專利名稱：數(shù)字功放開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及音響領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字功放開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
在許多娛樂場所，為了營造震撼的音響效果，音箱系統(tǒng)近乎達到它的工作極限，在KTV里許多音箱也都是連續(xù)的高負荷運轉(zhuǎn)。如何保證音箱在高電流、高電壓長時間工作過程中的可靠性、穩(wěn)定性，是眾多音響師不得不擔(dān)憂和考慮的問題。業(yè)界的同行中，一般會采用在電路系統(tǒng)中設(shè)置固定保護電路的方法，即當(dāng)某個保護電路檢測到相應(yīng)的工作點接近異常時，立即輸出相應(yīng)的保護動作(如停止工作或者采取其它措施實施保護)。但是，這種音箱保護方式，存在一定的不合理性，因為很多時候音箱只是接近某個危險值時，就已經(jīng)停止正常工作和運作了。為此，亟需設(shè)計一種開關(guān)電源保護電路，以保證音箱在高電流、高電壓長時間工作過程中的可靠性和穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種數(shù)字功放開關(guān)電源，以保證音箱在高電流、高電壓長時間工作過程中的可靠性和穩(wěn)定性。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種數(shù)字功放開關(guān)電源，包括電壓輸入、主電源電路、主電源離線控制電路、功放電路、信號處理電路及處理器MCU，所述主電源電路輸入端接電源輸入，其輸出端接功放電路以提供電源供電；信號處理電路的輸出連接到功放的第二輸入端，主電源電路控制端與處理器MCU的狀態(tài)監(jiān)測端相連，處理器MCU的控制輸出端連接到信號處理電路和功放，用于控制功放的輸出功率大小。優(yōu)選的，所述信號處理電路的輸入端接音源輸入。優(yōu)選的，所述電壓輸入內(nèi)包括整流濾波電路。優(yōu)選的，所述數(shù)字功放開關(guān)電源設(shè)串行外設(shè)接口，通過串行外設(shè)接口與上位處理器連接。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于本實用新型提供的數(shù)字功放開關(guān)電源通過處理器對電子元器件進行實時的監(jiān)測，對出現(xiàn)過熱、異常現(xiàn)象的元器件或電路單元進行采樣，再通過處理器內(nèi)部對采樣信號進行處理，最終輸出有效保護控制信號，從而達到對整個音響系統(tǒng)的安全可靠保護。以保證音箱在高電流、高電壓長時間工作過程中的可靠性和穩(wěn)定性。

圖I為本實用新型數(shù)字功放開關(guān)電源原理框圖。圖2為本實用新型功放處理器MCU及信號采集原理圖。[0014]圖3為本實用新型系統(tǒng)狀態(tài)原理框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。請參閱圖1、2所示，本實用新型提供的數(shù)字功放開關(guān)電源，包括主電源電路、功放電路、信號處理電路、處理器MCU、主電源離線控制電路；主電源電路輸入端接電源輸入，其輸出端接功放電路以提供電源供電；主電源電路控制端與處理器MCU輸入端相連，處理器MCU輸出端接信號處理電路；信號處理電路輸出端接功放電路第二輸入端，功放電路控制端還與處理器MCU相連。主電源離線控制電路與主電源電路相連，用于控制電源輸出及異常檢測。外接電網(wǎng)電源經(jīng)過電源輸入部分的濾波及整流電路輸出高壓的直流到主電源電路，主電源離線控制電路控制主電源工作，主電源輸出所需的電源。在電源電路中加入了異常狀態(tài)的檢測，他們包括電流、電壓及溫度等信息，所有的異常信息輸入到離線電源控 制電路，當(dāng)電源出現(xiàn)極限狀態(tài)時，主電源離線控制電路會自動關(guān)閉主電源電路，保護系統(tǒng)，本保護系統(tǒng)只有在極限條件下才會工作。主電源的輸出連接到功放電路，處理器MCU實時監(jiān)控主電源和功放的溫度、電流、電壓，還有功放輸出信號的幅度等信息。輸入的音頻信號連接到信號處理電路，當(dāng)處理器MCU通過狀態(tài)監(jiān)控端口判斷到整個系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)時，處理器MCU通過控制輸出端控制小信號處理電路輸出正常的信號到功放的第二輸入端，如果處理器MCU通過狀態(tài)監(jiān)控端口判斷到整個系統(tǒng)處于非正常的極限工作狀態(tài)時，狀態(tài)綜合處理器通過控制輸出端控制信號處理電路適當(dāng)降低輸出信號的幅度，減小功放和電源的負擔(dān)，實現(xiàn)安全工作的控制目的。處理器MCU采集主電源電路的工作溫度，并對其進行實時監(jiān)控，在監(jiān)控過程中對溫度的變化率進行判斷，當(dāng)檢測溫度按照特定的變化曲線變化，此溫度曲線輸入到處理器MCU內(nèi)部，處理器MCU通過分析處理，判斷當(dāng)前監(jiān)控的溫度是否異常，如果確定是異常溫度，則處理器MCU發(fā)出控制命令,控制小信號處理電路,減小輸出到功放輸入的信號幅度,適當(dāng)限制功放的輸出功率，從而實現(xiàn)降低電源溫度，當(dāng)電源溫度回到正常狀態(tài)時，處理器MCU解除對小信號處理電路的控制，恢復(fù)正常工作狀態(tài)。處理器MCU采集工作區(qū)域內(nèi)的環(huán)境溫度，并對其進行實時監(jiān)控，當(dāng)環(huán)境溫度達到一定的設(shè)計限值時，處理器MCU將信號降低一設(shè)定的幅度，當(dāng)環(huán)境溫度繼續(xù)惡化，則處理器進一步降低信號幅度，使整個系統(tǒng)趨于一種平衡的狀態(tài)下安全工作。處理器MCU采集功放電路的工作溫度，并對其進行實時監(jiān)控，在監(jiān)控過程中對溫度的變化率進行判斷，對于短期內(nèi)的快速溫度變化嚴密監(jiān)控，此時說明系統(tǒng)有高強度負載通過系統(tǒng)，根據(jù)溫升速度適當(dāng)控制最高溫度極限，在不同的溫升曲線下應(yīng)用不同的控制級另IJ，以達到智能的目的。處理器MCU實時采集功放電路的電流大小，對電流做到連續(xù)檢測，在正常的音頻應(yīng)用中，由于音樂信號的特殊性，不可能長時間有一固定的大電流現(xiàn)象，因此處理器MCU通過對故障電流的篩選，當(dāng)有異常電流流過系統(tǒng)時，處理器MCU可以將功率輸出降低到一個合理的水平上，讓系統(tǒng)安全工作。[0021]處理器MCU實時釆集功放電路的供電電壓的值，時刻監(jiān)測功放的供電電源是否正
堂
巾O處理器MCU實時采集功放電路的輸出電壓的大小，實時監(jiān)控功放電路的輸出功率
大小。 如2中，本實用新型提供的數(shù)字功放開關(guān)電源的核心主要是處理器MCU，他主要是實時采集上述的各種監(jiān)控信號，統(tǒng)一分析，智能處理。主要的控制原理是通過采集各種監(jiān)控信號后，分析狀態(tài)，然后控制信號處理電路輸出受控的信號到功放電路，實現(xiàn)智能控制輸出功率，達到安全工作的目的。由于音頻產(chǎn)品輸出功率的瞬時性，通常會有瞬間的大動態(tài)信號要通過音頻功放產(chǎn)品輸出，為了保證音頻功放產(chǎn)品的可靠工作，常規(guī)的產(chǎn)品會設(shè)計一個固定的保護措施來保護產(chǎn)品，如果要輸出足夠的動態(tài)信號，則這個保護點要設(shè)置的很高，否則產(chǎn)品將很容易保護，這樣一來要滿足產(chǎn)品可靠的要求，整個音頻功放產(chǎn)品就要留有非常高的余量，但大部分時候音頻產(chǎn)品又是工作在相對較低的功率輸出狀態(tài)下，產(chǎn)品設(shè)計是的大的余量就造成了成本和資源的浪費。本實用新型提供的數(shù)字功放開關(guān)電源設(shè)計就是通過優(yōu)化設(shè)計，采取動態(tài)的保護點設(shè)置，達到智能控制的目的，在既可以通過瞬態(tài)的大功率信號有有相對低的平均保護點，所以本實用新型提供的數(shù)字功放開關(guān)電源就不需要非常大的功率余量。本實用新型提供的數(shù)字功放開關(guān)電源的動態(tài)保護點的設(shè)置是通過處理器MCU實時采集電源的溫度、功放的溫度、功放輸出電壓和電流，在溫度采集上通過內(nèi)部時間軸的計算得到溫度的變化速率，同時再結(jié)合功放輸出功率的采集，判斷是否是瞬態(tài)信號還是故障溫升，然后對信號處理電路給予相應(yīng)的控制。如果判斷是瞬態(tài)信號，則系統(tǒng)讓這個信號正常通過功放電路放大輸出，如果是異常連續(xù)的大信號，則系統(tǒng)將信號幅度壓縮后傳輸給功放放大輸出。本數(shù)字功放開關(guān)電源設(shè)計有標準的SPI (Serial Peripheral Interface-串行外設(shè)接口)總線系統(tǒng)接口，通過SPI接口與上位處理器連接，當(dāng)本數(shù)字功放開關(guān)電源連接在更為復(fù)雜的系統(tǒng)中時，將透過定義的通訊協(xié)議，把本數(shù)字功放開關(guān)電源的各部分的工作狀態(tài)實時地傳送給上位系統(tǒng)，這樣就可以構(gòu)成更加復(fù)雜，功能跟加完善，安全系數(shù)更高的大型系統(tǒng)，同時也可以通過上位系統(tǒng)的顯示功能將本數(shù)字功放開關(guān)電源的工作狀態(tài)顯示給用戶，如圖3所示。圖3中為單個功能部分的獨立監(jiān)測和控制，在這個系統(tǒng)中，所有的監(jiān)測信號是同時進入到系統(tǒng)處理器中的，在整個系統(tǒng)處理中，它們有是有相應(yīng)的聯(lián)系的，它們并不是單獨存在的，如當(dāng)其中某個單元達到某一臨界狀態(tài)時，在其它的單元中又檢測出還有較大的余量時，處理器將綜合做出處理，這將是本數(shù)字功放開關(guān)電源的最為靈活的應(yīng)用，它將是采用固定保護系統(tǒng)的最大區(qū)別之處，也是本數(shù)字功放開關(guān)電源最大的優(yōu)點，因此本系統(tǒng)的保護是智能的。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字功放開關(guān)電源，其特征在于，包括電壓輸入、主電源電路、主電源離線控制電路、功放電路、信號處理電路及處理器MCU，所述主電源電路輸入端接電源輸入，其輸出端接功放電路以提供電源供電；信號處理電路的輸出連接到功放的第二輸入端，主電源電路控制端與處理器MCU的狀態(tài)監(jiān)測端相連，處理器MCU的控制輸出端連接到信號處理電路和功放，用于控制功放的輸出功率大小。
2.如權(quán)利要求I所述的數(shù)字功放開關(guān)電源，其特征在于，所述信號處理電路的輸入端接首源輸入。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字功放開關(guān)電源，其特征在于，所述電壓輸入內(nèi)包括整流濾波電路。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字功放開關(guān)電源，其特征在于，所述數(shù)字功放開關(guān)電源設(shè)串行外設(shè)接口，通過串行外設(shè)接口與上位處理器連接。
專利摘要本實用新型提供了一種數(shù)字功放開關(guān)電源，包括電壓輸入、主電源電路、主電源離線控制電路、功放電路、信號處理電路及處理器MCU，所述主電源電路輸入端接電源輸入，其輸出端接功放電路以提供電源供電；信號處理電路的輸出連接到功放的第二輸入端，主電源電路控制端與處理器MCU的狀態(tài)監(jiān)測端相連，處理器MCU的控制輸出端連接到信號處理電路和功放，用于控制功放的輸出功率大小。本實用新型提供的基于處理器MCU的智能控制的數(shù)字功放開關(guān)電源，實現(xiàn)對數(shù)字功放開關(guān)電源的溫度、功率、電壓和電流的實時監(jiān)控，并通過處理器MCU分析監(jiān)測數(shù)據(jù)智能控制功放輸出。保證數(shù)字功放開關(guān)電源在高電流、高電壓長時間工作過程中的可靠和穩(wěn)定。
文檔編號H04R3/00GK202696865SQ201220263098
公開日2013年1月23日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者沈紫輝, 黎剛, 程友平 申請人:國光電器股份有限公司