TWI765741B - 一種功率放大器及車載音訊系統 - Google Patents

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Abstract

本申請公開了一種功率放大器及車載音訊系統。其中，所述功率放大器包括：至少兩個第一橋接式放大電路以及至少兩個第二橋接式放大電路，所述至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個包括第一信號輸入端，所述至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個包括第二信號輸入端；所述第一橋接式放大電路中的每一個的第一負載的負極分別通過一選通電路與所述第二橋接式放大電路中的每一個的第二負載的正級耦接；其中，回應於所述至少兩個第一橋接式放大電路中的一個第一橋接式放大電路的所述第一信號輸入端所輸入的輸入信號和所述至少兩個第二橋接式放大電路中的一個第二橋接式放大電路的所述第二信號輸入端所輸入的輸入信號均小於預設閾值，使在所述至少兩個第一橋接式放大電路中的所述第一信號輸入端所輸入的輸入信號小於所述預設閾值的一個第一橋接式放大電路和所述至少兩個第二橋接式放大電路中的所述第二信號輸入端所輸入的輸入信號小於所述預設閾值的一個第二橋接式放大電路之間的選通電路導通，以共用負載電流。

Description

一種功率放大器及車載音訊系統
本申請案主張2020年6月10日提出申請之中國專利申請案第202010525870.6號為主之優先權利益，將其整個揭示內容併入本文以供參考。
本申請涉及積體電路技術領域，特別是涉及一種功率放大器及車載音訊系統。
AB類功率放大器以音質好，效率高於A類而廣泛應用於娛樂系統。AB類功率放大器理論最大效率只有75%，長時間播放容易造成晶片過熱從而引起晶片性能衰退甚至燒毀等風險。因此，如何提高效率就成為功率放大器設計的重要考慮點。
一般地，可以採用以下方案來降低功耗，方案一是採用H類功率放大器以減少功耗，方案二是設計D類功率放大器來減小功耗。但是，對於方案一，H類功率放大器通過調節輸入電源來達到節省功耗，但需要調節電源控制晶片，成本較高；而對於方案二，採用D類功率放大器由於採用高速時鐘信號，容易在音訊端產生干擾，電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)問題難解決，且D類功率放大器需要配置電感，成本較高。
本申請之主要目的，即在於提供一種功率放大器及車載音訊系統，能夠提高AB類功率放大器的效率。
為了解決上述問題，本申請第一方面提供了一種功率放大器，所述功率放大器包括：至少兩個第一橋接式放大電路以及至少兩個第二橋接式放大電路，所述至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個包括第一信號輸入端，所述至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個包括第二信號輸入端；所述第一橋接式放大電路中的每一個的第一負載的負極分別通過一選通電路與所述第二橋接式放大電路中的每一個的第二負載的正級耦接；其中，回應於所述至少兩個第一橋接式放大電路中的一個第一橋接式放大電路的所述第一信號輸入端所輸入的輸入信號和所述至少兩個第二橋接式放大電路中的一個第二橋接式放大電路的所述第二信號輸入端所輸入的輸入信號均小於預設閾值，使在所述至少兩個第一橋接式放大電路中的所述第一信號輸入端所輸入的輸入信號小於所述預設閾值的一個第一橋接式放大電路和所述至少兩個第二橋接式放大電路中的所述第二信號輸入端所輸入的輸入信號小於所述預設閾值的一個第二橋接式放大電路之間的選通電路導通，以共用負載電流。
為了解決上述問題，本申請第二方面提供了一種車載音訊系統，所述車載音訊系統包括上述第一方面的功率放大器。
依據上述特徵，區別於先前技術，本發明提出的功率放大器包括至少兩個第一橋接式放大電路以及至少兩個第二橋接式放大電路，每個第一橋接式放大電路的負載的負極分別通過一選通電路與每個第二橋接式放大電路的負載的正級耦接；其中，在第一橋接式放大電路的信號輸入端所輸入的輸入信號小於預設閾值時，選通電路導通，並籍由選通電路將第一橋接式放大電路的負載電流傳送至第二橋接式放大電路的負載。通過在第一橋接式放大電路的信號輸入端所輸入的輸入信號小於預設閾值時，選通電路導通，並籍由選通電路將第 一橋接式放大電路的負載電流傳送至第二橋接式放大電路的負載，可以使第一橋接式放大電路和第二橋接式放大電路之間共用電流，以提高橋接式放大電路的效率，從而使功率放大器可以達到較大功耗的節省，提高AB類功率放大器的效率。
10:第一橋接式放大電路
101:第一信號輸入端
111:第一選通電路
IL:負載電流
121:第二信號輸入端
12:第二橋接式放大電路
102:第一差分放大器
103:第二差分放大器
122:第三差分放大器
123:第四差分放大器
100:第一負載
120:第二負載
104:第一共模回饋電路
1040:第一共模運算放大器
1041:第一共模回饋電阻
1042:第二共模回饋電阻
124:第二共模回饋電路
1240:第二共模運算放大器
1241:第三共模回饋電阻
1242:第四共模回饋電阻
16:共模電平輸入電路
160:固定電源
161:第一電阻
162:第二電阻
112:第二選通電路
114:第四選通電路
134:第三共模回饋電路
1340:第三共模運算放大器
1341:第五共模回饋電阻
1342:第六共模回饋電阻
144:第四共模回饋電路
1440:第四共模運算放大器
1441:第七共模回饋電阻
1442:第八共模回饋電阻
130:第三負載
140:第四負載
133:第六差分放大器
132:第五差分放大器
143:第八差分放大器
142:第七差分放大器
13:第三橋接式放大電路
131:第三信號輸入端
113:第三選通電路
141:第四信號輸入端
14:第四橋接式放大電路
La1、La2、Lb1、Lb2:功耗曲線圖
S61、S62:步驟
15:控制電路
第1圖係本申請功率放大器一實施例的結構示意圖；
第2圖係本申請一應用場景的功率放大器的結構示意圖；
第3圖和第4圖係第1圖的功率放大器和現有的AB類功率放大器的功耗的模擬曲線示意圖；
第5圖係本申請功率放大器的控制方法一實施例的流程示意圖。
第6圖係控制電路一實施例的示意圖。
第7圖係功率放大器又一實施例的結構示意圖。
下面結合說明書附圖，對本申請實施例的方案進行詳細說明。
以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統結構、介面、技術之類的具體細節，以便透徹理解本申請。
本文中術語“系統”和“網路”在本文中常被可互換使用。本文中術語“和/或”，僅僅是一種描述關聯物件的關聯關係，表示可以存在三種關係，例如，A和/或B，可以表示：單獨存在A，同時存在A和B，單獨存在B這三種情況。另外，本文中字元“/”，一般表示前後關聯物件是一種“或”的關係。此外，本文中的“多”表示兩個或者多於兩個。
本申請提供一種功率放大器，如第1圖所示，第1圖是本申請功率放大器一實施例的結構示意圖。本實施例的功率放大器包括：至少兩個第一橋接式放大電路10以及至少兩 個第二橋接式放大電路12；每個第一橋接式放大電路10的第一負載100的負極分別通過第一選通電路111與每個第二橋接式放大電路12的第二負載120的正級耦接；其中，在第一橋接式放大電路10的第一信號輸入端101所輸入的輸入信號和第二橋接式放大電路12的第二信號輸入端121所輸入的輸入信號都小於預設閾值時，第一選通電路111導通，並籍由第一選通電路111將第一橋接式放大電路10的負載電流IL傳送至第二橋接式放大電路12的第二負載120，或籍由第一選通電路111將第二橋接式放大電路12的負載電流IL傳送至第一橋接式放大電路10的第一負載100，使第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12之間能夠共用負載電流。當第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12具有不同的負載電流時，負載電流將從第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12中具有較大電流的一個傳送至第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12中具有較小電流的另一個。每個第一橋接式放大電路10的第一負載100的負極並不耦接至其他第一橋接式放大電路10的第一負載的正極。每個第二橋接式放大電路12的第二負載120的負極並不耦接至其他第二橋接式放大電路12的第二負載120的正極。
本實施例中，通過在第一橋接式放大電路10的第一信號輸入端101所輸入的輸入信號小於預設閾值並且第二橋接式放大電路12的第二信號輸入端121所輸入的輸入信號也小於預設閾值時，第一選通電路111導通，並籍由第一選通電路111將第一橋接式放大電路10的負載電流IL傳送至第二橋接式放大電路12的第二負載120或籍由第一選通電路111將第二橋接式放大電路12的負載電流IL傳送至第一橋接式放大電路10的第一負載100，可以使第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12之間共用電流，以提高橋接式放大電路 的效率，從而使功率放大器可以達到較大功耗的節省，提高AB類功率放大器的效率。
進一步地，第一橋接式放大電路10包括第一差分放大器102、第二差分放大器103和第一共模回饋電路104，第一差分放大器102的正輸入端和第二差分放大器103的正輸入端分別與第一信號輸入端101相連接，第一差分放大器102的輸出端和第二差分放大器103的輸出端之間連接有第一負載100，第一共模回饋電路104的輸入端用於輸入共模電平，第一共模回饋電路104的輸出端作為第一差分放大器102和第二差分放大器103的共模電路輸入端，以穩定第一差分放大器102和第二差分放大器103的輸出級共模電平；第二橋接式放大電路12包括第三差分放大器122、第四差分放大器123和第二共模回饋電路124，第三差分放大器122的正輸入端和第四差分放大器123的正輸入端分別與第二信號輸入端121相連接，第三差分放大器122的輸出端和第四差分放大器123的輸出端之間連接有第二負載120，第二共模回饋電路124的輸入端用於輸入共模電平，第二共模回饋電路124的輸出端作為第三差分放大器122和第四差分放大器123的共模電路輸入端，以穩定第三差分放大器122和第四差分放大器123的輸出級共模電平。第二共模回饋電路124還配置成用於，在第二信號輸入端121輸入的信號在小於預設閾值的小信號和超過預設閾值的大信號之間切換時，穩定地輸出共模電壓。
進一步地，第一共模回饋電路104包括第一共模運算放大器1040、第一共模回饋電阻1041和第二共模回饋電阻1042；第一共模運算放大器1040的輸出端作為第一差分放大器102和第二差分放大器103的共模電路輸入端，第一共模回饋電阻1041的兩端分別與第二差分放大器103的輸出端和第一共模運算放大器1040的第二輸入端相連接，第二共模回饋電阻1042的一端與第一共模運算放大器1040的第二輸入端 相連接，第二共模回饋電阻1042的另一端接地。第一共模回饋電路104還配置成用於，在第一信號輸入端101輸入的信號在小於預設閾值的小信號和超過預設閾值的大信號之間切換時，穩定地輸出共模電壓。
第二共模回饋電路124包括第二共模運算放大器1240、第三共模回饋電阻1241和第四共模回饋電阻1242；第二共模運算放大器1240的輸出端作為第三差分放大器122和第四差分放大器123的共模電路輸入端，第三共模回饋電阻1241的兩端分別與第三差分放大器122的輸出端和第二共模運算放大器1240的第二輸入端相連接，第四共模回饋電阻1242的一端與第二共模運算放大器1240的第二輸入端相連接，第四共模回饋電阻1242的另一端接地。
可以理解的是，當第一選通電路111閉合時，第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12均有一端通過第一選通電路111連接在一起，且分別通過第一共模回饋電路104和第二共模回饋電路124實現穩定在共模電平。
在一實施方式中，功率放大器還包括共模電平輸入電路16；共模電平輸入電路16分別與第一共模運算放大器1040的第一輸入端和第二共模運算放大器1240的第一輸入端相連接。可以理解的是，第一共模運算放大器1040的第一輸入端和第二共模運算放大器1240的第一輸入端通過共模電平輸入電路16輸入有固定共模電平，而第一共模運算放大器1040的第二輸入端通過第一共模回饋電阻1041和第二共模回饋電阻1042來取得共模電平，第二共模運算放大器1240的第二輸入端通過第三共模回饋電阻1241和第四共模回饋電阻1242來取得共模電平。
具體地，共模電平輸入電路16包括串聯電連接的固定電源160、第一電阻161和第二電阻162，第二電阻162遠離第一電阻161的一端接地，第二電阻162靠近第一電阻161 的一端分別與第一共模運算放大器1040的第一輸入端和第二共模運算放大器1240的第一輸入端相連接。通過固定電源160、第一電阻161和第二電阻162的配合為第一共模運算放大器1040的第一輸入端和第二共模運算放大器1240的第一輸入端輸入固定共模電平，當固定電源的供電電壓為VCC，第一電阻DE阻值為R1，第二電阻的阻值為R2，則固定共模電平為VCC*R2/(R1+R2)。
可以理解的是，功率放大器還包括第6圖中示出的控制電路，控制電路15與第一選通電路111耦接，控制電路15用於根據第一信號輸入端101和第二信號輸入端121所輸入的輸入信號的大小來控制第一選通電路111進行斷開或者導通。
在一實施例中，功率放大器為音訊放大器，第一橋接式放大電路10的第一負載100和第二橋接式放大電路12的第二負載120均為揚聲器。可以理解的是，AB類功率放大器以音質和效率上妥協而廣泛應用於音訊領域，AB類功率放大器為了在小信號音訊輸入時音質的提升達到接近A類功率放大器的效果，在無信號時也會讓輸出電晶體處於微導通狀態，為了在更寬的功率範圍以接近A類功率放大器的形式工作，偏置電流將會調到非常高的地方，從而導致功率放大器的效率急劇下降並產生大量熱量，而晶片長期處於高溫狀態下降導致晶片可靠性急劇下降。為了解決該問題，本申請將高效模式(HE mode)引入到AB類功率放大器的設計中，根據音訊信號的特性，將第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12在輸入為音訊小信號時通過第一選通電路111連接，利用第一選通電路111的連接，可以使第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12之間共用電流，以提高橋接式放大電路的效率。
由於第1圖中的第一橋接式放大電路10和第二橋接式放大電路12均有兩個，因此每個第一橋接式放大電路10的第二差分放大器103的輸出端和每個第二橋接式放大電路12的第三差分放大器122的輸出端之間均通過一選通電路111相連接。為了便於理解，將第1圖中的兩個第一橋接式放大電路10分別標示為第一橋接式放大電路10和第四橋接式放大電路14、將兩個第二橋接式放大電路12分別標示為第二橋接式放大電路12和第三橋接式放大電路13，第一橋接式放大電路10的第一負載100的負極通過第一選通電路111與第二橋接式放大電路12的第二負載120的正級耦接，第一橋接式放大電路10的第一負載100的負極通過第二選通電路112與第三橋接式放大電路13的第三負載130的正級耦接，第三橋接式放大電路13包括第五差分放大器132、第六差分放大器133和第三共模回饋電路134，第五差分放大器132的正輸入端和第六差分放大器133的正輸入端分別與第三信號輸入端131相連接，第五差分放大器132的輸出端和第六差分放大器133的輸出端之間連接有第三負載130，第三共模回饋電路134的輸入端用於輸入共模電平，第三共模回饋電路134的輸出端作為第五差分放大器132和第六差分放大器133的共模電路輸入端，以穩定第五差分放大器132和第六差分放大器133的輸出級共模電平；第四橋接式放大電路14的第四負載140的負極通過第三選通電路113與第三橋接式放大電路13的第三負載130的正級耦接，第四橋接式放大電路14的第四負載140的負極通過第四選通電路114與第二橋接式放大電路12的第二負載120的正級耦接。如第1圖所示，第一橋接式放大電路10的第一負載100的負極不耦接至第四橋接式放大電路14的第四負載140的正極。每個第二橋接式放大電路12的第二負載120的正極不耦接至第三橋接式放大電路13的第三負載130的負極。
第四橋接式放大電路14包括第七差分放大器142、第八差分放大器143和第四共模回饋電路144，第七差分放大器142的正輸入端和第八差分放大器143的正輸入端分別與第四信號輸入端141相連接，第七差分放大器142的輸出端和第八差分放大器143的輸出端之間連接有第四負載140，第四共模回饋電路144的輸入端用於輸入共模電平，第四共模回饋電路144的輸出端作為第七差分放大器142和第八差分放大器143的共模電路輸入端，以穩定第七差分放大器142和第八差分放大器143的輸出級共模電平。具體地，第三共模回饋電路134包括第三共模運算放大器1340、第五共模回饋電阻1341和第六共模回饋電阻1342；第三共模運算放大器1340的輸出端作為第五差分放大器132和第六差分放大器133的共模電路輸入端，第五共模回饋電阻1341的兩端分別與第五差分放大器132的輸出端和第三共模運算放大器1340的第二輸入端相連接，第六共模回饋電阻1342的一端與第三共模運算放大器1340的第二輸入端相連接，第六共模回饋電阻1342的另一端接地；第四共模回饋電路144包括第四共模運算放大器1440、第七共模回饋電阻1441和第八共模回饋電阻1442；第四共模運算放大器1440的輸出端作為第七差分放大器142和第八差分放大器143的共模電路輸入端，第七共模回饋電阻1441的兩端分別與第八差分放大器143的輸出端和第四共模運算放大器1440的第二輸入端相連接，第八共模回饋電阻1442的一端與第四共模運算放大器1440的第二輸入端相連接，第八共模回饋電阻1442的另一端接地；共模電平輸入電路16中的第二電阻162靠近第一電阻161的一端分別與第一共模運算放大器1040的第一輸入端、第二共模運算放大器1240的第一輸入端、第三共模運算放大器1340的第一輸入端和第四共模運算放大器1440的第一輸入端相連接。
如第6圖所示，控制電路15可耦接至第一選通電路111、第二選通電路112、第三選通電路113和第四選通電路114中的每一個。控制電路15可耦接至第一信號輸入端101、第二信號輸入端121、第三信號輸入端131和第四信號輸入端141中的每一個。控制電路15配置成獲得從第一信號輸入端101、第二信號輸入端121、第三信號輸入端131、和第四信號輸入端141輸入的輸入信號。控制電路15配置成根據從第一信號輸入端101、第二信號輸入端121、第三信號輸入端131、和第四信號輸入端141輸入的輸入信號，控制第一選通電路111、第二選通電路112、第三選通電路113和第四選通電路114中的每一個斷開或導通。
在一個實施例中，控制電路15耦接到選通電路。控制電路15配置成根據從至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個的第一信號輸入端輸入的第一輸入信號和從至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個的第二信號輸入端輸入的第二輸入信號，控制選通電路斷開或導通，使得至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個和至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個處於導通狀態或非導通狀態。
在一個實施例中，控制電路15配置成選擇至少兩個第一橋接式放大電路中具有小於預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路和至少兩個第二橋接式放大電路中具有小於預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路導通，使得至少兩個第一橋接式放大電路中具有小於預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路和至少兩個第二橋接式放大電路中具有小於預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路通過對應選通電路共用負載電流。
在一個實施例中，控制電路15配置成選擇至少兩個第一橋接式放大電路中具有小於預設閾值的第一輸入信號 的所有第一橋接式放大電路和至少兩個第二橋接式放大電路中具有小於預設閾值的第二輸入信號的所有第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路導通，使得具有小於預設閾值的第一輸入信號的每一個第一橋接式放大電路和具有小於預設閾值的第二輸入信號的每一個第二橋接式放大電路通過對應選通電路共用負載電流。
在一個實施例中，控制電路15配置成選擇至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路不與至少兩個第二橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流。控制電路15還配置成選擇至少兩個第二橋接式放大電路中具有大於預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路不與至少兩個第一橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流。
在一個實施例中，控制電路15配置成選擇至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於預設閾值的第一輸入信號的全部第一橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得具有大於預設閾值的第一輸入信號的每一個第一橋接式放大電路不與至少兩個第二橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流。控制電路15還配置成選擇至少兩個第二橋接式放大電路中具有大於預設閾值的第二輸入信號的全部第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得具有大於預設閾值的第二輸入信號的每一個第二橋接式放大電路不與至少兩個第一橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流。
可以理解的是，本實施例中的功率放大器可以通過第一選通電路111、第二選通電路112、第三選通電路113 以及第四選通電路114中的一者來控制一個第一橋接式放大電路10和一個第二橋接式放大電路12中的任何兩個通道以實現高效模式的選擇，從而達到在各信號輸入端所輸入的輸入信號為不同大小、不同相位時，至少兩個第一橋接式放大電路10的每一個通道能夠與至少兩個第二橋接式放大電路12的每一個通道共用電流以節約電流，以提高各橋接式放大電路的效率，從而使功率放大器可以達到較大功耗的節省，提高AB類功率放大器的效率。
在一個實施例中，僅一個第一橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號，並且僅一個第二橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號。僅一個選通電路導通，使得具有小於預設閾值的輸入信號的該僅一個第一橋接式放大電路和具有小於預設閾值的輸入信號的該僅一個第二橋接式放大電路可共用負載電流。
在一個實施例中，僅一個第一橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號，而兩個或更多個第二橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號。兩個或更多個選通電路導通，使得具有小於預設閾值的輸入信號的每一個第二橋接式放大電路可以與具有小於預設閾值的輸入信號的該僅一個第一橋接式放大電路共用負載電流。
在一個實施例中，兩個或更多個第一橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號，而僅一個第二橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號。兩個或更多個選通電路導通，使得具有小於預設閾值的輸入信號的每一個第一橋接式放大電路可以與具有小於預設閾值的輸入信號的該僅一個第二橋接式放大電路共用負載電流。
在一個實施例中，所有第一橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號，而所有第二橋接式放大電路具有小於預設閾值的輸入信號。所有選通電路導通，使得具有小於預 設閾值的輸入信號的每一個第一橋接式放大電路可以與具有小於預設閾值的輸入信號的每一個第二橋接式放大電路共用負載電流。
在一個實施例中，一個第一橋接式放大電路具有大於預設閾值的輸入信號。與具有大於預設閾值的輸入信號的這一個第一橋接式放大電路連接的所有選通電路都斷開，使得具有大於預設閾值的輸入信號的這一個第一橋接式放大電路不能與任何一個第二橋接式放大電路共用負載電流。
在一個實施例中，一個第二橋接式放大電路具有大於預設閾值的輸入信號。與具有大於預設閾值的輸入信號的這一個第二橋接式放大電路連接的所有選通電路都斷開，使得具有大於預設閾值的輸入信號的這一個第二橋接式放大電路不能與任何一個第一橋接式放大電路共用負載電流。
在一個實施例中，所有第一橋接式放大電路具有大於預設閾值的輸入信號，和/或所有第二橋接式放大電路具有大於預設閾值的輸入信號。所有選通電路都斷開，使得具有大於預設閾值的輸入信號的每一個第一橋接式放大電路不能與具有大於預設閾值的輸入信號的任何一個第二橋接式放大電路共用負載電流。
可選的，如第7圖所示，第一橋接式放大電路10的第一負載100的負極也可通過第六選通電路116耦接至第四橋接式放大電路14的第四負載140的正極。第二橋接式放大電路12的第二負載120的正極也可通過第五選通電路115耦接至第三橋接式放大電路13的第三負載130的負極。因此，至少四個橋接式放大電路中的每兩個都通過選通電路彼此耦接，而選通電路分別耦接至至少四個橋接式放大電路中的每兩個中的一個的負載的負極和另一個的負載的正極。回應於從至少四個橋接式放大電路中的每兩個的信號輸入端輸入的兩個 輸入信號都小於預設閾值，該選通電路導通，使得至少四個橋接式放大電路中的每兩個可通過選通電路共用負載電流。
請參閱第2圖，第2圖是本申請一應用場景的功率放大器的結構示意圖。在一應用場景中，第一橋接式放大電路10的第一信號輸入端101、第二橋接式放大電路12的第二信號輸入端121和第四橋接式放大電路14的第四信號輸入端141所輸入的輸入信號均為小於預設閾值的小信號，而第三橋接式放大電路13的第三信號輸入端131所輸入的輸入信號為超過預設閾值的大信號；由於AB類功率放大器在小信號時能讓輸出電晶體處於導通狀態，但是存在待命功率的浪費及功率效率的損失，因此，可以將第一選通電路111和第四選通電路114閉合，使得第一橋接式放大電路10、第二橋接式放大電路12和第四橋接式放大電路14之間可以共用電流，於是第一橋接式放大電路10、第二橋接式放大電路12和第四橋接式放大電路14在達到所需的輸出功率所消耗的實際功耗要小於現有的AB類功率放大器，即可以提高第一橋接式放大電路10、第二橋接式放大電路12和第四橋接式放大電路14的效率，同時，由於第三信號輸入端131所輸入的輸入信號為超過預設閾值的大信號，第三橋接式放大電路13通過標準橋接模式可以達到所需的輸出功率，因此，需要將第二選通電路112和第三選通電路113斷開，以將第三橋接式放大電路13與其他的橋接式放大電路斷開。
本申請還提供一種車載音訊系統，該車載音訊系統包括如上所述的功率放大器。在一應用場景中，第1圖所示的功率放大器為車載音訊系統中的音訊放大器，第一負載100、第二負載120、第三負載130和第四負載140分別為左前揚聲器、左後揚聲器、右前揚聲器和右後揚聲器，由於隨著現在音響系統的提升，音源輸入通常會進行信號處理以達到身歷聲效果，從而導致各信號輸入端的音訊信號不但大小不一致， 且相位也不相同。本申請的功率放大器在第一信號輸入端101、第二信號輸入端121、第三信號輸入端131和第四信號輸入端141輸入小信號時，通過第一選通電路111、第二選通電路112、第三選通電路113以及第四選通電路114導通，從而可以實現4橋高效模式；具體地，當第一信號輸入端101、第二信號輸入端121、第三信號輸入端131和第四信號輸入端141輸入的信號都低於預設閾值時，4個通道中分別各有一端通過第一選通電路111、第二選通電路112、第三選通電路113以及第四選通電路114連接在一起並穩定在共模值，而其他4端將輸出大信號來實現負載揚聲器的播放。另外，當輸入的信號超過預設閾值時，各共模回饋電路的輸入端將同時進行切換以保證輸出的共模電平正常。因此，功率放大器可以通過各選通電路來控制不同通道之間的導通和斷開，從而實現任意通道間的高效模式選擇，使得不但在各信號輸入端輸入的信號一致時可以降低功耗，在各信號輸入端輸入的信號不一致時也能達到較大功耗的節省。
請參閱第3圖和第4圖，第3圖和第4圖是第1圖的功率放大器和現有的AB類功率放大器的功耗的模擬曲線示意圖。分別對第1圖的功率放大器和現有的AB類功率放大器的功耗進行模擬驗證，其中，第3圖是輸入信號為相同大小且相同相位時輸出功率(橫坐標，POUT)與輸出級功耗(縱坐標，PDISS)的曲線示意圖，La1為本申請功率放大器的功耗曲線圖，La2為現有的AB類功率放大器的功耗曲線圖，第4圖是輸入信號為相同大小且相位相差90°時輸出功率(橫坐標，POUT)與輸出級功耗(縱坐標，PDISS)的曲線示意圖，Lb1為本申請功率放大器的功耗曲線圖，Lb2為現有的AB類功率放大器的功耗曲線圖。根據模擬結果可以發現，無論是輸入信號為相同大小且相同相位，或者輸入信號為相同大小且相 位不同，採用本申請的功率放大器在輸出同等功率時所消耗的功耗遠低於現有的傳統AB類功率放大器。
本申請還提供一種功率放大器的控制方法。請參閱第5圖，第5圖是本申請功率放大器的控制方法一實施例的流程示意圖。本實施例中，該控制方法應用於上述任意一種功率放大器且由控制電路15執行，包括以下步驟：
S61：分別接收第一橋接式放大電路和第二橋接式放大電路對應的信號輸入端所輸入的輸入信號。
S62：根據輸入信號的大小來控制選通電路進行斷開或者導通，以使第一橋接式放大電路與第二橋接式放大電路之間斷開或者導通。
具體地，上述步驟S62具體包括：判斷輸入信號的大小是否大於預設閾值；若是，則控制選通電路進行斷開，以使第一橋接式放大電路與第二橋接式放大電路之間斷開；若否，則控制選通電路進行導通，以籍由選通電路將第一橋接式放大電路的負載電流傳送至第二橋接式放大電路的負載。
本實施例中，通過分別接收第一橋接式放大電路和第二橋接式放大電路對應的信號輸入端所輸入的輸入信號，當輸入信號大於預設閾值時，控制選通電路進行斷開，此時第一橋接式放大電路和第二橋接式放大電路將進入標準橋接模式以達到所需輸出功率，而當輸入信號為小於預設閾值的小信號時，控制選通電路進行導通，籍由選通電路將第一橋接式放大電路的負載電流傳送至第二橋接式放大電路的負載，從而使功率放大器可以達到較大功耗的節省，提高AB類功率放大器的效率。
在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的方法和功率放大器，可以通過其它的方式實現。例如，以上所描述的功率放大器實施方式僅僅是示意性的，例如，模組或單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現 時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或元件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特徵可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦接或直接耦接或通信連接可以是通過一些介面，裝置或單元的間接耦接或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。
作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位於一個地方，或者也可以分佈到多個網路單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施方式方案的目的。
另外，在本申請各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以採用硬體的形式實現，也可以採用軟體功能單元的形式實現。
集成的單元如果以軟體功能單元的形式實現並作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個電腦可讀取存儲介質中。基於這樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟體產品的形式體現出來，該電腦軟體產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一台電腦設備(可以是個人電腦，伺服器，或者網路設備等)或處理器(processor)執行本申請各個實施方式方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬碟、唯讀記憶體(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光碟等各種可以存儲程式碼的介質。
應當理解，上述示例性實施例旨在說明而非限制本公開。應當理解，根據任何示例實施例描述的任何元件可以添加到其他實施例中，或者在其他實施例中被取代。示例性實 施例也能夠組合使用。在不脫離本公開的精神的情況下，能夠對示例性實施例進行修改。上述示例性實施例說明了本公開的範圍，但並不限制本公開的範圍。
取決於具體的實施例，所描述的方法中的一些操作能夠被移除，也能夠添加其他操作，並且操作順序也能夠改變。還應當理解，涉及方法的說明書描述和權項可包括一些操作的標號。然而，這些標號僅用於識別這些操作，並不暗示這些操作的順序。
10:第一橋接式放大電路
101:第一信號輸入端
111:第一選通電路
121:第二信號輸入端
12:第二橋接式放大電路
102:第一差分放大器
103:第二差分放大器
122:第三差分放大器
123:第四差分放大器
100:第一負載
120:第二負載
104:第一共模回饋電路
1040:第一共模運算放大器
1041:第一共模回饋電阻
1042:第二共模回饋電阻
124:第二共模回饋電路
1240:第二共模運算放大器
1241:第三共模回饋電阻
1242:第四共模回饋電阻
16:共模電平輸入電路
160:固定電源
161:第一電阻
162:第二電阻
112:第二選通電路
114:第四選通電路
134:第三共模回饋電路
1340:第三共模運算放大器
1341:第五共模回饋電阻
1342:第六共模回饋電阻
144:第四共模回饋電路
1440:第四共模運算放大器
1441:第七共模回饋電阻
1442:第八共模回饋電阻
130:第三負載
140:第四負載
133:第六差分放大器
132:第五差分放大器
143:第八差分放大器
142:第七差分放大器
13:第三橋接式放大電路
131:第三信號輸入端
113:第三選通電路
141:第四信號輸入端
14:第四橋接式放大電路

Claims (13)

  1. 一種功率放大器，包括：至少兩個第一橋接式放大電路，其中，所述至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個包括第一信號輸入端，以及至少兩個第二橋接式放大電路，其中，所述至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個包括第二信號輸入端；所述第一橋接式放大電路中的每一個的第一負載的負極分別通過一選通電路與所述第二橋接式放大電路中的每一個的第二負載的正級耦接；其中，回應於所述至少兩個第一橋接式放大電路中的一個第一橋接式放大電路的所述第一信號輸入端所輸入的輸入信號和所述至少兩個第二橋接式放大電路中的一個第二橋接式放大電路的所述第二信號輸入端所輸入的輸入信號均小於預設閾值，使在所述至少兩個第一橋接式放大電路中的所述第一信號輸入端所輸入的輸入信號小於所述預設閾值的一個第一橋接式放大電路和所述至少兩個第二橋接式放大電路中的所述第二信號輸入端所輸入的輸入信號小於所述預設閾值的一個第二橋接式放大電路之間的選通電路導通，以共用負載電流。
  2. 如請求項1所述的功率放大器，其中，所述至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個都包括第一差分放大器、第二差分放大器和第一共模回饋電路，所述第一差分放大器的正輸入端和所述第二差分放大器的正輸入端分別與第一信號輸入端相連接，所述第一差分放大器的輸出端和所述第二差分放大器都連接到所述第一負載，所述第一差分放大器的負輸入端和所述第二差分放大器的負輸入端分別與所述第一共模回饋電路的輸出端相連接，所述第一共模回饋電路的輸入端用於輸入第一共模電平；所述至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個都包括第三差分放大器、第四差分放大器和第二共模回饋電路，所述第三差分放大器的正輸入端和所述第四差 分放大器的正輸入端分別與第二信號輸入端相連接，所述第三差分放大器的輸出端和所述第四差分放大器的輸出端都連接到所述第二負載，所述第三差分放大器的負輸入端和所述第四差分放大器的負輸入端分別與所述第二共模回饋電路的輸出端相連接，所述第二共模回饋電路的輸入端用於輸入第二共模電平。
  3. 如請求項2所述的功率放大器，其中，所述第一共模回饋電路包括第一共模運算放大器、第一共模回饋電阻和第二共模回饋電阻；所述第一差分放大器的負輸入端和所述第二差分放大器的負輸入端分別與所述第一共模運算放大器的輸出端相連接，所述第一共模回饋電阻的一端與所述第二差分放大器的輸出端相連接，且所述第一共模回饋電阻的另一端與所述第一共模運算放大器的第二輸入端相連接，所述第二共模回饋電阻的一端與所述第一共模運算放大器的第二輸入端相連接，所述第二共模回饋電阻的另一端接地；所述第二共模回饋電路包括第二共模運算放大器、第三共模回饋電阻和第四共模回饋電阻；所述第三差分放大器的負輸入端和所述第四差分放大器的負輸入端分別與所述第二共模運算放大器的輸出端相連接，所述第三共模回饋電阻的一端與所述第三差分放大器的輸出端相連接，且所述第三共模回饋電阻的另一端與所述第二共模運算放大器的第二輸入端相連接，所述第四共模回饋電阻的一端與所述第二共模運算放大器的第二輸入端相連接，所述第四共模回饋電阻的另一端接地。
  4. 如請求項3所述的功率放大器，其中，所述功率放大器還包括共模電平輸入電路；所述共模電平輸入電路分別與所述第一共模運算放大器的第一輸入端和所述第二共模運算放大器的第一輸入端相連接。
  5. 如請求項4所述的功率放大器，其中，所述共模電平輸入電路包括串聯電連接的固定電源、第一電阻和第二電阻，所述第二電阻遠離所述第一電阻的一端接地，所述第二電阻靠近所述第一電阻的 一端分別與所述第一共模運算放大器的第一輸入端和所述第二共模運算放大器的第一輸入端相連接。
  6. 如請求項1所述的功率放大器，其中，還包括控制電路，其中，所述控制電路耦接至所述選通電路，所述控制電路配置成根據從所述至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個的所述第一信號輸入端輸入的第一輸入信號和從所述至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個的第二信號輸入端輸入的第二輸入信號，控制所述選通電路斷開或導通，使得所述至少兩個第一橋接式放大電路中的每一個和所述至少兩個第二橋接式放大電路中的每一個處於導通狀態或非導通狀態。
  7. 如請求項6所述的功率放大器，其中，所述控制電路配置成：選擇所述至少兩個第一橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路和所述至少兩個第二橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路打開，使得所述至少兩個第一橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路和所述至少兩個第二橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路通過所述對應選通電路共用負載電流。
  8. 如請求項6所述的功率放大器，其中，所述控制電路配置成：選擇所述至少兩個第一橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第一輸入信號的所有第一橋接式放大電路和所述至少兩個第二橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第二輸入信號的所有第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路打開，使得所述第一橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第一輸入信號的每一個第一橋接式放大電路和所述第二橋接式放大電路中具有小於所述預設閾值的第二輸入信號的每一個第二橋接式放大電路通過所述對應選通電路共用負載電流。
  9. 如請求項6所述的功率放大器，其中，所述控制電路配置成：選擇所述至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於所述預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得所述至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於所述預設閾值的第一輸入信號的一個第一橋接式放大電路不與所述至少兩個第二橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流；以及選擇所述至少兩個第二橋接式放大電路中具有大於所述預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得所述至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於所述預設閾值的第二輸入信號的一個第二橋接式放大電路不與所述至少兩個第一橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流。
  10. 如請求項6所述的功率放大器，其中，所述控制電路配置成：選擇所述至少兩個第一橋接式放大電路中具有大於所述預設閾值的第一輸入信號的所有第一橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得具有大於所述預設閾值的第一輸入信號的每一個第一橋接式放大電路不與所述至少兩個第二橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流；以及選擇所述至少兩個第二橋接式放大電路中具有大於所述預設閾值的第二輸入信號的所有第二橋接式放大電路，並且控制對應選通電路斷開，使得具有大於所述預設閾值的第二輸入信號的每一個第二橋接式放大電路不與所述至少兩個第一橋接式放大電路中的任何一個共用負載電流。
  11. 如請求項1所述的功率放大器，其中，所述功率放大器為音訊放大器，所述第一負載為第一揚聲器，且所述第二負載為第二揚聲器。
  12. 一種車載音訊系統，包括如請求項1-11任一項所述的功率放大器。
  13. 一種功率放大器，包括：至少四個橋接式放大電路，其中，所述至少四個橋接式放大電路中的每一個都 包括信號輸入端；其中，所述至少四個橋接式放大電路中的每兩個通過選通電路彼此耦接，所述選通電路分別耦接至所述至少四個橋接式放大電路中的每兩個中的一個的第一負載的負極和另一個的第二負載的正極；回應於從所述至少四個橋接式放大電路中的每兩個的信號輸入端輸入的兩個輸入信號都小於預設閾值，對應選通電路打開，使得所述至少四個橋接式放大電路中的每兩個可通過所述對應選通電路共用負載電流。
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