本發(fā)明涉及放大器，更具體但是并非排它地涉及一種高效率放大器以及控制其電源的方法。

背景技術：

放大器在模數(shù)轉換電路和功率集成電路扮演了重要角色，其重要功能之一就是作為音頻放大器對音頻信號進行放大。而語音或音樂信號的峰值功率和平均功率之比(peakaverageratio,par)較大，峰值電壓遠大于平均電壓，且其幅度通常服從高斯分布，即大部分時間內音頻信號的瞬態(tài)電壓幅度都遠遠低于其峰值電壓幅度。為了避免發(fā)生削波失真，放大器的電源電壓必須足夠大以能夠處理絕大多數(shù)音頻信號。在此電源電壓下，當放大器處理幅度較低的音頻信號時，能量就會損耗在輸出晶體管上，不僅降低放大器的效率，也帶來散熱的問題。例如，對于如圖1所示的放大器100，當電源電壓vcc為5v，輸出信號vo為1v時，輸出晶體管q1上的電壓降會達到4v，即80％的電源電壓會被晶體管p1損耗，而非用于在揚聲器spk上產生有用功率?？紤]到放大器其他組件的損耗，此時，放大器瞬態(tài)效率小于20％。實驗證明，當輸入信號的par為15db時，其平均效率不到20％。如何提高放大器的效率，是本領域技術人員面臨的難題。

技術實現(xiàn)要素：

考慮到現(xiàn)有技術中的一個或多個問題，提供了一種高效率放大器，包括：功率放大器，具有第一輸入端、第二輸入端、輸出端、第一電源端和第二電源端，其第一電源端接收正電源，其第二電源端接收負電源，其輸出端提供驅動信號；電源提供裝置具有控制端、提供正電源的第一輸出端和提供負電源的第二輸出端，其第一輸出端耦接至所述功率放大器第一電源端，其第二輸出端耦接至所述功率放大器第二電源端；模式控制電路，具有第一采樣端、第二采樣端、第三采樣端和輸出端，其第一采樣端耦接至所述電源提供裝置的第一輸出端，其第二采樣端耦接至所述電源提供裝置的第二輸出端，其第三采樣端耦接至所述差分放大器的一個輸出端，其輸出端耦接至所述電源提供裝置控制端，所述模式控制電路基于所述驅動信號和所述電源提供裝置輸出電壓控制所述電源提供裝置的工作模式；若所述電源提供裝置工作于第一模式，所述正電源和所述負電源分別具有第一正電壓和第一負電壓；若所述電源提供裝置工作于第二正工作模式，所述正電源和所述負電源分別具有第二正電壓和第一負電壓；若所述電源提供裝置工作于第三正工作模式，所述正電源和所述負電源分別具有第三正電壓和第一負電壓；若所述電源提供裝置工作于第二負工作模式，所述正電源和所述負電源分別具有第一正電壓和第二負電壓；若所述電源提供裝置工作于第三負工作模式，所述正電源和所述負電源分別具有第一正電壓和第三負電壓；其中所述第三正電壓大于所述第二正電壓，所述第二正電壓大于所述第一正電壓，所述第三負電壓大于所述第二負電壓；所述第二負電壓大于所述第一負電壓。

本發(fā)明還提供了一種控制放大器電源提供裝置的方法，所述放大器接收輸入信號并在輸出端提供驅動信號，所述電源提供裝置為所述放大器提供正電源和負電源，所述方法包括：若所述輸入信號為零或者實質很小，控制所述電源提供裝置工作于第一模式，所述正電源具有第一正電壓，所述負電源具有第一負電壓；若電源提供裝置工作于第一模式：當所述驅動信號升高至第一正數(shù)，或所述驅動信號升高至距所述正電源第一正閾值，控制所述電源提供裝置進入第二正工作模式，所述正電源具有第二正電壓，所述負電源具有第一負電壓；若電源提供裝置工作于第二正工作模式：若驅動信號增大，當所述驅動信號升高至第二正數(shù)，或所述驅動信號升高至距所述正電源第四正閾值，控制所述電源提供裝置進入第三正工作模式，所述正電源具有第三正電壓，所述負電源具有第一負電壓；若驅動信號減小，則當所述輸入信號減小至第二正閾值時，控制電源提供裝置進入第一正休眠模式；若電源提供裝置工作于第三正工作模式，當輸入信號減小至第五正閾值時，控制電源提供裝置進入第二正休眠模式；若電源提供裝置工作于第二正休眠模式，當所述正電源降低至第六正閾值時，進行判斷，若所述驅動信號小于所述第二正閾值，控制電源提供裝置進入第一休眠模式；若所述驅動信號大于第二正閾值，則控制電源提供裝置進入第二正工作模式；若電源提供裝置工作于第一正休眠模式，當所述正電源降低至第二正閾值，控制電源提供裝置進入第一工作模式；其中，所述第三正電壓大于所述第二正電壓，所述第二正電壓大于所述第一正電壓，所述第五正閾值大于所述第二正閾值，所述第六正閾值大于所述第三正閾值。

本發(fā)明提供的放大器的正電源負電源可以隨著輸出信號而變化，減小了輸出晶體管的功率損耗，從而提高該放大器的效率。

附圖說明

下面將參考附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式，其中相同的附圖標記表示相同的部件或特征。

圖1示出現(xiàn)有的放大器100的電路示意圖；

圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高效率放大器200的電路示意圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電源提供裝置202電路示意圖；

圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的模式控制電路400的電路示意圖；

圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高效率放大器200的一種工作波形示意圖500；

圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的模式控制電路600的電路示意圖；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高效率放大器200的一種工作波形示意圖700；以及

圖8示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高效率放大器200的一種控制方法流程圖。

具體實施方式

在下文的特定實施例代表本發(fā)明的示例性實施例，并且本質上僅為示例說明而非限制。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是：這些特定細節(jié)對于本發(fā)明而言不是必需的。在其他實例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。

在說明書中，提及“一個實施例”或者“實施例”意味著結合該實施例所描述的特定特征、結構或者特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。術語“在一個實施例中”在說明書中各個位置出現(xiàn)并不全部涉及相同的實施例，也不是相互排除其他實施例或者可變實施例。本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的示圖都是為了說明的目的，并且示圖不一定是按比例繪制的。應當理解，當稱“元件”“連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。當稱“元件”“接收”某一信號時，可以使直接接收，也可以通過開關、電阻、電平位移器、信號處理單元等接收。這里使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高效率放大器200的電路示意圖，包括功率放大器201、電源提供裝置202和模式控制電路203。

功率放大器201可以將包含非零直流分量的輸入信號vin轉化為直流分量為零(以地電勢為靜態(tài)工作點)的驅動信號vdrv以驅動發(fā)生設備spk。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，功率放大器201具有接收正電源vsp的第一電源端，接收負電源vsn的第二電源端，接收輸入信號vin的第一輸入端和第二輸入端，提供驅動信號vdrv的輸出端，包括第一放大器2011和第一至第四電阻r1～r4。第一放大器2011具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端。第一電阻r1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至功率放大器201的第一輸入端in1，其第二端耦接至第一放大器2011第一輸入端。第二電阻r2，具有第一端和第二端，其第一端耦接至功率放大器201的第二輸入端in2，其第二端耦接至第一放大器2011第二輸入端。第三電阻r3，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一放大器2011第一輸入端，其第二端耦接至接地端gnd。第四電阻r4，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一放大器2011第二輸入端，其第二端耦接至第一放大器2011輸出端out，其中第一電阻r1阻值與第三電阻r3阻值之比等于第二電阻r2阻值與第四電阻r4阻值之比。在一個實施例中，第一電阻r1等于第二電阻r2，第三電阻r3等于第四電阻r4。在一個特別的實施例中，第一電阻r1、第二電阻r2、第三電阻r3、第四電阻r4阻值相等。

電源提供裝置202具有控制端、提供正電源vsp的第一輸出端sp和提供負電源vsn的第二輸出端sn，其第一輸出端耦接至功率放大器201第一電源端，其第二輸出端耦接至功率放大器202第二電源端。圖3示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電源提供裝置202的電路示意圖，包括第一開關s1、第二開關s2，第一二極管d1、第二二極管d2、第一電感l(wèi)1、第二電感l(wèi)2、第一電容c1、第二電容c2和控制邏輯2021。第一開關s1，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至輸入電源vcc，其第二端耦接至第一開關端swp。第二開關s2，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接至輸入電源vcc，其第二端耦接至第二開關端swn。第一二極管d1，具有陰極和陽極，其陰極耦接至接地端，其陽極耦接至第一開關端swp。第一二極管d1，具有陰極和陽極，其陽極耦接至接地端gnd，其陽極耦接至第二開關端swn。第一電感l(wèi)1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一開關端swp，其第二端耦接至第一輸出端sp。第二電感l(wèi)2，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第二開關端swn，其第二端耦接至第二輸出端sn。第一電容c1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一輸出端sp，其第二端接地。第二電容c2，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第二輸出端sn，其第二端接地。第一開關s1、第一二極管d1、第一電感l(wèi)1和第一電容c1組成正電源提供電路以提供正電源vsp；第二開關s2、第二二極管d2、第二電感l(wèi)2和第二電容c2組成負電源提供電路以提供負電源vsn?？刂七壿嬰娐?021接收控制信號并提供第一控制信號cp和第二控制信號cn分別用以控制正電源提供電路和負電源提供電路。在一個實施例中，改變第一控制信號cp和第二控制信號cn的占空比即可改變正電源vsp或者負電源vsn的數(shù)值。在一個實施例中，第一開關s1和第二開關s2為pmos晶體管，第一二極管d1和第二二極管d2為肖特基二極管。在一個實施例中，采用nmos晶體管代替第一二極管d1和第二二極管d2。

模式控制電路203，具有第一采樣端、第二采樣端、第三采樣端和輸出端，其第一采樣端耦接至電源提供裝置202的第一輸出端sp，其第二采樣端耦接至電源提供裝置202的第二輸出端sn，其第三采樣端耦接至功率放大器201的輸出端或者(一個或兩個)輸入端(in1或/和in2)以監(jiān)測輸出信號的幅度，其輸出端耦接至電源提供裝置202控制端，模式控制電路203基于功率放大器201輸入信號(vin1、vin2、或/和vin(vin1-vin2))，和電源提供裝置輸出電壓(vsp或/和vsn)控制電源提供裝置202的工作模式。

根據(jù)本發(fā)明一個實施例，當輸入信號vin為0時，電源提供裝置202工作于待機模式時，正電源vsp和負電源vsn分別具有待機正電壓vsp0(例如0.5v)和待機負電壓vsn0(例如-0.5v)。此時電源幅度較小，浪費在第一放大器2011輸出功率管上的電壓最小，從而使得靜態(tài)功耗最小。

當輸入信號vin較小時，電源提供裝置202工作于第一工作模式，正電源vsp和負電源vsn分別具有第一正電壓vsp1(例如0.9v)和第一負電壓vsn1(例如-0.9v)。此時電源幅度較小，浪費在第一放大器2011輸出功率管上的電壓很小，從而使得高效率放大器200保持低功耗。在一個實施例中，待機模式和第一工作模式為同一種模式，即待機正電壓vsp0等于第一正電壓vsp1，待機負電壓vsn0等于第一負電壓vsn1。

當電源提供裝置工作于第二正工作模式時，正電源vsp具有第二正電壓vsp2(例如1.8v)，負電源vsn具有第一負電壓vsn1(例如-1.8v)。隨著驅動信號vdrv增大，正電源也增大以防止驅動信號vdrv削波失真，而負電源vsn依然保持第一負電壓vsn1以減小輸出晶體管管上的能量損失。

當電源提供裝置202工作于第二負工作模式，正電源vsp具有第一正電壓vsp1(0.9v)，負電源vsn具有第二負電壓vsn2(例如-1.8v)。隨著驅動信號vdrv負向增大，負電源也增大以防止驅動信號vdrv削波失真，而正電源vsp依然保持第一正電壓以減小輸出晶體管管上的能量損失。在本說明書中，若無特別說明，大小或高低都是指信號幅度(絕對值)的比較。另外，隨著電源提供裝置輸入電源或者負載電流的變化，第一正電壓vsp1、第一負電壓vsn1、第二正電壓vsp2和第二負電壓vsn2難以保持恒定，可能會隨之發(fā)生波動或者變化，這是不脫離本發(fā)明保護范圍的。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的模式控制電路400的電路示意圖，包括第一監(jiān)測電路401、第二監(jiān)測電路402、第三監(jiān)測電路403、第四監(jiān)測電路404、第五監(jiān)測電路405和第六監(jiān)測電路406。圖5示出將模式控制電路400用于高效率放大器200時一種工作波形示意圖500。

當驅動信號vdrv實質較小時，電源提供裝置202處于第一工作模式(模式1)，其第一電源端電壓為vsp1。隨著驅動信號vdrv逐漸變大，驅動信號vdrv與第一正電壓vsp1的距離(電壓差值)越來越小。當正電源vsp的電壓值(忽略隨電源和負載電流變化則通常為第一正電壓vsp1)與驅動信號vdrv之差小于等于第一正閾值vtp1時(t1時刻)，第一監(jiān)測電路401將控制電源提供裝置202進入第二正工作模式(模式2+)，電源提供裝置202第一電源端電壓迅速升高至第二正電壓vsp2，以防止驅動信號被削波進而發(fā)生失真。負電源vsn依然保持第一負電壓vsn1以減小功耗。在有些實施例中，電源提供裝置的第一正電壓vsp1是實質固定而不隨電源提供裝置的輸入電源變化而變化(例如采用閉環(huán)控制的buck或boost)，第一監(jiān)測電路601可以僅監(jiān)測驅動信號vdrv的大小，而無需監(jiān)測驅動信號vdrv與第一正電壓vsp1的距離。電源提供裝置501可以直接基于驅動信號vdrv的大小而進入第二工作模式，即當驅動信號vdrv增大到第一正數(shù)vp1時，第一監(jiān)測電路601將控制電源提供裝置501進入第二工作模式。

若電源提供裝置202處于第二正工作模式(模式2+)，其第一電源端電壓為第二正電壓vsp2。隨著驅動信號vdrv減小，功率放大器202繼續(xù)使用如此高的正電壓vsp2將產生能量浪費。因此，當驅動信號vdrv降低至第二正閾值vtp2時(t2時刻)，第二監(jiān)測電路402使得電源提供裝置202跳出第二工作模式。在一個實施例中，第二正閾值vtp2可以剛好等于第一正電壓vsp1。在另外一個實施例中，第二正閾值vtp2可以是介于vsp1-vtp1和vsp1之間數(shù)值。在其他實施例中還可以是小于或者等于vsp1-vtp1的數(shù)值。

在電源提供裝置202跳出第二工作模式時，可以先不進入第一工作模式，而是進入第一正休眠模式，在此期間，電源提供裝置202停止或者減少對其第一輸出端耦接的電容(例如電容c1)的供電。由于輸出電容存儲(電荷的)效應等原因，電源提供裝置202第一輸出端電壓將由vsp2逐漸降低，當電源提供裝置正電源降低至第三正閾值vtp3時(t3時刻)，第三監(jiān)測電路403使得電源提供裝置跳出第一正休眠模式并進入第一工作模式。第三正閾值vtp3可以等于第二正閾值vtp2，也可以不等于。在一個實施例中，第三正閾值vtp3可以剛好等于第一正電壓vsp1。在另外一個實施例中，第三正閾值vtp3可以是介于vsp1-vtp1和vsp1之間數(shù)值。在其他實施例中還可以是小于或者等于vsp1-vtp1的數(shù)值。

若電源提供裝置202處于第一工作模式，其第二電源端電壓為vsn1，隨著驅動信號vdrv逐漸(負向)變大，驅動信號vdrv與第一負電壓vsn1的距離(電壓差值)越來越小，當負電源vsn電壓值(忽略隨電源和負載電流變化則通常為第一負電壓vsn1)與輸出信號vdrv之差小于第一負閾值vtn1時(t4時刻)，第四監(jiān)測電路404將控制電源提供裝置202進入第二負工作模式，電源提供裝置202第二電源端電壓迅速升高至vsn2，以防止驅動信號被削波進而發(fā)生失真。正電源vsn依然保持負電源vsn1以減小功耗。在有些實施例中，電源提供裝置的第一負電壓vsn1是固定且不隨電源提供裝置的輸入電源變化而變化(例如采用閉環(huán)控制的buck)，第一監(jiān)測電路601可以僅監(jiān)測驅動信號vdrv的大小，而無需監(jiān)測驅動信號vdrv與第一負電壓vsn1的距離。電源提供裝置501可以直接基于驅動信號vdrv的大小而進入第二工作模式，即當驅動信號vdrv增大到第一負數(shù)vn1時，第一監(jiān)測電路601將控制電源提供裝置501進入第二工作模式。

若電源提供裝置202處于第二負工作模式，其第一電源端電壓為vsn2。隨著驅動信號減小，功率放大器202繼續(xù)使用如此高的正電壓vsn2將產生能量浪費。因此，當驅動信號vdrv降低至第二負閾值vtn2時(t5時刻)，第五監(jiān)測電路405使得電源提供裝置202跳出第二工作模式。在一個實施例中，第二閾值vtn2可以剛好等于第一負電壓vsn1。在另外一個實施例中，第二閾值vtn2可以是介于vsn1-vtn1和vsn1之間數(shù)值。在其他實施例中還可以是小于或者等于vsn1-vtn1數(shù)值。

在電源提供裝置202跳出第二負工作模式時，可以先不進入第一工作模式，而是進入第一負休眠模式，在此期間，電源提供裝置203停止或者減小對其第二輸出端耦接的電容(例如c2)供電。由于輸出電容存儲(電荷的)效應等原因，電源提供裝置202第二輸出端電壓將由vsn2逐漸降低(接近地電勢)，當電源提供裝置負電源降低至第三負閾值vtn3時(t6時刻)，使得電源提供裝置跳出休眠模式并進入第一工作模式。第三負閾值vtn3可以等于第二負閾值vtn2，也可以不等于。在一個實施例中，第三負閾值vtn3可以剛好是第一負電壓vsn1。在另外一個實施例中，第二閾值vtn2可以是介于vsn1-vtn1和vsn1之間數(shù)值。在其他實施例中還可以是小于或者等于vsn1-vtn1數(shù)值。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的模式控制電路600的電路示意圖，包括第六至第十一電阻r6～r11、比較器cm1～cm6和電流源i1。模式控制電路600可用于高效率放大器200用以控制電源提供裝置202。與圖4所示的模式控制電路400相比，模式控制電路600通過監(jiān)測第一輸入信號vin1和第二輸入信號vin2進而監(jiān)測驅動信號vdrv的變化。同時，由于模式控制電路600可以監(jiān)測vin1、vin2、vsp、vsn等多個信號的變化，包括但不限于監(jiān)測驅動信號vdrv與正電源vsp或負電源vsn的逼近情況，驅動信號vdrv幅度情況，正電源vsp和負電源vsn的幅度情況，因此模式控制電路600也可以稱為多信號動態(tài)監(jiān)測電路600。

第六電阻r6，具有第一端和第二端，其第一端耦接至功率放大器201第一輸入端in1以接收第一輸入信號vin1(或者說模式控制電路800第三采樣端接收第一輸入信號vin1)。第七電阻r7，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第六電阻r6第二端。第一電流源i1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第七電阻r7第二端，其第二端耦接至地。第一比較器cm1，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至第六電阻r6第二端，其第二端通過第八電阻r8耦接至電源提供裝置202的第一電源端sp以接收正電源vsp(或者說第八電阻r8一端配置為模式控制電路800第一采樣端并耦接至電源提供裝置202的第一電源端sp以接收正電源vsp)。第二比較器cm2，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至第七電阻r7第二端，其第二端通過第九電阻r9耦接至電源提供裝置202的第二電源端sn以接收負電源vsn(或者說第九電阻r9一端配置為模式控制電路600第二采樣端并耦接至電源提供裝置202的第二電源端sn以接收負電源vsn)。第十電阻r10，具有第一端、第二端，其第一端耦接至第一比較器cm1第二端，其第二端耦接至第一參考電壓端rf1以接受第一參考電壓vrf1。第十一電阻r11，具有第一端、第二端，其第一端耦接至第二比較器cm2第二輸入端，其第二端耦接至第一參考電壓vrf1。

為分析方便，假定功率放大器201兩個輸入端分別接收共模電平相同，但交流幅度相反的差分信號vin1和vin2(vin＝vin1-vin2)。在其他實施例中，功率放大器201兩個輸入端可以一個接收參考信號，另外一個接收單端信號。同時，假定差分放大器201的輸出差分信號vin至功率放大器輸出端的電壓放大倍數(shù)為a(或者說驅動信號vdrv與功率放大器201輸入信號vin之比為a)，即

vdrv＝vin×a(1)

則有

其中，vin1表示功率放大器201第一輸入端電壓，vin2表示功率放大器201第一輸入端電壓，vrf1表示共模電平電壓，vdrv表示功率放大器202輸出端電壓，第一分壓vd1表示第一比較器cm1第一輸入端電壓，第二分壓vd2表示第二比較器cm2第一輸入端電壓。

假定第十電阻r10阻值與第八電阻r8阻值之比為p(r10：r8＝p:1)，第十一電阻r11阻值與第九電阻r9阻值之比為q(r11:r9＝q:1)，則第一比較器cm1第二端的電壓(即第三分壓vd3)可以表示為

第二比較器cm2第二端的電壓(即第四分壓vd4)

當?shù)谝环謮簐d1等于第三分壓vd3，即

時，第一比較器cm1翻轉，此時有

若令，

則有

vsp-vdrv＝(2a-1)×vrf1-2a×r6×i1＝vtp1(11)

即，第一監(jiān)測電路801可以使驅動信號drv升高到距正電源vsp為第一正閾值vtp1時輸出信號(以下簡稱進正二工信號)翻轉，進而使得電源提供裝置202進入第二工作模式。特別地，可以使得a＝p＝1，所得的第一正閾值vtp1是正電源與驅動信號之差，電路設計和計算也最為方便。

需要指出的是，公式(10)限定的條件是最優(yōu)化設計，可以精確在各個電源下的電壓值。實際上，即使

公式(9)依然反映了驅動信號vdrv和正電源vsp的逼近情況，本領域的普通技術人員依然可以靈活確定不同p、a、r6和i1以設定所需第一正閾值vtp1。即，公式(10)所限定的條件是本發(fā)明的優(yōu)化實施例，而非對本發(fā)明的限制。

當?shù)诙謮簐d2等于第四分壓vd4，即

時，第二比較器cm2翻轉，此時有

若令，

則有

vsn-vdrv＝(2a-1)×vrf1-2a×(r6+r7)×i1＝vtn1(16)

即，第一監(jiān)測電路801可以使驅動信號vdrv升高到距負電源vsn為第一負閾值vtn1時輸出信號(以下簡稱進負二工信號)翻轉，進而使得電源提供裝置202進入第二工作模式。特別地，可以使得a＝q＝1。

第三比較器cm3，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至功率放大器201第一輸入端，其第二端耦接至第二參考電壓vref2。第四比較器cm4，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至差分放大器201第二輸入端o2(或者說第四比較器cm4第一端配置為模式控制電路800第四采樣端并耦接至差分放大器201第二輸入端o2)，其第二端耦接至第三參考電壓vrf3。

當功率放大器201第一收入端電壓vin1等于第二參考電壓vref2時，即

時第三比較器cm3發(fā)生反轉，通過后級電路控制電源提供裝置跳出第二模式。在一個優(yōu)化的實施例中，設定

即當輸出信號vdrv剛好降低至第一電壓vsp1時，第三比較器cm3發(fā)生發(fā)轉以結束第二工作模式。在另外一個實施例中，還可以設定

即當驅動信號vdrv剛好降低至第一電壓vsp1附近時，第三比較器cm3輸出信號(以下簡稱進正一休信號)發(fā)生翻轉以結束第二正工作模式并進入第一正休眠模式。需要指出的是上述僅是一個優(yōu)化的實施例。本領域的技術人員可以靈活地設置第二參考電壓，例如與第一電壓vsp1成比例，與第一電壓vsp1保持固定差值。

基于相同的道理，當功率放大器201第二收入端電壓vin2等于第三參考電壓vref3時，即

時第四比較器cm4輸出信號(以下簡稱進負一休信號)發(fā)生反轉，通過后級電路控制電源提供裝置跳出第一負休眠模式并進入第一休眠模式。在一個優(yōu)化的實施例中，設定

即當輸出信號vdrv剛好降低至第一電壓vsp1時，第四比較器cm4輸出信號發(fā)生發(fā)轉以結束第二工作模式。在另外一個實施例中，還可以設定

即當驅動信號vdrv剛好降低至第一電壓vsn1附近時，第四比較器cm4輸出信號(以下簡稱進負一休信號)發(fā)生發(fā)轉以結束第二負工作模式。需要指出的是上述僅是一個優(yōu)化的實施例。本領域的技術人員可以靈活地設置第三參考電壓，例如與第一電壓vsn1成比例，與第一電壓vsn1保持固定差值。

在一個特別的實施例中，第一正電壓vsp1與第一負電壓vsn1大小相等，即

-vsn1＝vsp1(23)

則根據(jù)公式(18)和公式(21)，第二參考電壓vrf2等于第三參考電壓vrf3，即第三比較器cm3第二輸入端和第四比較器第二輸入端可以耦接至同一參考信號，從而簡化電路設計。

模式控制電路600還包括五比較器cm5、第六比較器cm6。第五比較器cm5，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至第一比較器cm1第一輸入端(第三分壓vd3)，其第二端耦接至第四參考電壓vrf4。第六比較器cm6，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至第二比較器cm1第二輸入端(第四分壓vd4)，其第二端耦接至第五參考電壓vrf5。

當?shù)谌謮簐d3電壓等于第四參考電壓vrf4時，即

時第五比較器cm5發(fā)生反轉，通過后級邏輯門發(fā)出休眠結束信號(降壓信號)。在一個優(yōu)化的實施例中，設定

即當正電源vsp剛好降低至第一電壓vsp1時，第五比較器cm5輸出信號(以下簡稱出一正休信號)發(fā)生翻轉，通過后級電路控制電源提供裝置202跳出第一正休眠模式并進入第一工作模式。

當?shù)谒姆謮簐d4電壓等于第五參考電壓vrf5時，即

時第五比較器cm5發(fā)生反轉，通過后級邏輯門發(fā)出休眠結束信號。在一個優(yōu)化的實施例中，設定

即當負電源vsn剛好降低至第一負電壓vsn1時，第六比較器cm6輸出信號(以下簡稱出一負休信號)發(fā)生翻轉，通過后級電路控制電源提供裝置202跳出第一負休眠模式并進入第一工作模式。

在一個實施例中，模式控制電路600進一步包括控制電路601，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第六輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至第一比較器cm1的輸出端以接收進正二工信號，其第二輸入端耦接至第二比較器cm2的輸出端以接收進負二工信號，其第三輸入端耦接至第三比較器cm3的輸出端以接收進正一休信號，其第四輸入端耦接至第四比較器cm4的輸出端以接收進負一休信號，其第五輸入端耦接至第五比較器cm5的輸出端以接收出正一休信號，其第六輸入端耦接至第六比較器cm6的輸出端以接收出負一休信號，其輸出端提供控制信號con以控制電源提供裝置202的工作模式。

在一個實施例中，當進正二工信號使能時(例如前文的比較器cm1翻轉時刻)，控制信號con控制電源提供裝置202進入第二正工作模式；當進負二工信號使能時(例如前文的比較器cm2翻轉時刻)，控制信號con控制電源提供裝置202進入第二負工作模式。進正一休信號使能時，控制信號con控制電源提供裝置202跳出第二正工作模式并進入第一正休眠模式；當進負一休信號使能時，控制信號con控制電源提供裝置202跳出第二負工作模式并進入第一負休眠模式。當出正一休信號使能時，控制信號con控制電源提供裝置202跳出第一正休眠模式并進入第一工作模式；出負一休信號使能時，控制信號con控制電源提供裝置202跳出第一負休眠模式并進入第一工作模式。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例高效率放大器200工作波形圖700。圖8示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高效率放大器200工作時序圖800。

如圖7所示，高效率放大器200還可以進一步工作于第三正工作模式和第三負工作模式。若電源提供裝置工作于第三正工作模式，正電源和負電源分別具有第三正電壓vsp3(例如2.7v)和第一負電壓vsn1；若電源提供裝置工作于第三負工作模式，正電源和負電源分別具有第一正電壓vsp1和第三負電壓vsn3(例如-2.7v)。

若電源提供裝置202處于第一工作模式(模式1)，其第一電源端電壓為vsp1，隨著驅動信號vdrv逐漸變大，驅動信號vdrv與第一正電壓vsp1的距離(電壓差值)越來越小，當正電源vsp(忽略隨電源和負載電流變化則通常為第一正電壓vsp1)與輸出信號vdrv之差小于第一正閾值vtp1時(t1時刻)，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第二正工作模式(模2+)，電源提供裝置202第一電源端電壓迅速升高至vsp2，以防止驅動信號被削波進而發(fā)生失真。負電源vsn依然保持負第一負電壓vsn1以減小功耗。

若電源提供裝置202處于第二正工作模式(模2+)，其第一電源端電壓為vsp2。隨著驅動信號vdrv逐漸變大，驅動信號vdrv與第二正電壓vsp2的距離(電壓差值)越來越小，當正電源vsp(忽略隨電源和負載電流變化則通常為第二正電壓vsp2)與輸出信號vdrv之差小于第四正閾值vtp4時(t2時刻)，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第三正工作模式(模式3+)，電源提供裝置202第一電源端電壓迅速升高至第三正電壓vsp3，以防止驅動信號被削波進而發(fā)生失真。負電源vsn依然保持負電源vsn1以減小功耗。在有些實施例中，電源提供裝置的第一正電壓vsp1是實質固定而不隨電源提供裝置的輸入電源變化而變化(例如采用閉環(huán)控制的buck或boost)，模式控制電路203可以僅監(jiān)測驅動信號vdrv的大小，而無需監(jiān)測驅動信號vdrv與正電源vsp的距離。電源提供裝置可以直接基于驅動信號vdrv的大小而進入第二工作模式，即當驅動信號vdrv增大到第一正數(shù)vp1時，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第二正工作模式；當驅動信號vdrv增大到第二正數(shù)vp2時，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第三正工作模式。

當電源提供裝置202工作于第三正工作模式時，其第一端提供的正電源的電壓值為第三正電壓vsp3，但隨著驅動信號vdrv減小，功率放大器202繼續(xù)使用如此高的正電壓vsp3將產生能量浪費。因此，當驅動信號vdrv降低至第五正閾值vtp5時(t3時刻)，模式控制電路203使得電源提供裝置202跳出第三正工作模式。

在電源提供裝置202跳出第三正工作模式時，可以先不進入第二工作模式，而是進入第二正休眠模式，在此期間，電源提供裝置202停止或者減少對其第一輸出端耦接的電容的供電。由于輸出電容存儲(電荷的)效應等原因，電源提供裝置202第一輸出端電壓將由vsp3逐漸降低，當電源提供裝置正電源降低至第六正閾值vtp6時(t4時刻)，模式控制電路將根據(jù)此時音頻信號情況決定是進入第二正工作模式還是繼續(xù)休眠。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，若此時驅動信號vdrv小于第二正閾值(vtp2)，如圖8所示，將進入第一正休眠模式。若此時驅動信號vdrv大于第二正閾值(vtp2)，如圖7所示，模式控制電路將使電源提供裝置202跳出休眠模式并進入第二正工作模式。

當電源提供裝置202工作于第二正工作模式時，其第一端提供的正電源的電壓值為第三正電壓vsp2，隨著驅動信號vdrv進一步減小，功率放大器202繼續(xù)使用如此高的正電壓vsp2作為正電源將產生能量浪費。因此，當驅動信號vdrv降低至第二正閾值vtp2時(t5時刻)，模式控制電路203使得電源提供裝置202跳出第二正工作模式。

在電源提供裝置202跳出第二正工作模式時，可以先不進入第一工作模式，而是進入第一正休眠模式，在此期間，電源提供裝置202停止或者減少對其第一輸出端耦接的電容的供電。由于輸出電容存儲(電荷的)效應等原因，電源提供裝置202第一輸出端電壓將由vsp2逐漸降低，當電源提供裝置正電源降低至第三正閾值vtp3時(t6時刻)，模式控制電路203使得電源提供裝置跳出休眠模式并進入第一工作模式。

基于相同的道理，若電源提供裝置202處于第一工作模式，其第二電源端電壓為vsn1，隨著驅動信號vdrv逐漸變大，驅動信號vdrv與第一負電壓vsn1的距離(電壓差值)越來越小，當負電源vsn的電壓值(忽略隨電源和負載電流變化則通常為第一負電壓vsn1)與輸出信號vdrv之差小于第一負閾值vtn1時(t7時刻)，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第二負工作模式，電源提供裝置202第二電源端電壓迅速升高至vsn2，以防止驅動信號被削波進而發(fā)生失真。正電源vsp依然保持第一正電壓vsp1以減小功耗。

若電源提供裝置202處于第二負工作模式(模2-)，其第二電源端電壓為vsn2。隨著驅動信號vdrv逐漸(負向)變大，驅動信號vdrv與第二負電壓vsn2的距離(電壓差值)越來越小，當負電源vsn的電壓值(忽略隨電源和負載電流變化則通常為第二負電壓vsn2)與輸出信號vdrv之差小于第四負閾值vtn4時(t8時刻)，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第三負工作模式(模式3-)，電源提供裝置202第二電源端電壓迅速升高至第三負電壓vsn3，以防止驅動信號被削波進而發(fā)生失真。正電源vsp依然保持第一正電壓vsp1以減小功耗。在有些實施例中，電源提供裝置的第一負電壓vsn1是實質固定而不隨電源提供裝置的輸入電源變化而變化(例如采用閉環(huán)控制的buck)，模式控制電路203可以僅監(jiān)測驅動信號vdrv的大小，而無需監(jiān)測驅動信號vdrv與負電源vsn的距離。電源提供裝置可以直接基于驅動信號vdrv的大小而進入第二工作模式，即當驅動信號vdrv增大到第一負數(shù)vn1時，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第二負工作模式；當驅動信號vdrv增大到第二負數(shù)vn2時，模式控制電路203將控制電源提供裝置202進入第三負工作模式。

當電源提供裝置202工作于第三負工作模式時，其第二端提供的負電源的電壓值為第三負電壓vsn3，隨著驅動信號vdrv減小，功率放大器202繼續(xù)使用如此高的負電壓vsn3將產生能量浪費。因此，當驅動信號vdrv降低至第五負閾值vtn5時(t9時刻)，模式控制電路203使得電源提供裝置202跳出第三負工作模式。

在電源提供裝置202跳出第三負工作模式時，可以先不進入第二工作模式，而是進入第二負休眠模式，在此期間，電源提供裝置202停止或者減少對其第二輸出端耦接的電容(例如電容c2)的供電。由于輸出電容存儲(電荷的)效應等原因，電源提供裝置202第二輸出端電壓將由vsn3逐漸降低，當電源提供裝置負電源降低至第六負閾值vtn6時(t10時刻)，模式控制電路將根據(jù)此時驅動信號vdrv情況決定是進入第二工作模式還是繼續(xù)休眠。

根據(jù)本發(fā)明一個實施例，若此時驅動信號vdrv(圖7中a點)小于第二負閾值vtn2(圖7中b點)，電源提供裝置202將繼續(xù)休眠(或者說進入第一負休眠模式)。在此期間，電源提供裝置203停止或者減小對其第二輸出端耦接的電容供電。由于輸出電容存儲(電荷的)效應等原因，電源提供裝置202第二輸出端電壓將由vsn2逐漸降低(接近地電勢)，當電源提供裝置負電源降低至第三負閾值vtn3時(t10時刻)，使得電源提供裝置跳出休眠模式并進入第一工作模式。

根據(jù)本發(fā)明一個實施例，若此時驅動信號vdrv大于第二負閾值vtn2，如圖8所示，模式控制電路203將使電源提供裝置202跳出第二負休眠模式并進入第二負工作模式。若電源提供裝置202處于第二負工作模式，其第一電源端電壓為vsn2。隨著驅動信號進一步減小，功率放大器202繼續(xù)使用如此高的負電壓vsn2將產生能量浪費。因此，當驅動信號vdrv降低至第二負閾值vtn2時(圖5中的t5時刻)，模式控制電路203使得電源提供裝置202跳出第二負工作模式。在電源提供裝置202跳出第二負工作模式時，可以先不進入第一工作模式，而是進入第一負休眠模式，在此期間，電源提供裝置202停止或者減少對其第二輸出端耦接的電容的供電。由于輸出電容存儲(電荷的)效應等原因，電源提供裝置202第二輸出端電壓將由vsn2逐漸降低，當電源提供裝置正電源降低至第三負閾值vtn3時(圖5中的t6時刻)，模式控制電路203使得電源提供裝置跳出休眠模式并進入第一工作模式。

如圖8所示，本發(fā)明還提供了一種控制放大器電源提供裝置202的方法800，放大器接收輸入信號vin并在輸出端提供驅動信號vdrv，電源提供裝置202為放大器201提供正電源和負電源，方法800包括：

若輸入信號為零或者實質很小，電源提供裝置工作于第一工作模式(模式1)，正電源具有第一正電壓vsp1，負電源具有第一負電壓vsn1。

電源提供裝置工作于第一工作模式下：當驅動信號vdrv升高至第一正數(shù)vp1，或當驅動信號vdrv升高至距正電源vsp第一正閾值vtp1，控制電源提供裝202進入第二正工作模式(模2+)，正電源vsp具有第二正電壓vsp2，負電源具、有第一負電壓vsn1。

電源提供裝置工作于第二正工作模式下：若驅動信號vdrv增大，則當驅動信號vdrv升高第二正數(shù)vp2，當驅動信號vdrv升高至距正電源vsp第四正閾值vtp4，控制電源提供裝置進入第三正工作模式(模3+)，正電源vsp具有第三正電壓vsp3，負電源具有第一負電壓vsn1；在第二正工作模式下，若驅動信號vdrv不是增加，而是減小，則當驅動信號vdrv減小至第二正閾值vtp2時，控制電源提供裝置202進入第一正休眠模式(休眠1+)。

電源提供裝置工作于第三正工作模式，當輸入信號減小至第五正閾值vtp5時，進入第二正休眠模式(休眠2+)。

若電源提供裝置工作于第二正休眠模式，當正電源降低至第六正閾值vtp6時，進行第一正判斷，若驅動信號vdrv小于第二正閾值vtp2，電源提供裝置進入第一正休眠模式(休眠1+)；若驅動信號verv大于第二正閾值vtp2，則進入第二正工作模式。

若電源提供裝置工作于第一正休眠模式，若正電源降低至第二正閾值vtp2，進入第一工作模式。

其中，第三正電壓vsp3大于第二正電壓vsp2，第二正電壓vsp2大于第一正電壓vsp1，第五正閾值vtp5大于第二正閾值vtp2，第六正閾值vtp6大于第三正閾值vtp3。

根據(jù)本發(fā)明一個實施例，控制方法800還包括：

電源提供裝置工作于第一工作模式下：當驅動信號vdrv升高至第一負數(shù)vn1，或當驅動信號vdrv升高至距負電源vsn第一負閾值vtn1，控制電源提供裝202進入第二負工作模式(模2-)，負電源vsn具有第二負電壓vsn2，正電源vsp具有第一正電壓vsp1。

電源提供裝置工作于第二負工作模式下：若驅動信號vdrv增大，則當驅動信號vdrv升高第二負數(shù)v2，當驅動信號vdrv升高至距負電源vsn第四負閾值vtn4，控制電源提供裝置進入第三負工作模式(模3-)，負電源vsn具有第三負電壓vsn3，正電源vsp具有第一正電壓vsp1；在第二負工作模式下，若驅動信號vdrv不是增加，而是減小，則當驅動信號vdrv減小至第二負閾值vtn2時，控制電源提供裝置202進入第一負休眠模式(休眠1-)。

電源提供裝置工作于第三負工作模式，當輸入信號減小至第五負閾值vtn5時，進入第二負休眠模式(休眠2-)。

若電源提供裝置工作于第二負休眠模式，當負電源降低至第六負閾值vtn6時，進行第一負判斷，若驅動信號vdrv小于第二負閾值vtn2，電源提供裝置進入第一負休眠模式(休眠1-)；若驅動信號verv大于第二負閾值vtn2，則進入第二負工作模式。

若電源提供裝置工作于第一負休眠模式，若負電源降低至第二負閾值vtn2，進入第一工作模式。

其中，第三負電壓vsn3大于第二負電壓vsn2，第二負電壓vsn2大于第一負電壓vsn1，第五負閾值vtn5大于第二負閾值vtn2，第六負閾值vtn6大于第三負閾值vtn3。

根據(jù)本發(fā)明一個實施例，電源提供裝置202還具有正n工作模式和負n工作模式，

若電源提供裝置202工作于第n正工作模式，正電源和所述負電源分別具有第n正電壓和第一負電壓；若電源提供裝置202工作于第n負工作模式，所述正電源和所述負電源分別具有第一正電壓和第n負電壓；其中n大于3，第n正電壓大于第(n-1)正電壓，第n負電壓大于第(n-1)負電壓。

在本公開內容中所使用的量詞“一個”、“一種”等不排除復數(shù)。文中的“第一”、“第二”等僅表示在實施例的描述中出現(xiàn)的先后順序，以便于區(qū)分類似部件?！暗谝弧薄ⅰ暗诙痹跈嗬髸械某霈F(xiàn)僅為了便于對權利要求的快速理解而不是為了對其進行限制。權利要求書中的任何附圖標記都不應解釋為對范圍的限制。