CN109297614B - 基于相位变化测量的喇叭温度保护方法 - Google Patents

基于相位变化测量的喇叭温度保护方法 Download PDF

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CN109297614B CN201810916589.8A CN201810916589A CN109297614B CN 109297614 B CN109297614 B CN 109297614B CN 201810916589 A CN201810916589 A CN 201810916589A CN 109297614 B CN109297614 B CN 109297614B
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Abstract

本发明提供了一种基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，包括如下步骤：步骤S1，由基准相位值
Figure DDA0001763180430000011
计算得出喇叭温度保护阈值对应的
Figure DDA0001763180430000012
步骤S2，当喇叭温度达到或超过喇叭温度保护阈值时，相应地，测得的相位值达到或超过喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure DDA0001763180430000013
此时通过衰减音频信号的输出增益来控制喇叭温度；当喇叭温度下降到喇叭温度保护阈值以下时，恢复音频信号输出增益。本发明基于相位变化实时检测喇叭温度。

Description

基于相位变化测量的喇叭温度保护方法
技术领域
本发明涉及智能功放芯片喇叭温度保护技术领域，具体地，涉及一种基于相位变化测量的喇叭温度保护方法。
背景技术
主流的喇叭温度保护技术，都是通过数字处理模块在音频信号中加入超低频信号，再经过从喇叭端通过ADC(模数转换器)进行电压电流采样分析后计算出喇叭阻抗值，再由喇叭阻抗值推算出喇叭当前温度。其中，喇叭阻抗校准必须要人为干预，并由数字处理模块经过运算后完成。
上述技术通常存在如下缺陷：
(1)需要在数字处理模块中加入特定频率的低频信号，低频信号本身周期相对较长，数据量大，数字处理模块存储的开销大。
(2)在ADC回路中需要通过多级滤波器过滤检测信号，对滤波器精度要求高，运算开销大。
经过检索发现：
申请号为201711080667.7的中国专利申请《微型扬声器控制测温整合装置及方法》，提供了一种控制测温整合装置，包括滤波器、加法器、功率放大器、萃取电阻、电流及电压滤波器、电流及电压积分器以及算数逻辑单元。滤波器接收输入信号并形成输出信号，加法器形成相加信号，经萃取电阻形成萃取信号以供微型扬声器发出声音信号，并形成线圈热电压信号，电流滤波器由萃取信号中撷取出滤除电流信号，电压滤波器由线圈热电压信号撷取出滤除电压信号，滤除电流信号与滤除电压信号分别通过积分与运算后得到温度信号。该装置及方法仍然没有解决上述问题。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于相位变化测量的喇叭温度保护方法。该方法基于相位变化实时检测喇叭温度。
本发明是通过以下技术方案实现的。
根据本发明的一个方面，提供了一种基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，包括如下步骤：
步骤S1，由基准相位值
Figure BDA0001763180410000021
计算得出喇叭温度保护阈值对应的
Figure BDA0001763180410000022
步骤S2，当喇叭温度达到或超过喇叭温度保护阈值时，相应地，测得的相位值达到或超过喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA0001763180410000023
此时通过衰减音频信号的输出增益来控制喇叭温度；当喇叭温度下降到喇叭温度保护阈值以下时，恢复信号输出增益。
优选地，所述基准相位值
Figure BDA0001763180410000024
通过以下方法得到：
在基准温度T0下，通过校准过程得到基准相位值
Figure BDA0001763180410000025
并保存；
所述基准相位值
Figure BDA0001763180410000026
表示为：
Figure BDA0001763180410000027
其中，R为喇叭直流电阻，Ls为喇叭电感，ω为角速度。
优选地，所述校准过程为：
在音频信号中加入特定频率的超声信号，通过基于相位变化测量的典型电路读取该超声信号的基准相位值
Figure BDA0001763180410000028
其中：
读取基准相位值
Figure BDA0001763180410000029
的方法为：通过基于相位变化测量的典型电路检测超声信号的过零点，得到当前的相位，即为基准相位值
Figure BDA00017631804100000210
优选地，所述基准温度T0通常为常温25度。
优选地，所述特定频率为：20000Hz以上的超声信号。
优选地，所述基于相位变化测量的典型电路包括：加法器、连接于加法器输出端的放大器、连接于放大器输出端且并行设置的电压处理组件和电流处理组件、连接于电压处理组件和电流处理组件输出端的计数器；所述电压处理组件和电流处理组件均包括依次设置的带通滤波器、放大电路和过零检测电路；
其中：
所述加法器将输入的音频信号和加入的特定频率的超声信号相加，得到和信号，并输出至放大器；
所述放大器将得到的和信号放大，并输出电压信号和电流信号；
所述电压处理组件中的带通滤波器提出放大器输出电压信号中的超声电压信号，并输出至电压处理组件中的放大电路；
所述电压处理组件中的放大电路对提出的超声电压信号进行放大，并输出至电压处理组件中的过零检测电路；
所述电压处理组件中的过零检测电路检测放大后的超声电压信号的过零时刻，得到电压过零时刻，并输出至计数器；
所述电流处理组件中的带通滤波器提出放大器输出电流信号中的超声电流信号，并输出至电流处理组件中的放大电路；
所述电流处理组件中的放大电路对提出的超声电流信号进行放大，并输出至电流处理组件中的过零检测电路；
所述电流处理组件中的过零检测电路检测放大后的超声电流信号的过零时刻，得到电流过零时刻，并输出至计数器；
所述计数器计算电流过零时刻和电压过零时刻的时间间隔，得到的时间间隔即为测得的基准相位值
Figure BDA0001763180410000031
优选地，所述步骤S1，包括如下步骤：
由基准相位值
Figure BDA0001763180410000032
计算得出
Figure BDA0001763180410000033
为：
Figure BDA0001763180410000034
当喇叭温度升高到当前温度T时，喇叭直流电阻RT表示为：
RT＝R0×[1+(T-T0)×Tcoef] (3)；
其中，R0为校准时喇叭直流电阻，T0为校准时喇叭基准温度，Tcoef为喇叭温度系数；
利用喇叭直流电阻RT，得到喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA0001763180410000035
为：
Figure BDA0001763180410000036
进一步地，得到喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA0001763180410000037
与喇叭当前温度T之间的关系为如下任意一项或任意多项：
Figure BDA0001763180410000038
Figure BDA0001763180410000039
Figure BDA00017631804100000310
优选地，根据喇叭正常工作允许的最大温度Tmax为80～140摄氏度，相应地设置喇叭温度保护阈值为大于等于70度小于Tmax。
优选地，所述喇叭温度保护阈值设置为如下任意一档或任意多档：85、90、95、100、110摄氏度。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，典型测量电路(见图3)更加简单。
2、本发明提供的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，数字逻辑简单，ADC方向不需要多级滤波器过滤信号。
3、本发明提供的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，可以控制喇叭在安全温度范围内工作，防止因喇叭温度过高对喇叭造成损坏。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例校准过程中超声信号(检测信号)加入音频信号的示意图；
图2为本发明一实施例所提供的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法流程图；
图3为本发明一实施例所提供的基于相位变化测量的典型电路结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对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。
实施例1
如图2所示，本实施例提供了一种基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，包括如下步骤：
步骤S1，由基准相位值
Figure BDA0001763180410000041
计算得出喇叭温度保护阈值对应的
Figure BDA0001763180410000042
步骤S2，当喇叭温度达到或超过喇叭温度保护阈值时，相应地，测得的相位值达到或超过喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA0001763180410000043
此时通过衰减音频信号的输出增益来控制喇叭温度；当喇叭温度下降到喇叭温度保护阈值以下时，恢复音频信号输出增益。
进一步地，所述基准相位值
Figure BDA0001763180410000044
通过以下方法得到：
在基准温度T0下，通过校准过程得到基准相位值
Figure BDA0001763180410000045
并保存；
所述基准相位值
Figure BDA0001763180410000051
表示为：
Figure BDA0001763180410000052
其中，R为喇叭直流电阻，Ls为喇叭电感，ω为角速度。
进一步地，所述校准过程为：
在音频信号中加入特定频率的超声信号，通过基于相位变化测量的典型电路(如图3所示)读取该超声信号的基准相位值
Figure BDA0001763180410000053
其中：
读取基准相位值
Figure BDA0001763180410000054
的方法为：通过基于相位变化测量的典型电路检测超声信号的过零点，得到当前的相位，即为基准相位值
Figure BDA0001763180410000055
进一步地，所述基准温度T0通常为常温25度。
进一步地，所述特定频率为：20000Hz以上的超声信号。
进一步地，如图所示，所述基于相位变化测量的典型电路包括：加法器、连接于加法器输出端的放大器、连接于放大器输出端且并行设置的电压处理组件和电流处理组件、连接于电压处理组件和电流处理组件输出端的计数器；所述电压处理组件和电流处理组件均包括依次设置的带通滤波器、放大电路和过零检测电路；
其中：
所述加法器将输入的音频信号和加入的特定频率的超声信号相加，得到和信号，并输出至放大器；
所述放大器将得到的和信号放大，并输出电压信号和电流信号；
所述电压处理组件中的带通滤波器提出放大器输出电压信号中的超声电压信号，并输出至电压处理组件中的放大电路；
所述电压处理组件中的放大电路对提出的超声电压信号进行放大，并输出至电压处理组件中的过零检测电路；
所述电压处理组件中的过零检测电路检测放大后的超声电压信号的过零时刻，得到电压过零时刻，并输出至计数器；
所述电流处理组件中的带通滤波器提出放大器输出电流信号中的超声电流信号，并输出至电流处理组件中的放大电路；
所述电流处理组件中的放大电路对提出的超声电流信号进行放大，并输出至电流处理组件中的过零检测电路；
所述电流处理组件中的过零检测电路检测放大后的超声电流信号的过零时刻，得到电流过零时刻，并输出至计数器；
所述计数器计算电流过零时刻和电压过零时刻的时间间隔，得到的时间间隔即为测得的基准相位值
Figure BDA0001763180410000061
进一步地，所述步骤S1，包括如下步骤：
由基准相位值
Figure BDA0001763180410000062
计算得出
Figure BDA0001763180410000063
为：
Figure BDA0001763180410000064
当喇叭温度升高到当前温度T时，喇叭直流电阻RT表示为：
RT＝R0×[1+(T-T0)×Tcoef] (3)；
其中，R0为校准时喇叭直流电阻，T0为校准时喇叭基准温度，Tcoef为喇叭温度系数；
利用喇叭直流电阻RT，得到喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA0001763180410000065
为：
Figure BDA0001763180410000066
进一步地，得到喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA0001763180410000067
与喇叭当前温度T之间的关系为如下任意一项或任意多项：
Figure BDA0001763180410000068
Figure BDA0001763180410000069
Figure BDA00017631804100000610
进一步地，根据喇叭正常工作允许的最大温度Tmax为80～140摄氏度，相应地设置喇叭温度保护阈值为大于等于70度小于Tmax。
进一步地，所述喇叭温度保护阈值设置为如下任意一档或任意多档：85、90、95、100、110摄氏度。
在本实施例中：
如图1所示，检测信号添加为，在输出信号(音频信号)中加入特定频率的超声信号(检测信号)。
如图2所示，基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，程包括如下步骤：
第一步，在基准温度T0下，开始校准过程；
第二步，读取基准相位值
Figure BDA00017631804100000611
并保存；
喇叭阻抗和基准相位值之间的关系表示为：
Figure BDA00017631804100000612
其中，
Figure BDA00017631804100000613
为基准相位值，R为喇叭直流电阻，Ls为喇叭电感，ω为角速度；
由基准相位值计算出喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA00017631804100000614
第三步，喇叭温度保护功能开始工作，当喇叭温度达到或超过喇叭温度保护阈值，此时测量到的相位值达到或超过喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA0001763180410000071
通过衰减音频信号的增益来控制喇叭温度，达到喇叭温度保护的目的；当喇叭温度下降到喇叭温度保护阈值以下时，恢复音频信号输出增益。
对于指定的喇叭，校准过程(第一步和第二步)只需要进行一次；如果之前喇叭已经校准过，在芯片再次上电初始化时，只需要读取之前保存的基准相位值
Figure BDA0001763180410000072
并执行第三步，无需再次校准。
进一步地，包括如下步骤：
步骤a，在音频信号中加入特定频率的测试信号，并通过基于相位变化测量的典型电路读取超声信号的基准相位值
Figure BDA0001763180410000073
步骤b，由基准相位值
Figure BDA0001763180410000074
计算出
Figure BDA0001763180410000075
由公式(1)可得：
Figure BDA0001763180410000076
步骤c，喇叭电阻随温度而变化，当喇叭温度升高到T时，喇叭阻抗(直流电阻)表示为：
RT＝R0×[1+(T-T0)×Tcoef]---------------(3)；
其中，R0为校准时喇叭直流电阻，T0为校准时喇叭基准温度，T为喇叭当前温度，Tcoef为喇叭温度系数；
喇叭温度保护阈值对应的相位值通过如下计算可得：
Figure BDA0001763180410000077
进一步地，得到喇叭温度保护阈值对应的相位值与喇叭当前温度之间的关系如下：
Figure BDA0001763180410000078
Figure BDA0001763180410000079
Figure BDA00017631804100000710
进一步地，喇叭正常工作允许的最大温度Tmax通常在80-140摄氏度，相应地，喇叭温度保护阈值通常设置为从70度到Tmax多档。
所述喇叭温度保护阈值分别设置为：70-140摄氏度之间的任意多档。当喇叭温度达到或超过喇叭温度保护阈值，此时测量到的相位值达到或超过喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure BDA00017631804100000711
通过衰减音频信号的输出增益来控制喇叭温度，达到喇叭温度保护的目的；当喇叭温度下降到喇叭温度保护阈值以下时，恢复音频信号输出增益。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，由基准相位值
Figure FDA0002350162940000011
计算得出喇叭温度保护阈值对应的
Figure FDA0002350162940000012
步骤S2，当喇叭温度达到或超过喇叭温度保护阈值时，相应地，测得的相位值达到或超过喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure FDA0002350162940000013
此时通过衰减音频信号的输出增益来控制喇叭温度；当喇叭温度下降到喇叭温度保护阈值以下时，恢复音频信号输出增益；
所述步骤S1，包括如下步骤：
由基准相位值
Figure FDA0002350162940000014
计算得出
Figure FDA0002350162940000015
为：
Figure FDA0002350162940000016
当喇叭温度升高到当前温度T时，喇叭直流电阻RT表示为：
RT＝R0×[1+(T-T0)×Tcoef] (3)；
其中，R0为校准时喇叭直流电阻，T0为校准时喇叭基准温度，Tcoef为喇叭温度系数；
利用喇叭直流电阻RT，得到喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure FDA0002350162940000017
为：
Figure FDA0002350162940000018
进一步地，得到喇叭温度保护阈值对应的相位值
Figure FDA0002350162940000019
与喇叭当前温度T之间的关系为如下任意一项或任意多项：
Figure FDA00023501629400000110
Figure FDA00023501629400000111
Figure FDA00023501629400000112
所述基准相位值
Figure FDA00023501629400000113
通过以下方法得到：
在基准温度T0下，通过校准过程得到基准相位值
Figure FDA00023501629400000114
并保存；
所述基准相位值
Figure FDA00023501629400000115
表示为：
Figure FDA00023501629400000116
其中，R为喇叭直流电阻，Ls为喇叭电感，ω为角速度。
2.根据权利要求1所述的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，其特征在于，所述校准过程为：
在音频信号中加入特定频率的超声信号，通过基于相位变化测量的典型电路读取该超声信号的基准相位值
Figure FDA00023501629400000117
其中，读取基准相位值
Figure FDA0002350162940000021
的方法为：通过基于相位变化测量的典型电路检测超声信号的过零点，得到当前的相位，即为基准相位值
Figure FDA0002350162940000022
3.根据权利要求2所述的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，其特征在于，所述基准温度T0为：常温25度；所述特定频率为：20000Hz以上的超声信号。
4.根据权利要求2所述的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，其特征在于，所述基于相位变化测量的典型电路包括：加法器、连接于加法器输出端的放大器、连接于放大器输出端且并行设置的电压处理组件和电流处理组件、连接于电压处理组件和电流处理组件输出端的计数器；所述电压处理组件和电流处理组件均包括依次设置的带通滤波器、放大电路和过零检测电路；
其中：
所述加法器将输入的音频信号和加入的特定频率的超声信号相加，得到和信号，并输出至放大器；
所述放大器将得到的和信号放大，并输出电压信号和电流信号；
所述电压处理组件中的带通滤波器提出放大器输出电压信号中的超声电压信号，并输出至电压处理组件中的放大电路；
所述电压处理组件中的放大电路对提出的超声电压信号进行放大，并输出至电压处理组件中的过零检测电路；
所述电压处理组件中的过零检测电路检测放大后的超声电压信号的过零时刻，得到电压过零时刻，并输出至计数器；
所述电流处理组件中的带通滤波器提出放大器输出电流信号中的超声电流信号，并输出至电流处理组件中的放大电路；
所述电流处理组件中的放大电路对提出的超声电流信号进行放大，并输出至电流处理组件中的过零检测电路；
所述电流处理组件中的过零检测电路检测放大后的超声电流信号的过零时刻，得到电流过零时刻，并输出至计数器；
所述计数器计算电流过零时刻和电压过零时刻的时间间隔，得到的时间间隔即为测得的基准相位值
Figure FDA0002350162940000023
5.根据权利要求1所述的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，其特征在于，根据喇叭正常工作允许的最大温度Tmax为80～140摄氏度，相应地设置喇叭温度保护阈值为大于等于70度小于Tmax。
6.根据权利要求5所述的基于相位变化测量的喇叭温度保护方法，其特征在于，所述喇叭温度保护阈值设置为如下任意一档或任意多档：85、90、95、100、110摄氏度。
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