CN101098129B - 以可变方式将电源电压提供到移动装置的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种以可变方式将电源电压提供给移动装置以便提供高输出功率和高质量声音环境的方法和设备以及利用其的移动装置。所述设备包括：音量控制单元，检测外部电源的安装，并产生与当前音量电平相对应的电压控制值；和DC-DC变换器单元，基于在所述音量控制单元中产生的所述电压控制值，以可变方式变换内部电源的电压以便驱动转换功率放大器。

Description

以可变方式将电源电压提供到移动装置的方法和设备

根据35U.S.C.119§(a)，本发明要求2006年06月30日于韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2006-0060685的优先权，其内容在此结合，作为参考。 

技术领域

本总的发明概念涉及一种移动装置，更具体地说，涉及一种以可变方式将分离的电源电压提供到转换功率放大器级(switching power amplifier stage)以便提供高输出功率和高质量声音环境的设备和方法、以及利用其的移动装置。 

背景技术

典型地，移动装置内部配备有D-类转换功率放大器和扬声器以播放音频信号。在D-类放大器中，音频信号变成脉宽调制(PWM)信号以便执行转换操作。而且，移动装置采用诸如带电池座充(cradle)和可再充电的蓄电池(secondary battery)的外部电源单元。 

在图1中示出的与利用常规外部电源单元的移动装置相关的技术公开于1992年09月19日提交的、标题为“Portable Information Terminal(便携式信息终端)”的日本专利文献No.2004-112377中。 

参考图1，当从外部电源36提供电源电压时，便携式信息终端利用从内部电池B提供的电源电压来驱动D-类放大器18。D-类放大器18由来自电池B的低压驱动。 

相反，当未从外部电源36提供电源电压时，便携式信息终端切断被提供给D-类放大器18的电池电压并将高外部电压提供给D-类放大器18。因此，D-类放大器18由来自外部电源36(未示出)的高压驱动。 

通常，考虑到安全性，用于充电所述电池B的外部电源电压具有比所述电池B的电压相对高的电平。因此，当提供较高电平电压时，常规的便携式信息终端可能输出一个突然的大声，并且用户的听力可能相应地被损坏。另 外，图1的便携式信息终端的电源单元对噪声敏感并且不能保证安全。而且，尽管常规的便携式信息终端配备有内部扬声器，但内部扬声器由于其结构特性而不能由高输出功率驱动。 

发明内容

本总的发明概念提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的设备，其中以可变方式提供用于驱动转换功率放大器的单个电源电压，并且当安装了外部电源时可以通过升高电压来适应性地控制音量，以便可以改善信噪(S/N)比。 

本总的发明概念还提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法。 

本总的发明概念还提供一种利用以可变方式提供电源电压的方法和设备的移动装置。 

本总的发明概念的另外方面和效用将部分在后面的描述中阐述，还有部分可从描述中明显地看出，或者可以在本总的发明概念的实践中得到。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给具有转换功率放大器的移动装置的设备，所述设备包括：音量控制单元，检测外部电源的安装并产生与当前音量值相对应的电压控制值；和直流-直流变换器单元，基于在音量控制单元中产生的电压控制值以可变方式将内部电源的电压变换成直流-直流电压，以控制转换功率放大器的输出电平。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法来实现，其中所述方法包括：将数字音频信号调制成脉宽调制(PWM)信号，检测外部电源的安装，当检测到外部电源被连接时读取音量值，通过将音量值与参考值进行比较而产生与所述音量值相对应的电压控制值，基于所述产生的电压控制值以可变方式对从内部电源单元提供的电压执行直流-直流变换，并基于所述电压控制值对PWM信号执行功率转换以控制信号输出。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种移动装置而实现，该移动装置包括：微型计算机单元，产生与音量设置相对应的音量值；脉宽调制(PWM)单元，将数字音频信号调制成具有小输出电平的  PWM信号；可变电源单元，检测外部电源的安装，并基于与在微型计算机中产生的音量值相对应的电压控制值以可变方式将内部电源的电压变换成直流-直流电压；和功率转换电路，基于从可变电源单元输出的电压对脉宽调制单元中产生的PWM信号执行转换功率放大。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的设备来实现，所述设备包括：微型计算机，读取音量电平；内部电源单元，产生并输出内部电源电压；和直流-直流变换器单元，当音量电平增加到高于预定阈值时，接收并将内部电源电压放大到与音量电平相对应的电压。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的设备来实现，所述设备包括：音量控制单元，当检测到外部电源并且音量值大于预定阈值时，产生与音量值相对应的控制电压值；和直流-直流变换器单元，将内部电源电压放大成与电压控制值相对应的电压以便控制转换功率放大器的输出电平。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的设备来实现，所述设备包括：脉宽调制器，将数字音频信号调制成脉宽调制(PWM)信号；传感器，检测是否安装了外部电源；微型计算机，当检测到外部电源时读取音量值；音量控制单元，通过将所述读取的音量值和参考值进行比较而产生与所述读取的音量值相对应的电压控制值；直流-直流变换器单元，基于所述产生的电压控制值以可变方式对从内部电源单元提供的电压进行直流-直流变换；和功率转换单元，基于所述产生的电压控制值对PWM信号进行功率转换以控制信号输出。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的设备来实现，所述设备包括：传感器，检测是否安装了外部电源；数字音量控制器，当外部装置未被安装时控制移动装置的音量；和变量电源单元，通过将音量值和参考值进行比较而产生与音量值相对应的电压控制值，并当外部装置被安装时，基于所述产生的电压控制值以可变方式对从内部电源单元提供的电压执行直流-直流变换。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法来实现，所述方法包括：读取音量电平；产生内部电源电压；和当音量电平增加到高于预定阈值时将内部电源  电压放大到与音量电平相对应的电压。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法来实现，所述方法包括：当检测到外部电源并且音量值大于预定阈值时，产生与所述音量值相对应的控制电压值；和将内部电源电压放大到与电压控制值相对应的电压以控制转换功率放大器的输出电平。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法来实现，其中所述方法包括：从电源提供电压；读取音量值；将所述读取的音量值与参考值进行比较；利用现有的数字音量控制来控制移动装置的音量，并且如果音量值小于参考值，则将电源的电压设置为最小值；如果音量值大于参考值，则将与音量值相对应的电压控制值提供给直流-直流变换器单元；以及将与电压控制值相对应的电压输出到放大器。 

本总的发明概念的前述和/或其他方面和效用还可以通过提供一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法来实现，其中所述方法包括：检测外部电源是否被安装；当外部电源未被安装时控制移动装置的音量；并且通过将音量值与参考值进行比较而产生与音量值相对应的电压控制值，以便当安装了外部装置时基于所述产生的电压控制值以可变方式对从内部电源单元提供的电压进行直流-直流变换。 

附图说明

从结合附图的对实施例的如下描述中，本总的发明概念的这些和/或其他方面和效用将会变得明显和更易于理解，其中： 

图1是说明具有常规外部电源的移动装置的方框图； 

图2是说明根据本总的发明概念的实施例由可变电源单元驱动的移动装置的方框图； 

图3是说明图2所示的可变电源单元的示范性实施例的详细视图； 

图4是说明图3所示的音量控制单元的操作的流程图； 

图5是说明根据本总的发明概念的实施例的在音量控制单元中设置目标电压的方法的图； 

图6是说明根据本总的发明概念的实施例的转换电路单元和低通滤波器  (LPF)单元的电路图；以及 

图7是根据本总的发明概念的实施例的从转换信号单元输出的PWM信号的波形图。 

具体实施方式

现在将详细参考本总的发明概念的实施例，其示例解释说明在附图中，其中相同的参考数字在全文中指代相同的元件。下面通过参考附图来描述实施例以便解释本总的发明概念。 

图2是说明根据本总的发明概念的实施例的由可变电源驱动的移动装置的方框图。 

图2的移动装置包括数字信号处理(DSP)单元210、微型计算机(MICOM)单元220、脉宽调制(PWM)单元230、功率转换电路单元250、可变电源单元240、低通滤波器(LPF)单元260、和扬声器单元270。 

当根据远程控制等输入音量值时，MICOM单元220将音量值变换成音量电平信息和音量控制信号。在这种情况下，MICOM单元220根据所述音量值将音量控制信号输出到DSP单元210，并且还将音量值输出到可变电源单元240。 

DSP单元210根据MICOM单元220的操作控制信号将输入到其中的音频信号变换成脉冲编码调制(PCM)音频数据，并执行诸如均衡和增强的信号处理操作。具体地，当没有提供诸如电池充电器的外部电源时，DSP单元210根据MICOM单元220中产生的音量控制信号来控制输入数字音频信号的增益。 

PWM单元230将载波信号的电平和从DSP单元210输出的PCM信号的电平进行比较，以便产生具有低电压电平的脉宽调制(PWM)信号。 

当诸如电池充电器的外部电源被移除时，可变电源单元240从蓄电池产生内部电源电压以将电源电压提供给每个电路块。同样，当外部电源的安装被检测到时，可变电源单元240产生与从MICOM单元220输入的音量值相对应的电压控制值，并且利用单独提供的直流-直流变换器根据电压控制值将可变目标电压提供给功率转换电路单元250。 

功率转换电路单元250根据从可变电源单元240提供的可变电压将在PWM单元230中产生的小输出PWM信号放大成大输出PWM信号。例如，  功率转换电路单元250将具有3.3V电压电平的小输出PWM信号放大成具有5至40V电压电平的大输出PWM信号。具体地，功率转换电路单元250可利用从可变电源单元240中单独提供的直流-直流变换器提供的电压来放大来自PWM单元230的输出。 

LPF单元260通过低通滤波从其功率已经被功率转换电路单元250放大的PWM信号去除噪声，以便提取原始音频信号。 

扬声器单元270再现在LPF单元260中提取的音频信号。 

图3是说明图2所示的可变电源单元240的示范性实施例的详细视图。 

图3所示的可变电源单元240包括外部电源单元310、内部电源单元320、音量控制单元330、和直流-直流变换器单元340。 

外部电源单元310利用电池充电器或带电池座充提供外部功率。 

内部电源单元320是内部电池，该内部电池可由通过利用从外部电源单元310提供的电源电压可再充电的蓄电池构造。内部电源单元320单独将电压提供给每个电路块和直流-直流变换器单元340。 

音量控制单元330检测外部电源单元310的安装，并且如果检测到安装了外部电源单元310，则音量控制单元330产生与当前音量值相对应的电压控制值。例如，如果外部电源单元310被安装，则音量控制单元330读取图2的MICOM单元220中当前产生的音量信息。如果所述读取的音量值高于参考值，则音量控制单元330产生与音量值相对应的音量控制值，并将其提供给直流-直流变换器单元340。否则，音量控制单元330向MICOM单元220发出音量控制命令，以便利用现有的音量控制方法。 

直流-直流变换器单元340以可变方式根据音量控制单元330中产生的电压控制值将从内部电源单元320提供的电压变换成与当前音量电平相对应的电压。直流-直流变换器单元340将所述变换的电压提供给图2的功率转换电路单元250。结果，功率转换电路单元250根据从直流-直流变换器单元340提供的升高的电压，而不是根据从内部电源单元320提供的电压，来执行功率转换。 

图4是说明图3所示的音量控制单元330的操作的流程图。 

在操作420中，通过利用预定的传感器来检测是否安装了诸如电池充电器或带电池座充的外部电源单元。所述预定的传感器可以是典型的开/关转换器(on/off switch)或者安装传感器。当确定外部电源未被安装时，利用现有的  数字音量控制来控制音量的命令被产生。 

相反，当确定外部电源被安装时，在操作430从音量信息读取当前设置的音量值。 

在操作440中，将当前音量值与参考值进行比较。因此，参考值被设置为能够再现不需要利用图3的直流-直流变换器单元340进行放大的音频信号的音量值。 

如果当前音量值小于参考值，则在操作460中产生利用现有数字音量控制来控制音量的命令。因此，电源单元的电压被设置成允许范围内的最小值，以便最小化由功率噪声引起的声音质量下降。 

相反，如果当前音量值高于参考值，则随着音量值增加，输出电平不能仅由来自图3的内部电源单元320的电压来充分地驱动。因此，在操作450中，与音量值相对应的电压控制值被提供给直流-直流变换器单元340。直流-直流变换器单元340将与电压控制值相对应的升高电压输出到图2的功率转换电路单元250，以允许所述输出被控制。 

图5是说明根据本总的发明概念的实施例的利用图3的音量控制单元330设置目标电压的方法的图。 

参考图5，参考数字510表示利用常规数字音量控制处理的音量曲线，参考数字520表示从电池提供给功率转换电路的目标电压V_T的电平，并且参考数字530表示当电池充电器被安装时由图3的直流-直流变换器单元340改变的音量曲线。 

如图5的图表的线520所示，当电流不能被充分施加时(例如，当电池充电器未被安装时)，仅从图3的内部电源单元320将电压V_T提供给图2的功率转换电路单元。这个电压电平假设是0 dB。在这种情况下，如图表的线510所示，仅通过常规数字音量控制处理来执行音量控制。 

此外，当电流可以被充分施加时(例如，当电池充电器被安装时)，电压电平能够被直流-直流变换器单元340增加直到获得PWM信号的期望的输出电平。这个电压电平被表示成X dB。在这种情况下，与仅仅能够通过常规数字音量控制的区域510相比，音量电平被增加到高达X dB。另外，由于仅仅通过由直流-直流变换器单元340升高的电压来驱动功率转换电路单元250，所以PWM信号的输出可以被增加到高达所述升高电压，而不需要改变图2的扬声器单元270的电流或阻抗。此外，如果信号的输出被增加超过了预定  电平，则听众对与声音信号一起输出的功率噪声变得相对更为敏感。因此，在便携式状态期间通过利用内部电池的低电压来驱动所述功率转换电路单元250，并且当电池充电器被安装时通过外部高电压来驱动所述功率转换电路单元250，由此增加最大输出电平。 

图6是说明根据本总的发明概念的图2的功率转换电路单元250和图2的LPF单元260的电路图。 

功率转换电路单元250可以包括PMOS晶体管P1和NMOS晶体管N1。PWM信号被分成具有相同相位的第一PWM信号Q1和第二PWM信号Q2。根据第一PWM信号Q1执行PMOS晶体管P1的功率转换，以便实际电压VCC2被提供给它的源极。根据第二PWM信号Q2执行NMOS晶体管N1的功率转换，以便它的漏极被连接到PMOS晶体管P1的漏极，并且它的源极被连接到地电压VSS2。在这种情况下，从直流-直流变换器单元340提供电压VCC1，并且电压VCC2和VSS2分别被有线线路50中的电阻器R1和R2降低到预定值，所述有线线路50互连在电压源和功率转换电路单元250之间，电压VCC2和VSS2对应于提供到功率转换电路单元250的实际电压。 

LPF单元260包括电感器32和电容器34，并且从功率转换电路单元250的输出信号中去除高频分量。 

图7是根据本总的发明概念的从功率转换电路单元250输出的PWM信号的波形图。 

参考图7，当所提供的电压VP从3V增加到12V时，图2的功率转换电路单元250将输出从1.2W增加到20W。 

本总的发明概念还可以具体实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质是能够存储其后由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的例子包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置、和载波(诸如通过因特网的数据传输)。计算机可读记录介质也可经由耦合到计算机系统的网络分布，以便计算机可读代码以分布形式被存储和执行。 

根据本总的发明概念，由于驱动转换功率放大器级的可变直流-直流电源被单独提供，因此当安装外部电源(例如，电池充电器)时，可能利用升高电压控制音量并改善S/N比。而且，由于利用高输出电压驱动扬声器，可能向用户提供最佳系统。此外，由于转换功率放大器级由单独的电源而非外部  电源驱动，所以没有来自外部电源的噪声的影响。此外，可能通过利用可变电源自适应地控制音量来改善S/N比。 

尽管本总的发明概念的一些实施例已经被示出和描述，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求及其等价物所限定的范围和本总的发明概念的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。 

Claims (13)

1.一种以可变方式将电源电压提供给具有转换功率放大器的移动装置的设备，所述设备包括：

音量控制单元，检测外部电源的安装，并产生与当前音量值相对应的电压控制值；和

直流-直流变换器单元，基于在所述音量控制单元中产生的电压控制值，以可变方式将内部电源的电压变换成对应于当前音量的直流-直流电压，以适应性地控制所述转换功率放大器的输出电平。

2.如权利要求1所述的设备，其中，当检测到所述外部电源的安装时，所述音量控制单元读取当前音量电平，并且

其中，当所述读取的音量电平高于参考值时，所述音量控制单元产生与所述音量电平相对应的电压控制值，

所述参考值被设置为能够再现不用进行放大的音频信号的音量值。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述直流-直流变换器单元将所述内部电源的输入电压升高到与所述当前音量电平相对应的电压电平。

4.一种移动装置，包括：

微型计算机单元，产生与音量设置相对应的音量值；

脉宽调制单元，将数字音频信号调制成具有小输出电平的脉宽调制信号；

可变电源单元，检测外部电源的安装，并基于与在微型计算机单元中产生的音量值相对应的电压控制值，以可变方式将内部电源的电压变换成直流-直流电压；和

功率转换电路单元，基于从所述可变电源单元输出的电压，对在所述脉宽调制单元产生的脉宽调制信号执行转换功率放大。

5.如权利要求4所述的移动装置，其中，所述可变电源单元包括：

内部电源单元，提供利用外部电源充电的电源电压；

音量控制单元，检测所述外部电源的安装以产生与当前音量电平相对应的电压控制值；和

直流-直流变换器单元，基于在音量控制单元中产生的电压控制值，以可变方式将内部电源单元的电压变换成直流-直流电压。

6.如权利要求4所述的移动装置，其中，所述功率转换电路单元包括转换元件，其基于从直流-直流变换器单元输出的电压对脉宽调制信号执行转换功率放大。

7.一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法，所述方法包括：

将数字音频信号调制成脉宽调制信号；

检测外部电源的安装；

当检测到所述外部电源被连接时读取音量值；

通过将所述音量值与参考值进行比较产生与所述音量值相对应的电压控制值；

基于所述产生的电压控制值以可变方式对从内部电源单元提供的电压执行直流-直流变换；和

基于所述电压控制值对脉宽调制信号执行功率转换以控制信号输出，

其中所述参考值被设置为能够再现不用进行放大的音频信号的音量值。

8.如权利要求7所述的方法，其中，在所述电压控制值的产生期间，当所述读取的音量值高于参考值时，发出一命令以产生与所述音量值相对应的电压控制值，否则，执行常规的音量控制。

9.一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的设备，所述设备包括：

脉宽调制器，将数字音频信号调制成脉宽调制信号；

传感器，检测外部电源是否被安装；

微型计算机，当检测到所述外部电源时读取音量值；

音量控制单元，通过将所述音量值与参考值进行比较，产生与所述音量值相对应的电压控制值；

直流-直流变换器单元，基于所述产生的电压控制值，以可变方式对从内部电源单元提供的电压执行直流-直流变换；和

功率转换单元，基于所述产生的电压控制值对所述脉宽调制信号执行功率转换以控制信号输出，

其中所述参考值被设置为能够再现不用进行放大的音频信号的音量值。

10.一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的设备，所述设备包括：

传感器，检测外部电源是否被安装；

数字音量控制器，当所述外部电源未被安装时，控制所述移动装置的音量；和

可变电源单元，通过将音量值与参考值进行比较，产生与所述音量值相对应的电压控制值，并且当所述外部电源被安装时，基于所述产生的电压控制值，以可变方式对从内部电源单元提供的电压执行直流-直流变换，

其中所述参考值被设置为能够再现不用进行放大的音频信号的音量值。

11.一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法，其中所述方法包括：

当检测到外部电源并且音量值大于预定阈值时，产生与所述音量值相对应的电压控制值；和

将内部电源电压放大成与所述电压控制值相对应的电压，以控制转换功率放大器的输出电平，

其中所述预定阈值被设置为能够再现不用进行放大的音频信号的音量值。

12.一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法，其中所述方法包括：

从电源提供电压；

当安装外部电源时读取音量值；

将所述读取的音量值与参考值进行比较；

如果所述音量值小于所述参考值，则利用现有数字音量控制来控制移动装置的音量，并且将电源的电压设置成最小值；

如果所述读取的音量值大于所述参考值，则将与所述读取的音量值相对应的电压控制值提供给直流-直流变换器单元；和

将与所述电压控制值相对应的电压输出到放大器，

其中所述参考值被设置为能够再现不用进行放大的音频信号的音量值。

13.一种以可变方式将电源电压提供给移动装置的方法，其中所述方法包括：

检测外部电源是否被安装；

当外部电源未被安装时，控制所述移动装置的音量；和

当所述外部电源被安装时，通过将音量值与参考值进行比较来产生与所述音量值相对应的电压控制值，并且基于所述产生的电压控制值以可变方式对从内部电源单元提供的电压执行直流-直流变换，

所述参考值被设置为能够再现不用进行放大的音频信号的音量值。

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