CN102761810B - 一种扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扬声器，包括振动系统、磁路系统、信号处理单元，以及用于容纳所述振动系统、磁路系统、信号处理单元的壳体，其中，振动系统包括振膜、音圈和信号处理单元固定部；信号处理单元固定部用于固定所述信号处理单元，并且在所述扬声器工作过程中，所述信号处理单元固定部固定所述信号处理单元的区域能够进行弹性振动，从而推动所述扬声器内部的空气在所述信号处理单元的周围形成散热气流。相比于传统技术，本发明的这种结构设计能够有效地利用扬声器内部的空间，加快信号处理单元的散热，并且不会占用扬声器的内部的利用空间，有利于产品设计的微型化和扬声器产品质量的提高。

Description

一种扬声器

技术领域

本发明涉及电声转换技术领域，更为具体地，涉及一种带有信号处理单元的扬声器。

背景技术

在传统带有信号处理单元的扬声器的设计结构中，由于扬声器内部空间的限制，一般通过导线将用于对声音信号进行处理的信号处理单元(如功放模块等)安装到扬声器的外部，以缩小扬声器自身的体积，但这种将信号处理单元设置在扬声器外部的处理方式一方面会占据终端产品的设计空间，另一方面还会增加生产工艺的复杂性。

针对上述问题，公开日为2004年5月19日的中国专利CN1498033A公开了一种将数字放大器集成设计在扬声器内部的小型扬声器，在该专利所示的扬声器结构中，信号处理单元(数字放大器)完全置于磁路系统形成的穿孔中，或者将信号处理单元置于前盖上/外壳内。

但如果采用该专利(CN1498033A)所提供的将信号处理单元置于磁路系统形成的穿孔中的方案，磁路系统在工作过程中本身会产生大量的热量，将信号处理单元置于磁路系统形成的穿孔中极不利于信号处理单元的散热；并且，由于磁路系统中设有通过去料形成的用于容纳信号处理单元的穿孔，使得扬声器的磁通密度减小，从而影响扬声器的声学性能。而将信号处理单元设置在前盖或者外壳内的技术方案需要在扬声器有限的内部空间中为信号处理单元预留出足够的能够容纳信号处理单元的空间(厚度上)，不利于散热的同时，也不利于扬声器产品的微型化。

因此，有必要对上述结构的扬声器进行改进，以避免上述缺陷。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种能够不增加扬声器内部的空间、并加快信号处理单元的散热的扬声器结构。

根据本发明的一个方面，提供了一种扬声器，包括振动系统、磁路系统、信号处理单元，以及用于容纳所述振动系统、磁路系统、信号处理单元的壳体，其中，

所述振动系统包括振膜、音圈和信号处理单元固定部；

所述信号处理单元固定部用于固定所述信号处理单元，并且在所述扬声器工作过程中，所述信号处理单元固定部在固定所述信号处理单元的区域能够进行弹性振动，从而推动所述扬声器内部的空气在所述信号处理单元的周围形成散热气流。

本发明的一种改进在于，所述信号处理单元固定部包括边缘固定部、中心部和一体设置在所述边缘固定部和中心部之间的弹力臂，所述边缘固定部固定在所述壳体上，所述信号处理单元设置在所述中心部上。

本发明的一种改进在于，所述信号处理单元固定部为柔性线路板，所述柔性线路板包括边缘固定部、中心部以及弹性连接所述边缘固定部和中心部的弹力臂；并且，

在所述柔性线路板的中心部上分别设置有用于焊接信号处理单元和焊接音圈引线的焊盘；

在所述弹力臂上设置有电连通所述信号处理单元的电路。

本发明的一种改进在于，所述信号处理单元的信号输入端通过所述弹力臂与所述扬声器的外部电路相连。

本发明的一种改进在于，所述柔性线路板还包括从边缘固定部与所述弹力臂结合位置处向外延伸的延伸部，所述信号处理单元的信号输入端通过所述延伸部与所述扬声器的外部电路相连。

本发明的一种改进在于，在所述柔性线路板上均衡设置有两处矩形的抗电磁干扰镀铜部分。

本发明的一种改进在于，所述柔性线路板结合在所述振膜和音圈之间，所述信号处理单元设置在所述柔性线路板中心部背离所述振膜的一面。

本发明的一种改进在于，在所述磁路系统上设置有对应容纳所述信号处理单元的凹槽。

本发明的一种改进在于，所述磁路系统包括自上而下依次结合在一起的华司、磁铁和盆架，所述凹槽由所述华司上的通孔形成。

本发明的一种改进在于，所述信号处理单元包括：信号放大模块，用于放大输入所述扬声器的信号；和温度监控模块，用于监控所述音圈的工作温度，并且在所述工作温度接近所述音圈失效的临界温度时，调节所述信号放大模块的增益。

根据本发明的结构设计所形成的扬声器产品，相比于传统结构，能够有效地利用扬声器内部固有的空间，加快信号处理单元的散热，并且这种扬声器结构设计中的信号处理单元不会占用扬声器的内部的利用空间，有利于产品设计的微型化和产品质量的提高。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1示出了是本发明扬声器一种实施方式的组装结构示意图；

图2是图1所示的扬声器组装后的俯视图；

图3是图2所示扬声器的A-A向剖面图；

图4是本发明FPCB一个实施方式的正面结构示意图；

图5是图4所示FPCB的背面结构示意图；

图6是图5所示B部分的局部放大示意图；

图7是本发明FPCB另一实施方式的结构示意图；

图8是本发明信号处理单元实施例的电路原理图。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

在下面的描述中，只通过说明的方式对本发明的某些示范性实施例进行描述，毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所述的实施方案进行修正。因此，附图和描述在本质上只是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，相同的附图标记标示相同的部分。

图1为本发明扬声器一种实施方式的组装结构示意图，图2为图1所示扬声器组装后的俯视图，图3是图2所示扬声器的A-A向剖面图。如图1至图3所示，本发明所提供的扬声器包括振动系统、磁路系统、信号处理单元以及用于容纳上述结构的壳体，其中，振动系统由振膜21、音圈22和信号处理单元固定部3组成；磁路系统包括自上而下依次结合在一起的华司41、磁铁42和盆架43，壳体包括前盖11和外壳12，以容纳、保护封装在其中的振动系统和磁路系统。

信号处理单元固定部3用以固定信号处理单元5，并且在扬声器工作过程中，信号处理单元固定部3固定信号处理单元的区域能够进行弹性振动，从而推动扬声器内部的空气形成散热气流，使信号处理单元和音圈产生的工作热量更容易散发。

能够实现上述功能的信号处理单元固定部的物理结构可以有多种，在本发明图1至图3所示的实施方式中，信号处理单元固定部3主要由边缘固定部、中心部和弹力臂组成，其中弹力臂一体设置在边缘固定部和中心部之间，以使中心部能够依靠弹力臂的弹力振动，信号处理单元则设置在中心部上，在扬声器工作过程中随着中心部的振动而振动。

为了便于扬声器内部线路的排布，在本发明的一个具体实施方式中，采用FPCB(Flexible Printed Circuit Board，柔性线路板)作为信号处理单元固定部3。如图1和图2所示，FPCB3固定结合在振膜21和音圈22之间，用以将扬声器的内部电路引出以便与终端产品的电路连接，信号处理单元5固定电连接在FPCB3的中央位置，以处理扬声器所接收到的输入信号。

图4和图5分别示出了本发明FPCB一个具体实施例的正面结构和背面结构，图6是图5所示的背面结构中B部分的局部放大示意图。

如图4～图6所示，固定结合在振膜21和音圈22之间FPCB3主要包括边缘固定部33、中心部31以及弹性连接边缘固定部和中心部的弹力臂32，其中边缘固定部33用于将FPCB3与振膜21固定结合，并对应安装在扬声器的外壳12上以固定该FPCB3；中心部31与音圈22固定结合，信号处理单元5固定电连接在FPCB3的中心部31背离振膜一面的中央位置；而设置在边缘固定部33和中心部31之间的弹力臂32则将边缘固定部33和中心部31弹性连接起来，以使得扬声器在工作过程中固定在中心部31上的音圈22和信号处理单元5在一定范围内上下震动，从图示中可以看出，弹力臂32在边缘固定部33和中心部31所形成的间隙内环绕设置用于一体连接边缘固定部33和中心部31，在柔性线路板的产品设计过程中，可以通过改变弹力臂的长度来对中心部以及固定在中心部上的音圈、信号处理单元的振动幅度进行调整。

在集成有信号处理单元的扬声器的结构设计方面，需要重点考虑信号处理单元的散热和占用空间问题，为了尽量使扬声器的产品设计微型化，在本发明所提供的扬声器产品结构中，信号处理单元5固定电连接(焊接、导电胶粘接等)于FPCB3的中央位置上，并且在磁路系统上对应于信号处理单元的位置设置有凹槽411，以容纳信号处理单元并为其提供振动空间。在图1、图3所示的实施例中，磁路系统上的凹槽411仅开设在华司41上与信号处理单元的对应位置(中央)，对于华司41来说，该凹槽411实际上为华司41上的通孔。

在本发明的上述结构设计中，信号处理单元5设置在FPCB中央位置，由于在扬声器工作过程中信号处理单元5跟随FPCB3振动，FPCB3在振动过程中会推动扬声器内部空气在信号处理单元5的周围形成气流，使信号处理单元5和音圈22在工作过程中产生的热量更容易散发，从而保证信号处理单元和音圈工作的稳定性；同时由于信号处理单元5的安装位置并不占据扬声器的内部利用空间，可以有利于产品设计的微型化。而仅在华司41的对应位置(中央)设置的凹槽411也使得信号处理单元的振动空间对扬声器磁通密度的影响降到最低。

FPCB3的表面的导电层可以由铜箔等导电涂层形成，外部电子电路可以通过边缘固定部33、弹力臂32、中心部31电连接到音圈22和信号处理单元5上。在图4、图5所示的FPCB的具体实施方式中，FPCB3还具有从边缘固定部33与弹力臂32结合位置处向外延伸的延伸部35，用以形成扬声器内、外部电路的连接通道，在延伸部35的端部设置有焊盘351，在中心部31上设有焊接信号处理单元5的焊盘311和焊接音圈22引线的焊盘312。

本发明所提供的这种FPCB结构可以使FPCB起到兼做扬声器的定心支片的作用，有效防止振动系统的偏振，另外，音圈引线从音圈内侧焊接在设置于音圈内侧的焊盘312上，扬声器内部的主要电路排布均设置在FPCB上，从而能够尽量缩短引线的长度，防止发声断线等隐患。

作为用于处理外部输入信号的信号处理单元5，可以根据产品的应用需求集成数/模转换、信号放大、滤波、物理参数监控等一种或多种功能，信号处理单元5具有电连接外部电路的信号输入端，以及电连接扬声器的输出端。

在FPCB的电路连接方面，信号处理单元5通过焊盘311焊接在FPCB3上，实现与FPCB3的电连接。FPCB3的具体电路结构如图5和图6所示，焊盘311包括信号处理单元5的信号输入端IN+/-，用于将外部电路中的电信号输入信号处理单元5中；Vdd为信号处理单元5的电源端，为信号处理单元5提供工作电压；SD为信号处理单元5的片选端，用于控制信号处理单元5选通或关闭的工作状态；GND为信号处理单元5的接地端。音圈22粘结于FPCB3带有焊盘的一面，焊盘312用于焊接音圈22的引线，端口OUT+/-为信号处理单元5的信号输出端，用于将经信号处理单元5处理后的信号通过焊盘312以及音圈引线输入到音圈22中。

在本发明的一个优选实施方式中，FPCB3上还均衡设有两处矩形的抗电磁干扰镀铜部分313，增加FPCB3的镀铜面积可以增大信号处理单元抗电磁干扰的能力，同时，使FPCB3的质量均衡分配，以保障FPCB3和固定在FPCB3上的音圈、信号处理单元在垂直方向上振动。

需要强调的是，图4、图5所示的FPCB结构只是本发明的一个具体实施方式，在实际的生产过程中，还可以根据扬声器产品的形状、应用需求等对图4、图5所示的FPCB结构做各种变形，只要该FPCB具有边缘固定部、弹力臂和中心部，能够和振膜结合在一起固定在扬声器的外壳上，并且中心部以及固定在中心部的音圈和信号处理单元能够在磁路系统所形成的磁间隙中一体振动即可。图7示出了本发明FPCB另一实施方式的结构示意图，如图7所示，该实施方式中的FPCB为跑道形，弹力臂32一体环绕设置在边缘固定部33和中心部31所形成的间隙内，以连接边缘固定部33和中心部31并使中心部31在边缘固定部33所形成的平面的垂直方向上振动。

如前所述，信号处理单元5可以根据产品的应用需求集成数/模转换、信号放大、滤波、物理参数监控等一种或多种功能，音圈温度作为影响扬声器使用寿命的一个重要物理参数，成为扬声器生产制造过程中为保障产品质量所必须的监控指标。因此，在本发明的一个具体实施例中，信号处理单元5包括信号放大模块和温度监控模块，该信号处理单元实施例的电路原理示意图如图8所示。

在图8所示实施例中，信号处理单元包括两个子模块：信号放大模块和用于监控音圈温度的温度监控模块。输入扬声器的信号通过输入端子A和B进入信号放大模块，经放大后通过端子C和D馈给扬声器音圈，放置于磁间隙中的音圈中在有电流通过后产生振动，推动空气发出声音。由于音圈是一个电阻性元件，在工作中不可避免地会有热量产生，尤其在大功率工作条件下热量累积更多，从而导致音圈温度上升。当达到一定温度后，音圈会发生胶水熔化，出现音圈变软、散圈等现象，在扬声器的工作需求下出现此现象的音圈为失效模式，因此有必要对音圈的工作温度进行监控。信号处理单元中的温度监控模块通过实时测量音圈在工作时的直流阻变化，利用公式计算出当前音圈的温度T(t)，当温度接近音圈失效的临界温度时，通过控制端E调节信号放大模块的增益，以达到控制温度升高，保护扬声器的目的。

测量原理如下：在温度变化范围不大时，纯金属的电阻率随温度线性地增大，即ρ＝ρ0(1+αt)，式中ρ、ρ0分别是t℃和0℃的电阻率，α称为电阻的温度系数。由于音圈的直流电阻：

R＝ρ*l/S

其中，ρ为t℃的电阻率，l为音圈电线总长度，S为音圈电线导体的横截面积。

对于电线总长度和导体横截面积不变的音圈来说，音圈的直流阻也随温度线性地增大，即R＝R0(1+αt)，其中R、R0分别为t℃和0℃的直流电阻。因此通过测量直流电阻即可知道该时刻的音圈温度，这种音圈温度的计算方法为本领域技术人员应当知晓的技术，因此在本实施例的表述中只做简单的说明。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的扬声器结构。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的扬声器结构，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。比如，可以同时在华司和磁铁上设置凹槽来对应容纳信号处理单元，华司上的凹槽不会对磁通密度产生影响，对于磁铁上的凹槽来说，如果深度不大也不会对磁通密度产生太大影响；另外，信号处理单元可以放置在FPCB的上方；信号处理单元也可以设置有增益控制、EMI控制(EDGE)等功能控制端；安装信号处理单元的FPCB也可以为其它安装部件。上述改进皆不影响本发明创造的实施，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应当由所附的权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种扬声器，包括振动系统、磁路系统、信号处理单元，以及用于容纳所述振动系统、磁路系统、信号处理单元的壳体，其中，

所述振动系统包括振膜、音圈和信号处理单元固定部；

所述信号处理单元固定部结合在所述振膜和音圈之间；所述信号处理单元固定部包括边缘固定部、中心部和一体设置在所述边缘固定部和中心部之间的弹力臂，所述边缘固定部固定在所述壳体上，所述信号处理单元固定在所述中心部背离所述振膜的一面；

在所述磁路系统上设置有对应容纳所述信号处理单元的凹槽；

在所述扬声器工作过程中，所述信号处理单元固定部在固定所述信号处理单元的区域能够进行弹性振动，从而推动所述扬声器内部的空气在所述信号处理单元的周围形成散热气流。

2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

所述信号处理单元固定部为柔性线路板，所述柔性线路板包括边缘固定部、中心部以及弹性连接所述边缘固定部和中心部的弹力臂；并且，

在所述柔性线路板的中心部上分别设置有用于焊接所述信号处理单元和焊接音圈引线的焊盘；

在所述弹力臂上设置有电连通所述信号处理单元的电路。

3.如权利要求2所述的扬声器，其特征在于，

所述信号处理单元的信号输入端通过所述弹力臂与所述扬声器的外部电路相连。

4.如权利要求2所述的扬声器，其特征在于，

所述柔性线路板还包括从边缘固定部与所述弹力臂结合位置处向外延伸的延伸部，所述信号处理单元的信号输入端通过所述延伸部与所述扬声器的外部电路相连。

5.如权利要求2所述的扬声器，其特征在于，

在所述柔性线路板上均衡设置有两处矩形的抗电磁干扰镀铜部分。

6.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

所述磁路系统包括自上而下依次结合在一起的华司、磁铁和盆架，所述凹槽由所述华司上的通孔形成。

7.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述信号处理单元包括：

信号放大模块，用于放大输入所述扬声器的信号；和

温度监控模块，用于监控所述音圈的工作温度，并且在所述工作温度接近所述音圈失效的临界温度时，调节所述信号放大模块的增益。