CN114175445A - 扬声器系统和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种扬声器系统(200)和电子设备(300)。扬声器系统(200)包括：功率放大器(21)，其放大输入音频信号；连接到所述功率放大器(21)的换能器(22)，该换能器接收放大的输入音频信号并将其转换成声波；电源(23)，该电源对该功率放大器(21)提供电流；以及辅助电池(24)，其中当功率放大器(21)需要更高电流以致动换能器(22)时，辅助电池(24)向功率放大器(21)提供额外电流。

Description

扬声器系统和电子装置
技术领域
本发明涉及一种扬声器，更具体地，涉及一种扬声器系统和一种电子装置。
背景技术
音频换能器本质上是非线性装置。用于移动部件的悬架系统类似于弹簧，在小位移下具有恒定的弹簧常数，但是在更大位移下具有非恒定的弹簧常数。电动机力常数(BL)在较小位移下也是恒定的，但在较大位移下不是恒定的。当正弦电流馈入换能器时，该装置的操作在小位移下是线性的(正弦运动)，但在高信号电平下不是线性的(可能会出现削波的正弦信号)。非线性操作导致失真的声波(在到达耳朵时听出声波中的失真)。图1示出说明削波的信号的曲线图。在图1中，当位移11在限度内时，它是正弦运动。当位移12超出限度时，运动变为削波运动，其中A部分被切削掉，而B部分被留下。
业界中现存有复杂的反馈系统，用于提供对换能器的非线性操作的补偿。本质上，它们通过持续地监测换能器的状态并在需要补偿非线性装置操作时向换能器施加额外的电流来工作。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于扬声器系统的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供一种扬声器系统，其包括：功率放大器，该功率放大器将输入音频信号放大；连接到该功率放大器的换能器，该换能器接收放大的输入音频信号并将其转换成声波；电源，该电源对该功率放大器提供电流；以及辅助电池，其中当该功率放大器需要更高电流以致动换能器时，该辅助电池向该功率放大器提供额外电流。
根据本发明的第二方面，提供一种电子装置，该电子装置包括根据本公开的实施例所述的扬声器系统。
根据本公开的实施例，可以在需要时提供额外的电流驱动能力。
从下文参考附图对根据本发明的示例性实施例的详细描述中，将显见到本发明的其他特征和其优点。
附图说明
并入本说明书并构成本说明书一部分的附图示出本发明的实施例，并且结合其描述，用于解释本发明的原理。
图1是图示削波信号的曲线图。
图2是根据本公开的实施例的扬声器系统的框图。
图3是根据本公开的实施例的电子装置的框图。
具体实施方式
现在将参考附图详细描述本发明的多种示例性实施例。应当注意，在这些实施例中阐述的部件和步骤、数值表达式和数值的相对设置并不会限制本发明的范围，除非另有明确地陈述。
下文对至少一个示例性实施例的描述本质上仅是说明性，绝对无意限制本发明、其应用或用途。
相关领域的技术人员公知的技术、方法和装置可能未做详细论述，但是在适当的情况下理应作为本发明的一部分。
在本文图示和论述的所有示例中，任何具体值应该被解释为仅是说明性和非限制性的。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
要注意，相似的引用数字和字母指代后续附图中的相似的项，并且因此一旦在一个附图中定义一项，后续附图中可能不一定作进一步论述。
图2是根据本公开的实施例的扬声器系统的框图。
如图2所示，扬声器系统200包括功率放大器21、换能器22、电源23和辅助电池24。
功率放大器21放大输入音频信号。换能器22连接到功率放大器21。换能器22接收放大的输入音频信号并将其转换为声波。电源23对功率放大器21提供电流。当功率放大器21需要更高电流以致动换能器22时，辅助电池24向功率放大器21提供额外电流。
此处，更高电流意味着电流高于正常电流。电源23可以向功率放大器21提供正常电流，并且在正常电流下，电源23可以驱动换能器22在可接受的线性区域中工作。
本领域技术人员应该认识到，尽管图2中示出为将电源23仅连接到辅助电池24和功率放大器21，但是还能够将其连接到其他部件并为它们供电。类似地，还可以将辅助电池24连接到其他部件。
通过在需要时或在换能器22的运动峰值下提供额外电流，可以将换能器22的削波运动转换成某种程度未削波的。额外电流可以克服换能器的大位移下的额外弹簧刚度或电动力减小。
这些功率放大器是具有工作限度的现实装置。通常，它们具有电压“轨(rail)”限度，这意味着这些限度限制了它们在工作过程中能够提供给换能器的电流和电压。更强大的电源和放大器芯片成本更高，产生更多的热。因此，最大限度地减少电源尺寸和放大器功率轨是所期望的。
再者，如果想将非线性反馈系统增设到功率受限或发热受限电架构的扬声器系统中，反馈系统将无法在全功率信号下正常工作，因为该电系统中将没有额外电流容量来操作反馈系统。
在该实施例中，在辅助电池中存储能量，并在需要时通过辅助电池提供额外电流。这意味着将换能器的较小位移期间的能量移到较大位移时段。这能够改善能量的利用，在功率上是高效的。再者，它能够补偿功率放大器的驱动而无需复杂的电源，并且因此在设计上是高效的。
辅助电池的这种额外电流容量能够被用于在全功率类型条件下操作反馈系统。使得电源和放大器保持得比其他方式下更小。辅助电池能够实现其他附加功能。它可以是便携的。
在一个示例中，当输入音频信号的电平高于预定电平时，辅助电池24提供额外电流。
图4示出扬声器系统的示例。如图4所示，可以在辅助电池24与功率放大器21之间的电源连接路径中提供开关27。当检测到输入音频信号的电平高于预定电平时，可以导通开关27并向功率放大器21提供额外电流。在图4中，比较器26被连接到开关27。比较器26的正端口连接到输入音频信号，以及比较器26的负端口连接到具有预定电平的参考电压Vref。当输入音频信号的正电平高于预定电平时，比较器26输出高电平以将开关27设置为导通状态，并且从辅助电池24向功率放大器21提供额外电流。虽然图4示出升高正输入音频信号的示例，但是可以提供类似电路以升高负输入音频信号。例如，可以首先将负输入音频信号反转，然后连接到正端口。可以将用于正输入音频信号的电路和用于负输入音频信号的电路进行组合来控制开关27。在这种情况中，当正输入音频信号或负输入音频信号的电平高于预定电平时，开关27将处于导通状态。此处，信号的电平表示信号的绝对振幅。尽管此处使用电压电平作为电平的示例，但是它可以包括电流电平。
功率放大器21可以在现有技术中公知的功率放大器。它可以包含输入电路、升压电路和输出电路。预定电平可以是作为功率放大器的放大比的反向函数确定的电平，并且可以是例如放大比率越高，预定电平越低。
在另一个示例中，功率放大器21测量换能器22的电流和电压中的至少一个，并基于所测量的电流和电压中的至少一个确定需要更高的电流。例如，它可以基于换能器的电流、电压或功率(电流和电压的组合)来确定换能器的状态。例如，如果这些参数中任何一个超过相应的阈值，则功率放大器21将需要额外电流来补偿其驱动电流。
如图2所示，扬声器系统200还包括控制单元25，该控制单元将输入音频数据转换成输入音频信号并将输入音频信号发送到功率放大器。控制单元25可以是片上系统(SOC)。它可以包含用于非线性音频反馈系统的软件。
输入音频数据可以被存储在本地存储器中，或者可以通过WiFi、蓝牙等来获得。
控制单元25可以接收由功率放大器21测量的换能器22的电流和电压中的至少一个。控制单元25还可以基于电流和电压中的至少一个来确定换能器22的状态。就此，控制单元25能够指令辅助电池直接提供额外电流或通过功率放大器21提供额外电流。
此外，因为控制单元25具有换能器要播放的输入音频数据，所以它能够预测换能器的移动部分的振幅。就此，控制单元25能够基于输入音频数据确定功率放大器需要更高的电流，并且控制辅助电池24以提供额外电流。
辅助电池24是可充电电池。电源23可包括电源适配器，并且还可以包括可充电电池。电源23的可充电电池的容量可以大于辅助电池24的容量。
当电源23插入电源插座时，可以通过电源23对辅助电池24持续地充电。
在一个示例中，无论是否插入电源23，电源23都持续地对辅助电池24充电。就此，辅助电池24可以是小电池。当不需要额外电流并且电源23能够为功率放大器21提供足够的功率时，它用作储能单元。当功率放大器21需要额外电流时，辅助电池24可以提供所存储的能量以支持换能器22的驱动。这种设计可以是功率高效的。再者，这种设计简单，因为当电源23插入或未插入插座时，它不需要充电控制来启动/停止辅助电池24的充电。
在另一个示例中，当不提供额外电流时，辅助电池24通过电源23得到充电，并且在提供额外电流时停止被充电。就此，当在提供额外电流时，辅助电池24不会消耗电流，并且电源23可以节省提供到辅助电池24的电流部分并将其发送到功率放大器21。这可以进一步增加提供到功率放大器21的电流。
图3是根据本公开的实施例的电子装置的框图。
如图3所示，电子装置300包括如上所述的扬声器系统200。电子设备300还可以包括其他部件310，例如处理器、存储器、通信部件、显示器等。
电子设备300可以是音箱(sound box)、条形音箱(sound bar)等。
尽管是通过示例详细演示本发明的一些具体实施例，但是本领域技术人员应该理解，上述示例仅旨在作为说明性的而不是限制本发明的范围。

Claims (9)

1.一种扬声器系统，包括：
功率放大器，所述功率放大器放大输入音频信号；
连接到所述功率放大器的换能器，所述换能器接收放大的输入音频信号并将其转换成声波；
电源，所述电源对所述功率放大器提供电流；以及
辅助电池，
其中当所述功率放大器需要更高电流以致动所述换能器时，所述辅助电池向所述功率放大器提供额外电流。
2.根据权利要求1所述的扬声器系统，其中，当所述输入音频信号的电平高于预定电平时，所述辅助电池提供额外电流。
3.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，所述功率放大器测量所述换能器的电流和电压中的至少一个，并基于所测量的电流和电压中的至少一个确定所述换能器需要更高的电流。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的扬声器系统，还包括：控制单元，所述控制单元将输入音频数据转换成所述输入音频信号并将所述输入音频信号发送到所述功率放大器。
5.根据权利要求4所述的扬声器系统，其中，所述控制单元基于所述输入音频数据确定所述功率放大器需要更高的电流，并且控制所述辅助电池提供所述额外电流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的扬声器系统，其中，所述辅助电池是可充电电池。
7.根据权利要求6所述的扬声器系统，其中，通过所述电源对所述辅助电池持续地充电。
8.根据权利要求6所述的扬声器系统，其中，在不提供所述额外电流时，所述辅助电池通过所述电源得到充电，以及在提供所述额外电流时停止被充电。
9.一种包括根据权利要求1至8中任一项所述的扬声器系统的电子装置。
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