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一种音频功率 放大器的多相升压电源电路

阅读：232发布：2021-06-07

专利汇可以提供一种音频功率放大器的多相升压电源电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开一种音频功率放大器的多相升压电源电路，包括：PWM 信号发生控制单元，用于输出至少两组频率相同且相位等分360°的PWM信号；PWM信号驱动单元，数量与PWM信号相匹配，且分别与PWM信号发生控制单元连接；电源升压单元，数量与PWM信号相匹配，且每个电源升压单元的控制端分别与一个PWM信号驱动单元连接，每个电源升压单元的输入端用于接收外部的电源信号，每个电源升压单元的输出端连接在一起进行汇流输出。将电源信号平均分配到至少两个电源升压单元进行放大和汇流输出，从而形成多相升压电源，与单相电源相比，在输出功率相同时，输出电流被平均分配到每相升压电源上，可以降低电路的总消耗功率，从而提升汽车音频功率放大器电源的效率。，下面是一种音频功率放大器的多相升压电源电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于，包括：
PWM 信号发生控制单元(1)，用于输出至少两组频率相同且相位等分360°的PWM信号；
PWM信号驱动单元(2)，数量与所述PWM信号相匹配，且分别与所述PWM信号发生控制单元(1)连接，每个所述PWM信号驱动单元(2)用于接收一组所述PWM信号，并将所述PWM信号进行放大输出；
电源升压单元(3)，数量与所述PWM信号相匹配，且每个所述电源升压单元(3)的控制端与一个所述PWM信号驱动单元(2)连接，每个所述电源升压单元(3)的输入端用于接收外部的电源信号，每个所述电源升压单元(3)的输出端连接在一起进行汇流输出。
2.如权利要求1所述的音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于：每个所述电源升压单元(3)包括开关管(31)、电感和二极管，开关管(31)的控制端与所述PWM信号驱动单元(2)连接，开关管(31)的高压端与电感的一端连接，开关管(31)的低压端接地，电感的另一端用于接收外部的电源信号，开关管(31)的高压端还与二极管的正极连接，二极管的负极通过滤波电路(34)接地，二极管用于输出整流信号。
3.如权利要求2所述的音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于：所述开关管(31)的低压端与接地端之间还连接有电流采样单元(35)，电流采样单元(35)的输出端与所述PWM信号发生控制单元(1)的电流采样端连接。
4.如权利要求3所述的音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于：所述电流采样单元(35)包括第一电阻(351)、第二电阻(352)和第一电容(353)，第一电阻(351)的第一端接地，第一电阻(351)的第二端与所述开关管(31)的低压端连接，第二电阻(352)的第一端与所述开关管(31)的低压端连接，第二电阻(352)的第二端与所述PWM信号发生控制单元(1)的电流采样端连接，第二电阻(352)的第二端还通过第一电容(353)接地。
5.如权利要求1或4所述的音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于：每个所述电源升压单元(3)的输出端还均连接有电压采样单元(6)，电压采样单元(6)的输出端与所述PWM信号发生控制单元(1)的反馈端连接。
6.如权利要求5所述的音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于：所述电压采样单元(6)包括第三至第五电阻R8和第二电容C15，第三电阻R10的第一端和第四电阻R9的第一端并联后分别与每个电源升压单元(3)的输出端连接，第三电阻R10的第二端通过第二电容C15与第五电阻R8的第一端连接，第五电阻R8的第二端接地，第五电阻R8的第二端还与所述PWM信号发生控制单元(1)的反馈端连接，第四电阻R9的第二端与第五电阻R8的第一端连接。
7.如权利要求1所述的音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于：所述PWM信号发生控制单元(1)包括型号为TPS40090的芯片。
8.如权利要求1所述的音频功率放大器的多相升压电源电路，其特征在于：所述PWM信号驱动单元(2)包括型号为EG27324的芯片。

说明书全文

一种音频功率放大器的多相升压电源电路

技术领域

[0001] 本实用新型涉及汽车音频功率放大器的电源领域，具体涉及一种音频功率放大器的多相升压电源电路。

背景技术

[0002] 目前，普通汽车音频功率放大器的电源是来自车载发电机或蓄电池。因普通汽车蓄电池为额定的12V，导致直接用蓄电池供电的音频功率放大器输出功率只能做到较小的30Wrms@10％THD输出；而市面上大功率的汽车音频功率放大器则普遍采用推挽式开关升压电源，但大功率推挽开关电源存在开关变压器体积大、绕制复杂和开关频率较低等特点，导致一般汽车音频功率放大器电源的效率、体积和输出纹波系数都不够理想。
发明内容

[0003] 针对现有技术的不足，本实用新型提供一种音频功率放大器的多相升压电源电路，用于解决汽车音频功率放大器电源的效率不够理想的问题。

[0004] 本实用新型的内容如下：

[0005] 一种音频功率放大器的多相升压电源电路，包括：

[0006] PWM 信号发生控制单元，用于输出至少两组频率相同且相位等分360°的PWM信号；

[0007] PWM信号驱动单元，数量与所述PWM信号相匹配，且分别与所述PWM信号发生控制单元连接，每个所述PWM信号驱动单元用于接收一组所述PWM信号，并将所述PWM信号进行放大输出；

[0008] 电源升压单元，数量与所述PWM信号相匹配，且每个所述电源升压单元的控制端与一个所述PWM信号驱动单元连接，每个所述电源升压单元的输入端用于接收外部的电源信号，每个所述电源升压单元的输出端连接在一起进行汇流输出。

[0009] 优选的，每个所述电源升压单元包括开关管、电感和二极管，开关管的控制端与所述PWM信号驱动单元连接，开关管的高压端与电感的一端连接，开关管的低压端接地，电感的另一端用于接收外部的电源信号，开关管的高压端还与二极管的正极连接，二极管的负极通过滤波电路接地，二极管用于输出整流信号。

[0010] 优选的，所述开关管的低压端与接地端之间还连接有电流采样单元，电流采样单元的输出端与所述PWM信号发生控制单元的电流采样端连接。

[0011] 优选的，所述电流采样单元包括第一电阻、第二电阻和第一电容，第一电阻的第一端接地，第一电阻的第二端与所述开关管的低压端连接，第二电阻的第一端与所述开关管的低压端连接，第二电阻的第二端与所述PWM信号发生控制单元的电流采样端连接，第二电阻的第二端还通过第一电容接地。

[0012] 优选的，每个所述电源升压单元的输出端还均连接有电压采样单元，电压采样单元的输出端与所述PWM信号发生控制单元的反馈端连接。

[0013] 优选的，所述电压采样单元包括第三至第五电阻和第二电容，第三电阻的第一端和第四电阻的第一端并联后分别与每个电源升压单元的输出端连接，第三电阻的第二端通过第二电容与第五电阻的第一端连接，第五电阻的第二端接地，第五电阻的第二端还与所述PWM信号发生控制单元的反馈端连接，第四电阻的第二端与第五电阻的第一端连接。

[0014] 优选的，所述PWM信号发生控制单元包括型号为TPS40090的芯片。

[0015] 优选的，所述PWM信号驱动单元包括型号为EG27324的芯片。

[0016] 本实用新型的有益效果为：本实用新型将电源信号平均分配到至少两个电源升压单元进行放大和汇流输出，从而形成多相升压电源，与传统的单相电源相比，在输出功率相同时，输出电流被平均分配到每相升压电源上，可以降低电路的总消耗功率，从而提升汽车音频功率放大器电源的效率。附图说明

[0017] 图1所示为本实用新型实施例的电路原理框图1；

[0018] 图2所示为本实用新型实施例的电源升压单元的原理框图1；

[0019] 图3所示为本实用新型实施例的电源升压单元的原理框图2；

[0020] 图4所示为本实用新型实施例的电流采样单元的电路原理图；

[0021] 图5所示为本实用新型实施例的电路原理框图2；

[0022] 图6所示为本实用新型实施例的电压采样单元的电路原理图；

[0023] 图7所示为本实用新型实施例的电路原理图。

具体实施方式

[0024] 上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

[0025] 请参照图1，本实施例公开的一种音频功率放大器的多相升压电源电路，包括电源信号输入单元4、输出单元5、PWM信号发生控制单元1、PWM信号驱动单元2和电源升压单元3，电源信号输入单元4分别与PWM信号发生控制单元1、PWM信号驱动单元2和电源升压单元3连接，电源升压单元3与输出单元5连接。

[0026] PWM信号发生控制单元1用于输出至少两组频率相同且相位等分360°的PWM信号，例如当输出两组PWM信号时，PWM信号的相位为180°，当输出三组PWM信号时，PWM信号的相位为120°。

[0027] PWM信号驱动单元2的数量与PWM信号相匹配，且分别与PWM信号发生控制单元1连接，每个PWM信号驱动单元2用于接收一组PWM信号，并将PWM信号进行放大输出。

[0028] 电源升压单元3的数量与PWM信号相匹配，且每个电源升压单元3的控制端与一个PWM信号驱动单元2连接，每个电源升压单元3的输入端用于接收外部的电源信号，每个电源升压单元3的输出端连接在一起进行汇流输出，电源升压单元3受控于PWM信号并用于将电源信号升压输出。

[0029] 请参照图2，电源升压单元3采用BOOST型电源升压电路，每个电源升压单元3包括开关管31、电感32和二极管33，本实施例的开关管31优选MOS管，开关管31的控制端与PWM信号驱动单元2连接，开关管31的高压端与电感32的一端连接，开关管31的低压端接地，电感32的另一端用于接收外部的电源信号，开关管31的高压端还与二极管33的正极连接，二极管33的负极通过滤波电路34接地，二极管33用于输出整流信号，PWM信号驱动单元2驱动开关管31导通和关闭，同时电感32进行储能和释放电能的动作，利用电源和电感32串联的接法可以使电源升压单元3的输出电压高于电源电压，即进行升压转换，升压转换后的信号通过整流滤波可减小纹波。

[0030] 请参照图3，为了使输出的最大输出电流可控，开关管31的低压端与接地端之间还连接有电流采样单元35，电流采样单元35的输出端与PWM信号发生控制单元1的电流采样端连接。PWM信号发生控制单元1采集来自每个电流采样单元35的采样信号，并根据采样信号调节每组PWM信号的占空比，实现每相电路电流平均输出的目的。若采样电流超过预设的最大输出电流值，则PWM信号发生控制单元1进入保护模式，直至输出电流下降至正常水平后才解除。

[0031] 请参照图4，电流采样单元35包括第一电阻351、第二电阻352和第一电容353，第一电阻351的第一端接地，第一电阻351的第二端与开关管31的低压端连接，第二电阻352的第一端与开关管31的低压端连接，第二电阻352的第二端与PWM信号发生控制单元1的电流采样端连接，第二电阻352的第二端还通过第一电容353接地。第一电阻351和第二电阻352为电流采样电阻，用于将电流信号转换为电压信号并送入PWM信号发生控制单元1。

[0032] 请参照图5，为了使输出电压稳定，每个电源升压单元3的输出端还均连接有电压采样单元6，电压采样单元6的输出端与PWM信号发生控制单元1的反馈端连接，PWM信号发生控制单元1根据电压采样单元6的信号调节每路PWM信号的占空比来调节开关管31的开关时间，从而使输出电压控制在所需的电压值范围内。

[0033] 请参照图6，电压采样单元6包括第三至第五电阻R8和第二电容C15，第三电阻R10的第一端和第四电阻R9的第一端并联后分别与每个电源升压单元3的输出端连接，第三电阻R10的第二端通过第二电容C15与第五电阻R8的第一端连接，第五电阻R8的第二端接地，第五电阻R8的第二端还与PWM信号发生控制单元1的反馈端连接，第四电阻R9的第二端与第五电阻R8的第一端连接。

[0034] 请参照图7，本实施例的PWM信号发生控制单元1包括TI公司出品的型号为TPS40090的芯片U1及其外围电路，TPS40090芯片具有最多输出4组PWM 控制信号以及输出频率、电压和保护电流可调等特点，PWM信号发生控制单元1产生4组频率为500KHz、相位相差90°的方波信号，并将方波信号送入PWM信号驱动单元2进行放大。其中，芯片U1的引脚PWM1、引脚PWM2、引脚PWM3和引脚PWM4为PWM信号发生控制单元1的信号输出端，芯片U1的引脚CS1、引脚CS2、引脚CS3和引脚CS4为PWM信号发生控制单元1的电流采样端，芯片U1的引脚FB为PWM信号发生控制单元1的反馈端。

[0035] PWM信号驱动单元2包括型号为EG27324的芯片，由于EG27324的芯片为双组驱动芯片，本实施例采用两片EG27324芯片(U2、U3)分别对应4组方波信号，EG27324芯片具有电源电压宽、静态功耗小、输出带载能力强、输入输出延时短以及性价比高的特点。放大后的方波信号驱动电源升压单元3进行升压转换，升压转换后的信号经过整流滤波后汇流输出。

[0036] 本实施例通过PWM信号发生控制单元1、PWM信号驱动单元2和电源升压单元3组成多相电源，与单相电源相比，在输出功率相同时，输出电流被平均分配到每相升压电源上，根据消耗功率与负载电流之间的关系公式：P＝I2R，4相电源的消耗功率可见4相电源总消耗功率只是普通单相电源的1/4，可以降低电路的总消耗功率，从而提升汽车音频功率放大器电源的效率。由于采用多相电源，流经每相电源的电流变小，因此在可以选用磁芯尺寸更小、漆包铜线直径更小的电感32，从而减小产品的体积。此外，得益于多相电源相位之间的相位差，经过整流的直流信号在汇流后纹波远低于一般单相电源，即在相同的滤波条件下，本实施例的输出纹波系数更小。

[0037] 以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。在本实用新型的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

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