CN101959100A - 音频电路系统保护电路及采用该保护电路的音频电路系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于音频电路系统的保护电路及采用该保护电路的音频电路系统。该音频电路系统包括串接设置的功率放大单元、陶瓷扬声器单元和保护电路，该保护电路与该功率放大单元和陶瓷扬声器单元串接设置，形成限流或者分压作用。本发明的保护电路及采用该保护电路的音频电路系统具有降低流经陶瓷扬声器单元和功率放大单元的电流，起到限流作用，有效保护陶瓷扬声器单元和功率放大单元，提高整个音频电路系统的可靠度的优点。

Description

音频电路系统保护电路及采用该保护电路的音频电路系统

技术领域

本发明涉及音频电路系统保护电路及采用该保护电路的音频电路系统，尤其涉及一种陶瓷扬声器用的音频电路系统保护电路及采用该保护电路的音频电路系统。

背景技术

如今的便携式设备需要更小、更薄、更省电的电子元器件，如：设计小巧的手机，动圈式扬声器成为了制造商能否生产出超薄手机的制约因素。在这一需求的推动下，陶瓷或压电扬声器迅速兴起，成为动圈式扬声器的替代方案。陶瓷扬声器能以超薄、紧凑的封装提供极具竞争力的声压电平(SPL)，具有取代传统的动圈式扬声器的巨大潜力。

通常音频电路系统包括相互串接设置的功率放大单元和陶瓷扬声器单元组成，如图1所示。在该音频电路系统1中，其包括一电源单元11、一功率放大单元13及一陶瓷扬声器单元15。

在该音频电路系统1中，该电源单元11提供电能至该音频电路系统1，驱动该功率放大单元13及该陶瓷扬声器单元15工作。该功率放大单元13及该陶瓷扬声器单元15相互串接设置，该功率放大单元13放大该陶瓷扬声器单元15产生的音频信号。在该音频电路系统1中，根据该陶瓷扬声器单元15自身的物理特性，该陶瓷扬声器单元15本质相当于电容负载，该陶瓷扬声器15的结构要求功率放大单元13驱动大电容负载，并在较高的频率下输出更大的电流，同时保持高输出电压，其等效的电路结构示意图如图2所示。

现有的陶瓷扬声器电容约为1mF，未来的陶瓷扬声器还可能具有更大电容，然而依据电容电路高频电阻值较低的特性，如图3所示。随着传播信号频率的增加，该陶瓷扬声器单元15的阻值对应减小，如此会导致整个音频电路系统1在播放高频信号时输出电流过大，同时由于高频段的声压输出较高会使频响曲线不平坦。更重要的是，由于电流过大，也容易导致陶瓷片发热而烧毁，对功放的保护也不够大大降低整个音频电路系统1的可靠性。

发明内容

针对现有技术音频电路系统在播放高频信号时输出电流过大、频响曲线不平坦及陶瓷扬声器容易损坏而导致可靠度低的问题，本发明提供一种有效降低在播放高频信号时输出电流、频响曲线趋于平坦及陶瓷扬声器可靠度高的音频电路系统实为必要。

一种用于音频电路系统的保护电路，该保护电路与该功率放大单元和陶瓷扬声器单元串接设置，形成限流或者分压作用。

作为上述音频电路系统保护电路的进一步改进，该保护电路包括一具正温度特性的电阻。

作为上述音频电路系统保护电路的进一步改进，该保护电路包括一串接设置的电阻和电感。

作为上述音频电路系统保护电路的进一步改进，该保护电路包括一电感。

一种音频电路系统，包括串接设置的功率放大单元、陶瓷扬声器单元和保护电路，该保护电路与该功率放大单元和陶瓷扬声器单元串接设置，形成限流或者分压作用。

作为上述音频电路系统的进一步改进，该保护电路包括一具正温度特性的电阻。

作为上述音频电路系统的进一步改进，该具正温度特性的电阻是钛酸钡基PTC热敏陶瓷。

作为上述音频电路系统的进一步改进，该音频电路系统还包括一电源单元。

相较于现有技术，本发明的音频电路系统中，进一步增加设置电感、电阻等分压或者限流元件，形成保护电路，增大整个音频电路系统的负载，保护整个音频电路系统在传播高频信号时，电流过大造成的破坏影响，进一步提高了整个音频电路系统的可靠度。。

附图说明

图1是一种与本发明相关的音频电路系统的框架结构示意图。

图2是图1所示音频电路系统的等效电路结构示意图。

图3是图2所示音频电路系统中陶瓷扬声器等效的电容电路信号频率与电流关系曲线图。

图4是本发明第一种实施方式所揭示的音频电路系统的电路结构示意图。

图5是图4所示音频电路系统的等效电路结构示意图。

图6是本发明第二种实施方式所揭示的音频电路系统的电路结构示意图。

图7是图6所示音频电路系统的等效电路结构示意图。

图8是图7所示音频电路系统中的电容电路信号频率与电流关系曲线图。

图9是本发明第三种实施方式所揭示的音频电路系统的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的音频电路系统进行说明。

请参阅图4，是本发明第一种实施方式所揭示的音频电路系统的框架结构示意图。该音频电路系统2是一种实现声音信号与电信号转换的系统。该音频电路系统2包括一电源单元21、一功率放大单元23、一陶瓷扬声器单元25及一保护电路27。该电源单元21为该整个音频电路系统2提供电能。

该功率放大单元23是把来自信号源的电信号进行放大以驱动陶瓷扬声器发出声音，其由多个功能性芯片或者模块按照设定的布图方案设计而成，实现信号放大处理。该功率放大单元23的接收端(图未示)接收信号源的音频信号，经放大处理后自输出端(图未示)传输至该陶瓷扬声器单元25。

该陶瓷扬声器单元25是一将薄的多层压电陶瓷片附着在薄的金属片上，组合成振动膜，固定在框架上的振动膜经施加一定激励电场后，振动膜被驱动后产生振动，从而推动空气以辐射声音。该陶瓷扬声器单元25与该功率放大单元23串接设置，共同形成该音频电路系统2的发声部分。该功率放大单元23放大该陶瓷扬声器单元25的音频信号。其中，该陶瓷扬声器单元25在该功率放大单元23驱动端的等效阻抗可以近似为主要由一个大电容组成的RLC电路，如图5所示。在音频频率范围内，该陶瓷扬声器单元25通常呈现容性。根据陶瓷扬声器单元25的容抗(Xc)特性与频率(f)变化之间的关系式(1)：

Xc＝1/2πfc

通过该公式可知，该陶瓷扬声器单元25的电容特性决定了容抗随频率的提高而降低。

该保护电路27是一限流保护电路，其串设于该音频电路系统2，保护该音频电路系统2的发声部分免于损坏。该保护电路27是一具显著的正温度特性的电阻R1，即当环境温度升高时其电阻值随之增加的特性，如：钛酸钡基PTC热敏陶瓷等。该音频电路系统2传播音频信号的频率与电流的关系如图6所示，当电阻R1串接于音频电路系统2时，当功率放大电路23输出功率增加时，通过该电阻R1的电流增加而使温度升高，温度的升高导致该电阻R1的阻值对应增加，使得整个音频电路系统2的负载电阻增大，负载电阻的增大又导致输出电流的减小，亦即控制通过该陶瓷扬声器单元25的电流不至于过大，起到限流作用。

在该音频电路系统2中，串接设置一具正温度特性的电阻R1，形成限流保护电路27。当该音频电路系统2工作于高频信号时，由于组成该限流作用保护电路27的具正温度特性的电阻R1的阻值随频率信号的增加而增大，所以使得该音频电路系统2在传播高频信号时，整个音频电路系统2的负载阻值增加，也就是说，该保护电路27的限流作用使得该陶瓷扬声器单元25的电流随信号频率的增加而逐渐不会继续增大，避免该功率放大单元23及该陶瓷扬声器单元25的不会因流经其的电流过大，引起的陶瓷片发热烧毁及频响曲线不平坦等缺陷，保证该音频电路系统2的可靠度。

相较于现有技术，在该音频电路系统2中设置起限流作用的电阻R1作为保护电路，保证该音频电路系统2的在传播高频信号时，工作电流不会过大引起的缺陷，有效提高该音频电路系统2的可靠度。

再请参阅图7，是本发明所揭示音频电路系统的第二实施方式的电路结构示意图。在该音频电路系统3中，该功率放大单元(图未示)及该陶瓷扬声器单元(图未示)所串接形成的发声部分等效于一电容C1。该音频电路系统3同样包括一串接设置的保护电路(未标示)，与上一实施方式的区别在于：该保护电路包括串接设置的一电阻R2和一电感L1。

该保护电路中的电阻R2和电感L1串联，随着频率信号的增加，该电感L1的感抗亦对应越来越高，亦即增加该音频电路系统3的负载对应增加，从而对陶瓷扬声器单元分压，进而降低经过陶瓷扬声器单元的电流和过多的高频声压，其中该音频电路系统3的音频信号与电流之间的关系曲线图如图8所示，该电阻R2和L1一起用以防止电路中电流过大，起到限流作用以保护功率放大单元。

可见，在该音频电路系统3中，进一步增加串接设置电感L1，通过该电感配合该电阻R2形成保护电路，保护整个音频电路系统在传播高频信号时，电流过大造成的破坏影响，进一步提高了整个音频电路系统3的可靠度。

再请参阅图9，是本发明所揭示音频电路系统的第三种实施方式的电路结构示意图。该实施方式与第二实施方式的区别在于：该音频电路系统4的保护电路仅包括一串接设置的电感L2。

当该音频电路系统4工作时，尤其在传播高频信号时，根据电感L2的自身特性，随音频信号的频率增加，该电感L2的等效电阻阻值亦对应增加，从而使得整个音频电路系统4的负载增加，降低流经陶瓷扬声器单元和功率放大单元的电流，起到限流作用，有效保护陶瓷扬声器单元和功率放大单元，提高整个音频电路系统4的可靠度，进一步带来有益效果。

综上所述，所述音频电路系统2、3及4中增加限流/分压保护电路，降低流经陶瓷扬声器单元的电流和过多的高频声压，防止电路中电流过大限制电流，保护功率放大单元。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于音频电路系统的保护电路，其特征在于：该保护电路与一功率放大单元和一陶瓷扬声器单元串接设置，形成限流或者分压作用。

2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：该保护电路包括一具正温度特性的电阻。

3.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：该保护电路包括一串接设置的电阻和电感。

4.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于：该保护电路包括一电感。

5.一种音频电路系统，包括串接设置的功率放大单元和陶瓷扬声器单元，其特征在于：进一步包括保护电路，该保护电路与该功率放大单元和陶瓷扬声器单元串接设置，形成限流或者分压作用。

6.根据权利要求5所述的音频电路系统，其特征在于：该保护电路包括一具正温度特性的电阻。

7.根据权利要求6所述的音频电路系统，其特征在于：该具正温度特性的电阻是钛酸钡基PTC热敏陶瓷。

8.根据权利要求5所述的音频电路系统，其特征在于：该保护电路包括一串接设置的电阻和电感。

9.根据权利要求5所述的音频电路系统，其特征在于：该保护电路包括一电感。

10.根据权利要求5所述的音频电路系统，其特征在于：其特征在于：该音频电路系统还包括一电源单元。

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