关循环周期Tpwm内输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。

另外，当电容器CP1a和CP1b连接在相关驱动器的相应高侧轨和低侧轨之间时，这些电容器中的每一个都被充电至电压VP。

在该第一操作模式中，开关SW12和SW13断开以将电荷泵803与低侧轨断开。开关SW9和SW11可以闭合，其中开关SW10断开，以将电容器CP2充电到电压VP。

对于较高的中间幅值输出信号，即对于第一阈值和第二较高阈值之间的差分输出幅值而言，其中第二阈值是2VP或更低的幅值，驱动器设备800可以以第二模式操作，在第二模式中输出节点202a和202b中的一个(取决于所需的极性)在接地电压和VP之间切换，并且另一个输出节点在-VP和接地电压之间切换。

如果当输出节点202a处的电压比输出节点202b处的电压正值更大时差分输出的极性被定义为正，则对于第二操作模式中的正输出信号而言，输出节点202a将在接地电压和VP之间切换，而输出节点202b则在-VP和接地电压之间切换。

在这种情况下，驱动器802a可以以与第一模式中的方式相同的方式操作。对于驱动器802b而言，开关SW4b可以闭合，其中开关SW5b断开，以将输出节点202b连接到低侧轨。在该模式中，驱动器802a可以以受控占空比在两个状态之间循环以改变低侧电压轨处的电压。在一种状态下，开关SW1b、SW3b、SW6b和SW8b可以闭合(其中开关SW2b和SW7b断开)，使得低侧轨被驱动至接地并且电容器CP1b被充电至电压VP。在另一种状态下，开关SW6b和SW7b闭合(其中开关SW1b、SW2b、SW3b和SW8b断开)，使得电容器CP1b连接在V1(该示例中为接地)和低侧轨之间，低侧轨的正极板连接到V1。这提供了电压V1的负升压，并且在该示例中将低侧轨驱动至电压-VP。

因此，该模式中的驱动器802b提供间接耦合的开关电压，其具有上面所讨论的功率效率的优点。

因此，输出节点202a在接地电压和VP之间切换，而输出节点202b在电压-VP和接地电压之间切换，其中以相应的受控的占空比进行以基于输入信号提供期望的输出电压。图9b示出了在用于正差分输出的该第二操作模式中一个开关循环周期Tpwm内的输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。对于负差分输出而言，驱动器802a和802b的操作将交换。

再者，在驱动器设备的该第二操作模式中，开关SW12和SW13断开以使电荷泵803与低侧轨断开，并且开关SW9和SW11可以闭合，其中开关SW10断开，以将电容器CP2充电至电压VP。

对于仍然更高的中间幅值输出信号，即对于第二阈值和第三较高阈值之间的差分输出幅值而言，其中第三阈值是3VP或更低的幅值，驱动器设备800可以以第三模式操作，在第三模式中输出节点202a和202b中的一个(取决于所需的极性)在电压VP和电压2VP之间切换，并且另一个输出节点在电压-VP和接地电压之间切换。

对于正差分输出而言，输出节点202a可以在电压VP和2VP之间切换。在这种情况下，开关SW5a可以在整个开关循环闭合，以将输出节点202a连接到高侧轨(其中开关SW4a断开)。然后，驱动器802a以受控占空比在两种状态之间循环，以便在VP和2VP之间调制在高侧轨处的电压。

在一种状态下，开关SW1a、SW3a、SW6a和SW8a闭合(其中开关SW2a和SW7a断开)以将高侧轨连接到电压VP并且将电容器CP1a充电到电压VP。在另一种状态下，开关SW2a和SW3a闭合(其中开关SW1a、SW6a、SW7a和SW8a断开)以将电容器CP1a连接在电压V2(即，在该示例中为VP)和高侧轨之间，以便提供高侧轨处的升压电压，其在该示例中等于+2VP。

在该操作模式中，驱动器802a因此操作以提供2VP的间接耦合的正升压电压。

驱动器802b可以以与第二模式中的方式相同的方式操作。

因此，输出节点202a在电压VP和2VP之间切换，而输出节点202b在电压-VP和接地电压之间切换，其中以相应的受控的占空比进行以基于输入信号提供期望的输出电压。图9c示出了在用于正差分输出的该第三操作模式中一个开关循环周期Tpwm内的输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。对于负差分输出而言，输出节点202a将替代地在-VP和接地电压之间切换，并且输出节点202b在+VP和+2VP之间切换。

再者，在驱动器设备800的该第三操作模式中，开关SW12和SW13断开以使电荷泵803与低侧轨断开，并且开关SW9和SW11可以闭合，其中开关SW10断开，以将电容器CP2充电至电压VP。

在驱动器设备800的该第三操作模式中，负载两侧上的驱动器802a和802b以间接耦合模式操作以生成间接耦合升压电压。

如上面所讨论的，虽然这种间接耦合开关可以是功率高效的，但是它可以导致不期望的取决于占空比的阻抗变化。该阻抗变化取决于占空比，并且变化的程度取决于相关AC耦合升压电压连接到输出节点的时间比例。

为了减少这种变化，当差分输出幅值在第二阈值和第三阈值之间时，驱动器设备800还可以第四模式操作。在第四模式中，输出节点202a和202b中的一个(取决于所需的极性)在电压VP和2VP之间切换，但另一个输出节点在整个开关循环中保持恒定在电压-VP。电压-VP由电荷泵803在相关输出节点的低侧轨处生成。

当差分输出幅值在第二阈值和第三阈值之间时，控制器可以以第四模式操作，并且其中对于在其他情况下将在-VP和接地电压之间切换的相关输出节点而言，将在间接耦合的升压电压-VP处花费的开关循环的比例将高于阈值。例如，阈值可以是50％。因此，如果以第三模式操作(在这种情况下，对应于该输出节点的小于0.5的占空比)，如果相关输出节点将花费50％或更多的开关循环连接到-VP，则控制器804也可以控制驱动器设备改为以第四模式操作。

对于正差分输出而言，输出节点202a可以在电压VP和2VP之间切换，并且输出节点202b可以保持静态在电压-VP。因此，驱动器802a可以以与第三模式中的方式相同的方式操作。

为了生成静态电压-VP，开关SW4b闭合，其中开关SW5b断开，以将输出节点202b连接到低侧轨。驱动器802b的开关SW6b和SW7b闭合(其中驱动器802b的其他开关断开)，以便将电容器CP1b连接在低侧轨和接地之间，使得电容器CP1b可以充当电荷泵803的储存电容器。

然后，电荷泵803一起控制开关SW9和SW11并且与开关SW10和SW13反相，以重复地将电容器CP2充电至VP，并且随后将电容器CP2连接在接地和低侧轨之间，其中其正极板连接到接地，以便将低压轨驱动至-VP。这会对电容器CP1b充电，以将电压维持在低侧轨。开关SW9、SW10、SW11以及在这种情况下的SW13以独立于开关节点202a的占空比的限定的电荷泵开关频率循环。

在该操作模式中，电荷泵803因此与驱动器802b的电容器Cp1b一起操作以在低侧轨处提供连续供应电压，并且输出节点直接耦合到该供应电压。

因此，输出节点202a以受控的占空比在电压VP和2VP之间切换，而输出节点202b通过开关循环保持静态在电压-VP和接地电压，以基于输入信号提供期望的输出电压。图9d示出了在用于正差分输出的该第四操作模式中一个开关循环周期Tpwm内的输出节点202a和202b的开关波形Vouta和Voutb以及所产生的差分电压Vdiff的一个示例。对于负差分输出而言，输出节点202a将改为保持静态在-VP并且输出节点202b在+VP和+2VP之间切换。

图10示出了在输出信号变化时的诸如图8所示的开关驱动器设备800的示例波形。波形1001和1002分别示出了输出节点202a和202b处的电压Vouta和Voutb。波形1003示出了跨负载的未滤波差分电压，并且波形1004示出了所产生的平均差分输出，即在滤波后负载所经历的差分输出信号。可以看出，驱动器设备针对低信号幅值以第一模式操作，并且当所需的信号幅值上升时切换至第二操作模式。随着幅值升更高，驱动器切换到第三操作模式。如果信号幅值升更高，使得输出节点在-VP和接地电压之间切换的占空比下降到阈值以下，则驱动器设备切换到第四操作模式，使得一个输出节点保持静态并且直接耦合到供应电压-VP，以限制阻抗变化。当信号幅值然后下降使得占空比将大于阈值时，驱动器设备转变回第三操作模式，并且然后随着信号幅值进一步减小而转变回第二操作模式和第一操作模式。

图8示出了实施例，其中电荷泵803被配置为在需要时可操作以在输出节点的低侧轨处生成负升压电压，在这种情况下为电压-VP。在这种情况下，驱动器设备800以三个供应电压进行操作，这三个供应电压是接收到的系统电压接地电压和+VP以及由电荷泵803生成的电压-VP。这三个供应电压可以被视为参考图2讨论的三个电压V1、V2和V3，尽管供应电压V3仅在需要时由电荷泵803生成(但是，当其生成时，其被生成以便在整个开关循环中为连续维持的电压)。在该示例中，驱动器802a和802b的电荷泵提供飞跨电容器驱动器的功能并且可操作以在间接耦合模式下生成升压电压。驱动器802a和802b的电荷泵可操作以生成升压电压+2VP，其不同于供应电压中的任一个。因此，驱动器802a和802b的电荷泵所生成的电压+2VP可以被视为上面所讨论的电压V0。驱动器802a和802b的电荷泵还可操作以在间接耦合模式中生成附加升压电压-VP，其在这种情况下与可由电荷泵803生成的供应电压-VP相同。

然而，应当理解，电荷泵803可以替代地被布置为向高侧轨提供正升压供应电压，即提供+2VP的供应电压。在这种情况下，第四模式可以对应于一个输出节点以供应电压2VP保持静态以及另一个输出节点以受控的占空比在-VP和接地电压之间切换。在一些实施方式中，可以有两个电荷泵，其分别耦合到高侧轨和低侧轨。

应当注意，驱动器设备的第二操作模式被描述为其中输出节点中的一个在-VP和接地电压之间切换，并且另一个节点在接地电压和VP之间切换的模式。通过在接地电压和VP之间切换一个输出节点，而在+VP和+2VP之间切换另一个输出节点，可能实施替代的第二模式，该模式提供相同范围的差分输出电压。

还应当理解，电压VP和接地电压仅作为示例给出。

一般而言，如图11所示，可以看到根据该实施例的驱动器设备800接收系统电压V1和V2，其中V1可以是接地电压或某一其他限定的参考电压，并且V1可以是输入供应电压。第一驱动器801a和第二驱动器801b(其为组合的电荷泵和驱动器)接收系统电压V1和V2，被布置为分别驱动输出节点202a和202b。附加的电荷泵803在驱动器之间共享以提供根据系统电压V1和V2生成的供应电压。控制器804基于输入信号(未单独示出)控制输出级801、组合的电荷泵和驱动器802以及飞跨电容器辅助驱动器803的开关操作。

因此，本公开的实施例涉及以多电平开关电压操作并且以混合的直接耦合和间接耦合的能量传输操作的驱动器设备。

在一些实施例中，提供了用于提供多电平输出电压的系统和方法，其包括：用于接收供应电压的多个电压节点，所述供应电压处于单独的电压电平；至少一个飞跨电容器，所述至少一个飞跨电容器被布置为提供存储的电荷，所述电荷源自本地电压源；以及开关网络，所述开关网格被布置为选择性地将所述供应电压中的一个或所述飞跨电容器耦合到电压输出节点。该系统可以被配置为以至少两种模式操作：称为DC耦合模式的直接电荷转移模式，其中供应电压中的至少一个耦合到电压输出节点以提供输出电压；以及称为AC耦合模式的间接电荷转移模式，其中至少一个飞跨电容器耦合到电压输出节点以提供输出电压。

供应电压可以包括系统供应电压或参考电压(例如，Vdd、-Vdd、Gnd)以及使用电荷泵根据系统供应电压或参考电压生成的至少一个电压源(例如2Vdd)。优选地，该系统包括至少三个电压节点以接收供应电压。

直接模式被理解为其中电源耦合到输出节点以提供输出电压的配置。直接模式可以是DC耦合模式，其中输出节点耦合到半稳定电源。当处于直接电荷转移模式中时，半稳定电源的输出阻抗与信号无关。间接模式被理解为一种配置，其中电容器上存储的电荷耦合到输出节点以提供输出电压。电容器还经由开关耦合到电压源或电源，其中开关连接的调整可以导致输出电压的移动。间接模式可以是AC耦合模式，其中电容器设置有开关以连接到电压源和输出节点，并且其中开关的转变驱动输出电压。当处于间接电荷转移模式中时，间接电荷转移网络的输出阻抗是信号相关的。

两种操作模式的组合使得能够支持可输送的更高的峰值功率，而无需太多的取决于占空比的阻抗约束。

一些实施例涉及用于提供多电平输出电压的系统和方法，其包括处于不同电压电平的第一电压供应、第二电压供应和第三电压供应；第四电压供应，其中第四电压供应由在第一电压供应、第二电压供应和第三电压供应中的两个之间转变的飞跨电容器提供；以及开关网络，所述开关网格被配置为选择性地将第一电压供应、第二电压供应、第三电压供应和第四电压供应耦合到输出节点，以提供多电平输出电压。第三电压供应可以使用电荷泵从第一电压供应和第二电压供应得到。如上所述，系统可以以直接模式(或DC耦合模式)和间接模式(或AC耦合模式)操作。

在一些实施例中，还提供了一种具有供应电压(VP)的多电平转换器或驱动器设备(诸如，放大器)，其包括：输出桥，所述输出桥被布置为接收输入信号(例如，音频输入信号)并且输出用于驱动负载的输出电压；至少一个电荷泵，所述至少一个电荷泵被布置为输出供应电压的倍数(例如，2VP)；第一负基于飞跨电容器的驱动器；以及开关网络。控制开关网络以选择性耦合输出桥与供应电压、接地、电荷泵和第一负基于飞跨电容器的驱动器，其中开关网络的切换是基于输入信号控制的。

优选地，所述开关网络被配置为切换负基于飞跨电容器的驱动器，使得飞跨电容器的一端耦合到输出电压节点，其中在飞跨电容器的另一端的电压可以进行切换以调整输出电压电平。如上所述，转换器可以以直接模式和间接模式操作。

在一些示例中，转换器还可以包括第二负基于飞跨电容器的驱动器，第二基于飞跨电容器的驱动器适于存储第一负基于飞跨电容器的驱动器的电荷的两倍；并且其中控制开关网络以选择性地耦合输出桥与第二负基于飞跨电容器的驱动器。

一些实施例涉及多电平转换器或驱动器设备(诸如，放大器，例如，扬声器放大器)，其包括：第一组合电荷泵驱动器，例如，扬声器驱动器，以用于接收输入信号并且向第一负载端子提供输出信号；第二组合电荷泵驱动器，例如，扬声器驱动器，以用于接收输入信号并且向第二负载端子提供输出信号；至少一个辅助电荷泵；以及开关网络，其中至少一个辅助电荷泵被配置为选择性地与第一和/或第二组合电荷泵驱动器耦合，以向第一和/或第二组合电荷泵驱动器提供附加电荷电平。

辅助电荷泵到驱动器的连接可以基于由多电平转换器接收的输入信号，例如，音频输入信号。应当理解，转换器可以包括低侧辅助电荷泵、高侧辅助电荷泵或两者。

一些实施例涉及一种多电平转换器(诸如，放大器)，其被布置为接收供应电压并且在输出端子处提供输出电压，该转换器包括：至少一个驱动器，例如，扬声器驱动器，其具有集成直接电荷泵；至少一个辅助电源，其优选地被提供为辅助的助手电荷泵；以及耦合驱动器和负电源的开关网络。该转换器可以以至少两种模式操作：直接模式，其中具有集成电荷泵的驱动器基于供应电压生成输出电压；以及混合模式，其中辅助电源与驱动器耦合以提供增加的输出电压电平。

优选地，集成直接电荷泵包括用于基于供应电压驱动输出电压的开关，集成直接电荷泵还包括可操作以基于供应电压的倍数来驱动输出电压的电容器。

如本文所使用的，术语DC耦合可以被理解为优选地使用电阻开关在两个电压电平之间切换。这可以扩展到三个或更多电压，带有更多开关。举例来说，DC电压可以源自电池、感应开关模式电源或开关电容器电源。假定这样的电源能够在延长的时间段(例如大于D类输出信号在所需的最低频率下的周期)内供应电流。

如本文所使用的，术语AC耦合可以被理解为通过在两个电压之间切换电容器的端子T1同时将电容器的端子T2耦合到输出来将输出驱动至电压电平。这可能导致在DC耦合电源的范围之外驱动负载端子。电容器和负载具有时间常数，这固有地限制了脉冲的持续时间。如果负载的阻抗为R，电容器的值为C，则RC通常会被选择为D类开关频率的1-100X。

对于具有标称5V电源、0V和5V端子的系统而言，可单独使用AC耦合来实现{0,5,10}V输出或{-5,0,5}V。可以单独使用具有来自三个不同轨的电压{0,5,10}V的替代DC耦合。然而，上述系统的优点在于将AC耦合系统和DC耦合系统组合起来以获得至少四个输出电平。状态中的两种可直接从电源获得，即DC耦合。另一种DC状态可以通过开关电容器DC-DC转换器实现。第四状态是AC耦合。使用S表示电源，并且使用D和A分别表示DC/AC耦合，输出电压的示例配置可以如下：

{0S、5S、10D、-5A}

{0S、5S、10D、15A}

{0S、5S、-5D、10A}

{0S、5S、-5D、-10A}

{0S、5S、10D、20A}

{0S、5S、10D、-10A}

通过使用DC电源作为T1电容器端子驱动源，可以实现最后两种输出电压配置。如果有多个电源可用，则AC驱动升压不必与主电源是相同的电源。例如，如果0V 2V 5V是可用轨，则{0,5,7}的输出选项是可能的。

本公开的实施例的驱动器设备可以适合于驱动输出换能器。在一些实施方式中，输出换能器可以是音频输出换能器，诸如扬声器等。输出换能器可以是触觉输出换能器。在一些实施方式中，输出换能器可以与电感器串联驱动，即，在开关驱动器的输出节点和负载之间的输出路径中可以存在电感器。在一些实施方式中，换能器可以是压电换能器或陶瓷换能器。

实施例可以被实施为集成电路。实施例可以在主机装置中实施，特别是便携式和/或电池供电的主机装置，诸如移动计算装置，例如，膝上型计算机、笔记本计算机或平板计算机，或者移动通信装置，诸如移动电话，例如智能手机。该装置可以是可穿戴装置，诸如智能手表。主机装置可以是游戏控制台、远程控制装置、家庭自动化控制器或家用电器、玩具、机器诸如机器人、音频播放器、视频播放器。应当理解，实施例可以被实施为设置在家用电器或车辆或交互式显示器中的系统的一部分。还提供了一种包含上述实施例的主机装置。

技术人员将认识到，上述设备和方法的一些方面，例如，控制开关控制信号以实施不同模式的方面，可以被体现为处理器控制代码，例如在非易失性载体介质诸如磁盘、CD-ROM或DVD-ROM、编程存储器诸如只读存储器(固件)上，或者在数据载体诸如光信号载体或电信号载体上。对于一些应用而言，实施例可以在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上实施。因此，代码可以包括常规的程序代码或微代码，或者例如用于设置或控制ASIC或FPGA的代码。该代码还可以包括用于动态配置可重新配置设备诸如可重新编程逻辑门阵列的代码。类似地，代码可以包括用于硬件描述语言诸如Verilog^TM或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言)的代码。如技术人员将理解的，代码可以分布在彼此通信的多个耦合部件之间。在适当的情况下，实施例还可以使用在现场(可重新编程)可编程模拟阵列或类似装置上运行的代码来实施，以便配置模拟硬件。

应该注意，上述实施例是说明而不是限制本发明，并且本领域的技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代实施例。词语“包括”不排除存在除了权利要求中列出的那些之外的要素或步骤，“一个”或“一种”不排除多个/种，并且单个特征或其他单元可以实现权利要求书中叙述的若干单元的功能。权利要求中的任何附图标记或标签不应被解释为限制其范围。

Claims (25)

1.一种用于基于输入信号驱动换能器的驱动器设备，其包括：

用于输出第一驱动信号的第一驱动器输出节点；

开关网络；

飞跨电容器驱动器，所述飞跨电容器驱动器具有输出电压节点，所述输出电压节点用于在使用中连接到飞跨电容器的第一端子，所述飞跨电容器驱动器可选择性地在第一状态和第二状态下操作，在所述第一状态下，所述飞跨电容器的第二端子连接到第一输入电压并且所述飞跨电容器的所述第一端子连接到第二输入电压以对所述飞跨电容器充电并且将所述输出电压节点驱动到所述第二输入电压，在所述第二状态下，所述飞跨电容器的第二端子连接到不同于所述第一电压的第三输入电压，并且所述飞跨电容器的第一端子与所述第二输入电压断开以将所述输出电压节点驱动至升压电压；以及

控制器；

其中所述开关网络能操作以选择性地将所述第一驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点或连接到第一组至少三个不同开关电压中的任一个，其中在使用中，在所述驱动器设备的整个开关循环中将所述第一组的所述开关电压维持在相应的电压节点处；以及

其中所述控制器被配置为控制所述开关网络和所述飞跨电容器驱动器以基于所述输入信号在所述第一驱动器输出节点处生成所述第一驱动信号，其中在至少一种操作模式中，所述第一驱动器输出节点基于所述输入信号以受控的占空比在所述第一组开关电压中的两个之间切换，并且在至少一种操作模式中，所述第一驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点，并且所述飞跨电容器基于所述输入信号以受控的占空比在所述第一状态和所述第二状态之间切换。

2.如权利要求1所述的驱动器设备，其中所述第一组开关电压包括由所述驱动器设备接收的第一供应电压和第二供应电压。

3.如权利要求2所述的驱动器设备，其中所述驱动器设备包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器被配置为根据所述第一供应电压和所述第二供应电压中的至少一个生成至少第三供应电压。

4.如权利要求3所述的驱动器设备，其中所述DC-DC转换器包括电荷泵或感应升压转换器。

5.如权利要求3所述的驱动器设备，其中所述第一供应电压比所述第二供应电压的正值小或负值大，并且所述DC-DC转换器被配置为将所述第三供应电压生成为V3＝V2+(V2-V1)，其中V1是所述第一供应电压并且V2是所述第二供应电压。

6.如权利要求1所述的驱动器设备，其中所述第一输入电压、所述第二输入电压和所述第三输入电压中的至少一个与所述第一组开关电压的电压相同。

7.如权利要求6所述的驱动器设备，其中所述第一组开关电压包括由所述驱动器设备接收的第一供应电压和第二供应电压，并且所述第一输入电压与所述第二供应电压相同，并且所述第二输入电压和所述第三输入电压中的每一个都与所述第一供应电压相同。

8.如权利要求1所述的驱动器设备，其还包括第二驱动器输出节点，其中所述开关网络还被配置为选择性地将所述第二驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点或所述第一组至少三个不同开关电压中的任一个，

其中所述控制器还被配置为控制所述开关网络和所述飞跨电容器驱动器以基于所述输入信号在所述第二驱动器输出节点处生成第一驱动信号，以便以差分驱动信号驱动连接在所述第一驱动器输出节点和所述第二驱动器输出节点之间的换能器。

9.如权利要求8所述的驱动器设备，其中所述开关网络包括：

用于选择性地将第一输出节点和第二输出节点分别连接到第一电压轨的开关和用于选择性地将所述第一驱动器输出节点和所述第二驱动器输出节点分别连接到第二电压轨的开关；以及

用于选择性地将所述第一组开关电压中的至少两个中的任一个连接到所述第一电压轨的开关；

并且其中所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点在使用中经由所述第二电压轨耦合到所述第一输出节点和所述第二输出节点中的一个。

10.如权利要求9所述的驱动器设备，其中所述开关网络还包括用于选择性地将所述第一驱动器输出节点和所述第二驱动器输出节点分别连接到所述第一组开关电压中的一个的开关，所述第一组开关电压中的所述一个不同于能被选择性地连接到所述第一电压轨的所述电压。

11.如权利要求8所述的驱动器设备，其中所述控制器能操作：

处于第一模式，其中所述第一驱动器输出节点和所述第二驱动器输出节点中的每一个在所述第一组开关电压的第一供应电压和第二供应电压之间切换；

处于第二模式，其中所述第一驱动器输出节点和所述第二驱动器输出节点中的一个在所述第一供应电压和所述第二供应电压之间切换，并且所述第一驱动器输出节点和所述第二驱动器输出节点中的另一个连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点，所述飞跨电容器驱动器操作以将所述电压输出节点在所述第一供应电压和所述升压电压之间切换；以及

处于第三模式，其中所述第一驱动器输出节点和所述第二驱动器输出节点中的一个在所述第一组开关电压中的所述第二供应电压和第三供应电压之间切换。

12.如权利要求11所述的驱动器设备，其中所述驱动器设备包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器被配置为根据所述第一供应电压和所述第二供应电压生成所述第三供应电压。

13.如权利要求1所述的驱动器设备，其还包括第二飞跨电容器驱动器，其中所述控制器能操作以一起控制所述第一飞跨电容器驱动器和所述第二飞跨电容器驱动器以在由所述第一飞跨电容器驱动器生成的所述升压电压和由所述第二飞跨电容器驱动器生成的附加升压电压之间调制所述第一输出节点。

14.如权利要求1所述的驱动器设备，其中所述第一组开关电压和由所述飞跨电容器驱动器生成的所述升压电压一起形成一组等间隔的电压电平。

15.如权利要求1所述的驱动器设备，其中所述第一组开关电压电平包括接收到的接地电压、接收到的正供应电压和等于所述接收到的正供应电压的两倍的升压电压。

16.如权利要求1所述的驱动器设备，其中所述驱动器设备是用于基于音频输入信号驱动音频输出换能器的音频驱动器设备。

17.一种集成电路，其包括如权利要求1所述的驱动器设备。

18.一种电子装置，其包括如权利要求1所述的驱动器设备。

19.一种用于基于输入信号驱动换能器的驱动器设备，其包括：

用于输出第一驱动信号的第一驱动器输出节点；

开关网络；

飞跨电容器驱动器，其具有输出电压节点，所述输出电压节点用于在使用中连接到飞跨电容器的第一端子，所述飞跨电容器驱动器在使用中能操作以选择性地将所述飞跨电容器的第二端子在两个不同电压之间切换，以在所述输出电压节点调制电压；以及

控制器；

其中所述开关网络能操作以选择性地将所述第一驱动器输出节点连接到所述飞跨电容器驱动器的所述输出电压节点或连接到第一组至少三个不同开关电压中的任一个，其中在使用中，在所述驱动器设备的整个开关循环中将所述第一组的所述开关电压维持在相应的电压节点处；以及

其中所述控制器还被配置为控制所述开关网络和所述飞跨电容器驱动器以基于所述输入信号在所述第一驱动器输出节点处生成所述第一驱动信号。

20.一种用于基于输入信号驱动换能器的驱动器设备，其包括：

用于输出第一驱动信号的第一驱动器输出节点；

开关网络，其能以直接模式操作以选择性地将所述第一驱动器输出节点连接到第一组至少三个不同的连续电压中的任一个；

其中所述开关网络还能以间接模式操作，以将所述输出节点连接到飞跨电容器，以便将所述输出节点驱动至由所述飞跨电容器升压的电压。

21.一种换能器驱动器，其被配置为接收输入信号以及第一供应电压和第二供应电压并且生成用于驱动的输出信号，所述换能器驱动器包括：

组合的电荷泵和驱动器，其在使用中能与至少一个初级电容器一起操作以基于所述第一供应电压和所述第二供应电压选择性地提供至少第一生成电压；

飞跨电容器驱动器，其在使用中能与至少一个次级电容器一起操作以基于所述第一供应电压和所述第二供应电压提供至少第二生成电压；以及

输出桥，其被配置为选择性地接收所述第一供应电压和所述第二供应电压、所述第一生成电压和所述第二生成电压，以基于所述输入信号生成所述输出信号。

22.如权利要求21所述的换能器驱动器，其中所述组合的电荷泵和驱动器在使用中能与第一初级电容器和第二初级电容器一起操作。

23.如权利要求21所述的换能器驱动器，其中所述飞跨电容器驱动器在使用中能与第一次级电容器和第二次级电容器一起操作。

24.一种用于基于输入信号在输出节点输出用于驱动换能器的输出信号的驱动器设备，其包括：

第一功率级，所述第一功率级用于根据一个或多个供应电压在第一电压节点处生成电压；

第二功率级，所述第二功率级用于根据所述一个或多个供应电压在第二电压节点处生成电压；

供应节点，所述供应节点耦合到所述一个或多个供应电压中的一个；

输出级，所述输出级包括用于选择性地将所述输出节点耦合到所述第一电压节点、所述第二电压节点或所述供应节点的开关网格；以及

控制器，所述控制器用于控制所述输出级的所述开关网络、所述第一功率级和所述第二功率级，其中所述控制器能以第一模式操作，在所述第一模式中，所述输出节点连接到所述第一电压节点，并且所述输出信号是在不切换所述输出级的情况下通过控制相应的第一功率级来调制在所述第一电压节点处的所述电压而生成的。

25.如权利要求24所述的驱动器设备，其中所述控制器还能按以下中至少一者进行操作：

第二模式，其中所述输出节点连接到所述第二电压节点，并且所述输出信号是在不切换所述输出级的情况下通过控制相应的第二功率级来调制所述第二电压节点处的所述电压而生成的；以及

第三模式，其中所述输出级的所述开关网格以受控的占空比进行切换以通过使所述输出节点的所述连接在所述第一电压节点、所述第二电压节点和所述供应节点中的两个之间交替来生成所述输出信号。