CN108988808A - 音频功率放大器、音频装置及音频功率放大器的调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及音频功率放大器、音频装置及音频功率放大器的调节方法，包括放大模块、主控模块和衰减模块，主控模块用于周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号输出控制所述衰减模块的控制信号。衰减模块用于根据控制信号对音源输出的音频信号进行衰减后传输给放大模块。主控模块通过周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，进而计算得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号控制衰减模块对输入放大模块的音频信号进行衰减，进而使音频功率放大器能够自适应不同的音箱阻抗，避免发生保护性停机，使得扩声系统能稳定可靠的持续工作。

Description

音频功率放大器、音频装置及音频功率放大器的调节方法

技术领域

本发明涉及音频功放领域，特别是涉及一种音频功率放大器、音频装置及音频功率放大器的调节方法。

背景技术

大功率音频功率放大器在只配备输入电压限幅器的情况下，对于定阻类型的机型：外接音箱阻抗的适应范围只有[4Ω，8Ω]，更低或者更高的音箱阻抗会出现过载保护而导致音频功率放大器保护性停机；在负载功率超过音频功率放大器最大输出功率时也会出现过载保护而导致音频功率放大器保护性停机。因此，常规的大功率音频功率放大器在实际音频工程应用中基本没有音箱阻抗自适应能力，往往发生保护性停机现象，使得扩声系统不能稳定可靠的持续工作。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以具有自适应音箱阻抗能力的音频功率放大器、音频装置及音频功率放大器的调节方法。

一种音频功率放大器，连接音源和音箱，包括用于对输入的音频信号进行放大的放大模块，所述放大模块的输出端连接所述音箱，还包括主控模块和衰减模块；

所述主控模块连接所述放大模块的输出端及所述衰减模块的受控端，用于周期性采集所述放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号，并根据所述阻抗信号输出控制所述衰减模块的控制信号；

所述衰减模块一端连接所述音源，另一端连接所述放大模块的输入端，用于根据所述控制信号对所述音源输出的音频信号进行衰减后传输给所述放大模块。

在其中一个实施例中，所述主控模块用于在第二次采集的所述电压信号和电流信号大于第一次采集的所述电压信号和电流信号时，根据所述第二次采集的所述电压信号和电流信号得到第二阻抗信号，并根据所述第二阻抗信号输出控制所述衰减模块的第二控制信号；在所述第二次采集的所述电压信号和电流信号小于或等于所述第一次采集的所述电压信号和电流信号时，根据所述第一次采集得到的第一阻抗信号输出控制所述衰减模块的第一控制信号。

在其中一个实施例中，还包括参数设定模块，所述参数设定模块连接所述主控模块，用于设定所述衰减模块衰减一次的衰减比例。

在其中一个实施例中，还包括工况信息输出模块，所述工况信息输出模块连接所述主控模块，用于将所述阻抗信号对应的工况信息进行输出，所述工况信息包括短路、正常及开路。

在其中一个实施例中，所述控制信号包括PWM信号。

在其中一个实施例中，所述主控模块包括MCU。

在其中一个实施例中，所述衰减模块包括衰减器。

在其中一个实施例中，所述周期性采集的采样间隔是小于10微秒。

在其中一个实施例中，所述音源包括咪头。

另一方面，本发明还提出一种音频装置，包括音源和音箱，还包括上述实施例中任一实施例中所述的音频功率放大器，所述音频功率放大器用于对所述音源输出的音频信号进行放大后输出给所述音箱。

再一方面，本发明还提出一种音频功率放大器的调节方法，所述音频功率放大器用于连接音源和音箱，包括用于对输入的音频信号进行放大的放大模块，所述放大模块的输出端用于连接所述音箱，所述方法包括：

周期性采集所述放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号；

根据所述阻抗信号输出控制信号；

根据所述控制信号对所述音源输出的音频信号进行衰减，再将衰减后的音频信号传输给所述放大模块进行放大。

上述音频功率放大器，包括放大模块、主控模块和衰减模块，主控模块用于周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号输出控制衰减模块的控制信号。衰减模块用于根据控制信号对音源输出的音频信号进行衰减后传输给放大模块。主控模块通过周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，进而计算得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号控制衰减模块对输入放大模块的音频信号进行衰减，进而使音频功率放大器能够自适应不同的音箱阻抗，避免发生保护性停机，使得扩声系统能稳定可靠的持续工作。

附图说明

图1是一实施例中音频功率放大器的模块图；

图2为一实施例中音频功率放大器的调节方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1是一实施例中音频功率放大器的模块图。

在本实施例中，该音频功率放大器，连接音源和音箱，包括用于对输入的音频信号进行放大的放大模块20、主控模块30和衰减模块10，放大模块20的输出端连接音箱。音源是音频前级输入装置，在一个实施例中，音源包括咪头。

主控模块30连接放大模块20的输出端及衰减模块10的受控端，用于周期性采集放大模块20输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号输出控制衰减模块10的控制信号。

衰减模块10一端连接音源，另一端连接放大模块20的输入端，用于根据主控模块30输出的控制信号对音源输出的音频信号进行衰减后传输给放大模块20，放大模块20再将该衰减后的音频信号进行放大后传输给音箱。

上述音频功率放大器，包括放大模块20、主控模块30和衰减模块10，主控模块30用于周期性采集放大模块20输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号输出控制衰减模块10的控制信号。衰减模块10用于根据控制信号对音源输出的音频信号进行衰减后传输给放大模块20。主控模块30通过周期性采集放大模块20输出的电压信号和电流信号，进而计算得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号控制衰减模块10对输入放大模块20的音频信号进行衰减，进而使音频功率放大器能够自适应不同的音箱阻抗和任意音箱阻抗的自动功率控制，避免发生保护性停机，使得扩声系统能稳定可靠的持续工作。

在一个实施例中，主控模块30用于在第二次采集的电压信号和电流信号大于第一次采集的所述电压信号和电流信号时，根据第二次采集的电压信号和电流信号得到第二阻抗信号，并根据第二阻抗信号输出控制衰减模块10的第二控制信号；在第二次采集的电压信号和电流信号小于或等于第一次采集的电压信号和电流信号时，根据第一次采集得到的第一阻抗信号输出控制衰减模块10的第一控制信号。也就是说，主控模块30在进行采样时，如果采集到的当前采样值大于前一次的采样值时，则对当前采集到的电压和电流数据进行保持；如果采集到的当前采样值小于或等于前一次的采样值时，则不更新前一次的采样值(即不更新前一次采集到的电压和电流数据)。在一个实施例中，对采集到的电压和电流数据进行保持的时间长度为10ms(毫秒)，保持时间结束后如果没有采集到较大的电压和电流数据，则按1％每毫秒的速率递减来保持数据，直至新的采样数据大于递减后的数据，以保证主控模块30保持的电流和电压数据更能贴近真实的放大模块20输出电流和电压数据，保证数据的准确度。

在一个实施例中，周期性采集的采样间隔是小于10微秒。

在一个实施例中，音频功率放大器还包括参数设定模块40，参数设定模块40连接主控模块30，用于设定衰减模块10衰减一次的衰减比例。参数设定模块40提前已经存储有特定的衰减模式，每种衰减模式对应一种衰减比例。例如，模式1对应的衰减比例是0.1，模式2对应的衰减比例是0.2，模式3对应的衰减比例是0.5。此时，主控模块30接收来自参数设定模块40设定的衰减模式，结合周期性采集放大模块20输出的电压信号和电流信号，输出控制衰减模块10的控制信号。

在一个实施例中，控制信号是PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，主控模块30通过PWM信号来控制衰减模块10的衰减量。

在一个实施例中，音频功率放大器还包括工况信息输出模块50，工况信息输出模块50连接主控模块30，用于将主控模块30计算得到的阻抗信号对应的工况信息输出给外界设备(例如显示屏)进行工况信息显示，工况信息包括短路(外接音箱阻抗小于0.5Ω)、正常及开路(外接音箱阻抗大于设定的最大阻抗)，从而便于对工况信息进行掌握和根据工况信息对扩声系统进行维护。在一个实施例中，工况信息输出模块30包括串行接口，主控模块30通过串行接口工况信息输出给外界设备。

在一个实施例中，主控模块30包括MCU。

在一个实施例中，衰减模块10包括衰减器。

在一个实施例中，放大模块20包括放大器。

另一方面，本发明还提出一种音频装置，包括音源和音箱，还包括上述实施例中任一实施例中的音频功率放大器，音频功率放大器用于对音源输出的音频信号进行放大后输出给音箱。

图2为一实施例中音频功率放大器的调节方法的流程图。

在本实施例中，音频功率放大器用于连接音源和音箱，包括用于对输入的音频信号进行放大的放大模块，放大模块的输出端用于连接音箱。

该音频功率放大器的调节方法包括：

S100，周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号。

周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号。在一个实施例中，周期性采集的采样间隔是小于10微秒。在一个实施例中，音频功率放大器还包括主控模块和衰减模块，主控模块连接放大模块的输出端及衰减模块的受控端，衰减模块一端用于连接音源，另一端连接放大模块的输入端，主控模块周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号。

S200，根据阻抗信号输出控制信号。

S300，根据控制信号对音源输出的音频信号进行衰减，再将衰减后的音频信号传输给放大模块进行放大。

根据步骤S200中输出的控制信号对音源输出的音频信号进行衰减，再将衰减后的音频信号传输给放大模块，放大模块再将该衰减后的音频信号进行放大后传输给音箱。在一个实施例中，衰减模块根据主控模块输出的控制信号对音源输出的音频信号进行衰减后传输给放大模块，放大模块再将该衰减后的音频信号进行放大后传输给音箱。

上述音频功率放大器的调节方法，包括周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号输出控制信号。根据控制信号对音源输出的音频信号进行衰减后传输给放大模块。通过周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，进而计算得到实时的阻抗信号，并根据阻抗信号对输入放大模块的音频信号进行衰减，进而使音频功率放大器能够自适应不同的音箱阻抗和任意音箱阻抗的自动功率控制，避免发生保护性停机，使得扩声系统能稳定可靠的持续工作。

在一个实施例中，所述周期性采集放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号的步骤包括：

在本次采集的电压信号和电流信号大于前一次采集的所述电压信号和电流信号时，根据本次采集的电压信号和电流信号得到第二阻抗信号；

在本次采集的电压信号和电流信号小于或等于前一次采集的电压信号和电流信号时，根据前一次采集的电压信号和电流信号得到第一阻抗信号。

也就是说，在进行周期性采集时，如果采集到的当前采样值大于前一次的采样值时，则对当前采集到的电压和电流数据进行保持；如果采集到的当前采样值小于或等于前一次的采样值时，则不更新前一次的采样值(即不更新前一次采集到的电压和电流数据)。

在一个实施例中，对采集到的电压和电流数据进行保持的时间长度为10ms(毫秒)，保持时间结束后如果没有采集到较大的电压和电流数据，则按1％每毫秒的速率递减来保持数据，直至新的采样数据大于递减后的数据，以保证保持的电流和电压数据更能贴近真实的放大模块输出电流和电压数据，保证数据的准确度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种音频功率放大器，用于连接音源和音箱，包括用于对输入的音频信号进行放大的放大模块，所述放大模块的输出端用于连接所述音箱，其特征在于，还包括主控模块和衰减模块；

所述主控模块连接所述放大模块的输出端及所述衰减模块的受控端，用于周期性采集所述放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号，并根据所述阻抗信号输出控制所述衰减模块的控制信号；

所述衰减模块一端用于连接所述音源，另一端连接所述放大模块的输入端，用于根据所述控制信号对所述音源输出的音频信号进行衰减后传输给所述放大模块。

2.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述主控模块用于在第二次采集的所述电压信号和电流信号大于第一次采集的所述电压信号和电流信号时，根据所述第二次采集的所述电压信号和电流信号得到第二阻抗信号，并根据所述第二阻抗信号输出控制所述衰减模块的第二控制信号；在所述第二次采集的所述电压信号和电流信号小于或等于所述第一次采集的所述电压信号和电流信号时，根据所述第一次采集得到的第一阻抗信号输出控制所述衰减模块的第一控制信号。

3.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，还包括参数设定模块，所述参数设定模块连接所述主控模块，用于设定所述衰减模块衰减一次的衰减比例。

4.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，还包括工况信息输出模块，所述工况信息输出模块连接所述主控模块，用于将所述阻抗信号对应的工况信息进行输出，所述工况信息包括短路、正常及开路。

5.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述控制信号包括PWM信号。

6.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述主控模块包括MCU。

7.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述衰减模块包括衰减器。

8.根据权利要求1所述的音频功率放大器，其特征在于，所述周期性采集的采样间隔是小于10微秒，所述音源包括咪头。

9.一种音频装置，包括音源和音箱，其特征在于，还包括如权利要求1至8任一项所述的音频功率放大器，所述音频功率放大器用于对所述音源输出的音频信号进行放大后输出给所述音箱。

10.一种音频功率放大器的调节方法，所述音频功率放大器用于连接音源和音箱，包括用于对输入的音频信号进行放大的放大模块，所述放大模块的输出端用于连接所述音箱，其特征在于，所述方法包括：

周期性采集所述放大模块输出的电压信号和电流信号，得到实时的阻抗信号；

根据所述阻抗信号输出控制信号；

根据所述控制信号对所述音源输出的音频信号进行衰减，再将衰减后的音频信号传输给所述放大模块进行放大。