CN107172551B - 发声系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发声系统，包括发声器和温控单元，所述温控单元包括固定在发声器内的至少一个热释电薄膜；与每个热释电薄膜电连接用于输出表征热释电薄膜所感测温度的电信号的检测单元；以及基于来自所述检测单元的电信号产生控制施加到发声器的电能的控制信号的控制单元，本发明的发声系统能够快速、准确地检测、反馈和调节发声器的温度，提高发声器工作稳定性，进而提高发声器的音质、可靠性和使用寿命，且本发明发声系统体积小，设置简便，有利于发声器的轻薄化设计。

Description

发声系统

技术领域

本发明涉及电声转换技术领域。更具体地，涉及一种发声系统。

背景技术

发声器模组是一种能够将电能转化为声能的器件，其广泛应用于手机等终端设备中。近年来，为了满足手机等电子产品的外观要求，电子产品的体积不断减小，外形趋于轻薄化，因此，安装在电子产品中的发声器模组的体积也趋于小型轻薄化。

发声器模组包括模组外壳和固定在模组外壳中的发声器。发声器包括形成有容纳空间的外壳和收容于所述外壳内的振动系统和磁路系统。外壳包括壳体以及与壳体对应设置的前盖。振动系统包括边缘固定在壳体与前盖之间的振膜以及固定在振膜靠近前盖一侧的音圈。振膜包括位于振膜中央的振膜中央部和与振膜中央部边缘连接的振膜折环部。音圈通过引出的两条音圈引线与外部电路的正、负极电连接形成回路，外部电路将电能经由音圈引线输入音圈，音圈受到磁路系统安培力的作用产生振动，音圈振动带动振膜振动发声，从而使电能转化为声能，实现发声器的发声功能。音圈接收的外部电路能量的很大一部分转化为热量释放在发声器内。随着发声器使用时间延长，音圈产生的热量聚积，使发声器内的温度升高。在高温情况下，振膜折环部会受热变软，影响振膜的顺性与平衡性；磁路系统的永磁体有可能高温下退磁；粘接各部分的胶水有可能失效等等，从而影响发声器的音质和可靠性。振膜在高温情况下还可能与外壳发生擦碰，导致发声器的使用寿命降低。

目前，通常通过控制发声器的输入能量，降低发声器工作温度，提高振膜的稳定性。公开号为CN102595280A，发明名称为“一种带传感器反馈及驱动电路的扬声器集成系统”的中国专利申请提出一种采用温度传感器检测扬声器温度，将检测到的温度反馈至驱动电路，通过减少驱动功率，使扬声器的温度降低到安全工作范围内的技术方案。但此技术方案采用的温度传感器体积较大，在发声器体积的限制下，温度传感器放置的位置和数量都受到限制，不利于发声器的轻薄化设计，也不利于通过增加传感器的数量改善振膜温度检测的准确度。

因此，需要提供一种体积小、准确度高的温度调控发声系统以及发声器模组，提高工作稳定性，进而提高发声器的音质和使用寿命。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种发声系统，方便、准确地检测、反馈和调控发声器内振膜的温度，提高系统稳定性，从而提高发声器音质、可靠性和使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明公开了一种发声系统，包括发声器和温控单元，

所述温控单元包括

固定在发声器内的至少一个热释电薄膜；

与每个热释电薄膜电连接用于输出表征热释电薄膜所感测温度的电信号的检测单元；以及

基于来自所述检测单元的电信号产生控制施加到发声器的电能的控制信号的控制单元。

优选地，

当来自检测单元的电信号达到预设阈值时，所述控制单元输出降低发声器输入功率或输入电压的控制信号。

优选地，所述控制单元为智能功率放大器，用于基于来自所述检测单元的电信号输出施加到发声器的电能。

优选地，

所述发声器为发声单体，包括外壳和固定在所述外壳中的振动系统和磁路系统；

所述热释电薄膜固定于外壳、振动系统或磁路系统上。

优选地，所述振动系统包括固定于外壳上的振膜和结合于振膜下方的音圈，所述振膜包括中心部和围绕中心部的弧形的折环部；

所述热释电薄膜复合于所述中心部上，或者所述热释电薄膜复合于所述折环部上，或者所述热释电薄膜固定于音圈上。

优选地，所述磁路系统包括导磁轭、安装于所述导磁轭上的磁铁和安装于所述磁铁上的导磁板；

所述热释电薄膜固定于所述导磁轭上，或者所述热释电薄膜固定于所述导磁板上。

优选地，所述外壳包括壳体和前盖，所述壳体用于固定所述振动系统和磁路系统，所述前盖扣设于所述壳体的上方，振动系统的振膜的边缘固定于前盖和壳体之间；

所述热释电薄膜固定于所述前盖的朝向振膜的内表面上。

优选地，所述发声器为模组，包括发声单体和模组壳，模组壳形成有容纳腔体并具有出声口，所述发声单体固定于所述容纳腔体内并将容纳腔体分割为前腔和后腔，所述前腔与出声口连通；

所述热释电薄膜固定于所述前腔或后腔的内壁上。

优选地，所述热释电薄膜为聚偏二氟乙烯、锆钛酸铅、铌镁酸铅或BT树脂热释电薄膜。

优选地，所述热释电薄膜为环形或片状。

优选地，所述热释电薄膜设有至少两个。

本发明的发声系统包括发声器和温控单元。温控单元包括固定在发声器内的至少一个热释电薄膜、与每个热释电薄膜分别电连接的检测单元以及与所述检测单元电连接的控制单元。所述检测单元可用于输出表征热释电薄膜所感测温度的电信号。所述控制单元设置在外部电路中，可基于来自所述检测单元的电信号产生控制施加到发声器的电能的控制信号。

基于热释电薄膜的热释电效应，热释电薄膜在感受到发声器内的温度变化时产生电荷，温度变化越大热释电薄膜产出的电荷越多，检测单元对热释电薄膜产生的电荷进行收集、分析，形成电信号。控制单元根据所述电信号，实时掌握和监测发声器内的温升。当发声器内的温升超过了预定的温升阈值时，控制单元调节外部电路输入发声器音圈的功率或电压，使音圈产生的热量减少，进而使发声器内的温度降低。通过热释电薄膜、检测单元和控制单元对发声器进行温度监测、反馈和调节，可调控发声器内的温度水平，防止发声器由于工作时间持续较长产生高温环境，进而防止一系列的发声器失真度变高、响度降低等问题，从而有效提高发声器的音质、可靠性以及发声器的寿命。

本发明的热释电薄膜优选的可采用聚偏二氟乙烯、锆钛酸铅、铌镁酸铅或BT树脂热释电薄膜。利用热释电薄膜在处理后具有的热释电效应来实现发声器内的温度监测和反馈。热释电薄膜可设置为环形或矩形的薄片状，从而可将热释电薄膜贴设于发声器各部件的表面。由于热释电薄膜的形状可做成薄片状，其厚度可达到几微米，固定在发声器内其占用的发声器内部的体积非常小，有利于发声器的轻薄化设计。同时，热释电薄膜也可根据实际情况采用其他不规则形状，从而该发声系统可应用于多种结构的发声器，所述发声器可以是发声单体，也可以是模组，本发明还可以应用于发声器阵列，具有广泛适用性和实用性。为了提高温度检测的准确性，可在发声器中设置多个热释电薄膜，优选的使多个热释电薄膜均匀地分布在发声器内部，可同时监测发声器内多个区域的温度值，实现多点反馈调控，从而对发声器内温度的检测和调控更加准确和灵敏。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出根据本发明发声系统实施例一的分解图；

图2示出根据本发明发声系统实施例一设有热释电薄膜的音圈的局部示意图；

图3示出根据本发明发声系统实施例二的剖面图；

图4示出根据本发明发声系统实施例三的剖面图；

附图标记：

11、发声单体，12、热释电薄膜，13、振膜，131、振膜中央部，132、振膜折环部，14、音圈，15、导磁轭，16、前盖，17、壳体；

22、PVDF薄膜，25、导磁轭；

32、PVDF薄膜，36、前盖，37、壳体。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例一

图1示出根据本发明发声系统实施例一的分解图，本实施例提供了一种应用于动圈式发声单体11的发声系统，该发声系统包括动圈式发声单体11和温控单元。所述温控单元包括固定设置在发声单体11内的热释电薄膜12、与所述热释电薄膜电连接用于输出表征热释电薄膜所感测温度的电信号的检测单元和以及基于来自所述检测单元的电信号产生控制施加到发声器的电能的控制信号的控制单元。

所述动圈式发声单体11包括单体外壳和收容于所述单体外壳内的振动系统和磁路系统。所述热释电薄膜可固定于单体外壳、振动系统或磁路系统上。

其中，所述外壳包括对应设置的壳体17和前盖16。所述热释电薄膜可设置于壳体17或前盖16上，优选地可固定设置在前盖16朝向振膜13的内表面上。

所述振动系统包括固定在单体外壳上的振膜13以及固定在振膜13背离前盖16一侧的音圈14。其中，振膜13包括位于振膜13中央的振膜中央部131、与振膜中央部131边缘连接的振膜折环部132和与所述振膜折环部132连接的固定在壳体17与前盖16中的振膜固定部，所述音圈14固定于振膜中央部131上。所述热释电薄膜可复合于所述振膜中央部131、所述振膜折环部132或者音圈14上。

所述磁路系统包括固定在壳体17上的导磁轭15、安装于所述导磁轭15上的磁铁和安装于所述磁铁上的导磁板。所述热释电薄膜可固定于所述导磁轭15上，或者所述热释电薄膜可固定于所述导磁板上。

本实施例中发声系统包括在发声单体11振动系统的音圈14上贴设的一个覆盖音圈14顶面的环形热释电薄膜12，其局部示意图如图2所示。该温控单元进一步设置有与所述热释电薄膜12电连接的检测单元，该检测单元同时与发声单体11外的控制单元电连接，所述检测单元和控制单元在图中未示出。控制单元可选用智能功率放大器(Smart PA)。

热释电薄膜12可采用聚偏二氟乙烯、锆钛酸铅、铌镁酸铅或BT树脂热释电薄膜，本实施例中采用聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜。PVDF是一种有机压电聚合物材料，PVDF薄膜经过拉伸极化处理除了具有压电性能，还具有很好的热释电效应。根据热释电效应的原理，微小的温度变化在PVDF的表面就会有电荷产生，一定范围内，温度的变化量与电荷的变化量成正比，基于这一原理，PVDF可用于电声转换的系统中，进行温度的监控反馈。

发声单体11在工作时，音圈14输入信号的一部分转化为热量散失，导致发声单体11内温度升高，贴设在音圈14顶面的PVDF薄膜受音圈14发热的影响其温度发生变化并产生电荷，随着发声单体11工作时间的延长，PVDF薄膜产生的电荷量增加，检测单元对PVDF薄膜产生的电荷进行收集、分析，形成电信号，控制单元根据电信号的电压或电流值确定对应的温度变化情况。其中，在发声单体11工作开始之前，通过温度检测可获得发声单体11的初始温度值为T₀，随着发声单体11持续工作，音圈14发热严重，当音圈14温度达到T时，其温度变化量ΔT＝T-T₀达到规定的温升阈值，此时对应的PVDF薄膜形成的电信号达到规定的最大值，将此时PVDF薄膜形成的电信号值设为阈值，当检测单元输出的PVDF薄膜形成的表征热释电薄膜所感测温度的电信号达到该阈值时，表示音圈14的温度值已达到临界温度值，若音圈14继续散发大量热量，会使振膜温度继续升高，进而会对振膜13的可靠性产生影响，影响发声单体11的谐振频率，可能导致发声单体11音质和响度降低，加剧发声单体11的失真度，持续时间过长将严重影响发声单体11的寿命。因此，当所述检测单元检测到的热释电薄膜12形成的电信号值达到预设阈值时，Smart PA根据接收的信号可控制降低发声单体11输入信号的输入功率或输入电压以降低音圈14的发热量，促使振膜13温度降低，保持振膜13性能，从而提高发声单体11音质和听音良率。

本实施例采用的PVDF薄膜可以做的很薄，达到微米级的厚度，并可采用环形、矩形或圆形等多种形状，从而能够方便地设置在发声单体11需要检测温度的区域，一方面有利于发声单体11的轻薄化设计，另一方面也能够更为准确地检测发声单体11振动系统的温度，避免由于温度监测反馈灵敏度不高而导致高温对发声单体11造成不良影响。

综上，包括PVDF薄膜、检测单元和控制单元的温控单元能够在实现对发声单体11温度快速、准确检测并反馈调节的同时满足灵活设置的需求以及发声单体11轻薄化设计的需求，且操作简单，易于实施，可实现对发热严重区域温度的准确测量，调控发声单体11内的温度水平，保证振膜13的振动特性，从而改善发声单体11性能，提高消费者体验。

实施例二

图3示出根据本发明发声系统的实施例二的剖面示意图，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例在导磁轭25侧壁的长边顶面和短边顶面上分别设置一个PVDF薄膜22，通过设置多个PVDF薄膜22，可实现多点温度检测反馈调节。本实施例中PVDF薄膜22的形状、数量以及设置位置也可根据实际需要灵活设置。

本实施例中的发声系统在工作时，PVDF薄膜22可产生表征振膜的温度的电信号，从而发声系统可通过设置的多个PVDF薄膜22对振膜进行多点温度监测，当检测单元接收的四个PVDF薄膜22中的一个的电信号值达到预设的阈值时，Smart PA即调节音圈的输入功率或输入电压，促进振膜温度降低。本实施例中其他部分与实施例一中相似，在此不再赘述。

实施例三

图4示出根据本发明发声系统的实施例三的剖面示意图，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中环形PVDF薄膜32设置于对应于振膜的前盖36的内表面上。

本实施例中将PVDF薄膜32设置在前盖36上然后与壳体37组合形成发声单体，相应调整温控单元预设的电信号阈值，即可在保证温度检测准确度的同时，简化工艺和安装复杂度。本实施例中其他部分与实施例一中相似，在此不再赘述。

实施例四

本实施例与实施例一、实施例二或实施例三的区别在于，本实施例中发声系统的发声器为模组，该模组包括模组壳和固定于模组壳形成的容纳腔体中的如以上实施例所述的发声单体。所述模组壳上形成有出声口，所述发声单体将容纳腔体分割为前腔和后腔，所述前腔与出声口连通。所述热释电薄膜还可固定于所述前腔或后腔的内壁上。作为控制单元的Smart PA也可集成固定在模组壳形成的容纳腔体中。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (11)

1.一种发声系统，其特征在于，包括发声器和温控单元，

所述温控单元包括

固定在发声器内的至少一个热释电薄膜；

与每个热释电薄膜电连接用于输出表征热释电薄膜所感测温度的电信号的检测单元；以及

基于来自所述检测单元的电信号产生控制施加到发声器的电能的控制信号的控制单元。

2.根据权利要求1所述的发声系统，其特征在于，

当来自检测单元的电信号达到预设阈值时，所述控制单元输出降低发声器输入功率或输入电压的控制信号。

3.根据权利要求1所述的发声系统，其特征在于，所述控制单元为智能功率放大器，用于基于来自所述检测单元的电信号产生控制施加到发声器的电能的控制信号，并输出施加到发声器的电能。

4.根据权利要求1所述的发声系统，其特征在于，

所述发声器为发声单体，包括外壳和固定在所述外壳中的振动系统和磁路系统；

所述热释电薄膜固定于外壳、振动系统或磁路系统上。

5.根据权利要求4所述的发声系统，其特征在于，所述振动系统包括固定于外壳上的振膜和结合于振膜下方的音圈，所述振膜包括中心部和围绕中心部的弧形的折环部；

所述热释电薄膜复合于所述中心部上，或者所述热释电薄膜复合于所述折环部上，或者所述热释电薄膜固定于音圈上。

6.根据权利要求4所述的发声系统，其特征在于，所述磁路系统包括导磁轭、安装于所述导磁轭上的磁铁和安装于所述磁铁上的导磁板；

所述热释电薄膜固定于所述导磁轭上，或者所述热释电薄膜固定于所述导磁板上。

7.根据权利要求4所述的发声系统，其特征在于，所述外壳包括壳体和前盖，所述壳体用于固定所述振动系统和磁路系统，所述前盖扣设于所述壳体的上方，振动系统的振膜的边缘固定于前盖和壳体之间；

所述热释电薄膜固定于所述前盖的朝向振膜的内表面上。

8.根据权利要求1所述的发声系统，其特征在于，所述发声器为模组，包括模组壳和固定于模组壳形成的容纳腔体中的发声单体，所述模组壳上形成有出声口，所述发声单体将容纳腔体分割为前腔和后腔，所述前腔与出声口连通；

所述热释电薄膜固定于所述前腔或后腔的内壁上。

9.根据权利要求1所述的发声系统，其特征在于，所述热释电薄膜为聚偏二氟乙烯、锆钛酸铅、铌镁酸铅或BT树脂热释电薄膜。

10.根据权利要求4至9任一所述的发声系统，其特征在于，所述热释电薄膜为环形或片状。

11.根据权利要求10所述的发声系统，其特征在于，所述热释电薄膜设有至少两个。