CN113315479B - 音频功率放大器多主一备的主备切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频功率放大器多主一备的主备切换装置及方法，包括上位机、主音频功率放大设备、选择单元和备用音频功率放大设备；各主音频功率放大设备的输出端分别对应连接各选择单元的第一输入端，通过各选择单元的输出端连接到对应扩声系统；每个备用音频功率放大设备的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的第二输入端；主音频功率放大设备、备用音频功率放大设备通过通讯模块连接到上位机。本发明可以实现多台主音频功率放大器仅需要配一台备用音频功率放大器，具有结构简单、节约硬件资源以及成本更低的优点。

Description

音频功率放大器多主一备的主备切换装置及方法

技术领域

本发明涉及广播技术领域，特别涉及一种音频功率放大器多主一备的主备切换装置及方法。

背景技术

目前的广播系统中，音频功率放大器承担着功率放大的任务，需要高电压、高电流的驱动才能工作，容易产生过温、过流、瞬时保护、元器件损坏等等故障，是广播系统的薄弱环节。在一些重要扩声场合，为了保证广播系统的工作稳定性，通常采用主备音频功率放大器替换的方法，来实现功放环节连续工作的可靠性。传统的音频功率放大器主备切换器是由一台主音频功率放大器与一台备用音频功率放大器组成，但不能满足多路音频输入扩声的需求；后来又在此基础上发展成为多主多备音频功率放大器替换的工作方式，即每台主音频功率放大器都配一台备用音频功率放大器，但此种工作方式需要配备多台备用音频功率放大器，而实际音频播放中，很少出现多台音频功率放大器同时出现故障的情况，因此这种方式浪费硬件资源，效率较低并且提高了广播的成本。

通常是依靠检测音频功率放大器后级音频放大信号的放大倍数来判断是否发生故障及进行切换，但该方式音频功率放大器主备切换器的检测模块工作时，输入音频检测信号时前置音量需要调节到最大才能检测音频功率放大器后级的音频信号放大倍数，从而做出判断，操作繁琐且效率极低。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种音频功率放大器多主一备的主备切换装置，通过该切换装置，可以实现多台主音频功率放大器仅需要配一台备用音频功率放大器，具有结构简单、节约硬件资源以及成本更低的优点。

本发明第二目的在提供一种音频功率放大器多主一备的主备切换方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种音频功率放大器多主一备的主备切换装置，包括上位机、主音频功率放大设备、选择单元和备用音频功率放大设备；

各主音频功率放大设备的输出端分别对应连接各选择单元的第一输入端，通过各选择单元的输出端连接到对应扩声系统；

每个备用音频功率放大设备的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的第二输入端；

所述主音频功率放大设备、备用音频功率放大设备通过通讯模块连接到上位机。

优选的，所述通讯模块为有线通讯模块或无线通讯模块，无线通讯模块为WIFI模块、蓝牙模块或zigbee模块；所述有线通讯模块为TCP/IP互联网通讯模块。

优选的，主音频功率放大设备和备用音频功率放大设备均包括：主控单元、音频解码单元和功率放大器；所述主控单元的IO端口连接音频解码单元的输入端，音频解码单元的输出端连接功率放大器；主控单元通过通讯模块连接到上位机；

主音频功率放大设备中，功率放大器的输出端连接选择单元的第一输入端，通过选择单元的输出端连接到对应的扩声系统；主控单元连接选择单元的选择控制端；

备用音频功率放大设备中，功率放大器的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备所连接选择单元的第二输入端。

更进一步的，所述主音频功率放大设备中，还包括故障检测单元，所述故障检测单元分别连接功率放大器和主控单元。

更进一步的，主音频功率放大设备中，故障检测单元包括光电耦合器，光电耦合器的输入端连接功率放大器，光电耦合器的输出端连接主控单元。

更进一步的，所述主控单元为单片机，所述上位机为计算机或服务器。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于本发明第一目的所述装置实现的音频功率放大器多主一备的主备切换方法，该方法包括：

上位机通过通讯模块实时获取各主音频功率放大设备反馈的信息，针对于各主音频功率放大设备，判定所反馈的信息是否为故障信息：

若否，进行如下控制：

控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元第一输入端和输出端连通；

上位机通过通讯模块发送音频信号到主音频功率放大设备，由主音频功率放大设备进行功率放大后，通过主音频功率放大设备输出端所连接选择单元输出音频信号到扩声系统中；

若是，进行如下控制：

控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元第二输入端和输出端连通；

上位机通过通讯模块将音频信号发送到备用音频功率放大设备中，由备用音频功率放大设备进行功率放大后，通过主音频功率放大设备输出端所连接选择单元输出音频信号到对应扩声系统中；

直到主音频功率放大设备反馈的故障信息消失时，控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第一输入端和输出端连通，并且上位机将音频信号恢复发送到主音频功率放大设备中，停止将音频信号发送到备用音频功率放大设备。

优选的，在主音频功率放大设备中，故障检测单元实时检测其中功率放大器的故障状态，在主音频功率放大设备的功率放大器出现故障时，发送故障信息给主控单元，由主控单元反馈到上位机。

优选的，在主音频功率放大设备中，当主控单元未获取到功率放大器的故障信息时，控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第一输入端和输出端连通；

在主音频功率放大设备中，当主控单元为获取到功率放大器的故障信息时，控制主音频功率放大设备所连接选择单元的第二输入端和输出端连通。

优选的，，还包括如下步骤：

上位机为各主音频功率放大设备分别配置对应的备用音频功率放大设备，其中多个主音频功率放大设备对应配置一个备用音频功率放大设备，各主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的第二输入端分别连接到所配置备用音频功率放大设备的输出端；

在主音频功率放大设备中功率放大器出现故障时，上位机将发送给该主音频功率放大设备的音频信号发送到其所配置的备用音频功率放大设备中；

当配置同一个备用音频功率放大设备的其中多个主音频功率放大设备先后分别出现故障时，先出现故障的主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该先出现故障的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份；在备份过程中，针对于后出现故障的主音频功率放大设备输出端，则需要先出现故障的主音频功率放大设备故障消失时，才将后出现故障的主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该后出现故障的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份；

针对配置同一个备用音频功率放大设备的多个主音频功率放大设备设置优先级，当配置同一个备用音频功率放大设备的其中多个主音频功率放大设备同时出现故障时，上位机发送相应的指令到多个主音频功率放大设备，使得优先级更高的主音频功率放大设备的输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该优先级更高的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明音频功率放大器多主一备的主备切换装置及方法，其中包括上位机、主音频功率放大设备、选择单元和备用音频功率放大设备；其中各主音频功率放大设备的输出端分别对应连接各选择单元的一个输入端，通过各选择单元的输出端连接到对应扩声系统；每个备用音频功率放大设备的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的另一输入端；主音频功率放大设备、备用音频功率放大设备通过通讯模块连接到上位机。基于本发明上述装置，可以实现多台主音频功率放大器仅需要配一台备用音频功率放大器，实现多主一备的方案，即一个备用音频功率放大设备作为多个主音频功率放大设备的备用设备，当任何一个主音频功率放大设备出现故障时，均可以通过这一个备用音频功率放大设备进行代替，具有灵活配置、结构简单、节约硬件资源以及成本更低的优点。

(2)本发明音频功率放大器多主一备的主备切换装置中，各主音频功率放大设备中包括了故障检测单元，其中故障检测单元可以是光耦合器，光电耦合器的输入端连接功率放大器的输出端，光电耦合器的输出端连接主控单元，基于光电耦合器可以简单方便的检测出功率放大器是否出现故障，从而使得主音频功率放大设备和备用音频功率放大设备之间实现自动切换，避免现有技术中需要将功率放大器前置音量调节到最大，才能实现故障检测的问题，具有故障检测容易实现且结构简单的优点。

附图说明

图1是本发明装置结构原理框图。

图2是本发明方法的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种音频功率放大器多主一备的主备切换装置，如图1中所示，包括上位机、主音频功率放大设备、选择单元和备用音频功率放大设备。其中：

各主音频功率放大设备的输出端分别对应连接各选择单元的第一输入端，通过各选择单元的输出端连接到对应扩声系统；本实施例中，各主音频功率放大设备分别配置有对应扩声系统。

每个备用音频功率放大设备的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的第二输入端。本实施例中，多个主音频功率放大设备配置一个备用音频功率放大设备。各主音频功率放大设备分别配置一个选择单元，如图1中所示，各主音频功率放大设备输出端分别连接其所配置的选择单元的第一输入端，并且该选择单元的第二输入端连接到主音频功率放大设备所配置的备用音频功率放大设备的输出端。

主音频功率放大设备、备用音频功率放大设备通过通讯模块连接到上位机。在本实施例中，主音频功率放大设备、备用音频功率放大设备与上位机之间的通讯模块可以是有线通讯模块或无线通讯模块，无线通讯模块可以为WIFI模块、蓝牙模块或zigbee模块等；有线通讯模块可以是TCP/IP互联网通讯模块。

在本实施例中，主音频功率放大设备和备用音频功率放大设备均包括以下部件：主控单元、音频解码单元和功率放大器；主控单元的IO端口连接音频解码单元的输入端，音频解码单元的输出端连接功率放大器；主音频功率放大设备和备用音频功率放大设备的主控单元均通过通讯模块连接上位机，如图1中所示，上位机可以通过TCP/IP互联网通讯模块与主音频功率放大设备和备用音频功率放大设备的主控单元进行通讯连接。

主音频功率放大设备中，功率放大器的输出端连接选择单元的一个输入端，通过选择单元的输出端连接到对应的扩声系统；主控单元连接选择单元的选择控制端，用于控制选择单元中与输出端相通的输入端。

备用音频功率放大设备中，功率放大器的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备所连接选择单元的第二输入端。

在本实施例中，主音频功率放大设备中还包括故障检测单元，故障检测单元分别连接功率放大器和主控单元，用于检测功率放大器是否出现故障，并且将检测到的故障信息发送到主控单元。在本实施例中，故障检测单元包括光电耦合器，光电耦合器的输入端连接功率放大器，光电耦合器的输出端连接主控单元。其中，当功率放大器的输出端有信号输出时，光电耦合器的输出端将发送相应的电平信号给主控单元，主控单元可以根据从光电耦合器中接收到的电平信号判定功率放大器是否出现故障。具体的，光电耦合器的输入正端依次连接电阻R1和电容C1后连接到功率放大器的音频输出端，电阻R1和电容C1连接的一端连接NPN三极管Q的发射极，NPN三极管的集电极连接二极管D1的阴极，二极管D的阳极连接功率放大器的音频输出，三极管Q的基极通过电阻R2连接二极管D2的阴极，三极管的基极连接瞬态抑制二极管Z1的阴极，瞬态抑制二极管Z1的阳极连接光电耦合器的输入负端，光电耦合器的输入负端连接瞬态抑制二极管Z2阳极，瞬态抑制二极管Z2的阴极连接三极管Q的发射极。光电耦合器的输出正端连接主控单元，光电耦合器的输出负端连接到功率放大器的音频公共输出端。

在本实施例中，上位机可以是计算机、服务器等设备，主控单元可以使用单片机。

本实施例的装置，可以实现多台主音频功率放大器仅需要配一台备用音频功率放大器，实现多主一备的方案，即一个备用音频功率放大设备作为多个主音频功率放大设备的备用设备，当任何一个主音频功率放大设备出现故障时，均可以通过这一个备用音频功率放大设备进行代替，此时，上位机发送的音频信号通过备用音频功率放大设备和选择单元输入到主音频功率放大器对应的扩声系统中，具有结构简单、节约硬件资源以及成本更低的优点。

实施例2

本实施例公开了一种基于实施例1所述的装置实现的音频功率放大器多主一备的主备切换方法，如图2中所示，具体步骤如下：

(1)上位机为各主音频功率放大设备分别配置对应的备用音频功率放大设备，具体的上位机可以基于主音频功率放大设备、备用音频功率放大设备的IP地址，通过软件进行配置。其中多个主音频功率放大设备对应配置一个备用音频功率放大设备，各主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的第二输入端分别连接到所配置备用音频功率放大设备的输出端。

(2)上位机通过通讯模块实时获取各主音频功率放大设备主控单元反馈的信息，并且针对于各主音频功率放大设备，判定其主控单元所反馈信息是否为故障信息；

若否，进行如下控制：

A1、主音频功率放大设备主控单元控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第一输入端和输出端连通，该输入端连接了主音频功率放大设备的输出端；

A2、上位机通过通讯模块发送音频信号到主音频功率放大设备，通过主音频功率放大设备进行功率放大，主音频功率放大设备放大处理后的音频信号，由选择单元的第一输入端输入，然后输出到扩声系统中，由扩声系统实现音频信号的播放。

若是，进行如下控制：

B1、主音频功率放大设备主控单元控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，该输入端连接了备用音频功率放大设备的输出端；

B2、上位机通过通讯模块将音频信号发送到主音频功率放大设备对应所配置的备用音频功率放大设备中，通过备用音频功率放大设备进行功率放大，备用音频功率放大设备放大处理后的音频信号，由主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端输入，然后输出到扩声系统中，由扩声系统实现音频信号的播放。

B3、直到主音频功率放大设备的故障信息消失时，控制对应选择单元与功率放大设备输出端所连接的第一输入端和输出端连通，并且上位机将音频信号恢复发送到故障消失的主音频功率放大设备中，停止将音频信号发送到备用音频功率放大设备，即在主音频功率放大设备故障消失的情况下，停止使用备用音频功率放大设备。

在本实施例中，当配置同一个备用音频功率放大设备的其中多个主音频功率放大设备先后分别出现故障时，先出现故障的主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该先出现故障的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份；在备份过程中，针对于后出现故障的主音频功率放大设备输出端，则需要先出现故障的主音频功率放大设备故障消失时，才将后出现故障的主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该后出现故障的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份；

在本实施例中，针对配置同一个备用音频功率放大设备的多个主音频功率放大设备设置优先级，当配置同一个备用音频功率放大设备的其中多个主音频功率放大设备同时出现故障时，上位机发送相应的指令到多个主音频功率放大设备，使得优先级更高的主音频功率放大设备的输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该优先级更高的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份。

其中，本实施例中，在主音频功率放大设备中，故障检测单元实时检测其中功率放大器的故障状态，在主音频功率放大设备的功率放大器出现故障时，发送故障信息给主控单元，由主控单元反馈到上位机。在主音频功率放大设备中，当主控单元未获取到功率放大器的故障信息时，控制选择单元第一输入端和输出端连通，此时主音频功率放大设备输入的音频信号通过选择单元输出到扩声系统中，通过扩声系统进行播放；在主音频功率放大设备中，当主控单元获取到功率放大器的故障信息时，控制选择单元第二输入端和输出端连通，该输入端连接了备用音频功率放大设备的输出端，此时上位机原本发送给主音频功率放大设备的音频信号发送到备用音频功率放大设备，备用音频功率放大设备输出的音频信号通过选择单元在主音频功率放大设备对应配置的扩声系统中播放。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种音频功率放大器多主一备的主备切换装置，其特征在，包括上位机、主音频功率放大设备、选择单元和备用音频功率放大设备；

各主音频功率放大设备的输出端分别对应连接各选择单元的第一输入端，通过各选择单元的输出端连接到对应扩声系统；

每个备用音频功率放大设备的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的第二输入端；

所述主音频功率放大设备、备用音频功率放大设备通过通讯模块连接到上位机；

主音频功率放大设备和备用音频功率放大设备均包括：主控单元、音频解码单元和功率放大器；所述主控单元的IO端口连接音频解码单元的输入端，音频解码单元的输出端连接功率放大器；

主控单元通过通讯模块连接到上位机；

主音频功率放大设备中，功率放大器的输出端连接选择单元的第一输入端，通过选择单元的输出端连接到对应的扩声系统；主控单元连接选择单元的选择控制端；

备用音频功率放大设备中，功率放大器的输出端分别连接到多个主音频功率放大设备所连接选择单元的第二输入端；

所述主音频功率放大设备中，还包括故障检测单元，所述故障检测单元分别连接功率放大器和主控单元；

主音频功率放大设备中，故障检测单元包括光电耦合器，光电耦合器的输入端连接功率放大器，光电耦合器的输出端连接主控单元；

光电耦合器的输入正端依次连接电阻R1和电容C1后连接到功率放大器的音频输出端，电阻R1和电容C1连接的一端连接NPN三极管Q的发射极，NPN三极管的集电极连接二极管D1的阴极，二极管D的阳极连接功率放大器的音频输出，三极管Q的基极通过电阻R2连接二极管D2的阴极，三极管的基极连接瞬态抑制二极管Z1的阴极，瞬态抑制二极管Z1的阳极连接光电耦合器的输入负端，光电耦合器的输入负端连接瞬态抑制二极管Z2阳极，瞬态抑制二极管Z2的阴极连接三极管Q的发射极；光电耦合器的输出正端连接主控单元，光电耦合器的输出负端连接到功率放大器的音频公共输出端。

2.根据权利要求1所述的音频功率放大器多主一备的主备切换装置，其特征在，所述通讯模块为有线通讯模块或无线通讯模块，无线通讯模块为WIFI模块、蓝牙模块或zigbee模块；所述有线通讯模块为TCP/IP互联网通讯模块。

3.根据权利要求1所述的音频功率放大器多主一备的主备切换装置，其特征在，所述主控单元为单片机，所述上位机为计算机或服务器。

4.一种基于权利要求1所述装置实现的音频功率放大器多主一备的主备切换方法，其特征在于，该方法包括：

上位机通过通讯模块实时获取各主音频功率放大设备反馈的信息，针对于各主音频功率放大设备，判定所反馈的信息是否为故障信息：

若否，进行如下控制：

控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元第一输入端和输出端连通；

上位机通过通讯模块发送音频信号到主音频功率放大设备，由主音频功率放大设备进行功率放大后，通过主音频功率放大设备输出端所连接选择单元输出音频信号到扩声系统中；

若是，进行如下控制：

控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元第二输入端和输出端连通；上位机通过通讯模块将音频信号发送到备用音频功率放大设备中，由备用音频功率放大设备进行功率放大后，通过主音频功率放大设备输出端所连接选择单元输出音频信号到对应扩声系统中；

直到主音频功率放大设备反馈的故障信息消失时，控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第一输入端和输出端连通，并且上位机将音频信号恢复发送到主音频功率放大设备中，停止将音频信号发送到备用音频功率放大设备。

5.根据权利要求4所述的音频功率放大器多主一备的主备切换方法，其特征在于，在主音频功率放大设备中，故障检测单元实时检测其中功率放大器的故障状态，在主音频功率放大设备的功率放大器出现故障时，发送故障信息给主控单元，由主控单元反馈到上位机。

6.根据权利要求4所述的音频功率放大器多主一备的主备切换方法，其特征在于，在主音频功率放大设备中，当主控单元未获取到功率放大器的故障信息时，控制主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第一输入端和输出端连通；

在主音频功率放大设备中，当主控单元为获取到功率放大器的故障信息时，控制主音频功率放大设备所连接选择单元的第二输入端和输出端连通。

7.根据权利要求4所述的音频功率放大器多主一备的主备切换方法，其特征在于，还包括如下步骤：

上位机为各主音频功率放大设备分别配置对应的备用音频功率放大设备，其中多个主音频功率放大设备对应配置一个备用音频功率放大设备，各主音频功率放大设备输出端所连接的选择单元的第二输入端分别连接到所配置备用音频功率放大设备的输出端；

在主音频功率放大设备中功率放大器出现故障时，上位机将发送给该主音频功率放大设备的音频信号发送到其所配置的备用音频功率放大设备中；

当配置同一个备用音频功率放大设备的其中多个主音频功率放大设备先后分别出现故障时，先出现故障的主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该先出现故障的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份；在备份过程中，针对于后出现故障的主音频功率放大设备输出端，则在先出现故障的主音频功率放大设备故障消失时，才将后出现故障的主音频功率放大设备输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该后出现故障的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份；

针对配置同一个备用音频功率放大设备的多个主音频功率放大设备设置优先级，当配置同一个备用音频功率放大设备的其中多个主音频功率放大设备同时出现故障时，上位机发送相应的指令到多个主音频功率放大设备，使得优先级更高的主音频功率放大设备的输出端所连接选择单元的第二输入端和输出端连通，使得原本输入到该优先级更高的主音频功率放大设备的音频信号通过备用音频功率放大设进行功率放大，从而实现备份。

Images