CN209593735U - 包括裸片的集成电路以及音频放大器 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及包括裸片的集成电路以及音频放大器。一种集成电路包括裸片,该裸片包括:电路,其被配置成响应于第一时钟信号而生成PWM信号;以及第一组焊盘,其被配置成向外部滤波器提供经放大的PWM信号。放大器级被配置成提供经放大的PWM信号。裸片包括:两个焊盘,其被配置成被耦合到外部电感器;以及第二组焊盘,其被配置成提供经调节的电压。电子转换器电路被配置成生成经调节的电压以向放大器级供电。电子转换器电路包括控制电路,控制电路被配置成响应于第二时钟信号而驱动电子开关,以将经调节的电压调节到相应的目标值。裸片包括控制块,控制块被配置成使电子开关的开关动作与放大器级的开关动作同步。

Description

包括裸片的集成电路以及音频放大器
技术领域
本实用新型一般涉及电子系统,并且在特定实施例中,涉及集成电路和相关的音频放大器。
背景技术
图1示出了典型的音频系统。在所考虑的示例中,系统包括音频信号生成器10(诸如无线电、CD或MP3播放器),其生成要向至少一个扬声器SPK发送的模拟音频信号AS。
在所考虑的示例中,音频放大器20在音频信号生成器10和扬声器SPK之间连接,音频放大器20被配置成通过放大由音频信号生成器10提供的模拟音频信号AS来生成经放大的音频信号AAS。
例如,图2示出了所谓的D类音频放大器20的可能的实施方式。具体地,在所考虑的示例中,音频放大器20包括生成周期性三角波形信号TS(通常具有在250kHz和2.5MHz之间的频率)的波形生成器202。三角波形信号TS与音频信号AS一起被发送到比较器204,比较器204将音频信号AS与三角波形信号TS进行比较,从而生成方波信号DS,其占空比根据音频信号AS的振幅而变化。然后,方波信号DS由放大器级206放大,从而生成经放大的方波信号ADS。
例如,图3示出了包括半桥的放大器级206的一个示例,半桥包括在两个端子210和212之间串联连接的两个电子开关SW1和SW2 (诸如(n沟道)场效应晶体管(FET)),两个端子210和212适于接收DC电源电压Vbat,诸如由电池提供的电压。通常,(负极) 端子212表示接地GND。在所考虑的示例中,根据数字信号DS来驱动开关SW1和SW2的控制端子(例如,相应的晶体管的栅极端子)。例如,在所考虑的示例中示出了两个驱动器电路2062和2064以及控制电路2060,两个驱动器电路2062和2064用于电子开关SW1和 SW2,控制电路2060被配置成根据数字信号DS来生成用于驱动器电路2062和2064的控制信号。基本上,放大器206被配置成将数字信号DS的振幅转换为在端子210和212处接收的电压的值,其通常大于数字信号DS的电压。例如,信号DS的电平可以是3VDC,并且电压Vbat可以是12VDC。因此,在两个开关SW1和SW2之间的中间点处的方波信号ADS对应于信号DS的经放大的版本。
最后,经放大的方波信号ADS被发送到低通或带通滤波器208,其从经放大的信号方波信号ADS中至少去除高频频谱,从而生成与原始音频信号AS成比例的经放大的音频信号AAS。
例如,图4示出了LC滤波器208的一个示例。通常,滤波器级 208包括两个输入端子,以用于接收由放大器级206提供的信号ADS,例如,输入端子连接到在图3中所示的半桥和接地GND的中间点。另外,滤波器级208包括用于连接到扬声器SPK的两个输出端子。具体地,在所考虑的示例中,第一输入端子经由电感器L连接到第一输出端子,并且第二输入端子和第二输出端子被短路到接地GND。最后,电容C与输出并联连接,即在输出端子之间。大体相似(有源或无源)低通或带通滤波器208被设置在大多数音频放大器电路中以及/或者还可以在扬声器SPK内集成。
因此,D类放大器基于放大器20的开关频率显著高于通常的音频频带(在20Hz和20kHz之间)的事实,并且因此可以利用滤波器级208对高开关频率进行滤波,从而重建原始音频信号AS的轮廓。
在数字音频数据的环境中,信号生成器10可以包括用于生成信号AS的模数转换器(ADC),或者信号生成器10可以直接提供数字信号DS。因此,块202和块204纯粹是可选的。
通常,音频系统还可以使用多个扬声器SPK,诸如2个或4个,其中相应的音频放大器20使用不同的信号AS/DS。
本领域技术人员将理解,音频系统通常还包括一个或多个电子转换器30,其被配置成生成用于音频系统的各个块的经调节的电源电压,诸如用于音频信号生成器10以及可能的块202和块204的电源电压,以便生成数字/二进制信号DS,用于控制电路2060和驱动器电路2062和2064等的电源信号。
例如,通常,转换器30包括DC/DC转换器,诸如被配置成将电压Vbat转换为较低的电源电压(诸如在1.5VDC至3.3VDC之间的电压,例如,1.8VDC)的转换器,该较低的电源电压由音频系统的数字电路和/或低功率模拟处理电路使用。类似地,可以针对驱动器电路 2062和2064生成附加的经调节的电压,诸如用于驱动器电路2064 的4.5VDC。
在汽车无线电的情况下,由于汽车电池的电压Vbat的大的变化,音频系统的各种部件的设计可能是具有挑战性的。例如,在曲柄转动 (crank)和转储(dump)期间,14.4V的通常的电池电压可能会急剧 (在小于2毫秒内)下降到4-5V或上升到40V。因此,为了正确操作,电子转换器30应当能够针对所有电池状况控制音频系统的电源电压。
实用新型内容
各种实施例涉及用于实现音频放大器(诸如D类音频放大器)的集成电路。
在第一方面,提供了一种包括裸片的集成电路,裸片包括:第一电路,其被配置成响应于第一时钟信号而生成脉冲宽度调制(PWM) 信号;第一焊盘,其被配置成基于PWM信号而提供经放大的PWM 信号,其中第一焊盘被配置成被耦合到外部低通或带通滤波器;放大器级,其具有被配置成接收PWM信号的输入和被配置成提供经放大的PWM信号的输出,其中放大器级包括:包括高侧开关和低侧开关的半桥,其中高侧开关和低侧开关之间的中间节点被耦合到第一焊盘,高侧驱动器电路,其被配置成驱动高侧开关,低侧驱动器电路,其被配置成驱动低侧开关,以及第一控制电路,被配置成根据PWM 信号而生成用于高侧驱动器电路和低侧驱动器电路的控制信号;两个电源焊盘,其被配置成接收电源电压,电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘;两个焊盘,其被配置成被耦合到外部电感器;第二组焊盘,其中第二组焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压,其中第二组焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到多个外部电容器中的相应的外部电容器;电子转换器电路,其被配置成生成经调节的电压,以便向高侧驱动器电路、低侧驱动器电路和第一控制电路供电,其中电子转换器电路包括:多个输出端子中的相应的输出端子,相应的输出端子被耦合到第二组焊盘中的相应的焊盘,用于经调节的电压中的每个经调节的电压,第一组电子开关,其被配置成将两个焊盘选择性地耦合到两个电源焊盘,以用于控制流过外部电感器的电流,第二组电子开关,其被配置成将两个焊盘顺序地耦合到多个输出端子,以利用流过外部电感器的电流对多个外部电容器充电,以及第二控制电路,其被配置成响应于第二时钟信号而驱动第一组电子开关和第二组电子开关,以便将经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值;以及控制块,包括振荡器电路,振荡器电路被配置成生成第一时钟信号和第二时钟信号,以将第一组电子开关和第二组电子开关的开关动作与放大器级的半桥的开关动作同步。
根据一个实施例,振荡器电路被配置成生成第一时钟信号和第二时钟信号,使得:第二时钟信号的频率对应于第一时钟信号的频率;第二时钟信号的频率对应于第一时钟信号的频率的倍数;或者第一时钟信号的频率对应于第二时钟信号的频率的倍数。
根据一个实施例,振荡器电路包括集成振荡器或锁相环(PLL)。
根据一个实施例,第一电路包括:用于接收模拟音频信号的端子;三角波形生成器,其被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成三角波形信号;以及比较器,其被配置成通过将模拟音频信号与三角波形信号进行比较来生成PWM信号;信号生成器,其被配置成生成模拟音频信号或PWM信号;或者第二焊盘和通信接口,其被配置成接收数字音频数据;以及处理电路,其被配置成将数字音频数据转换为模拟音频信号或PWM信号。
根据一个实施例,经调节的电压中的第一电压以两个电源焊盘中的负极焊盘为基准,其中第二组焊盘中的第三焊盘被配置成经由相应的外部电容器被耦合到两个电源焊盘中的负极焊盘,第三焊盘被配置成承载第一电压;并且裸片还包括另外的焊盘,其中电子转换器电路被配置成在另外的焊盘处生成另外的电压,其中经调节的电压中的第二电压以另外的电压为基准,其中第二组焊盘中的第四焊盘被配置成经由相应的外部电容器被耦合到另外的焊盘,第四焊盘被配置成承载第二电压。
根据一个实施例,第二电压用于向放大器级的第一控制电路供电。
根据一个实施例,半桥的高侧开关和低侧开关被耦合在两个电源焊盘之间,并且其中电子转换器电路被配置成将另外的电压调节为根据电源电压的值而确定的值。
根据一个实施例,第一组电子开关包括第一电子开关和第二电子开关,第一电子开关被耦合在正极焊盘和两个焊盘中的第一焊盘之间,第二电子开关被耦合在两个焊盘中的第二焊盘和负极焊盘之间;第二组电子开关包括第三电子开关和第四电子开关,第三电子开关被耦合在两个焊盘中的第二焊盘和第四焊盘之间,第四电子开关被耦合在两个焊盘中的第一焊盘和另外的焊盘之间;并且第二控制电路被配置成:监控第四焊盘和另外的焊盘之间的电压,在充电阶段期间,闭合第一电子开关和第二电子开关,以增加流过外部电感器的电流,在放电阶段期间,闭合第三电子开关和第四电子开关,以利用电流对被耦合在第四焊盘和另外的焊盘之间的相应的外部电容器充电,以增加第四焊盘和另外的焊盘之间的经调节的电压中的第一经调节的电压,以及调节充电阶段或放电阶段的持续时间,使得第一经调节的电压对应于相应的目标值。
根据一个实施例,裸片还包括第一通信焊盘,并且其中控制块包括被耦合到第一通信焊盘的第一通信接口,以用于:接收用于控制电子转换器电路或放大器级的操作的控制命令;或传送关于电子转换器电路或放大器级的状态的信息。
根据一个实施例,集成电路包括封装件,封装件包括多个引脚,其中多个引脚中的每个引脚被耦合到第二组焊盘中的相应的焊盘,其中多个引脚中的每个引脚明确地与经调节的电压中的相应的经调节的电压相关联;其中放大器级包括用于经调节的电压中的每个经调节的电压的多个输入端子中的相应的输入端子,其中多个输入端子中的第一输入端子在裸片内未被连接到电子转换器电路的相应的输出端子,并且其中放大器级的第一输入端子被耦合到裸片的另外的焊盘;并且其中另外的焊盘经由引线键合被耦合到多个引脚中的第一引脚,第一引脚与相应的经调节的电压相关联,或者另外的焊盘经由引线键合被耦合到另外的引脚,另外的引脚被配置成在外部被耦合到多个引脚中的第二引脚,第二引脚与相应的经调节的电压相关联。
在第二方面,提供了一种包括裸片的集成电路,裸片包括:第一电路,其被配置成响应于第一时钟信号而生成多个脉冲宽度调制 (PWM)信号;第一多个焊盘,其被配置成基于多个PWM信号而提供多个经放大的PWM信号,其中第一多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部低通或带通滤波器;放大器级,其具有被配置成接收多个PWM信号的输入和被配置成提供多个经放大的PWM信号的输出,其中放大器级包括:多个半桥,多个半桥中的每个半桥包括:相应的高侧开关,相应的低侧开关,以及相应的输出节点,其被耦合到第一多个焊盘中的相应的焊盘,多个高侧驱动器电路和低侧驱动器电路,其被配置成驱动多个半桥,以及多个第一控制电路,其被配置成根据多个PWM信号而生成用于多个高侧驱动器电路和低侧驱动器电路的控制信号;两个电源焊盘,其被配置成接收电源电压,电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘;两个焊盘,其被配置成被耦合到多个外部电容器中的外部电感器;第二多个焊盘,其中第二多个焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压,其中第二多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部电容器;电子转换器电路,其被配置成生成经调节的电压,以便向多个高侧驱动器电路、多个低侧驱动器电路和多个第一控制电路供电,其中电子转换器电路包括:多个输出端子中的相应的输出端子,相应的输出端子被耦合到第二多个焊盘中的相应的焊盘,用于经调节的电压中的每个经调节的电压,第一组电子开关,其被配置成将两个焊盘选择性地耦合到两个电源焊盘,以用于控制流过外部电感器的电流,第二组电子开关,其被配置成将两个焊盘顺序地耦合到多个输出端子,以利用流过外部电感器的电流对多个外部电容器充电,以及第二控制电路,其被配置成响应于第二时钟信号而驱动第一组电子开关和第二组电子开关,以便将经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值;以及控制块,包括振荡器电路,振荡器电路被配置成生成第一时钟信号和第二时钟信号,以将第一组电子开关和第二组电子开关的开关动作与放大器级的多个半桥的开关动作同步。
根据一个实施例,振荡器电路被配置成生成第一时钟信号和第二时钟信号,使得:第二时钟信号的频率对应于第一时钟信号的频率;第二时钟信号的频率对应于第一时钟信号的频率的倍数;或者第一时钟信号的频率对应于第二时钟信号的频率的倍数。
根据一个实施例,第一电路被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成多个PWM信号中的每个PWM信号,并且其中振荡器电路被配置成将不同的相位差应用于相应的第一时钟信号和第二时钟信号中的每个时钟信号。
根据一个实施例,振荡器电路包括集成振荡器或锁相环(PLL)。
根据一个实施例,第一电路包括:对于多个PWM信号中的每个相应的PWM信号,用于接收模拟音频信号的相应的端子;三角波形生成器,其被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成三角波形信号;以及比较器,其被配置成通过将模拟音频信号与三角波形信号进行比较来生成相应的PWM信号;信号生成器,其被配置成生成模拟音频信号;或者第一焊盘和通信接口,其被配置成接收数字音频数据;以及处理电路,其被配置成将数字音频数据转换为模拟音频信号。
根据一个实施例,经调节的电压中的第一电压以两个电源焊盘中的负极焊盘为基准,其中第二多个焊盘中的第三焊盘被配置成经由相应的外部电容器被耦合到两个电源焊盘中的负极焊盘,第三焊盘被配置成承载第一电压;并且裸片还包括另外的焊盘,其中电子转换器电路被配置成在另外的焊盘处生成另外的电压,其中经调节的电压中的第二电压以另外的电压为基准,其中第二多个焊盘中的第四焊盘被配置成经由相应的外部电容器被耦合到另外的焊盘,第四焊盘被配置成承载第二电压。
根据一个实施例,第二电压用于向放大器级的第一控制电路供电。
根据一个实施例,多个半桥中的每个半桥被耦合在两个电源焊盘之间,并且其中电子转换器电路被配置成将另外的电压调节为根据电源电压的值而确定的值。
根据一个实施例,第一组电子开关包括第一电子开关和第二电子开关,第一电子开关被耦合在正极焊盘和两个焊盘中的第一焊盘之间,第二电子开关被耦合在两个焊盘中的第二焊盘和负极焊盘之间;第二组电子开关包括第三电子开关和第四电子开关,第三电子开关被耦合在两个焊盘中的第二焊盘和第四焊盘之间,第四电子开关被耦合在两个焊盘中的第一焊盘和另外的焊盘之间;并且第二控制电路被配置成:监控第四焊盘和另外的焊盘之间的电压,在充电阶段期间,闭合第一电子开关和第二电子开关,以增加流过外部电感器的电流,在放电阶段期间,闭合第三电子开关和第四电子开关,以利用电流对被耦合在第四焊盘和另外的焊盘之间的相应的外部电容器充电,以增加第四焊盘和另外的焊盘之间的经调节的电压中的第一经调节的电压,以及调节充电阶段或放电阶段的持续时间,使得第一经调节的电压对应于相应的目标值。
在第三方面,提供了一种音频放大器,包括:包括裸片的集成电路,裸片包括:第一电路,其被配置成响应于第一时钟信号而生成多个脉冲宽度调制(PWM)信号;第一多个焊盘,其被配置成基于多个PWM信号而提供多个经放大的PWM信号,其中第一多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部低通或带通滤波器;放大器级,其具有被配置成接收多个PWM信号的输入和被配置成提供多个经放大的PWM信号的输出,其中放大器级包括:多个半桥,多个半桥中的每个半桥包括:相应的高侧开关,相应的低侧开关,以及相应的输出节点,其被耦合到第一多个焊盘中的相应的焊盘,多个高侧驱动器电路和低侧驱动器电路,其被配置成驱动多个半桥,以及多个第一控制电路,其被配置成根据多个PWM信号而生成用于多个高侧驱动器电路和低侧驱动器电路的控制信号;两个电源焊盘,其被配置成接收电源电压,电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘;两个焊盘,其被配置成被耦合到多个外部电容器中的外部电感器;第二多个焊盘,其中第二多个焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压,其中第二多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部电容器;电子转换器电路,其被配置成生成经调节的电压,以便向多个高侧驱动器电路、多个低侧驱动器电路和多个第一控制电路供电,其中电子转换器电路包括:多个输出端子中的相应的输出端子,相应的输出端子被耦合到第二多个焊盘中的相应的焊盘,用于经调节的电压中的每个经调节的电压,第一组电子开关,其被配置成将两个焊盘选择性地耦合到两个电源焊盘,以用于控制流过外部电感器的电流,第二组电子开关,其被配置成将两个焊盘顺序地耦合到多个输出端子,以利用流过外部电感器的电流对多个外部电容器充电,以及第二控制电路,其被配置成响应于第二时钟信号而驱动第一组电子开关和第二组电子开关,以便将经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值;以及控制块,包括振荡器电路,振荡器电路被配置成生成第一时钟信号和第二时钟信号,以将第一组电子开关和第二组电子开关的开关动作与放大器级的多个半桥的开关动作同步;多个低通或带通滤波器,其被耦合到集成电路的第一多个焊盘;外部电感器,其被耦合到集成电路的两个焊盘;以及多个外部电容器,其被耦合到集成电路的第二多个焊盘。
在各种实施例中,集成电路的裸片包括被配置成生成至少一个 PWM信号的电路、放大器级、电子转换器电路和控制块。
具体地,在各种实施例中,电路被配置成响应于至少一个第一时钟信号而生成至少一个PWM信号。例如,针对至少一个PWM信号中的每个PWM信号,电路可以包括用于接收模拟音频信号的相应的端子、被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成三角波形信号的三角波形生成器,以及被配置成通过将模拟音频信号与三角波形信号进行比较来生成相应的PWM信号的比较器。通常,电路还可以包括被配置成生成模拟音频信号或直接生成至少一个PWM信号的信号生成器。类似地,裸片可以包括被配置成接收数字音频数据的焊盘和通信接口,以及被配置成将数字音频数据转换为模拟音频信号或直接转换为至少一个PWM信号的处理电路。
在各种实施例中,放大器级具有裸片的相关联的第一组焊盘,其中第一组焊盘中的每个焊盘被配置成向外部低通或带通滤波器提供相应的经放大的PWM信号。因此,放大器级被配置成在输入处接收至少一个PWM信号并且在输出处提供经放大的PWM信号。
例如,在各种实施例中,针对第一组焊盘中的每个焊盘,放大器级包括半桥、相应的驱动电路和控制电路。具体地,每个半桥包括高侧开关和低侧开关,其中高侧开关和低侧开关之间的中间点被连接到第一组焊盘中的相应的焊盘。高侧驱动器电路和低侧驱动器电路分别用于驱动高侧开关和低侧开关。控制电路被配置成根据至少一个 PWM信号来生成用于高侧驱动器电路和低侧驱动器电路的控制信号。
在各种实施例中,电子转换器电路具有相关联的两个电源焊盘、两个电感器焊盘以及第二组焊盘,两个电源焊盘被配置成连接到电源电压,两个电感器焊盘被配置成连接到外部电感器,其中第二组焊盘中的每个焊盘被配置成提供相应的经调节的电压,其中第二组焊盘中的每个焊盘被布置成连接到相应的外部电容器。因此,电子转换器电路被配置成生成经调节的电压,以便向放大器级的控制电路和驱动器电路供电。
例如,在各种实施例中,电子转换器电路包括用于经调节的电压中的每个经调节的电压的相应的输出端子,其中电子转换器电路的输出端子中的每个输出端子被连接到第二组焊盘中的相应的焊盘。第一组电子开关被配置成将两个电感器焊盘选择性地耦合到两个电源焊盘,以用于控制流过外部电感器的电流。第二组电子开关被布置成将两个电感器焊盘顺序地耦合到输出端子,从而利用流过外部电感器的电流对外部电容器充电。相应地,控制电路可以响应于第二时钟信号而驱动第一组电子开关和第二组电子开关,以便将经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的请求值。
例如,经调节的电压中的第一经调节的电压可以参考两个电源焊盘中的负极焊盘,因此第二组焊盘中的相应的焊盘被布置成经由相应的外部电容器连接到两个电源焊盘中的负极焊盘,负极焊盘表示接地。然而,集成电路的裸片还可以包括另外的焊盘,其中电子转换器电路被配置成在另外的焊盘处生成另外的电压,其中经调节的电压中的第二经调节的电压参考另外的电压,因此第二组焊盘中的相应的焊盘被配置成经由相应的外部电容器连接到另外的焊盘。因此,第二电压可以是相对于接地具有固定的或可变的偏移的电压。例如,如下面将描述的,当半桥被连接在两个电源焊盘之间时,这可能是有用的,其可以接收可变的电源电压。在这种情况下,电子转换器电路可以将另外的电压调节到根据连接到两个电源焊盘的电源电压的值而确定的值。例如,该第二经调节的电压可以用于向放大器级的控制电路供电。
例如,为了生成参考另外的焊盘的第二电压,第一组电子开关可以包括第一电子开关和第二电子开关,第一电子开关连接在正极电源焊盘和第一电感器焊盘之间,第二电子开关被连接在第二电感器焊盘和负极电源焊盘之间。第二组电子开关可以包括第三电子开关和第四电子开关,第三电子开关被连接在第二电感器焊盘和与经调节的电压中的第二经调节的电压相关联的第二组焊盘中的焊盘之间,第四电子开关被连接在第一电感器焊盘和另外的焊盘之间。在这种情况下,电子转换器电路的控制电路可以监控在与经调节的电压中的第二经调节的电压相关联的第二组焊盘中的焊盘与另外的焊盘之间的电压。在充电阶段期间,控制电路可以闭合第一电子开关和第二电子开关,从而增加流过外部电感器的电流。
相反地,在放电阶段期间,控制电路可以闭合第三电子开关和第四电子开关,因此流过外部电感器的电流对外部电容器充电,从而增加相应的电压,该外部电容器被连接在与经调节的电压中的第二经调节的电压相关联的第二组焊盘中的焊盘和另外的焊盘之间的。因此,控制电路可以调节充电阶段和/或放电阶段的持续时间,以便电压对应于请求值。
在各种实施例中,控制块包括振荡器电路,该振荡器电路被配置成生成至少一个第一时钟信号和第二时钟信号,因此第一组电子开关和第二组电子开关的开关动作与放大器级的半桥的开关动作同步。例如,振荡器电路可以包括集成振荡器和/或锁相环。例如,振荡器电路可以生成具有以下频率中的一个频率的至少一个第一时钟信号和第二时钟信号:
第二时钟信号的频率对应于至少一个第一时钟信号的频率;
第二时钟信号的频率对应于至少一个第一时钟信号的频率的倍数;或者
至少一个第一时钟信号的频率对应于第二时钟信号的频率的倍数。
在各种实施例中,电路被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成至少一个PWM信号中的每个PWM信号,并且振荡器电路可以将不同的相位差应用于至少一个第一时钟信号和第二个时钟信号中的每个时钟信号。
附加地或备选地,控制块可以实现其他功能。例如,集成电路的裸片可以包括至少一个通信焊盘,并且控制块可以包括通信接口,该通信接口用于接收用于控制电子转换器电路和/或放大器级的操作的控制命令;和/或传送关于电子转换器电路和/或放大器级的状态的信息。
附图说明
现在将参考附图来描述本公开的实施例,附图纯粹通过非限制性示例的方式提供,并且其中:
图1、图2、图3和图4已经在前面进行了描述;
图5示出了根据本公开的被配置成生成经调节的电压的电子转换器的一个实施例;
图6示出了由图5的电子转换器生成的经调节的电压的示例性波形;
图7示出了图5的电子转换器的第一实施例;
图8示出了图7的电子转换器的控制电路的实施例;
图9A和图9B示出了图7的电子转换器的可能的开关状态;
图10示出了图7的电子转换器的行为的波形;
图11示出了图5的电子转换器的第二实施例;
图12示出了图11的电子转换器的控制电路的实施例;
图13示出了图11的电子转换器的行为的波形;
图14A、图14B和图14C示出了图11的电子转换器的可能的开关状态;
图15示出了图5的电子转换器的第三实施例;
图16示出了用于图15的电子转换器的基准电压生成器的实施例;
图17示出了图15的电子转换器的寄生行为的细节;
图18示出了图5的电子转换器的第四实施例;
图19示出了图5的电子转换器的第五实施例;
图20和图21示出了用于图19的电子转换器的钳位电路的实施例;
图22示出了用于图11、图15、图18和图19的电子转换器的控制电路的实施例;
图23示出了图5的电子转换器的第六实施例;
图24示出了用于实施具有相应的电子转换器的音频放大器的集成电路的一个实施例;
图25和图26示出了图24的集成电路的控制块的各种实施例;
图27A和图27B示出了在图26的集成电路中使用的时钟信号的示例性波形;以及
图28、图29和图30示出了图24至图26的集成电路的裸片的焊盘与相应的封装的引脚的连接的各种实施例。
具体实施方式
在以下描述中,给出了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、部件、材料等来实践实施例。在其他实例下,未详细示出或描述公知的结构、材料或操作,以避免模糊实施例的方面。
贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的参考指的是结合实施例所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此,贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指代相同的实施例。另外,可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合特定特征、结构或特性。
本文中提供的标题仅是为了方便而不解释实施例的范围或含义。
在下面的图5至图23中,已经参考图1至图4描述的部分、元件或部件由之前在这些附图中使用的相同的附图标记表示。在下文中将不再重复对这些之前描述的元件的描述,以免使本详细描述过重。
如前所述,本申请的各种实施例涉及电子转换器30a,诸如用于音频系统的电子转换器30a(还参见图1至图4的描述)。
图5示出了电子转换器30a的一个实施例的总体架构。通常,电子转换器30a包括用于连接到DC电源电压Vbat的两个输入端子300 和端子302,其中负极端子302表示接地GND。例如,端子300和端子302可以被连接到电池BAT,诸如交通工具(诸如汽车)的电池。
在所考虑的实施例中,电子转换器30a包括用于提供经调节的电压Vfloat的至少两个输出端子304和306,经调节的电压Vfloat可以例如用于向一个或多个数字/模拟电路(诸如,关于图2所描述的信号生成器10和/或块202、206和/或控制电路2060)供电。
具体地,在各种实施例中,在端子304处的电压不直接连接到接地GND,即(负极)端子304和接地GND之间的电压Vfloat-不为零。然而,电子转换器30a被配置成在端子304和端子306之间生成经调节的、并且基本恒定的电压Vfloat,诸如1.8VDC。
具体地,在各种应用中,可能期望电压Vfloat以小于电压Vbat的基准电压Vref,即:
0<Vref<Vbat
具体地,在各种实施例中,转换器30a在正极端子306和接地 GND之间生成电压Vfloat+,其对应于:
Vfloat+=Vref+Vfloat/2。
并且在负极端子304和接地GND之间生成电压Vfloat-,其对应于:
Vfloat-=Vref-Vfloat/2
因此,(正极)端子306和(负极)端子304之间的电压对应于Vfloat
例如,在各种实施例中,基准电压Vref是可变的并且被设置成电源电压Vbat的50%(或通常Vref=x*Vbat,其中0<x<1)。例如,基准电压Vref可以由附加的电压调节器或分压器提供。
通常,在许多应用中这种浮动电压Vfloat是有用的。
例如,在音频系统的情况下,可以通过模拟电路(特别是通过电路2060)来使用这种浮动电压Vfloat,以便改进音频信号的质量,特别是关于信噪比的质量。例如,这简化了单位增益放大器的实施方式 (例如,如在文档Maxim,“APPLICATION NOTE 3977–Class-DAmplifiers:Fundamentals of Operation and Recent Developments”,2007 年01月31日(在https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3977处可获得),或US8558618B2中所描述的,其通过引用并入本文),因为放大器级206的电压增益是单一的(unitary)。类似地,数字电路还可以利用浮动电压Vfloat工作,以便简化数字电路和模拟电路之间的接口。
例如,图6示出了电源电压Vbat、基准电压Vref以及电压Vfloat+和Vfloat-(以接地GND)的示例性波形。
如前所述,在转换器30a经由交通工具电池BAT供电的情况下,电源电压Vbat的变化可以是快速的(<2ms)。因此,在各种实施例中,转换器30a应当能够在这样的电压变化之后生成电压Vfloat+和Vfloat-。例如,这意味着与端子304和端子306相关联的相对于接地GND的电容应当很小。
在各种实施例中(例如,参见图5),电子转换器30a还可以包括用于提供一个或多个附加的电源电压(诸如电压V1和V2)的一个或多个附加的输出端子(诸如端子308和端子310),其例如可以用于向驱动器电路2062和2054供电,驱动器电路2062和2054被布置成驱动半桥的开关。通常,这些电压V1和V2可能仅需要单个端子,只要这些电压以接地GND。
相应地,在各种实施例中,转换器30a在输入处接收可变输入电压Vbat,并且在输出处提供通常可以小于或大于输入电压Vbat的一个或多个电压。因此,通常,可以使用多个电子转换器,其中每个电子转换器被配置成生成电压Vfloat+、Vfloat-、V1和V2中的相应的一个。
相反地,图7示出了电子转换器30a的一个实施例,其被配置成生成多个电压Vfloat+、Vfloat-、V1和V2
具体地,在所考虑的实施例中,使用所谓的单电感器多输出 (SIMO)架构。如该术语所暗示的,在这种情况下,电子转换器30a 包括单个电感器L。
具体地,在所考虑的实施例中,电子转换器30a包括半桥,半桥包括在端子300和端子302之间(例如,直接)串联连接的两个电子开关Sh和Sl(诸如(例如,n沟道)FET),端子300和端子302被布置成接收电源电压Vbat,即端子300和端子302可以(直接或经由电缆)连接到电池BAT。
在所考虑的实施例中,电感器L的第一端子(例如,直接)连接到在开关Sl和Sh之间的中间点。电感器L的第二端子经由另外的电子开关Sbb(例如,直接)连接到负极端子302。另外,电感器L的第二端子还经由相应的开关(诸如,(例如,n沟道)FET)(例如,直接)连接到电子转换器30a的输出端子中的每个输出端子,即端子 304、端子306以及可选的端子308和/或端子310。例如,在所考虑的实施例中,电子转换器30a包括:
电子开关S-,(例如,直接)连接在电感器L的第二端子和提供电压Vfloat-的端子304之间;
电子开关S+,(例如,直接)连接在电感器L的第二端子和提供电压Vfloat+的端子306之间;
可选地,电子开关S1,(例如,直接)连接在电感器L的第二端子和提供电压V1的端子306之间;以及
可选地,电子开关S2,(例如,直接)连接在电感器L的第二端子和提供电压V2的端子308之间。
在各种实施例中,开关S-、S+、S1和S2中的每个开关可以确保电流可以从第二电感器端子流向相应的输出端子。为此,开关中的每个开关可以是:
双向开关,例如,通过使用在相反方向上串联连接的两个场效应晶体管,例如,在n沟道FET的情况下,第一FET的漏极可以被连接到第二电感器端子,第二FET的漏极可以被连接到相应的输出端子,并且两个FET的源极端子可以被连接在一起;或者
单向开关,例如,通过将二极管与FET串联连接。
另外,如下面将描述的,还可以利用二极管实现与提供最高输出电压的输出端子304、306等相关联的电子开关(例如,与向驱动器电路2062提供电压V2的端子310相关联的开关S2)。
在所考虑的实施例中,相应的电容器C+、C-、C1和C2与输出端子中的每个输出端子相关联。具体地,在所考虑的实施例中,每个端子304、306、308和310经由相应的电容器C+、C-、C1或C2(例如,直接)连接到接地GND。
如在图8中所示,电子转换器30a还包括控制电路32,其被配置成根据输出电压Vfloat-、Vfloat+、V1和V2和相应的所请求的输出电压 (未在图8中示出)而生成驱动信号DRVh、DRVl、DRVbb、DRV-、 DRV+、DRV1和DRV2,驱动信号DRVh、DRVl、DRVbb、DRV-、 DRV+、DRV1和DRV2被配置成分别驱动开关Sh、Sl、Sbb、S-、S+、 S1和S2。
通常,通过以适当的方式驱动开关,转换器30a可以作为降压(下降)、升压(升高)或降压-升压转换器来操作。
例如,在图9A、图9B和图10的示例中将描述控制电路32的可能操作。具体地,图9A和图9B示出了图7的转换器的两种示例性开关状态,并且图10示出了流过电感器L的电流IL的可能的波形。
在所考虑的实施例中,在时刻t0并且针对充电时间Tcharge,控制电路32闭合开关Sh和Sbb,并且维持其他开关断开(参见图9A)。因此,在该阶段期间,电感器L被连接到电源电压Vbat,并且电流IL基本上线性地增加。
在充电间隔Tcharge结束时,即在时刻t1,控制电路32断开开关 Sh和Sbb,并且闭合开关Sl和与输出相关联的输出开关S+、S-、S1 或S2中的一个开关(诸如开关S-(参见图9B))。因此,在随后的时间间隔T-期间,电感器电流IL流到输出304,并且电压Vfloat-增加,而电流IL基本上线性地减小。
在时刻t2,例如,当电压Vfloat-已经达到请求值时,控制电路32 断开之前被闭合的输出开关(例如开关S-),并且闭合下一个输出开关(诸如开关S+)。因此,在随后的时间间隔T+期间,电感器电流 IL流到输出306,并且电压Vfloat+增加,而电流IL基本上线性地减小。
在时刻t3,例如,当电压Vfloat+已经达到请求值时,控制电路32 断开之前被闭合的输出开关(例如开关S+),并且闭合下一个输出开关(诸如开关S1)。因此,在随后的时间间隔T1期间,电感器电流IL流到输出308,并且电压V1增加,而电流IL基本上线性地减小。
在时刻t4,例如,当电压V1已经达到请求值时,控制电路32断开之前被闭合的输出开关(例如开关S1),并且闭合下一个输出开关(诸如开关S2)。因此,在随后的时间间隔T2期间,电感器电流 IL流到输出310,并且电压V2增加,而电流IL基本上线性地减小。
在时刻t5,例如,当电压V2已经达到请求值时,控制电路32断开之前被闭合的输出开关(例如开关S2)。
通常,各种放电阶段T+、T-、T1和T2的顺序还可以不同,并且转换器可以使用更多或更少的阶段以提供更多或更少的输出电压。
控制电路32可以以固定频率或者紧接着时刻t5开始新的循环 Tcharge。前者通常被称为脉冲宽度调制(PWM)模式,而后者通常被称为准谐振模式。
具体地,在各种实施例中,除了调节各种放电阶段的持续时间之外,控制电路32还调节充电阶段Tcharge的持续时间,以便确保在电感器L中存储足够的能量以便达到所请求的输出电压。例如,为此目的,控制电路32可以使用与最后的放电阶段相对应的输出端子处的电压,例如电压V2端子310。
例如,控制电路32可以在以下情况下增加充电阶段Tcharge的持续时间:
电感器电流IL达到零,并且电压小于请求值,或者
以固定频率开始新的开关周期,并且电压小于请求值。
类似地,控制电路32可以在以下情况下减小充电阶段Tcharge的持续时间:
电压达到请求值,并且电感器电流IL大于零,或者以互补的方式,电感器电流IL达到零,并且电压大于请求值,或者
以固定频率开始新的开关周期,并且电压大于请求值。
因此,在所考虑的实施例中,控制电路32可以针对电压V1和 V2使用固定基准值,从而提供基本恒定的电压V1和V2。相反地,控制电路32可以使用根据电压Vbat而确定的、针对电压Vfloat+和Vfloat-的可变基准值,从而提供可变电压Vfloat+和Vfloat-,其中在端子304和端子306之间的电压Vfloat基本恒定(如前面所描述的)。
通常,代替使用单个充电阶段Tcharge,转换器还可以使用多个充电阶段,例如针对每个放电阶段的相应的充电阶段。例如,在这种情况下,电子转换器30a可以作为降压-升压转换器操作,其中顺序地调节多个输出。相应地,在所考虑的实施例中,电子转换器30a用于分时模式,其中开关Sh、Sl和Sbb以及电感器L被顺序地用于向输出电容器中的一个输出电容器提供功率(通过闭合开关S-、S+、S1或 S2中的一个开关)。
再次,如前所述,电子转换器30a还可以仅生成电压Vfloat+和 Vfloat-。另外,基于电源电压Vbat和所请求的输出电压的值,控制电路 32可以操作开关,以便实现其他转换器拓扑,其控制流过电感器L 的电流,诸如:
降压转换器,其中开关Sbb保持断开,并且控制电路32交替地闭合开关Sh和Sl,例如,以便生成小于电源电压Vbat的电压V1
升压转换器,其中开关Sh保持闭合,并且开关Sl保持断开,并且控制电路32交替地闭合开关Sbb和例如开关S2,以便生成大于电源电压Vbat的电压V2
在各种实施例中,由于电压Vfloat+和Vfloat-在电源电压Vbat的最小值和最大值之间的事实,控制电路32至少针对这些电压而将转换器 30a作为降压-升压转换器进行操作,如前面所描述的。
虽然前面描述的解决方案是有效的解决方案以便生成恒定或几乎恒定的输出电压(例如电压V1和V2),但是对于可变电压(诸如,电压Vfloat+和Vfloat-)的生成,解决方案可能存在一些缺点。例如,如前所述,电源电压Vbat以及因此基准电压Vref可以快速变化(<2ms)。因此,电子转换器30a还应当能够提供能够跟随这些变化的电压Vfloat+和Vfloat-。然而,图7中所示的架构需要由电流IL充电的槽路(tank) /输出电容器C+和C-。另外,利用分时技术顺序地操作转换器。因此,输出电容器可能不会太小。例如,电容器C1和C2的电容可以在 5uF-100uF之间,例如大约10uF。因此,为了跟随具有大于100Hz 的频率的变化,将需要大的充电或放电电流,这将使系统效率降低。
另外,电压Vfloat+和Vfloat-被独立调节,因此使用两个单独的控制回路。这些回路必须确保足够的精度,以便获得所请求的电压Vfloat
因此,图11示出了电子转换器30a的第二实施例。具体地,在所考虑的实施例中,与提供电压Vfloat-的端子304相关联的电子开关 S-不再连接到电感器L的第二端子,而是连接到电感器L的第一端子,即在半桥的开关Sh和Sl之间的中间点。另外,单个电容器Cf连接在端子304和端子306之间。在一些实施例中,因此省略了电容器 C+和C-。
图13再次示出了流过电感器L的电流IL的可能波形,并且图 14A、图14B和图14C示出了转换器30a的各种开关级。
具体地,在时刻t0并且针对充电时间Tcharge,控制电路32再次闭合开关Sh和Sbb,并且保持其他开关断开(参见图14A)。因此,在该阶段期间,电流IL基本线性地增加。在时刻t1,控制电路32因此断开开关Sh和Sbb,并且充电阶段结束。
在随后的放电阶段期间,然后将存储在电感器L中的能量提供给输出端子。具体地,在放电阶段T+/-中的一个放电阶段期间,例如第一放电阶段期间,控制电路32驱动开关S+和开关S-的控制端子,以便例如在时刻t1闭合这些开关(参见图14B)。因此,在该实施例中,开关S+和开关S-在相同的阶段期间闭合。如在图12中所示,控制电路32因此可以生成(除了被配置为分别驱动开关Sh、Sl、Sbb、S1 和S2的驱动信号DRVh、DRVl、DRVbb、DRV1和DRV2之外)同时驱动开关S+和开关S-的公共驱动信号DRVf。而且,如在图12中所示,在所考虑的实施例中,控制电路32直接在输入处接收电压差 Vfloat
具体地,当开关S+和开关S-都闭合时,电感器电流IL将从端子 304流到端子306,从而对电容器Cf充电。因此,电压Vfloat-将减小并且电压Vfloat-将增加,因此端子304和端子306之间的Vfloat将增加。因此,在所考虑的实施例中,电流IL基本上线性地减小,并且控制电路32可以在电压Vfloat达到所请求的恒定值时直接在时刻t3关断开关 S+和开关S-。通常,在单向开关用于开关S+和开关S-的情况下,这些开关应当支持所提到的电流流动方向,即,开关S-应当被配置成允许从端子304朝向电感器L的第一端子的电流流动(根据相应的驱动信号DRV-/DRVf),并且开关S+应当被配置成允许从电感器L的第二端子朝向端子306的电流流动(根据相应的驱动信号DRV+/DRVf)。
因此,在时刻t3,控制电路32断开之前被闭合的输出开关S+和输出开关S-,并且闭合开关Sl以及其他输出开关中的一个输出开关,诸如开关S1(参见图14C)。因此,如在之前的实施例中那样,在随后的时间间隔T1期间,电感器电流IL现在从接地GND(经由开关Sl 和S1)流到输出308,并且电压V1增加,而电流IL基本上线性地减小。
在时刻t4,例如,当电压V1已经达到请求值时,控制电路32断开之前被闭合的输出开关(例如开关S1),并且闭合下一个输出开关(诸如开关S2)。因此,在随后的时间间隔T2期间,电感器电流 IL流到输出310,并且电压V2增加,而电流IL基本上线性地减小。
在时刻t5,例如,当电压V2已经达到请求值时,控制电路32断开之前被闭合的输出开关,例如开关S2。
再次,各种放电阶段T+/-、T1和T2的顺序还可以不同,并且转换器可以使用更多或更少的阶段,以便提供更多或更少的输出电压。另外,同样在这种情况下,可以使用多个充电阶段,诸如针对每个放电阶段的相应的充电阶段。
因此,在所考虑的实施例中,在放电阶段中的一个放电阶段期间,开关S+和开关S-都被闭合(而其他开关Sh、Sl、Sbb、S1和S2被断开)。因此,在所考虑的实施例中,电感器电流IL对电容器Cf充电,并且控制电路可以直接调节输出电压Vfloat
再次,考虑在电感器L处的电压电平,还可以利用二极管实施开关Sl和/或被连接到提供最高输出电压的输出端子的开关(例如,开关S2),并且因此,控制单元302可以不生成相应的驱动信号,例如,用于开关Sl的驱动信号DRVl和用于开关S2的驱动信号DRV2。
在图11和图12所示的实施例中,控制电路32仅调节端子304 和端子306之间的电压差,即电压Vfloat。然而,控制电路32不调节电压Vfloat+和电压Vfloat-相对于接地GND的偏移。
通常,控制电路32因此还可以相对于接地GND调节电压Vfloat+和Vfloat-。例如,在一个实施例中,控制电路32可以闭合开关S+和开关S-两者,直到电压Vfloat+或电压Vfloat-达到所请求的基准值 (Vref+/-Vfloat/2),并且然后:
当电压Vfloat+已经达到所请求的电压(Vref+Vfloat/2)时,继续使端子302朝向接地GND(例如,通过闭合开关Sbb)或朝向其他输出端子中的一个输出端子(例如,经由开关S1或S2)放电;或者
当电压Vfloat-已经达到所请求的电压(Vref-Vfloat/2)时,继续从接地GND对端子304充电,例如,通过断开开关S-并且闭合开关Sl。
不幸的是,该控制相当复杂,并且不是使用单个电容器Cf,而是将再次需要两个电容器C+和C-。基本上,在该情况下,必须通过相关联的复杂性再次单独调节电压Vfloat+和Vfloat-以获得所请求的可变的值。
图15示出了允许简化地控制电压Vfloat+和Vfloat-的电压偏移的一个实施例。具体地,在所考虑的实施例中,控制电路32调节间隔T+/-的持续时间,以便获得所请求的电压差Vfloat(如关于图11-图14C所描述的),然而,控制电路32不相对于接地GND调节电压Vfloat+和Vfloat-。相反地,这些电压Vfloat+和Vfloat-的偏移通过将端子302和304 耦合到基准电压Vref来单独地施加,其表示端子302和端子304的共模。
在各种实施例中(参见图16),转换器30a因此可以包括电路 34,电路34被配置成根据电压Vbat在节点/端子312处生成电压Vref。例如,在各种实施例中,电路34包括电阻分压器,其包括在端子300 和端子302之间(例如,直接)连接的两个电阻器Rref1和Rref2。因此,在所考虑的实施例中,在两个电阻器Rref1和Rref2之间的中间点(表示所考虑的实施例中的节点/端子312)处的电压Vref将基于电阻器Rref1和Rref2的值而与电源电压Vbat成比例。例如,在各种实施例中,电阻器Rref1和Rref2具有基本相同的值。通常,电路34 还可以包括用于实现基准电压生成器的更复杂的电路,可能还包括放大器级(诸如一个或多个运算放大器和/或电流镜),以便确保在节点 /端子312处不同负载条件下的稳定输出电压Vref
在所考虑的实施例中,端子304和端子306经由相应的电阻器 Rcm1和Rcm2耦合到电压Vref,即,电阻器Rcm1(例如,直接)连接在端子306和提供电压Vref的端子312(例如,电阻器Rref1和Rref2 之间的中间点)之间,并且电阻器Rcm2(例如,直接)连接在端子 304和端子312之间。为了获得电压Vref+/-Vfloat/2,电阻器Rcm1和 Rcm2应当具有相同的值。然而,通常电阻器还可以具有不同的值,例如,当请求相对于接地GND的不同缩放时。
例如,假设2MHz的开关频率,电感器L的电感可以是10μH,电容器Cf的电容可以是10μF,电阻器Rcm1和Rcm2的电阻可以是 10kΩ,以及电阻器Rref1和Rref2的电阻可以是10kΩ。相应地,通常电感器L、电容器Cf和电阻器Rcm1、Rcm2、Rref1和Rref2分别具有微亨(μH)/微法(μF)/千欧(kΩ)范围内的值。
发明人已经观察到关于图15和图16描述的解决方案是有效的解决方案,特别是当不需要相对于接地GND的偏移Vfloat+和Vfloat-的高精度时。然而,从实际的观点来看,电路还将包括寄生电容,诸如与电感器L的第一端子和第二端子相关联的电容。
例如,其中寄生电流Ipar1和Ipar2分别流过开关S+和开关S-,这在图17中示出。具体地,这些寄生电流Ipar1和Ipar2不流过电感器L,而是流向正极电源电压Vbat和/或接地GND。发明人已经观察到(基于开关S+和开关S-的实施方式),通常这些寄生电流Ipar1和Ipar2仅在开关S+和开关S-闭合的时刻t1的短暂间隔期间流动,即,电流脉冲的持续时间显著小于间隔T+/-的持续时间。原则上,当它们的振幅相同时,这些寄生电流Ipar1和Ipar2将不呈现任何特定问题。然而,在值不同的情况下,电流(Ipar1-Ipar2)还将流向提供基准电压Vref的节点 312。例如,在基准电压Vref由分压器提供的情况下(参见图16),该电流将使基准电压Vref从请求值变换。
因此,图18示出了能够抑制或至少减少朝向节点312的该电流流动的经修改的实施例。具体地,在所考虑的实施例中,电子转换器 30a包括(除了关于图15所描述的部件之外)以下中的至少一个:
电容器Cf1,(例如,直接)连接在端子306和提供电源电压Vbat的端子300之间;以及
电容器Cf2,(例如,直接)连接在端子304和接地GND(即端子302)之间。
在各种实施例中,考虑到寄生电流Ipar1和Ipar2的典型值,电容器 Cf1和Cf2可以具有显著小于电容器Cf的电容的电容,诸如小于5%,优选地在0.1%和2%之间(优选大约1%)。例如,在各种实施例中,电容器Cf1和Cf2的电容在10nF到100nF(纳法)之间。在各种实施例中,电容器Cf1和Cf2可以具有相同的电容。
因此,在所考虑的实施例中,寄生电流Ipar1和Ipar2也将流动。然而,电流脉冲(Ipar1-Ipar2)将不会流向(或将较少地流向)节点312,而是流过由电容器Cf1和/或电容器Cf2(以及电容器Cf)提供的低阻抗路径。
通常,电容器Cf1和/或Cf2可以连接到相对于接地GND具有低阻抗的任何基准电压(如电源电压Vbat的情况)。例如,电容器Cf1 还可以被连接到端子302(而不是端子300)和/或电容器Cf2还可以被连接到端子300(而不是端子302)。
图19示出了用于获得相对于接地GND的电压偏移Vfloat+和Vfloat-的第二实施例。具体地,该实施例是基于图11中所示的电路,并且另外包括两个另外的电路:
第一钳位电路36,(例如,直接)连接到端子306;以及
第二钳位电路38,(例如,直接)连接到端子308。
具体地,在所考虑的实施例中,第一钳位电路36被配置成选择性地允许朝向端子306的电流流动,直到电压对应于上电压阈值VH
例如,如在图20中所示,钳位电路36可以包括(例如,直接) 连接在提供电源电压Vbat的端子300和端子306之间的晶体管362(诸如n沟道FET,诸如NMOS)。
在所考虑的实施例中,晶体管362的栅极端子由运算放大器364 驱动。具体地,在所考虑的实施例中,运算放大器364在非反相/正输入端子处接收上电压阈值VH,并且在反相/负输入端子处接收端子306 处的电压。
因此,电路36将驱动晶体管362,从而允许朝向端子306的电流流动(来自电源电压Vbat),直到在端子306处的电压达到或大于电压VH
相反地,在所考虑的实施例中,第二钳位电路38被配置成选择性地允许来自端子304的电流流动,直到电压对应于下电压阈值VL
例如,如在图21中所示,钳位电路38可以包括(例如,直接) 连接在端子304和端子302(接地GND)之间的晶体管382(诸如p 沟道FET,诸如PMOS)。
在所考虑的实施例中,晶体管382的栅极端子由运算放大器384 驱动。具体地,在所考虑的实施例中,运算放大器在非反相/正输入端子处接收下电压阈值VL,并且在反相/负输入端子处接收端子304处的电压。
因此,电路38将驱动晶体管382,从而允许来自端子304(朝向接地GND)电流流动,直到端子304处的电压达到或小于电压VL
在各种实施例中,钳位电路36和钳位电路38不用于直接施加电压Vref+/-Vfloat/2,但是钳位电路仅近似设置在节点304和节点306处相对于接地GND的电压。
具体地,在各种实施例中,上阈值和下阈值对应于:
VH=Vref+Vfloat/2-Δ
VL=Vref-Vfloat/2+Δ
因此,在没有开关Sh、Sl、Sbb的任何开关动作的情况下,钳位电路36和钳位电路38将设置以下电压(经由电容器Cf的耦合):
Vfloat+=Vref+Vfloat/2-Δ
Vfloat-=Vref-Vfloat/2+Δ
并且在端子306和端子304之间的电压差VDiff将是:
VDiff+=Vfloat-2Δ
例如,在各种实施方式中,Δ的值选自Vfloat值的5%和20%之间,例如Δ=0.1Vfloat。例如,对于Vfloat=1.8V,Δ可以在150mV和180mV 之间。
因此,当控制单元32驱动转换器30a的开关时,控制单元32还将调节电压差VDiff,直到该值对应于请求值Vfloat
当电源电压Vbat保持恒定时,钳位电路36和钳位电路38在电压差VDiff的调节期间不进行干预。相反地,钳位电路34和钳位电路36 可以吸收由前面提到的寄生电流生成的电流峰值和/或可以在电源电压Vbat变化时进行干预。
图22在这方面示出了控制电路32的可能的实施例。具体地,在所考虑的实施例中,电压Vfloat+和Vfloat-被提供给例如基于运算放大器的差分放大器320。差分放大器320的输出被连接到误差放大器324 (诸如PI(比例-积分)或PID(比例-积分-微分)调节器),误差放大器324被配置成根据电压差和基准信号REF而生成误差信号。在所考虑的实施例中,缩放电路和/或电流-电压转换电路322(诸如包括两个电阻器的分压器)可以连接在差分放大器320和误差放大器 324之间。
在所考虑的实施例中,可以与相应的误差放大器332和336类似地提供可选的电压V1和V2。虽然在这种情况下也可以使用缩放电路 330和334,但通常不需要差分放大器,因为电压V1和V2以接地GND 参考。
在误差放大器324、332和336的输出处的误差信号被提供给驱动器电路326。具体地,在所考虑的实施例中,驱动器电路326被配置成通过生成用于开关Sh、Sl、Sbb、S+、S-、S1和S2的驱动信号来管理充电阶段和各种放电阶段。通常,开关Sl的驱动信号DRVl 和开关S2的驱动信号DRV2纯粹是可选的,因为还可以利用二极管来实现这些开关。
例如,在各种实施例中,驱动器电路326可以是脉冲宽度调制 (PWM)驱动器电路。为此,驱动器电路326可以具有相关联的振荡器328,振荡器328被配置成生成具有固定频率(即,固定的开关周期TSW)的振荡器信号。
例如,当振荡器信号指示新的开关周期的开始(实质上对应于图 13的时刻t0)时,驱动器电路326设置用于闭合开关Sh和Sbb的驱动信号DRVh和DRVbb。在时刻t1,即在持续时间Tcharge之后,驱动器电路326设置用于断开开关Sh和Sbb的驱动信号DRVh和DRVbb。因此,在所考虑的实施例中,这些驱动信号DRVh和DRVbb是PWM 信号,其被设置成:
对于与持续时间Tcharge相对应的接通持续时间,为第一逻辑电平 (例如,高);以及
对于与TSW-Tcharge相对应的关断持续时间,为第二逻辑电平(例如,低)。
在所考虑的实施例中,然后(例如,在时刻t1),驱动器电路326 设置用于闭合开关S+和开关S-的驱动信号DRVf。在时刻t3,即在持续时间T+/-之后,驱动器电路326设置用于断开开关S+和开关S-的驱动信号DRVf。因此,在所考虑的实施例中,驱动信号DRVf是PWM 信号,其被设置成:
对于与持续时间T+/-相对应的接通持续时间,为第一逻辑电平(例如,高);以及
对于与TSW-T+/-相对应的关断持续时间,为第二逻辑电平(例如,低)。
在所考虑的实施例中,然后(例如,在时刻t3),驱动器电路326 设置用于闭合开关S1的驱动信号DRV1(以及用于闭合开关Sl的可能的驱动信号DRVl)。在时刻t4,即在持续时间T1之后,驱动器电路326设置用于断开开关S1的驱动信号DRV1。因此,在所考虑的实施例中,驱动信号DRV1是PWM信号,其被设置成:
对于与持续时间T1相对应的接通持续时间,为第一逻辑电平(例如,高);以及
对于与TSW-T1相对应的关断持续时间,为第二逻辑电平(例如,低)。
通常,驱动器电路326然后可以生成用于开关S2的驱动信号 DRV2。相反地,在所考虑的实施例中,利用二极管来实现开关S2。因此,当开关S+、S-和S1断开时,电流IL将通过二极管S2朝向端子310流动,直到电流IL达到零或者开关持续时间TSW结束。
具体地,在所考虑的实施例中,驱动器电路326被配置成分别根据由误差放大器324和332提供的误差信号来变化驱动信号DRVf和 DRV1的接通持续时间T+/-和T1。具体地,在所考虑的实施例中,误差放大器324和332将(经由相应的误差信号)变化这些持续时间,直到电压Vfloat和V1对应于相应的请求值。
相反地,在所考虑的实施例中,驱动器电路326被配置成根据由误差放大器336提供的误差信号来变化驱动信号DRVh和DRVbb的接通持续时间Tcharge。具体地,在所考虑的实施例中,误差放大器336 将(经由相应的误差信号)变化持续时间,从而变化最大电流IL,直到电压V2对应于相应的请求值。另外,驱动器电路326还可以根据由其他误差放大器(例如,放大器324和放大器332)提供的误差信号来变化接通持续时间Tcharge,这对于在输出的短负载变化的情况下执行(预测)控制可以是有用的。例如,当误差放大器324、332和 336具有(除了积分分量之外)比例和/或微分分量时,这种布置是有用的。
因此,在各种实施例中,控制单元32被配置成管理周期性重复的以下阶段:
充电阶段Tcharge,其中控制电路32闭合开关Sh和Sbb以用于在电感器L中存储能量;
(最后)放电阶段,其中存储在电感器L中的能量被传递到输出;以及
在充电阶段和最后的放电阶段之间的一个或多个可选的中间放电阶段,其中存储在电感器L中的能量被传递到一个或多个相应的其他输出。
通常,放电阶段T+/-可以是最后的放电阶段或中间放电阶段。
具体地,在各种实施例中,控制单元被配置成当相应的输出电压达到请求值时停止中间阶段。相反地,使用最后的放电阶段来控制充电阶段Tcharge的持续时间。
例如,通过使用具有恒定开关周期TSW的PWM调制,控制单元 32可以:
当在最后的放电阶段结束时,相应的输出电压小于请求值时,增加充电阶段Tcharge的持续时间(同时维持总持续时间TSW);以及
当在最后的放电阶段结束时,相应的输出电压大于请求值时,减小充电阶段Tcharge的持续时间(同时维持总持续时间TSW)。
通常,最后的放电阶段的持续时间还可以是恒定的。因此,控制单元32可以:
当在最后的放电阶段结束时,相应的输出电压小于请求值时,增加充电阶段Tcharge的持续时间;以及
当在最后的放电阶段结束时,相应的输出电压大于请求值时,减小充电阶段Tcharge的持续时间。
前面描述的电子转换器30a的大部分部件还可以被集成在集成电路中。例如,图23示出了一个实施例,其中这种集成电路可以包括:
两个引脚/焊盘300和302,以用于连接到电源电压Vbat
开关Sh、Sbb、S+和S-;
开关/二极管Sl;
可选的开关S1;
可选的开关/二极管S2;
控制电路32;以及
可选的钳位电路36和钳位电路38。
在各种实施例中,集成电路不包括大的电感器、电容器和电阻器,诸如电感器L、电容器Cf、以及电容器C1和C2,即,这些部件相对于集成电路在外部。相反地,诸如电容器Cf1和Cf2的小的电容器以及所描述的各种电阻器可以是外部的或内部的。
例如,在所考虑的实施例中,集成电路包括:
两个引脚/焊盘400和402,以用于连接到外部电感器L;
引脚/焊盘308,以用于连接到外部电容器C1(只要电压V1是可选的,就是可选的);
引脚/焊盘310,以用于连接到外部电容器C2(只要电压V2是可选的,就是可选的);以及
至少两个引脚/焊盘,以用于连接电容器Cf。
通常,电容器Cf可以直接连接到两个焊盘/引脚304和306。相反地,图23示出了其中使用四个引脚/焊盘304、306、404和406的实施例。具体地,引脚/焊盘404和406分别直接连接到开关S-和S+。相反地,引脚/焊盘304和306提供电压Vfloat-和Vfloat+。因此,在所考虑的实施例中,外部电容器Cf的第一端子可以被连接到引脚/焊盘304 和404,从而将引脚/焊盘304在外部连接到引脚/焊盘404,并且外部电容器Cf的第二端子可以被连接到引脚/焊盘306和406,从而将引脚/焊盘306在外部连接到引脚/焊盘406。
具体地,该实施例具有以下优点:引脚304、306、404和404的键合的寄生电感Lbond1、Lbond2、Lbond3和Lbond4与电容器Cf一起实现用于电流峰值的改进的滤波器级。
通常,还可以组合各种实施例。例如,在图23中,集成电路还包括钳位电路38和钳位电路36,它们在内部连接到引脚/焊盘306和 304。
另外,在所考虑的实施例中,电子转换器包括电容器Cf1和Cf2,它们分别在外部连接到引脚/焊盘304/404和引脚/焊盘306/406。
类似地,电子转换器还可以包括耦合电阻器Rcm1和Rcm2,其可以在外部与电容器Cf并联连接或者在引脚/焊盘304/306或引脚/焊盘404/406之间内部连接。
因此,关于图11至图23描述的各种实施例具有以下优点:
为了调节输出电压Vfloat,仅需要单个阶段T+/-
因此,可以仅需要单个控制回路,因为可以仅使用单个驱动信号 DRVf;
需要单个输出电容器Cf来提供输出电压Vfloat;因此,除了寄生电流和可选的滤波电容器Cf1和CF2之外,用于给输出电容器充电的电流不会流向接地GND;
可以更快地调节偏移电压Vfloat+和Vfloat-,因为朝向电源电压Vbat和接地GND的相应的端子的电容很小。
另外,如前面所描述的,除了电压Vfloat之外,相同的电子转换器 30a还可以用于生成一个或多个附加电压V1和V2。在不存在这些电压的情况下,可以省略相应的开关S1和S2,并且还可以省略开关/ 二极管Sl。
因此,在各种实施例中,电子转换器30a包括两个输入端子300 和302以及两个输出端子304和306,两个输入端子300和302被配置成接收电源电压Vbat,两个输出端子304和306被配置成提供经调节的电压Vfloat
在各种实施例中,电子转换器30a包括具有第一端子和第二端子的电感器L。第一电子开关Sh被连接在第一输入端子300和电感器L 的第一端子之间。第二电子开关Sbb被连接在电感器L的第二端子和第二输入端子302之间。
在各种实施例中,电子转换器30a还包括第三电子开关S+和,第三电子开关S+被连接在电感器L的第二端子和第一输出端子306之间,第四电子开关S-被连接在电感器L的第一端子和第二输出端子 304之间。电容器Cf被连接在第一输出端子306和第二输出端子304之间。
在各种实施例中,控制电路32监控两个输出端子304和306之间的电压。在充电阶段Tcharge期间,控制电路32闭合第一电子开关 Sh和第二电子开关Sbb,从而增加流过电感器L的电流IL。在放电阶段T+/-期间,控制电路32闭合第三电子开关S+和第四电子开关S-,因此流过电感器L的电流IL对电容器Cf充电,从而增加在两个输出端子之间的电压。
在各种实施例中,控制电路32调节充电阶段Tcharge和/或放电阶段T+/-的持续时间,使得在两个输出端子304和306之间的电压对应于请求值Vfloat。例如,控制电路32可以确定在放电阶段T+/-结束时,两个输出端子304和306之间的电压是否大于请求值Vfloat。在放电阶段T+/-结束时,当在两个输出端子304和306之间的电压小于请求值 Vfloat时,控制电路32可以增加充电阶段Tcharge的持续时间。相反地,在放电阶段T+/-结束时,当在两个输出端子304和306之间的电压大于请求值Vfloat时,控制电路32可以减小充电阶段Tcharge的持续时间。
通常,电子转换器30a还可以包括一个或多个另外的输出。例如,在各种实施例中,电子转换器包括另外的输出端子308(和/或310),其被配置成提供另外的经调节的电压V1(V2),其中另外的经调节的电压以第二输入端子302(表示接地)参考。另外的电容器C1(C2)被连接在另外的输出端子308(310)和第二输入端子302之间,其中另外的电子开关Sl(S2)被连接在电感器L的第二端子和另外的输出端子之间。在这种情况下,转换器30a还包括被连接在电感器L的第一端子和第二输入端子302之间的第五电子开关Sl。通常,可以利用二极管来实现第五电子开关Sl和/或另外的电子开关S2。
在这种情况下,控制电路32因此还可以调节另外的输出电压V1 (和/或V2)。例如,在另外的放电阶段T1(T2)期间,控制电路32 可以闭合第五电子开关Sl和另外的电子开关S1(S2),因此流过电感器L的电流IL现在对另外的电容器C1(C2)充电,从而增加在另外的输出端子308(310)和第二输入端子(302)之间的电压。类似地,控制电路32可以调节充电阶段Tcharge和/或另外的放电阶段T1(T2) 的持续时间,使得另外的输出端子和第二输入端子之间的电压对应于另外的请求值V1(V2)。
例如,在各种实施例中,控制电路32被配置成用于周期性地重复充电阶段、放电阶段和另外的放电阶段,其中放电阶段中的一个放电阶段对应于最后的放电阶段,而放电阶段中的其他放电阶段对应于在充电阶段和最后的放电阶段之间的中间放电阶段。在这种情况下,当在中间放电阶段期间所增加的相应的电压达到相应的请求值时,控制电路32可以停止中间放电阶段。另外,在最后的放电阶段结束时,当在最后的放电阶段期间所增加的相应的电压小于相应的请求值时,控制电路可以增加充电阶段的持续时间,并且在最后的放电阶段结束时,当在最后的放电阶段期间所增加的相应的电压大于相应的请求值时,控制电路可以减少充电阶段的持续时间。
通常,电子转换器30a还可以控制在两个输出端子304和306之间的电压相对于第二输入端子302(即相对于接地)的偏移。
例如,在各种实施例中,电子转换器30a包括基准电压生成器34 (诸如分压器),其被配置成生成基准电压Vref,基准电压Vref优选地与电源电压Vbat成比例。在这种情况下,第一电阻器Rref1可以被连接在第一输出端子300和基准电压Vref之间,并且第二电阻器Rref2可以被连接在第二输出端子302和基准电压Vref之间。
在各种实施例中,电子转换器30a还可以被配置成过滤寄生电流尖峰。为此目的,电子转换器30a可以包括在第一输出端子306与第一输入端子300或第二输入端子302之间连接的第一电容器Cf1。附加地或备选地,电子转换器30a可以包括在第二输出端子304与第一输入端子300或第二输入端子302之间连接的第二电容器Cf2。
通常,作为与基准电压Vref的耦合的补充或替代,转换器30a还可以包括钳位电路36和/或钳位电路38,以用于限制两个输出端子相对于第二输入端子(即相对于地)的电压偏移。具体地,电子转换器 30a可以包括第一钳位电路36,其被配置成选择性地允许电流流向第一输出端子,直到第一输出端子和第二输入端子之间的电压达到或高于上电压。电子转换器还可以包括第二钳位电路38,其被配置成选择性地允许来自第二输出端子的电流,直到第二输出端子和第二输入端子之间的电压达到或小于下电压。
通常,电子转换器30和音频放大器20都可以集成在相同的集成电路中。通常,类似于关于图23所描述的内容,较大的电感器和电容器可以在外部连接到集成电路。
例如,图24示出了包括这些部件的集成电路IC,以便实施D类音频放大器20,其中相应的电子转换器30被配置成生成用于音频放大器20的电源电压。
通常,术语集成电路并不意味着裸片安装在封装内,但是例如,裸片也可以直接安装在印刷电路板(PCB)上。因此,术语焊盘用于标识集成电路的裸片的焊盘,并且术语引脚标识集成电路的可选的外部封装的引脚或引线。因此,当使用术语“焊盘/引脚”时,这表示裸片具有焊盘,并且在使用外部封装的情况下,封装也具有连接到(例如,经由引线键合)裸片的相应的焊盘的对应的引脚。
如关于图1至图4所描述的,当使用模拟音频信号AS时,D类音频放大器20包括用于生成PWM信号DS的电路,其中信号DS的占空比与模拟音频信号AS的振幅成比例。例如,如关于图2所描述的,三角波形生成器202和比较器204可以用于此目的。通常,这些块纯粹是可选的,因为音频放大器20还可以直接接收PWM信号DS 或标识信号DS的其他数据,诸如数字音频数据。
因此,在所考虑的实施例中,集成电路IC包括用于接收音频信号AS或DS的焊盘/引脚500。通常,该焊盘/引脚是纯粹可选的,因为集成电路IC还可以直接包括音频信号生成器10。
D类音频放大器还包括放大器级206,其包括根据PWM信号DS 驱动的半桥SW1、SW2,即,放大器级206生成经放大的PWM信号 ADS。另外,D类音频放大器包括诸如LC滤波器级的低通或带通滤波器级208(参见图4),其被配置成去除PWM信号的频率。
由于滤波器级208通常包括大的电感器和/或电容器的事实,滤波器级208优选地在集成电路IC外部。
因此,在所考虑的实施例中,集成电路IC包括用于每个音频通道的相应的焊盘/引脚502,相应的焊盘/引脚502被配置成经由相应的滤波器级208连接到一个或多个扬声器30。例如,在所考虑的实施例中,示出了适于连接到三个滤波器级2081、2082和2083三个焊盘/ 引脚5021、5022和5023。当使用多个通道时,集成电路IC还可以包括多个引脚/焊盘500以用于接收多个相应的音频信号。
在各种实施例中,通道的数目(即,经放大的PWM信号ADS 的数目)还可以与初始音频信号(例如,模拟音频信号AS的数目) 的数目不同。例如,在各种实施例中,音频信号AS可以是具有两个声道(诸如例如左和右)的立体声信号,而音频放大器20可以被配置成为针对四个扬声器(诸如左前、右前、左后、右后)生成四个经放大的音频信号ADS。为此目的,音频放大器20还可以执行混合操作。
因此,在各种实施例中,集成电路IC的裸片包括用于生成至少一个PWM信号DS的电路,诸如块202和204,或者信号生成器10,或者还可以用于直接接收(多个)信号DS的(多个)焊盘500。裸片还包括与音频放大器20的通道数目相关联的一组焊盘502,其中每个焊盘502被配置成提供相应的经放大的PWM信号ADS。具体地,这些焊盘502中的每个焊盘502被布置成被连接到相应的外部低通或带通滤波器208。另外,裸片包括放大器级206,其被配置成在输入处接收至少一个PWM信号DS并且在输出处提供经放大的PWM信号ADS。具体地,放大器级206包括用于每个焊盘502的半桥(包括高侧开关SW1和低侧开关SW2),其中半桥的开关之间的中间点被连接到相应的焊盘502。其中每个半桥与用于驱动相应的高侧开关 SW1的高侧驱动器电路2062和用于驱动相应的低侧开关SW2的低侧驱动器电路2064,以及被配置成根据至少一个PWM信号DS而生成用于高侧驱动器电路2062和低侧驱动器电路2064的控制信号的控制电路2060相关联。
如关于图3所描述的,音频放大器20使用多个电源电压,诸如用于高侧驱动器2062的电压V2和用于低侧驱动器2064的电压V1。优选地,音频放大器还使用另外的电源电压Vfloat,其向音频放大器 20的模拟和/或数字处理部分(诸如,块2060和可选的块202和204)供电。
具体地,如上面所描述的,电源电压Vfloat优选地具有相对于地的偏移,以便将电压Vfloat或多或少地置于用于向放大器级206的半桥供电的电源电压的中心,从而简化了单一增益放大的实施方式。因此,在半桥SW1/SW2经由可变电压(诸如电池电压Vbat)供电的情况下,电源电压Vfloat相对于接地的偏移还应当是可变的,而电源电压Vfloat本身应保持恒定。相反地,当半桥SW1/SW2经由经调节的电源电压 (诸如电压V2)供电时,电压Vfloat相对于接地的偏移还可以是恒定的。
因此,通常,集成电路IC包括用于接收电源电压Vbat的两个焊盘/引脚300和302,并且电子转换器30被配置成生成多个经调节的电压,多个经调节的电压可以具有相对于接地的固定或可变的偏移。例如,在所考虑的实施例中,电子转换器30生成以接地参考的两个经调节的电压V1和V2。另外,在所考虑的实施例中,电子转换器30 生成两个电压Vfloat+和Vfloat+,其中电子转换器调节电压 Vfloat=Vfloat+-Vfloat-,并且还可以相对于接地来调节电压Vfloat+和Vfloat-。然而,通常,电压Vfloat还可以以接地参考,即Vfloat-=0,因此电压Vfloat-纯粹是可选的。
基于由电子转换器30生成的输出电压的特性,电子转换器30可以具有之前描述的架构(诸如关于转换器30a所描述的那些架构)中的一个。例如,当使用以接地参考或具有固定偏移的电压Vfloat+时,还可以使用图7中所示的转换器。另外,基于电源电压Vbat的特性,电子转换器30/30a可以作为升压、降压或降压-升压转换器来操作。因此,如上面所描述的,可以省略或利用二极管代替开关Sh、Sl和Sbb中的一个或多个。
实际上,基于具体应用,电子转换器30可以是SIMO转换器,包括:
多个输出端子306、308、310(可选地,端子304),其被配置成向音频放大器20提供相应的电压,其中相应的电容器C+、C1、C2 (以及可选地C-)被连接到每个输出端子;
单个电感器L;
一个或多个电子开关Sh、Sl、Sbb,以用于控制流过电感器L的电流;
一个或多个电子开关S+、S1、S2(和可选的S-),以用于将流过电感器L的电流转发到相应的输出端子,从而对与相应的输出端子相关联的电容器充电;以及
控制电路32,其被配置成驱动电子开关以便调节在输出端子处的电压。
在所考虑的实施例中,集成电路IC因此包括控制电路32和电子转换器30的电子开关,而电感器L和输出电容器在外部连接到集成电路IC。
例如,在所考虑的实施例中,集成电路IC包括用于连接到电感器L的两个焊盘/引脚400和402、以及用于连接到电容器的一个或多个焊盘/引脚306、308和310(以及可选地304)。具体地,在各种实施例中,集成电路IC的裸片包括:
两个电源焊盘300和302,其被配置成连接到电源电压Vbat
两个焊盘400、402,其被配置成连接到外部电感器L;以及
一组焊盘306、308和310,其中这些焊盘中的每个焊盘被配置成提供相应的经调节的电压Vfloat、V1、V1,其中这些焊盘中的每个焊盘被布置成连接到相应的外部电容器C+/Cf、C1和C2。
另外,在各种实施例中,裸片包括电子转换器电路,其被配置成生成经调节的电压Vfloat、V1和V2,经调节的电压Vfloat、V1和V2用于(至少)向放大器级206的高侧驱动器电路2062、低侧驱动器电路2064和控制电路2060供电。具体地,在所考虑的实施例中,电子转换器电路包括用于经调节的电压Vfloat、V1和V2中的每个经调节的电压的相应的输出端子,其中这些输出端子中的每个输出端子被连接到相应的焊盘306、308、310。电子转换器电路还包括第一组电子开关 Sh、Sl和Sbb,其被配置成将焊盘400和402(用于外部电感器L) 选择性地耦合到电源焊盘300和302,以用于控制流过外部电感器L 的电流。另外,电子转换器电路包括第二组电子开关S+、Sl和S2,其被配置成将焊盘400和402顺序地耦合到输出端子,从而利用流过外部电感器L的电流对外部电容器C+/Cf、C1和C2充电。因此,电子转换器电路的控制电路32可以驱动电子开关Sh、Sl、Sbb、S+、 S1和S2,以便将经调节的电压Vfloat、V1和V2中的每个经调节的电压调节到相应的请求值。
在各种实施例中,集成电路IC还包括公共控制块40。通常,可以利用任何合适的模拟或混合模拟/数字电路来实现控制块40。在各种实施例中,公共控制块40可以通过由电子转换器30生成的电压中的一个电压来进行供电,诸如浮动电压Vfloat或电压V1,或者可能是外部提供的调节电压。
例如,在各种实施例中,控制块40被配置成控制和/或监控电子转换器30(包括控制电路32)和音频放大器20的操作。
例如,在各种实施例中,集成电路IC包括用于交换状态和/或控制数据的一个或多个焊盘/引脚504。具体地,这些一个或多个焊盘/ 引脚504被连接到控制块40,以用于将控制命令传送到控制块40和/ 或用于从控制块40接收状态信息。例如,一个或多个焊盘/引脚504 可以被连接到控制块40的通信接口42,诸如串行通信接口,诸如通用异步接收器-发送器(UART)、内部集成电路(I2C)或串行外围接口(SPI)通信接口。
例如,接口42可以用于生成控制信号CTR1和/或控制信号CTR2,控制信号CTR1用于设置电子转换器30的一个或多个参数(诸如输出电压值、有效输出的数目、PWM开关频率),控制信号CTR2用于设置音频放大器20的一个或多个参数(诸如各种通道的增益)。类似地,接口42可以用于提供电子转换器30的一个或多个状态信息 (诸如可能的错误状态(例如,从电感器L或输出电容器的不正确或缺失的连接导出;或者从转换器的电子开关的故障导出)、电源电压 Vbat和/或输出电压的值)和/或音频放大器20的一个或多个状态信息 (诸如在输出502处是否检测到短路或开路负载的状况)。
通常,控制块40可以经由任何合适的通信(还包括总线系统,诸如共享的总线)来与电子转换器30和音频放大器20交换状态和/ 或控制信息。然而,在各种实施例中,还可以使用两个分离的总线系统以分别用于与电子转换器30和音频放大器20的通信。通常,电子转换器30还可以与音频放大器20交换数据,诸如指示放大器的功率晶体管SW1/Sw2的温度、输出电流电平和/或输出电压、电源电压等的信号。
如在图25中所示,在各种实施例中,公共控制块40可以包括用于接收数字音频数据的通信接口44(诸如集成芯片间声音(I2S)接口),其中接口44连接到集成电路IC的一个或多个另外的焊盘/引脚 506。在这种情况下,公共控制块42包括用于将数字音频数据转换为模拟音频信号AS或脉冲宽度调制信号DS的处理电路(例如,被包括在接口44中)。在这种情况下,因此可以省略焊盘/引脚500。然而,除了焊盘/引脚506之外,还可以提供焊盘/引脚500,并且例如,控制接口42可以用于选择待由音频放大器20使用的音频数据的源 (即,焊盘/引脚500或焊盘/引脚506)。
在各种实施例中,公共控制块40还可以为电子转换器30和/或音频放大器20生成一个或多个基准信号,诸如在图22中所示的控制电路32的信号REF。
另外,如在之前所提到的,电子转换器30(特别是控制电路32) 可以使用时钟信号来以恒定的开关循环周期为电子转换器30的电子开关生成各种驱动信号。
因此,如在图26中所示,在各种实施例中,图22中所示的相应的振荡器328可以形成该公共控制块40的一部分。通常,代替使用完整的振荡器(诸如环形振荡器或集成晶体振荡器),振荡器电路236 还可以包括经由焊盘/引脚508与外部振荡器(诸如外部晶体振荡器) 或直接与外部时钟信号接口的电路。例如,当接收外部时钟信号时,例如,与提供给接口506的数字声音数据一起,振荡器电路326可以包括锁相环(PLL),例如,以便生成内部时钟信号,其具有从外部接收的时钟信号的频率的倍数的频率。
例如,振荡器电路328可以生成第一时钟信号CLK1,其由控制电路32使用以生成用于电子开关的驱动信号。类似地,相同的振荡器电路328可以(例如由三角波形生成器202)生成可以由音频放大器使用的第二时钟信号CLK2。
因此,PWM信号DS的频率(以及因此音频放大器20的各个通道的半桥SW1/SW2的开关频率)可以与电子转换器30的开关动作同步。通常,可以通过生成时钟信号CLK1和CLK2来实现这种同步,其中:
时钟信号CLK1的频率对应于时钟信号CLK2的频率;
时钟信号CLK1的频率对应于时钟信号CLK2的频率的倍数;或
时钟信号CLK2的频率对应于时钟信号CLK1的频率的倍数。
因此,在各种实施例中,电子转换器电路的控制电路32响应于时钟信号CLK1而驱动电子开关Sh、Sl、Sbb、S+、S1和S2,(多个)PWM信号DS并且响应于时钟信号CLK2而被生成。另外,在各种实施例中,集成电路IC的裸片包括控制块40,控制块40包括振荡器电路328,振荡器电路328被配置成生成时钟信号CLK1和CLK2,因此电子开关Sh,Sl、Sbb、S+、S1和S2的开关动作与放大器级206 的半桥的开关动作同步。
例如,图27A示出了一个实施例,其中时钟信号CLK1的频率是时钟信号CLK2的频率的一半。另外,图27A示出了音频放大器20 的每个通道可以利用相应的时钟信号CLK2来操作。例如,在图27A 中示出了两个时钟信号CLK21和CLK22。优选地,该时钟信号CLK21和CLK22具有相同的频率。
因此,同步允许减少或甚至避免电子转换器30的开关动作对经放大的音频信号AAS的负面影响。具体地,通过使用同步的时钟信号,时钟信号CLK1的频率f1和时钟信号CLK2的频率f2通常具有大于20kHz的差Δ,即:
|f1-f2|≥20kHz。
相反地,当信号不同步时,经放大的音频信号AAS可能包括时钟信号CLK1的谐波,这可能对信噪比产生负面影响。
另外,为了减少电磁干扰(EMI),在各种实施例中,振荡器电路328还可以被配置成生成时钟信号,其中频率f1和f2不是恒定的,而是可以随时间变化,同时仍然维持时钟信号同步。
然而,发明人已经观察到,如在图27A中所示的驱动仍可能在经放大的音频信号AAS中生成不希望的效果,特别是对于低振幅的音频信号。具体地,电子转换器30和/或音频放大器20的通道的开关可以引起半桥SW1/SW2的电源电压的变化和/或由电子转换器30提供的一个或多个电压的变化。因此,通常,在电子转换器30的开关与音频放大器20的各种通道的开关之间存在相互影响。然而,虽然时钟信号CLK1和CLK2理想地在相同的时刻开关,但实际上由于时钟信号的固有抖动,各种通道和电子转换器将在略微不同时刻开关,因此在连续的开关周期期间,音频放大器20的各种通道确实可以以基本上不同的电压水平开关。
发明人已经观察到,可以通过确保在时钟信号CLK1和CLK2同步的同时,这些时钟信号不在相同的时刻开关,来减小这种相互影响。因此,如在图27B中所示,在各种实施例中,由振荡器电路328在时钟信号中引入相移,其中优选地,针对每个时钟信号使用不同的相位差。
因此,在所考虑的实施例中,用于实现SIMO转换器30和D类音频放大器20的部件在单个集成电路IC中被实现。具体地,只有一些外部电感器和电容器必须被连接到集成电路IC,并且必须在集成电路IC的焊盘/引脚300/302处提供单个电源电压Vbat,以便使音频放大器20可操作。在公共集成电路IC中集成各种块还允许将系统的操作实时地适配于不同的操作条件,诸如电源电压Vbus、系统的操作温度、被连接到输出端子502的负载、音频放大器是确实用于放大音频信号还是被关断等的变化。
图28示出了在集成电路IC还包括封装的情况下的详细视图。具体地,在所考虑的实施例中,裸片的焊盘304、306、308和310经由相应的引线键合被连接到集成电路封装的相应的引脚304’、306’、 308’和310’。例如,除了与焊盘304和306的布线相关联的电感Lbond1和Lbond2之外,图28中还示出了焊盘308和焊盘310的电感L1和L2。例如,通常这种引线键合具有在1nH和10nH之间(例如在3nH和4nH之间)的电感。在电子转换器30使用高开关频率的情况下,还可以在这些寄生电感处生成高电压脉冲,因此可能影响系统的性能。
根据图23的描述,通过中断电子转换器30和音频放大器20之间的连接,以及通过使用两个引线键合,可以避免或至少减少该问题。
例如,图29示出电子转换器30的至少一个输出端子(诸如用于电压V1的端子)不直接连接到集成电路IC的裸片内的音频放大器20。具体地,电子转换器30的输出端子被连接到裸片的第一焊盘308a。相反地,被配置成接收电压V1的音频放大器20的相应的输入被连接到裸片的第二焊盘308b,即,在集成电路IC的裸片内,电子转换器 30的输出端子与音频放大器20的相应的输入端子的连接被中断。
在图29中所示的实施例中,焊盘308a和308b然后经由相应的键合连接到公共引脚308’,即,相应的电容器C1必须仅被连接到单个引脚308’。
相反地,在图30中所示的实施例中,焊盘308a和308b经由相应的键合被连接到两个分离的引脚308’a和308’b,即,相应的电容器C1必须被连接到两个引脚308’a和308’b,从而在外部将引脚308’a和308’b短路。在各种实施例中,IC的一个或多个引脚还可以被放置在引脚308’a和308’b之间,从而进一步减小这些引脚的键合之间的互感。通常,还可以利用其他装置(诸如印刷电路板上的迹线)来实现引脚308’a和308’b之间的外部连接。
当然,在不损害本实用新型原理的情况下,构造细节和实施例可以相对于纯粹通过示例的方式在本文中进行描述和说明的内容进行广泛的变化,而不会因此脱离如随附的权利要求所限定的本实用新型的范围。参考本说明书,说明性实施例以及本实用新型的其他实施例的各种修改和组合对本领域技术人员将是显而易见的。因此,所附的权利要求旨在涵盖任何这种修改或实施例。

Claims (20)

1.一种包括裸片的集成电路,其特征在于,所述裸片包括:
第一电路,其被配置成响应于第一时钟信号而生成脉冲宽度调制(PWM)信号;
第一焊盘,其被配置成基于所述PWM信号而提供经放大的PWM信号,其中所述第一焊盘被配置成被耦合到外部低通或带通滤波器;
放大器级,其具有被配置成接收所述PWM信号的输入和被配置成提供所述经放大的PWM信号的输出,其中所述放大器级包括:
包括高侧开关和低侧开关的半桥,其中所述高侧开关和所述低侧开关之间的中间节点被耦合到所述第一焊盘,
高侧驱动器电路,其被配置成驱动所述高侧开关,
低侧驱动器电路,其被配置成驱动所述低侧开关,以及
第一控制电路,被配置成根据所述PWM信号而生成用于所述高侧驱动器电路和所述低侧驱动器电路的控制信号;
两个电源焊盘,其被配置成接收电源电压,所述电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘;
两个焊盘,其被配置成被耦合到外部电感器;
第二组焊盘,其中所述第二组焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压,其中所述第二组焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到多个外部电容器中的相应的外部电容器;
电子转换器电路,其被配置成生成所述经调节的电压,以便向所述高侧驱动器电路、所述低侧驱动器电路和所述第一控制电路供电,其中所述电子转换器电路包括:
多个输出端子中的相应的输出端子,所述相应的输出端子被耦合到所述第二组焊盘中的相应的焊盘,用于所述经调节的电压中的每个经调节的电压,
第一组电子开关,其被配置成将所述两个焊盘选择性地耦合到所述两个电源焊盘,以用于控制流过所述外部电感器的电流,
第二组电子开关,其被配置成将所述两个焊盘顺序地耦合到所述多个输出端子,以利用流过所述外部电感器的所述电流对所述多个外部电容器充电,以及
第二控制电路,其被配置成响应于第二时钟信号而驱动所述第一组电子开关和所述第二组电子开关,以便将所述经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值;以及
控制块,包括振荡器电路,所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号,以将所述第一组电子开关和所述第二组电子开关的开关动作与所述放大器级的所述半桥的开关动作同步。
2.根据权利要求1所述的集成电路,其特征在于,所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号,使得:
所述第二时钟信号的频率对应于所述第一时钟信号的频率;
所述第二时钟信号的所述频率对应于所述第一时钟信号的所述频率的倍数;或者
所述第一时钟信号的所述频率对应于所述第二时钟信号的所述频率的倍数。
3.根据权利要求1所述的集成电路,其特征在于,所述振荡器电路包括集成振荡器或锁相环(PLL)。
4.根据权利要求1所述的集成电路,其特征在于,所述第一电路包括:
用于接收模拟音频信号的端子;三角波形生成器,其被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成三角波形信号;以及比较器,其被配置成通过将所述模拟音频信号与所述三角波形信号进行比较来生成所述PWM信号;
信号生成器,其被配置成生成所述模拟音频信号或所述PWM信号;或者
第二焊盘和通信接口,其被配置成接收数字音频数据;以及处理电路,其被配置成将所述数字音频数据转换为所述模拟音频信号或所述PWM信号。
5.根据权利要求1所述的集成电路,其特征在于:
所述经调节的电压中的第一电压以所述两个电源焊盘中的所述负极焊盘为基准,其中所述第二组焊盘中的第三焊盘被配置成经由所述相应的外部电容器被耦合到所述两个电源焊盘中的所述负极焊盘,所述第三焊盘被配置成承载所述第一电压;并且
所述裸片还包括另外的焊盘,其中所述电子转换器电路被配置成在所述另外的焊盘处生成另外的电压,其中所述经调节的电压中的第二电压以所述另外的电压为基准,其中所述第二组焊盘中的第四焊盘被配置成经由所述相应的外部电容器被耦合到所述另外的焊盘,所述第四焊盘被配置成承载所述第二电压。
6.根据权利要求5所述的集成电路,其特征在于,所述第二电压用于向所述放大器级的所述第一控制电路供电。
7.根据权利要求5所述的集成电路,其特征在于,所述半桥的所述高侧开关和所述低侧开关被耦合在所述两个电源焊盘之间,并且其中所述电子转换器电路被配置成将所述另外的电压调节为根据所述电源电压的值而确定的值。
8.根据权利要求5所述的集成电路,其特征在于:
所述第一组电子开关包括第一电子开关和第二电子开关,所述第一电子开关被耦合在所述正极焊盘和所述两个焊盘中的第一焊盘之间,所述第二电子开关被耦合在所述两个焊盘中的第二焊盘和所述负极焊盘之间;
所述第二组电子开关包括第三电子开关和第四电子开关,所述第三电子开关被耦合在所述两个焊盘中的所述第二焊盘和所述第四焊盘之间,所述第四电子开关被耦合在所述两个焊盘中的所述第一焊盘和所述另外的焊盘之间;并且
所述第二控制电路被配置成:
监控所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的电压,
在充电阶段期间,闭合所述第一电子开关和所述第二电子开关,以增加流过所述外部电感器的电流,
在放电阶段期间,闭合所述第三电子开关和所述第四电子开关,以利用所述电流对被耦合在所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的所述相应的外部电容器充电,以增加所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的所述经调节的电压中的第一经调节的电压,以及
调节所述充电阶段或所述放电阶段的持续时间,使得所述第一经调节的电压对应于所述相应的目标值。
9.根据权利要求1所述的集成电路,其特征在于,所述裸片还包括第一通信焊盘,并且其中所述控制块包括被耦合到所述第一通信焊盘的第一通信接口,以用于:
接收用于控制所述电子转换器电路或所述放大器级的操作的控制命令;或者
传送关于所述电子转换器电路或所述放大器级的状态的信息。
10.根据权利要求1所述的集成电路,其特征在于,所述集成电路包括封装件,所述封装件包括多个引脚,其中所述多个引脚中的每个引脚被耦合到所述第二组焊盘中的相应的焊盘,其中所述多个引脚中的每个引脚明确地与所述经调节的电压中的相应的经调节的电压相关联;
其中所述放大器级包括用于所述经调节的电压中的每个经调节的电压的多个输入端子中的相应的输入端子,其中所述多个输入端子中的第一输入端子在所述裸片内未被连接到所述电子转换器电路的所述相应的输出端子,并且其中所述放大器级的所述第一输入端子被耦合到所述裸片的另外的焊盘;并且
其中所述另外的焊盘经由引线键合被耦合到所述多个引脚中的第一引脚,所述第一引脚与所述相应的经调节的电压相关联,或者
所述另外的焊盘经由引线键合被耦合到另外的引脚,所述另外的引脚被配置成在外部被耦合到所述多个引脚中的第二引脚,所述第二引脚与所述相应的经调节的电压相关联。
11.一种包括裸片的集成电路,其特征在于,所述裸片包括:
第一电路,其被配置成响应于第一时钟信号而生成多个脉冲宽度调制(PWM)信号;
第一多个焊盘,其被配置成基于所述多个PWM信号而提供多个经放大的PWM信号,其中所述第一多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部低通或带通滤波器;
放大器级,其具有被配置成接收所述多个PWM信号的输入和被配置成提供所述多个经放大的PWM信号的输出,其中所述放大器级包括:
多个半桥,所述多个半桥中的每个半桥包括:
相应的高侧开关,
相应的低侧开关,以及
相应的输出节点,其被耦合到所述第一多个焊盘中的相应的焊盘,
多个高侧驱动器电路和低侧驱动器电路,其被配置成驱动所述多个半桥,以及
多个第一控制电路,其被配置成根据所述多个PWM信号而生成用于所述多个高侧驱动器电路和所述低侧驱动器电路的控制信号;
两个电源焊盘,其被配置成接收电源电压,所述电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘;
两个焊盘,其被配置成被耦合到多个外部电容器中的外部电感器;
第二多个焊盘,其中所述第二多个焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压,其中所述第二多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部电容器;
电子转换器电路,其被配置成生成所述经调节的电压,以便向所述多个高侧驱动器电路、所述多个低侧驱动器电路和所述多个第一控制电路供电,其中所述电子转换器电路包括:
多个输出端子中的相应的输出端子,所述相应的输出端子被耦合到所述第二多个焊盘中的相应的焊盘,用于所述经调节的电压中的每个经调节的电压,
第一组电子开关,其被配置成将所述两个焊盘选择性地耦合到所述两个电源焊盘,以用于控制流过所述外部电感器的电流,
第二组电子开关,其被配置成将所述两个焊盘顺序地耦合到所述多个输出端子,以利用流过所述外部电感器的所述电流对所述多个外部电容器充电,以及
第二控制电路,其被配置成响应于第二时钟信号而驱动所述第一组电子开关和所述第二组电子开关,以便将所述经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值;以及
控制块,包括振荡器电路,所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号,以将所述第一组电子开关和所述第二组电子开关的开关动作与所述放大器级的所述多个半桥的开关动作同步。
12.根据权利要求11所述的集成电路,其特征在于,所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号,使得:
所述第二时钟信号的频率对应于所述第一时钟信号的频率;
所述第二时钟信号的所述频率对应于所述第一时钟信号的所述频率的倍数;或者
所述第一时钟信号的所述频率对应于所述第二时钟信号的所述频率的倍数。
13.根据权利要求12所述的集成电路,其特征在于,所述第一电路被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成所述多个PWM信号中的每个PWM信号,并且其中所述振荡器电路被配置成将不同的相位差应用于所述相应的第一时钟信号和所述第二时钟信号中的每个时钟信号。
14.根据权利要求11所述的集成电路,其特征在于,所述振荡器电路包括集成振荡器或锁相环(PLL)。
15.根据权利要求11所述的集成电路,其特征在于,所述第一电路包括:
对于所述多个PWM信号中的每个相应的PWM信号,用于接收模拟音频信号的相应的端子;三角波形生成器,其被配置成响应于相应的第一时钟信号而生成三角波形信号;以及比较器,其被配置成通过将所述模拟音频信号与所述三角波形信号进行比较来生成所述相应的PWM信号;
信号生成器,其被配置成生成所述模拟音频信号;或者
第一焊盘和通信接口,其被配置成接收数字音频数据;以及处理电路,其被配置成将所述数字音频数据转换为所述模拟音频信号。
16.根据权利要求11所述的集成电路,其特征在于:
所述经调节的电压中的第一电压以所述两个电源焊盘中的所述负极焊盘为基准,其中所述第二多个焊盘中的第三焊盘被配置成经由所述相应的外部电容器被耦合到所述两个电源焊盘中的所述负极焊盘,所述第三焊盘被配置成承载所述第一电压;并且
所述裸片还包括另外的焊盘,其中所述电子转换器电路被配置成在所述另外的焊盘处生成另外的电压,其中所述经调节的电压中的第二电压以所述另外的电压为基准,其中所述第二多个焊盘中的第四焊盘被配置成经由所述相应的外部电容器被耦合到所述另外的焊盘,所述第四焊盘被配置成承载所述第二电压。
17.根据权利要求16所述的集成电路,其特征在于,所述第二电压用于向所述放大器级的所述第一控制电路供电。
18.根据权利要求16所述的集成电路,其特征在于,所述多个半桥中的每个半桥被耦合在所述两个电源焊盘之间,并且其中所述电子转换器电路被配置成将所述另外的电压调节为根据所述电源电压的值而确定的值。
19.根据权利要求16所述的集成电路,其特征在于:
所述第一组电子开关包括第一电子开关和第二电子开关,所述第一电子开关被耦合在所述正极焊盘和所述两个焊盘中的第一焊盘之间,所述第二电子开关被耦合在所述两个焊盘中的第二焊盘和所述负极焊盘之间;
所述第二组电子开关包括第三电子开关和第四电子开关,所述第三电子开关被耦合在所述两个焊盘中的所述第二焊盘和所述第四焊盘之间,所述第四电子开关被耦合在所述两个焊盘中的所述第一焊盘和所述另外的焊盘之间;并且
所述第二控制电路被配置成:
监控所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的电压,
在充电阶段期间,闭合所述第一电子开关和所述第二电子开关,以增加流过所述外部电感器的电流,
在放电阶段期间,闭合所述第三电子开关和所述第四电子开关,以利用所述电流对被耦合在所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的所述相应的外部电容器充电,以增加所述第四焊盘和所述另外的焊盘之间的所述经调节的电压中的第一经调节的电压,以及
调节所述充电阶段或所述放电阶段的持续时间,使得所述第一经调节的电压对应于所述相应的目标值。
20.一种音频放大器,其特征在于,包括:
包括裸片的集成电路,所述裸片包括:
第一电路,其被配置成响应于第一时钟信号而生成多个脉冲宽度调制(PWM)信号;
第一多个焊盘,其被配置成基于所述多个PWM信号而提供多个经放大的PWM信号,其中所述第一多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部低通或带通滤波器;
放大器级,其具有被配置成接收所述多个PWM信号的输入和被配置成提供所述多个经放大的PWM信号的输出,其中所述放大器级包括:
多个半桥,所述多个半桥中的每个半桥包括:
相应的高侧开关,
相应的低侧开关,以及
相应的输出节点,其被耦合到所述第一多个焊盘中的相应的焊盘,
多个高侧驱动器电路和低侧驱动器电路,其被配置成驱动所述多个半桥,以及
多个第一控制电路,其被配置成根据所述多个PWM信号而生成用于所述多个高侧驱动器电路和所述低侧驱动器电路的控制信号;
两个电源焊盘,其被配置成接收电源电压,所述电源焊盘包括正极焊盘和负极焊盘;
两个焊盘,其被配置成被耦合到多个外部电容器中的外部电感器;
第二多个焊盘,其中所述第二多个焊盘中的每个相应的焊盘被配置成提供经调节的电压中的相应的经调节的电压,其中所述第二多个焊盘中的每个焊盘被配置成被耦合到相应的外部电容器;
电子转换器电路,其被配置成生成所述经调节的电压,以便向所述多个高侧驱动器电路、所述多个低侧驱动器电路和所述多个第一控制电路供电,其中所述电子转换器电路包括:
多个输出端子中的相应的输出端子,所述相应的输出端子被耦合到所述第二多个焊盘中的相应的焊盘,用于所述经调节的电压中的每个经调节的电压,
第一组电子开关,其被配置成将所述两个焊盘选择性地耦合到所述两个电源焊盘,以用于控制流过所述外部电感器的电流,
第二组电子开关,其被配置成将所述两个焊盘顺序地耦合到所述多个输出端子,以利用流过所述外部电感器的所述电流对所述多个外部电容器充电,以及
第二控制电路,其被配置成响应于第二时钟信号而驱动所述第一组电子开关和所述第二组电子开关,以便将所述经调节的电压中的每个经调节的电压调节到相应的目标值;以及
控制块,包括振荡器电路,所述振荡器电路被配置成生成所述第一时钟信号和所述第二时钟信号,以将所述第一组电子开关和所述第二组电子开关的开关动作与所述放大器级的所述多个半桥的开关动作同步;
多个低通或带通滤波器,其被耦合到所述集成电路的所述第一多个焊盘;
所述外部电感器,其被耦合到所述集成电路的所述两个焊盘;以及
所述多个外部电容器,其被耦合到所述集成电路的所述第二多个焊盘。
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