專利名稱：一種揚(yáng)聲器保護(hù)電路及移動(dòng)終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種揚(yáng)聲器保護(hù)電路及移動(dòng)終端技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于音頻電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種揚(yáng)聲器的保護(hù)電路以及采用所述揚(yáng)聲器保護(hù)電路設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)在的揚(yáng)聲器都具有一個(gè)參數(shù)，即額定功率，它表征了揚(yáng)聲器在長(zhǎng)期工作狀態(tài)下能夠承受的最大功率門(mén)限值。也就是說(shuō)，如果揚(yáng)聲器長(zhǎng)期工作在超過(guò)額定功率的狀態(tài)下，則極易導(dǎo)致?lián)P聲器的損壞。為了防止揚(yáng)聲器損壞，就需要設(shè)置一個(gè)帶限制輸出幅度的音頻功率放大器，通過(guò)該音頻功率放大器使輸出給揚(yáng)聲器的功率能夠限制在一定的范圍內(nèi)。[0003]為了實(shí)現(xiàn)音頻功率放大器輸出幅度的有效限制，現(xiàn)有的解決方案一般包括兩種 一種是，通過(guò)對(duì)數(shù)模變換前的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行處理，可以限制數(shù)模變換后模擬信號(hào)的電壓幅度，經(jīng)過(guò)限幅的模擬信號(hào)再通過(guò)一個(gè)增益恒定的音頻功率放大器后，通過(guò)音頻功率放大器輸出的信號(hào)功率也就被限制在了一定范圍內(nèi)，從而達(dá)到保護(hù)揚(yáng)聲器的目的。這種解決方案的缺點(diǎn)是專用性強(qiáng)，不能推廣應(yīng)用到所有的設(shè)備中，尤其不能應(yīng)用到不具備數(shù)字信號(hào)處理器的設(shè)備中。[0004]第二種解決方案是使用帶有自動(dòng)增益控制AGC功能的音頻功率放大器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器輸出。在這種音頻功率放大器中集成了一個(gè)自動(dòng)增益控制單元，可以根據(jù)自身輸出信號(hào)的狀態(tài)調(diào)整增益，具體為當(dāng)檢測(cè)到輸出信號(hào)出現(xiàn)削頂失真時(shí)(一般削頂失真是由于功放放大倍數(shù)過(guò)大，動(dòng)態(tài)范圍不夠引起的)，降低功放本身的增益，直到?jīng)]有削頂失真的信號(hào)。但是，這種帶有AGC功能的音頻功率放大器目前只有兩類(lèi)器件，一類(lèi)是具有固定的門(mén)限值，例如YAMAHA公司的YDA144芯片，只能將輸出不失真的功率限制在0. 75W。如果設(shè)備上使用的揚(yáng)聲器的額定功率是0. 5W，那么還是存在被損壞的風(fēng)險(xiǎn)；并且這類(lèi)功放成本較高，不適合在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)激烈的家電產(chǎn)品中推廣應(yīng)用。[0005]另一類(lèi)音頻功率放大器成本較低，但是門(mén)限值不固定，它會(huì)隨著功率放大器的供電電壓的變化而不斷變化。例如當(dāng)供電電壓為5V時(shí)，該類(lèi)功率放大器可以輸出的不失真功率為IW ；而當(dāng)供電電壓為4. OV時(shí)，可以輸出的不失真功率為0. Sff0在一些使用電池供電的手持設(shè)備中，由于電池電壓在使用過(guò)程中會(huì)不斷下降，因此導(dǎo)致不失真的門(mén)限值也會(huì)不斷降低，從而使得使用該類(lèi)音頻功率放大器的音頻電路不能與揚(yáng)聲器之間達(dá)到最優(yōu)的匹配。發(fā)明內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種揚(yáng)聲器保護(hù)電路，通過(guò)將電壓變換電路與音頻功率放大器結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)音頻電路，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)揚(yáng)聲器的保護(hù)，同時(shí)提高了音質(zhì)。[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)[0008]一種揚(yáng)聲器保護(hù)電路，包括電壓調(diào)整單元和具有自動(dòng)增益控制功能的音頻功率放大電路；所述電壓調(diào)整單元的輸入端連接電源，對(duì)電源幅值進(jìn)行調(diào)整后，輸出供電電壓至所述音頻功率放大電路的電源端子，所述音頻功率放大電路的輸入端子接收音頻信號(hào)，輸出端子連接揚(yáng)聲器。[0009]進(jìn)一步的，所述音頻功率放大電路為一顆最大不失真輸出功率隨電源電壓的變化而變化的音頻功率放大器。[0010]又進(jìn)一步的，通過(guò)所述電壓調(diào)整單元輸出的供電電壓的幅值恒定。[0011]其中，所述供電電壓的幅值應(yīng)小于等于音頻功率放大器在最大不失真輸出功率等于揚(yáng)聲器的額定功率時(shí)所對(duì)應(yīng)的電源電壓。[0012]優(yōu)選的，所述電源為電池。[0013]再進(jìn)一步的，在所述電壓調(diào)整單元中包含有一輸出電壓隨反饋電壓的變化而自動(dòng)調(diào)整的電壓變換芯片，所述電壓變換芯片的輸出端連接音頻功率放大電路的電源端子，并通過(guò)一分壓電路接地，所述分壓電路的分壓節(jié)點(diǎn)連接所述電壓變換芯片的反饋端。[0014]其中，所述電壓變換芯片可以是直流-直流變換器、也可以是低壓差線性穩(wěn)壓器或者電荷泵等。[0015]更進(jìn)一步的，所述電壓變換芯片和音頻功率放大電路的使能端連接系統(tǒng)主芯片， 接收系統(tǒng)主芯片發(fā)出的使能信號(hào)，以確定兩部分電路的工作時(shí)序。[0016]優(yōu)選的，所述電壓變換芯片和音頻功率放大電路的使能端優(yōu)選連接到系統(tǒng)主芯片的不同GPIO 口上，接收系統(tǒng)主芯片發(fā)出的開(kāi)關(guān)時(shí)序不同的使能信號(hào)，以避免通過(guò)揚(yáng)聲器輸出雜音。[0017]基于上述揚(yáng)聲器保護(hù)電路結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型又提供了一種采用所述揚(yáng)聲器保護(hù)電路設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端，包括電源、揚(yáng)聲器、系統(tǒng)主芯片、電壓調(diào)整單元以及具有自動(dòng)增益控制功能的音頻功率放大電路；將所述電壓調(diào)整單元的輸入端連接電源，對(duì)電源幅值進(jìn)行調(diào)整后，輸出供電電壓至所述音頻功率放大電路的電源端子，所述音頻功率放大電路的輸入端子接收音頻信號(hào)，輸出端子連接揚(yáng)聲器，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器輸出系統(tǒng)音頻。[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器保護(hù)電路可以保證揚(yáng)聲器始終工作在其額定功率的范圍內(nèi)，從而有效避免了揚(yáng)聲器的損壞。并且， 在揚(yáng)聲器得到有效保護(hù)的同時(shí)，還避免了削頂失真信號(hào)的出現(xiàn)，從而用戶不會(huì)聽(tīng)到難以忍受的失真和雜音，使得通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)的聲音音質(zhì)更好。本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器保護(hù)電路可以應(yīng)用在任何音頻電路的設(shè)計(jì)中，尤其適合應(yīng)用在采用電池供電的移動(dòng)終端設(shè)備中， 在提高整機(jī)可靠性的同時(shí)，使得整個(gè)系統(tǒng)的音質(zhì)得以改善。[0019]結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


[0020]圖1是本實(shí)用新型所提出的揚(yáng)聲器保護(hù)電路的原理框圖；[0021]圖2是本實(shí)用新型所提出的揚(yáng)聲器保護(hù)電路的一種實(shí)施例的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
[0022]
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)地描述。[0023]實(shí)施例一，本實(shí)施例針對(duì)具有自動(dòng)增益控制AGC功能的音頻功率放大電路設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器輸出的音頻電路，通過(guò)對(duì)音頻功率放大電路的最大不失真輸出功率進(jìn)行限制，使其始終不超過(guò)揚(yáng)聲器的額定功率，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)揚(yáng)聲器的保護(hù)。此外，考慮到不同的揚(yáng)聲器，其標(biāo)稱的額定功率不同，因此，最好的解決方案就是設(shè)計(jì)一個(gè)電路，通過(guò)微小的改動(dòng)就可以適應(yīng)所有的揚(yáng)聲器，本實(shí)施例就是基于這個(gè)目的而設(shè)計(jì)的。[0024]本實(shí)施例的揚(yáng)聲器保護(hù)電路主要由兩部分組成電壓調(diào)整單元和具有AGC功能的音頻功率放大電路，參見(jiàn)圖1所示。將所述電壓調(diào)整單元的輸入端連接電源VBT，所述電源 VBT可以是電池，也可以是其他直流電源；電壓調(diào)整單元的輸出端連接音頻功率放大電路的電源端子，通過(guò)電壓調(diào)整單元對(duì)輸入的電源VBT進(jìn)行變換處理后，生成合適的供電電壓 VCC為音頻功率放大電路供電。[0025]在本實(shí)施例中，所述音頻功率放大電路優(yōu)選采用一顆最大不失真輸出功率隨電源電壓的變化而變化的音頻功率放大器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整其電源電壓，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意揚(yáng)聲器的保護(hù)。以型號(hào)為AW8110的音頻功率放大器為例進(jìn)行說(shuō)明，此類(lèi)功率放大器在失真度為1%，負(fù)載揚(yáng)聲器的阻抗為8 Ω時(shí)，其電源電壓和最大輸出功率的關(guān)系為當(dāng)電源電壓為 5. OV時(shí)，最大輸出功率為1. 5W ；當(dāng)電源電壓為4. OV時(shí)，最大輸出功率為0. 8W ；當(dāng)電源電壓為3. 5V時(shí)，最大輸出功率為0. 6W。如果系統(tǒng)中選用的揚(yáng)聲器的額定功率為0. 8W，那么只需要控制音頻功率放大器的電源電壓小于等于4. OV即可。如果系統(tǒng)中選用的揚(yáng)聲器的額定功率為0. 6W，則只需控制音頻功率放大器的電源電壓小于等于3. 5V即可。[0026]作為揚(yáng)聲器單元來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)者和使用者總是希望聲音越大越好。而在其他條件相同的情況下，電源電壓越高，音頻功率放大器輸出的信號(hào)功率越大，那么揚(yáng)聲器還原出來(lái)的音頻信號(hào)響度越高。因此，最優(yōu)的選擇是為音頻功率放大器提供其最大輸出功率等于后級(jí)揚(yáng)聲器的額定功率所對(duì)應(yīng)的電源電壓，使揚(yáng)聲器剛好工作在其額定功率的狀態(tài)下，以獲得響度最高的音頻輸出。仍以型號(hào)為AW8110的音頻功率放大器為例進(jìn)行說(shuō)明，則最優(yōu)的選擇是如果選用額定功率是0. 8W的揚(yáng)聲器，則通過(guò)電壓調(diào)整單元輸出給音頻功率放大器的供電電壓VCC最好恒定在4. OV ；如果選用額定功率為0. 6W的揚(yáng)聲器，則提供給音頻功率放大器的供電電壓VCC最好恒定在3. 5V。[0027]對(duì)于電壓調(diào)整單元來(lái)說(shuō)，它的輸出電壓可以是變化的，也可以是恒定的。如果是變化的，為了保證揚(yáng)聲器不受損壞，這個(gè)輸出電壓在隨電源VBT電壓變化的過(guò)程中不能超過(guò)音頻功率放大器對(duì)應(yīng)揚(yáng)聲器額定功率時(shí)的最大電源電壓值。本實(shí)施例最優(yōu)的方案是使用恒定的輸出電壓值。[0028]針對(duì)不同電壓值的電源VBT，電壓調(diào)整單元可以是升壓電路，也可以是降壓電路， 可以采用電壓變換芯片配合簡(jiǎn)單的外圍電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。所述的電壓變換芯片可以是直流-直流變換器(即DC-DC器件)，也可以是低壓差線性穩(wěn)壓器LDO或者電荷泵。因?yàn)橐纛l功率放大器耗費(fèi)的電流較大，最優(yōu)的方案是使用效率較高的DC-DC變換器。[0029]圖2示出了揚(yáng)聲器保護(hù)電路的一種具體電路構(gòu)建，其中，Ul為電壓變換芯片，以 DC-DC變換器為例進(jìn)行說(shuō)明；U2為音頻功率放大器。將DC-DC變換器Ul的輸入端BATT連接電池VBT，并通過(guò)濾波電容Cl接地；輸出端POUT輸出經(jīng)變換后的供電電壓VCC，一方面?zhèn)鬏斨烈纛l功率放大器U2的電源端子VDD，另一方面經(jīng)由電阻R2、R3組成的分壓電路分壓后， 通過(guò)分壓節(jié)點(diǎn)輸出反饋電壓至DC-DC變換器Ul的反饋端FB。所述DC-DC變換器Ul具有 1. 2V至5. 5V的寬范圍輸入電壓，同時(shí)具有3. 3V至5V的寬范圍輸出電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻R2 和R3的阻值，即可調(diào)整DC-DC變換器Ul的輸出電壓，即供電電壓VCC的幅值，使其電壓值與音頻功率放大器U2的最大輸出功率等于揚(yáng)聲器的額定功率時(shí)所對(duì)應(yīng)的電源電壓相等。 在所述音頻功率放大器U2中集成有自動(dòng)增益控制模塊，它可以檢測(cè)到自身輸出的破音失真，從而自動(dòng)降低系統(tǒng)的增益，直到?jīng)]有破音出現(xiàn)。如果輸出的信號(hào)在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有失真，它還會(huì)自動(dòng)恢復(fù)功放的增益。使用這樣的音頻功率放大器U2，可以保證輸出給揚(yáng)聲器的信號(hào)沒(méi)有削頂失真。對(duì)于沒(méi)有削頂失真的音頻信號(hào)，其最大輸出功率的計(jì)算方法為
權(quán)利要求1.一種揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于包括電壓調(diào)整單元和具有自動(dòng)增益控制功能的音頻功率放大電路；所述電壓調(diào)整單元的輸入端連接電源，對(duì)電源幅值進(jìn)行調(diào)整后，輸出供電電壓至所述音頻功率放大電路的電源端子，所述音頻功率放大電路的輸入端子接收音頻信號(hào)，輸出端子連接揚(yáng)聲器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于所述音頻功率放大電路為一顆最大不失真輸出功率隨電源電壓的變化而變化的音頻功率放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于通過(guò)所述電壓調(diào)整單元輸出的供電電壓的幅值恒定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于所述供電電壓的幅值小于等于音頻功率放大器在最大不失真輸出功率等于揚(yáng)聲器的額定功率時(shí)所對(duì)應(yīng)的電源電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于所述電源為電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于在所述電壓調(diào)整單元中包含有一輸出電壓隨反饋電壓的變化而自動(dòng)調(diào)整的電壓變換芯片，所述電壓變換芯片的輸出端連接音頻功率放大電路的電源端子，并通過(guò)一分壓電路接地，所述分壓電路的分壓節(jié)點(diǎn)連接所述電壓變換芯片的反饋端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于所述電壓變換芯片和音頻功率放大電路的使能端連接系統(tǒng)主芯片，接收系統(tǒng)主芯片發(fā)出的使能信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于所述電壓變換芯片和音頻功率放大電路的使能端連接系統(tǒng)主芯片的不同GPIO 口，接收系統(tǒng)主芯片發(fā)出的開(kāi)關(guān)時(shí)序不同的使能信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路，其特征在于所述電壓變換芯片為直流-直流變換器、低壓差線性穩(wěn)壓器或者電荷泵。
10.一種移動(dòng)終端，包括電源、揚(yáng)聲器和系統(tǒng)主芯片，其特征在于還包括如權(quán)利要求1 至9中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的揚(yáng)聲器保護(hù)電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種揚(yáng)聲器保護(hù)電路及移動(dòng)終端，包括電壓調(diào)整單元和具有AGC功能的音頻功率放大電路；所述電壓調(diào)整單元的輸入端連接電源，對(duì)電源幅值進(jìn)行調(diào)整后，輸出供電電壓至所述音頻功率放大電路的電源端子，所述音頻功率放大電路的輸入端子接收音頻信號(hào)，輸出端子連接揚(yáng)聲器。本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器保護(hù)電路可以保證揚(yáng)聲器始終工作在其額定功率的范圍內(nèi)，從而有效避免了揚(yáng)聲器的損壞。并且，在揚(yáng)聲器得到有效保護(hù)的同時(shí)，還避免了削頂失真信號(hào)的出現(xiàn)，從而用戶不會(huì)聽(tīng)到難以忍受的失真和雜音，使得通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)的聲音音質(zhì)更好，尤其適合應(yīng)用在采用電池供電的移動(dòng)終端設(shè)備中，在提高整機(jī)可靠性的同時(shí)，使得整個(gè)系統(tǒng)的音質(zhì)得以改善。
文檔編號(hào)H04R3/00GK202285431SQ201120368489
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者王海盈 申請(qǐng)人:青島海信移動(dòng)通信技術(shù)股份有限公司