CN211531282U - 一种功率放大电路和功率放大芯片 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种功率放大电路，该功率放大电路包括：电感、功率放大芯片以及电容滤波模块；其中，电感的一端与电源电压连接，电感的另一端与功率放大芯片的输入端连接；电容滤波模块包括第一滤波模块，第一滤波模块的一端与功率放大芯片的输出端连接，第一滤波模块的另一端与扬声器连接；本申请实施例同时还公开了一种功率放大芯片。

Description

一种功率放大电路和功率放大芯片

技术领域

本申请涉及但不限于电路技术领域，尤其涉及一种功率放大电路和功率放大芯片。

背景技术

功率放大器能够将来自信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。目前，相关技术中的扬声器的功率放大电路设置比较复杂，至少需要三种以上的电子元器件构成多个外围电路以协同扬声器工作，如此，布局困难且产品设计复杂，进而导致后续器件维护也较为繁琐。

实用新型内容

本申请实施例期望提供一种功率放大电路和功率放大芯片，解决了相关技术中扬声器的功率放大电路设置比较复杂，至少需要三种以上的电子元器件构成多个外围电路以协同扬声器工作，如此，布局困难且产品设计复杂，进而导致后续器件维护也较为繁琐的问题，优化了功率放大芯片的内部结构，提高了功率放大芯片的信号处理性能。

本申请的技术方案是这样实现的：

一种功率放大电路，所述功率放大电路包括：电感、功率放大芯片以及电容滤波模块；其中，

所述电感的一端与电源电压连接，所述电感的另一端与所述功率放大芯片的输入端连接；

所述电容滤波模块包括第一滤波模块，所述第一滤波模块的一端与所述功率放大芯片的输出端连接，所述第一滤波模块的另一端与扬声器连接。

可选的，所述电容滤波模块还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块包括第一电容和第二电容，其中，所述第一电容的正极与所述电源电压连接，所述第一电容的负极接地；所述第一电容的两端并联所述第二电容。

可选的，所述功率放大电路还包括电压保护模块，所述电压保护模块的一端与所述功率放大芯片的输入端连接，所述电压保护模块的另一端接地。

可选的，所述电压保护模块包括第一支路，所述第一支路包括第三电容，所述功率放大芯片的输入端包括第一输入端，所述第一输入端与所述第三电容的正极连接，所述第三电容的负极接地。

可选的，所述电压保护模块包括第二支路，所述第二支路包括第四电容，所述功率放大芯片的输入端包括第二输入端，所述第二输入端与所述第四电容的正极连接，所述第四电容的负极接地。

可选的，所述电压保护模块包括第三支路，所述第三支路包括第五电容、第六电容和第七电容，所述功率放大芯片的输入端包括第三输入端、第四输入端和第五输入端，所述第二输入端经过所述第四电容接地；其中，

所述第三输入端与所述第五电容的正极连接，所述第五电容的负极接地；

所述第四输入端与所述第六电容的正极连接，所述第六电容的负极接地；

所述第五输入端与所述第七电容的正极连接，所述第七五电容的负极接地；

所述第五电容的正极与所述第四电容的正极连接；

所述第六电容的正极与所述第四电容的正极连接；

所述第七电容的正极与所述第四电容的正极连接。

可选的，所述电感、所述功率放大芯片、所述电容滤波模块以及所述电压保护模块集成在同一印制电路板上。

一种功率放大芯片，应用于上述的功率放大电路，所述功率放大芯片包括输入接口、信号处理回路以及输出接口；

其中，所述输入接口通过所述信号处理回路与所述输出接口连接；

所述信号处理回路，用于调节所述扬声器的增益，以使所述扬声器的输出信号的振幅在额定振幅范围内。

可选的，所述功率放大芯片还包括反馈回路，所述反馈回路与所述信号处理回路连接，用于调节所述输出信号。

可选的，所述功率放大芯片还包括检测回路，所述检测回路与所述反馈回路连接，用于检测所述扬声器的工作电压和/或所述扬声器的工作温度。

可选的，所述功率放大芯片还包括保护电路，用于在所述扬声器的工作电压大于阈值电压时降低所述工作电压。

本申请实施例所提供的功率放大电路和功率放大芯片，其中，功率放大电路包括：电感、功率放大芯片以及电容滤波模块；其中，电感的一端与电源电压连接，电感的另一端与功率放大芯片的输入端连接；电容滤波模块包括第一滤波模块，第一滤波模块的一端与功率放大芯片的输出端连接，第一滤波模块的另一端与扬声器连接；也就是说，本申请实施例提供的功率放大电路在功率放大芯片的外围仅用电感和电容两种电子元器件，便构建了协同扬声器工作的外围电路，如此，不仅简化了电子元器件的种类，也降低了布局的难度，便于后续器件维护，节约了设计成本。

附图说明

图1为本申请的实施例提供的一种功率放大电路的结构示意图；

图2为本申请的实施例提供的另一种功率放大电路的结构示意图；

图3为本申请的实施例提供的又一种功率放大电路的结构示意图；

图4为本申请的实施例提供的一种功率放大芯片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。

功率放大器能够将来自信号源的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。目前，相关技术中的扬声器的功率放大电路设置比较复杂，至少需要三种以上的电子元器件构成多个外围电路以协同扬声器工作，如此，布局困难且产品设计复杂，进而导致后续器件维护也较为繁琐。

针对上述的技术问题，本申请实施例提供一种功率放大电路，该功率放大电路可与移动电话(如手机)、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴式设备等移动终端集成设置，还可与不便移动的台式计算机、桌面电脑等集成设置。

图1为本申请实施例提供的功率放大电路1，该功率放大电路1包括：电感11、功率放大芯片12以及电容滤波模块；其中，

上述电感11的一端与电源电压连接，上述电感11的另一端与上述功率放大芯片12的输入端连接；这里，电感11用于稳定输入电信号。图1中电感11 用L5201标示。

上述电容滤波模块包括第一滤波模块13，上述第一滤波模块13的一端与上述功率放大芯片的输出端连接，上述第一滤波模块13的另一端与扬声器连接。在实际应用中，参见图1所示，第一滤波模块13包括电容C5204和电容C5205，这里，电容滤波模块用于滤除功率放大芯片的输出信号中不稳定的信号，确保输入扬声器的信号更平滑，提升扬声器的音效。需要说明的是，本申请实施例提供的功率放大电路在功率放大芯片外设置少量的电阻和电容，形成一个带扬声器的闭环控制的驱动系统。

在一些实施例中，功率放大芯片可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。

本申请实施例所提供的功率放大电路包括：电感、功率放大芯片以及电容滤波模块；其中，电感的一端与电源电压连接，电感的另一端与功率放大芯片的输入端连接；电容滤波模块的一端与功率放大芯片的输出端连接，电容滤波模块的另一端与扬声器连接；也就是说，本申请实施例提供的功率放大电路在功率放大芯片的外围仅用电感和电容两种电子元器件，便构建了协同扬声器工作的外围电路，如此，不仅简化了电子元器件的种类，也降低了布局的难度，便于后续器件维护，节约了设计成本。

图2为本申请实施例提供的功率放大电路1，该功率放大电路1包括：电感11、功率放大芯片12以及电容滤波模块；其中，

上述电感11的一端与电源电压连接，上述电感11的另一端与上述功率放大芯片12的输入端连接；这里，电感11用于稳定输入电信号。

上述电容滤波模块包括第一滤波模块13，上述第一滤波模块13的一端与上述功率放大芯片12的输出端连接，上述第一滤波模块13的另一端与扬声器连接；这里，第一滤波模块13用于滤除功率放大芯片12的输出信号中不稳定的信号，确保输入扬声器的信号更平滑，提升扬声器的音效。

本申请一些实施例中，上述电容滤波模块还包括第二滤波模块14，上述第二滤波模块14包括第一电容C5201和第二电容C5202，其中，上述第一电容 C5201的正极与上述电源电压连接，上述第一电容C5201的负极接地；上述第一电容C5201的两端并联上述第二电容C5202；这里，第二滤波模块14用于稳定输入信号，确保电源电压在特定电压波动范围内波动。

本申请一些实施例中，参见图3所示，上述功率放大电路1还包括电压保护模块15，上述电压保护模块15的一端与上述功率放大芯片12的输入端连接，上述电压保护模块15的另一端接地；这里，电压保护模块15用于稳定输入输出信号，确保电源电压在特定电压波动范围内波动。

本申请一些实施例中，上述电压保护模块15包括第一支路，上述第一支路包括第三电容C5203，上述功率放大芯片12的输入端包括第一输入端，上述第一输入端与上述第三电容C5203的正极连接，上述第三电容C5203的负极接地。

本申请一些实施例中，上述电压保护模块15包括第二支路，上述第二支路包括第四电容C5206，上述功率放大芯片12的输入端包括第二输入端，上述第二输入端与上述第四电容C5206的正极连接，上述第四电容C5206的负极接地。

本申请一些实施例中，上述电压保护模块15包括第三支路，上述第三支路包括第五电容C5207、第六电容C5208和第七电容C5209，上述功率放大芯片 12的输入端包括第三输入端、第四输入端和第五输入端，上述第二输入端经过上述第四电容C5206接地；其中，

上述第三输入端与上述第五电容C5207的正极连接，上述第五电容C5207 的负极接地；

上述第四输入端与上述第六电容C5208的正极连接，上述第六电容C5208 的负极接地；

上述第五输入端与上述第七电容C5209的正极连接，上述第七电容C5209 的负极接地；

上述第五电容C5209的正极与上述第四电容C5206的正极连接；

上述第六电容C5208的正极与上述第四电容C5206的正极连接；

上述第七电容C5209的正极与上述第四电容C5206的正极连接。

图4为本申请实施例提供的功率放大芯片12的内部结构示意图，该功率放大芯片12包括：输入接口121、信号处理回路122以及输出接口123；

其中，输入接口121通过信号处理回路122与输出接口123连接；

信号处理回路122，用于调节扬声器的增益，以使扬声器的输出信号的振幅在额定振幅范围内。

本申请一些实施例中，功率放大芯片12还包括反馈回路124，反馈回路124 与信号处理回路122连接，用于调节输出信号。

本申请一些实施例中，功率放大芯片12还包括检测回路125，检测回路125 与反馈回路124连接，用于检测扬声器的工作电压和/或扬声器的工作温度。

本申请一些实施例中，功率放大芯片12还包括保护电路126，用于在扬声器的工作电压大于阈值电压时降低工作电压。

本申请一些实施例中，功率放大芯片12还包括两线式串行总线(Inter－Integrated Circuit，I2C)接口127，用于传输信号。

本申请一些实施例中，功率放大芯片12还包括数据存储寄存器128，用于存储参与运算的数据和运算结果。

本申请一些实施例中，功率放大芯片12还包括转化模块129，用于实现数模转化以及将高压的直流电变换为低压的直流电。

这里，对图3和图4中相关联内容进行说明，图4中SCL和SDA是I²C 通讯接口，对应图3中的F4接口；图4中MCLK是系统时钟接口，对应图3 中的F5；图4中RST是复位键，对应图3中的F6；图4中INT是中断，对应图3中的E3；图4中FS是数字音频同步信号接口，对应图3中的D1；图4中 BCK是数字音频位输入接口，对应图3中E1；图4中DATA0是音频信号输入通路，对应图3中D2；图4中DATA1是音频信号输出通路，对应图3中E2；图4中VBST VBAT是电池供电接口，对应图3中C1；图4中GNDB GNDD GNDP是地回路，对应图3中A3、C2、C4、B3、C3以及C5；图4中VDDP CLASS 回路供电，对应图3中A1、B2、A2以及B1；图4中OUTP为反转输出，OUTN 为不反转输出，分别对应图3中A5和D5；图4中VSP对应图3中B6；图4 中VSN电压监测对应图3中C6；图4中VDDE数字回路供电，对应图3中 E5；图4中ADS1 ADS2数值信号地址，这个一般内置，不对外输出；图4中 TEST1、TEST2以及TESTN测试通路，分别对应图3中A4、B4以及B5。

在实际应用中，功率放大芯片12通过检测扬声器电流，实时监测样扬声器音圈的温度，进而将检测到的温度与扬声器的额定温度对比，动态的调节自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)的增益，使扬声器音圈温度一直在额定温度范围内。

本申请一些实施例中，上述功率放大芯片12包括信号处理回路122，用于调节上述扬声器的增益，以使上述扬声器的振幅在额定振幅范围内。

在实际应用中，功率放大芯片12内的数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)基于音腔模型函数对缓存单元中的音频信号进行计算，得到当前音频信号的振幅值，确认音频信号的振幅值后，再实时动态调节AGC的增益GAIN，确保扬声器的振幅在额定振幅范围内。

本申请一些实施例中，上述功率放大芯片包括滤波单元，由反谐振、低通、频带扩展、倾斜滤波器组成，可通过低通设置阶数和低频衰减频点，提高精度；频带扩展设置频宽和扩展频点等，倾斜滤波器设置转接点和增益。

本申请实施例提供的功率放大芯片可以分为两部分，音频信号通路和控制通路；其中，音频信号通路包括滤波单元、缓存单元、音量控制单元、校准信号源单元、数模转换(Digital to Analog Converter，DAC)单元和D类放大器 (Class D)单元。控制通路包括反馈回路、检测回路、信号处理回路。

本申请一些实施例中，上述电感、上述功率放大芯片、上述电容滤波模块以及上述电压保护模块集成在同一印制电路板上。进一步的，将上述功率放大电路集成在同一印制电路板上时，该印制电路板的布局可以参考如下要求，电源输入端电容靠近功率放大芯片对应管脚放置，VBST的输出电容尽量靠近 BST脚，CLASS D的输出滤波网络靠近芯片放置，以防止EMI辐射，且输出走线的宽度不小于0.3mm，需考虑过孔的电流通过能力，DC-DC的输入电源电池电压VBAT的走线宽度不小于0.8mm，考虑过孔的电流通过能力；VBST和 VDDP之前的走线不能有过孔，以防电感效应，因此走线必须在表层，不能在内层，且走线宽度不小于0.35mm。

由上述内容可知，本申请实施例提供的功率放大电路，减少了功率放大芯片的外围器件种类和数量，提高了功率放大芯片和扬声器之间的协同共同特性，且布局容易。同时，实现了功率放大电路放大倍数范围可调范围大，抗干扰能力强，功率放大电路调节灵敏度高，功率放大电路的功耗相对较小，散热好。

在本申请说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本申请说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路包括：电感、功率放大芯片以及电容滤波模块；其中，

所述电感的一端与电源电压连接，所述电感的另一端与所述功率放大芯片的输入端连接；

所述电容滤波模块包括第一滤波模块，所述第一滤波模块的一端与所述功率放大芯片的输出端连接，所述第一滤波模块的另一端与扬声器连接。

2.根据权利要求1所述的功率放大电路，其特征在于，所述电容滤波模块还包括第二滤波模块，所述第二滤波模块包括第一电容和第二电容，其中，所述第一电容的正极与所述电源电压连接，所述第一电容的负极接地；所述第一电容的两端并联所述第二电容。

3.根据权利要求2所述的功率放大电路，其特征在于，所述功率放大电路还包括电压保护模块，所述电压保护模块的一端与所述功率放大芯片的输入端连接，所述电压保护模块的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的功率放大电路，其特征在于，所述电压保护模块包括第一支路，所述第一支路包括第三电容，所述功率放大芯片的输入端包括第一输入端，所述第一输入端与所述第三电容的正极连接，所述第三电容的负极接地。

5.根据权利要求4所述的功率放大电路，其特征在于，所述电压保护模块包括第二支路，所述第二支路包括第四电容，所述功率放大芯片的输入端包括第二输入端，所述第二输入端与所述第四电容的正极连接，所述第四电容的负极接地。

6.根据权利要求5所述的功率放大电路，其特征在于，所述电压保护模块包括第三支路，所述第三支路包括第五电容、第六电容和第七电容，所述功率放大芯片的输入端包括第三输入端、第四输入端和第五输入端，所述第二输入端经过所述第四电容接地；其中，

所述第三输入端与所述第五电容的正极连接，所述第五电容的负极接地；

所述第四输入端与所述第六电容的正极连接，所述第六电容的负极接地；

所述第五输入端与所述第七电容的正极连接，所述第七电容的负极接地；

所述第五电容的正极与所述第四电容的正极连接；

所述第六电容的正极与所述第四电容的正极连接；

所述第七电容的正极与所述第四电容的正极连接。

7.根据权利要求3所述的功率放大电路，其特征在于，所述电感、所述功率放大芯片、所述电容滤波模块以及所述电压保护模块集成在同一印制电路板上。

8.一种功率放大芯片，其特征在于，应用于权利要求1至7中任一项所述的功率放大电路，所述功率放大芯片包括输入接口、信号处理回路以及输出接口；

其中，所述输入接口通过所述信号处理回路与所述输出接口连接；

所述信号处理回路，用于调节所述扬声器的增益，以使所述扬声器的输出信号的振幅在额定振幅范围内。

9.根据权利要求8所述的功率放大芯片，其特征在于，所述功率放大芯片还包括反馈回路，所述反馈回路与所述信号处理回路连接，用于调节所述输出信号。

10.根据权利要求9所述的功率放大芯片，其特征在于，所述功率放大芯片还包括检测回路，所述检测回路与所述反馈回路连接，用于检测所述扬声器的工作电压和/或所述扬声器的工作温度。

11.根据权利要求9所述的功率放大芯片，其特征在于，所述功率放大芯片还包括保护电路，用于在所述扬声器的工作电压大于阈值电压时降低所述工作电压。

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