CN111510803B - 一种音箱及音箱系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音箱，用户可以根据实际需要更换连接至功率放大器的相应功率的喇叭，然后向处理器输出用户指令，处理器会根据用户指令确定功率放大器的目标输出功率，并通过电源转换模块来改变其输出至功率放大器的功率电源电压，进而将功率放大器的输出功率调整至目标输出功率，功率放大器便可以目标输出功率将音频信号输出至喇叭。可见，该音箱可以实现根据用户需求来调整功率放大器输出至喇叭的功率，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭工作，能够适应于各种应用场景，智能化程度高。本发明还公开了一种音箱系统，具有与上述音箱相同的有益效果。

Description

一种音箱及音箱系统

技术领域

本发明涉及发声硬件技术领域，特别是涉及一种音箱及音箱系统。

背景技术

随着智能音箱的发展，用户对于音箱的要求也越来越高。例如，在一些不方便充电的场合例如外出的时候，用户一般希望音箱的功耗小一些，也即音箱中功放以较小地输出功率驱动小功率喇叭；在一些需要较好地低音的场合，此时则希望音箱以较大地输出功率驱动大功率的大喇叭。但现有技术中的音箱中的功放的输出功率是固定的，只能支持固定功率的喇叭，因此无法应用于上述多个场景中，智能化程度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种音箱及音箱系统，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭工作，能够实现应用于各种应用场景，智能化程度高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种音箱，包括功率放大器、与所述功率放大器可拆卸连接的喇叭及电源转换模块，还包括：

处理器，用于根据用户指令确定所述功率放大器的目标输出功率，并通过控制所述电源转换模块输出至所述功率放大器的功率电源电压来将所述功率放大器的输出功率调整至所述目标输出功率；还用于输出音频信号；

所述功率放大器用于以所述目标输出功率输出所述音频信号至所述喇叭。

优选地，所述电源转换模块为DC/DC升压电路。

优选地，所述DC/DC升压电路包括：

供电引脚接系统电源电压、输出引脚输出所述功率电源电压的升压芯片；

一端与所述输出引脚连接、另一端分别与所述升压芯片的反馈引脚及可调电阻模块的一端连接的第一电阻；

所述可调电阻模块的另一端接地，所述可调电阻模块的控制端与所述处理器连接，以便所述处理器基于目标输出功率调整所述可调电阻模块的阻值，进而调整所述反馈引脚的电压；

所述升压芯片用于根据所述反馈引脚的电压对所述系统电源电压进行调整，以得到所述功率电源电压。

优选地，所述可调电阻模块包括依次串联的第二电阻、第三电阻…第N电阻，还包括第一开关、第二开关…第N-2开关，其中，N为大于3的整数；

所述第i+1电阻与所述第i+2电阻连接的公共端与所述第i开关的一端连接，所述第i开关的另一端接地，所述第i开关的控制端与所述处理器连接，1≤i≤N-2。

优选地，所述音箱还包括：

无线模块；

所述处理器用于通过所述无线模块接收所述用户指令和/或所述音频信号。

优选地，所述音箱还包括按键，用于接收所述用户指令。

优选地，所述功率放大器的输出端设置有插座，所述喇叭的输入端设置有与所述插座配合的插头。

优选地，所述处理器还用于确定与所述目标输出功率对应地预设频宽范围内的增益值集，并基于所述预设频宽范围内的增益集值对所述喇叭进行频率响应的调整。

优选地，所述处理器还用于通过所述音箱中的无线模块接收与所述目标输出功率对应地增益值集。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种音箱系统，包括终端设备，还包括如上述所述的音箱；

所述终端设备用于输出所述用户指令和所述音频信号至所述音箱。

本发明提供了一种音箱，用户可以根据实际需要更换连接至功率放大器的相应功率的喇叭，然后向处理器输出用户指令，处理器会根据用户指令确定功率放大器的目标输出功率，并通过电源转换模块来改变其输出至功率放大器的功率电源电压，进而将功率放大器的输出功率调整至目标输出功率，功率放大器便可以目标输出功率将音频信号输出至喇叭。可见，该音箱可以实现根据用户需求来调整功率放大器输出至喇叭的功率，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭工作，能够应用于各种应用场景，智能化程度高。

本发明还提供了一种音箱系统，具有与上述音箱相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种音箱的结构示意图；

图2为本发明提供的一种DC/DC升压电路的电路图；

图3为本发明提供的另一种DC/DC升压电路的电路图；

图4为本发明提供的另一种音箱的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种音箱及音箱系统，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭工作，能够实现应用于各种应用场景，智能化程度高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种音箱的结构示意图。

该音箱包括功率放大器2、与功率放大器2可拆卸连接的喇叭3及电源转换模块4，还包括：

处理器1，用于根据用户指令确定功率放大器2的目标输出功率，并通过控制电源转换模块4输出至功率放大器2的功率电源电压来将功率放大器2的输出功率调整至目标输出功率；还用于输出音频信号；

功率放大器2用于以目标输出功率输出音频信号至喇叭3。

首先需要说明的是，本申请中，喇叭3的功率指的是喇叭3的额定输入功率，功率放大器2的输出功率指的是额定输出功率。此外，喇叭3包括喇叭本体和音腔。

为了解决现有技术中的问题，本申请设计的音箱要求为：在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭3工作。为了实现该要求，音箱从两方面入手，一方面，喇叭3与功率放大器2之间可拆卸连接，这样，用户便可根据实际需求来选择合适功率的喇叭3；另一方面，功率放大器2的输出功率可调，这样，功率放大器2的输出功率便可和喇叭3的功率相匹配，其中，这里的匹配指的是喇叭3的功率与功率放大器2的输出功率相等或者喇叭3的功率略小于功率放大器2的输出功率，这样，功率放大器2便可以支持多种功率的喇叭3，且可以保证较好地声音效果。

具体地，喇叭3和功率放大器2之间是可拆卸连接的，这样，在一些不方便充电的场合，为了省电，用户可以选择小功率的喇叭3与功率放大器2连接；在一些需要较好地低音的场合，用户可以选用功率较大的大喇叭与功率放大器2连接。在更换喇叭3时，音箱处于关机状态，在更换完喇叭3后，也即确定喇叭3的功率后，功率放大器2的目标输出功率也便确定了，其中，目标输出功率可以等于喇叭3的功率，或者，目标输出功率略大于喇叭3的功率，具体根据实际情况来设定。然后用户便可通过音箱上的按键或者终端设备上的APP向处理器1发送用户指令，其中，用户指令中包括功率放大器2的目标输出功率信息，处理器1根据用户指令便可确定功率放大器2的目标输出功率，并输出与目标输出功率对应地控制信号至电源转换模块4以对电源转换模块4输出的功率电源电压(PVdd)进行调整，进而对功率放大器2的输出功率进行调整，使得最终功率放大器2的输出功率等于目标输出功率，从而实现了功率放大器2与喇叭3的功率匹配。在将功率放大器2的输出功率调整至目标输出功率后，则处理器1便会输出音频信号，以便功率放大器2以目标输出功率将音频信号输出至喇叭3。

在实际应用中，可以根据需求建立喇叭3的功率—目标输出功率—处理器1输出的控制信号—电源转换模块4输出的功率电源电压的对应关系，这样，一旦喇叭3的功率确定了，则音箱对功率放大器2的功率调整也便确定了。

综上，本发明提供的一种音箱，用户可以根据实际需要更换连接至功率放大器2的相应功率的喇叭3，然后向处理器1输出用户指令，处理器1会根据用户指令确定功率放大器2的目标输出功率，并通过电源转换模块4来改变其输出至功率放大器2的功率电源电压，进而将功率放大器2的输出功率调整至目标输出功率，功率放大器2便可以目标输出功率将音频信号输出至喇叭3。可见，该音箱可以实现根据用户需求来调整功率放大器2输出至喇叭3的功率，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭3工作，能够应用于各种应用场景，智能化程度高。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，电源转换模块4为DC/DC(Direct Current，直流电)升压电路。

具体地，本实施例中，电源转换模块4为DC/DC升压电路，DC/DC升压电路的输入端与音箱的电源输入端口连接，输出端与功率放大器2连接，控制端与处理器1连接，用于通过电源输入端口接收系统电源电压，并根据控制端口接收到的控制信号对系统电源电压进行调整，得到功率电源电压。可见，通过对DC/DC升压电路的调整便可得到不同的功率电源电压，进而使得功率放大器2能够输出不同的目标输出功率，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭3工作，能够应用于各种应用场景，智能化程度高。

作为一种优选地实施例，DC/DC升压电路包括：

供电引脚接系统电源电压、输出引脚输出功率电源电压的升压芯片41；

一端与输出引脚连接、另一端分别与升压芯片41的反馈引脚及可调电阻模块42的一端连接的第一电阻R1；

可调电阻模块42的另一端接地，可调电阻模块42的控制端与处理器1连接，以便处理器1基于目标输出功率调整可调电阻模块42的阻值，进而调整反馈引脚的电压；

升压芯片41用于根据反馈引脚的电压对系统电源电压进行调整，以得到功率电源电压。

请参照图2，图2为本发明提供的一种DC/DC升压电路的电路图。

具体地，第一电阻R1和可调电阻模块42构成了对功率电源电压的分压，在实际应用中，处理器1基于目标输出功率输出相应地的控制信号至可调电阻模块42，可调电阻模块42在接收到控制信号后对自身的电阻进行调整，从而使得反馈引脚的电压发生变化，升压芯片41根据反馈引脚的电压对系统电源电压进行适应性调整，以得到功率电源电压。

具体地，在实际应用中，对于输入阻抗为4Ω的喇叭，功率电源电压设置成8V时，功率放大器2可以推动5W的喇叭3；功率电源电压设置成12V时，功率放大器2可以推动10W的喇叭3；功率电源电压设置成16V时，功率放大器2可以推动20W的喇叭3。

可见，通过该种方式能够得到与目标输出功率对应地系统电源电压，进而使得功率放大器2能够输出不同的目标输出功率，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭3工作，能够应用于各种应用场景，智能化程度高；此外，该DC/DC升压电路的电路结构简单。

作为一种优选地实施例，可调电阻模块42包括依次串联的第二电阻R2、第三电阻R3…第N电阻，还包括第一开关Q1、第二开关Q2…第N-2开关，其中，N为大于3的整数；

第i+1电阻与第i+2电阻连接的公共端与第i开关的一端连接，第i开关的另一端接地，第i开关的控制端与处理器1连接，1≤i≤N-2。

请参照图3，图3为本发明提供的另一种DC/DC升压电路的电路图，其中，图3中以N＝4为例。

具体地，第一开关Q1和第二开关Q2的控制端与处理器1的GPIO(General-purposeinput/output，通用型之输入输出)引脚连接，处理器1可以通过控制相应开关的导通来调整可调电阻模块42的阻值，具体地，若第一开关Q1导通，则无论第二开关Q2是否导通，第三电阻R3和第四电阻R4均会被短路，此时可调电阻模块42的阻值等于第二电阻R2的阻值，反馈引脚的

若第一开关Q1断开，第二开关Q2导通，则第四电阻R4被短路，此时可调电阻模块42的阻值等于第二电阻R2的阻值和第三电阻R3的阻值的和，反馈引脚的

若第一开关Q1和第二开关Q2均断开，此时可调电阻模块42的阻值等于第二电阻R2的阻值和第三电阻R3的阻值的和，反馈引脚的

可见，处理器1通过控制第一开关Q1和第二开关Q2的导通或者关断便可改变可调电阻模块42的阻值，进而改变反馈引脚的电压，升压芯片41根据反馈引脚的电压对系统电源电压进行适应性调整，以得到功率电源电压。

可见，通过该种方式能够得到与目标输出功率对应地反馈引脚电压，进而得到与目标输出功率对应地系统电源电压，使得功率放大器2能够输出不同的目标输出功率，在保证较好地声音效果的前提下，支持多种功率的喇叭3工作，能够应用于各种应用场景，智能化程度高；此外，可调电阻模块42的电路结构简单。

此外，这里的第一开关Q1和第二开关Q2可以但不仅限为NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)管。

作为一种优选地实施例，音箱还包括：

无线模块；

处理器1用于通过无线模块接收用户指令和/或音频信号。

具体地，本实施例中，音箱还包括无线模块，音箱中的处理器1便可以通过无线模块与终端设备建立连接，通过无线模块接收终端设备发送的用户指令和/或音频信号，其中，无线模块可以包括蓝牙和/或WiFi。可见，与现有技术中有线传输音频及用户指令相比，通过该种方式可以进一步简化音箱的结构。

作为一种优选地实施例，音箱还包括按键，用于接收用户指令。

具体地，本实施例中，音箱上还可以设置按键，用户可以通过按键来输入用户指令，例如音箱上设置有三个按键，分别对应于目标输出功率为5W，10W及20W，用户可以通过按按键来选择哪个目标输出功率，又或者，只设置一个按键，该按键默认状态下对应于5W，按一下对应于10W，再按一下对应于20W，再按一下又重新回到5W，对于具体如何设置按键与目标输出功率之间的关系本申请在此不做特别地限定。此外，在实际应用中，对于用户输入用户指令，按键与终端设备可以互为冗余。

作为一种优选地实施例，功率放大器2的输出端设置有插座，喇叭3的输入端设置有与插座配合的插头。

功率放大器2与喇叭3之间通过插头和插座连接，选择哪个功率的喇叭3便将该喇叭3的插头插到功率放大器2的输出端的插座上即可，可见，该种连接方式简单可靠。本申请对于插头和插座的类型不作具体地限定，当然，功率放大器2与喇叭3之间还可以采用其他可拆卸连接方式，本申请在此不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，处理器1还用于确定与目标输出功率对应地预设频宽范围内的增益值集，并基于预设频宽范围内的增益集值对喇叭3进行频率响应的调整。

具体地，考虑到不同功率的喇叭3的频率响应是不同的，为了保证各个功率的喇叭3的声音效果，本申请中，处理器1在确定目标输出功率后，还会确定与该目标输出功率对应地预设频宽范围内的增益值集，后续处理器1在通过功率放大器2推动喇叭3的过程中会基于预设频宽范围内的增益集值对喇叭3进行频率响应的调整，使得喇叭3输出的音响信号保持在较佳的频率响应状态，得到很好的声音效果。其中，这里的预设频宽范围可以但不仅限为听觉频宽20Hz～20KHz。

此外，这里的预设频宽范围内的增益值集可以预先存储在音箱中，当然，也可以是处理器1从外界终端设备接收到，本申请对于采用哪种方式不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，处理器1还用于通过音箱中的无线模块接收与目标输出功率对应地预设频宽范围内的增益值集。

本实施例中，音箱中还设置有无线模块，处理器1可以通过无线模块与终端设备例如手机建立无线连接，用户可以在手机APP(Application，应用程序)里的均衡器里调用与目标输出功率对应地预设频宽范围内的增益值集并传送给处理器1，处理器1会将预设频宽范围内的增益值集导入至寄存器中，以便后续基于预设频宽范围内的增益值集对喇叭3进行频率响应的调整。

本发明还提供了一种音箱系统，包括终端设备，还包括如上述的音箱；

终端设备用于输出用户指令和音频信号至音箱。

首先需要说明的是，这里的终端设备可以为手机、Pad、电脑等，本申请在此不做特别地限定。

具体地，在使用音箱系统时，首先让音箱处于关机的状态，接着更换需要的喇叭3，然后启动音箱并让终端设备与音箱连接，例如蓝牙连接，连接成功后，通过音箱自带的终端设备APP选择需要的目标输出功率，如10W，处理器1在接收到10W后会将功率放大器2的输出功率调整至10W，此外，APP还会根据10W调用对应地预设频宽范围内的增益值集给音箱。确定完后，音箱系统会自动重置，用户便可以开始使用音箱，如播放音乐等。

此外，请参照图4，图4为本发明提供的另一种音箱的结构示意图。这里的音箱还可以包括电源管理芯片、充电芯片、充电电池、麦克风、LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯、Flash存储器，DDR(Double Data Rate，双倍速率)存储器等，其中，音箱的内部包括无线模块射频电路、LED灯的驱动电路、麦克风和功放的DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)电路等，这些电路也可以采取由外部芯片组成的方式。这些器件的功能与现有技术中相同，本申请在此不再赘述。

对于本发明提供的一种音箱系统的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种音箱，其特征在于，包括功率放大器、与所述功率放大器可拆卸连接的喇叭及电源转换模块，还包括：

处理器，用于根据用户指令确定所述功率放大器的目标输出功率，并通过控制所述电源转换模块输出至所述功率放大器的功率电源电压来将所述功率放大器的输出功率调整至所述目标输出功率；还用于输出音频信号；

所述功率放大器用于以所述目标输出功率输出所述音频信号至所述喇叭；

所述处理器还用于确定与所述目标输出功率对应地预设频宽范围内的增益值集，并基于所述预设频宽范围内的增益集值对所述喇叭进行频率响应的调整；

其中，所述处理器还用于通过所述音箱中的无线模块接收与所述目标输出功率对应地增益值集。

2.如权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述电源转换模块为DC/DC升压电路。

3.如权利要求2所述的音箱，其特征在于，所述DC/DC升压电路包括：

供电引脚接系统电源电压、输出引脚输出所述功率电源电压的升压芯片；

一端与所述输出引脚连接、另一端分别与所述升压芯片的反馈引脚及可调电阻模块的一端连接的第一电阻；

所述可调电阻模块的另一端接地，所述可调电阻模块的控制端与所述处理器连接，以便所述处理器基于目标输出功率调整所述可调电阻模块的阻值，进而调整所述反馈引脚的电压；

所述升压芯片用于根据所述反馈引脚的电压对所述系统电源电压进行调整，以得到所述功率电源电压。

4.如权利要求3所述的音箱，其特征在于，所述可调电阻模块包括依次串联的第二电阻、第三电阻…第N电阻，还包括第一开关、第二开关…第N-2开关，其中，N为大于3的整数；

第i+1电阻与第i+2电阻连接的公共端与第i开关的一端连接，所述第i开关的另一端接地，所述第i开关的控制端与所述处理器连接，1≤i≤N-2。

5.如权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述音箱还包括：

无线模块；

所述处理器用于通过所述无线模块接收所述用户指令和/或所述音频信号。

6.如权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述音箱还包括按键，用于接收所述用户指令。

7.如权利要求1所述的音箱，其特征在于，所述功率放大器的输出端设置有插座，所述喇叭的输入端设置有与所述插座配合的插头。

8.一种音箱系统，其特征在于，包括终端设备，还包括如权利要求1至7任一项所述的音箱；

所述终端设备用于输出所述用户指令和所述音频信号至所述音箱。

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