CN110677775A - 一种电压动态控制电路及音频播放设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压动态控制电路及音频播放设备，所述电压动态控制电路包括整流模块、电平转换模块以及电流控制模块；所述整流模块的输入端与所述音频播放设备的功率放大器的输出端连接，所述整流模块的输出端与所述电平转换模块的输入端连接；所述电平转换模块的输出端与所述电流控制模块的输入端连接；所述电流控制模块的输出端与所述音频播放设备的电压转换模块连接，所述电压转换模块的输出端与所述功率放大器的供电端连接。本发明的技术方案具有无需使用数模转换器，省略音频检测电路，降低了功放控制系统的复杂性的优点。

Description

一种电压动态控制电路及音频播放设备

技术领域

本发明涉音频播放设备技术领域，特别涉及到一种电压动态控制电路及音频播放设备。

背景技术

现有技术中，通常通过获取功率放大器(简称功放)放大前的音频信号，进行电平转换后反馈至功率放大器，对功率放大器进行控制，这种动态升压方式必须使用模拟输入的数字功放，且需要加数模转换器将数字信号形式的音频信号转换为模拟信号，使得整个功放控制系统比较复杂、成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种电压动态控制电路，旨在解决现有技术中功放控制系统比较复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种电压动态控制电路，应用于音频播放设备，所述电压动态控制电路包括整流模块、电平转换模块以及电流控制模块；所述整流模块的输入端与所述音频播放设备的功率放大器的输出端连接，所述整流电路的输出端与所述电平转换模块的输入端连接；所述电平转换模块的输出端与所述电流控制模块的输入端连接；所述电流控制模块的输出端与所述音频播放设备的电压转换模块连接，所述电压转换模块的输出端与所述功率放大器的供电端连接。

可选地，所述整流模块为全波整流电路或者桥式整流电路。

可选地，所述整流模块为全波整流电路，所述全波整流电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极以及所述第二二极管的阳极连接至所述功率放大器的输出端并用于接收所述功率放大器输出的交流音频信号，所述第一二极管与第二二极管的共阴极连接至所述电平转换模块输入端。

可选地，所述电压动态控制电路还包括开关二极管，所述开关二极管的阳极连接至所述第一二极管与第二二极管的共阴极，所述开关二极管的阴极连接至所述电平转换模块输入端。

可选地，所述电平转换模块包括串联的第一分压电阻以及第二分压电阻，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间设置有第一连接点，所述第一分压电阻的输入端作为所述电平转换模块的输入端连接至所述第一二极管与第二二极管的共阴极，所述第一分压电阻的输出连接至所述第二分压电阻，所述第二分压电阻另一端接地。

可选地，所述整流模块为桥式整流电路，所述桥式整流电路包括第三二极管、第四二极管、第五二极管及第六二极管，所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阴极、所述第五二极管阳极以及所述及所述第六二极管的阴极共同用于接收所述功率放大器输出的交流音频信号，所述第三二极管以及所述第五二极管的共阴极连接至所述电平转换模块的第一输入端，所述第四二极管以及所述第六二极管的共阳极连接至所述电平转换模块的第二输入端。

可选地，所述电平转换模块包括第一分压电路以及第一电子开关，所述第一分压电路包括串联的第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻与所述第四分压电阻之间设置有第二连接点，所述第三分压电阻的输入端作为所述电平转换模块的第一输入端，所述第三分压电阻的输出端与所述第四分压电阻一端连接，所述第四分压电阻的另一端作为所述电平转换模块的第二输入端；所述第一电子开关的控制端连接至所述第二连接点，所述第一电子开关的输入端经第一上拉电阻连接至所述电平转换模块的第一输入端，所述第一电子开关的输出端经第一下拉电阻接地，所述第一电子开关的输出端与下拉电阻之间设置有第三连接点。

可选地，所述电流控制模块包括第二分压电路以及第二电子开关，所述第二分压电路包括串联的第五分压电阻和第六分压电阻，所述第五分压电阻与所述第六分压电阻之间设置有第四连接点，所述第五分压电阻一端连接至所述第三连接点，所述第五分压电阻的另一端连接至所述第六分压电阻一端，所述第六分压电阻的另一端经第二上拉电阻连接至所述第二电子开关的输入端，所述第二电子开关的控制端连接至所述第四连接点或者所述第一连接点，所述第二电子开关的输出端经第二下拉电阻连接至所述音频播放设备的电压转换模块。

可选地，所述音频播放设备还包括下降时延模块，所述下降时延模块包括串联的时延电阻和时延电容，所述时延电阻、时延电容组成的串联电路与所述第一分压电阻、第二分压电阻的串联电路并联设置，或者，所述时延电阻、时延电容组成的串联电路与所述第三分压电阻、第四分压电阻的串联电路并联设置。

此外，本发明还提供一种音频播放设备，所述音频播放设备包括如上述任一项所述的电压动态控制电路，所述音频播放设备还包括功率放大器、电压转换模块以及喇叭，所述电压动态控制电路以及所述喇叭的输入端连接至所述功放的输出端以接收音频信号，所述电压动态控制的输出端连接至所述电压转换模块的输入端，所述电压转换模块的输出端连接至所述功率放大器的电源端。

本发明的技术方案通过从所述功率放大器的输出端而非输入端获取音频信号，并将整流后的交流音频信号传递给所述电平转换电路，所述电平转换电路输出转换电平传递给所述电流控制模块，所述电流控制模块进行电流控制并传递给所述电压转换模块，以供所述电压转换模块驱动所述功率放大器工作，相比现有技术中，从功率放大器获取音频信号的技术方案，无需使用数模转换器，也省略了音频检测电路，降低了功放控制系统的复杂性，从而减低了电路成本，且所述电压动态控制电路可以适配模拟信号输入或者数字信号输入的闭环功率放大器，具有广泛适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明的音频播放设备的框架结构示意图；

图2为本发明的电压动态控制电路的一实施例的结构示意图；

图3为本发明的电压动态控制电路的另一实施例的结构示意图；

图4为本发明的电压动态控制电路不具备下降时延模块时的仿真示意图；

图5为本发明的电压动态控制电路具备下降时延模块时的仿真示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1，本发明提出的一种电压动态控制电路10，应用于音频播放设备100，电压动态控制电路10包括整流模块11、电平转换模块12以及电流控制模块13；整流模块11的输入端与音频播放设备100的功率放大器20的输出端连接，整流模块11的输出端与电平转换模块12的输入端连接；电平转换模块12的输出端与电流控制模块13的输入端连接；电流控制模块13的输出端与音频播放设备100的电压转换模块30连接，电压转换模块30的输出端与功率放大器20的供电端连接。

在本实施例中，功率放大器20用于将接收到的交流音频信号进行放大处理，并将放大处理后的交流音频信号传送至整流模块11；整流模块11用于将放大处理后的交频音频信号转换成直流信号，整流模块11还用于将直流信号传送给电平转换模块12；电平转换模块12用于根据接收到的直流信号进行电平转换，电平转换模块12还用于将转换后的电平传递给电流控制模块13；电流控制模块13用于将转换后的电平转换为电流，电流控制模块13还用于将电流传递给电压转换模块30，以供电压转换模块30将得到的电流再次转换为供电电压传递给功率放大器20的供电端，从而保证功率放大器20具有足够高的工作电压，保证功率放大器20正常工作，避免功率放大器20工作电压不足引起的音频播放失真。

在本实施例中，本发明的技术方案通过从功率放大器20的输出端而非输入端获取交流音频信号，并将整流后的交流音频信号传递给电平转换模块12，电平转换模块12输出转换电平传递给电流控制模块13，电流控制模块13进行电流控制并传递给电压转换模块30，以供电压转换模块30驱动功率放大器20工作，相比现有技术中，从功率放大器20的输入端获取音频信号的技术方案，无需使用数模转换器，也省略了音频检测电路，降低了功放控制系统的复杂性，从而减低了电路成本，且电压动态控制电路10可以适配模拟信号输入或者数字信号输入的闭环功率放大器20，具有广泛适用性。

请参阅图2-3，可选地，整流模块11为全波整流模块11或者桥式整流模块11。如图2所示，在一实施例中，整流模块11为全波整流模块11，全波整流模块11包括第一二极管D23和第二二极管D22，第一二极管D23的阳极以及第二二极管D22的阳极连接至功率放大器20的输出端用于接收功率放大器20输出的交流音频信号，第一二极管D23与第二二极管D22的共阴极连接至电平转换模块12输入端。

在本实施例中，交流音频信号以地为参数，交流音频信号为差分信号，交流音频信号相对于全波整流模块11具有两个输入端OUT+、OUT-，其中，第一二极管D23的阳极连接至输入端OUT+，第二二极管D22的阳极连接至输入端OUT-，第一二极管D23与第二二极管D22的阴极共同连接至电平转换模块12的输入端，以将整流后的直流信号传递给电平转换模块12。

进一步可选地，电压动态控制电路10还包括开关二极管D24，开关二极管D24的阳极连接至第一二极管D23与第二二极管D22的共阴极，开关二极管D24的阴极连接至电平转换模块12输入端。

在本实施例中，通过在整流模块11与电平转换模块12之间设置开关二极管D24，在交流音频信号的电压未达到开关二极管D24的导通电压时，开关二极管D24处于截止状态，避免干扰信号传输而导致音频播放设备100发出异响。可以理解，可以设置多个开关二极管D24，从而使得整流模块11与电平转换模块12之间导通时需要满足更高的阈值电压。

可选地，电平转换模块12包括串联的第一分压电阻R290以及第二分压电阻R291，第一分压电阻R290与第二分压电阻R291之间设置有第一连接点A，第一分压电阻R290的输入端作为电平转换模块12的输入端连接至第一二极管D23与第二二极管D22的共阴极，第一分压电阻R290的输出连接至第二分压电阻R291，第二分压电阻R291另一端接地。

在本实施例中，第一分压电阻R290的输入端作为电平转换模块12的输入端，并连接至第一二极管D23与第二二极管D22的共阴极，在有开关二极管D24时，第一分压电阻R290的输入端也可以是连接到开关二极管D24的阴极；通过在第一分压电阻R290与第二分压电阻R291之间设置有第一连接点A，将第一连接点A处的电压作为电平转换模块12的输出电压，由于第二分压电阻R291接地，第一连接点A处的电压也即第二分压电阻R291两端的电压。

请参阅图3，可选地，在另一实施例中，整流模块11为桥式整流模块11，桥式整流模块11包括第三二极管D18、第四二极管D19、第五二极管D20及第六二极管D21，第三二极管D18的阳极、第四二极管D19的阴极、第五二极管D20阳极以及及第六二极管D21的阴极共同用于接收功率放大器20输出的交流音频信号，第三二极管D18以及第五二极管D20的共阴极连接至电平转换模块12的第一输入端，第四二极管D19以及第六二极管D21的共阳极连接至电平转换模块12的第二输入端。

在本实施例中，交流音频信号不以地为参考，交流音频信号为差分信号，相对于全波整流模块11具有两个输入端OUT+、OUT-，第三二极管D18的阳极、第四二极管D19的阴极共同连接至输入端OUT+，第五二极管D20阳极以及及第六二极管D21的阴极共同连接至输入端OUT+，以对交流音频信号进行整流，并分别传递给电平转换模块12的第一输入端和第二输入端。

可选地，电平转换模块12包括第一分压电路121以及第一电子开关Q21，第一分压电路121包括串联的第三分压电阻R282和第四分压电阻R281，第三分压电阻R282与第四分压电阻R281之间设置有第二连接点B，第三分压电阻R282的输入端作为电平转换模块12的第一输入端，第三分压电阻R282的输出端与第四分压电阻R281一端连接，第四分压电阻R281的另一端作为电平转换模块12的第二输入端；第一电子开关Q21的控制端连接至第二连接点B，第一电子开关Q21的输入端经第一上拉电阻R283连接至电平转换模块12的第一输入端，第一电子开关Q21的输出端经第一下拉电阻R284接地，第一电子开关Q21的输出端与下拉电阻之间设置有第三连接点C。

在本实施例中，第三分压电阻R282和第四分压电阻R281形成一串联电路，串联电路的两端分别作为电平转换模块12的第一输入端和第二输入端，第三分压电阻R282和第四分压电阻R281之间设置第二连接点B；本实施例以第一电子开关Q21为PNP型三极管为例进行说明，第一电子开关Q21的控制端也即PNP型三极管的基极连接至第二连接点B，第一电子开关Q21的输入端也即PNP型三极管的发射极经第一上拉电阻R283连接至电平转换模块12的第一输入端，第一电子开关Q21的输出端也即PNP型三极管的集电极经第一下拉电阻R284接地，第一电子开关Q21的输出端与下拉电阻之间也即PNP型三极管的集电极上设置有第三连接点C，第三连接点C用于连接至，电流控制模块13以向电流控制模块13提供转换电压。

请参阅图2或图3，可选地，在上述全波整流模块11或者桥式整流模块11的实施例的基础上，电流控制模块13包括第二分压电路131以及第二电子开关Q2，第二分压电路131包括串联的第五分压电阻R285和第六分压电阻R286，第五分压电阻R285与第六分压电阻R286之间设置有第四连接点D，第五分压电阻R285一端连接至第三连接点C，第五分压电阻R285的另一端连接至第六分压电阻R286一端，第六分压电阻R286的另一端经第二上拉电阻R287连接至第二电子开关Q2的输入端，第二电子开关Q2的控制端连接至第四连接点D或者第一连接点A，第二电子开关Q2的输出端经第二下拉电阻R288连接至音频播放设备100的电压转换模块30。

在本实施例中，第一连接点A处的电压或者第三连接点C处的电压作为电平转换模块12的电压传送给电流控制模块13，也即，第一连接点A处的电压或者第三连接点C处的电压传递给第五分压电阻R285和第六分压电阻R286组成的串联电路，并经串联电路以及第二上拉电阻R287传递给第二电子开关Q2的输入端，同时在第五分压电阻R285和第六分压电阻R286之间设置第四连接点D；以第二电子开关Q2为PNP型三极管为例进行说明，第二电子开关Q2的控制端也即PNP型三极管的基极连接至第四连接点D，第二电子开关Q2的输入端也即PNP型三极管的发射极连接至第六分压电阻R286的输出端，第二电子开关Q2的输入端也即PNP型三极管的集电极经第二下拉电阻R288连接至电压转换模块30(也即将电压反馈信号发送给电压转换模块30)，以供电压转换模块30根据电压反馈信号向功率放大器20的供电端提供工作电压。

请一并参阅图1-3，可选地，音频播放设备100还包括下降时延模块14，下降时延模块14包括串联的时延电阻R289和时延电容C191，时延电阻R289、时延电容C191组成的串联电路与第一分压电阻R290、第二分压电阻R291的串联电路并联设置，或者，时延电阻R289、时延电容C191组成的串联电路与第三分压电阻R282、第四分压电阻R281的串联电路并联设置。

在本实施例中，下降时延模块14是可选地，可根据实际需求选用。如图2所示，时延电阻R289、时延电容C191组成的串联电路与第一分压电阻R290、第二分压电阻R291的串联电路并联设置，也即，时延电阻R289的输入端连接至第一二极管D23与第二二极管D22的共阴极，在有开关二极管D24时，述时延电阻R289的输入端也可以是连接到开关二极管D24的阴极，时延电阻R289的输出端连接至时延电容C191的输入端，时延电容C191的输出端连接至第二分压电阻R291的输出端并接地。如图3所示，时延电阻R289、时延电容C191组成的串联电路与第三分压电阻R282、第四分压电阻R281的串联电路并联设置，也即，时延电阻R289的输入端连接至第三分压电阻R282的输入端，时延电阻R289的输出端连接至时延电容C191的输入端，时延电容C191的输出端连接至第二分压电阻R291。

请参阅图1，为实现上述目的，本发明还提供一种音频播放设备100，音频播放设备100包括如上述的电压动态控制电路10，音频播放设备100还包括功率放大器20、电压转换模块30以及喇叭40，电压动态控制电路10以及喇叭40的输入端连接至功率放大器20的输出端以接收交流音频信号，电压动态控制电路10的输出端连接至电压转换模块30的输入端，电压转换模块30的输出端连接至功率放大器20的供电端。

在本实施例中，通过从功率放大器20的输出端而非输入端获取音频信号(与此同时，将功率放大器20的输出端输出的音频信号传递至喇叭40进行声音播放)，并将整流后的交流音频信号传递给电平转换模块12，电平转换模块12输出转换电平传递给电流控制模块13，电流控制模块13进行电流控制并传递给电压转换模块30，以供电压转换模块30驱动功率放大器20工作，相比现有技术中，从功率放大器20获取音频信号的技术方案，发明无需使用数模转换器(因为从功率放大器20输出的必然是模拟信号)，也省略了音频检测电路，降低了功放控制系统的复杂性，从而减低了电路成本，且电压动态控制电路10可以适配模拟信号输入或者数字信号输入的闭环功率放大器20，具有广泛适用性。

请参阅图4，图4为本发明的电压动态控制电路10不具备下降时延模块14时，功率放大器20输出的交流音频信号Audio以及电压转化模块提供给功率放大器20的供电端的电压VDD的仿真示意图，从图中可以看出，电压VDD总是能够大于交流音频信号Audio，以保证功率放大器20正常工作。

请参阅图5，图5为本发明的电压动态控制电路10具备下降时延模块14时，功率放大器20输出的交流音频信号Audio以及电压转化模块提供给功率放大器20的供电端的电压VDD的仿真示意图，从图中可以看出，电压VDD总是能够大于交流音频信号Audio，以保证功率放大器20正常工作。同时，由于下降时延模块14的存在，电源电压VDD随交流音频信号的上升而上升，但下降不跟随交流音频信号，而是通过由下降时延模块14中的RC充放电过程决定，其中，时延电阻R289可根据实际情况进行选择。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电压动态控制电路，应用于音频播放设备，其特征在于，所述电压动态控制电路包括整流模块、电平转换模块以及电流控制模块；

所述整流模块的输入端与所述音频播放设备的功率放大器的输出端连接，所述整流模块的输出端与所述电平转换模块的输入端连接；

所述电平转换模块的输出端与所述电流控制模块的输入端连接；

所述电流控制模块的输出端与所述音频播放设备的电压转换模块连接，所述电压转换模块的输出端与所述功率放大器的供电端连接。

2.如权利要求1所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述整流模块为全波整流电路或者桥式整流电路。

3.如权利要求2所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述整流模块为全波整流电路，所述全波整流电路包括第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极以及所述第二二极管的阳极连接至所述功率放大器的输出端并用于接收所述功率放大器输出的交流音频信号，所述第一二极管与第二二极管的共阴极连接至所述电平转换模块输入端。

4.如权利要求3所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述电压动态控制电路还包括开关二极管，所述开关二极管的阳极连接至所述第一二极管与第二二极管的共阴极，所述开关二极管的阴极连接至所述电平转换模块输入端。

5.如权利要求3所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述电平转换模块包括串联的第一分压电阻以及第二分压电阻，所述第一分压电阻与所述第二分压电阻之间设置有第一连接点，所述第一分压电阻的输入端作为所述电平转换模块的输入端连接至所述第一二极管与第二二极管的共阴极，所述第一分压电阻的输出连接至所述第二分压电阻，所述第二分压电阻另一端接地。

6.如权利要求2所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述整流模块为桥式整流电路，所述桥式整流电路包括第三二极管、第四二极管、第五二极管及第六二极管，所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阴极、所述第五二极管阳极以及所述及所述第六二极管的阴极共同用于接收所述功率放大器输出的交流音频信号，所述第三二极管以及所述第五二极管的共阴极连接至所述电平转换模块的第一输入端，所述第四二极管以及所述第六二极管的共阳极连接至所述电平转换模块的第二输入端。

7.如权利要求6所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述电平转换模块包括第一分压电路以及第一电子开关，所述第一分压电路包括串联的第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻与所述第四分压电阻之间设置有第二连接点，所述第三分压电阻的输入端作为所述电平转换模块的第一输入端，所述第三分压电阻的输出端与所述第四分压电阻一端连接，所述第四分压电阻的另一端作为所述电平转换模块的第二输入端；

所述第一电子开关的控制端连接至所述第二连接点，所述第一电子开关的输入端经第一上拉电阻连接至所述电平转换模块的第一输入端，所述第一电子开关的输出端经第一下拉电阻接地，所述第一电子开关的输出端与下拉电阻之间设置有第三连接点。

8.如权利要求5或7所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述电流控制模块包括第二分压电路以及第二电子开关，所述第二分压电路包括串联的第五分压电阻和第六分压电阻，所述第五分压电阻与所述第六分压电阻之间设置有第四连接点，所述第五分压电阻一端连接至所述第三连接点，所述第五分压电阻的另一端连接至所述第六分压电阻一端，所述第六分压电阻的另一端经第二上拉电阻连接至所述第二电子开关的输入端，所述第二电子开关的控制端连接至所述第四连接点或者所述第一连接点，所述第二电子开关的输出端经第二下拉电阻连接至所述音频播放设备的电压转换模块。

9.如权利要求5或7所述的电压动态控制电路，其特征在于，所述音频播放设备还包括下降时延模块，所述下降时延模块包括串联的时延电阻和时延电容，所述时延电阻、时延电容组成的串联电路与所述第一分压电阻、第二分压电阻的串联电路并联设置，或者，所述时延电阻、时延电容组成的串联电路与所述第三分压电阻、第四分压电阻的串联电路并联设置。

10.一种音频播放设备，其特征在于，所述音频播放设备包括如权利要求1-9任一项所述的电压动态控制电路，所述音频播放设备还包括功率放大器、电压转换模块以及喇叭，所述电压动态控制电路以及所述喇叭的输入端连接至所述功放的输出端以接收音频信号，所述电压动态控制的输出端连接至所述电压转换模块的输入端，所述电压转换模块的输出端连接至所述功率放大器的电源端。

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