发明名称 高效率之功率放大器系统
摘要 本发明之高效率之功率放大器系统,系藉由动态改变放大器之操作电压让输出效率得到提升,亦即让操作电压根据所欲放大之输入小信号进行动态改变,以最小化供应给放大器之操作电压,来避免无谓之功率消耗。
申请公布号 TW578369 申请公布日期 2004.03.01
申请号 TW091137560 申请日期 2002.12.26
申请人 星峰科技股份有限公司 发明人 杨李龙
分类号 H03F3/20 主分类号 H03F3/20
代理机构 代理人 蔡坤财 台北市中山区松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种高效率功率放大器系统,至少包含:一信号源,用以产生同步之弦波参考信号与输入信号;一脉波宽度调变产生器,接收一直流参考电位并根据该直流参考电位产生第一脉波宽度调变信号,同时根据该弦波参考信号,产生第二脉波宽度调变信号,及一逻辑控制信号;一电源电路,用以接收输入电源,并根据该第一脉波宽度调变信号将该输入电源转换成一对稳定直流电压源,同时根据该第二脉波宽度调变信号及该逻辑控制信号,将该对稳定直流电压源转换成与该弦波参考信号同相之类弦波电压;一回授电路,接收该电源电路之类弦波电压,并产生第一回授信号,其中该第一回授信号会被送至该脉波宽度调变产生器,来与该弦波参考信号进行比较以产生第二脉波宽度调变信号送至该电源电路以对该类弦波电压进行微调,同时该回授电路亦接收该对稳定直流电压源,并产生第二回授信号送至该脉波宽度调变产生器,用以与该直流参考电位进行比较以产生第一脉波宽度调变信号,送至该电源电路来对该对稳定直流电压源进行微调;以及一放大器电路,接收该类弦波电压作为操作电压源,并将该输入信号放大输出。2.如申请专利范围第1项之高效率功率放大器系统,其中上述该放大器电路,可为A类、B类放大器或AB类放大器电路。3.如申请专利范围第1项之高效率功率放大器系统,其中上述之类弦波电压相位与该弦波参考信号同相。4.如申请专利范围第1项之高效率功率放大器系统,其中上述该电源电路,用以接收该第一及第二脉波宽度调变信号,及逻辑控制信号,以输出类弦波电压,至少包括:一整流电路,接收一交流市电,将该交流市电整流成直流输出电压;第一切换电路,接收该直流输出电压,并根据该所接收之第一脉波宽度调变信号转换该直流输出电压为第三脉波宽度调变信号,并送至输出端;一变压器,调整该第三脉波宽度调变信号为所需之大小;以及一直流转交流电路,接收该调整后之第三脉波宽度调变信号,并将之转换成一对稳定直流电压源,然后根据该逻辑控制信号及该第二脉波宽度调变信号将该对稳定直流电压源转换成类弦波信号之电压输出,其中该类弦波信号与该参考弦波信号同相。5.如申请专利范围第4项之高效率功率放大器系统,更包括:一备用直流电压源,作为该交流市电断路时之备用电源;以及第二切换电路,接收该备用直流电压源之输出电压,并根据该所接收之第一脉波宽度调变信号转换该备用直流电压源之输出电压为第四脉波宽度调变信号,并送至输出端。6.如申请专利范围第5项之高效率功率放大器系统,其中上述之第二切换电路,系于该交流市电断路时,才会开始工作。7.如申请专利范围第5项之高效率功率放大器系统,其中当交流市电断路时,会启动该备用直流电压源,此时第二切换电路会根据该第一脉波宽度调变信号调变该备用直流电压源之输出电压为第四脉波宽度调变信号,并送至输出端,接着变压器会调整该第四脉波宽度调变信号为所需之大小,并传送至该直流转交流电路将之转换成一对稳定直流电压源后,并根据该逻辑控制信号及该第二脉波宽度调变信号将该对稳定直流电压源转换成类弦波信号之电压输出,其中该类弦波信号与该参考弦波信号同相。8.如申请专利范围第4项之高效率功率放大器系统,其中上述直流转交流电路更包括:第一二极体,其中该第一二极体系用以让该调整后之第三或第四脉波宽度调变信号之正电压通过,以于输出端产生一稳定直流正电压;第二二极体,其中该第二二极体系用以让该调整后之第三或第四脉波宽度调变信号之负电压通过,以于输出端产生一稳定直流负电压;第一切换开关,连接该第一二极体,其中该第一切换开关会根据该该逻辑控制信号及该第二脉波宽度调变信号做切换以输出正电压半波信号;以及第二切换开关,连接该第二二极体,其中该第二切换开关会根据该该逻辑控制信号及该第二脉波宽度调变信号做切换以输出负电压半波信号,其中该负电压半波信号与该正电压半波信号之相位差180度,因此在该第一与第二二切换开关之共同输出端会产生一类弦波信号。9.如申请专利范围第8项之高效率功率放大器系统,其中该第一二极体之输出端更被连接至一电容器。10.如申请专利范围第8项之高效率功率放大器系统,其中该第二二极体之输出端更被连接至一电容器。11.如申请专利范围第8项之高效率功率放大器系统,其中该第一与第二切换开关之共同接点更被连接至一电容器。12.如申请专利范围第4项之高效率功率放大器系统,其中上述之第一与第二切换电路可选用返驰式(Flyback)设计、顺向式(Forward)设计、推挽式(Push-pull)设计、半桥式(Half-bridge)设计或全桥式(Full-bridge)设计架构。13.一种可产生类弦波电压源系统,至少包含:一信号源,用以产生同步之弦波参考信号与输入信号;一脉波宽度调变产生器,接收一直流参考电位并根据该直流参考电位产生第一脉波宽度调变信号,同时根据该弦波参考信号,产生第二脉波宽度调变信号,及一逻辑控制信号;一电源电路,用以接收该第一及第二脉波宽度调变信号,及逻辑控制信号,以输出类弦波电压,至少包括:一整流电路,接收一交流市电,将该交流市电整流成直流输出电压;第一切换电路,接收该直流输出电压,并根据该所接收之第一脉波宽度调变信号转换该直流输出电压为第三脉波宽度调变信号;一变压器,调整该第三脉波宽度调变信号为所需之大小;以及一直流转交流电路,接收该调整后之第三脉波宽度调变信号,并将之转换成一对稳定直流电压源,然后根据该逻辑控制信号和第二脉波宽度调变信号将该对稳定直流电压源转换成类弦波信号之电压输出,其中该类弦波信号与该参考弦波信号同相;以及一回授电路,接收该电源电路之类弦波电压,并产生第一回授信号,其中该第一回授信号会被送至该脉波宽度调变产生器,来与该弦波参考信号进行比较以产生第二脉波宽度调变信号送至该电源电路以对该类弦波电压进行微调,同时该回授电路亦接收该对稳定直流电压源,并产生第二回授信号送至该脉波宽度调变产生器,用以与该直流参考电位进行比较以产生第一派波宽度调变信号,送至该电源电路来对该对稳定直流电压源进行微调。14.如申请专利范围第13项之可产生类弦波电压源系统,更包括:一备用直流电压源,作为该交流市电断路时之备用电源;以及第二切换电路,接收该备用直流电压源之输出电压,并根据该所接收之第一脉波宽度调变信号转换该备用直流电压源之输出电压为第四脉波宽度调变信号。15.如申请专利范围第14项之可产生类弦波电压源系统,其中上述之第二切换电路,系于该交流市电断路时,才会开始工作。16.如申请专利范围第14项之可产生类弦波电压源系统,其中当交流市电断路时,会启动该备用直流电压源,此时第二切换电路会根据该第一脉波宽度调变信号转换该备用直流电压源之输出电压为第四脉波宽度调变信号,并送至输出端,接着变压器会调整该第四脉波宽度调变信号为所需之大小,并传送至该直流转交流电路将之转换成一对稳定直流电压源,并根据该逻辑控制信号及该第二脉波宽度调变信号将该对稳定直流电压源转换成类弦波信号之电压输出,其中该类弦波信号与该参考弦波信号同相。17.如申请专利范围第13项之可产生类弦波电压源系统,其中上述之类弦波输出电压相位与该弦波参考信号同相。18.如申请专利范围第13项之可产生类弦波电压源系统,其中上述直流转交流电路更包括:第一二极体,其中该第一二极体系用以让该调整后之第三或第四脉波宽度调变信号之正电压通过,以于输出端产生一稳定直流正电压;第二二极体,其中该第二二极体系用以让该调整后之第三或第四脉波宽度调变信号之负电压通过,以于输出端产生一稳定直流负电压;第一切换开关,连接该第一二极体,其中该第一切换开关会根据该该逻辑控制信号及该第二脉波宽度调变信号做切换以输出正电压半波信号;以及第二切换开关,连接该第二二极体,其中该第二切换开关会根据该该逻辑控制信号及该第二脉波宽度调变信号做切换以输出负电压半波信号,其中该负电压半波信号与该正电压半波信号之相位差180度,因此在该第一与第二二切换开关之共同输出端会产生一类弦波信号。19.如申请专利范围第18项之可产生类弦波电压源系统,其中该第一二极体之输出端更被连接至一电容器。20.如申请专利范围第18项之可产生类弦波电压源系统,其中该第二二极体之输出端更被连接至一电容器。21.如申请专利范围第18项之可产生类弦波电压源系统,其中该第一与第二切换开关之共同接点更被连接至一电容器。22.如申请专利范围第13项之可产生类弦波电压源系统,其中上述之第一与第二切换电路可选用返驰式(Flyback)设计、顺向式(Forward)设计、推挽式(Push-pull)设计、半桥式(Half-bridge)设计或全桥式(Full-bridge)设计架构。23.一种产生高效率放大输出之方法,至少包含:利用一信号源,以产生互相同步之弦波参考信号与输入信号;根据该弦波参考信号,产生第一脉波宽度调变信号,及一逻辑控制信号,同时利用一直流参考电位产生第二脉波宽度调变信号;根据该第二脉波宽度调变信号将交流市电调转换成一对稳定直流电压源;根据该第一脉波宽度调变信号,及该逻辑控制信号,将该稳定直流电压源转换成与该弦波参考信号同相之类弦波电压;使用该类弦波输出电压,当作放大器电路之工作电压,以将该输入信号放大输出;以及使用一回授电路,对该稳定直流电压源与类弦波电压进行微调。24.如申请专利范围第23项产生高效率放大输出之方法,其中上述之使用一回授电路,对该稳定直流电压源与类弦波电压进行微调之方法,至少包含:回授该稳定直流电压源与类弦波电压,来分别与该直流参考电位与该弦波参考信号进行比较,以产生第一与第二脉波宽度调变信号;以及利用该第一与第二脉波宽度调变信号,对该稳定直流电压源与类弦波电压进行微调。25.如申请专利范围第23项产生高效率放大输出之方法,其中上述该放大器电路,可为A类、B类放大器或AB类放大器电路。26.如申请专利范围第23项产生高效率放大输出之方法,其中上述之类弦波输出电压相位与该弦波参考信号同相。27.如申请专利范围第23项产生高效率放大输出之方法,其中上述根据该第二脉波宽度调变信号将交流市电转换成一对稳定直流电压源,更包括:接收交流市电,并将该交流市电整流成直流输出电压;根据该第二脉波宽度调变信号转换该直流输出电压为第三脉波宽度调变信号;以及转换该第三脉波宽度调变信号为一对稳定直流电压源。28.如申请专利范围第23项产生高效率放大输出之方法,其中上述根据该第一脉波宽度调变信号,及该逻辑控制信号,将该对稳定直流电压源转换成与该弦波参考信号同相之类弦波电压,更包括:让该对稳定直流电压源之正电压通过,以于输出端产生一正电压;让该对稳定直流电压源之负电压通过,以于输出端产生一负电压;以及根据该该逻辑控制信号以及该第一脉波宽度调变信号,让该正电压与该负电压交替输出。29.如申请专利范围第27项产生高效率放大输出之方法,其中上述根据该第二脉波宽度调变信号调变该直流输出电压成为一对稳定直流电压源,可选用返驰式(Flyback)设计、顺向式(Forward)设计、推挽式(Push-pull)设计、半桥式(Half-bridge)设计或全桥式(Full-bridge)设计架构。图式简单说明:第一图为传统交流弦波放大器系统之概略图;第二图为传统之B类放大器电路图;第三图为放大器操作电压与输出电压间之比较图;第四图为另一种传统交流弦波放大器系统(CLASS D)之概略图;第五图为本发明高效率放大器系统之概略图;第六图为本发明高效率放大器系统之详细方块图;第七图为依据本发明之全桥式切换电路图;第八图为经回授电路分压后之回授信号与参考信号比较后,所产生之PWM波与方波控制信号之波形示意图;第九图为直流转交流电路中之各点输出信号之波形示意图;第十A图为根据本发明之B类放大器电路图;第十B图为根据第十A图之B类放大器中之各点输出信号之波形示意图。
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