CN106535078A - 一种耳机功耗检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耳机功耗检测电路，包括电源模块、控制模块、取样模块、第一电阻和用于连接耳机的耳机插座，电源模块被设置为经第一电阻输出供电电压至耳机插座的电源端；取样模块被设置为采集第一电阻两端的电压值作为取样电压；控制模块被设置为根据取样电压和第一电阻的阻值计算电源模块输出的供电电流，并根据供电电流和供电电压计算出耳机的功耗。这样，就能够自动计算出耳机的功耗，不需要人工检测，提高了检测耳机功耗的效率。

Description

一种耳机功耗检测电路

技术领域

本发明涉及耳机测试领域，更具体地，本发明涉及一种耳机功耗检测电路。

背景技术

现在数字耳机越来越多。在数字耳机使用的过程中，手机会根据自身的电量，来决定给数字耳机的输出电压。也就是通常说的耳机的供电模式分为两种，一种是低电压模式，另一种是正常模式。为了保证耳机的正常工作，需使得耳机在这两种模式下的功耗大致相同。

在现有技术中，作业人员通过万用表对耳机功耗进行检测的方式，使得作业人员的检测效率较低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够自动检测耳机功耗的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种耳机功耗检测电路，包括电源模块、控制模块、取样模块、第一电阻和用于连接所述耳机的耳机插座，所述电源模块被设置为经所述第一电阻输出供电电压至所述耳机插座的电源端；所述取样模块被设置为采集所述第一电阻两端的电压值作为取样电压；所述控制模块被设置为根据所述取样电压和所述第一电阻的阻值计算所述电源模块输出的供电电流，并根据所述供电电流和所述供电电压计算出所述耳机的功耗。

可选的是，所述耳机功耗检测电路还包括切换模块，所述切换模块被设置为采集用户输入的供电模式；所述控制模块被设置为根据所述供电模式控制所述电源模块输出的所述供电电压。

可选的是，所述电源模块包括电池和线性稳压器，所述线性稳压器被设置为将所述电池提供的电池电压转换为所述供电电压提供至所述电源端。

可选的是，所述耳机功耗检测电路还包括连接在所述控制模块和所述电源模块之间的选通模块，所述控制模块被设置为根据所述供电模式控制所述选通模块的选通状态，并根据所述选通状态控制所述电源模块输出的所述供电电压。

可选的是，所述选通模块由至少两个继电器提供，所述控制模块被设置为根据所述供电模式控制每一所述继电器的状态。

可选的是，所述耳机功耗检测电路还包括电流限制模块，所述电池经所述电流限制模块向所述线性稳压器提供电池电压，所述电流限制模块被设置为根据所述供电电压限制所述电池提供至所述线性稳压器的电池电流。

可选的是，所述电流限制模块包括信号调理器、串联连接在第一连接点和接地端之间的第一开关和第六电阻、及串联连接在所述第一连接点和所述接地端之间的第二开关和第七电阻，所述控制模块被设置为根据所述供电电压控制所述第一开关和所述第二开关的开关状态；所述信号调理器被设置为输出检测电流至所述第一连接点，并通过检测所述第一连接点的电压限制所述电池提供至所述线性稳压器的电流。

可选的是，所述第一开关和所述第二开关均由继电器提供。

可选的是，所述耳机功耗检测电路还包括显示模块，所述控制模块被设置为将所述供电电流的值、所述供电电压的值和所述功耗的值均传送至所述显示模块进行相应的显示。

可选的是，所述取样模块包括同相比例放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述同相比例放大器的反相输入端经所述第二电阻连接至所述电源端，所述第三电阻和所述第四电阻串联连接在所述电源模块的供电电压输出端和接地端之间，所述第三电阻和所述第四电阻之间的电位点与所述同相比例放大器的同相输入端连接，所述第五电阻连接在所述反相输入端和所述同相比例放大器的输出端之间，所述同相比例放大器的输出端输出经放大的所述取样电压作为放大取样电压，所述控制模块被设置为根据所述放大取样电压、所述第一电阻的阻值及所述同相比例放大器的放大倍数计算出所述供电电流。

本发明的发明人发现，在现有技术中，存在无法自动检测耳机功耗的问题。在因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

本发明的一个有益效果在于，通过向耳机输出设定的供电电压，并检测供电电流，就能够自动计算出耳机的功耗，不需要人工检测，提高了检测耳机功耗的效率。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明一种耳机功耗检测电路的一种实施结构的方框原理图；

图2为根据本发明一种耳机功耗检测电路的另一种实施结构的方框原理图；

图3为根据本发明一种耳机功耗检测电路的一种实施结构的电路原理图。

附图标记说明：

U1-电源模块； U2-控制模块；

U3-取样模块； U4-切换模块；

U5-选通模块； U6-显示模块；

U7-电流限制模块； J1-耳机插座；

S1、S2-开关； SW1、SW2-按键；

U11-电池； U12-线性稳压器；

U21-单片机； U31-同相比例放大器；

GND-接地端； C1、C2-电容；

OUT3-放大取样电压； CTRL1、CTRL2-控制信号；

IN7-信号调理器的输入引脚； OUT1-信号调理器的输出引脚；

SETI-信号调理器的电流限制调节引脚；

IN1-线性稳压器的输入引脚；

OUT1-线性稳压器的供电电压输出引脚；

1.6V、800mV、200mV、400mV-线性稳压器的输出电压设置引脚；

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7-电阻；

LS1、LS2、LS3、LS4、LS5、LS6-继电器；

P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、

P2.4、P2.5-单片机U21I/O引脚；

DB0、DB1、DB2-点阵图像液晶显示模块的数据传输针脚；

VBUS-耳机插座的电源端。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有技术中存在的无法自动检测耳机功耗的问题，本发明提供了一种耳机功耗检测电路，如图1所示，包括电源模块U1、控制模块U2、取样模块U3、第一电阻R1和用于连接耳机的耳机插座J1，电源模块U1被设置为经第一电阻R1输出供电电压至耳机插座J1的电源端VBUS；取样模块U3被设置为采集第一电阻R1两端的电压作为取样电压；控制模块U2被设置为根据取样电压和第一电阻的阻值计算电源模块U1输出的供电电流，并根据供电电流和供电电压计算出耳机的功耗。

上述耳机插座J1例如可以是USB插座，至少可以是USB A型插座、mini-USB插座、micro-USB插座、Type-C插座中的任意一种。

本发明的耳机功耗检测电路通过检测第一电阻R1两端的取样电压，就能够计算得到电源端VBUS输出至耳机的供电电流，由于电源模块U1输出的供电电压的值为提前设定好的、已知的，根据供电电流和供电电压就能够计算出耳机的功耗。这样，就能够自动检测耳机的功耗，提高了耳机功耗检测的效率。

由于在USB接口耳机使用的过程中，手机等电子设备会根据自身的电量，来决定给USB接口耳机的供电电压，耳机供电模式分为两种，一种是正常模式，另一种是低电压模式，在这两种模式下，电子设备提供给耳机的供电电压不同，因此，为了检测在这两种模式下耳机的功率，该耳机功耗检测电路还可以包括切换模块U4，切换模块U4被设置为采集用户输入的供电模式；控制模块U2被设置为根据供电模式控制电源模块U1输出的供电电压。

在本发明的一个具体实施例中，控制模块U2可以由一单片机U21提供，例如可以是型号为MSp430G2553的单片机U21，切换模块U4可以包括两个按键SW1和SW2，如图3所示，按键SW1连接在单片机U21的任一I/O引脚例如是P1.4和接地端GND之间，按键SW2连接在单片机U21的另一I/O引脚例如是P1.5和接地端之间，单片机U21可以通过检测I/O引脚P1.4和P1.5的电压来判断被按下的按键，以确定供电模式。具体的，例如在按键SW1对应正常模式、按键SW2对应低电压模式的情况下，在单片机U21的IO引脚P1.4检测到低电平时，可以确定按键SW1被按下，此时，单片机U21可以控制电源模块U1输出对应正常模式的供电电压，例如可以是3V；在单片机U21的IO引脚P1.5检测到低电平时，可以确定按键SW2被按下，此时，单片机U21可以控制电源模块U1输出对应低电压模式的供电电压，例如可以是1.6V。

为了能够提示作业人员被测耳机的功耗的具体数值，该耳机功耗检测电路还可以包括显示模块U6，如图2所示，控制模块U2被设置为将供电电流的值、供电电压的值和功耗的值均传送至显示模块U6进行相应的显示，这样，作业人员就能够清楚的知道被测耳机的当前供电电压、供电电流及功耗的大小，以判断被测耳机是否合格。其中，该显示模块U6例如可以是显示屏或者是点阵图形液晶显示模块。

在本发明的一个具体实施例中，该显示模块U6为型号为12864的点阵图形液晶显示模块，如图3所示，例如可以但不局限于将单片机U21的I/O引脚P2.0、P2.1和P2.2分别与点阵图形液晶显示模块的数据传输针脚DB0、DB1和DB2对应连接，以分别传输当前供电电压、供电电流及功耗的值，点阵图形液晶显示模块接收到这些值后，将在对应位置将这些值进行显示，在此，图3中仅示出了本实施例中使用的引脚。

为了降低该耳机功耗检测电路的功耗，第一电阻R1的阻值较小，为了能够更加准确计算出待测耳机的功耗，在本发明的一个具体实施例中，取样模块U3包括同相比例放大器U31、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，同相比例放大器U31的反相输入端经第二电阻R2连接至耳机插座J1的电源端VBUS，第三电阻R3和第四电阻R4串联连接在电源模块U1的供电电压输出端OUT1和接地端GND之间，第三电阻R3和第四电阻R4之间的电位点与同相比例放大器U31的同相输入端连接，第五电阻R5连接在反相输入端和同相比例放大器U31的输出端之间，同相比例放大器U31的输出端输出经放大的取样电压作为放大取样电压OUT3，控制模块U2被设置为根据放大取样电压OUT3、第一电阻R1的阻值及同相比例放大器U31的放大倍数计算出供电电流。

例如可以为但不局限于单片机U21的I/O引脚P2.3接收放大取样电压OUT3后，根据该放大取样电压OUT3、及预先存储在单片机U21中的第一电阻R1的阻值和同相比例放大器U31的放大倍数，就能够计算出供电电流。

具体的，该电源模块U1包括电池U11和线性稳压器U12，线性稳压器U12被设置为将电池U11提供的电池电压转换为供电电压提供至耳机插座J1的电源端VBUS。

如图3所示，电池U11的电池电压输出端与线性稳压器U12的电池电压输入端IN1连接，线性稳压器U12的供电电压输出端OUT1经第一电阻R1与耳机插座J1的电源端VBUS连接，这样，线性稳压器U12将电池电压输入端IN1输入的电池电压转换为供电电压后，经供电电压经供电电压输出端OUT输出至电源端VBUS。

进一步地，该耳机功耗检测电路还包括连接在控制模块U2和电源模块U1之间的选通模块U5，控制模块U2被设置为根据供电模式控制选通模块U5的选通状态，并根据选通状态控制电源模块U1输出的供电电压。

在此基础上，选通模块U5由至少两个继电器提供，控制模块U2被设置为根据供电模式控制每一继电器的状态。

在本发明的一个具体实施例中，电池U11提供的电池电压为5V，线性稳压器U12的型号例如可以为TPS7A8300，选通模块U5包括四个继电器LS1、LS2、LS3、LS4，如图3所示，单片机U21的I/O引脚例如可以为但不局限于引脚P1.0经继电器LS4连接至线性稳压器U12的400mV输出电压设置引脚，引脚P1.1经继电器LS3连接至线性稳压器U12的200mV输出电压设置引脚，引脚P1.2经继电器LS2连接至线性稳压器U12的800mV输出电压设置引脚，引脚P1.3经继电器LS1连接至线性稳压器U12的1.6V输出电压设置引脚，那么，例如在线性稳压器U12的输出电压设置引脚200mV接地时，线性稳压器U12将输出200mV的供电电压，在线性稳压器U12的输出电压设置引脚200mV、800mV均接地时，线性稳压器U12将输出1V的供电电压。

这样，例如在供电模式为正常模式的情况下，供电电压可以为3V，则例如可以通过单片机U21的I/O引脚P1.0、P1.1、P1.2、P1.3均输出高电平信号，以控制继电器LS1、LS2、LS3、LS4均导通，以使线性稳压器U12输出3V的供电电压；在供电模式为低电压模式的情况下，供电电压可以为1.6V，则可以通过单片机U21的I/O引脚P1.3输出高电平信号，单片机U21的I/O引脚P1.0、P1.1、P1.2均输出低电平信号，以控制继电器LS1导通、继电器LS2、LS3、LS4均截止，以使线性稳压器U12输出1.6V的供电电压。

为了保护该耳机功耗检测电路，避免电池U11输出至线性稳压器U12的电流过大造成线性稳压器U12的损坏，耳机功耗检测电路还可以包括连接在电池U11和线性稳压器U12之间的电流限制模块U7，电流限制模块U7被设置为根据供电电压限制电池U11输出至线性稳压器U12的电池电流。

进一步地，该耳机功耗检测电路还包括信号调理器U71、串联连接在第一连接点P1和接地端GND之间的第一开关S1和第六电阻R6、及串联连接在第一连接点P1和接地端GND之间的第二开关S2和第七电阻R7，其中，第六电阻R6和第七电阻R7的阻值不同，控制模块U2被设置为根据供电电压控制第一开关S1和第二开关S2的开关状态，信号调理器U71被设置为输出检测电流至第一连接点P1，通过检测第一连接点P1的电压限制电池U11输出至线性稳压器U12的电池电流。

在本发明的一个具体实施例中，该信号调理器U71的型号例如可以是MAX1457，如图3所示，第一开关S1和第二开关S2可以分别由继电器LS5、LS6提供，信号调理器的信号输入端IN7与电池U11的电池电压输出端连接，信号调理器的信号输出端OUT7与线性稳压器U12的电池电压输入端IN1连接，单片机U21的I/O引脚P2.5输出控制信号CTRL1来控制继电器LS5的开关状态，单片机U21的I/O引脚P2.4输出控制信号CTRL2来控制继电器LS6的开关状态，信号调理器U71的电流限制调节引脚SETI连接至第一连接点P1，在供电模式为正常模式的情况下，单片机U21输出的控制信号CTRL1为高电平、CTRL2为低电平，继电器LS5导通、继电器LS6截止，信号调理器U71的电流限制调节引脚SETI输出设定值的检测电流至第一连接点P1，电流限制调节引脚SETI检测到第一连接点P1的电压为第六电阻R6两端的电压，则将电池电流限制在例如是小于250mA；在供电模式为低电压模式的情况下，单片机U21输出的控制信号CTRL1为低电平、CTRL2为高电平，继电器LS5截止、继电器LS6导通，信号调理器U71的电流限制调节引脚SETI输出设定值的检测电流至第一连接点P1，电流限制调节引脚SETI检测到第一连接点P1的电压为第七电阻R7两端的电压，则将电池电流限制在例如是小于1.5A。

在此基础上，电池U11的电池电压输出端经第二电容C2与接地端GND连接，线性稳压器U12的电池电压输入端IN1经第一电容C1与接地端GND连接，这样，能够使得电池U11提供至线性稳压器U12的电池电压更加稳定，降低元件耦合到电池电压输入端IN1的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种耳机功耗检测电路，其特征在于，包括电源模块、控制模块、取样模块、第一电阻和用于连接所述耳机的耳机插座，所述电源模块被设置为经所述第一电阻输出供电电压至所述耳机插座的电源端；所述取样模块被设置为采集所述第一电阻两端的电压值作为取样电压；所述控制模块被设置为根据所述取样电压和所述第一电阻的阻值计算所述电源模块输出的供电电流，并根据所述供电电流和所述供电电压计算出所述耳机的功耗。

2.根据权利要求1所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述耳机功耗检测电路还包括切换模块，所述切换模块被设置为采集用户输入的供电模式；所述控制模块被设置为根据所述供电模式控制所述电源模块输出的所述供电电压。

3.根据权利要求2所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述电源模块包括电池和线性稳压器，所述线性稳压器被设置为将所述电池提供的电池电压转换为所述供电电压提供至所述电源端。

4.根据权利要求3所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述耳机功耗检测电路还包括连接在所述控制模块和所述电源模块之间的选通模块，所述控制模块被设置为根据所述供电模式控制所述选通模块的选通状态，并根据所述选通状态控制所述电源模块输出的所述供电电压。

5.根据权利要求4所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述选通模块由至少两个继电器提供，所述控制模块被设置为根据所述供电模式控制每一所述继电器的状态。

6.根据权利要求3所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述耳机功耗检测电路还包括电流限制模块，所述电池经所述电流限制模块向所述线性稳压器提供电池电压，所述电流限制模块被设置为根据所述供电电压限制所述电池提供至所述线性稳压器的电池电流。

7.根据权利要求6所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述电流限制模块包括信号调理器、串联连接在第一连接点和接地端之间的第一开关和第六电阻、及串联连接在所述第一连接点和所述接地端之间的第二开关和第七电阻，所述控制模块被设置为根据所述供电电压控制所述第一开关和所述第二开关的开关状态；所述信号调理器被设置为输出检测电流至所述第一连接点，并通过检测所述第一连接点的电压限制所述电池提供至所述线性稳压器的电流。

8.根据权利要求7所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均由继电器提供。

9.根据权利要求1所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述耳机功耗检测电路还包括显示模块，所述控制模块被设置为将所述供电电流的值、所述供电电压的值和所述功耗的值均传送至所述显示模块进行相应的显示。

10.根据权利要求1所述的耳机功耗检测电路，其特征在于，所述取样模块包括同相比例放大器、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，所述同相比例放大器的反相输入端经所述第二电阻连接至所述电源端，所述第三电阻和所述第四电阻串联连接在所述电源模块的供电电压输出端和接地端之间，所述第三电阻和所述第四电阻之间的电位点与所述同相比例放大器的同相输入端连接，所述第五电阻连接在所述反相输入端和所述同相比例放大器的输出端之间，所述同相比例放大器的输出端输出经放大的所述取样电压作为放大取样电压，所述控制模块被设置为根据所述放大取样电压、所述第一电阻的阻值及所述同相比例放大器的放大倍数计算出所述供电电流。