CN113225658A - 扩音器及其音圈驱动系统和用于驱动扩音器的音圈的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于驱动扩音器的音圈的方法，包含提供具有气隙的磁路，提供悬置于所述气隙中的音圈，以及将音频信号施加到所述音圈以使所述音圈沿着行进轴线移动。所述音圈包括中心音圈区段、被布置在所述中心音圈区段的相应侧的上部音圈区段和下部音圈区段。中心驱动信号提供到所述中心音圈，且衰减第一方向的电流的上部经整流驱动信号和衰减第二方向的电流的下部经整流驱动信号，以分别提供到所述上部和下部音圈区段。本发明还涉及一种音圈驱动系统和包括音圈驱动系统的扩音器。

Description

扩音器及其音圈驱动系统和用于驱动扩音器的音圈的方法

技术领域

本发明大体上涉及扩音器，且更具体地说，涉及音圈布置，其可以改进功率且减少驱动电子器件的功率消耗。

背景技术

参看图1a-图1b，示出传统扩音器的音圈驱动系统。音圈驱动系统配备有包括数个线圈绕组(coil windings)的音圈1。线圈绕组由驱动信号40供电，使得音圈1往复地致动振膜7，以产生声学的声音信号。

部分的线圈绕组设置于磁路2的气隙3内，气隙3与最大磁通量密度相关联。当线圈绕组被供电时，它们与磁路2的磁场相互作用，以产生使音圈1平移的电动势。然而，基本上仅设置于间隙3内的绕组有提供使音圈1往复平移的实质力。音圈在气隙3外部的绕组与磁路2的磁场相互作用并不显著，并且因此，贡献于用于使音圈1平移的电动势也不显著。然而，设置于气隙3外部的绕组仍是有被供电的，且因此使音圈发热，这会是扩音器设计中的主要限制因素。

发明内容

本发明所公开的实施例包含的扩音器设计，可以解决传统扩音器经历的这些挑战。在一些情况下，本发明所公开的实施例与传统设计相比可以减少音圈的功率消耗且可以避免不必要的音圈发热。

本发明的一个方面可以包含一种用于驱动扩音器的音圈的方法，其包括：

提供具有气隙的磁路和悬置于所述气隙中的音圈；

将音频信号施加到悬置于所述气隙中的所述音圈以产生使所述音圈沿着行进轴线移动的电动势；

其中

所述音圈包括沿着所述行进轴线布置的多个音圈区段，所述多个音圈区段包括中心音圈区段、上部音圈区段和下部音圈区段，所述上部音圈区段和所述下部音圈区段分别被布置在所述中心音圈区段的两侧上；

其中所述施加音频信号的步骤包括：基于所述音频信号提供中心驱动信号到所述中心音圈区段，且基于所述音频信号提供辅助驱动信号到所述上部音圈区段和所述下部音圈区段，所述提供辅助驱动信号包括将上部经整流驱动信号提供到所述上部音圈区段且将下部经整流驱动信号提供到所述下部音圈区段；

其中通过用无源整流衰减所述辅助驱动信号的第一方向的电流，以提供所述上部经整流驱动信号；

其中通过用无源整流衰减所述辅助驱动信号的第二方向的电流，以提供所述下部经整流驱动信号；且

其中所述辅助驱动信号的电流的所述第一和第二方向是相反的电流方向。

音圈可以包含导线线圈，所述导线线圈在磁场的影响下可以产生电动势以使扩音器的振膜移动，借此产生声学声音。磁场可以由磁路中存在的例如永久磁体或电磁体等磁体建立。磁路可以包括气隙，音圈在气隙中往复运动通过，以使扩音器的振膜往复运动来产生声学声音。

当施加音频信号时，电流以驱动信号(例如，中心驱动信号和辅助驱动信号)的形式发送到音圈绕组，从而由于磁场而导致线圈绕组上的电动势，其沿着大致垂直于线圈绕组的行进轴线驱动音圈。

提供到音圈的驱动信号可以包括在第一电流方向上流动与在第二电流方向上流动通过音圈绕组之间交替的电流，其中所述第一电流方向和第二电流方向是相反的电流方向。当电流在第一电流方向上流动通过音圈绕组时，可以在音圈行进轴线的第一方向上产生电动势，且当电流在第二电流方向上流动通过音圈绕组时，可以在音圈行进轴线的第二方向上产生电动势，其中行进轴线的第一方向和行进轴线的第二方向是沿着行进轴线的两个相反方向。因此，力可以在沿着行进轴线的两个行进方向上施加于音圈，这可以实现音圈在气隙内的往复运动。

音频信号通常是一类电子信号。在各种实施例中它可以是连续或脉冲的模拟信号。在各种实施例中它可以是数字信号。当提及音频信号的振幅时，它可以是模拟音频信号的振幅，或它可以是数字音频信号的音频信号电平。

通常，扩音器中的音圈的往复式行程，即往复式位移，旨在通过扩音器的振膜的往复运动来再生递送到扩音器的音频信号。因此，在扩音器的限制内，音频信号振幅增加导致行程的增加。音频信号可以由例如音频源的外部单元提供，其被布置成输出电学音频信号且具有连接技术可以将音频信号递送到扩音器。连接技术的实例可以包含例如电缆电学或光学连接的有线连接，和/或例如蓝牙连接(例如，蓝牙A2DP或蓝牙aptX)的无线连接，或Wi-Fi连接。

根据本发明的各种实施例，音圈可以包含多个音圈区段，例如包括上部音圈区段、中心音圈区段和下部音圈区段，但本发明不局限于仅三个区段。本发明的其它实施例中可以包含音圈的另外音圈区段。

在本发明的一个实施例中，所述上部音圈区段可以包含第一辅助音圈区段，且所述下部音圈区段可以包含第二辅助音圈区段。在不同实施例中，所述下部音圈区段可以包含第一辅助音圈区段且所述上部音圈区段可以包含第二辅助音圈区段。辅助音圈区段可以包含额外音圈区段，所述额外音圈区段可以在产生使音圈往复运动的电动势方面补充中心音圈区段。

音圈区段可以包含音圈的个别片段。音圈区段可以彼此电隔离，或可以是具有多个连接的单一线圈的子区段，以提供每一音圈区段个别的电连接。

在各种实施例中，音圈区段可以具有相同或不同的高度、绕组数目、绕组密度，且包括相同或不同材料的绕组。音圈区段的绕组的材料可选自合金、铝、银、铜或金中的一种或多种，或其任何组合。

在各种实施例中，音圈可以包含上部音圈区段、中心音圈区段和下部音圈区段，其中上部音圈区段和下部音圈区段沿着行进轴线的方向被布置在中心音圈区段的两侧上。在各种实施例中，这些音圈区段中的每一个可以具有音圈高度的三分之一的高度。然而，音圈区段不限于具有相等高度或相等数目的绕组等。在本公开中音圈的‘高度’指代音圈沿着行进轴线的延伸。

其它实施例可以包含多于一个中心音圈区段、多于一个上部音圈区段，和/或多于一个下部音圈区段。举例来说，实施例可以包括第二上部音圈区段、第一上部音圈区段、中心音圈区段、第一下部音圈区段和第二下部音圈区段。

为了驱动音圈，基于音频信号的中心驱动信号可以提供到中心音圈区段，且同样基于音频信号的辅助驱动信号可以提供到上部音圈区段和下部音圈区段。提供辅助驱动信号可以包含将上部经整流驱动信号提供到上部音圈区段，且将下部经整流驱动信号提供到下部音圈区段。可以通过衰减或阻挡辅助驱动信号的第一方向的电流，而产生上部经整流驱动信号，且可以通过衰减或阻挡辅助驱动信号的与第一方向相反的第二方向的电流，而产生下部经整流驱动信号。

主驱动信号和辅助驱动信号在各种实施例中可以包含相同驱动信号或不同驱动信号。不同驱动信号可以指示辅助驱动信号是所述主驱动信号，但具有比主驱动信号低的振幅，例如与主驱动信号相比具有减少的增益。

在一些实施例中，音圈区段可以相对于彼此布置且耦合到驱动信号，以使得电流在所有有源音圈区段中以相同方式流动，以便支持彼此与磁路相互作用以实现电动势。

在各种实施例中，当辅助驱动信号的电流在第一电流方向上流动时，此电流可以流动到下部音圈区段，而其向上部音圈区段的流动会被衰减或阻挡。类似地，当辅助驱动信号的电流在第二电流方向上流动时，此电流可以流动到上部音圈区段，而其向下部音圈区段的流动会被衰减或阻挡。上部经整流驱动信号和下部经整流驱动信号可以被布置成，在适当电流方向上提供电流以产生音圈上的电动势，使得音频信号正确地再生。

替代地，电流的流动可以被反转，使得在第一电流方向上流动的电流可以流动到上部音圈区段，且其向下部音圈区段的流动会被衰减或阻挡。类似地，当辅助驱动信号的电流在第二电流方向上流动时，此电流可以流动到下部音圈区段，而其向上部音圈区段的流动会被衰减或阻挡。上部经整流驱动信号和下部经整流驱动信号可以被布置成，在适当电流方向上提供电流以产生音圈上的电动势，使得音频信号正确地再生。

电流的衰减可以理解为信号的电流和/或电压的减少，例如，可以通过衰减辅助驱动信号的第一方向的电流而产生上部经整流驱动信号，且因此上部经整流驱动信号中的第一方向的电流中的电流值可以小于辅助驱动信号中的第一方向的电流中的电流值。衰减可以优选地包含至少50％、例如至少75％、例如至少90％或甚至至少99％的电流和/或电压的减少。

阻挡电流可以包含减少电流，使得在阻挡电流之后实质无电流流动。

辅助信号的衰减或阻挡可以通过无源整流来实现，包含通过无源技术对一个方向的电流的衰减或阻挡，例如不需要有源控制。因此，除驱动信号以外，无源整流可以不需要控制信号或电力源。无源整流可以通过例如二极管或其它非有源组件或其电路来实现。在各种实施例中，可以通过整流单元，例如二极管或基于二极管的电路，使辅助驱动信号产生上部经整流驱动信号。无源整流单元或整流单元可以是不对称地处理或影响电流的单元、装置、电路或电路元件。举例来说，整流单元可以第一方式响应于第一方向上的电流，且可以第二不同方式响应于在不同于第一方向的第二方向上的电流。

整流单元的实例可以包含二极管，其特征可在于在二极管的电流和/或电压限制内的不对称电导率，即一个方向的电流的低电阻和相反方向的电流的较高电阻。为了产生上部经整流信号，可以集成二极管以阻挡辅助驱动信号的第一方向的电流，同时允许辅助驱动信号的第二方向的电流通过。进而，上部音圈区段中的第一方向的电流可以被二极管衰减或阻挡。以上描述可以类似地应用于下部经整流驱动信号的产生，其可以类似地通过使辅助驱动信号通过整流单元(例如，二极管)以阻挡辅助驱动信号的第二方向的电流，同时允许辅助驱动信号的第一方向的电流通过来产生。进而，下部音圈区段中的第二方向的电流可以被二极管衰减或阻挡。

在各种实施例中，当音圈未被驱动(例如，平衡静置而无信号施加)时，中心音圈区段基本上位于气隙内，上部音圈区段基本上位于气隙外部，且下部音圈区段基本上位于气隙外部。如果当音圈区段基本上在气隙内部时提供驱动信号到音圈区段所产生的电动势，其与当同一音圈区段在气隙外部时将同一驱动信号提供到所述同一音圈区段而产生的电动势相比，前者产生的电动势更大。

当音圈被驱动且因此沿着行进轴线平移时，根据音圈区段的方向、平移振幅和几何形状，音圈区段可以移入和移出气隙。因此，当音圈往复运动时，对从各种音圈区段产生电动势的贡献可以变化。

对于可以导致小音圈行程的例如低振幅的小音频信号，可能主要是中心音圈区段就能够产生电动势。对于例如较大振幅的较大音频信号，可能需要对从上部和/或下部音圈区段产生电动势的贡献来再生音频信号。

在各种实施例中，当驱动信号具有第一方向的电流时，音圈可以在行进轴线的第一方向上移动。这可以致使音圈区段(例如，下部音圈区段)基本上行进进入气隙，从而允许其贡献于电动势的产生。类似地，当驱动信号具有第二方向的电流时，音圈可以沿着行进轴线在第二方向上移动。这可以致使音圈区段(例如，上部音圈区段)基本上行进进入气隙，从而允许其贡献于电动势的产生。因此，在各种实施例中，上部和下部音圈区段可能够贡献于电动势的产生。

在各种实施例中，当行程允许下部音圈区段贡献于电动势的产生时，由下部音圈区段接收的驱动信号可以是辅助驱动信号。当行程在相反方向上时，例如上部音圈区段可以比下部音圈区段更靠近气隙，由下部音圈区段接收的下部经整流驱动信号可以通过衰减或阻挡辅助驱动信号而产生，使得下部经整流驱动信号可以不向下部音圈区段提供实质电流。类似地，当行程允许上部音圈区段贡献于电动势的产生时，由上部音圈区段接收的驱动信号可以是辅助驱动信号。当行程在相反方向上时，例如下部音圈区段比上部音圈区段更靠近气隙，由上部音圈区段接收的上部经整流驱动信号可以通过衰减或阻挡辅助驱动信号而产生，使得上部经整流驱动信号可以不向上部音圈区段提供实质电流。

在一些实施例中，由于驱动信号的衰减或阻挡，提供到分段音圈的音圈区段的电流可能减少。阻挡电流到对电动势的产生没贡献的音圈区段是特别有利的。在各种实施例中，这可以通过实施例如包含一个或多个二极管的一个或多个整流单元来实现。这允许移动行程再生音频信号，同时扩音器的功率消耗和过量发热可以减少。

在各种实施例中，整流单元或二极管可以另外阻挡辅助驱动信号使其低于某一阈值振幅或/和电流。这可以当仅需要小行程来再生音频信号时进一步减小功率消耗和发热。

各种实施例可以构建到有源扩音器中，且本发明的其它实施例可以构建到无源扩音器中。有源扩音器可以包含包括信号放大技术的扩音器，其可能需要包含例如外部电力源或电池的电力源。无源扩音器可以理解为无放大技术的扩音器，因此不一定需要电源。

在无源扩音器实施例中，基于中心驱动信号和辅助驱动信号，音频信号可以包含经放大信号。中心驱动信号和辅助驱动信号甚至可以构成音频信号。

在传统扩音器中，即使音圈的显著部分并不贡献于电动势的产生，电流也通常提供到整个音圈。此过量电流可能浪费功率，且可能导致发热而对扩音器系统带来限制。此问题先前已经通过将音圈分段为音圈区段以及对提供到个别音圈区段的驱动信号的复杂控制来解决，所述复杂控制通常需要复杂的解决方案。

特别与具有分段音圈的传统系统相比，本发明所公开的实施例提供对这些问题的简单解决方案。并非对个别驱动信号的复杂控制，所公开实施例可以利用整流单元，例如二极管，其与音圈区段结合布置。此方法可以确保未能够贡献于电动势产生的音圈区段的功率消耗大大降低。由于功率消耗可以减少，因此系统中的发热也可以减少。由于所公开实施例的简单，这些实施例可以甚至适合于实施于无源扩音器中，或原本无法或不支持对分段音圈的控制程序的简单有源扩音器系统中。因此，所公开实施例可以扩展到广泛范围的扩音器系统。

根据某些实施例，可以通过对所述第一方向的电流中的所述辅助驱动信号进行整流来提供上部经整流驱动信号，且其中可以通过对所述第二方向的电流中的所述辅助驱动信号进行整流来提供所述下部经整流驱动信号。

信号的整流可以包含将含有正部分和负部分的信号转换为仅含有正部分或负部分的信号的过程。

根据一些实施例，辅助驱动信号的整流可以包含半波整流。

半波整流指代一类整流，其中允许一个方向的电流流动，同时阻挡另一方向的电流，例如，信号的半波整流将阻挡信号的正部分或负部分，同时基本上不影响其它部分。

在各种实施例中，上部经整流驱动信号可以由辅助驱动信号的第一半波整流提供，且下部经整流驱动信号可以由辅助驱动信号的第二半波整流提供，其中第一半波整流阻挡第一方向的电流，且第二半波整流阻挡第二方向的电流。

根据本发明，与例如AC/DC转换器或全波桥式整流器相反，所述整流可能不希望将完整信号或能量内容移动到正域或负域，而是实际上从例如下部经整流驱动信号排除大多数或全部负内容，且从例如上部经整流驱动信号排除大多数或全部正内容。剩余内容可以尽可能不变地传送。这可以是取决于几何配置，由这些信号驱动(由于音圈几何形状)的上部和下部音圈区段可以分别仅对正信号内容或负信号内容有效地操作。

根据一些实施例，提供所述上部经整流驱动信号包括使用上部整流单元处理所述辅助驱动信号，且所述提供所述下部经整流驱动信号包括使用下部整流单元处理所述辅助驱动信号。

根据一些实施例，可以通过衰减或阻挡辅助驱动信号的第一方向的电流来提供上部经整流信号。类似地，可以通过衰减或阻挡辅助驱动信号的第二方向的电流来提供下部经整流信号。辅助驱动信号的衰减和/或阻挡可以包括一个或多个整流单元。

整流单元可以包含无源整流单元。

整流单元可以通过衰减或阻挡一个第一方向的电流且使相反方向的电流通过来处理辅助驱动信号。在各种实施例中，整流单元可以处理辅助驱动信号以产生上部经整流驱动信号，且整流单元可以处理辅助驱动信号以产生下部经整流驱动信号。处理辅助驱动信号以产生上部经整流驱动信号可以包含对电流的方向的不对称响应，例如可以衰减或阻挡第一方向上的电流，同时可以允许第二方向上的电流通过到上部音圈区段。与处理辅助驱动信号以产生上部经整流信号相比，处理辅助驱动信号以产生下部经整流信号可以涉及相反的不对称响应。举例来说，可以衰减或阻挡第二方向上的电流，同时可以允许不同于第二方向的第一方向上的电流通过到下部音圈区段。

在各种实施例中，当一个或多个整流单元可以衰减或阻挡一个方向的电流时，可以类似地衰减或阻挡辅助驱动信号的同一方向的电流。

处理辅助驱动信号以提供上部经整流驱动信号的整流单元可称为上部整流单元，且处理辅助驱动信号以提供下部经整流驱动信号的整流单元可称为下部整流单元。

在各种实施例中，上部整流单元和下部整流单元可以由相似或相同组件构成，但也可以提供辅助驱动信号的相反处理。举例来说，上部整流单元可以阻挡第一方向的电流且允许第二方向上的电流通过而无实质衰减，而下部整流单元可以阻挡第二方向的电流且允许第一方向上的电流通过而无实质衰减。

在一些实施例中，上部整流单元和下部整流单元可以指代同一单元、装置、电路或电路元件，使得单个整流单元可能够基于辅助驱动信号提供上部经整流驱动信号和下部经整流驱动信号。

整流单元可以具有特征电压和/或电流阈值。低于此电压和/或电流阈值，任何供应到整流单元的电流可以被衰减或阻挡。这也可被称作正向压降。

在各种实施例中，可以集成具有某一阈值电流和/或阈值电压的整流单元。具有低于阈值电流和/或阈值电压的电流和/或电压的辅助驱动信号可以被整流单元衰减或阻挡。对于小音频信号，例如低振幅，足够行程可以由中心音圈区段产生且可能不需要从上部音圈区段和/或下部音圈区段产生的电动势来再生音频信号。在此情境下，整流单元可以阻挡或衰减到上部音圈区段的电流，且整流单元可以阻挡或衰减到下部音圈区段的电流，即阻挡两个整流单元中的两个方向的电流。如果音频信号具有充分大的振幅，使得其无法通过由中心音圈区段单独产生的行程来正确地再生，那么辅助驱动信号的电流可以大于整流单元的阈值电流和/或阈值电压。这可以允许上部音圈区段和下部音圈区段在音圈的限制内贡献于电动势的产生，从而允许行程以再生音频信号。

因此，对于小音频信号，例如低振幅，没有实质电流可以供应到上部音圈区段或下部音圈区段，这与传统音圈系统相比可以减小功率消耗和过量发热。

实际上，整流单元可以包含二极管，其可以展现在二极管的电流和/或电压限制内的不对称电导率，即针对一个方向的电流的低电阻和针对相反方向的电流的高电阻。

整流单元可以连接到音圈区段的任一连接。

根据一些实施例，上部整流单元可以包含无源整流电路，和/或所述下部整流单元可以包含无源整流电路。

在各种实施例中，上部和下部整流单元可以包含被布置成对信号进行整流的一个或多个电路。

在一些实施例中，上部整流单元和下部整流单元包含于一个电路中，使得这一个电路可能够基于辅助驱动信号提供上部经整流驱动信号和下部经整流驱动信号。

无源整流电路可以包含通过无源构件执行整流而不需要有源控制的电路。

根据本发明的实施例，所述上部整流单元和所述下部整流单元中的每一个可以包含半波整流器电路。

半波整流器电路可以包含衰减或阻挡时变输入信号的负二分之一或正二分之一且传送另二分之一的电路，其除了例如20Hz到20kHz的典型音频应用频率范围上的正向压降之外，基本上无其它衰减。合适的半波整流器电路可以包括例如单个二极管。

在一些情况下，至少在上文所提到的频率范围中可以避免所得的半波信号进行平滑或其它滤波，使得驱动信号的音频分量不会失真或被过滤。与例如AC/DC转换器或全波桥式整流器相反，整流可能不将完整信号或能量内容移动到正域或负域，而是实际上可以从例如下部经整流驱动信号排除大多数或全部负内容，且从例如上部经整流驱动信号排除大多数或全部正内容。剩余内容可以尽可能不变地传送。这是取决于几何配置，由这些信号驱动(由于音圈几何形状)的上部和下部音圈区段可以分别仅对正信号内容或负信号内容有效地操作。

在一些实施例中，上部整流单元和下部整流单元所使用的整流单元不包含全波整流器电路或全波桥式整流器。

如上文所解释，所公开的整流单元在大多数情况下不应将负信号内容镜像到信号的正部份，反之亦然。因此，在大多数情况下，整流单元不应包括例如用于全波整流的二极管桥。

根据本发明的实施例，所述上部整流单元包括二极管且所述下部整流单元包括二极管。

在各种实施例中，上部和下部整流单元各自包括二极管，例如单个二极管，或等效地耦合到单个二极管的若干二极管，例如串联或平行于同一向前方向。二极管可以指代特征在于在二极管的电流和/或电压限制内的不对称电导率的装置，即针对一个方向的电流的低电阻和针对相反方向的电流的高电阻。二极管可以包括一块半导体材料。根据本发明，不同类型的二极管包含点接触二极管、p-n接面二极管和肖特基二极管，但所公开的实施例不限于这些二极管类型。

各种二极管可以具有各种特性。二极管通常具有两个端子，且在电压和/或电流的某些特性限制内，通过二极管电流从一个端子到另一端子的电阻通常不同于反向电流的电阻。经常，通过二极管的一个方向的电流具有大电阻，使得没有实质电流可以在二极管中流动，直到击穿电压为止。在相反方向上通过二极管的电流可以具有较低电阻。

通常可能需要在二极管施加一定的临界电压(cut-in voltage)，才能使其沿低电阻方向导通。在高于此临界电压的电压，二极管可以具有低电阻且允许电流实质通过，并且在低于此临界电压的电压，二极管可以不允许电流实质通过。临界电压也可被称作正向压降或接通电压。

在各种实施例中，可以选择具有某一临界电压的二极管，使得低于此临界电压时无实质电流通过二极管。对于小音频信号，例如低振幅，行程可以不需要从上部音圈区段和/或下部音圈区段产生的电动势来再生音频信号。在此类实施例中，可以包含二极，其具有针对辅助驱动信号的电压不允许电流实质通过的临界电压，所述辅助驱动信号对应于可通过仅使用中心音圈区段产生的行程。即，如果音频信号具有可以通过由中心音圈区段产生的行程再生的振幅，那么驱动信号的电压可以小于所选择的二极管的临界电压。如果音频信号具有充分大的振幅，使得其无法通过由中心音圈区段产生的行程来再生，那么驱动信号的电压可以大于所选择的二极管的临界电压。这允许上部音圈区段和下部音圈区段在音圈的限制内贡献于电动势的产生，从而允许行程以再生音频信号。

因此对于小音频信号，例如低振幅，没有实质电流可以供应到上部音圈区段或下部音圈区段，这与传统系统相比可以减小扩音器系统的功率消耗和过量发热。

此行为可以允许二极管用作整流单元。

二极管可以允许反向电流。反向电流可以理解为可在由高电阻表征的电流的方向上流过二极管的电流。反向电流经常可以小于辅助驱动信号的电流。因此，即使二极管可以允许反向电流，对于大多数实际实施例，反向电流也不显著。

根据一些实施例，二极管可以与正向压降补偿耦合。

在使用二极管来实现整流且其中不需要正向压降的实施例中，可以补偿正向压降。举例来说，所述补偿可以包括DC电压对二极管进行正向偏置，该DC电压稍微低于二极管的正向压降，例如，针对具有0.7V的接通电压的硅二极管用0.6V的DC电压，或针对具有0.30V的接通电压的锗或肖特基二极管用0.25V。替代地可以相似量来偏移辅助驱动信号以补偿正向电压降。

在其它实施例中，正向电压降如上文所描述可为合意的，且不需要施加补偿。在一实施例中，甚至可以应用负补偿以增加正向电压降而需要较大信号来克服临界电压，进而允许选择经整流辅助驱动信号通过二极管到辅助音圈区段的所要电压。

根据本发明的实施例，所述中心驱动信号和所述辅助驱动信号可以由一个或多个放大器提供。

产生用于音圈的驱动信号可以涉及放大器。举例来说，中心驱动信号可以由放大器提供。另外，辅助驱动信号可以由放大器提供。

本发明的实施例中包含的一个或多个放大器可以包含通用放大器。

在各种实施例中，提供辅助驱动信号的放大器和提供中心驱动信号的放大器可以是同一个放大器。

根据本发明的实施例，提供上部经整流驱动信号可以包含放大所述辅助驱动信号且提供下部经整流驱动信号可以包含放大所述辅助驱动信号。

在各种实施例中，提供上部和下部经整流信号可以涉及放大器。可以基于辅助驱动信号选择性地控制此类放大器以产生经整流驱动信号。在其它情况下，未选择性地控制放大器。

根据本发明的实施例，所述辅助驱动信号可以具有不同于所述中心驱动信号的振幅。

分段音圈的个别音圈区段可以具有不同几何形状，例如，不同的绕组数目、绕组密度、音圈区段高度等。因此，辅助驱动信号具有与中心驱动信号的振幅不同的信号振幅可以是有利的。在各种实施例中，可以选择相对的振幅以提供音圈对所施加音频信号的线性响应。

根据本发明的实施例，所述辅助驱动信号可以具有与所述中心驱动信号相同的振幅。

分段音圈的个别音圈区段可以具有相同几何形状，例如，相同的绕组数目、绕组密度、音圈区段高度等。因此，辅助驱动信号具有与中心驱动信号的振幅相同的信号振幅可以是有利的。在各种实施例中，可以选择振幅以确保音圈对所施加音频信号的线性响应。

根据本发明的实施例，所述上部音圈区段可以包含第一上部音圈区段，所述下部音圈区段可以包含第一下部音圈区段，所述上部经整流信号可以包含第一上部经整流信号，所述下部经整流信号可以包含第二下部经整流信号，且所述辅助驱动信号可以包含第一辅助驱动信号；

其中沿着所述行进轴线布置的所述多个音圈区段还包括第二上部音圈区段和第二下部音圈区段，所述第二上部音圈区段和所述第二下部音圈区段分别被布置在包括所述第一上部音圈区段、所述中心音圈区段和所述第一下部音圈区段的音圈区段群组的两侧上；

其中所述施加音频信号的步骤还包括：基于所述音频信号提供第二辅助驱动信号到所述第二上部音圈区段和所述第二下部音圈区段，所述提供第二辅助驱动信号包括将第二上部经整流驱动信号提供到所述第二上部音圈区段且将第二下部经整流驱动信号提供到所述第二下部音圈区段；

其中通过用无源整流衰减所述第二辅助驱动信号的第一方向的电流，而提供所述第二上部经整流驱动信号；且

其中通过用无源整流衰减所述第二辅助驱动信号的第二方向的电流，而提供所述第二下部经整流驱动信号。

在本发明的各种实施例中，音圈可以包含中心音圈区段、第一上部音圈区段、第一下部音圈区段、第二上部音圈区段和第二下部音圈区段。在一些情况下，全部音圈区段可以沿着行进轴线布置。第一上部音圈区段和第一下部音圈区段可以被布置于中心音圈区段周围。第二上部音圈区段和第二下部音圈区段可以分别被布置在包括第一上部音圈区段、中心音圈区段和第一下部音圈区段的音圈区段群组的两侧上。第二上部音圈区段可以具有第一上部音圈区段作为最近相邻音圈区段，且第二下部音圈区段可以具有第一下部音圈区段作为最近相邻音圈区段。

当施加音频信号时，中心驱动信号可以提供到中心音圈区段，第一辅助驱动信号可以提供到第一上部音圈区段和第一下部音圈区段，且第二辅助驱动信号可以提供到第二上部音圈区段和第二下部音圈区段。提供第一辅助驱动信号可以包含使用整流单元产生第一上部经整流驱动信号且使用整流单元产生第一下部经整流驱动信号。此外，提供第二辅助驱动信号可以包含使用整流单元产生第二上部经整流驱动信号且使用整流单元产生第二下部经整流驱动信号。

可以基于使用整流单元衰减或阻挡第一辅助驱动信号的第一方向的电流而产生第一上部经整流驱动信号，可以基于使用整流单元衰减或阻挡第一辅助驱动信号的第二方向的电流而产生第一下部经整流驱动信号，可以基于使用整流单元衰减或阻挡第二辅助驱动信号的第一方向的电流而产生第二上部经整流驱动信号，且可以基于使用整流单元衰减或阻挡第二辅助驱动的第二方向的电流而产生第二下部经整流驱动信号。

在各种实施例中，整流单元可以不相同，例如，第一类型的整流单元可以负责提供第一上部经整流驱动信号和第一下部经整流驱动信号，而第二类型的整流单元可以负责提供第二上部经整流驱动信号和第二下部经整流驱动信号。

在一些实施例中，产生第一上部经整流驱动信号和第一下部经整流驱动信号的所述一个或多个整流单元可以具有第一电流和/或电压阈值，例如，电压临界电平。产生第二上部经整流驱动信号和第二下部经整流驱动信号的所述一个或多个整流单元可以具有第二电流和/或电压阈值，例如，电压临界电平。

当第一辅助驱动信号具有低于第一电流和/或电压阈值的电流和/或电压时，产生第一上部经整流驱动信号和第一下部经整流驱动信号的所述一个或多个整流单元可以衰减或阻挡第一辅助驱动信号的电流到第一上部音圈区段，且衰减或阻挡第一辅助驱动信号的电流到第一下部音圈。当第二辅助驱动信号具有低于第二电流和/或电压阈值的电流和/或电压时，产生第二上部经整流驱动信号和第二下部经整流驱动信号的所述一个或多个整流单元可以衰减或阻挡第二辅助驱动信号的电流到第二上部音圈区段，且衰减或阻挡第二辅助驱动信号的电流到第二下部音圈。

可以分别选择第一电流和/或电压阈值和第二电流和/或电压阈值，使得到行程范围外部的音圈的电流可以被衰减或阻挡。在此类实施例中，与未分段成音圈区段的现有技术扩音器中相比，功率消耗和发热可以显著更低，同时行程仍能够再生音频信号。

在这些实施例中，中心驱动信号、第一辅助驱动信号和第二辅助驱动信号可以全部相同或可以全部不同。另外，驱动信号中的两个的任何组合可以相同，其中第三驱动信号不同。

在本发明的一个实施例中，所述第一上部音圈区段可以包含第一内部辅助音圈区段，所述第二上部音圈区段可以包含第一外部辅助音圈区段，所述第一下部音圈区段可以包含第二内部辅助音圈区段，且所述第二下部音圈区段可以包含第二外部辅助音圈区段。在不同实施例中，所述第一下部音圈区段可以包含第一内部辅助音圈区段，所述第二下部音圈区段可以包含第一外部辅助音圈区段，所述第一上部音圈区段可以包含第二内部辅助音圈区段，且所述第二上部音圈区段可以包含第二外部辅助音圈区段。

根据本发明的实施例，所述上部音圈区段可以沿着所述行进轴线上的第一位移方向相对于所述中心音圈区段移位，所述下部音圈区段可以沿着所述行进轴线上的第二位移方向相对于所述中心音圈区段移位，且所述上部音圈区段和所述下部音圈区段可以围绕所述中心音圈区段对称地布置，其中所述第一位移方向和所述第二位移方向是沿着所述行进轴线的相反方向。

在各种实施例中，至少一个上部音圈区段和至少一个下部音圈区段可以被布置于中心主音圈区段周围。由于可能需要具有音圈的线性响应，因此相对于中心主音圈区段沿着平移轴线对称地分布每一个别对辅助音圈经常是有利的。对称平面可以由主音圈区段界定且可以垂直于平移轴线。

在各种实施例中，除了被布置于中心主音圈区段周围的第一上部音圈区段和第一下部音圈区段之外，至少第二上部音圈区段和第二下部音圈区段可以被布置于中心主音圈区段周围。由于可能需要具有音圈的线性响应，因此相对于中心主音圈区段沿着平移轴线对称地分布第一上部音圈区段和第一下部音圈区段经常是有利的。对称平面可以由主音圈区段界定且可以垂直于平移轴线。类似地，相对于中心主音圈区段沿着平移轴线对称地分布第二上部音圈区段和第二下部音圈区段经常是有利的。

根据本发明的实施例，所述音圈区段的高度分别可以小于、大于或是等于沿着所述行进轴线的所述气隙的高度。

传统扩音器包含高度大于沿着行进轴线的气隙的高度的音圈，以及高度小于沿着行进轴线的气隙的高度的音圈。根据所公开实施例的气隙的高度指代沿着行进轴线的气隙的延伸，且不涉及形成气隙的磁体或磁极部分之间的窄距离。高度大于沿着行进轴线的气隙的高度的音圈可以称为上悬式线圈，而高度小于沿着行进轴线的气隙的高度的音圈可以称为下悬式线圈。设计和几何形状可以基于音圈系统的既定应用。

本发明可以适用于个别音圈区段的高度小于沿着行进轴线的气隙的高度的实施例，以及个别音圈区段的高度大于沿着行进轴线的气隙的高度的实施例。

本发明此外可以适用于个别音圈区段的组合高度小于沿着行进轴线的气隙的高度的实施例，以及个别音圈区段的组合高度大于沿着行进轴线的气隙的高度的实施例。

另外，本发明可以适用于个别音圈区段的高度是与沿着行进轴线的气隙相同的高度的实施例，以及个别音圈区段的组合高度是与沿着行进轴线的气隙相同的高度的实施例。

此外，本发明可以适用于音圈区段中的任一个的高度分别小于、大于或是等于沿着行进轴线的气隙的高度的实施例。

本发明的一方面可以涉及一种扩音器的音圈驱动系统，其包括：

具有气隙的磁路；

悬置于所述气隙中的音圈，所述音圈包括沿着行进轴线布置的多个音圈区段，所述多个音圈区段包括中心音圈区段、上部音圈区段和下部音圈区段，所述上部音圈区段和所述下部音圈区段分别被布置在所述中心音圈区段的两侧上；

一个或多个无源整流单元，其被布置成将上部经整流驱动信号提供到所述上部音圈区段且将下部经整流驱动信号提供到所述下部音圈区段。

用于驱动音圈的方法可以用于扩音器的音圈驱动系统。因此，集成整流单元可以确保当选择的音圈区段未能够贡献于实质电动势的产生时，减少电流量供应到这些区段。

在传统音圈系统中，即使音圈的显著部分并不贡献于电动势的产生，电流也经常提供到整个音圈，这可能导致功率浪费，且可能导致发热而带来音圈系统上的限制。所公开实施例可以确保未能够贡献于产生电动势的音圈区段的发热和功率消耗降低。

根据本发明的实施例，一个或多个无源整流单元可以包括一个或多个整流电路。

根据本发明的实施例，一个或多个无源整流单元可以包括一个或多个二极管。

整流单元可以包括一个或多个二极管，其中二极管可以阻挡第一方向的电流到上部音圈区段，且二极管可以阻挡第二方向的电流到下部音圈区段。

根据本发明的实施例，音圈驱动系统可被布置成接收音频信号，基于所述音频信号提供中心驱动信号到所述中心音圈区段，且基于所述音频信号提供辅助驱动信号到所述一个或多个无源整流单元。

在本发明的一个实施例中，可以基于所述音频信号，例如通过音频信号的放大而产生中心驱动信号和辅助驱动信号。在其它各种实施例中，音频信号可以包含中心驱动信号和辅助驱动信号。

根据本发明的实施例，音圈驱动系统可以包含两个无源整流单元，所述两个无源整流单元中的每一个可被布置成基于所述辅助驱动信号分别提供上部经整流驱动信号或下部经整流驱动信号。

根据本发明的实施例，所述一个或多个无源整流单元中的上部整流单元可以被布置成通过衰减，例如阻挡所述辅助驱动信号的第一方向的电流来处理所述辅助驱动信号以提供所述上部经整流驱动信号；其中所述一个或多个无源整流单元中的下部整流单元可以被布置成通过衰减，例如阻挡所述辅助驱动信号的第二方向的电流来处理所述辅助驱动信号以提供所述下部经整流驱动信号；且其中所述辅助驱动信号的所述第一和第二电流方向是相反的电流方向。

如本文中所描述的音圈驱动系统可以包含如上文相对于驱动音圈的方法所描述的优点和益处中的一个或多个。因此，根据本发明的扩音器可以由于分段音圈的效率而提供扩音器内的降低功率消耗和减少发热的有益效果。

本发明的其中一方面涉及一种扩音器，其包括：振膜；被配置成接收音频信号的接口；以及音圈驱动系统。

根据本发明的音圈驱动系统可以集成到扩音器中。

本发明的各种实施例可以包含有源扩音器，且本发明的其它各种实施例可以包含无源扩音器。有源扩音器可以理解为包括信号放大技术的扩音器，其可能需要例如外部电力源或电池的电力源。无源扩音器可以包含不包括放大技术的扩音器，因此不一定需要电力源。

根据本发明的实施例，所述扩音器可以包含一个或多个放大器。

根据一些实施例，扩音器可以包括至少一个放大器。放大器可以放大音频信号以产生中心驱动信号和/或辅助驱动信号，但本发明的实施例不限于此实例。

根据本发明的扩音器可以提供与根据本发明的音圈驱动系统相同的优点中的一些或全部。举例来说，扩音器系统的未能够显著贡献于电动势产生的音圈区段的发热和功率消耗可以减少。

本申请的实施例提供了具有无源受控音圈区段的扩音器。

附图说明

将在下文中参考附图描述本发明的各种实施例，其中

图1a-图1b示出传统的扩音器设计，

图2示出根据本发明的实施例，具有包括中心音圈区段、上部音圈区段和下部音圈区段的音圈驱动系统的扩音器，

图3a-图3c为根据本发明的实施例，显示包括三个音圈区段的音圈的往复式平移，

图4a-图4b示出根据本发明的实施例的各种配置，将中心驱动信号和辅助驱动信号提供到多个音圈区段，

图5示出根据本发明的实施例的扩音器，

图6a-图6c示出根据本发明的各种配置，将中心驱动信号和辅助驱动信号施加到多个音圈区段，

图7a-图7b示出根据本发明的各种实施例的音圈区段的配置，以及

图8示出根据本发明的各种实施例的驱动信号的优选处理。

附图标记列表

1 音圈

2 磁路

3 气隙

4 行进轴线

5 向上方向

6 向下方向

7 振膜

12 放大器

13 电力供应单元

16 整流单元

17 二极管

21 中心音圈区段

22a 上部音圈区段

22b 下部音圈区段

23a 第一上部音圈区段

23b 第一下部音圈区段

24a 第二上部音圈区段

24b 第二下部音圈区段

30 音频信号

40 驱动信号

41 中心驱动信号

42 辅助驱动信号

43a 上部经整流驱动信号

43b 下部经整流驱动信号

44a 上部经整流驱动信号输出

44b 下部经整流驱动信号输出

45 中心驱动信号输出

46 驱动信号输入

47 驱动信号输出

48 辅助驱动信号输出

50 扩音器

51 音圈驱动系统

52 接口

P1 中心驱动信号的信号图

P2 辅助驱动信号的信号图

P3 上部经整流驱动信号的信号图

P4 下部经整流驱动信号的信号图

具体实施方式

图1a(现有技术)示出传统扩音器的剖视图。图1b(现有技术)示出在图1a中的线1b-1b处的截面图。两个同心对准的磁性部件设置于扩音器内形成磁路。这些磁性部件可以被布置成使得圆形气隙3形成于磁路2内。

包括多个线圈绕组的音圈1可以进一步悬置于气隙3内。音圈1的绕组可以被布置成，使得当电流通过线圈1时，电动势可以在气隙3内平移音圈1，进而使得薄膜或振膜7被致动。交流电可以造成振膜7的往复移动，这产生声学的声音信号。

参看图2，示出根据本发明的一些实施例的音圈驱动系统51。音圈驱动系统51包括由两个同心对准的磁性部件形成的磁路2。磁性部件可以是永磁体或金属磁极。磁路2可以被布置成使得圆形的气隙3形成于由两个磁性部件所限制的磁路2之内。圆形的气隙3是一定体积的空气，呈体积的形式，设置在两个不同宽度且轴向对准的圆柱体之间。

关于所公开的实施例，可以使用各种可替代的基于音圈的扬声器配置或将其并入本文描述的原理。举例来说，此类配置可以包含磁路和气隙的变体，包含永磁体、磁极片、前后极板的各种配置，以及气隙的各种配置，包含如上文所描述的圆形气隙、线性的、多边形的、不规则的、一个或几个气隙等。本发明不限于附图中示出的磁路和气隙配置，而是可以轻易应用于其它以音圈为基础的换能器。

音圈1可以悬置于气隙3内。音圈1包括多个音圈区段21-22b，其中中心音圈区段21可以被布置成居中位置，被上部音圈区段21a和下部音圈区段21b环绕，所述上部音圈区段和下部音圈区段分别被布置在所述中心音圈区段的两侧。音圈区段可以沿着音圈1的行进轴线4轴向对准。每一音圈区段包括多个金属绕组，盘绕内部磁性部件和行进轴线4，如图2中所见。音圈区段可以机械地耦合但不一定电耦合，从而形成音圈1。机械耦合可以包括支撑件，例如管、网或线结构的支撑件，其可以是纸板、塑料或金属的，例如箔。

音圈区段21-22b可以被配置成使得当电流通过至少部分地位于磁路2的气隙3内的音圈区段21-22b时，电动势可以沿着行进轴线4平移特定音圈区段21-22b。由于音圈区段21-22b是音圈1的机械耦合部件，因此由音圈区段21-22b中的任一个产生的电动势都可以沿着行进轴线4平移整个音圈1。音圈1沿着行进轴线4的平移可以导致音圈1推动和拉动扩音器50的振膜7。振膜7的移动产生声学的声音信号。

音圈1和振膜7的耦合可以通过上文所提到的音圈区段的机械耦合来建立，例如塑料箔管，或可以含有另外的支撑部件(例如，弹波和振膜围绕，或其它配置)。音圈1的空闲位置(idle position)可以受支撑部件控制，所述支撑部件可以是例如弹波和/或振膜围绕以及框架。当空闲时，总音圈高度可以在气隙中位于中心，使得如实施例中所图示的三个音圈区段，中间音圈区段可以对准磁路和气隙。

由于磁场基本上位于磁路2中的气隙3内，因此在施加电流后，仅至少部分地定位在气隙内的音圈区段21-22b可以即刻实质地产生电动势。大体上，气隙内含有的特定音圈区段越多，在施加电流后即刻产生的电动势越高。参考图2所示的特定布置，仅音圈区段21完全或部分地设置于气隙3内，而音圈区段22a和22b完全设置于气隙3之外。由于磁场密度在气隙3内最高，且在气隙3外部快速减小，因此音圈区段21可以产生实质电动势来平移音圈1，而音圈区段22a和22b离气隙3较远，而使得将电驱动功率转换为电动势的效率，与音圈区段21将电驱动功率转换为电动势的效率，两者相比，前者相当低且实际上不显著。

当施加电驱动功率时，远离气隙3位置的音圈区段21-22b，其绕组可能导致音圈发热，但仅使音圈1稍微地沿着行进轴线4平移。因此，如上文所描述，可能有利的是，对在特定时间未设置于气隙内的音圈区段21-22b(例如，22a-22b)避免施加功率，或在特定时间至少部分地未设置于气隙内避免施加功率。

大体上，扩音器系统旨在在音圈1的行程(excursion)中再生音频信号30，其中所述行程指代音圈1相对于其静置位置的位置。音频信号30可以包括变化的声音强度的表示(representation)，这可能需要变化行程以再生音频信号。因此，音频信号30可能需要某一范围的行程，其可通过利用可由中心音圈区段21产生的电动势来建立，以用于再生音频信号30。另一音频信号30的再生可能需要某一范围的行程，其可通过利用中心音圈区段21连同上部音圈区段22a和下部音圈区段22b一起来建立。

参看图2，音圈区段21-22b可分别接收驱动信号41、43a-43b。这些驱动信号可以由任何构件提供，例如由控制器、放大器或外部源提供。中心音圈区段21可以接收中心驱动信号41，上部音圈区段22a可以接收上部经整流驱动信号43a，且下部音圈区段22b可以接收下部经整流驱动信号43b。上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b可以是基于辅助驱动信号42的驱动信号。辅助驱动信号42和中心驱动信号41可以是基于音频信号30或甚至相同于音频信号30。

驱动信号41、43a-43b可以包含实际电信号，其通过相应音圈区段21-22b以产生使音圈1沿着行进轴线4平移的电动势。驱动信号41-43b可以经由例如电缆或导线的通道或其它电连接，以提供到音圈区段21-22b。

在图2所示的示例性实施例中，中心驱动信号41和辅助驱动信号42可以包含音频信号30，但也可以利用其它配置。

上部和下部经整流驱动信号43a-43b可以基于辅助驱动信号42而从整流单元16分派出来。整流单元或无源整流单元可以不对称地处理电流。举例来说，整流单元可以第一方式响应于第一方向上的电流，且可以第二不同方式响应于第二不同方向上的电流。

优选地，整流单元可以衰减或阻挡一个方向的电流，且允许相反方向的电流通过。

整流单元16的实例可以包含二极管17，在二极管的电流和/或电压限制内，其可包含不对称的电导(asymmetric conductance)，即一个电流方向的低电阻和相反方向电流的较高电阻。

图2所示的示例性实施例的两个整流单元16可以实施成阻挡相反方向的电流。因此，当辅助驱动信号42的电流在一个方向上流动时，此电流可以流到下部音圈区段22b，而其向上部音圈22a区段的流动会被阻挡。类似地，当辅助驱动信号的电流在相反方向上流动时，此电流可以流到上部音圈区段22a，而其向下部音圈区段22b的流动会被阻挡。下文进一步描述此情形。

下部音圈区段22b在静置位置完全或部分地在气隙之外，对于一个方向的驱动信号电流，下部音圈区段22b可以朝向气隙平移，而对于相反方向的电流，其远离气隙平移。当下部音圈区段22b平移远离气隙时，不能产生实质电动势，通过实施整流单元16，有可能衰减或阻挡辅助驱动信号42的电流流到所述下部音圈区段。相同原理适用于上部音圈区段22a，例如其中衰减或阻挡电流的方向应当是相反的。

由于取决于磁场定向，驱动信号的电流的每一方向可与音圈的平移或行程的某一方向有关，因此可以利用整流单元来限制电流，在上部和下部音圈区段22a-22b平移远离气隙时，限制流到所述上部和下部音圈区段的电流。特别地，上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b可以被布置成，提供在适当电流方向上流动的电流可产生音圈1上的电动势，使得施加的音频信号30通过音圈的行程正确地再生。

根据音圈区段21-22b的相对定位和尺寸设定，可以多个方式配置音圈1的音圈区段21-22b。在示出的实施例中，音圈1包括三个音圈区段21-22b，但也可以利用各种其它数目的音圈区段和音圈区段几何形状。举例来说，在各种实施例中，可以改变音圈几何形状，或可以增加包含的音圈的数目(例如，增加到五个音圈区段)。包含五个音圈的音圈配置可以包含一个中心音圈区段、两个上部音圈区段和两个下部音圈区段，其中上部和下部音圈区段中的每一个可以分别连接到不同整流单元。

参看图3a-图3c，根据本发明的一些实施例示出音圈1的动作表现。

图3a示出在音频信号的施加期间的一个特定时刻的音圈1，所述音圈包括中心音圈区段21、上部音圈区段22a和下部音圈区段22b。在所表示的时间，再生音频信号所需的行程可单独由中心音圈区段21产生。根据辅助驱动信号42的电流方向，可以朝向上部音圈区段22a或下部音圈区段22b衰减或阻挡电流。

在一些实施例中，可以实施设定电流和/或电压阈值，使得在与图3a所示相似的时刻没有电流提供到上部音圈区段22a或下部音圈区段22b。

在图3b中，在示出的时刻施加音频信号，使得音圈1在向上方向5上平移。因此，中心驱动信号41和辅助驱动信号42的电流方向，可以是衰减或阻挡朝向上部音圈区段22a的流动方向。

可替代地，在图3c中，在所表示的时刻施加音频信号，使得音圈1在向下方向6上平移。因此，驱动信号41和辅助驱动信号42的电流方向，可以是衰减或阻挡朝向下部音圈区段22b的流动方向。

图4a-图4b示出均包含放大技术的各种实施例。

在图4a中，音频信号30经由接口52提供到放大器12。放大器12由电力供应单元(Power Supply Unit,PSU)13供电，所述电力供应单元例如电池、DC电力供应器或AC-DC电力供应器。放大器12具有两个输出通道，其中分别提供中心驱动信号41和辅助驱动信号42。根据本发明，放大器12可以提供两个相同放大率或两个不同放大率的两个输出。中心驱动信号41发送到中心音圈区段21，且辅助驱动信号42发送到整流单元16以产生上部经整流信号43a和下部经整流信号43b，它们分别被提供到上部音圈区段22a和下部音圈区段22b。

在图4b中，音频信号30经由接口52提供到放大器12，其中放大器12由电力供应单元13供电。放大器12具有一个输出通道，其中提供的信号，既用作为中心驱动信号41又用作为辅助驱动信号42。一个通道将信号导引到中心音圈区段21，且其它两个通道附接到二极管17，所述二极管在示出的实施例中用做为整流单元16。二极管17以相反方向连接，使得一个方向的电流主要提供到下部音圈区段22b，而相反方向的电流主要提供到上部音圈区段22a。

在整流单元16中利用一个或多个二极管17，但不限于此，放大器12包含具有一个或多个输出通道的实施例，所公开的任何实施例，二极管可以单独或合并用于整流单元中。

图5显示扩音器50。扩音器50接收音频信号30，所述音频信号施加于音圈驱动系统51。

根据本发明的扩音器可以包含无源扩音器，无源扩音器可以不需要电力源但可以包含预放大的音频信号，或者扩音器可以包含有源扩音器，有源扩音器可以包含电力源，例如用于内部放大，例如当接收线路电平(line level)或接收数字音频信号时的放大。

图6a-图6c示出根据本发明的实施例，中心驱动信号41和辅助驱动信号42的各种配置。

在图6a中，输入的驱动信号46提供到音圈1。驱动信号46作为中心驱动信号41被提供到中心音圈区段21，且被提供到两个二极管17，以产生上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b。以相反方向设置二极管17，使得上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b各包括电流分别在相反方向上流动。递送到音圈区段21-22b的电流经由输出通道44a-45被导引出。这些通道经电连接以提供音圈1的单个电流输出47。

在图6b中，输入的驱动信号46提供到音圈1。在此情况下，驱动信号46作为中心驱动信号41仅提供到中心音圈区段21。信号的电流经由输出通道45离开中心音圈区段21。此输出通道提供辅助驱动信号42，所述辅助驱动信号提供到两个二极管17以产生上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b。以相反方向装设二极管17，使得上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b各包括电流分别在相反方向上流动。上部和下部经整流驱动信号43a-43b的电流分别通过输出通道44a-44b离开上部和下部音圈区段22a-22b，所述输出通道经电连接以提供音圈1的单个电流输出47。

在图6c中，中心驱动信号41和辅助驱动信号42可以提供到音圈1。中心驱动信号41提供到中心音圈区段21，而辅助驱动信号42提供到两个二极管17以产生上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b。以相反方向装设二极管17，使得上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b各包括电流分别在相反方向上流动。

中心驱动信号41的电流通过输出通道45离开中心音圈区段21，且上部和下部经整流驱动信号43a-43b的电流通过输出通道44a-44b离开上部和下部音圈区段22a-22b，所述输出通道经电连接以提供单个辅助电流输出48。

图6a-图6c中示出的实施例可以利用二极管17作为整流单元16，但所公开实施例不限于使用二极管17。此外，所公开实施例是通过无源整流提供经整流驱动信号的实例，但也可以利用其它配置。

图7a示出本发明的替代实施例，其中音圈1包括五个相异的音圈区段，包含第二上部音圈区段24a、第一上部音圈区段23a、中心音圈区段21、第一下部音圈区段23b和第二下部音圈区段24b。上部和下部音圈区段23a-24b可以与上文关于包括上部音圈区段22a和下部音圈区段22b的音圈1所描述类似地连接到整流单元16。换句话说，包括五个相异的音圈区段的音圈1可以包括例如四个整流单元16。在此实施例中，可以使用四个整流单元16，例如利用二极管17，然而在本发明的其它实施例中，对于包括五个相异的音圈区段的音圈1可以使用更少的整流单元16。作为实例，可以使用一个或多个整流电路，例如两个整流电路，将经整流驱动信号提供到音圈区段。

因此，当一个或多个驱动信号提供到音圈1时，第一方向的电流可以提供到第一下部音圈区段23b和第二下部音圈区段24b，且第二方向的电流可以提供到第一上部音圈区段23b和第二上部音圈区段24b。

将经整流信号提供到上部和下部音圈区段23a-24b的整流单元16可以具有不同的电流和/或电压阈值。此类阈值可以确保当不需要时电流不会提供到音圈区段。因此，当音圈区段24a-24b不需要产生电动势以辅助音圈1的移动时，连接到外部音圈区段24a-24b的整流单元16可以衰减或阻挡电流。此外，当音圈区段23a-23b不需要产生电动势以再生施加的音频信号时，连接到音圈区段23a-23b的整流单元16可以衰减或阻挡电流。可以选择电流和/或电压阈值，使得再生音频信号可在全部音圈1的限制内无失真，同时最小电流可以供应到不在气隙内的音圈区段且因此不产生显著电动势。

图7b示出本发明的另一替代实施例，其中音圈1的个别音圈区段的高度小于沿着轴线4行进方向的气隙3。

当中心音圈区段21在气隙外部时，即当中心音圈区段21离开气隙且另一音圈区段22a-22b进入气隙时，上部音圈区段22a或下部音圈区段22b可产生电动势以平移音圈1获得极大行程。在此类实施例中，即使中心音圈区段21离开气隙3，音频信号30也可以通过行程再生而无失真。

图8表示基于辅助驱动信号42产生上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b的方法。

P1-P4四张图分别代表在不同阶段的驱动信号。这些图表描述了随着时间而变化的驱动信号的振幅。P1-P4四张图上示出的零点表示其中在相应音圈区段中无电流的驱动信号的时间点。

在图8中示出的示例性实施例中，中心驱动信号41提供到中心音圈区段21，其中P1图代表中心驱动信号。另外，提供辅助驱动信号42，其中P2图代表辅助驱动信号42。在此实施例中，P1图中的中心驱动信号和P2图中的辅助驱动信号，显示出具有相似振幅。在各种其它实施例中，中心驱动信号和辅助驱动信号的实际电流和/或电压可以不相同，即信号的振幅/增益等可以不同。

辅助驱动信号42可以提供到整流单元16以产生上部经整流驱动信号43a和下部经整流驱动信号43b。因此，由于提供辅助驱动信号42，因此第一方向的电流可以提供到下部音圈区段22b，且第二不同方向的电流可以提供到上部音圈区段22a。这在P3图和P4图中示出，P3图表示上部经整流驱动信号43a，P4表示下部经整流驱动信号43b。在P3图中，信号负的部分不存在，而在P4图中，信号正的部分不存在。在此实施例中，根据电流的方向，没有辅助驱动信号的电流可以提供到上部音圈区段22a或下部音圈区段22b。

Claims (25)

1.一种用于驱动扩音器的音圈的方法，其包括以下步骤：

提供具有气隙的磁路和悬置于所述气隙中的音圈；

将音频信号施加到悬置于所述气隙中的所述音圈，以产生使所述音圈沿着行进轴线移动的电动势；

其中

所述音圈包括沿着所述行进轴线布置的多个音圈区段，所述多个音圈区段包括中心音圈区段、上部音圈区段和下部音圈区段，所述上部音圈区段和所述下部音圈区段分别被布置在所述中心音圈区段的两侧；

其中所述施加音频信号的步骤包括：基于所述音频信号提供中心驱动信号到所述中心音圈区段，且基于所述音频信号提供辅助驱动信号到所述上部音圈区段和所述下部音圈区段，所述提供辅助驱动信号包括将上部经整流驱动信号提供到所述上部音圈区段且将下部经整流驱动信号提供到所述下部音圈区段；

其中通过用无源整流衰减所述辅助驱动信号的第一方向的电流，以提供所述上部经整流驱动信号；

其中通过用无源整流衰减所述辅助驱动信号的第二方向的电流，以提供所述下部经整流驱动信号；以及

其中所述辅助驱动信号的电流的所述第一和第二方向是相反的电流方向。

2.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部经整流驱动信号是通过对所述第一方向的电流中的所述辅助驱动信号进行整流来提供的，且其中所述下部经整流驱动信号是通过对所述第二方向的电流中的所述辅助驱动信号进行整流来提供的。

3.根据权利要求2所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中对所述辅助驱动信号进行的所述整流是半波整流。

4.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部经整流驱动信号的所述提供步骤包括：使用上部整流单元处理所述辅助驱动信号，且所述下部经整流驱动信号的所述提供步骤包括：使用下部整流单元处理所述辅助驱动信号。

5.根据权利要求4所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部整流单元包括无源整流电路，且其中所述下部整流单元包括无源整流电路。

6.根据权利要求5所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部整流单元和所述下部整流单元中的每一个包括半波整流器电路。

7.根据权利要求6所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部整流单元和所述下部整流单元所使用的整流单元不包括全波整流器电路或全波桥式整流器。

8.根据权利要求6所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部整流单元包括二极管且其中所述下部整流单元包括二极管。

9.根据权利要求8所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述二极管与正向压降补偿耦合。

10.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述中心驱动信号和所述辅助驱动信号由一个或多个放大器提供。

11.根据权利要求10所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述一个或多个放大器是通用放大器。

12.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述提供上部经整流驱动信号包括放大所述辅助驱动信号，且其中所述提供下部经整流驱动信号包括放大所述辅助驱动信号。

13.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述辅助驱动信号具有不同于所述中心驱动信号的振幅。

14.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述辅助驱动信号具有与所述中心驱动信号相同的振幅。

15.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部音圈区段是第一上部音圈区段，所述下部音圈区段是第一下部音圈区段，所述上部经整流信号是第一上部经整流信号，所述下部经整流信号是第二下部经整流信号，且所述辅助驱动信号是第一辅助驱动信号；

其中沿着所述行进轴线布置的所述多个音圈区段还包括第二上部音圈区段和第二下部音圈区段，所述第二上部音圈区段和所述第二下部音圈区段分别被布置在包括所述第一上部音圈区段、所述中心音圈区段和所述第一下部音圈区段的音圈区段群组的两侧上；

其中所述施加音频信号的步骤还包括：基于所述音频信号提供第二辅助驱动信号到所述第二上部音圈区段和所述第二下部音圈区段，所述提供第二辅助驱动信号包括将第二上部经整流驱动信号提供到所述第二上部音圈区段且将第二下部经整流驱动信号提供到所述第二下部音圈区段；

其中通过用无源整流衰减所述第二辅助驱动信号的第一方向的电流，以提供所述第二上部经整流驱动信号；且

其中通过用无源整流衰减所述第二辅助驱动信号的第二方向的电流，以提供所述第二下部经整流驱动信号。

16.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述上部音圈区段沿着所述行进轴线上的第一位移方向相对于所述中心音圈区段移位，所述下部音圈区段沿着所述行进轴线上的第二位移方向相对于所述中心音圈区段移位，且所述上部音圈区段和所述下部音圈区段围绕所述中心音圈区段对称地布置，其中所述第一位移方向和所述第二位移方向是沿着所述行进轴线的相反方向。

17.根据权利要求1所述的用于驱动扩音器的音圈的方法，其中所述音圈区段的高度分别小于、大于、或等于沿着所述行进轴线的所述气隙的高度。

18.一种扩音器的音圈驱动系统，其包括：

具有气隙的磁路；

悬置于所述气隙中的音圈，所述音圈包括沿着行进轴线布置的多个音圈区段，所述多个音圈区段包括中心音圈区段、上部音圈区段和下部音圈区段，所述上部音圈区段和所述下部音圈区段分别被布置在所述中心音圈区段的两侧上；

一个或多个无源整流单元，其被布置成将上部经整流驱动信号提供到所述上部音圈区段且将下部经整流驱动信号提供到所述下部音圈区段。

19.根据权利要求18所述的扩音器的音圈驱动系统，其中所述一个或多个无源整流单元包括一个或多个整流电路。

20.根据权利要求19所述的扩音器的音圈驱动系统，其中所述一个或多个无源整流单元包括一个或多个二极管。

21.根据权利要求18所述的扩音器的音圈驱动系统，其中所述音圈驱动系统被布置成接收音频信号，基于所述音频信号提供中心驱动信号到所述中心音圈区段，且基于所述音频信号提供辅助驱动信号到所述一个或多个无源整流单元。

22.根据权利要求18所述的扩音器的音圈驱动系统，其中所述音圈驱动系统包括两个无源整流单元，所述两个无源整流单元中的每一个被布置成，基于所述辅助驱动信号分别提供上部经整流驱动信号或下部经整流驱动信号。

23.根据权利要求22所述的扩音器的音圈驱动系统，其中所述一个或多个无源整流单元中的上部整流单元被布置成，通过衰减所述辅助驱动信号的第一方向的电流，来处理所述辅助驱动信号，以提供所述上部经整流驱动信号；

其中所述一个或多个无源整流单元中的下部整流单元被布置成，通过衰减所述辅助驱动信号的第二方向的电流，来处理所述辅助驱动信号，以提供所述下部经整流驱动信号；且

其中所述辅助驱动信号的电流的所述第一和第二方向是相反的电流方向。

24.一种扩音器，其包括：振膜；被配置成接收音频信号的接口；以及根据权利要求18所述的音圈驱动系统。

25.根据权利要求24所述的扩音器，其中所述扩音器包括一个或多个放大器。

Images