一種大動態(tài)音頻信號的功率補償電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及音頻信號的功率放大領(lǐng)域，尤其涉及一種大動態(tài)音頻信號的功率補償電路。
【背景技術(shù)】
[0002]低功耗的音頻播放裝置內(nèi)包括用于進(jìn)行功率放大的功率放大主模塊，為該功率放大主模塊提供電能的電源單元，以及外置于裝置外或者內(nèi)置在音頻播放裝置內(nèi)的揚聲器單元。所述音頻播放裝置內(nèi)的電源單元一種是將外部輸入電能轉(zhuǎn)換為功率放大主模塊所需電能的電能轉(zhuǎn)換單元，例如從市電獲取電能的、帶功放的有源音箱；另一種是從裝置外部獲取電能的接口，例如從USB接口提取電能的、帶功放的有源音箱。現(xiàn)有技術(shù)上述裝置的電源單元向功率放大主模塊提供穩(wěn)定的電能，例如從USB接口獲取5V/500mA?5V/1000mA的電能。但是功率放大主模塊所需負(fù)載電能會隨著音頻信號的變化而變化，如圖1所示，功率放大主模塊所需負(fù)載電能用i j示記，電流i %隨時間t變化的曲線。為了確保電源單元提供電能足以供給功率放大主模塊，電源單元提供電能應(yīng)當(dāng)大于功率放大主模塊所需最大負(fù)載電能，因而在圖1中，電源單元提供電能L應(yīng)當(dāng)大于i P
[0003]以現(xiàn)有技術(shù)中從USB接口獲取5V、750mA的電能向功率放大主模塊提供電能為例，作為電源單元的USB接口向功率放大主模塊提供的最大功率是3.75W，以功率放大主模塊的效率為80%計算，其輸出功率的最大峰值僅有3W。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電源單元輸出電能曲線與功率放大主模塊所需電能曲線對比示意圖，如圖1所示，電源單元輸出基準(zhǔn)電流為i。，功率放大主模塊所需電能為L電源單元輸出的電能i。僅在功率放大主模塊所需負(fù)載電能k峰值A(chǔ)處被充分利用，而在大部分時段內(nèi)，功率放大主模塊所需負(fù)載電能i ^遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電源單元輸出電能i。，意味著電源單元輸出電能大部分被浪費，電源利用率低，進(jìn)而導(dǎo)致聽音者感到此類采用USB接口供電的音響設(shè)備音量不夠大，音響效果差。據(jù)統(tǒng)計，電源單元輸出電能中有近三分之二沒有被功率放大主模塊使用而被浪費。
[0004]在申請?zhí)枮?01310131318.9，名稱為“波谷電能補償波峰以提高功放電源利用率的方法和裝置”的專利申請文件中，提出了一種充分利用電源單元輸出電能的波谷電能補償波峰以提高功放電源利用率的方法和裝置，利用音頻信號中功率放大主模塊所需電能跟隨音頻信號的幅度不斷變化的特點，將電源單元輸給功率放大主模塊的剩余電能向蓄能元件充電，蓄能元件再通過釋放電能補充功放單元在所需負(fù)載電能峰值需要的電能。采用此種方法，可以提高電源的利用率，但是若輸入的音頻信號為持續(xù)的大動態(tài)音頻信號，即為持續(xù)的高音音頻信號時，蓄能元件中存儲的電能持續(xù)釋放，會出現(xiàn)蓄能元件中存儲的電能耗盡而無法對負(fù)載需要的電能進(jìn)行補償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請?zhí)峁┮环N大動態(tài)音頻信號的功率補償電路，包括電源單元、第一供電回路、第二供電回路和功率放大主模塊；第一供電回路和第二供電回路并聯(lián)供電，第一供電回路和第二供電回路的一端與電源單元連接，另一端與功率放大主模塊連接；功率放大主模塊用于對輸入的音頻信號進(jìn)行功率放大后輸出至揚聲器單元；第一供電回路包括蓄能元件，第一供電回路和第二供電回路的電連接關(guān)系滿足，當(dāng)蓄能元件中存儲的電能小于閾值電能時，第一供電回路和第二供電回路共同對功率放大主模塊進(jìn)行供電；當(dāng)?shù)谝还╇娀芈分行钅茉鎯Φ碾娔艽笥诨虻扔陂撝惦娔軙r，第一供電回路對功率放大主模塊進(jìn)行供電；第二供電回路包含電池，第二供電回路在導(dǎo)通后通過電池為功率放大主模塊提供電能。
[0006]上述電源單元包括電源接口、限流電阻和第一受控開關(guān)器件，電源接口、限流電阻和第一受控開關(guān)器件依次串聯(lián)；電源接口與電源連接，從電源獲取電能；限流電阻的一端與電源接口連接，限流電阻的另一端與第一受控開關(guān)器件的一端連接，第一受控開關(guān)器件的另一端與第一供電回路連接；限流電阻從電源接口接收電能，將接收到的電能傳遞到第一受控開關(guān)器件；大動態(tài)音頻信號的功率補償電路還包括控制單元，第一受控開關(guān)器件的第三端與控制單元連接，通過控制單元控制第一受控開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，使電源單元輸出基準(zhǔn)電能。
[0007]上述第一供電回路還包括第二受控開關(guān)器件、第一升壓模塊和第一隔離二極管；第二受控開關(guān)器件、第一升壓模塊和第一隔離二極管依次串聯(lián)；蓄能元件的一端與第一受控開關(guān)器件的另一端和第二受控開關(guān)器件的一端連接，第二受控開關(guān)器件的另一端與第一升壓模塊的一端連接，第一升壓模塊的另一端與第一隔離二極管的陽極連接，第一隔離二極管的陰極與功率放大主模塊的一端及第二供電回路分別連接；第二受控開關(guān)器件具有第三端與控制單元連接，控制單元通過控制第二受控開關(guān)器件的導(dǎo)通和關(guān)斷，以控制第一供電回路的導(dǎo)通和關(guān)斷；第一升壓模塊將從第二受控開關(guān)器件獲取的電能升壓后輸出到第一隔咼二極管。
[0008]上述第二供電回路還包括充電單元、第二升壓模塊和第二隔離二極管；充電單元、第二升壓模塊和第二隔離二極管依次串聯(lián)，充電單元的一端與第一受控開關(guān)器件的另一端連接，充電單元的另一端與電池連接，充電單元通過限流電阻從電源獲取電能，并將獲取的電能傳遞到電池，對電池進(jìn)行充電；充電單元的另一端也與第二升壓模塊的一端連接，第二升壓模塊的另一端與第二隔離二極管的陽極連接，第二隔離二極管的陰極與第一隔離二極管的陰極連接；充電單元具有第三端與控制單元連接，充電單元在控制單元的控制下導(dǎo)通或關(guān)斷，以便對電池進(jìn)行充電；第二隔離二極管用于對第二供電回路進(jìn)行選擇。
[0009]上述充電單元在控制單元的控制下對電池進(jìn)行充電，具體為:當(dāng)蓄能元件中存儲的電能大于或等于閾值電能時，充電單元在控制單元的控制下導(dǎo)通，電源單元通過充電單元對電池充電；當(dāng)蓄能元件中存儲的電能小于閾值電能時，充電單元在控制單元的控制下關(guān)斷，不對電池充電。
[0010]上述大動態(tài)音頻信號的功率補償電路還包括音頻增益控制單元，音頻增益控制單元電連接在功率放大主模塊的音頻輸入端口 ；音頻信號經(jīng)過音頻增益控制單元輸入到功率放大主模塊，控制單元電連接音頻增益控制單元，通過控制音頻增益控制單元的增益調(diào)整功率放大主模塊所需的負(fù)載功率。
[0011]本申請的有益效果是:本申請?zhí)峁┮环N大動態(tài)音頻信號的功率補償電路，采用第一供電回路和第二供電回路供電，對功率放大主模塊提供電能，當(dāng)?shù)谝还╇娀芈饭╇娔芰坎蛔銜r，啟動第二供電回路并聯(lián)供電進(jìn)行功率補償，當(dāng)音頻輸入信號幅度過大，第一供電回路和第二供電回路同時供電，第一供電回路中蓄能元件的電能仍然不足時，自動降低功率放大主模塊的輸出功率，使電路不產(chǎn)生失真。當(dāng)蓄能元件能量足夠時，對第二供電回路中的電池充電，當(dāng)蓄能元件能量不足時，停止對第二供電回路中的電池充電，以保證不超出輸入電能設(shè)置值，從而在有限的輸入電能的情況下，使功率放大主模塊輸出幾倍于輸入電能的峰值音頻功率，進(jìn)一步提高了電源利用率。
【附圖說明】
[0012]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電源輸出電能曲線與功率放大主模塊所需電能曲線對此示意圖；
[0013]圖2為本申請實施例電能利用原理示意圖；
[0014]圖3為本申請實施例電路框圖；
[0015]圖4為本申請實施例電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]本申請?zhí)峁┮环N大動態(tài)音頻信號的功率補償電路，為音響設(shè)備提供功率補償，如圖3所示，包括電源單元3、第一供電回路1、第二供電回路2和功率放大主模塊5 ;第一供電回路I和第二供電回路2并聯(lián)供電，第一供電回路I和第二供電回路2的一端與電源單元3連接，另一端與功率放大主模塊5連接；功率放大主模塊5用于對輸入的音頻信號進(jìn)行功率放大后輸出至揚聲器單元。
[0018]第一供電回路I包括蓄能元件11，用于將電源單元3的波谷電能補充波峰以為功率放大主模塊5提供功率補償，進(jìn)而提高功放電源利用率，具體而言，上述第一供電回路I在功率放大主模塊5所需負(fù)載電能低于電源單元3輸出基準(zhǔn)電能時，將電源單元3輸出電能中扣除功率放大主模塊5所需負(fù)載電能的剩余波谷電能用于向蓄能元件11存儲電能；當(dāng)功率放大主模塊5所需負(fù)載電能高于基準(zhǔn)電能的峰值電能時，將蓄能元件11存儲的電能用在補償功率放大主模塊5，從而實現(xiàn)用波谷電能補償波峰電能。圖2為本申請實施例電能利用原理示意圖，如圖2所示，CHGl、CHG2、CHG3和CHG3為功率