推挽信号功率放大电路及系统的制作方法

1.本技术涉及车载音频放大技术领域，特别涉及一种推挽信号功率放大电路及系统。


背景技术：

2.在传统的车载音频放大领域中，主要依靠功率放大器进行放大信号，音频信号从前置放大进入，经音调板于话筒混响送入后级放大，最后通过保护板送入音响；而传统依靠功率放大器的固有电路，电路器件较多，抗噪音干扰能力较弱，无法满足车载音频放大的音质需求。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种推挽信号功率放大电路及系统，无需依靠传统功率放大器的固有电路，能将pwm推挽信号进行功率放大，抗噪音干扰能力强，可车载音频设备放大的音质需求。
4.第一方面，提供了一种推挽信号功率放大电路，包括pwm-map推挽功率放大电路及pwm-man推挽功率放大电路；pwm-map推挽功率放大电路包括用于与pwm-map推挽输出口电连接的第一差分转换模块，与所述第一差分转换模块电连接的第一自举放大模块，与所述第一差分转换模块电连接、且与所述第一自举放大模块电连接的第一h半桥模块，及与所述第一h半桥模块电连接的第一电阻功率放大模块，所述第一h半桥模块用于与音频设备的正极电连接；pwm-man推挽功率放大电路，包括用于与pwm-man推挽输出口电连接的第二差分转换模块，与所述第二差分转换模块电连接的第二自举放大模块，与所述第二差分转换模块电连接、且与所述第二自举放大模块电连接的第二h半桥模块，及与所述第二h半桥模块电连接的第二电阻功率放大模块，所述第二h半桥模块与所述第一h半桥模块电连接，且用于与音频设备的负极电连接。
5.一些实施例中，所述第一差分转换模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一三极管及第一mos管；所述第一电阻的一端用于与pwm-map推挽输出口电连接；所述第二电阻的一端接电源，所述第二电阻的另一端与第一三极管的集电极电连接，所述第一三极管的基极用于电接于pwm-map推挽输出口与所述第一电阻之间的连接结点，所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的一端电连接，所述第三电阻的另一端与所述第四电阻的一端、所述第一mos管的漏极均电连接；所述第一mos管的栅极与所述第一电阻的另一端电连接，所述第四电阻的另一端电接于所述第一电阻与所述第一mos管的栅极之间的连接结点，所述第一mos管的源极接地；所述第一三极管与所述第三电阻之间的连接结点电连接于所述第一自举放大模块；所述第三电阻与所述第一mos管之间的连接结点电连接于所述第一h半桥模块。
6.一些实施例中，所述第一自举放大模块包括第五电阻、第六电阻及第一电容；所述第一电容的一端电接于所述第一三极管的发射极与所述第三电阻的一端之间的连接结点，
所述第一电容的另一端与所述第一h半桥模块电连接；所述第一电容的一端通过第五电阻接地，所述第一电容的另一端通过第六电阻接地。
7.一些实施例中，所述第一h半桥模块包括第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电容、第二mos管及第三mos管；所述第二mos管的漏极与所述第一电阻功率放大模块电连接，所述第二mos管的栅极通过所述第七电阻电接于所述第三电阻与所述第一mos管之间的连接结点，所述第三mos管的漏极与所述第二mos管的源极电连接，所述第三mos管的栅极与所述第八电阻电连接，所述第三mos管的源极接地，所述第二mos管的栅极与所述第三mos管的栅极均与所述第二h半桥模块电连接；所述第九电阻的一端电接于所述第二mos管与所述第三mos管之间的连接结点，所述第九电阻的另一端通过第二电容接地；所述第二mos管与所述第三mos管之间的连接结点通过所述第九电阻的一端用于与音频设备的正极电连接。
8.一些实施例中，所述第一电阻功率放大模块包括第十电阻、第十一电阻、第三电容；所述第十电阻与所述第十一电阻并联连接的一端接电源，所述第十电阻与所述第十一电阻并联连接的另一端与所述第二mos管的漏极电连接、且通过第三电容接地。
9.一些实施例中，所述的推挽信号功率放大电路，所述第二差分转换模块包括第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第二三极管及第四mos管；所述第十二电阻的一端用于与pwm-man推挽输出口电连接；所述第十三电阻的一端接电源，所述第十三电阻的另一端与第二三极管的集电极电连接，所述第二三极管的基极用于电接于pwm-man推挽输出口与所述第十二电阻之间的连接结点，所述第二三极管的发射极与所述第十四电阻的一端电连接，所述第十四电阻的另一端与所述第十五电阻的一端、所述第四mos管的漏极均电连接；所述第四mos管的栅极与所述第十二电阻的另一端电连接，所述第十五电阻的另一端电接于所述第十二电阻与所述第四mos管的栅极之间的连接结点，所述第四mos管的源极接地；所述第二三极管与所述第十四电阻之间的连接结点电连接于所述第二自举放大模块；所述第十四电阻与所述第四mos管之间的连接结点电连接于所述第二h半桥模块。
10.一些实施例中，所述第二自举放大模块包括第十六电阻、第十七电阻及第四电容；所述第四电容的一端电接于所述第二三极管的发射极与所述第十四电阻的一端之间的连接结点，所述第四电容的另一端与所述第二h半桥模块电连接；所述第四电容的一端通过第十六电阻接地，所述第四电容的另一端通过第十七电阻接地。
11.一些实施例中，所述第二h半桥模块包括第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第五电容、第五mos管及第六mos管；所述第五mos管的漏极与所述第二电阻功率放大模块电连接，所述第五mos管的栅极通过所述第十八电阻电接于所述第十四电阻与所述第四mos管之间的连接结点，且所述第五mos管的栅极通过所述第十八电阻、所述第八电阻与所述第三mos管的栅极电连接，所述第六mos管的漏极与所述第五mos管的源极电连接，所述第六mos管的栅极通过所述第十九电阻、所述第七电阻与所述第二mos管的栅极电连接，所述第六mos管的源极接地；所述第二十电阻的一端电接于所述第五mos管与所述第六mos管之间的连接结点，所述第二十电阻的另一端通过第五电容接地；所述第五mos管与所述第六mos管之间的连接结点通过所述第二十电阻的一端用于与音频设备的负极电连接。
12.一些实施例中，所述第二电阻功率放大模块包括第二十一电阻、第二十二电阻、第六电容；所述第二十一电阻与所述第二十二电阻并联连接的一端接电源，所述第二十一电阻与所述第二十二电阻并联连接的另一端与所述第五mos管的漏极电连接、且通过第六电
容接地。
13.第二方面，提供了一种推挽信号功率放大系统，包括：微控制单元，包括pwm-map推挽输出口与pwm-man推挽输出口；音频设备；以及，上述所述的推挽信号功率放大电路，一端与所述pwm-map推挽输出口及所述pwm-man推挽输出口均电连接，另一端与所述音频设备电连接。
14.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：由于微控制单元的输出端口有两个，pwm-map推挽输出口及pwm-man推挽输出口，且pwm-map推挽输出口和pwm-man推挽输出口均存在输出不同高低电压的情况，因此需要用到pwm-map推挽功率放大电路和pwm-man推挽功率放大电路；第一差分转换模块和第二差分转换模块均用于放大pwm推挽信号的小信号差分电压信号，提升输入信号功率；第一自举放大模块和第二自举放大模块均用于对电压信号进行升压；第一h半桥模块和第二h半桥模块均用于将pwm推挽信号进行功率放大；第一电阻功率放大模块和第一电阻功率放大模块均用于增加电路输入电流，提升信号输出功率；因此通过该推挽信号功率放大电路，无需依靠传统功率放大器的固有电路，能将pwm推挽信号进行功率放大，抗噪音干扰能力强，可车载音频设备放大的音质需求。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本技术实施例提供的推挽信号功率放大电路的结构框图；
17.图2为本技术实施例提供的推挽信号功率放大电路的电路示意图；
18.图3为本技术实施例提供的推挽信号功率放大系统的结构框图。
19.100、微控制单元；200、pwm-map推挽功率放大电路；210、第一差分转换模块；220、第一自举放大模块；230、第一h半桥模块；240、第一电阻功率放大模块；300、pwm-man推挽功率放大电路；310、第二差分转换模块；320、第二自举放大模块；330、第二h半桥模块；340、第二电阻功率放大模块；400、音频设备。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.参见图1和图2所示，本技术实施例提供了一种推挽信号功率放大电路，包括pwm-map推挽功率放大电路200及pwm-man推挽功率放大电路300；pwm-map推挽功率放大电路200包括用于与pwm-map推挽输出口电连接的第一差分转换模块210，与第一差分转换模块210电连接的第一自举放大模块220，与第一差分转换模块210电连接、且与第一自举放大模块220电连接的第一h半桥模块230，及与第一自举放大模块220电连接的第一电阻功率放大模块240，第一h半桥模块230用于与音频设备400的正极电连接；pwm-man推挽功率放大电路
300包括用于与pwm-man推挽输出口电连接的第二差分转换模块310，与第二差分转换模块310电连接的第二自举放大模块320，与第二差分转换模块310电连接、且与第二自举放大模块320电连接的第二h半桥模块330，及与第二h半桥模块330电连接的第二电阻功率放大模块340，第二h半桥模块330与第一h半桥模块230电连接，且用于与音频设备400的负极电连接。
22.具体地，在本实施例中，脉宽调制(pwm)基本原理：对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形，信号无需进行数模转换，让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
23.由于微控制单元100的输出端口有两个，pwm-map推挽输出口及pwm-man推挽输出口，其中pwm-map推挽输出口为音频正极输出口，pwm-man推挽输出口为音频负极输出口，且pwm-map推挽输出口和pwm-man推挽输出口均存在输出不同高低电压的情况，因此需要用到pwm-map推挽功率放大电路200和pwm-man推挽功率放大电路300；第一差分转换模块210和第二差分转换模块310均用于放大pwm推挽信号的小信号差分电压信号，提升输入信号功率；第一自举放大模块220和第二自举放大模块320均用于对电压信号进行升压；第一h半桥模块230和第二h半桥模块330均用于将pwm推挽信号进行功率放大；第一电阻功率放大模块240和第一电阻功率放大模块240均用于增加电路输入电流，提升信号输出功率；因此通过该推挽信号功率放大电路，无需依靠传统功率放大器的固有电路，能将pwm推挽信号进行功率放大，抗噪音干扰能力强，可车载音频设备400放大的音质需求。
24.可选的，第一差分转换模块210包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第一三极管q1及第一mos管s1；第一电阻r1的一端用于与pwm-map推挽输出口电连接；第二电阻r2的一端接电源，第二电阻r2的另一端与第一三极管q1的集电极电连接，第一三极管q1的基极用于电接于pwm-map推挽输出口与第一电阻r1之间的连接结点，第一三极管q1的发射极与第三电阻r3的一端电连接，第三电阻r3的另一端与第四电阻r4的一端、第一mos管s1的漏极均电连接；第一mos管的栅极s1与第一电阻r1的另一端电连接，第四电阻r4的另一端电接于第一电阻r1与第一mos管s1的栅极之间的连接结点，第一mos管s1的源极接地；第一三极管q1与第三电阻r3之间的连接结点电连接于第一自举放大模块220；第三电阻r3与第一mos管s1之间的连接结点电连接于第一h半桥模块230。
25.具体地，在本发明实施例中，由于第一mos管s1和第一三极管q1电接pwm-map推挽输出口，以及第二电阻r2、第三电阻r3的设置，第一三极管q1的发射极通过第一自举放大模块220、第一自举放大模块220电接音频设备400，因此第一差分转换模块210只会对推挽信号功率放大，而不会反相。
26.可选的，第一自举放大模块220包括第五电阻r5、第六电阻r6及第一电容c1；第一电容c1的一端电接于第一三极管q1的发射极与第三电阻r3的一端之间的连接结点，第一电容c1的另一端与第一h半桥模块230电连接；第一电容c1的一端通过第五电阻接地，第一电容c1的另一端通过第六电阻r6接地。
27.具体地，在本发明实施例中，通过设置第一电容c1，可对该电路输入的电压加上电容上的电压，起到对推挽信号功率放大电路升压的作用，提高功率放大的作用。
28.可选的，第一h半桥模块230包括第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第二电容c2、第二mos管s2及第三mos管s3；第二mos管s2的漏极与第一电阻功率放大模块240电连接，
所述第二mos管s2的栅极通过第七电阻r7电接于第三电阻r3与第一mos管s1之间的连接结点，第三mos管s3的漏极与第二mos管s2的源极电连接，第三mos管s3的栅极与第八电阻r8电连接，第三mos管s3的源极接地，第二mos管s2的栅极与第三mos管s3的栅极均与第二h半桥模块330电连接；第九电阻r9的一端电接于第二mos管s2与第三mos管s3之间的连接结点，第九电阻r9的另一端通过第二电容c2接地；第二mos管s2与第三mos管s3之间的连接结点通过第九电阻r9的一端用于与音频设备400的正极电连接。
29.可选的，第一电阻功率放大模块240包括第十电阻r10、第十一电阻r11、第三电容c3；第十电阻r10与第十一电阻r11并联连接的一端接电源，所述第十电阻r10与所述第十一电阻r11并联连接的另一端与第二mos管s2的漏极电连接、且通过第三电容c3接地。
30.具体地，在本本发明实施例中，通过外接电源，再通过第十电阻r10、第十一电阻r11进行分压，可用于增加输入电流，提升信号输出功率。
31.可选的，第二差分转换模块310包括第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15、第二三极管q1及第四mos管s4；第十二电阻r12的一端用于与pwm-man推挽输出口电连接；第十三电阻r13的一端接电源，第十三电阻r13的另一端与第二三极管q2的集电极电连接，第二三极管q2的基极用于电接于pwm-man推挽输出口与第十二电阻r12之间的连接结点，第二三极管q2的发射极与第十四电阻r14的一端电连接，第十四电阻r14的另一端与第十五电阻r15的一端、第四mos管s4的漏极均电连接；第四mos管s4的栅极与第十二电阻r12的另一端电连接，第十五电阻r15的另一端电接于第十二电阻r12与第四mos管s4的栅极之间的连接结点，第四mos管s4的源极接地；第二三极管q2与第十四电阻r14之间的连接结点电连接于第二自举放大模块320；第十四电阻r14与第四mos管s4之间的连接结点电连接于第二h半桥模块330。
32.具体地，在本发明实施例中，由于第四mos管s4和第二三极管q2电接pwm-man推挽输出口，以及第十三电阻r13、第十四电阻r14的设置，第二三极管q2的发射极通过第二自举放大模块320、第二h半桥模块330电接音频设备400，因此第二差分转换模块310只会对推挽信号功率放大，而不会反相。
33.可选的，第二自举放大模块320包括第十六电阻r16、第十七电阻r17及第四电容c4；第四电容c4的一端电接于第二三极管q2的发射极与第十四电阻r14的一端之间的连接结点，第四电容c4的另一端与第二h半桥模块330电连接；第四电容c4的一端通过第十六电阻r16接地，第四电容c4的另一端通过第十七电阻r17接地。
34.具体地，在本发明实施例中，通过设置第四电容c4，可对该电路输入的电压加上电容上的电压，起到对推挽信号功率放大电路升压的作用，提高功率放大的作用。
35.可选的，第二h半桥模块330包括第十八电阻r18、第十九电阻r19、第二十电阻r20、第五电容c5、第五mos管s5及第六mos管s6；第五mos管s5的漏极与第二电阻功率放大模块340电连接，第五mos管s5的栅极通过所第十八电阻r18电接于第十四电阻r14与第四mos管s 4之间的连接结点，且第五mos管s5的栅极通过第十八电阻r18、第八电阻r8与第三mos管s3的栅极电连接，第六mos管s6的漏极与第五mos管s5的源极电连接，第六mos管s6的栅极通过第十九电阻r19、第七电阻r7与第二mos管s2的栅极电连接，第六mos管s6的源极接地；第二十电阻r20的一端电接于第五mos管s5与第六mos管s6之间的连接结点，第二十电阻r20的另一端通过第五电容c5接地；第五mos管s5与第六mos管s6之间的连接结点通过第二十电阻
r20的一端用于与音频设备400的负极电连接。
36.可选的，第二电阻功率放大模块340包括第二十一电阻r21、第二十二电阻r22、第六电容c6；第二十一电阻r21与第二十二电阻r22并联连接的一端接电源，第二十一电阻r21与第二十二电阻r22并联连接的另一端与第五mos管s5的漏极电连接、且通过第六电容c6接地。
37.具体地，在本本发明实施例中，通过外接电源，再通过第二十一电阻r21、第二十二电阻r22进行分压，可用于增加输入电流，提升信号输出功率。
38.本发明实施例提供的一种推挽信号功率放大电路，当pwm-map推挽输出口输出高电压，pwm-man推挽输出口输出低电压时，第一三极管q1和第一mos管s1同时导通，第二三极管q2和第四mos管s4同时关断，第一mos管s1起接地作用，第三mos管s3和第五mos管s1导通，第二mos管s2的栅极和第六mos管s6的栅极关断，此时电路中的电流从音频设备400的正极流入，从音频设备400的负极流出。
39.当pwm-map推挽输出口输出低电压，pwm-man推挽输出口输出高电压时，第二三极管q2和第四mos管s4同时导通，第一三极管q1和第一mos管s1同时关断，第二mos管s2和第六mos管s6导通，第三mos管s3的栅极和第五mos管s5的栅极关断，此时电路中的电流从音频设备400的负极流入，从音频设备400的正极流出。
40.因此，通过该推挽信号功率放大电路，无需依靠传统功率放大器的固有电路，能将pwm推挽信号进行功率放大，抗噪音干扰能力强，可车载音频设备400放大的音质需求。同时参见图3所示，本发明实施例还提供了一种推挽信号功率放大系统，包括：微控制单元100，包括pwm-map推挽输出口与pwm-man推挽输出口；音频设备400；以及，上述所述的推挽信号功率放大电路，一端与所述pwm-map推挽输出口及所述pwm-man推挽输出口均电连接，另一端与音频设备400电连接。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。