CN205545154U - 功放电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种功放电路，包括甲乙类功率放大电路、第一开关电源和第二开关电源，甲乙类功率放大电路包括对称互补的NPN型功率管和PNP型功率管，第一开关电源的第一控制端与NPN型功率管的集电极连接，第二控制端与NPN型功率管的发射极连接，第一开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随NPN型功率管的输出电压而变化的正电源，第二开关电源的第一控制端与PNP型功率管的集电极连接，第二控制端与PNP型功率管的发射极连接，第二开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随PNP型功率管的输出电压而变化的负电源。本实用新型可以同时实现高保真度与高效率，可广泛应用于音响行业中。

Description

功放电路

技术领域

本实用新型涉及音响功放技术领域，特别是涉及一种功放电路。

背景技术

在目前流行的后级功率放大电路中，有较高保真的甲乙类（AB类），还有高效的丁类（D类）。甲乙类功放电路中，采用两个功率管推挽工作，并且对该两个推挽功率管加入基本工作电流解决交越失真，保真度很高。但是该类电路效率较低，理论平均效率低于50%，这是因为功率管工作于线性方式，当将电压输出到负载时，更多的压降需要功率管承受。而丁类功放电路用PWM方式工作，先将模拟量用脉冲方式表现，再将脉冲信号用无源器件进行滤波还原成平缓模拟量，输出到喇叭，功率管只有开关状态，故效率很高，理论上可接近100%。但是众所周知该类方式的信号失真较为严重，包括畸变、噪音、残留载波等等。总的来说，传统的功放电路中，高保真和高效率之间存在矛盾，难以在保持较高保真度的前提下实现高效率。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供了一种新型的功放电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

功放电路，包括甲乙类功率放大电路、第一开关电源和第二开关电源，所述甲乙类功率放大电路包括对称互补的NPN型功率管和PNP型功率管，所述第一开关电源的第一控制端与NPN型功率管的集电极连接，第二控制端与NPN型功率管的发射极连接，所述第一开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随NPN型功率管的输出电压而变化的正电源，所述第二开关电源的第一控制端与PNP型功率管的集电极连接，第二控制端与PNP型功率管的发射极连接，所述第二开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随PNP型功率管的输出电压而变化的负电源。

进一步，所述第一开关电源包括第一光耦合器、第一PWM控制芯片、第一功率开关管、第一电感、第一电容、第一二极管、第一稳压二极管和第一电阻，所述第一光耦合器的输入端二极管的阳极与第一稳压二极管的正极连接，所述第一稳压二极管的负极连接第一电阻后作为第一开关电源的第一控制端，所述第一光耦合器的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；

所述第一光耦合器的输出端三极管的集电极与第一PWM控制芯片的控制端连接，所述第一PWM控制芯片的输出端与第一功率开关管的栅极连接，所述第一功率开关管的漏极与正供电电源连接，源极分别与第一二极管的负极和第一电感的一端连接，所述第一二极管的正极与第一电容的一端连接且连接节点与负供电电源连接，所述第一电容的另一端与第一电感的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

进一步，所述第二开关电源包括第二光耦合器、第二PWM控制芯片、第二功率开关管、第二电感、第二电容、第二二极管、第二稳压二极管和第二电阻，所述第二光耦合器的输入端二极管的阳极与第二稳压二极管的正极连接，所述第二稳压二极管的负极连接第二电阻后作为第二开关电源的第二控制端，所述第二光耦合器的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

所述第二光耦合器的输出端三极管的集电极与第二PWM控制芯片的控制端连接，所述第二PWM控制芯片的输出端与第二功率开关管的栅极连接，所述第二功率开关管的源极与负供电电源连接，漏极分别与第二二极管的正极和第二电感的一端连接，所述第二二极管的负极与第二电容的一端连接且连接节点与正供电电源连接，所述第二电容的另一端与第二电感的另一端连接且连接节点作为第二开关电源的输出端。

进一步，所述甲乙类功率放大电路还包括第三二极管、第四二极管、第三电阻和第四电阻，所述第三二极管的正极与NPN型功率管的基极连接，负极与第四二极管的正极连接后接输入信号，所述第四二极管的负极与PNP型功率管的基极连接，所述NPN型功率管的集电极与正电源连接，所述第三电阻的一端与NPN型功率管的发射极连接，另一端与第四电阻的一端连接后作为甲乙类功率放大电路的信号输出端，所述第四电阻的另一端与PNP型功率管的发射极连接，所述PNP型功率管的集电极与负电源连接。

进一步，所述甲乙类功率放大电路还包括运算放大器、第九电阻和第十电阻，所述运算放大器的同相输入端接输入信号，输出端与第三二极管的负极连接，所述第十电阻的一端与运算放大器的反相输入端连接，另一端与信号输出端连接，所述运算放大器的反相输入端通过第九电阻接地。

进一步，所述第一开关电源包括第三光耦合器、第一半桥PWM控制芯片、第三功率开关管、第四功率开关管、第一变压器、第三电感、第三电容、第三稳压二极管、第七电阻和第一整流桥，所述第三光耦合器的输入端二极管的阳极与第三稳压二极管的正极连接，所述第三稳压二极管的负极连接第七电阻后作为第一开关电源的第一控制端，所述第三光耦合器的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；

所述第三光耦合器的输出端三极管的集电极与第一半桥PWM控制芯片的控制端连接，所述第一半桥PWM控制芯片的上半桥控制端与第三功率开关管的栅极连接，所述第三功率开关管的漏极与正供电电源连接，源极分别与第一半桥PWM控制芯片的桥接点和第四功率开关管的漏极连接且连接节点与第一变压器的原边绕组的一侧连接，所述第一变压器的原边绕组的另一侧分别与正供电电源和负供电电源连接，所述第一半桥PWM控制芯片的下半桥控制端与第四功率开关管的栅极连接，所述第四功率开关管的源极与负供电电源连接；

所述第一变压器的副边绕组的两端与第一整流桥的两输入端连接，所述第一整流桥的正输出端与第三电感的一端连接，负输出端与第三电容的一端连接，所述第三电感的另一端与第三电容的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

进一步，所述第二开关电源包括第四光耦合器、第二半桥PWM控制芯片、第五功率开关管、第六功率开关管、第二变压器、第四电感、第四电容、第四稳压二极管、第八电阻和第二整流桥，所述第四光耦合器的输入端二极管的阳极与第四稳压二极管的正极连接，所述第四稳压二极管的负极连接第八电阻后作为第二开关电源的第二控制端，所述第四光耦合器的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

所述第四光耦合器的输出端三极管的集电极与第二半桥PWM控制芯片的控制端连接，所述第二半桥PWM控制芯片的上半桥控制端与第五功率开关管的栅极连接，所述第五功率开关管的漏极与正供电电源连接，源极分别与第二半桥PWM控制芯片的桥接点和第六功率开关管的漏极连接且连接节点与第二变压器的原边绕组的一侧连接，所述第二变压器的原边绕组的另一侧分别与正供电电源和负供电电源连接，所述第二半桥PWM控制芯片的下半桥控制端与第六功率开关管的栅极连接，所述第六功率开关管的源极与负供电电源连接；

所述第二变压器的副边绕组的两端与第二整流桥的两输入端连接，所述第二整流桥的正输出端依次通过第四电感和第四电容与负输出端连接，且负输出端作为第二开关电源的输出端。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的功放电路，包括甲乙类功率放大电路、第一开关电源和第二开关电源，甲乙类功率放大电路包括对称互补的NPN型功率管和PNP型功率管，第一开关电源的第一控制端与NPN型功率管的集电极连接，第二控制端与NPN型功率管的发射极连接，第一开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随NPN型功率管的输出电压而变化的正电源，第二开关电源的第一控制端与PNP型功率管的集电极连接，第二控制端与PNP型功率管的发射极连接，第二开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随PNP型功率管的输出电压而变化的负电源，从而本功放电路的保真度将得到保证，同时实现了高效率，因此，本功放电路可以同时实现高保真度与高效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的功放电路的实施例二的具体电路图；

图2是传统的甲乙类功放电路的输出电压的波形图；

图3是本实用新型的实施例二的功放电路的输出电压的波形图；

图4是本实用新型的功放电路的实施例三的具体电路图；

图5是本实用新型的实施例三的功放电路的输出电压的波形图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种功放电路，包括甲乙类功率放大电路、第一开关电源和第二开关电源，参照图1和图4，所述甲乙类功率放大电路包括对称互补的NPN型功率管Q3和PNP型功率管Q4，所述第一开关电源的第一控制端与NPN型功率管Q3的集电极连接，第二控制端与NPN型功率管Q3的发射极连接，所述第一开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随NPN型功率管Q3的输出电压而变化的正电源VD+，所述第二开关电源的第一控制端与PNP型功率管Q4的集电极连接，第二控制端与PNP型功率管Q4的发射极连接，所述第二开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随PNP型功率管Q4的输出电压而变化的负电源VD－。功率管Q3、Q4的发射极为信号输出端，输出电压指发射极输出的电压，功率管Q3、Q4工作在放大区而非饱和区时，发射极的电位是变化的，而集电极-发射极之间的电压相对稳定，因此，集电极跟随发射极变化，只是高出一个固定值。为了保证功率管Q3、Q4的集电极-发射极电压相对稳定而且使得功率管工作在放大区，第一开关电源和第二开关电源分别为功率管提供跟随功率管的输出电压而变化的电源。

进一步作为优选的实施方式，参照图1，所述第一开关电源包括第一光耦合器U2、第一PWM控制芯片U1、第一功率开关管Q1、第一电感L1、第一电容C1、第一二极管D1、第一稳压二极管Z1和第一电阻R1，所述第一光耦合器U2的输入端二极管的阳极与第一稳压二极管Z1的正极连接，所述第一稳压二极管Z1的负极连接第一电阻R1后作为第一开关电源的第一控制端，所述第一光耦合器U2的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；

所述第一光耦合器U2的输出端三极管的集电极与第一PWM控制芯片U1的控制端连接，所述第一PWM控制芯片U1的输出端与第一功率开关管Q1的栅极连接，所述第一功率开关管Q1的漏极与正供电电源VS+连接，源极分别与第一二极管D1的负极和第一电感L1的一端连接，所述第一二极管D1的正极与第一电容C1的一端连接且连接节点与负供电电源VS－连接，所述第一电容C1的另一端与第一电感L1的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

进一步作为优选的实施方式，所述第二开关电源包括第二光耦合器U4、第二PWM控制芯片U3、第二功率开关管Q2、第二电感L2、第二电容C2、第二二极管D2、第二稳压二极管Z2和第二电阻R2，所述第二光耦合器U4的输入端二极管的阳极与第二稳压二极管Z2的正极连接，所述第二稳压二极管Z2的负极连接第二电阻R2后作为第二开关电源的第二控制端，所述第二光耦合器U4的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

所述第二光耦合器U4的输出端三极管的集电极与第二PWM控制芯片U3的控制端连接，所述第二PWM控制芯片U3的输出端与第二功率开关管Q2的栅极连接，所述第二功率开关管Q2的源极与负供电电源VS+连接，漏极分别与第二二极管D2的正极和第二电感L2的一端连接，所述第二二极管D2的负极与第二电容C2的一端连接且连接节点与正供电电源VS+连接，所述第二电容C2的另一端与第二电感L2的另一端连接且连接节点作为第二开关电源的输出端。

进一步作为优选的实施方式，所述甲乙类功率放大电路还包括第三二极管D3、第四二极管D4、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三二极管D3的正极与NPN型功率管Q3的基极连接，负极与第四二极管D4的正极连接后接输入信号，所述第四二极管D4的负极与PNP型功率管Q4的基极连接，所述NPN型功率管Q3的集电极与正电源连接VD+，所述第三电阻R3的一端与NPN型功率管Q3的发射极连接，另一端与第四电阻R4的一端连接后作为甲乙类功率放大电路的信号输出端，所述第四电阻R4的另一端与PNP型功率管Q4的发射极连接，所述PNP型功率管Q4的集电极与负电源VD－连接。

进一步作为优选的实施方式，参照图4，所述甲乙类功率放大电路还包括运算放大器U、第九电阻R9和第十电阻R10，所述运算放大器U的同相输入端接输入信号，输出端与第三二极管D3的负极连接，所述第十电阻R10的一端与运算放大器U的反相输入端连接，另一端与信号输出端连接，所述运算放大器U的反相输入端通过第九电阻R9接地。

进一步作为优选的实施方式，所述第一开关电源包括第三光耦合器U5、第一半桥PWM控制芯片U7、第三功率开关管Q5、第四功率开关管Q6、第一变压器T1、第三电感L3、第三电容C3、第三稳压二极管Z3、第七电阻R7和第一整流桥，所述第三光耦合器U5的输入端二极管的阳极与第三稳压二极管Z3的正极连接，所述第三稳压二极管Z3的负极连接第七电阻R7后作为第一开关电源的第一控制端，所述第三光耦合器U5的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；

所述第三光耦合器U5的输出端三极管的集电极与第一半桥PWM控制芯片U7的输入端连接，所述第一半桥PWM控制芯片U7的上半桥控制端与第三功率开关管Q5的栅极连接，所述第三功率开关管Q5的集电极与正供电电源VS+连接，源极分别与第一半桥PWM控制芯片U7的桥接点和第四功率开关管Q6的集电极连接且连接节点与第一变压器T1的原边绕组的一侧连接，所述第一变压器T1的原边绕组的另一侧分别与正供电电源VS+和负供电电源VS－连接，所述第一半桥PWM控制芯片U7的下半桥控制端与第四功率开关管Q6的栅极连接，所述第四功率开关管Q6的发射极与负供电电源VS－连接；

所述第一变压器T1的副边绕组的两端与第一整流桥的两输入端连接，所述第一整流桥的正输出端与第三电感L3的一端连接，负输出端与第三电容C3的一端连接，所述第三电感L3的另一端与第三电容C3的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

进一步作为优选的实施方式，所述第二开关电源包括第四光耦合器U6、第二半桥PWM控制芯片U8、第五功率开关管Q7、第六功率开关管Q8、第二变压器T2、第四电感L4、第四电容C4、第四稳压二极管Z4、第八电阻R8和第二整流桥，所述第四光耦合器U6的输入端二极管的阳极与第四稳压二极管Z4的正极连接，所述第四稳压二极管Z4的负极连接第八电阻R8后作为第二开关电源的第二控制端，所述第四光耦合器U6的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

所述第四光耦合器U6的输出端三极管的集电极与第二半桥PWM控制芯片U8的输入端连接，所述第二半桥PWM控制芯片U8的上半桥控制端与第五功率开关管Q7的栅极连接，所述第五功率开关管Q7的集电极与正供电电源VS+连接，源极分别与第二半桥PWM控制芯片U8的桥接点和第六功率开关管Q8的集电极连接且连接节点与第二变压器T2的原边绕组的一侧连接，所述第二变压器T2的原边绕组的另一侧分别与正供电电源VS+和负供电电源VS－连接，所述第二半桥PWM控制芯片U8的下半桥控制端与第六功率开关管Q8的栅极连接，所述第六功率开关管Q8的发射极与负供电电源VS－连接；

所述第二变压器T2的副边绕组的两端与第二整流桥的两输入端连接，所述第二整流桥的正输出端依次通过第四电感L4和第四电容C4与负输出端连接，且负输出端作为第二开关电源的输出端。

以下结合具体实施例对本实用新型做详细说明。

实施例一

一种功放电路，包括甲乙类功率放大电路、第一开关电源和第二开关电源，甲乙类功率放大电路包括对称互补的NPN型功率管Q3和PNP型功率管Q4，第一开关电源的第一控制端与NPN型功率管Q3的集电极连接，第二控制端与NPN型功率管Q3的发射极连接，第一开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随NPN型功率管Q3的输出电压而变化的正电源VD+，第二开关电源的第一控制端与PNP型功率管Q4的集电极连接，第二控制端与PNP型功率管Q4的发射极连接，第二开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随PNP型功率管Q4的输出电压而变化的负电源VD－。本实施例中，第一开关电源和第二开关电源的输入变量来自甲乙类功率放大电路的功率管的输出电压，从而分别输出电压可变的正电源VD+或负电源VD－作为甲乙类功率放大电路的正电源VD+和负电源VD－，进而控制甲乙类功率放大电路的功率管的集电极-发射极之间的电压维持在稳定且低值的状态。第一开关电源和第二开关电源可以是各种形式的开关电源单元或模块，只要能实现跟随甲乙类功率放大电路的功率管的输出电压而调整开关电源的输出电压即可。为了将本功放电路与现有的甲类功放、乙类功放、甲乙类功放、丁类功放等功放电路相区别，本功放电路定义为M类功放。

本实用新型中，功率管也可以采用场效应管等效替代，只要将场效应管的栅极、源极和漏极分别对应功率管的基极、发射极和集电极即可，并依据现有技术调整外围电路使其适应场效应管的特性。

实施例二

本实施例是实施例一的M类功放的一具体实施电路，参照图1，本实施例中，第一开关电源包括第一光耦合器U2、第一PWM控制芯片U1、第一功率开关管Q1、第一电感L1、第一电容C1、第一二极管D1、第一稳压二极管Z1和第一电阻R1，第一光耦合器U2的输入端二极管的阳极与第一稳压二极管Z1的正极连接，第一稳压二极管Z1的负极连接第一电阻R1后作为第一开关电源的第一控制端，第一光耦合器U2的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；

第一光耦合器U2的输出端三极管的集电极与第一PWM控制芯片U1的控制端连接，第一PWM控制芯片U1的输出端与第一功率开关管Q1的栅极连接，第一功率开关管Q1的漏极与正供电电源VS+连接，源极分别与第一二极管D1的负极和第一电感L1的一端连接，第一二极管D1的正极与第一电容C1的一端连接且连接节点与负供电电源VS－连接，第一电容C1的另一端与第一电感L1的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

第二开关电源包括第二光耦合器U4、第二PWM控制芯片U3、第二功率开关管Q2、第二电感L2、第二电容C2、第二二极管D2、第二稳压二极管Z2和第二电阻R2，第二光耦合器U4的输入端二极管的阳极与第二稳压二极管Z2的正极连接，第二稳压二极管Z2的负极连接第二电阻R2后作为第二开关电源的第二控制端，第二光耦合器U4的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

第二光耦合器U4的输出端三极管的集电极与第二PWM控制芯片U3的控制端连接，第二PWM控制芯片U3的输出端与第二功率开关管Q2的栅极连接，第二功率开关管Q2的源极与负供电电源VS+连接，漏极分别与第二二极管D2的正极和第二电感L2的一端连接，第二二极管D2的负极与第二电容C2的一端连接且连接节点与正供电电源VS+连接，第二电容C2的另一端与第二电感L2的另一端连接且连接节点作为第二开关电源的输出端。

本实施例的甲乙类功率放大电路除了对称互补的NPN型功率管Q3和PNP型功率管Q4外，还包括第三二极管D3、第四二极管D4、第三电阻R3和第四电阻R4，第三二极管D3的正极与NPN型功率管Q3的基极连接，负极与第四二极管D4的正极连接后接输入信号，第四二极管D4的负极与PNP型功率管Q4的基极连接，NPN型功率管Q3的集电极与正电源连接VD+，第三电阻R3的一端与NPN型功率管Q3的发射极连接，另一端与第四电阻R4的一端连接后作为甲乙类功率放大电路的信号输出端，第四电阻R4的另一端与PNP型功率管Q4的发射极连接，PNP型功率管Q4的集电极与负电源VD－连接。为了防止NPN型功率管Q3和PNP型功率管Q4的交越失真，还包括第五电阻R5和第六电阻R6，R5的一端与NPN型功率管Q3的基极连接，另一端与正电源VD+连接，R6的一端与PNP型功率管Q4的基极连接，另一端与负电源VD－连接。

本实施例中，输入信号从“IN”处输入到甲乙类功率放大电路，经过由功率管Q3、Q4构成的射极跟随器，输出端“OUT”就能带动更大的负载。图中，R3、R4、R5、R6、D3、D4、Q3、Q4构成一个甲乙类功率放大电路，从“IN”输入信号，甲乙类功率放大电路对输入信号无电压放大，但有电流放大，放大后的信号从“OUT”输出。通过选择合适的D3和D4，使得R3、R4在无信号时仍有一定电流，保证Q3、Q4在零电压附近有基本电流，以防止交越失真。使用中，正供电电源VS+、负供电电源VS－为直流电源，电压是相对稳定的（相对于参考地GND），如果VS+和VD+直接短接，VS－和VD－也直接短接，则图1中的甲乙类功率放大电路就是一个普通而典型的甲乙类电路，它将拥有较高的保真但同时拥有较低的效率。本专利中，正电源VD+、负电源VD－的电压（相对于GND）将是随条件变动的。第一开关电源和第二开关电源分别是一个电压可变的降压型的开关电源，Q1、Q2为开关管，D1、D2为续流二极管，L1、L2为储能电感，C1、C2为滤波电容（为了保证电压快速变化，该两电容的容量不大）。先以第一开关电源来说明，第一开关电源的输入变量来自后级NPN型功率管Q3的集发电压（即集电极-发射极之间的电压），当Q3的集发电压升高到一个阀值Vt时（Vt值可通过R1、Z1参数的选取获得)，该电压通过R1、Z1、到达光耦U2的LED侧，使LED导通。U2的LED导通时，U1的控制端SEN电平被拉低，U1的PWM脚输出的脉冲将减弱（这里采用的U1是个未指定型号的PWM控制芯片，且其SEN内部有上拉电阻，并假定了控制方式是当SEN低电平，输出PWM的脉宽将减弱，当SEN高电平，输出PWM的脉宽将加强），电容C1上的电压将降低，Q3的集电极电压将降低，其集发电压也降低。相反地，如果Q3的集发电压低于Vt，通过反馈控制，C1上的电压将升高。这样Q3的集发电压稳定于Vt值上。同理地，通过第二开关电源的控制，Q4的集发电压也稳定于Vt值上。通过判断功率管集发电压是否超过设定值并将结果信号发送到开关电源控制端进行反馈控制的方式，并不限定本实施例中所采用的光耦的形式，可以采用现有技术的任何技术，本申请中不再赘述。

两个开关电源输出电压的变动和调整就是为了保持功率管的集发电压相对稳定而且低值，低值的选取原则是：该值能保证功率管处于放大区而非饱和区。当功率管工作于放大区时，集发电压越低时，功率管的效率越高，从而甲乙类功率放大电路的效率越高，因此，通过两个开关电源的输出电压的反馈控制，保证了甲乙类功率放大电路的高效率。为了对比，图2表示了一个传统的典型甲乙类功放电路的输出电压随时间变化的波形图，就是图1中假设了VS+和VD+短接，VS－和VD－短接的情况。当输入电压IN变化时，输出电压跟随变化，Vout是输出电压，交流峰值接近供电电压VS+和VS－。图中Vce表示Q3的集发电压，它决定着消耗功率。

图3表示了使用本实施例的情况下的功放电路的输出电压波形的变化规律情况，当输出电压Vout变化时，Q3、Q4的集电极电压VD+、VD-也将跟随变化，它们与输出信号分别保持着相对稳定的两极性的正负压差。图中Vce表示Q3与信号的正极性压差，它决定着该管的功耗。Q4的也类似，不赘述。显然，与图2相比，这个Vce小得多了。因此本功放电路的效率比图2中的传统甲乙类功放电路高的多。

与丁类（即D类）功放的噪音原理一样，开关式工作的开关电源电压同样会有一定的波动或者噪音，但是与丁类的直接输出到负载的不同，这种波动是加于功率管的集电极上，它并不会传输到发射极上去，这是射极跟随器的原理所决定，也即射极的输出只跟基极相关，跟集电极几乎不相关。因此，它的保真度将得到保证，此外它也实现了高效率，因此本功放电路可以同时实现高保真度与高效率。

本实用新型中，功率管也可以采用场效应管等效替代，只要将场效应管的栅极、源极和漏极分别对应功率管的基极、发射极和集电极即可，并依据现有技术调整外围电路使其适应场效应管的特性。

实施例三

本实施例是实施例一的M类功放的另一具体实施电路，参照图4，本实施例中，第一开关电源包括第三光耦合器U5、第一半桥PWM控制芯片U7、第三功率开关管Q5、第四功率开关管Q6、第一变压器T1、第三电感L3、第三电容C3、第三稳压二极管Z3、第七电阻R7和第一整流桥，第三光耦合器U5的输入端二极管的阳极与第三稳压二极管Z3的正极连接，第三稳压二极管Z3的负极连接第七电阻R7后作为第一开关电源的第一控制端，第三光耦合器U5的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；R7、Z3、U5、U7、Q5、Q6、T1、L3、C3等构成一个电压可调的开关电源电路，第三光耦合器U5的输入端调节着C3的电压，U5的输入端来自Q3的集电极和发射极之间的电压，使它保持相对稳定。假设Q3的集电极和发射极之间电压为Vce，输出信号电压为Vout，Q3的集电极的供电电压为VD+，那么它们之间的关系为：VD+ = Vout + Vce，由于Vce 为常数，所以VD+恒比Vout高，并且随着Vout变化而变化，如图5所示；

图4中，第一半桥PWM控制芯片U7和第二半桥PWM控制芯片U8的HP端口表示上半桥控制端，BG端口表示桥接点，LP端口表示下半桥控制端；第三光耦合器U5的输出端三极管的集电极与第一半桥PWM控制芯片U7的输入端连接，第一半桥PWM控制芯片U7的上半桥控制端与第三功率开关管Q5的栅极连接，第三功率开关管Q5的集电极与正供电电源VS+连接，源极分别与第一半桥PWM控制芯片U7的桥接点和第四功率开关管Q6的集电极连接且连接节点与第一变压器T1的原边绕组的一侧连接，第一变压器T1的原边绕组的另一侧分别与正供电电源VS+和负供电电源VS－连接，第一半桥PWM控制芯片U7的下半桥控制端与第四功率开关管Q6的栅极连接，第四功率开关管Q6的发射极与负供电电源VS－连接；

第一变压器T1的副边绕组的两端与第一整流桥的两输入端连接，第一整流桥的正输出端与第三电感L3的一端连接，负输出端与第三电容C3的一端连接，第三电感L3的另一端与第三电容C3的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

进一步作为优选的实施方式，第二开关电源包括第四光耦合器U6、第二半桥PWM控制芯片U8、第五功率开关管Q7、第六功率开关管Q8、第二变压器T2、第四电感L4、第四电容C4、第四稳压二极管Z4、第八电阻R8和第二整流桥，第四光耦合器U6的输入端二极管的阳极与第四稳压二极管Z4的正极连接，第四稳压二极管Z4的负极连接第八电阻R8后作为第二开关电源的第二控制端，第四光耦合器U6的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

第四光耦合器U6的输出端三极管的集电极与第二半桥PWM控制芯片U8的输入端连接，第二半桥PWM控制芯片U8的上半桥控制端与第五功率开关管Q7的栅极连接，第五功率开关管Q7的集电极与正供电电源VS+连接，源极分别与第二半桥PWM控制芯片U8的桥接点和第六功率开关管Q8的集电极连接且连接节点与第二变压器T2的原边绕组的一侧连接，第二变压器T2的原边绕组的另一侧分别与正供电电源VS+和负供电电源VS－连接，第二半桥PWM控制芯片U8的下半桥控制端与第六功率开关管Q8的栅极连接，第六功率开关管Q8的发射极与负供电电源VS－连接；图4中，正供电电源VS+和负供电电源VS－之间串联有两分压电容，第二变压器T2的原边绕组的另一侧与分压电容中点连接；

第二变压器T2的副边绕组的两端与第二整流桥的两输入端连接，第二整流桥的正输出端依次通过第四电感L4和第四电容C4与负输出端连接，且负输出端作为第二开关电源的输出端，且第四电感L4和第四电容C4之间的连接节点还与第一整流桥的负输出端连接。

如图4中所示，本实施例的甲乙类功率放大电路除了对称互补的NPN型功率管Q3和PNP型功率管Q4外，还包括第三二极管D3、第四二极管D4、第三电阻R3和第四电阻R4，第三二极管D3的正极与NPN型功率管Q3的基极连接，负极与第四二极管D4的正极连接后接输入信号，第四二极管D4的负极与PNP型功率管Q4的基极连接，NPN型功率管Q3的集电极与正电源连接VD+，第三电阻R3的一端与NPN型功率管Q3的发射极连接，另一端与第四电阻R4的一端连接后作为甲乙类功率放大电路的信号输出端，第四电阻R4的另一端与PNP型功率管Q4的发射极连接，PNP型功率管Q4的集电极与负电源VD－连接。

优选的，本实施例中，对输入信号进行放大后再与第三二极管D3的负极连接，具体的，甲乙类功率放大电路还包括运算放大器U、第九电阻R9和第十电阻R10，运算放大器U的同相输入端接输入信号，输出端与第三二极管D3的负极连接，第十电阻R10的一端与运算放大器U的反相输入端连接，另一端与信号输出端连接，运算放大器U的反相输入端通过第九电阻R9接地。本实施例中，U、R9、R10、R11、R12、R3、R4、Q3、Q4构成一个甲乙类功率放大电路，信号从“IN”输入，“OUT”输出，本实施例的甲乙类功率放大电路可以对输入信号的电压和电流都进行放大。图4中，VCC3和VSS3为稳定的供电电源。

图4的电路中，第一变压器T1和第二变压器T2的原边绕组分别接于串联的工频滤波电容的串接点处以及半桥功率管的桥接点处，如图4中所示，其中C11、C12、C13、C14是滤波电容。电阻R11、R12为上下拉电阻，给功率管Q3和Q4提供电流，因为D3、D4存在，运算放大器U已经没法为功率管Q3和Q4提供电流，因此，通过设置电阻R11、R12后为功率管Q3和Q4提供电流。D3、D4是为了使R3、R4在信号过零点时仍有一定压降，也就是仍有一定电流，防止交越失真。假设D3、D4选取时已确保了单个二极管的导通压降大于单个三极管Q3、Q4的基极发射极压降。

图4中，输入信号从“IN”处输入到甲乙类功率放大电路，经过由功率管Q3、Q4构成的射极跟随器，输出端“OUT”就能带动更大的负载。本实施例中，甲乙类功率放大电路的放大倍数由R10与R9的比值决定。运算放大器U与功率管Q3、Q4构成形成深度负反馈结构，保真度高。本实施例使用了市电供电，图中左侧是整流电路，整流后给第一开关电源和第二开关电源供电，通过整流桥将市电整流后，整流桥的正输出端为两个开关电源提供正供电电源，负输出端为两个开关电源提供负供电电源，U7、U8是半桥驱动的半桥PWM控制芯片，其PWM的输出宽度与输入控制脚SEN电平成正比，也即SEN电平越低，PWM输出越小，反之亦然。由于SEN电平盯住的是功率管Q3的集电极和发射极，所以Q3的集发电压被保持相对恒定。当PWM的输出电压变化时，Q3的集电极电压（相对于参考地电压）也跟着亦步亦趋地同步变化。Q4的情况也类似。使用本实施例的情况下的功率管电压波形的变化规律情况如图5所示，图中的Vce1是Q3的集发压降，Vce2是Q4的集发压降。本实施例中，由于电路结构的关系，VD+不会出现负极性（相对于地电位GND而言），同样VD－也不会出现正极性。这跟图3有些不同，不过这并不会明显削弱原来的高效率，比如当图5中，Vce2值比较大时是出现在输出为正极性的时刻，而正极性驱动时刻Q3才是主力电流供给者，Q4的电流并不大，只是一些维持防止交越失真的基本电流而已，也可能随着负载电流加大，Q3发射极电阻R3的压降也加大，而由于Q3、Q4基极的电压差相对恒定，因此Q4发射极电阻R4的电压将减小，Q4电流可以减小到零，所以Q4的功耗并不大。同样地，在负极性输出期间，即使Q3的集发压降可能会大，但是此时Q4才是主力电流供应者，所以Q3的弱电流同样不会形成大功耗。本实施例与实施例二相比，虽然效率略小，但是好处是输出可以不需要电容耦合，在OUT与GND两端直接接入负载即可，低频特性好。这些电路很适合应用于音响驱动电路上，在可调交流电源设备上甚至电压可调的直流线性电源上也可获得很好的低热和低噪声效果。

同实施例二相同，两个开关电源输出电压的变动和调整就是为了保持功率管的集电极-发射极之间的电压（即集发电压）相对稳定而且低值，低值的选取原则是：该值能保证功率管处于放大区而非饱和区。当功率管工作于放大区时，集发电压越低时，功率管的效率越高，从而甲乙类功率放大电路的效率越高，因此，通过两个开关电源的输出电压的反馈控制，保证了甲乙类功率放大电路的高效率。本实用新型中，功率管也可以采用场效应管等效替代，只要将场效应管的栅极、源极和漏极分别对应功率管的基极、发射极和集电极即可，并依据现有技术调整外围电路使其适应场效应管的特性。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.功放电路，其特征在于，包括甲乙类功率放大电路、第一开关电源和第二开关电源，所述甲乙类功率放大电路包括对称互补的NPN型功率管和PNP型功率管，所述第一开关电源的第一控制端与NPN型功率管的集电极连接，第二控制端与NPN型功率管的发射极连接，所述第一开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随NPN型功率管的输出电压而变化的正电源，所述第二开关电源的第一控制端与PNP型功率管的集电极连接，第二控制端与PNP型功率管的发射极连接，所述第二开关电源的输出端为甲乙类功率放大电路提供电压跟随PNP型功率管的输出电压而变化的负电源。

2.根据权利要求1所述的功放电路，其特征在于，所述第一开关电源包括第一光耦合器、第一PWM控制芯片、第一功率开关管、第一电感、第一电容、第一二极管、第一稳压二极管和第一电阻，所述第一光耦合器的输入端二极管的阳极与第一稳压二极管的正极连接，所述第一稳压二极管的负极连接第一电阻后作为第一开关电源的第一控制端，所述第一光耦合器的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；

所述第一光耦合器的输出端三极管的集电极与第一PWM控制芯片的控制端连接，所述第一PWM控制芯片的输出端与第一功率开关管的栅极连接，所述第一功率开关管的漏极与正供电电源连接，源极分别与第一二极管的负极和第一电感的一端连接，所述第一二极管的正极与第一电容的一端连接且连接节点与负供电电源连接，所述第一电容的另一端与第一电感的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

3.根据权利要求1所述的功放电路，其特征在于，所述第二开关电源包括第二光耦合器、第二PWM控制芯片、第二功率开关管、第二电感、第二电容、第二二极管、第二稳压二极管和第二电阻，所述第二光耦合器的输入端二极管的阳极与第二稳压二极管的正极连接，所述第二稳压二极管的负极连接第二电阻后作为第二开关电源的第二控制端，所述第二光耦合器的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

所述第二光耦合器的输出端三极管的集电极与第二PWM控制芯片的控制端连接，所述第二PWM控制芯片的输出端与第二功率开关管的栅极连接，所述第二功率开关管的源极与负供电电源连接，漏极分别与第二二极管的正极和第二电感的一端连接，所述第二二极管的负极与第二电容的一端连接且连接节点与正供电电源连接，所述第二电容的另一端与第二电感的另一端连接且连接节点作为第二开关电源的输出端。

4.根据权利要求1所述的功放电路，其特征在于，所述甲乙类功率放大电路还包括第三二极管、第四二极管、第三电阻和第四电阻，所述第三二极管的正极与NPN型功率管的基极连接，负极与第四二极管的正极连接后接输入信号，所述第四二极管的负极与PNP型功率管的基极连接，所述NPN型功率管的集电极与正电源连接，所述第三电阻的一端与NPN型功率管的发射极连接，另一端与第四电阻的一端连接后作为甲乙类功率放大电路的信号输出端，所述第四电阻的另一端与PNP型功率管的发射极连接，所述PNP型功率管的集电极与负电源连接。

5.根据权利要求4所述的功放电路，其特征在于，所述甲乙类功率放大电路还包括运算放大器、第九电阻和第十电阻，所述运算放大器的同相输入端接输入信号，输出端与第三二极管的负极连接，所述第十电阻的一端与运算放大器的反相输入端连接，另一端与信号输出端连接，所述运算放大器的反相输入端通过第九电阻接地。

6.根据权利要求1所述的功放电路，其特征在于，所述第一开关电源包括第三光耦合器、第一半桥PWM控制芯片、第三功率开关管、第四功率开关管、第一变压器、第三电感、第三电容、第三稳压二极管、第七电阻和第一整流桥，所述第三光耦合器的输入端二极管的阳极与第三稳压二极管的正极连接，所述第三稳压二极管的负极连接第七电阻后作为第一开关电源的第一控制端，所述第三光耦合器的输入端二极管的阴极作为第一开关电源的第二控制端；

所述第三光耦合器的输出端三极管的集电极与第一半桥PWM控制芯片的控制端连接，所述第一半桥PWM控制芯片的上半桥控制端与第三功率开关管的栅极连接，所述第三功率开关管的漏极与正供电电源连接，源极分别与第一半桥PWM控制芯片的桥接点和第四功率开关管的漏极连接且连接节点与第一变压器的原边绕组的一侧连接，所述第一变压器的原边绕组的另一侧分别与正供电电源和负供电电源连接，所述第一半桥PWM控制芯片的下半桥控制端与第四功率开关管的栅极连接，所述第四功率开关管的源极与负供电电源连接；

所述第一变压器的副边绕组的两端与第一整流桥的两输入端连接，所述第一整流桥的正输出端与第三电感的一端连接，负输出端与第三电容的一端连接，所述第三电感的另一端与第三电容的另一端连接且连接节点作为第一开关电源的输出端。

7.根据权利要求1所述的功放电路，其特征在于，所述第二开关电源包括第四光耦合器、第二半桥PWM控制芯片、第五功率开关管、第六功率开关管、第二变压器、第四电感、第四电容、第四稳压二极管、第八电阻和第二整流桥，所述第四光耦合器的输入端二极管的阳极与第四稳压二极管的正极连接，所述第四稳压二极管的负极连接第八电阻后作为第二开关电源的第二控制端，所述第四光耦合器的输入端二极管的阴极作为第二开关电源的第一控制端；

所述第四光耦合器的输出端三极管的集电极与第二半桥PWM控制芯片的控制端连接，所述第二半桥PWM控制芯片的上半桥控制端与第五功率开关管的栅极连接，所述第五功率开关管的漏极与正供电电源连接，源极分别与第二半桥PWM控制芯片的桥接点和第六功率开关管的漏极连接且连接节点与第二变压器的原边绕组的一侧连接，所述第二变压器的原边绕组的另一侧分别与正供电电源和负供电电源连接，所述第二半桥PWM控制芯片的下半桥控制端与第六功率开关管的栅极连接，所述第六功率开关管的源极与负供电电源连接；

所述第二变压器的副边绕组的两端与第二整流桥的两输入端连接，所述第二整流桥的正输出端依次通过第四电感和第四电容与负输出端连接，且负输出端作为第二开关电源的输出端。