CN1870837A - 电池供电的音频设备中的电流管理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在电池供电的音频设备中管理电流的方法。根据本发明该方法包括下列步骤：a.将电池的实际供电电压与固定参考电压进行比较；b.只要供电电压低于参考电压就产生控制信号；c.使用控制信号降低电池供电设备中的负载电流，藉此电池的供电电压将升高；d.只要供电电压低于参考电压就重复步骤a、b和c，并记录步骤序列的重复率；及e.只要步骤a、b和c的重复率高于预定水平，就激活AGC以降低输出水平。

Description

电池供电的音频设备中的电流管理方法
技术领域
助听器中使用的电池特性之一是该类电压源相对高的内部阻抗。而且在电池的使用寿命期间，该阻抗增大。例如，675电池的内部阻抗在其为新电池时为1-2欧姆(在100赫兹)，在使用寿命末期可能增大到10欧姆。另一个更糟糕的问题涉及助听器最常用的电池类型：锌空气电池，其中用于运行的活性成分之一是来自空气的氧气。所需的空气量取决于电池的供电电流，并且如果供电电流超过某一限度，通过电池入口的空气流会变得不足并导致电池电压开始下降。更糟的是对于不同的电池制造商该电流限度是不同的并且是随时间变化的函数。任何依赖电池供电的音频设备都或多或少的具有上述问题。
背景技术
对于助听器，尤其是内部供电的类型，由于这些助听器产生的高声级导致了对电池电流的高消耗，因此上述缺点成为主要问题。如果限制助听器的最大电流消耗为一个保守的量以避免电池电压下降的问题，则助听器能够提供的最大声级明显低于某些受损听力的需要。另一方面，增加最大电流将会导致另一个问题：如果电池电压低于某一限度，助听器的设置不能被保证并导致数字控制电路的复位，其间助听器不起作用。换句话说，助听器中的某些控制类型是需要的，其允许我们利用锌空气电池可提供的大电流；但是另一方面，如果电压开始下降，则其限制了助听器的电流需求。
现有技术系统在已公开的申请号为DK03/00636的国际申请中进行了描述。现有技术的电池管理系统(BMS)使用电压检测器监控电池电压，如图1所示。如果电压下降到预定电压(称为bat.Low或Vreference)，则检测器发出控制信号Vcontrol。该信号用于使接收器的输出消音，这将再次降低电池的耗用电流，从而结合非静音信号再次提高电池电压。该方案必要时重复多次以阻止电池电压降低到助听器的复位电压。
在所述的现有技术电池管理系统中，利用了系统中使用的D类放大器。对于具有另一类型输出放大器如PCM放大器的数字式助听器，该技术方案由于可听见的边缘效应将不能正常工作。根据本发明提供了电池管理系统，其可与PCM放大器共同使用而不会产生有损声音质量的边缘效应。
发明内容
根据本发明提供了电池供电音频设备中的电流管理方法，其中该方法包括下列步骤：
a-将电池的实际供电电压与固定参考电压进行比较；
b-只要供电电压低于参考电压就产生控制信号；
c-使用控制信号降低电池供电设备中的负载电流，藉此电池的供电电压将升高；
d-只要供电电压低于参考电压就重复步骤a、b和c，并记录步骤序列的重复率；及
e-只要步骤a、b和c的重复率高于预定水平，就激活AGC以降低输出水平。
上述步骤c易产生可听见的边缘效应，因为保证快速降低电流消耗的唯一方法是临时断开最大的电流消耗单元，即接收器。如此重复的使接收器静音在短时间后会变成可听见的金属声。本发明利用了下述事实：如果信号的持续时间为几毫秒级的持续时间，则人类听力机制不能检测到该金属声。根据本发明当供电电压低于参考电压时，执行动作序列a、b和c。如果在给定时间段内执行序列的次数多于预定次数，使用AGC系统开始输出削减。这将降低输出水平，如1dB，从而降低电流消耗。如果序列a、b和c仍然起作用且重复率超过限制，则利用AGC引起的输出削减增加，如此执行直到电压高于电池下限。序列a、b和c可导致可听见的边缘效应，特别是当其执行超过了预定的持续时间。这可以通过本发明避免，因为AGC负责输出和电流消耗的削减。当输出削减由AGC处理时，其不会导致相同类型的可听见的边缘效应，且很少发生对用户的干扰。本发明的优点是序列a、b和c对降低供电电压执行快速、反映及时，在序列a、b和c变为可听见之前，AGC将以不易察觉的方式接替并降低能量消耗。
上述步骤c通常是静音功能，由此对接收器的供电电流临时切断，但是确保快速降低电流消耗的其他方式也是可行的。
根据本发明，只要在降低声级输出之后，步骤a、b和c的重复率已经在一预定时间段内保持低于某一限度，AGC系统被激活以将声级逐步恢复到起始点。在该情形下检测器改变其控制信号，且AGC压缩器的设置将通过几个小的不连续阶段再次恢复到正常。与在几毫秒内迅速发生的冲击情形相比，该重建过程相对较慢。
在本发明的另一实施例中，只要由AGC完成的输出能量削减达到预定水平就提供用于用户的报警信号，以指示电池已经到了使用寿命的末期。从而用户在音频设备自动关闭或音频信号处理受影响复位之前有时间更换电池。当该设备是助听器时这一点特别有利。例如，假设AGC削减的范围被限制为6dB。如果MPO和电流消耗的削减不足--意味着静音系统在某一限度之上开始工作--这表明电池达到了其使用寿命末期，并发出一串哔哔声以告诉用户是时候更换电池了。
本发明可以在多个通道中提供独立的AGC系统。优选在8通道中实施本发明。在多个通道中实施该系统的优点是AGC可以在不同通道中独立运行。因此输出削减的大量步骤可以用于某些通道，通常用于低频通道。
附图说明
图1是现有技术的电池管理系统的系统原理图。
图2是根据本发明的系统原理图。
具体实施方式
由图1的原理图说明的现有技术系统以如下方式运行：接收器中的负载电流Iload变换为采自电池的电流Ibattery。由于内阻Rintern和/或电池内缺少空气该电流产生电压损失。如果供电电压Vsupp1y低于参考电压Vreference，则比较器将改变其输出状态从而产生控制信号Vcontrol。控制信号Vcontrol用于降低来自输出放大器的负载电流Iload——如通过临时断开负载或接收器——或使接收器静音，则来自电池的电流Ibattery将降低且Vsupply将升高超过Vreference。而这又将改变比较器的输出并使输出放大器恢复正常运行。
该序列将按需重复多次以防止Vsupply远远低于Vreference。
由于该序列的重复，该系统可以被认为是—个被采样系统。通过利用快速比较器，重复频率可以远远高于感兴趣的最高音频频率的两倍，从而任何对音频质量有害的边缘效应将保持很小。这是对于D类输出放大器的情况，但是对于其他类型的输出放大器该系统会引起像金属声的可听见的边缘效应。
根据本发明，结合上述现有技术系统，通过利用AGC系统避免了这一点，从而在给定时间段内经历的静音次数保持低于上限。图2中表示了根据本发明的系统。该系统包括与现有技术系统相同的元件，但是增加了计数器和AGC。其中计数器确定静音的比率。其通过在连续的时间段内计算静音的次数完成该功能。当在一时间段内静音比率或静音次数超过预定水平时，每一个通道的AGC被激活以降低输出水平。输出水平的降低将导致电流消耗降低，电池电压将可能开始升高。如果电池电压仍然低，将产生进一步的静音，如果静音比率再次超过预定水平，对AGC产生另一控制信号，其将导致输出水平的进一步降低。
如果在较长的时间段AGC由于高静音比率保持激活状态，使AGC以预定限额降低输出水平，这表明电池已经达到使用寿命末期，在这种情况下为音频设备的用户提供报警信号。限额可以是6dB。
如果在预定时间段内没有观察到新的高静音比率，则指示AGC提高输出水平。输出水平提高具有大时间常数而对高静音比率的反应非常快。

Claims (8)

1、电池供电的音频设备中的电流管理方法，该方法包括下列步骤：
a-将电池的实际供电电压与固定参考电压进行比较；
b-只要供电电压低于参考电压就产生控制信号；
c-使用控制信号降低电池供电设备中的负载电流，藉此电池的供电电压将升高；
d-只要供电电压低于参考电压就重复步骤a、b和c，并记录步骤序列的重复率；及
e-只要步骤a、b和c的重复率高于预定水平，激活AGC以降低输出水平。
2、根据权利要求1所述的方法，其中只要在降低声级输出之后，步骤a、b和c的重复率已经在一预定时间段内保持低于某一限度，AGC系统被激活以逐步提高声级。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其中只要由AGC完成的输出能量削减达到了预定水平就提供用于用户的报警信号，以指示电池已经到了使用寿命的末期。
4、根据上述任一权利要求所述的方法，其中可在多个通道提供独立的AGC系统。
5、根据权利要求2所述的方法，其中由于观测到的高静音率，激活AGC的时间常数小，且其中由于观测到的低静音率，恢复AGC到起始点的时间常数大。
6、电池供电音频设备，其具有提供供电电压的电池、信号处理部分和接收器，其中信号处理设备适于产生固定参考电压，其中提供比较器是用于比较供电电压与参考电压，其中提供了只要供电电压低于参考电压就向该设备发送第一控制信号的装置，其中信号处理部分具有只要产生第一控制信号就临时切断接收器的供电电压的装置，其中进一步提供了适于计算在给定时间段内第一控制信号次数的计数器，其中计数器适于只要在一时间段内所计算的第一控制信号次数超过预定数就向AGC单元发送第二控制信号。
7、根据权利要求6所述的电池供电音频设备，其中该设备是助听器中的输出放大器，其中比较装置设置为在重复频率进行比较，该频率高于助听器的最高音频频率。
8、根据权利要求6所述的电池供电音频设备，其中电池是锌空气电池。
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