D类升压放大器驱动扬声器的电压高于供电电压，因为可以用单节锂离子(Li+)电池供电就能完成较高功用的音频，这类放大器运用广泛。可是，大多数D类升压放大器并不为用户供给内部升压后的电压，这就使复用扬声器难以运用常见的模仿开关完成多路音频源。本文中，咱们评论怎么运用摆幅电容电荷泵使模仿开关能衔接这些信号，而无需附加外部电路。
摆幅电容电荷泵
咱们首要从摆幅升压电容的根底电路开端评论，该技能早已被用于发生高于电源的电压，以及供给负电源。只需每次加一点点的力气，即便小朋友也能让秋千荡得很高。摆幅升压电容(这儿指电荷泵)电源的原理与此相似。
图1. 小朋友在宅院里玩秋千时，添加的能量，使他们的小伙伴荡的越来越高。
现在，请调查图2，咱们假定VCC为5V。理解这点之后，咱们就能理解简略的两级摆幅电容电荷泵的作业原理。首要，经过图中所示顶部的两个开关将C1充电至VCC。然后，将顶部的两个开关置于与图2所示相反的方位。现在，C1的负端衔接至VCC，正端衔接至C3+和V+。榜首级C1中贮存的电压(+5V)叠加至VCC (+5V)，在V+上发生+10V电压。
别的一个摆幅电容C2用于发生负电源V-。将C2两边的两个开关置于与图2所示相反的方位。C2的正端衔接至V+，负端衔接至地。然后切换C2各端的开关，因而将C2的正端接地，将负端衔接至C4和V-，以构成负电源。
图2. 运用摆幅电容电荷泵转化电压。
摆幅电容电荷泵极成功地被用于计算机的串行通讯体系。RS-232(现称之为EIA/TIA-232)规范公布于1962年，现在仍通用，而且现已被许多工业运用所选用2。RS-232规范要求信号摆幅至少为±5V，前期%&&&&&%RS-232收发器的作业电源为±12V至±15V。上世纪80年代中期，Maxim Integrated Products推出了运用摆幅电容电荷泵的IC，与图2所示相似。器材答应运用单端+5V电源完成悉数功用RS-232通讯。前期的MAX232依然在产，而且从头到尾是出售最好的器材之一。
因为那些前期工业通用电源现在现已降至3V或更低，电池供电的便携式设备很多呈现，其作业电压低至1.8V。跟着状况的改变，升压电源的需求简直现已消失。一起，因为多个串联电荷泵在高功率运用中的功率较低，所以开宣布不同的技能来支撑这些运用。在这些范畴中，电感电源使得高功率升压调节器成为或许。尽管依据电感的调节器现已很多替代要求大功率运用中的摆幅电容电荷泵，但摆幅电容电荷泵仍被许多范畴运用。
音频升压电源，节约功耗、运用时间更长
D类升压音频放大器能运用低压源，例如单节锂离子(Li+)电池，供给高质量的音频信号，所以在手持式体系中运用广泛。例如，当手机被用作便携式媒体播放器或免提电话时，AB类放大器不能供给所需的清晰度和音量。所以，D类升压放大器就取而代之。可是，当手机只是用作电话听筒时，AB类放大器则供给很好的功用，一起节约功耗。因而，规划者需求一种途径可以在电话听筒类运用中节约功耗，一起也支撑免提电话或媒体播放器运用中的大音量。这种杂乱的应战使得多路音频源复用单个扬声器就十分具有吸引力。
D类升压放大器无需PCB上的大空间，即可供给大音量。可是，在将升压放大器复用至扬声器时，问题呈现了。依据规划，D类升压放大器输出的音频信号高于电源电压，但一般模仿开关的信号需约束其在电源轨之内。所以，许多现代化的模仿开关添加了可以传输负电源以下信号的才能。尽管如此，这依然给D类放大器的升压信号带来了问题，因为不能传输高于正电源的信号。为D类放大器供电的内部升压电源一般不用于为外部设备供电;此外，即便可以为外部设备供电，也只要放大器翻开时才有。所以运用这样的电源不太实际，因为当其它放大器正在作业时它或许没有。因而，假如没有附加电路，扬声器复用的运用中就难以运用一般模仿开关。处理这一问题的途径有多种，咱们将逐个总结其优缺陷。
进步供电电压?
在有些状况下，直接运用D类升压放大器输出的升压电压如同很有优势。可是，如上所述，当D类升压放大器封闭时，给模仿开关的升压电压就没有了。因而，规划者有必要寻求另一种途径为模仿开关供电。这就意味着体系有必要多规划一个 “或”电路，运用不同的源为开关供电， 它取决于那个放大器正在作业。形似十分合理，但“或”电路完成这个功用将耗费附加空间和功耗。在空间和功耗是首要规划约束条件的体系中，这种处理是不行取的。
另一种处理计划，尽管不常见，是运用外部升压电源(电感或电荷泵的办法外都行)为电路供电。添加升压电源意味着添加一堆的外部元件(例如%&&&&&%/二极管/电容/FET/电感)。不行否认，这处理了问题，可是缺陷清楚明了。首要，在寻求体积小的大多数现代运用中这种添加的元件的处理办法是不行接受的，不会选用的。别的，即便高功率的升压转化器所带来的功率损耗，也是用电池供电体系不行接受的。
将音频电平转化至可接受的规模?
音频运用中运用的许多模仿开关支撑负电压。所以，常见的完成计划是转化信号的直流偏置电压，直到信号下降至开关可接纳的电压规模。最常见的办法便是用隔直法。该办法是工程师在模仿开关的输入端放置隔直电容。这种办法至少存在三个问题。
首要，电容使本已空间严重的运用添加了元件。此外，添加的电容值需求足够大，以确保构成的高通滤波器的截止频率尽量的低。此刻，负载是扬声器，而不是适当高阻抗的放大器输入。这进一步增大了保持音质所需的电容尺度。
第二个问题实际上加重了榜首个问题。因为电压系数的原因，添加的隔直电容会带来低频的相位失真。电压系数表明电容值随电容电压改变的程度。因为电容的阻抗在低频时较高，会在电容的两头构成一个电压，从而使电容下降至额定值以下。跟着频率增大，电容也增大。电容改变也形成比滤波器的-3dB点高达10倍的频率下的失真。因而，为确保失真在音频规模之外，电容应足够大，使截止频率低至2Hz。此外，所选电容的电压系数应较低，该项要求一般将小型封装电容扫除在外，例如陶瓷电容。所以，最常用的是钽电容或电解电容，以下降电压系数。
最终，比如等效串联电阻(ESR)的非线性等要素也会引进失真。ESR非线性与频率有关，有些状况下因为阻抗增大而约束了供给给扬声器的功率。
总而言之，此处评论的隔直办法处理了问题，但要求在本钱、音质及空间方面做出退让。
运用隐形(集成)计划
典型D类升压放大器选用低至2.5V的电池电压，发生5.5V的输出电压。这很好，但现在的问题是不运用占用空间的分立式元件，怎么能在音频放大器之间切换?图3所示为处理这一问题的“隐形”计划，更精确地说，是集成计划。该计划是一种超小尺度的双刀双掷(DPDT)模仿开关，答应升压信号经过，无需附加外部电路。咱们称之为隐形计划是因为该DPDT开关所需的一切都集成在1.2mm x 1.2mm、9焊球晶原级封装(WLP)内，十分相似于运用电荷泵来防止运用高压外部电源的MAX232。集成了一切必需的电荷泵。因为电荷泵只需求驱动开关内部的门电路，所以乃至不需求外部电容。该集成技能答应高达±5.5V的信号经过，失真超小，而器材电源电压可低至+1.6V。实际上，这种杂乱的技能关于规划者或用户是不行见的。
图3. 典型音频装备的“隐形”集成计划。
因为该计划能传输信号电平超出电源上下轨电压，无需隔直电容或外部升压电源。实际上，运用MAX14689 DPDT模仿开关完成多路复用扬声器，无需附加外部电路，即可为音频体系供电。该办法将节约可观的空间。此外，无需隔直电容,信号直接经过,防止了隔直%&&&&&%所占的空间和导致失真。
最终，开关为“先开后合”式，确保几个音频放大器不会短路在一起。与其它常见办法比较，开关式确保体系的音质，一起削减空间需求。运用低至2.5V的电源供电时，开关的低(0.25Ω，典型值)导通电阻(RON)答应将功率高功率传输至扬声器，并具有低THD+N。
定论
D类升压放大器大大进步了音质，所以在电池供电音频体系中特别具有优势。可是，这些放大器的功耗较高，所以一直翻开的状况下在这类体系并不具有优势。一起，几个不同音频体系复用单个扬声器具有许多长处。所以，典型模仿开关不能传输高于或低于其电源摆幅规模的问题亟待处理。传统办法具有许多晦气影响，而本文介绍的计划简略、节约空间、确保音质。
