CN111970608A - 一种音频与升压自适应电路、升压芯片及音频功放 - Google Patents
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Abstract
一种音频与升压自适应电路、升压芯片及音频功放，通过电源检测电路检测电源提供的供电信号并根据电压检测结果生成电源级别信号；参考电压生成电路根据电源级别信号生成尖峰电压参考信号；音频检测电路检测目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将音频检测信号与尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频等级信号；输出电压控制电路根据电源级别信号和音频等级信号得到电压档位信号；电压调节电路根据电压档位信号生成驱动电压信号，以对音频处理电路供电；实现自动识别供电锂电池节数，并检测音频信号来实现输出的供电电压升压值与音频负载的动态匹配，保障输出音频的音质，降低了成本，节省了PCB板的面积，提高了整体效率。
Description
技术领域
本申请属于音频功放技术领域，尤其涉及一种音频与升压自适应电路、升压芯片及音频功放。
背景技术
目前，在便携式音频广泛应用过程中，衍生出了多种供电方式，其中以锂电池供电最为普遍。在实际应用过程中，人们往往会根据不同的用电功率需求，采用不同节数的电池，选用不同的应用电路，也即选择不同芯片去驱动，这样的方式会导致当客户需要采用不同的供电方式时，需要更换供电方案和PCB板，才能做出不同的产品，这样会导致产品方案成本高，出现PCB板浪费情况，甚至会因为产能分配不均不能及时有效生产出客户所需的产品导致终端客户流失。而且传统的便携式音频设备要么不能够自动识别供电电池数量，要么能够自动识别一或二节锂电池来控制升压值，但当有三节电池供电时，需要外置控制引脚和更改控制程序来实现三节电池的识别和应用，使用不够便捷；并且大功率的动态升压芯片和大功率的音频芯片只能独立应用，导致PCB板面积较大，整体效率低；同时，在电池电量下降的过程中，由于喇叭需要抽取大电流来满足功率要求，那么会导致在输出功率较大时，会把电池电压拉的较低，导致音质发生变化，或者主控直接被拉死而关机，浪费电池剩余的电量，缩减电池的续航时间，应用过程中只能选择增大电池容量或者增大电池的瞬间放电能力来解决上述问题，这样会导致成本的增加。
传统的音频设备技术方案存在不能根据不同的供电方式，自动匹配驱动电压和音频功放功率以保障音质，整体效率低，以及成本高等的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种音频与升压自适应电路、升压芯片及音频功放，旨在解决传统的音频设备技术方案存在不能根据不同的供电方式，自动匹配驱动电压和音频功放功率以保障音质，整体效率低，以及成本高等的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种音频与升压自适应电路，与电源和音频处理电路连接，所述音频与升压自适应电路包括：
一种音频与升压自适应电路，与电源和音频处理电路连接，所述音频与升压自适应电路包括：
电源检测电路，配置为检测所述电源提供的供电信号以生成电压检测信号，并将所述电压检测信号和预设电压参考信号进行比较，且将所述电压检测信号的持续时长与第一参考时长进行比较，根据比较结果生成电源级别信号；
参考电压生成电路，与所述电源检测电路连接，配置为根据所述电源级别信号生成尖峰电压参考信号；
音频检测电路，与所述音频处理电路连接，配置为检测目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将所述音频检测信号与所述尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频等级信号；
输出电压控制电路，与所述电源检测电路和所述音频检测电路连接，配置为根据所述电源级别信号和所述音频等级信号得到电压档位信号；
电压调节电路，与所述输出电压控制电路和所述音频处理电路连接，配置为根据所述电压档位信号生成驱动电压信号，以对所述音频处理电路供电。
在其中一个实施例中，所述音频与升压自适应电路还包括：
输出功率调整电路，与所述电压调节电路连接，配置为根据控制信号调节所述驱动电压信号的功率。
在其中一个实施例中，所述输出功率调整电路包括：
第三逻辑处理单元，配置为根据输入的所述控制信号生成功率调节信号；
功率调节单元，与所述第三逻辑处理单元和所述电压调节电路连接，配置为根据功率调节信号调节驱动电压信号的功率。
在其中一个实施例中，所述电源检测电路包括：
电压采样单元，与所述电源连接，配置为检测所述电源提供的供电信号以生成电压检测信号；
比较单元，与所述电压采样单元连接，配置为将所述电压检测信号与所述预设电压参考信号进行比较，并将所述电压检测信号的持续时长与所述第一参考时长进行比较，根据比较结果生成目标电压比较信号；
第一逻辑处理单元，与所述比较单元、所述参考电压生成电路以及所述输出电压控制电路连接，配置为根据所述目标电压比较信号生成所述电源级别信号。
在其中一个实施例中，所述音频检测电路包括：
多个音频幅值检测单元，多个所述音频幅值检测单元均与所述参考电压生成电路和所述音频处理电路连接，每个所述音频幅值检测单元配置为检测所述目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将所述音频检测信号与所述尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频档位信号；
第二逻辑处理单元，与所述音频幅值检测单元和所述输出电压控制电路连接，配置为根据所述音频档位信号生成所述音频等级信号。
在其中一个实施例中，所述输出电压控制电路包括：
分压单元，与所述电压调节电路连接，配置为对所述电压调节电路输出的驱动电压信号进行反馈分压以生成多组电压档位信号；
第一选通控制单元，与所述电源检测电路和所述分压单元连接，配置为根据所述电源级别信号选择输出多组电压档位信号中对应的一组电压档位信号；其中，每组所述电压档位信号包括多个电压等级的电压档位信号；
第二选通控制单元，与所述第一选通控制单元和所述电压调节电路连接，配置为根据所述音频等级信号选择输出所述第一选通控制单元选择输出的一组电压档位信号中的一个电压档位信号。
在其中一个实施例中，所述音频处理电路包括：
音频控制单元，与所述音频检测电路连接，配置为对音频输入信号进行运算放大处理以生成所述目标音频信号，并根据所述目标音频信号生成音频增益信号；
音频驱动单元，与所述音频控制单元和音频播放组件连接，配置为根据所述音频增益信号和所述驱动电压信号生成音频输出信号至所述音频播放组件进行播放。
在其中一个实施例中，所述电压采样单元包括：第一电阻、第二电阻以及第三电阻；其中，所述第一电阻的第一端与供电信号端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接于所述比较单元，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端共接于所述比较单元，所述第三电阻的第二端与电源地连接。
本申请实施例的第二方面提供了一种升压芯片，所述升压芯片包括上述任一项所述的音频与升压自适应电路。
本申请实施例的第三方面提供了一种音频功放，所述音频功放包括如上述任一项所述的音频与升压自适应电路或如上述所述的升压芯片。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：上述的音频与升压自适应电路、升压芯片及音频功放，通过电源检测电路检测电源提供的供电信号以生成电压检测信号，并将所述电压检测信号和预设电压参考信号进行比较，且将所述电压检测信号的持续时长与第一参考时长进行比较，根据比较结果生成电源级别信号；参考电压生成电路根据电源级别信号生成尖峰电压参考信号；音频检测电路检测目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将音频检测信号与尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频等级信号；输出电压控制电路根据电源级别信号和音频等级信号得到电压档位信号；电压调节电路根据电压档位信号生成驱动电压信号，以对音频处理电路供电；实现自动、可靠的检测识别接入的电源中多节供电锂电池的数量，并通过检测音频信号的等级来实现电池供电电压升压值与音频负载的动态匹配，保障输出音频的音质，并使得客户在选用不同的供电方式时，能够实现电池电源的即插即用，不需要重新设计升压方案和更改印制线路板(PCB板)，降低了成本，且将动态升压电路和音频电路集成在一起，大大节省了应用中PCB板的面积，提高了整体效率，应用更加方便。
附图说明
图1为本申请一实施例提供的音频与升压自适应电路的一种结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的音频与升压自适应电路的另一种结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的音频与升压自适应电路的另一种结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的音频与升压自适应电路中电源检测电路的示例电路原理图；
图5为本申请一实施例提供的音频与升压自适应电路中音频检测电路的示例电路原理图；
图6为本申请一实施例提供的音频与升压自适应电路中输出电压控制电路的示例电路原理图；
图7为降低限流值是控制信号的时序图；
图8为增加限流值是控制信号的时序图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1示出了本申请第一实施例提供的音频与升压自适应电路的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：
一种音频与升压自适应电路10，与电源和音频处理电路20连接，音频与升压自适应电路10包括：电源检测电路11、参考电压生成电路12、音频检测电路13、输出电压控制电路14以及电压调节电路15。
电源检测电路11，配置为检测电源提供的供电信号以生成电压检测信号，并将电压检测信号与预设电压参考信号进行比较，且将电压检测信号的持续时长和第一参考时长进行比较，根据比较结果生成电源级别信号；参考电压生成电路12，与电源检测电路11连接，配置为根据电源级别信号生成尖峰电压参考信号；音频检测电路13，与音频处理电路20连接，配置为检测目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将音频检测信号与尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频等级信号；输出电压控制电路14，与电源检测电路11和音频检测电路13连接，配置为根据电源级别信号和音频等级信号得到电压档位信号；电压调节电路15，与输出电压控制电路14和音频处理电路20连接，配置为根据电压档位信号生成驱动电压信号，以对音频处理电路20供电。
具体实施中，音频与升压自适应电路10、音频处理电路20集成于一块印制线路板(PCB板)上，构成一个集成芯片。可选的，电源为电池电源，电池电源包括至少一节储能电池，例如锂电池。电源检测电路11检测电源输出的供电信号(VBAT)以生成电压检测信号，并将电压检测信号与预设电压参考信号进行比较且将电压检测信号的持续时长与第一参考时长比较，根据比较结果生成电源级别信号，实现自动识别电池电源包含的锂电池节数，确定供电的电源级别。参考电压生成电路12根据电源级别信号生成尖峰电压参考信号，以作为对音频功率等级进行划分的参考信号；其中，尖峰电压参考信号为多组。音频处理电路20对输入的音频信号(INP、INN)进行运算放大等处理后生成目标音频信号，音频检测电路13对目标音频信号进行检测以生成音频检测信号，且将音频检测信号与多组尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频等级信号。输出电压控制电路14根据电源识别信号确定供电的电源级别，也即确定是电池电源为几节锂电池供电，再根据音频等级信号确定所需驱动电压的档位，从而得到电压档位信号。电压调节电路15根据电压档位信号确定是否需要进行升压处理，并在需要进行升压处理时对电压档位信号进行升压处理，以生成并输出驱动电压信号至音频处理电路20，实现对音频处理电路20输出以进行播放的音频信号提供匹配的工作电压，保障音频播放音质。
本申请实施例能够自动可靠的识别接入的电源中供电锂电池的数量(节数)，并通过检测音频信号的等级来实现电池供电电压升压值与音频负载的动态匹配，保障输出音频的音质，并使得客户在选用不同的供电方式时，能够实现电池电源的即插即用，不需要重新设计供电方案和更改印制线路板(PCB板)，降低了成本，且将动态升压电路和音频处理电路集成在一起，有效节省了应用中PCB板的面积，提高了整体效率，应用更加方便。
请参阅图2，在其中一个实施例中，音频与升压自适应电路10还包括：输出功率调整电路16。
输出功率调整电路16，与电压调节电路15连接，配置为根据控制信号调节驱动电压信号的功率。
具体实施中，当外部的主控电路检测到电池电源输出的电压过低时，例如主控电路检测打牌电池电源输出的电压值小于第一预设电压阈值时，则生成控制信号，并通过音频与升压自适应电路10的控制端CTRL传输至输出功率调整电路16。可选的，控制信号为脉冲信号。输出功率调整电路16根据控制信号调节限流值，以限制驱动电压自适应电路10的输出功率，也即调节电压调节电路15输出的驱动电压信号的功率，达到改变音频负载(包括扬声器)所需电流，保障主控电路持续稳定工作，以及使得音频的音质不发生变化的目的，避免了在电池电压过低时由于音频负载需要抽取大电流来满足功率需求导致出现音质变化或者拉死主控电路导致关机的情况，避免电能浪费，提高了电池的续航能力，提高了电池电源的应用效率。
可选的，主控电路还可根据电源检测电路11对电池电源提供的供电信号进行检测生成的电压检测信号检测电池电源输出的电压高低，利用电压检测信号判断电池电源输出的电压过低时，例如主控电路根据电压检测信号对应的电压值小于第一预设电压阈值时，则生成脉冲形式的控制信号，以限制驱动电压自适应电路10的输出功率。
请参阅图3，在其中一个实施例中，输出功率调整电路16包括：第三逻辑处理单元161和功率调节单元162。第三逻辑处理单元161，配置为根据输入的控制信号生成功率调节信号；功率调节单元162，与第三逻辑处理单元161和电压调节电路15连接，配置为根据功率调节信号调节驱动电压信号的功率。
具体实施中，功率调节单元162包括功率开关管，通过功率调节信号调节功率开关管的占空比，从而调节限流值，进而调节输出至音频处理电路20的驱动电压信号的功率，实现在电池电源低供电时自适应限流，也可以根据实际需要控制功率开关管的开关占空比调节限流值，从而限制输出的驱动电压信号的功率，保障输出音频的音质，避免电池能量的浪费，提高电池电源的续航能力。
在其中一个实施例中，请参阅图3，功率调节单元162包括第一场效应管Q1；其中，第一场效应管Q1的栅极与电压调节电路15的输出端和第三逻辑处理单元161连接，第一场效应管Q1的源极与电源地连接，第一场效应管Q1的漏极为音频与升压自适应电路10的升压输出端和音频负载供电端。通过功率调节信号调节第一场效应管Q1的开关占空比，从而调节限流值，进而限制输出至音频处理电路20的驱动电压信号的功率，实现在电池电源低供电时自适应限流来限制音频与升压自适应电路10的输出功率，达到保护电池的目的；并在电池充电达到安全电压后，可以通过控制端CTRL输入控制信号来调节限流值，恢复原来的输出功率。例如需要降低限流值时，请参阅图7，通过音频与升压自适应电路10的控制端CTRL输入控制信号，控制信号为脉冲信号，脉冲高电平宽度(THIL)范围为10us<THIL<30us，脉冲低电平宽度(TLOL)范围为10us<TLOL<30us，进入关闭模式脉冲低电平保持时间(TOFFL)范围为TOFFL>100us，每一个上升沿降低总电流的6％；需要增加限流值时，请参阅图8，加在控制端CTRL的控制信号，其脉冲高电平宽度(THIH)范围为60us<THIH<80us，脉冲低电平宽度(TLOH)范围为60us<TLOH<80us，进入关闭模式脉冲低电平保持时间(TOFFH)范围为TOFFH>100us，每一个上升沿增加总电流的6％，从而实现芯片内部限流值的调节，进而调节输出至音频处理电路20的驱动电压信号的功率。
请参阅图2，在其中一个实施例中，音频处理电路20包括：音频控制单元21和音频驱动单元22。
音频控制单元21，与音频检测电路13连接，配置为对音频输入信号进行运算放大处理以生成目标音频信号，并根据目标音频信号生成音频增益信号；音频驱动单元22，与所述音频控制单元21和音频播放组件连接，配置为根据所述音频增益信号和所述驱动电压信号生成音频输出信号至音频播放组件进行播放。
具体实施中，音频控制单元21包括运算放大器，能够对输入的音频输入信号进行运算放大处理以生成目标音频信号，并根据对目标音频信号的幅值进行检测的结果自动调节匹配音频增益系数以生成音频增益信号，其中音频增益信号可包括左声道音频增益信号和右声道音频增益信号。可选的，音频驱动单元22包括左声道音频驱动单元和右声道音频驱动单元，以根据驱动电压信号和左、右声道音频增益对应分别生成并输出左声道音频输出信号和右声道音频输出信号至音频播放组件(SPK)进行播放。音频负载包括音频播放组件和音频驱动单元22等，其中音频播放组件可采用扬声器SPK(又叫喇叭)。本实施例能够实现输出的驱动电压信号与音频负载的动态匹配，确保输出的音频音质，保障音质不因电池电源的供电电压改变而变质，并使得客户在选用不同的供电方式时，能够实现电池电源的即插即用，不需要重新设计升压方案和更改印制线路板(PCB板)，降低了成本，提高了整体效率，应用更加方便，提升了音频播放体验。
在其中一个实施例中，电源检测电路11包括：电压采样单元111、比较单元112以及第一逻辑处理单元113
电压采样单元111，与电源连接，配置为检测电源提供的供电信号以生成电压检测信号；比较单元112，与电压采样单元111连接，配置为将电压检测信号与预设电压参考信号进行比较，并将所述电压检测信号的持续时长与所述第一参考时长进行比较，根据比较结果生成目标电压比较信号；第一逻辑处理单元113，与比较单元112、参考电压生成电路12以及输出电压控制电路14连接，配置为根据目标电压比较信号生成电源级别信号。
具体实施中，比较单元112包括电压比较模块和时间比较模块，其中电压比较模块将电压检测信号与预设电压参考信号进行比较以生成原始电压比较信号；时间比较模块包括计时电路，通过计时电路对原始电压比较信号的持续时长进行计时，从而将原始电压比较信号的持续时长与第一参考时长进行比较，也即间接实现对电压检测信号的持续时长进行计时并将电压检测信号的持续时长与第一参考时长进行比较，根据电压检测信号与预设电压参考信号的比较结果及电压检测信号的持续时长与第一参考时长的比较结果生成电源级别信号。可选的，不同电源级别信号表述电池电源为不同节数的锂电池供电，例如，S、D、T分别表示第一电源级别信号、第二电源级别信号、第三电源级别信号，对应分别为一节锂电池供电、两节锂电池供电、三节锂电池供电，从而实现自动识别电池电源包含的锂电池节数，自动识别电池电源的供电级别。
请参阅图4，在其中一个实施例中，电压采样单元111包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；其中，第一电阻R1的第一端与供电信号端连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端共接于比较单元112，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端共接于比较单元112，第三电阻R3的第二端与电源地连接。
比较单元112中的电压比较模块包括第一比较器U1和第二比较器U2；其中，第一比较器U1的同相输入端和第二比较器U2的同相输入端与电压采样单元111连接，第一比较器U1的反相输入端和第二比较器U2的反相输入端与第一参考电压信号端连接，第一比较器U1的输出端和第二比较器U2的输出端与比较单元112中的时间比较模块连接。可选的，比较单元112中的时间比较模块包括第一时间比较电路COMP_T1和第二时间比较电路COMP_T2，分别与第一比较器U1的输出端和第二比较器U2的输出端对应连接，能够分别对第一比较器U1和第二比较器U2输出的第一子原始电压比较信号和第二子原始电压比较信号进行计时，并将第一子原始电压比较信号和第二子原始电压比较信号的持续时长与第一参考时长Tim进行比较，根据比较结果分别生成并输出第一子目标电压比较信号OUT1和第二子目标电压比较信号OUT2至第一逻辑比较单元113。其中，原始电压比较信号包括第一子原始电压比较信号和第二子原始电压比较信号；目标电压比较信号包括第一子目标电压比较信号OUT1和第二子目标电压比较信号OUT2。
具体实施中，第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3对电源输出的供电信号(VBAT)进行电压采样，从第二电阻R2的第一端输出第一子电压检测信号VD1，从第三电阻R3的第一端输出第二子电压检测信号VD2；其中，电压检测信号包括第一子电压检测信号VD1和第二子电压检测信号VD2。第一参考电压信号端输出第一预设参考电压信号VREF1。第一比较器U1将第一子电压检测信号VD1与第一预设参考电压信号VREF1进行比较以生成第一子原始电压比较信号；第二比较器U2将第二子电压检测信号VD2与第一预设参考电压信号VREF1进行比较以生成第二子原始电压比较信号。可选的，电压比较信号为逻辑电平信号，例如当第一子电压检测信号VD1小于第一预设参考电压信号VREF1且第一子电压检测信号VD1的持续时长大于或等于第一参考时长时，第一子目标电压比较信号OUT1输出逻辑电平信号0。
第一逻辑处理单元113接收并根据第一子目标电压比较信号OUT1和第二子目标电压比较信号OUT2生成电源级别信号，例如当第一子目标电压比较信号OUT1＝0，第二子目标电压比较信号OUT2＝0，则判断电池电源为一节锂电池供电，对应生成第一电源级别信号S；第一子目标电压比较信号OUT1和第二子目标电压比较信号OUT2其中一者为1另一者为0，则判断电池电源为两节锂电池供电，对应生成第二电源级别信号D；第一子目标电压比较信号OUT1＝1，第二子目标电压比较信号OUT2＝1，则判断电池电源为三节锂电池供电，对应生成第三电源级别信号T。
本申请实施例通过增加电压检测信号的持续时长判断，提高了电池电源级别识别的可靠性，同时能够便捷的进行多节锂电池(例如三节)的自动识别，不需要更改原有的软硬件设计，不需要外置引脚来实现多节锂电池的识别，不额外占用芯片管脚，实现电池电源的即插即用，节约了由于供电方式改变导致的更新成本，提高了使用音频设备的便捷性。
请参阅图5，在其中一个实施例中，音频检测电路13包括：多个音频幅值检测单元131和第二逻辑处理单元132。
多个音频幅值检测单元131，均与参考电压生成电路12和音频处理电路20连接，每个音频幅值检测单元131配置为检测目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将音频检测信号与尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频档位信号；第二逻辑处理单元132，与音频幅值检测单元131和输出电压控制电路14连接，配置为根据音频档位信号生成音频等级信号。
具体实施中，参考电压生成电路12根据电源级别信号可生成多组尖峰电压参考信号，例如三组尖峰电压参考信号：REFP1和REFN1、REFP2和REFN2以及REFP3和REFN3，从而将比较范围划分为三个档位，音频检测电路13对应包括三个音频幅值检测单元131(PEAK_DET1、PEAK_DET3、PEAK_DET3)。三个音频幅值检测单元131将检测目标音频信号的幅值得到的音频检测信号分别与三个档位的尖峰电压参考信号进行比较，从而得到音频档位信号。第二逻辑处理单元132对音频档位信号进行逻辑判断与处理以生成音频等级信号，例如当音频检测信号在第一组尖峰电压参考信号REFP1和REFN1范围内，则生成第一音频等级信号FBS1；当音频检测信号在第二组尖峰电压参考信号REFP2和REFN2范围内并且大于第一组尖峰电压参考信号REFP1和REFN1范围，则生成第二音频等级信号FBS2；当音频检测信号在第三组尖峰电压参考信号REFP3和REFN3范围内并且大于第二组尖峰电压参考信号REFP2和REFN2范围，则生成第三音频等级信号FBS3；当音频检测信号大于第三组尖峰电压参考信号REFP3和REFN3范围，则生成第四音频等级信号FBS4。
请参阅图6，在其中一个实施例中，输出电压控制电路14包括：分压单元141、第一选通控制单元142以及第二选通控制单元143。
分压单元141，与电压调节电路15连接，配置为对电压调节电路15输出的驱动电压信号进行反馈分压以生成多组电压档位信号；其中，每组所述电压档位信号包括多个电压等级的电压档位信号；第一选通控制单元142，与电源检测电路11和分压单元141连接，配置为根据电源级别信号选择输出多种电压档位信号中对应的一组电压档位信号；第二选通控制单元143，与第一选通控制单元142和电压调节电路15连接，配置为根据音频等级信号选择输出第一选通控制单元142选择输出的一组电压档位信号中的一个电压档位信号，得到电压档位信号。
具体实施中，第一选通控制单元142包括多个数据选择器(MUX)，例如数据选择器MUX3_1、数据选择器MUX3_2、数据选择器MUX3_3以及数据选择器MUX3_4共四个数据选择器(MUX)，数据选择器的数量可根据电源级别信号(T、D、S)确定，也即根据锂电池的节数确定。第二选通控制单元143包括数据选择器MUX4_1，能够根据音频等级信号(FBS1、FBS2、FBS3、FBS4)选择输出第一选通控制单元142输出的一组电压档位信号中的一个电压档位信号，得到电压档位信号，例如当电源级别信号S＝1，D＝0，T＝0时，表示电池电源为一节锂电池工作模式，经第一选通控制单元142的四个数据选择器(MUX3_1、MUX3_2、MUX3_3、MUX3_4)选择输出第一组电压档位信号(HSV1、HSV2、HSV3、HSV4)，数据选择器MUX4_1根据音频等级信号选择输出第一组电压档位信号(HSV1、HSV2、HSV3、HSV4)中的一个，例如当音频等级信号为FBS1时，数据选择器MUX4_1选择输出HSV1；当音频等级信号为FBS2时，数据选择器MUX4_1选择输出HSV2；当音频等级信号为FBS3时，数据选择器MUX4_1选择输出HSV3；当音频等级信号为FBS4时，数据选择器MUX4_1选择输出HSV4；经电压调节电路15对数据选择器MUX4_1输出的电压档位信号进行电压调节处理后输出至音频处负载的驱动电压信号VOUT对应的电压范围为Vbypass1～10V，其中Vbypass1为一节锂电池供电且不对电池电压进行升压处理时，输出的驱动电压信号，其值等于一节锂电池提供的供电电压值。同理，依此类推，其他电源级别信号(例如D、T电源级别信号)和音频等级信号对应选择输出的电压档位信号，实现通过第一选通控制单元142实现不同节数锂电池工作模式下电源级别的选择，通过第二选通控制单元143实现不同功率模式下的电压档位的选择。可选的，电源级别信号为D，电池电源为两节锂电池工作模式，输出至音频处负载的驱动电压信号VOUT对应的电压范围为Vbypass2～14.5V；电源级别信号为T，电池电源为三节锂电池工作模式，输出至音频处负载的驱动电压信号VOUT对应的电压范围为Vbypass3～16V；从而使得音频处理电路20的功率最大可以达30W，电压调节电路15的最大负载能力可以达到4A，提升了音频与升压自适应电路10的整体效率。
本申请的第二方面提供了一种升压芯片，升压芯片包括如上述所述的音频与升压自适应电路10。
具体实施中，升压芯片还包括控制端CTRL，用于输入主控电路输出的控制信号。可选的，升压芯片还包括过保护电路，例如流保护电路、过热保护电路以及短路保护电路等，能够确保芯片在各种应用环境中的可靠性和稳定性。
本实施例的升压芯片能够自动、可靠的检测识别接入的电池电源中供电锂电池的数量(节数)，并通过对音频信号的检测来实现电池供电电压升压值(也即驱动电压信号)与音频负载的动态匹配，确保输出音频的音质，并使得客户在选用不同的供电方式时，能够实现电池电源的即插即用，不需要重新设计升压方案和更改印制线路板(PCB板)，降低了成本，且将动态升压电路和音频电路集成在一起，大大节省了应用中PCB板的面积，提高了整体电源应用效率，产品应用更加方便；同时，能够有效的避免了在电池电源的电压过低的时候由于音频负载需要抽取大电流来满足功率要求导致出现音质变化或者拉死主控电路导致关机的情况，避免了电池电量的浪费，提高了电池的续航能力。
本申请的第三方面提供了一种音频功放，音频功放包括如上述所述的音频与升压自适应电路10或者如上述所述的升压芯片。
具体实施中，音频功放还包括音频播放组件(例如扬声器)，能够实现电池供电电压升压值与音频负载的动态匹配，确保输出音频的音质，并使得客户在选用不同的供电方式时，能够实现电池电源的即插即用，不需要重新设计升压方案和更改印制线路板(PCB板)，降低了成本，且节省了应用中PCB板的面积，提高了整体电源应用效率，音频功放应用更加方便；同时，能够有效的避免了在电池电源的电压过低时由于音频负载和输出功率不匹配导致出现音质变化或者拉死主控电路导致关机的情况，提高了音频功放的电池的续航能力。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块、电路的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块、电路完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块或电路，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块、电路可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块、电路的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种音频与升压自适应电路，与电源和音频处理电路连接，其特征在于，所述音频与升压自适应电路包括：
电源检测电路，配置为检测所述电源提供的供电信号以生成电压检测信号，并将所述电压检测信号和预设电压参考信号进行比较，且将所述电压检测信号的持续时长与第一参考时长进行比较，根据比较结果生成电源级别信号；
参考电压生成电路，与所述电源检测电路连接，配置为根据所述电源级别信号生成尖峰电压参考信号；
音频检测电路，与所述音频处理电路连接，配置为检测目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将所述音频检测信号与所述尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频等级信号；
输出电压控制电路，与所述电源检测电路和所述音频检测电路连接，配置为根据所述电源级别信号和所述音频等级信号得到电压档位信号；
电压调节电路，与所述输出电压控制电路和所述音频处理电路连接，配置为根据所述电压档位信号生成驱动电压信号，以对所述音频处理电路供电。
2.如权利要求1所述的音频与升压自适应电路，其特征在于，所述音频与升压自适应电路还包括：
输出功率调整电路，与所述电压调节电路连接，配置为根据控制信号调节所述驱动电压信号的功率。
3.如权利要求2所述的音频与升压自适应电路，其特征在于，所述输出功率调整电路包括：
第三逻辑处理单元，配置为根据输入的所述控制信号生成功率调节信号；
功率调节单元，与所述第三逻辑处理单元和所述电压调节电路连接，配置为根据功率调节信号调节驱动电压信号的功率。
4.如权利要求1所述的音频与升压自适应电路，其特征在于，所述电源检测电路包括：
电压采样单元，与所述电源连接，配置为检测所述电源提供的供电信号以生成电压检测信号；
比较单元，与所述电压采样单元连接，配置为将所述电压检测信号与所述预设电压参考信号进行比较，并将所述电压检测信号的持续时长与所述第一参考时长进行比较，根据比较结果生成目标电压比较信号；
第一逻辑处理单元，与所述比较单元、所述参考电压生成电路以及所述输出电压控制电路连接，配置为根据所述目标电压比较信号生成所述电源级别信号。
5.如权利要求1所述的音频与升压自适应电路，其特征在于，所述音频检测电路包括：
多个音频幅值检测单元，多个所述音频幅值检测单元均与所述参考电压生成电路和所述音频处理电路连接，每个所述音频幅值检测单元配置为检测所述目标音频信号的幅值以生成音频检测信号，并将所述音频检测信号与所述尖峰电压参考信号进行比较，根据比较结果生成音频档位信号；
第二逻辑处理单元，与所述音频幅值检测单元和所述输出电压控制电路连接，配置为根据所述音频档位信号生成所述音频等级信号。
6.如权利要求1所述的音频与升压自适应电路，其特征在于，所述输出电压控制电路包括：
分压单元，与所述电压调节电路连接，配置为对所述电压调节电路输出的驱动电压信号进行反馈分压以生成多组电压档位信号；
第一选通控制单元，与所述电源检测电路和所述分压单元连接，配置为根据所述电源级别信号选择输出多组电压档位信号中对应的一组电压档位信号；其中，每组所述电压档位信号包括多个电压等级的电压档位信号；
第二选通控制单元，与所述第一选通控制单元和所述电压调节电路连接，配置为根据所述音频等级信号选择输出所述第一选通控制单元选择输出的一组电压档位信号中的一个电压档位信号。
7.如权利要求1所述的音频与升压自适应电路，其特征在于，所述音频处理电路包括：
音频控制单元，与所述音频检测电路连接，配置为对音频输入信号进行运算放大处理以生成所述目标音频信号，并根据所述目标音频信号生成音频增益信号；
音频驱动单元，与所述音频控制单元和音频播放组件连接，配置为根据所述音频增益信号和所述驱动电压信号生成音频输出信号至所述音频播放组件进行播放。
8.如权利要求4所述的音频与升压自适应电路，其特征在于，所述电压采样单元包括：第一电阻、第二电阻以及第三电阻；其中，所述第一电阻的第一端与供电信号端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共接于所述比较单元，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端共接于所述比较单元，所述第三电阻的第二端与电源地连接。
9.一种升压芯片，其特征在于，所述升压芯片包括如权利要求1至8任一项所述的音频与升压自适应电路。
10.一种音频功放，其特征在于，所述音频功放包括：如权利要求1至8任一项所述的音频与升压自适应电路或如权利要求9所述的升压芯片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010782062.8A CN111970608A (zh) | 2020-08-06 | 2020-08-06 | 一种音频与升压自适应电路、升压芯片及音频功放 |
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