一种新颖的D类音频功率放大器驱动电路

1 引言

由于集成D类音频功率放大器效率较高，体积相对较小，同时大部分情况下不需要散热片或者只需要很少面积的散热片，大大减小了整体体积，使得它在音频电子产品中成为首选。但由于在D类功放设计中占用相同版图面积的情况下，pMOS管的导通电阻远大于nMOS管的导通电阻，为了减小版图面积，降低D类功率放大器的输出级H桥导通电阻，H桥采用nMOS管。为了使H桥高端和低端的LDNMOS管过驱动电压相等，这就需要外部增加一个额外的高电平电源去驱动H桥高端，因此有必要采用基于电荷泵的电容自举电路产生一个高电平，这样既提高了驱动效率，又减少了对外部多个电源的需求，巧妙地实现了对D类功放H桥的驱动。

本文简要分析了电容自举产生的机理，论述了D类功放中电源与驱动电路之间的关系，进而提出了一种基于电荷泵的新颖的可用于集成D类功放的驱动电路。应用该电路的一款立体声D类音频功放已经在TSMC06BCD工艺线投片，测试结果证明驱动电路效果良好。

2 驱动电路的拓扑结构

图1 为D类功放驱动电路的原理图，Vin为供电电源，D1和D2为充电二极管，Ccp1为存储电荷电容，Ccp2为自举电容(一端接Vboost,一端接clk信号)，Icp1给电容Ccp1充电，通过电荷泵控制产生电压Vcp1,从而Vcp1作为驱动H桥低端LDNMOS管的驱动电平;Icp2用于给电容Ccp2充电，通过电容Ccp2的自举产生电压Vcp2,从而Vcp2作为驱动H桥高端LDNMOS管的驱动电平。电荷泵控制模块主要控制环路电容Ccp1的充放电过程及自举电压Vcp2的产生。以下讨论D类功放驱动电路的高电平和低电平的产生，电荷泵的控制环路机理及整个驱动电路的工作原理。

图1 D类功放驱动电路拓扑图

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