CN209267179U - 一种由音频信号控制的电源管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，包括AC220V电源输入单元、AC220V电源输出单元、直流稳压电源单元以及依次连接的音频信号输入单元、音频信号放大单元、逻辑电平转换单元、延时断电设置单元和输出继电器控制单元，所述AC220V电源输入单元与所述AC220V电源输出单元连接，且输出继电器控制单元设于AC220V电源输入单元与AC220V电源输出单元之间，AC220V电源输入单元通过所述直流稳压电源单元分别为所述音频信号放大单元、逻辑电平转换单元、延时断电设置单元、输出继电器控制单元提供工作电源。本实用新型克服了传统的电源管理方式在无人值守或长时间不断电等专业扩声应用场所的操作困难、能源浪费及设备故障率高等实际问题的技术不足。

Description

一种由音频信号控制的电源管理装置

技术领域

本实用新型涉及音频扩声系统电源管理技术领域，特别是一种由音频信号控制的电源管理装置。

背景技术

在专业音频扩声系统的工程应用中，功率放大器和调音台等音频设备均属于高耗能设备，其交流220V供电电源的每次通断都由设备操作人员现场控制管理，这属于一种传统的电源管理方式。但在无人值守或长时间不断电等专业扩声应用场所，传统的电源管理方式就面临着操作困难、浪费能源以及设备故障率高等实际问题。这是因为功率放大器及调音台等音频设备静态功耗都较大，在设备不需扩声的阶段较长时间的通电本身就是一种电能的浪费，同时让功率放大器及调音台等音频设备的内部电子器件长时间工作也会缩短器件的使用寿命，特别是发热量大的器件更易出现故障情况；而无人值守或值守人员不固定的情况，扩声设备的电源控制就不能合理地进行操作，从而使得如功率放大器和调音台等音频设备的安全性和耐用性均不能得到保障。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种由音频信号控制的电源管理装置，本实用新型克服了传统的电源管理方式在无人值守或长时间不断电等专业扩声应用场所的操作困难、能源浪费及设备故障率高等实际问题的技术不足。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种由音频信号控制的电源管理装置，包括AC220V电源输入单元、直流稳压电源单元以及依次连接的音频信号输入单元、音频信号放大单元、逻辑电平转换单元、延时断电设置单元和输出继电器控制单元，所述AC220V电源输入单元与所述AC220V电源输出单元连接，且输出继电器控制单元设于AC220V电源输入单元与AC220V电源输出单元之间，AC220V电源输入单元通过所述直流稳压电源单元分别为所述音频信号放大单元、逻辑电平转换单元、延时断电设置单元、输出继电器控制单元提供工作电源。

作为一种优选的实施方式，所述直流稳压电源单元包括电源变压器T、整流桥堆BR和三端稳压管WY1，所述AC220V电源输入单元、电源变压器T、整流桥堆BR和三端稳压管WY1依次连接后输出直流稳压电源，且AC220V电源输入单元与电源变压器T之间设有电源保险管FUSE，三端稳压管WY1的输入端与地之间设有电解电容C1，三端稳压管WY1的输出端与地之间设有电解电容C2。

作为另一种优选的实施方式，所述音频信号输入单元包括前端服务器音频输出端口，所述前端服务器音频输出端口的信号端经电解电容C4与所述音频信号放大单元的输入端连接，且前端服务器音频输出端口的信号端与所述电解电容C4的负端连接，前端服务器音频输出端口的信号端与地之间还连接有电容C3，前端服务器音频输出端口的信号地端与地连接。

作为另一种优选的实施方式，所述音频信号放大单元包括NPN三极管V1和NPN三极管V2，所述电解电容C4的正端经电阻R2与所述NPN三极管V1的基极连接，NPN三极管V1的集电极经电阻R3与所述直流稳压电源连接，NPN三极管V1的基极和集电极之间还连接有电阻R4，NPN三极管V1的发射极接地，NPN三极管V1的集电极经电阻R5与所述NPN三极管V2的基极连接，NPN三极管V2的集电极经电阻R3与所述直流稳压电源连接，NPN三极管V2的发射极经电阻R7接地。

作为另一种优选的实施方式，所述逻辑电平转换单元包括电解电容C5、二极管D1、二极管D2、电解电容C6、NPN三极管V3，所述电解电容C5的正端与所述NPN二极管V2的集电极连接，电解电容C5的负端与所述二极管D2的正端连接，二极管D2的负端与所述NPN三极管V3的基极连接，NPN三极管V3的集电极经电阻R8与所述直流稳压电源连接，NPN三极管V3的发射极接地，所述二极管D1的正端接地，二极管D1的负端与二极管D2的正端连接，电解电容C6的正端与所述NPN三极管V3的基极连接，电解电容C6的负端接地。

作为另一种优选的实施方式，所述延时断电设置单元包括NE555芯片U1，所述NPN三极管V3的集电极经电阻R11与所述NE555芯片U1的2脚连接，NE555芯片U1的1脚接地，NE555芯片U1的4脚与所述直流稳压电源连接，NE555芯片U1的5脚经电容C7接地，NE555芯片U1的6脚和7脚均经电阻R10与所述直流稳压电源连接，且6脚和7脚均经电解电容C8接地，6脚和7脚与电解电容C8的正端连接，电解电容C8的正端经二极管D3与所述三极管V3的集电极连接，且电解电容C8的正端与二极管D3的正端连接，NE555芯片U1的8脚与所述直流稳压电源连接。

作为另一种优选的实施方式，所述继电控制单元包括继电器JQ1和NPN三极管V4，所述NPN三极管V4的基极经电阻R9与所述NE555芯片U1的3脚连接，NPN三极管V4的发射极接地，所述继电器JQ1的线圈的一端与所述直流稳压电源连接，继电器JQ1的线圈的另一端与所述NPN三极管V4的集电极连接，继电器JQ1的线圈的两端还并联有二极管D4，且二极管D4的正端与NPN三极管V4的集电极连接，所述继电器JQ1的一组常开引脚串联于所述AC220V电源输入单元的L线与AC220V电源输出单元的L线之间，所述继电器JQ1的另一组常开引脚串联于所述AC220V电源输入单元的N线与AC220V电源输出单元的N线之间，继电器JQ1的两组常开引脚两端还分别并联有电容C10和电容C11。

作为另一种优选的实施方式，所述AC220V电源输入单元上设有第一端口连接器，且AC220V电源输入单元的L线和N线之间连接有电容C9，所述AC220V电源输出单元上设有第二端口连接器。

本实用新型的有益效果是：

(1)该装置通过检测前端服务器音频输出端口信号的有无进行逻辑判断，从而让所控制的交流电源端口接通或断开。当检测到没有音频信号时，通过合理的断电延迟时间设置后，电源输出断开，让高耗能的扩声设备进入停机模式，节省能源；当检测到有音频信号时，就立即接通电源，让扩声设备进入工作模式，合理的断电延迟时间主要是避免电源输出状态出现频繁的通、断，即：造成设备的频繁开关机现象，使得扩声系统工作不正常。

(2)相较于传统电源管理方式，本实用新型解决了无人值守或长时间不断电等专业扩声应用场所电源管理技术的不足，简单、低成本地实现了由音频信号控制电源的接通或断开，改进了专业音频扩声系统中对高耗能设备电源管理的控制方式，提升了扩声系统的电源管理模式，达到了节约能源、降低设备故障率的目的。

(3)本实用新型增加了延时断电设置单元，可以根据使用要求进行断电时间设置，避免了在人讲话或音乐短时间暂停出现功放和调音台等设备断电的情况，让设备使用正常、持续。

(4)本实用新型创新地改进了NE555芯片U1的第6脚连接方式，通过二极管D3与NPN三极管V3的集电极连接，当有音频信号时，电解电容C8能快速复位到0V，确保断电延迟时间的准确度，保证了本实用新型装置在实际产品中使用的实用性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的原理框图；

图2为本实用新型实施例直流稳压电源单元的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中AC220V电源输入单元、AC220V电源输出单元、音频信号输入单元、音频信号放大单元、逻辑电平转换单元、延时断电设置单元和输出继电器控制单元的电路连接原理图。

附图说明：10、AC220V电源输入单元，20、AC220V电源输出单元，30、直流稳压电源单元，40、音频信号输入单元，50、音频信号放大单元，60、逻辑电平转换单元，70、延时断电设置单元，80、输出继电器控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种由音频信号控制的电源管理装置，包括：直流稳压电源单元30、音频信号输入单元40、音频信号放大单元50、逻辑电平转换单元60、延时断电设置单元70、输出继电器控制单元80、AC220V电源输入单元10及AC220V电源输出单元20。具体的，所述直流稳压电源单元30输入端与AC220V电源输入单元10连接，其输出端分别与音频信号放大单元50的一端、逻辑电平转换单元60的一端、延时断电设置单元70的一端及输出继电器控制单元80的一端连接；所述音频信号放大单元50的一端与音频信号输入单元40的一端连接，音频信号放大单元50的另一端与逻辑电平转换单元60的一端连接；所述延时断电设置单元70的一端与输出继电器控制单元80的一端连接，延时断电设置单元70的另一端与逻辑电平转换单元60的一端连接；所述AC220V电源输出单元20的一端与AC220V电源输入单元10的一端连接，且输出继电器控制单元80设于AC220V电源输入单元10与AC220V电源输出单元20之间。

如图2所示，图2为直流稳压电源单元30的电路原理图，本实施例中所述直流稳压电源单元30包括：电源保险管FUSE、电源变压器T、整流桥堆BR、电解电容C1、三端稳压管WY1以及电解电容C2。其中，所述电源保险管FUSE的一端与AC220V电源输入单元10的AC220V-LINPUT端连接，电源保险管FUSE的另一端与变压器T初级a端连接；所述变压器T的初级b端与AC220V电源输入单元10的AC220V-N INPUT端连接；所述变压器T次级c端与整流桥堆BR的交流输入端AC1连接；所述变压器T次级d端与整流桥堆BR的另一交流输入端AC2连接；所述电解电容C1正端与整流桥堆BR的正输出端V+连接，且与三端稳压管WY1的第1脚连接；所述电解电容C1负端与地GND连接；所述整流桥堆BR的负输出端V-与地GND连接；所述三端稳压管WY1的第2脚与地GND连接；所述电解电容C2的正端与三端稳压管WY1的第3脚连接，所述电解电容C2的负端与地GND连接，所述AC220V电源输入单元10、电源变压器T、整流桥堆BR和三端稳压管WY1依次连接后输出直流稳压电源VCC。

其中，所述直流稳压电源VCC为音频信号输入单元40、音频信号放大单元50、逻辑电平转换单元60、延时断电设置单元70以及输出继电器控制单元80的工作电源电压。

如图3所示，本实施例中所述音频信号输入单元40包括：前端服务器音频输出端口、电容C3以及电解电容C4。其中，所述前端服务器音频输出端口的信号端SA与电容C3的一端连接，且与电解电容C4的负端连接；前端服务器音频输出端口的信号地端SG与地连接；所述电容C3的另一端与地连接；电解电容C4的正端与音频信号放大单元50的电阻R2的一端连接。

本实施例中所述音频信号放大单元50包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、NPN三极管V1、电阻R5、电阻R6、电阻R7以及NPN三极管V2；其中，所述电阻R2的另一端与电阻R4的一端连接，且与NPN三极管V1的基极连接；所述NPN三极管V1的集电极与电阻R4的另一端连接，且与电阻R3的一端连接，且与电阻R5的一端连接；所述电阻R3的一端与直流稳压电源VCC连接；所述NPN三极管V1的发射极与地连接；所述电阻R5与NPN三极管V2的基极连接；所述三极管V2的集电极与电阻R6的一端连接，且与逻辑电平转换单元60的电解电容C5的正端连接；NPN三极管V2的发射极与电阻R7的一端连接；电阻R7的另一端与地连接。

本实施例中所述逻辑电平转换单元60包括：电解电容C5、二极管D1、二极管D2、电解电容C6、NPN三极管V3以及电阻R8；其中，所述电解电容C5的负端与二极管D1的负端连接，且与二极管D2的正端连接；所述二极管D1的正端与地连接；二极管D2的负端与电解电容C6的正端连接，且与NPN三极管V3的基极连接；所述电解电容C6的负端与地连接；所述NPN三极管V3的发射极与地连接；所述NPN三极管V3的集电极与电阻R8的一端连接，且与延时断电设置单元70的电阻R11的一端及二极管D3负端连接；所述电阻R8的另一端与直流稳压电源VCC连接。

本实施例中所述延时断电设置单元70包括：电阻R11、NE555芯片U1、二极管D3、电容C7、电阻R10以及电解电容C8。优选的，本实施例中所述NE555芯片U1为8脚时基集成电路，只需少量外围元件便可完成特定的延时作用，计时精确度高、温度稳定性好，价格便宜，使用广泛。所述NE555芯片U1的各引脚功能为：第1脚为芯片接地脚，第2脚为电平触发脚，第3脚为输出脚，第4脚为复位脚，第5脚为控制电压脚，第6脚为门限脚，第7脚为放电脚，第8脚为芯片电源脚。

其中，所述电阻R11的一端与NE555芯片U1的第2脚连接；所述NE555芯片U1的第1脚与地连接；所述NE555芯片U1的第3脚与输出继电器控制单元80的电阻R9的一端连接；所述NE555芯片U1的第4脚与直流稳压电源VCC连接连接；所述NE555芯片U1的第5脚与电容C7的一端连接；所述电容C7的另一端与地连接；所述NE555芯片U1的第6脚与第7脚连接，且与电阻R10的一端连接，且与电解电容C8的正端连接，且与二极管D3的正端连接；所述电阻R10的另一端与直流稳压电源VCC连接；所述电解电容C8的负端与地连接；所述NE555芯片U1的第8脚与直流稳压电源VCC连接。

本实施例中所述输出继电器控制单元80包括：电阻R9、NPN三极管V4、二极管D4、电容C10、电容C11以及继电器JQ1；其中，所述电阻R9的另一端与NPN三极管V4的基极连接；所述NPN三极管V4的发射极与地连接；所述NPN三极管V4的集电极与二极管D4的正端连接，且与继电器JQ1的第2脚连接；所述二极管D4的负端与继电器JQ1的第1脚连接，且与直流稳压电源VCC连接；电容C10的一端与继电器JQ1的第3脚连接，且与AC220V电源输入单元10的AC220V-L INPUT端连接；电容C10的另一端与继电器JQ1的第4脚连接，且与AC220V电源输出单元20的AC220V-L OUTPUT端连接；电容C11的一端与继电器JQ1的第5脚连接，且与AC220V电源输入单元10的AC220V-N INPUT端连接；电容C11的另一端与继电器JQ1的第6脚连接，且与AC220V电源输出单元20的AC220V-N OUTPUT端连接。

本实施例中所述AC220V电源输入单元10包括：第一端口连接器CON1以及电容C9。其中，第一端口连接器CON1第1脚为AC220V-L输入，与电容C9的一端连接，且与输出继电器控制单元80的继电器JQ1的第3脚连接；第一端口连接器CON1的第3脚为AC220V-N输入，与电容C9的另一端连接，且与输出继电器控制单元80的继电器JQ1的第5脚连接。

本实施例中所述AC220V电源输出单元20包括：第二端口连接器CON2。其中，第二端口连接器CON2的第1脚为AC220V-L输出，与输出继电器控制单元80的继电器JQ1的第4脚连接；第二端口连接器CON2的第3脚为AC220V-N输出，与输出继电器控制单元80的继电器JQ1的第6脚连接。

本实施例的电路工作原理说明如下：

本实例所述的NE555芯片U1属于延时断电设置单元70的核心器件，在电路中将该芯片设计为单稳态触发器应用，其定时时间就是输出脉冲宽度，即T≈1.1×R10×C8，所以只需改变R10或C8的参数就可以改变延时时间。

当电源管理装置开机后，由于电解电容C8的电压不能突变的原因，NE555芯片U1的第6脚呈现低电平，使得NE555芯片U1的第3脚输出端输出高电平，通过NPN三极管V4驱动继电器JQ1，使得继电器JQ1的第3脚与第4脚接通，且继电器JQ1的第5脚与第6脚接通，220V交流电源通过继电器JQ1的第3、4脚及第5、6脚输出到第二连接器CON2，而功率放大器或调音台通过CON2获得电能而开机开始工作。

当前端服务器音频输出端口有音频信号输出时，通过音频信号放大单元50的NPN三极管V1、NPN三极管V2放大后，进入逻辑信号转换单元的二极管D1、二极管D2检波后，使得NPN三极管V3导通，NE555芯片U1的第2脚获得低电平的触发信号，但由于二极管D3将电解电容C8上的充电电压放电，让NE555芯片U1的第6脚仍为低电平，使得NE555芯片U1的第3脚输出端仍为高电平；所以，在延迟时间范围内的任一时刻，只要音频信号输入单元40接收到信号，电解电容C8将放电，让电解电容C8的电位不能达到VCC的2/3，U1的第3脚始终输出高电平，那么第二连接器CON2将持续获得电能输出，从而让功放、调音台得以正常、持续地工作。

当前端服务器音频输出端口无音频信号输出，U1的第2脚触发端状态保持不变，随着第八电解电容C8的充电到直流稳压电源VCC的2/3时，电路状态发生翻转，NE555芯片U1的第3脚输出为低电平，继电器JQ1驱动截止，使得继电器JQ1的第3脚与第4脚断开，且继电器JQ1的第5脚与第6脚断开，从而将功放、调音台的电源断开停止工作。

当在任何时候，只要前端服务器音频输出端口有音频信号输出时，将立即唤醒输出继电器JQ1，让第二连接器CON2获得电能输出，从而功放、调音台将立即启动工作。

因此本实例的一种由音频信号控制的电源管理装置解决了无人值守或长时间不断电等专业扩声应用场所电源管理技术的不足，简单、低成本地实现了由音频信号控制电源的接通或断开，改进了专业音频扩声系统中对高耗能设备电源管理的控制方式，提升了扩声系统的电源管理模式，达到了节约能源、降低设备故障率的目的。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，包括AC220V电源输入单元、AC220V电源输出单元、直流稳压电源单元以及依次连接的音频信号输入单元、音频信号放大单元、逻辑电平转换单元、延时断电设置单元和输出继电器控制单元，所述AC220V电源输入单元与所述AC220V电源输出单元连接，且输出继电器控制单元设于AC220V电源输入单元与AC220V电源输出单元之间，AC220V电源输入单元通过所述直流稳压电源单元分别为所述音频信号放大单元、逻辑电平转换单元、延时断电设置单元、输出继电器控制单元提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，所述直流稳压电源单元包括电源变压器T、整流桥堆BR和三端稳压管WY1，所述AC220V电源输入单元、电源变压器T、整流桥堆BR和三端稳压管WY1依次连接后输出直流稳压电源，且AC220V电源输入单元与电源变压器T之间设有电源保险管FUSE，三端稳压管WY1的输入端与地之间设有电解电容C1，三端稳压管WY1的输出端与地之间设有电解电容C2。

3.根据权利要求2所述的由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，所述音频信号输入单元包括前端服务器音频输出端口，所述前端服务器音频输出端口的信号端经电解电容C4与所述音频信号放大单元的输入端连接，且前端服务器音频输出端口的信号端与所述电解电容C4的负端连接，前端服务器音频输出端口的信号端与地之间还连接有电容C3，前端服务器音频输出端口的信号地端与地连接。

4.根据权利要求3所述的由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，所述音频信号放大单元包括NPN三极管V1和NPN三极管V2，所述电解电容C4的正端经电阻R2与所述NPN三极管V1的基极连接，NPN三极管V1的集电极经电阻R3与所述直流稳压电源连接，NPN三极管V1的基极和集电极之间还连接有电阻R4，NPN三极管V1的发射极接地，NPN三极管V1的集电极经电阻R5与所述NPN三极管V2的基极连接，NPN三极管V2的集电极经电阻R3与所述直流稳压电源连接，NPN三极管V2的发射极经电阻R7接地。

5.根据权利要求4所述的由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，所述逻辑电平转换单元包括电解电容C5、二极管D1、二极管D2、电解电容C6、NPN三极管V3，所述电解电容C5的正端与所述NPN二极管V2的集电极连接，电解电容C5的负端与所述二极管D2的正端连接，二极管D2的负端与所述NPN三极管V3的基极连接，NPN三极管V3的集电极经电阻R8与所述直流稳压电源连接，NPN三极管V3的发射极接地，所述二极管D1的正端接地，二极管D1的负端与二极管D2的正端连接，电解电容C6的正端与所述NPN三极管V3的基极连接，电解电容C6的负端接地。

6.根据权利要求5所述的由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，所述延时断电设置单元包括NE555芯片U1，所述NPN三极管V3的集电极经电阻R11与所述NE555芯片U1的2脚连接，NE555芯片U1的1脚接地，NE555芯片U1的4脚与所述直流稳压电源连接，NE555芯片U1的5脚经电容C7接地，NE555芯片U1的6脚和7脚均经电阻R10与所述直流稳压电源连接，且6脚和7脚均经电解电容C8接地，6脚和7脚与电解电容C8的正端连接，NE555芯片U1的6脚经二极管D3与所述三极管V3的集电极连接，且NE555芯片U1的6脚与二极管D3的正端连接，NE555芯片U1的8脚与所述直流稳压电源连接。

7.根据权利要求6所述的由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，所述继电控制单元包括继电器JQ1和NPN三极管V4，所述NPN三极管V4的基极经电阻R9与所述NE555芯片U1的3脚连接，NPN三极管V4的发射极接地，所述继电器JQ1的线圈的一端与所述直流稳压电源连接，继电器JQ1的线圈的另一端与所述NPN三极管V4的集电极连接，继电器JQ1的线圈的两端还并联有二极管D4，且二极管D4的正端与NPN三极管V4的集电极连接，所述继电器JQ1的一组常开引脚串联于所述AC220V电源输入单元的L线与AC220V电源输出单元的L线之间，所述继电器JQ1的另一组常开引脚串联于所述AC220V电源输入单元的N线与AC220V电源输出单元的N线之间，继电器JQ1的两组常开引脚两端还分别并联有电容C10和电容C11。

8.根据权利要求1所述的由音频信号控制的电源管理装置，其特征在于，所述AC220V电源输入单元上设有第一端口连接器，且AC220V电源输入单元的L线和N线之间连接有电容C9，所述AC220V电源输出单元上设有第二端口连接器。