CN104113803A - 基于多音圈的扬声器系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于多音圈的扬声器系统。所述基于多音圈的扬声器系统包括扬声器和驱动部分；所述扬声器包括振膜和音圈组件，所述音圈组件包括检测音圈和驱动音圈，其中，所述驱动音圈用于驱动所述振膜进行电声转换，所述检测音圈连接到所述振膜，用于检测所述扬声器的工作状态并得到相应的检测信息；所述驱动部分连接到所述驱动音圈和所述检测音圈，用于从所述检测音圈采集所述检测信息并计算出所述扬声器的工作状态参数，并且在所述工作状态参数超出安全工作参数时将扬声器的工作状态参数调节到安全工作参数。

Description

基于多音圈的扬声器系统

技术领域

本发明涉及一种扬声器技术，特别地，涉及一种基于多音圈的扬声器系统。

背景技术

随着电子技术的发展，许多便携式移动电子设备(比如手机、平板电脑、便携式多媒体播放器等)在消费者日常生活的应用越来越广泛。一般来说，为满足使用者对于音频方面的需求，移动电子设备一般会配备扬声器系统来将电信号转换为声音信号，并将所述声音信号输出以供使用者手收听。

一种与本申请相关的扬声器系统采用单音圈结构，即扬声器内部设置单独的音圈来驱动振膜实现电声转换，相对应地，扬声器驱动部分采用单通道驱动的方式来驱动所述音圈进行工作。不过，由于上述扬声器系统内部仅有单独一个音圈，因此难以准确地对扬声器工作状态进行检测和分析。

发明内容

本发明的其中一个目的是为了解决上述问题而提供一种基于多音圈的扬声器系统。

本发明提供的基于多音圈的扬声器系统，包括扬声器和驱动部分；所述扬声器包括振膜和音圈组件，所述音圈组件包括检测音圈和驱动音圈，其中，所述驱动音圈用于驱动所述振膜进行电声转换，所述检测音圈连接到所述振膜，用于检测所述扬声器的工作状态并得到相应的检测信息；所述驱动部分连接到所述驱动音圈和所述检测音圈，用于从所述检测音圈采集所述检测信息并计算出所述扬声器的工作状态参数，并且在所述工作状态参数超出安全工作参数时将扬声器的工作状态参数调节到安全工作参数。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述音圈组件包括至少两个相互独立的驱动音圈，所述驱动部分包括至少两个音圈驱动单元，其中所述至少两个音圈驱动单元分别通过独立的驱动通道连接到所述至少两个驱动音圈。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述驱动部分包括音频输入模块、信号处理模块和至少两个音圈驱动单元，所述信号处理模块连接在所述音频输入模块和所述至少两个音圈驱动单元之间，其中所述信号处理模块用于将所述音频输入模块提供的音频信号转换为至少两路音频驱动信号并分别提供给所述至少两个音圈驱动单元，所述至少两个音圈驱动单元用于分别将所述至少两路音频驱动信号分别转换为相应的驱动电流，并且通过相应地驱动通道将所述驱动电流输出给所述至少两个驱动音圈。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述驱动部分还包括数据采集模块，所述数据采集模块通过检测通道连接到所述检测音圈，所述数据采集模块用于检测所述检测音圈的感应电压和感应电流，并通过模数转换分别将所述感应电压和感应电流转换为数字检测电压信号和数字检测电流信号。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述驱动部分还包括系统分析控制模块，所述系统分析控制模块连接在所述信号处理模块和所述数据采集模块之间，且其用于从所述数据采集模块接收所述数字检测电压信号和数字检测电流信号并计算出所述扬声器的工作状态参数，将计算出的所述扬声器的工作状态参数与其从控制输入端口接收到的安全工作参数进行比较判断，当所述工作状态参数超出安全工作参数时将扬声器的工作状态参数调节到安全工作参数。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述安全工作参数包括振动速度阈值，而所述扬声器的工作状态参数包括所述振膜的振动速度，所述系统分析控制模块根据所述数字检测电压信号计算得到所述振膜的振动速度，并且在所述振膜的振动速度超过所述振动速度阈值时生成调节信号并输出给所述信号处理模块。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述安全工作参数包括振幅阈值，而所述扬声器的工作状态参数包括所述振膜的振动幅度，所述系统分析控制模块根据所述振膜的振动速度计算出所述振膜的振动幅度，并且在所述振膜的振动幅度超过所述振幅阈值时生成调节信号并输出给所述信号处理模块。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述安全工作参数包括温度阈值，而所述扬声器的工作状态参数还包括所述检测音圈的温度，所述系统分析控制模块根据所述数字检测电压信号和所述数字检测电流信号计算得到所述检测音圈的阻抗，并根据所述检测音圈的阻抗计算出所述检测音圈的温度，并且在所述检测音圈的温度超过所述温度阈值时生成调节信号并输出给所述信号处理模块。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述系统分析控制模块还连接到所述音频输入模块，且其还用于根据所述音频输入模块提供的音频信号得到数字音频信号波形，并判断所述振膜的振动速度波形是否与所述数字音频信号波形相对应，并且基于判断结果对所述扬声器进行瞬态失真分析。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述系统分析控制模块还用于从所述控制输入端口接收检测保护控制信号以控制系统分析控制模块的开启或关闭。

本发明提供的基于多音圈的扬声器系统，通过采用多音圈设计的音圈组件，可以有效优化所述扬声器的工作效率；并且，通过在所述音圈组件引入检测音圈可以实现对于扬声器的实时工作状态参数检测，并相应地根据采集到的工作状态参数可以对所述扬声器进行检测保护，从而保证所述扬声器工作在安全参数范围之内。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是采用本发明提供的基于多音圈的扬声器系统一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其为本发明提供的基于多音圈的扬声器系统一种实施例的结构示意图。所述基于多音圈的扬声器系统100包括扬声器110和驱动部分150。

所述扬声器110包括振膜111和音圈组件113，所述振膜111与所述音圈组件113相互固定。所述音圈组件113可以包括多个相互独立的音圈，其中至少一个音圈作为检测音圈115，其可以与所述振膜111相互粘接，用于检测所述振膜111的振动状态并得到相应的检测信息。本实施例以一个检测音圈115为例，不过应当理解，在其他替代实施例中，所述检测音圈115的数量也可以为两个或者其他多个。所述音圈组件113的其余音圈可以作为驱动音圈，其同样与所述振膜111相粘接，用于驱动所述振膜111进行电声转换。

在具体实施例中，所述驱动音圈的数量可以根据所述扬声器110的设计需要而定，本实施例以两个驱动音圈117和118为例，为便于描述，以下分别将所述两个驱动音圈命名为第一驱动音圈117和第二驱动音圈118。

所述驱动部分150可以包括电源模块151、音频输入模块152、信号处理模块153、系统分析控制模块154、数据采集模块155、接口模块156以及音圈驱动模块159。其中，所述电源模块151可以通过电源接入端口131接收外部电源，并且将其转换为电源电压为所述驱动部分150的其他功能单元进行供电。

所述音频输入单元152连接在所述驱动部分150的音频输入端口132和所述信号处理模块153之间，并且所述音频输入单元152还进一步连接到所述系统分析控制模块154。所述音频输入单元152可以通过所述音频输入端口132接收音频数据，并将所述音频数据输出给所述信号处理模块153。

所述信号处理模块153连接到所述音圈驱动模块159；而所述音圈驱动模块159包括多个音圈驱动单元，其可以分别对应于所述扬声器110的多个驱动音圈；在图1所示的扬声器系统100中，以所述扬声器110的第一驱动音圈117和第二驱动音圈118相对应，所述驱动部分150同样包括两个音圈驱动单元，分别命名为第一音圈驱动单元157和第二音圈驱动单元158，二者用于驱动所述扬声器110的第一驱动音圈117和第二驱动音圈118。所述信号处理模块153可以在所述系统分析控制模块154的控制下对所述音频输出单元152输出的音频数据进行处理并转换成多通道音频驱动信号(本实施例以两个通道的音频驱动信号为例)，并分别提供给所述音圈驱动模块159的第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158。

并且，所述第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158可以通过所述接口模块156分别连接到所述第一驱动音圈117和所述第二驱动音圈118，并与所述第一驱动音圈117和所述第二驱动音圈118分别建立第一驱动通道137和第二驱动通道138。所述第一驱动通道137和所述第二驱动通道138主要用于将所述第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158提供的驱动信号分别独立地输出给所述第一驱动音圈117和所述第二驱动音圈118。

所述数据采集模块155可以通过所述接口模块156连接到所述扬声器110的检测音圈115，并与所述检测音圈115之间建立检测通道135。所述数据采集模块155可以通过所述检测通道135从所述扬声器110的检测音圈115采集模拟检测信息，并通过模数转换将所述模拟检测信息转换为数字检测信息。

所述数据采集模块155还可以连接到所述系统分析控制模块154，以将所述数字检测信息输出给所述系统分析控制模块154。所述系统分析控制模块154可以进一步连接到所述驱动部分130的控制输入端口134、所述音频输入模块152和所述信号处理模块153。所述系统分析控制模块154一方面可以从所述控制输入端口134接收外部控制信号和控制参数，另一方面，所述系统分析控制模块154还可以根据所述数据采集模块155输出的数字检测信息获得所述扬声器110的工作状态参数，并根据所述控制参数判断所述扬声器110的工作状态，并相应地生成调节信号，来控制所述信号处理模块153调整其输出给所述第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158的多通道音频驱动信号。

为更好理解本发明提供的基于多音圈的扬声器系统100，以下对所述扬声器系统100的工作过程进行简单介绍。

当所述扬声器系统100工作时，所述信号处理模块153可以将所述音频输入单元152提供的音频数据转换为多通道音频驱动信号，并将所述多通道音频驱动信号分别输出给所述第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158。所述第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158可以根据所述信号处理模块153提供的脉冲密度调制(PulseDensity Modulation,PDM)或者脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)音频驱动信号得到相应的驱动电流，并且分别通过所述第一驱动通道137和所述第二驱动通道138相互独立地将所述驱动电流提供给所述第一驱动音圈117和所述第二驱动音圈118。所述第一驱动音圈117和所述第二驱动音圈118在所述驱动电流的驱动下，进一步驱动所述振膜111进行振动从而实现电声转换。

另一方面，所述检测音圈115可以检测所述振膜111的振动状态并得到相应的检测信息，具体地，当所述振膜111在所述第一驱动音圈117和所述第二驱动音圈118的驱动下发生振动时，所述检测音圈115将随着所述振膜111的振动而切割磁力线，从而产生相应的感应电压和感应电流。所述数据采集模块155可以通过所述检测通道135采集到所述检测音圈115产生的感应电压和感应电流，并且通过模数转换处理将所述感应电压和感应电流分别转换为数字检测电压信号和数字检测电流信号。

所述系统分析控制模块154可以接收所述数据采集模块155输出的数字检测电压信号和数字检测电流信号，并且计算出所述扬声器110的工作状态参数，在具体实施例中，所述工作状态参数可以包括所述振膜111的振动速度和振动幅度和所述音圈组件113的温度中的一个或者多个。另一方面，所述系统分析控制模块154还可以从所述控制输入接口134接收安全工作参数，相对应地，所述安全工作参数可以具体包括振动速度阈值、振幅阈值和温度阈值中的一个或者多个；并且，基于所述安全工作参数和所述工作状态参数，所述系统分析控制模块154可以判断出所述扬声器110是否处于安全工作状态，若否，其可以输出相应地调节信号来控制所述信号处理模块153调整其输出的音频驱动信号，从而实现对所述扬声器110的安全保护，以下分别进行具体介绍。

(1)振膜振动速度

根据以下振动速度与感应电压的关系式(a)可以看出，所述检测音圈115产生的感应电压与其振动速度是相关的：

e＝Blv    (a)

其中，e为所述检测音圈115产生的感应电压，B为磁感应强度，l为所述检测音圈115的长度，而v为所述检测音圈115的振动速度；因此根据所述数据采集模块155提供的数字检测电压信号，所述系统分析控制模块154便可以计算出所述检测音圈115的振动速度v，而由于所述检测音圈115直接与所述振膜111相粘接，所述检测音圈115的振动速度也即是所述振膜111的振动速度。

在通过上述方案得到所述振膜111的振动速度之后，所述系统分析控制模块154可以将所述振膜111的振动速度与其接收到的振动速度阈值进行比较，如果所述振动速度超出所述振动阈值参数，所述系统分析控制模块154可以生成相应的调节信号，并将所述调节信号输出给所述信号处理模块153。

(2)振膜振动幅度

所述系统分析控制模块154还可以根据所述振膜111的振动速度计算出所述振膜111的振动幅度。具体地，所述振膜111的振动幅度相当于其振动速度在时间上的积分，因此，通过对所述振动速度进行积分处理，所述系统分析控制模块154便可以得到所述振膜111的振动幅度。并且，所述系统分析控制模块154还可以进一步将所述振膜111的振动幅度与其接受到的振幅阈值进行比较，如果所述振膜111的振动幅度超出所述振幅参数，所述系统分析控制模块154可以生成相应的调节信号，并将所述调节信号输出给所述信号处理模块153。

(3)音圈温度

所述检测音圈115的温度可以相当于所述音圈组件113的工作温度，而所述检测音圈115的温度随着其阻抗的变化而变化的，即所述检测音圈115的阻抗信息可以等效为其温度信息。因此，所述系统分析控制模块154可以根据所述数据采集模块155提供的数字检测电压信号和数字检测电压信号，计算出所述检测音圈115的阻抗，并且，根据所述检测音圈115的阻抗，按照温度与阻抗的对应关系，进一步计算出所述检测音圈115的温度。并且，所述系统分析控制模块154还可以进一步将所述检测音圈115的温度与其接收到的温度阈值进行比较，如果所述检测音圈115的温度超出所述温度阈值，所述系统分析控制模块154可以生成相应的调节信号，并将所述调节信号输出给所述信号处理模块153。

除了以上所述的针对所述扬声器110的工作状态检测以及保护以外，可选地，所述系统分析控制模块154还可以对所述扬声器110进行瞬态失真分析。具体地，所述音频输入模块152可以将其从所述音频输入端口132接收到的音频信号提供给所述系统分析控制模块154，所述系统分析控制模块154可以根据所述音频信号得到数字音频信号波形；而另一方面，所述系统分析控制模块154同时可以根据其从所述数据采集模块155接收到的数字检测电压信号计算得到所述振膜111的振动速度波形，并且判断所述振膜111的振动速度波形和所述数字音频信号波形是否满足对应关系，如果在某个时刻出现两个波形不对应的情况，则所述系统分析控制模块154可以判断出所述扬声器110出现瞬态失真，并分析出现瞬态失真的原因。并且，相类似地，所述系统分析控制模块154可以进一步生成相应的调节信号，并将所述调节信号输出给所述信号处理模块153。

所述信号处理模块153在接收到所述调节信号之后，可以根据所述调节信号调整其输出给所述第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158的多通道音频驱动信号，而所述第一音圈驱动单元157和所述第二音圈驱动单元158可以相应地调整其输出给所述第一驱动音圈117和第二驱动音圈118的驱动电流，而保证所述第一驱动音圈117和所述第二驱动音圈118可以驱动所述振膜110工作在安全参数范围之后，从而实现安全保护。

应当理解，在实际产品中，所述驱动部分150的上述检测保护功能还可以根据需要进行选择性的开启和关闭。具体地，所述系统分析控制模块154还可以从所述控制输入端口134接收检测保护控制信号，并且根据所述检测保护控制信号开启或者关闭其检测保护功能。

本发明提供的基于多音圈的扬声器系统，通过采用多音圈设计的音圈组件，可以有效优化所述扬声器的工作效率；并且，通过在所述音圈组件引入检测音圈可以实现对于扬声器的实时工作状态参数检测，并相应地根据采集到的工作状态参数可以对所述扬声器进行检测保护，从而保证所述扬声器工作在安全参数范围之内。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，包括扬声器和驱动部分；所述扬声器包括振膜和音圈组件，所述音圈组件包括检测音圈和驱动音圈，其中，所述驱动音圈用于驱动所述振膜进行电声转换，所述检测音圈连接到所述振膜，用于检测所述扬声器的工作状态并得到相应的检测信息；所述驱动部分连接到所述驱动音圈和所述检测音圈，用于从所述检测音圈采集所述检测信息并计算出所述扬声器的工作状态参数，并且在所述工作状态参数超出安全工作参数时将扬声器的工作状态参数调节到安全工作参数。

2.如权利要求1所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述音圈组件包括至少两个相互独立的驱动音圈，所述驱动部分包括至少两个音圈驱动单元，其中所述至少两个音圈驱动单元分别通过独立的驱动通道连接到所述至少两个驱动音圈。

3.如权利要求2所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述驱动部分包括音频输入模块、信号处理模块和至少两个音圈驱动单元，所述信号处理模块连接在所述音频输入模块和所述至少两个音圈驱动单元之间，其中所述信号处理模块用于将所述音频输入模块提供的音频信号转换为至少两路音频驱动信号并分别提供给所述至少两个音圈驱动单元，所述至少两个音圈驱动单元用于分别将所述至少两路音频驱动信号分别转换为相应的驱动电流，并且通过相应地驱动通道将所述驱动电流输出给所述至少两个驱动音圈。

4.如权利要求3所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述驱动部分还包括数据采集模块，所述数据采集模块通过检测通道连接到所述检测音圈，所述数据采集模块用于检测所述检测音圈的感应电压和感应电流，并通过模数转换分别将所述感应电压和感应电流转换为数字检测电压信号和数字检测电流信号。

5.如权利要求4所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述驱动部分还包括系统分析控制模块，所述系统分析控制模块连接在所述信号处理模块和所述数据采集模块之间，且其用于从所述数据采集模块接收所述数字检测电压信号和数字检测电流信号并计算出所述扬声器的工作状态参数，将计算出的所述扬声器的工作状态参数与其从控制输入端口接收到的安全工作参数进行比较判断，当所述工作状态参数超出安全工作参数时将扬声器的工作状态参数调节到安全工作参数。

6.如权利要求5所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述安全工作参数包括振动速度阈值，而所述扬声器的工作状态参数包括所述振膜的振动速度，所述系统分析控制模块根据所述数字检测电压信号计算得到所述振膜的振动速度，并且在所述振膜的振动速度超过所述振动速度阈值时生成调节信号并输出给所述信号处理模块。

7.如权利要求5所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述安全工作参数包括振幅阈值，而所述扬声器的工作状态参数包括所述振膜的振动幅度，所述系统分析控制模块根据所述振膜的振动速度计算出所述振膜的振动幅度，并且在所述振膜的振动幅度超过所述振幅阈值时生成调节信号并输出给所述信号处理模块。

8.如权利要求5所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述安全工作参数包括温度阈值，而所述扬声器的工作状态参数还包括所述检测音圈的温度，所述系统分析控制模块根据所述数字检测电压信号和所述数字检测电流信号计算得到所述检测音圈的阻抗，并根据所述检测音圈的阻抗计算出所述检测音圈的温度，并且在所述检测音圈的温度超过所述温度阈值时生成调节信号并输出给所述信号处理模块。

9.如权利要求6所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述系统分析控制模块还连接到所述音频输入模块，且其还用于根据所述音频输入模块提供的音频信号得到数字音频信号波形，并判断所述振膜的振动速度波形是否与所述数字音频信号波形相对应，并且基于判断结果对所述扬声器进行瞬态失真分析。

10.如权利要求6至9中任一项所述的基于多音圈的扬声器系统，其特征在于，所述系统分析控制模块还用于从所述控制输入端口接收检测保护控制信号以控制系统分析控制模块的开启或关闭。