CN204258734U - 用于音频功率放大器的高低压转换电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于音频功率放大器的高低压转换电源，包括变压器，该变压器上设置有用于向音频功率放大器输出高电压的第一次级线圈以及用于向音频功率放大器输出低电压的第二次级线圈，还包括用于输入音频信号并进行信号放大的信号检测放大电路、用于比较输入电平的幅值并防止输入电平跳变的比较保持电路，所述信号检测放大电路的输出端与比较保持电路的输入端相连，比较保持电路的输出端连接用于选择输出电压的转换控制电路，该转换控制电路分两路输出，其中一路与所述第一次级线圈相连，另一路与所述第二次级线圈相连。其电源效率明显优于单电源AB类功放，又解决了H类功放转换失真的弊端，既保证了音效又提高了能效，实用性强、市场前景好。

Description

用于音频功率放大器的高低压转换电源

技术领域

本实用新型涉及音频功率放大器的技术领域，特别是涉及用于音频功率放大器的高低压转换电源。

背景技术

在音响行业，高保真音频功率放大器对其供电电源的性能提出了较高的要求，由于开关电源干扰严重，会劣化音质，目前还没有得到广泛应用，故高保真音频功率放大器的供电电源仍然由变压器和整流滤波电路组成的模拟电源占据主导地位。

目前市场上音频功率放大器模拟电源主要有以下两种做法：

1、一组固定电源供电(AB类功放)

2、两组或者多组电源切换供电(H类功放)

用一组固定电源供电的AB类功放由于电路设计简单，方便制作，从而得到广泛应用，但是由于AB类功放效率低，特别是小信号时功率管耗散功率更大，效率更低。在全球提倡环保节能理念的大趋势下，出现了两组或者多组电源切换供电的H类功放，小信号时用低电压供电，大信号时用高电压供电，功放效率大大的提高了；但是H类功放的高低电源是根据信号幅度大小实时转换的，转换开关二极管在大电流高速关断过程中容易产生尖峰叠加在电源上面，使得H类功放不可避免的出现关断失真，严重影响了功放的指标。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种电路简单稳定可靠的用于音频功率放大器的高低压转换电源，以解决以上的产品缺点和不足。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

用于音频功率放大器的高低压转换电源，包括变压器，该变压器上设置有用于向音频功率放大器输出高电压的第一次级线圈以及用于向音频功率放大器输出低电压的第二次级线圈，还包括用于输入音频信号并进行信号放大的信号检测放大电路、用于比较输入电平的幅值并防止输入电平跳变的比较保持电路，所述信号检测放大电路的输出端与比较保持电路的输入端相连，比较保持电路的输出端连接用于选择输出电压的转换控制电路，该转换控制电路分两路输出，其中一路与所述第一次级线圈相连，另一路与所述第二次级线圈相连。

所述信号检测放大电路包括运算放大器U1，该运算放大器U1的同相输入端用于输入音频信号，反相输入端经由电阻R1接地，同时该反相输入端经由电阻R2回馈至运算放大器U1的输出端，该运算放大器U1的输出端连接至所述比较保持电路。

所述比较保持电路包括电力二极管D1，该电力二极管D1的A极连接所述运算放大器U1的输出端，电力二极管D1的K极经由电阻R5接地，同时还连接电容C1的正极、比较器U2的正极输入端，电容C1的负极接地，比较器U2的负极输入端经由电阻R3连接电源VCC，电源VCC和电阻R3串联电阻R4后接地，比较器U2的输出端连接至所述转换控制电路。

所述转换控制电路包括NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2；该NPN型三极管Q1的基极分别经由电阻R6连接所述比较器U2的输出端、经由电阻R7接地，NPN型三极管Q1的集电极依次连接电阻R8、稳压二极管DZ1阳极、稳压二极管DZ1阴极连接至高电压桥堆U3的负极相连点，NPN型三极管Q1的发射极连接所述PNP型三极管Q2的发射极，PNP型三极管Q2的基极接地，PNP型三极管Q2的集电极依次经由电阻R9、稳压二极管DZ2的阴极、稳压二极管DZ2的阳极连接至所述高电压桥堆U3的正极相连点，高电压桥堆U3的两个正负极相连点各连接所述第一次级线圈的一端；所述稳压二极管DZ1的阳极还连接P沟道场效应管Q3的栅极，该P沟道场效应管Q3的漏极连接稳压二极管DZ1的阴极，P沟道场效应管Q3的源极连接电容C2的正极，该电容C2的负极接地；所述稳压二极管DZ2的阴极还连接N沟道场效应管Q4的栅极，该N沟道场效应管Q4的源极连接稳压二极管DZ2的阳极，N沟道场效应管Q4的漏极连接电容C3的负极，电容C3的正极接地，同时该电容C3的负极还连接低电压桥堆U4的正极连接点，该低电压桥堆U4的负极连接点连接至所述电容C2的正极和P沟道场效应管Q3的源极，低电压桥堆U4的两个正负极连接点各连接所述第二次级线圈的一端。

本实用新型的优点是：能设置一个参考电压，与放大后的音频信号一同输入到比较保持电路进行大小比较，并根据比较结果输出相应的电平至转换控制电路，转换控制电路根据输入的电平高低选择导通用于输出高电压的第一次级线圈或用于输出低电压的第二次级线圈，从而实现音频功率放大器的高电压和低电压间的转换，并在高低压电源切换过程中由比较保持电路防止电平突然跳变，从而避免了H类功放出现的电源电压转换失真的现象；其电路设计简单、稳定可靠，整机效率高，既符合环保节能理念，又解决了高低电源的转换失真的问题，大大提高了功率放大器的性能指标。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中信号检测放大电路的示意图；

图3是本实用新型中比较保持电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、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实用新型作进一步详细的说明。

实施例

如图1至图3所示，用于音频功率放大器的高低压转换电源，包括变压器，该变压器上设置有用于向音频功率放大器输出高电压的第一次级线圈以及用于向音频功率放大器输出低电压的第二次级线圈，还包括用于输入音频信号并进行信号放大的信号检测放大电路、用于比较输入电平的幅值并防止输入电平跳变的比较保持电路，所述信号检测放大电路的输出端与比较保持电路的输入端相连，比较保持电路的输出端连接用于选择输出电压的转换控制电路，该转换控制电路分两路输出，其中一路与所述第一次级线圈相连，另一路与所述第二次级线圈相连。

本实用新型的能设置一个参考电压，与放大后的音频信号一同输入到比较保持电路进行大小比较，并根据比较结果输出相应的电平至转换控制电路，转换控制电路根据输入的电平高低选择导通用于输出高电压的第一次级线圈或用于输出低电压的第二次级线圈，从而实现音频功率放大器的高电压和低电压间的转换，并在高低压电源切换过程中由比较保持电路防止电平突然跳变，从而避免了H类功放出现的电源电压转换失真的现象；其电路设计简单、稳定可靠，整机效率高，既符合环保节能理念，又解决了高低电源的转换失真的问题，大大提高了功率放大器的性能指标。

如图2，信号检测放大电路包括运算放大器U1，该运算放大器U1的同相输入端用于输入音频信号，反相输入端经由电阻R1接地，同时该反相输入端经由电阻R2回馈至运算放大器U1的输出端，该运算放大器U1的输出端连接至所述比较保持电路。

如图3，比较保持电路包括电力二极管D1，该电力二极管D1的A极连接所述运算放大器U1的输出端，电力二极管D1的K极经由电阻R5接地，同时还连接电容C1的正极、比较器U2的正极输入端，电容C1的负极接地，比较器U2的负极输入端经由电阻R3连接电源VCC，电源VCC和电阻R3串联电阻R4后接地，比较器U2的输出端连接至所述转换控制电路。

如图1，转换控制电路包括NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2；该NPN型三极管Q1的基极分别经由电阻R6连接所述比较器U2的输出端、经由电阻R7接地，NPN型三极管Q1的集电极依次连接电阻R8、稳压二极管DZ1阳极、稳压二极管DZ1阴极连接至高电压桥堆U3的负极相连点，NPN型三极管Q1的发射极连接所述PNP型三极管Q2的发射极，PNP型三极管Q2的基极接地，PNP型三极管Q2的集电极依次经由电阻R9、稳压二极管DZ2的阴极、稳压二极管DZ2的阳极连接至所述高电压桥堆U3的正极相连点，高电压桥堆U3的两个正负极相连点各连接所述第一次级线圈的一端；所述稳压二极管DZ1的阳极还连接P沟道场效应管Q3的栅极，该P沟道场效应管Q3的漏极连接稳压二极管DZ1的阴极，P沟道场效应管Q3的源极连接电容C2的正极，该电容C2的负极接地；所述稳压二极管DZ2的阴极还连接N沟道场效应管Q4的栅极，该N沟道场效应管Q4的源极连接稳压二极管DZ2的阳极，N沟道场效应管Q4的漏极连接电容C3的负极，电容C3的正极接地，同时该电容C3的负极还连接低电压桥堆U4的正极连接点，该低电压桥堆U4的负极连接点连接至所述电容C2的正极和P沟道场效应管Q3的源极，低电压桥堆U4的两个正负极连接点各连接所述第二次级线圈的一端。

其具体的工作过程和原理如下：

本实用新型的用于音频功率放大器的高低压转换电源包括信号检测放大电路、比较保持电路、转换控制电路、低电压桥堆U4、高电压桥堆U3、变压器等6部分组成。将功放的音频输入信号送到信号检测放大电路的运算放大器U1进行同相信号放大，放大后的音频信号输送到比较保持电路的电力二极管D1的A极，经过电力二极管D1整流后将交变信号变为直流信号，电容C1为保持电容，电阻R5为放电保护电阻；电源VCC经过电阻R3和电阻R4串联分压得到参考电平Vref，Vref的取值可以选取为：Vref＝(VL-5V)/N，其中VL表示低压供电电源的电压，N表示音频功率放大器(通常简称功放)的放大倍数；当功放的音频信号幅度逐渐增大，电力二极管D1的K极电平大于参考电平Vref时，比较器U2的输出电平由低电平翻转为高电平并且保持为高电平状态，当输入的音频信号减小后，电力二极管D1截止，电容C1经放电电阻R5进行放电，由C1和R5的乘积可以设定比较器U2输出高电平的保持时间在3～5分钟范围内，保持时间过后，电力二极管D1的K极电平低于参考电平Vref，比较器U2的输出电平由高电平翻转为低电平。比较器U2输出的电平信号送到转换控制电路的电阻R6处，当比较器U2输出为低电平时，NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2、P沟道场效应管Q3、N沟道场效应管Q4均截止，低电压桥堆U4导通，对用于滤波的电容C2、电容C3充电，此时转变为低电压(VL)供电，其在较小的音频输入信号作用下转变为较低的供电电源电压，效率比单电源AB类功放大大提高；当输入的音频信号逐渐增大，比较器U2输出电平翻转为高电平，NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2导通，导致P沟道场效应管Q3、N沟道场效应管Q4导通，高电压桥堆U3对电容C2、电容C3进行充电，低电压桥堆U4截止，此时切换为高电压(VH)供电，如果输入的音频信号减小，该用于音频功率放大器的高低压转换电源会保持在高电压供电3～5分钟，因为高低电源切换过程不是突变的，避免了H类功放出现的转换失真现象。

本实用新型的用于音频功率放大器的高低压转换电源效率明显优于单电源AB类功放，又解决了H类功放转换失真的弊端，既保证了音效又提高了能效，实用性强、市场前景好。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (4)

1.用于音频功率放大器的高低压转换电源，包括变压器，该变压器上设置有用于向音频功率放大器输出高电压的第一次级线圈以及用于向音频功率放大器输出低电压的第二次级线圈，其特征在于，还包括用于输入音频信号并进行信号放大的信号检测放大电路、用于比较输入电平的幅值并防止输入电平跳变的比较保持电路，所述信号检测放大电路的输出端与比较保持电路的输入端相连，比较保持电路的输出端连接用于选择输出电压的转换控制电路，该转换控制电路分两路输出，其中一路与所述第一次级线圈相连，另一路与所述第二次级线圈相连。

2.根据权利要求1所述的用于音频功率放大器的高低压转换电源，其特征在于，所述信号检测放大电路包括运算放大器U1，该运算放大器U1的同相输入端用于输入音频信号，反相输入端经由电阻R1接地，同时该反相输入端经由电阻R2回馈至运算放大器U1的输出端，该运算放大器U1的输出端连接至所述比较保持电路。

3.根据权利要求2所述的用于音频功率放大器的高低压转换电源，其特征在于，所述比较保持电路包括电力二极管D1，该电力二极管D1的A极连接所述运算放大器U1的输出端，电力二极管D1的K极经由电阻R5接地，同时还连接电容C1的正极、比较器U2的正极输入端，电容C1的负极接地，比较器U2的负极输入端经由电阻R3连接电源VCC，电源VCC和电阻R3串联电阻R4后接地，比较器U2的输出端连接至所述转换控制电路。

4.根据权利要求3所述的用于音频功率放大器的高低压转换电源，其特征在于：所述转换控制电路包括NPN型三极管Q1、PNP型三极管Q2；该NPN型三极管Q1的基极分别经由电阻R6连接所述比较器U2的输出端、经由电阻R7接地，NPN型三极管Q1的集电极依次连接电阻R8、稳压二极管DZ1阳极、稳压二极管DZ1阴极连接至高电压桥堆U3的负极相连点，NPN型三极管Q1的发射极连接所述PNP型三极管Q2的发射极，PNP型三极管Q2的基极接地，PNP型三极管Q2的集电极依次经由电阻R9、稳压二极管DZ2的阴极、稳压二极管DZ2的阳极连接至所述高电压桥堆U3的正极相连点，高电压桥堆U3的两个正负极相连点各连接所述第一次级线圈的一端；所述稳压二极管DZ1的阳极还连接P沟道场效应管Q3的栅极，该P沟道场效应管Q3的漏极连接稳压二极管DZ1的阴极，P沟道场效应管Q3的源极连接电容C2的正极，该电容C2的负极接地；所述稳压二极管DZ2的阴极还连接N沟道场效应管Q4的栅极，该N沟道场效应管Q4的源极连接稳压二极管DZ2的阳极，N沟道场效应管Q4的漏极连接电容C3的负极，电容C3的正极接地，同时该电容C3的负极还连接低电压桥堆U4的正极连接点，该低电压桥堆U4的负极连接点连接至所述电容C2的正极和P沟道场效应管Q3的源极，低电压桥堆U4的两个正负极连接点各连接所述第二次级线圈的一端。