CN101355824B - Usb扬声系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关一种USB扬声系统，是以一USB端口与一电子装置连接，前述电子装置并通过前述USB端口传送电源至前述USB扬声系统，前述USB扬声系统包括：一放大器，用以推动一扬声器输出音源；以及一电源管理装置，用以与前述放大器连结；其中，当前述放大器的输出电压低于一标准电压值时，前述电源管理装置传送一电压至前述放大器，以维持前述放大器的电压输出在前述标准电压值之上。

Description

USB扬声系统
技术领域
本发明是有关于一种应用于USB扬声系统，尤指一种可避免USB电压不足所造成的失真现象的USB扬声系统。
背景技术
随着数字科技的发展，且为了因应用户的需求，数字产品的应用日渐多元化，尤其是在个人计算机的周边产品发展上，通过新一代的USB通讯技术，使得计算机外设产品的使用更方便，数据的传输也更为可靠、迅速。
然而，由于USB标准所制定的最大输出功率尽为2.5W，因此在电流为500mA时，一USB通讯端口仅能供应一电压为5V的电源，因而受限于该功率的限制，许多USB连接的计算机外设产品皆须额外连接一市电电源，或同时连接二组USB通讯端口以达到供应电源的增加。
而现有技术的喇叭在应用于USB通讯技术上，在仅连接一USB通讯端口时，该喇叭容易因为该USB通讯端口所提供的电源不足而造成失真的现象。因此一般连接USB的喇叭皆须额外连接一市电电源，但如此使得该喇叭的应用受到市电电源的限制，且因额外传送一市电电源会造成耗电量的增加。因此在仅使用一USB通讯端口的情况下，使该喇叭避免因电源不足造成的失真现象且同时达到省电的目的，实为目前应用USB连结的喇叭的研发重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用USB为电源输入的扬声系统，在该扬声系统的放大器的输出电压不足时，利用一电源管理装置提供一补偿电源至该放大器，避免因USB的电压不足所造成的失真现象。
本发明提供一种USB扬声系统，以一USB端口与一电子装置连接，前述电子装置并通过前述USB端口传送电源至前述USB扬声系统，前述USB扬声系统包括：一放大器，用以推动一扬声器输出音源；以及一电源管理装置，用以与前述放大器连结；其中，当前述放大器的输出电压低于一标准电压值时，前述电源管理装置传送一电压至前述放大器，以维持前述放大器的电压输出在前述标准电压值之上。
本发明利用成本低廉、结构简单的电源管理系统提供一额外电源补偿，在放大器的输出电压不足时提供一补偿电源至该放大器，且在该放大器的电源充足时自动关闭，使同时达到省电及预防失真的效果。
本发明的前述目的或特征，将依据附图加以详细说明，需明了的是，附图及所举实施例，只是做为说明而非在限制或缩限本发明。
附图说明
图1为本发明USB扬声系统的架构图；
图2为该电源管理装置13的一较佳实施例的电路图；
图3为现有技术USB扬声系统的输出波形图；以及
图4为本发明USB扬声系统的输出波形图。
附图标号：
11---USB端口
12---音源微处理器
13---电源管理装置
14---放大器
15---微处理器
16---扬声器
17---按键矩阵
20---升压电路
21---萧特基二极管
22、24---电容
23---电感
具体实施方式
本发明是有关一种USB扬声系统，以一USB端口与一主机连接，及以该USB端口为电源输入端，并输出一音源。由于USB的电源规范限定功率为2.5W，因此在电流为500mA时，该主机仅能从该USB端口供应一5V的电源，因此在使用USB端口为电源输入时，该USB扬声系统容易因放大器的瞬间电压不足产生声音失真。本发明的USB扬声系统是利用一电源管理装置于放大器需要额外的电源时，立即给予实时性的电源供应，致使该USB扬声系统不致因电源不足产生失真。
参考图1为本发明USB扬声系统的架构图，该USB扬声系统包括一USB端口11、一音源微处理器12、一电源管理装置13、一放大器14、一微处理器15、一扬声器16以及一按键矩阵17。其中，该USB扬声系统是以USB端口11与一主机连接，且由该主机取得该USB扬声系统所需的电源；再以音源微处理器12通过USB端口11的串行信号取得音源信息，并处理该主机及外围接口的数据信号；再以该电源管理装置13是用以提供一额外电源至该放大器14；再以放大器14推动该扬声器16产生一声音输出；以及以微处理器15作为按键矩阵17的扫描使用，并提供一般I/O以控制外围接口。
由于USB标准所规范的最大传输电压为5V，因此，当放大器14欲输出一较低音的音源时，该扬声器16需要大电流输出，因此该USB扬声系统可能因电源不足而使输出的声音失真，因此本发明USB扬声系统使用电源管理装置13作为该放大器14的补偿电源。电源管理装置13为一由电池或多次电池(即充电电池)所组合而成的电源管理架构，主要是用以提供放大器14在处理音源放大时因功率不足而造成失真所使用的备用电源，且将该电源管理装置13的输出电压Vout固定于4.5V，以使该放大器14可维持4.5V的电压输出。
参考图2为该电源管理装置13的一较佳实施例的电路图，该电源管理装置13包含一升压电路20(Boost Converter)、一萧特基二极管21(SchottkyDiode)、一电感23以及电容22、24。当电池所组合而成的电压Vbat小于4.5V时，该电源管理装置13使用升压电路20将Vbat提升至4.5V，并输出至该放大器14。
由于该电源管理装置13仅须于该放大器14的输出电压小于4.5V时提供额外电压源予该放大器，因此当该放大器14的输出电压大于4.5V时，该电源管理装置13即不予导通，以节省电源。该电源管理装置13是使用升压电路20及萧特基二极管21形成一闭回电路，当该放大器14的电压低于4.5V时，则以回授方式补充电源至该放大器14；而当Vout端所连接该放大器14的输出电压大于4.5V时，则该闭回电路不导通，因此该电源管理装置13即不会耗费不必要的电源。考虑到若该电源管理装置13的电池组合的Vbat大于4.5V，或所提供的电源不稳定时，则该电源管理装置13的升压电路20另可依不同电压需求以降压电路(Buck Converter)或稳压器(Regulator)等置换。
参考图3为现有技术USB扬声系统在输出一音源时，该USB扬声系统的输出波形图，其中，L1为该扬声器16的音源输出波形，L2为该放大器14的电压供应波形。如图所示，在第m个时间至第m+n个时间内，该扬声器16输出一组振幅较大的低音源，于该段时间内放大器14的电源供应不足，电压值低于4.5V，因此导致该扬声器16的音源输出产生失真。
参考图4为本发明USB扬声系统的输出波形图，在第m个时间至第m+n个时间内，由于该扬声器16需输出一组振幅较大的低音源，因此该放大器14须于该段时间内获得大量电源供应，而当该放大器14的输出电压低于4.5V时，该电源管理装置13即导通，并输出一额外电源至该放大器14，致使该放大器14获得足够的电源供应，如此可避免该扬声器16的输出音源产生失真。
由于该电源管理装置13是以简单的闭回电路方式比较该放大器14的输出电压与该电源管理装置13所产生的Vout电压差，进而控制在该放大器14的输出电压小于4.5V时才将该电源管理装置13导通，而其他时候则予以关闭，因此可大量节省该电源管理装置13的电池消耗，且通过该电源管理装置13的电源补偿，可使得该放大器14在产生一振幅较大的低音源时，可获得足够的电源供应，进而避免该扬声器16的音源输出产生失真的情形。
综上所述，本发明的USB扬声系统可利用一成本低廉、结构简单的电源管理装置，避免因USB提供的电源不足所产生的失真现象，且在该USB扬声系统的放大器的电源充足情况下，将该电源管理装置予以关闭，可避免电池的电量消耗，达到省电、可长时间预防失真的需求。
在详细说明本发明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，在不脱离权利要求的精神下进行各种变化与改变，且本发明也不受限于说明书中所举实施例的实施方式。

Claims (7)

1.一种USB扬声系统，以一USB端口与一电子装置连接，前述电子装置并通过前述USB端口传送电源至前述USB扬声系统，其特征在于，前述USB扬声系统包括：
一放大器，用以推动一扬声器输出音源；以及
一电源管理装置，用以与前述放大器连结；
其中，当前述放大器的输出电压高于一标准电压值时，前述放大器仅由前述电子装置提供电源，而前述电源管理装置不提供电源；
其中，当前述放大器的输出电压低于前述标准电压值时，前述电源管理装置额外提供一电压至前述放大器，以维持前述放大器的电压输出在前述标准电压值之上。
2.如权利要求1所述的USB扬声系统，其特征在于，前述电源管理装置进一步包含一电源供应电路，以输出电压至前述放大器。
3.如权利要求2所述的USB扬声系统，其特征在于，前述电源供应电路可为一电池或多个电池所组合的电源供应电路。
4.如权利要求1所述的USB扬声系统，其特征在于，前述标准电压值为4.5伏特。
5.如权利要求1或2所述的USB扬声系统，其特征在于，前述电源管理装置进一步包含一稳压电路，当前述电源供应电路的输出电压小于前述标准电压时，则将前述电源供应电路的输出电压予以升压至前述标准电压值。
6.如权利要求1或2所述的USB扬声系统，其特征在于，前述电源管理装置进一步包含一稳压电路，当前述电源供应电路的输出电压大于前述标准电压时，则将前述电源供应电路的输出电压予以降压至前述标准电压值。
7.如权利要求1所述的USB扬声系统，其特征在于，前述电源管理装置进一步包含一闭回电路，当前述放大器的输出电压低于前述标准电压值时，则前述闭回电路导通，而当前述放大器的输出电压高于前述标准电压值时，则前述闭回电路不导通。
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