CN210609073U - 电源电压动态调整电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源电压动态调整电路及电子设备。所述电源电压动态调整电路包括整流滤波电路、跟随器、放大电路及电源电路；整流滤波电路分别与功放的输出端及跟随器连接，用于接收功放的输出电压信号，并将输出电压信号进行滤波及整流后获得第一电压信号；跟随器与放大电路连接，用于将第一电压信号分压后转换为第二电压信号；放大电路与电源电路的反馈端连接，用于将第二电压信号反向比例放大后获得第三电压信号，并将第三电压信号分压后获得第四电压信号；电源电路与功放的电源输入端连接，用于根据第四电压信号控制输出至功放的电压，实现了数字输入和模拟输入功放的电源电压的动态调整，提高了功放供电效率，避免了电能浪费。

Description

电源电压动态调整电路及电子设备

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种电源电压动态调整电路及电子设备。

背景技术

家用的音频产品为了满足最大功率＞20W，电源的供电一般固定为19V以上。然而在实际使用时，当音频产品在非最大音量播放时，电源电压不需要高于19V，可能仅仅需要9V或者更低。而目前新兴起的内置聚合物锂电池的party speaker，由于内置电池，不需要交流电源供电，布线简单且户内、户外均可以使用，但其和家用的音频产品一样，均有相同的缺点：以固定的高电压给功放供电。

为了实现电压的动态调整，目前市场上有一种动态升压方案，其电路组成包括差分转单端模块、反相器模块、波谷检波模块、FPGA逻辑映射模块及普通升压电源模块，这种动态升压方案效率很高，可以提升1.4～1.6倍的电池续航时间，但是由于其提取的是模拟的差分信号，只能应用在模拟输入的功放系统中，无法应用到PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)或者I2S(Inter—IC Sound，集成电路内置音频)等数字输入的功放系统中，即现有动态升压方案无法应用于同时兼容模拟输入和数字输入的功放系统。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电源电压动态调整电路及电子设备，旨在解决现有技术中无法实现数字输入和模拟输入功放系统的电源电压的动态调整的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种电源电压动态调整电路，所述电路包括整流滤波电路、跟随器、放大电路及电源电路；其中，

所述整流滤波电路，分别与功放的输出端及所述跟随器连接，用于接收所述功放的输出电压信号，并将所述输出电压信号进行滤波及整流后获得第一电压信号，发送所述第一电压信号至所述跟随器；

所述跟随器，与所述放大电路连接，用于将所述第一电压信号分压后转换为第二电压信号，并发送所述第二电压信号至所述放大电路；

所述放大电路，与所述电源电路的反馈端连接，用于将所述第二电压信号反向比例放大后获得第三电压信号，并将所述第三电压信号分压后获得第四电压信号，发送所述第四电压信号至所述电源电路的反馈端；

所述电源电路，与所述功放的电源输入端连接，用于根据所述第四电压信号控制输出至所述功放的电压。

优选地，所述整流滤波电路包括第一电容及至少两个整流单元；各整流单元的输入端与所述功放的输出端连接，各整流单元的输出端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第一端还与所述跟随器连接，所述第一电容的第二端接地。

优选地，所述整流单元包括第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管；其中，

所述第二电容的第一端与所述功放的第一输出端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第一二极管的阳极及所述第二二极管的阴极连接；

所述第二二极管的阳极分别与所述第三二极管的阳极及地连接；

所述第三二极管的阴极分别与所述第三电容的第一端及所述第四二极管的阳极连接；

所述第三电容的第二端与所述功放的第二输出端连接；

所述第四二极管的阴极分别与所述第一二极管的阴极及所述第一电容的第一端连接。

优选地，所述跟随器包括第一电阻、第二电阻及第一运算放大器；其中，

所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一运算放大器的同相输入端连接；

所述第二电阻的第二端接地；

所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述放大电路连接。

优选地，所述放大电路包括反相比例放大单元及反馈控制单元；所述反相比例放大单元的输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述反相比例放大单元的输出端与所述反馈控制单元的输入端连接，所述反馈控制单元的输出端与所述电源电路的反馈端连接。

优选地，所述反相比例放大单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻及第二运算放大器；其中，

所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端及所述第二运算放大器的反相输入端连接；

所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述第五电阻的第一端及所述第六电阻的第一端连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第四电阻的第二端及所述反馈控制单元的输入端连接；

所述第五电阻的第二端与第一电源连接；

所述第六电阻的第二端接地。

优选地，所述反相比例放大单元还包括第四电容及第五电容；所述第四电容的第一端分别与所述第五电阻的第一端及所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第四电容的第二端接地，所述第五电容的第一端分别与所述第一电源及所述第五电阻的第二端连接，所述第五电容的第二端接地。

优选地，所述反馈控制单元包括第七电阻、第八电阻及第九电阻；其中，所述第七电阻的第一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第七电阻的第二端分别与所述第八电阻的第一端、所述第九电阻的第一端及所述电源电路的反馈端连接；

所述第八电阻的第二端与所述功放的电源输入端连接；

所述第九电阻的第二端接地。

优选地，所述电源电路包括电源芯片及第六电容；所述电源芯片的反馈端与所述反馈控制单元的输出端连接，所述电源芯片的电源端与第二电源连接，所述电源芯片的输出端分别与所述第六电容的第一端及所述功放的电源输入端连接，所述第六电容的第二端接地。

本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括功放及如上所述的电源电压动态调整电路。

本实用新型通过在所述电源电压动态调整电路中设置整流滤波电路、跟随器、放大电路及电源电路；整流滤波电路分别与功放的输出端及跟随器连接，用于接收功放的输出电压信号，并将输出电压信号进行滤波及整流后获得第一电压信号；跟随器与放大电路连接，用于将第一电压信号分压后转换为第二电压信号；放大电路与电源电路的反馈端连接，用于将第二电压信号反向比例放大后获得第三电压信号，并将第三电压信号分压后获得第四电压信号；电源电路与功放的电源输入端连接，用于根据第四电压信号控制输出至功放的电压，实现了数字输入和模拟输入功放的电源电压的动态调整，提高了功放供电效率，避免了电能浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型电源电压动态调整电路一实施例的功能模块图；

图2是本实用新型电源电压动态调整电路一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种电源电压动态调整电路。

参照图1，在一实施例中，所述电源电压动态调整电路包括整流滤波电路100、跟随器200、放大电路300及电源电路400；其中，所述整流滤波电路100，分别与功放AMP的输出端及所述跟随器200连接，用于接收所述功放AMP的输出电压信号，并将所述输出电压信号进行滤波及整流后获得第一电压信号，以发送所述第一电压信号至所述跟随器200；所述跟随器200，与所述放大电路300连接，用于将所述第一电压信号分压后转换为第二电压信号，以发送所述第二电压信号至所述放大电路300；所述放大电路300，与所述电源电路400的反馈端连接，用于将所述第二电压信号反向比例放大后获得第三电压信号，并将所述第三电压信号分压后获得第四电压信号，以发送所述第四电压信号至所述电源电路400的反馈端；所述电源电路400，与所述功放AMP的电源输入端连接，用于根据所述第四电压信号控制输出至所述功放AMP的电压。

需要说明的是，本实施例通过整流滤波电路100从功放AMP提取输出电压信号，而不是提取模拟的差分信号，因此，无论PWM数字输入、PDM(Pulse Density Modulation，脉冲密度调制)数字输入、I2S数字输入还是模拟输入的闭环功放均可使用该电源电压动态调整电路实现供电电压的动态调整。

可理解的是，本实施例只需要在已有的模块电路基础上增加3个模块，就可以实现动态调整电源电路400的输出电压，从而实现省电。并且当喇叭的数量增加时，仅仅需要相应增加整流滤波电路100，无需同时增加跟随器200与放大电路300，相较于现有动态升压方案而言成本更低。

本实施例通过在所述电源电压动态调整电路中设置整流滤波电路、跟随器、放大电路及电源电路；整流滤波电路分别与功放的输出端及跟随器连接，用于接收功放的输出电压信号，并将输出电压信号进行滤波及整流后获得第一电压信号；跟随器与放大电路连接，用于将第一电压信号分压后转换为第二电压信号；放大电路与电源电路的反馈端连接，用于将第二电压信号反向比例放大后获得第三电压信号，并将第三电压信号分压后获得第四电压信号；电源电路与功放的电源输入端连接，用于根据第四电压信号控制输出至功放的电压，实现了数字输入和模拟输入功放的电源电压的动态调整，提高了功放供电效率，避免了电能浪费。

请一并参照图1及图2，图2为本实用新型电源电压动态调整电路一实施例的结构示意图。

在本实施例中，所述整流滤波电路100包括第一电容C1及至少两个整流单元110；各整流单元110的输入端与所述功放AMP的输出端连接，各整流单元110的输出端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电容C1的第一端还与所述跟随器200连接，所述第一电容C1的第二端接地。

需要说明的是，整流单元110可以为两个，或者其他偶数个，整流单元110的数量根据喇叭数量确定，当喇叭数量为1时，整流单元110有2个，当喇叭数量为2时，整流单元110有4个，依次类推。

在具体实现中，整流单元110分别与功放AMP的左声道输出端(AMP_L_P和AMP_L_N)及右声道输出端(AMP_R_P和AMP_R_N)连接，用于接收功放AMP的输出电压信号。

进一步地，所述整流单元110包括第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3及第四二极管D4；其中，所述第二电容C2的第一端与所述功放AMP的第一输出端连接，所述第二电容C2的第二端分别与所述第一二极管D1的阳极及所述第二二极管D2的阴极连接；所述第二二极管D2的阳极分别与所述第三二极管D3的阳极及地连接；所述第三二极管D3的阴极分别与所述第三电容C3的第一端及所述第四二极管D4的阳极连接；所述第三电容C3的第二端与所述功放AMP的第二输出端连接；所述第四二极管D4的阴极分别与所述第一二极管D1的阴极及所述第一电容C1的第一端连接。

需要说明的是，第二电容C2和第三电容C3的作用是隔离功放输出的直流信号，避免直流信号对后端电路的影响。同时由于二极管的单向导通特性，使得功放的输出电压信号小于两个二极管的压降之和之前，整流输出电压是0V。

进一步地，所述跟随器200包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一运算放大器U1；其中，所述第一电阻R1的第一端与所述第一电容C1的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第一端及所述第一运算放大器U1的同相输入端连接；所述第二电阻R2的第二端接地；所述第一运算放大器U1的反相输入端与所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第一运算放大器U1的输出端与所述放大电路300连接。

需要说明的是，第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2还组成延时电路。目的是使电源电路400输出的电压缓慢下降，避免因电压下降太快造成环路不稳，导致供电效率降低以及动态播放音乐时出现失真问题。

另外，第一电阻R1和第二电阻R2还组成分压电路，将第一电压信号分压，然后给到第一运算放大器U1的输入端。目的是实现电源电压动态调整电路的灵敏度的控制，最终实现省电。

当功放AMP输出的交流电压大于两个二极管的压降电压时，第一运算放大器U1的输出电压可通过下式计算：

其中，V_AMP为功放输出的交流电压，Vd为二极管的电压。

进一步地，所述放大电路300包括反相比例放大单元310及反馈控制单元320；所述反相比例放大单元310的输入端与所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述反相比例放大单元310的输出端与所述反馈控制单元320的输入端连接，所述反馈控制单元320的输出端与所述电源电路400的反馈端连接。

具体地，所述反相比例放大单元310包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6及第二运算放大器U2；其中，所述第三电阻R3的第一端与所述第一运算放大器U1的输出端连接，所述第三电阻R3的第二端分别与所述第四电阻R4的第一端及所述第二运算放大器U2的反相输入端连接；所述第二运算放大器U2的同相输入端分别与所述第五电阻R5的第一端及所述第六电阻R6的第一端连接，所述第二运算放大器U2的输出端分别与所述第四电阻R4的第二端及所述反馈控制单元320的输入端连接；所述第五电阻R5的第二端与第一电源VCC连接；所述第六电阻R6的第二端接地。

进一步地，所述反相比例放大单元310还包括第四电容C4及第五电容C5；所述第四电容C4的第一端分别与所述第五电阻R5的第一端及所述第二运算放大器U2的同相输入端连接，所述第四电容C4的第二端接地，所述第五电容C5的第一端分别与所述第一电源VCC及所述第五电阻R5的第二端连接，所述第五电容C5的第二端接地。

其中，第四电容C4的作用是电源滤波，第五电容C5的作用是VREF+的滤波，稳定参考电压VREF。第一电源VCC经过第五电阻R5和第六电阻R6分压，限制了第二运算放大器U2输出的最大电压。第二运算放大器U2的输出电压可通过下式计算：

进一步地，所述反馈控制单元320包括第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9；其中，所述第七电阻R7的第一端与所述第二运算放大器U2的输出端连接，所述第七电阻R7的第二端分别与所述第八电阻R8的第一端、所述第九电阻R9的第一端及所述电源电路400的反馈端连接；所述第八电阻R8的第二端与所述功放的电源输入端VOUT连接；所述第九电阻R9的第二端接地。

易于理解的是，放大电路300中，第三电阻R3的第一端作为反相比例放大单元310的输入端，第二运算放大器U2的输出端与第四电阻R4的第二端的节点作为反相比例放大单元310的输出端，第七电阻R7的第一端作为反馈控制单元320的输入端，第七电阻R7的第二端、第八电阻R8的第一端及第九电阻R9的第一端的节点作为反馈控制单元320的输出端。

应当理解的是，第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9用于分压，通过调整第七电阻R7、第八电阻R8及第九电阻R9的阻值大小可以控制电源电路400的反馈端的输入电压VFB。

进一步地，所述电源电路400包括电源芯片IC及第六电容C6；所述电源芯片的反馈端FB与所述反馈控制单元320的输出端连接，所述电源芯片的电源端与第二电源VIN连接，所述电源芯片的输出端分别与所述第六电容C6的第一端及所述功放的电源输入端VOUT连接，所述第六电容C6的第二端接地。

电源芯片的输出电压，即功放的供电电压可通过下式计算：

综合公式(1)至公式(3)便可以根据功放的输出电压实现动态的控制电源芯片的输出电压。由于电源芯片的输出电压是动态变化的，功放的供电电压也是动态变化，相比于以固定输出电压进行供电的功放系统，达到了省电的目的。

本实施例通过整流滤波电路、跟随器、放大电路及电源电路的具体设计，实现了根据功放的输出电压实现动态的控制电源芯片的输出电压，并控制电源芯片的输出电压缓慢变化，既节省了电能又避免了因电压变化太快导致动态播放音乐时出现失真的问题。

本实用新型还提出一种电子设备，所述电子设备包括功放及如上所述的电源电压动态调整电路，所述电子设备的电源电压动态调整电路的电路结构可参照上述实施例，在此不再赘述；可以理解的是，由于本实施例的电子设备采用了上述电源电压动态调整电路的技术方案，因此所述电子设备具有上述所有的有益效果；应理解的是，所述电子设备为带有音频产品的设备，如智能手机、平板电脑、智能电视等设备，本实施例对此不加以限制。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电源电压动态调整电路，其特征在于，包括整流滤波电路、跟随器、放大电路及电源电路；其中，

所述整流滤波电路，分别与功放的输出端及所述跟随器连接，用于接收所述功放的输出电压信号，并将所述输出电压信号进行滤波及整流后获得第一电压信号，以发送所述第一电压信号至所述跟随器；

所述跟随器，与所述放大电路连接，用于将所述第一电压信号分压后转换为第二电压信号，以发送所述第二电压信号至所述放大电路；

所述放大电路，与所述电源电路的反馈端连接，用于将所述第二电压信号反向比例放大后获得第三电压信号，并将所述第三电压信号分压后获得第四电压信号，以发送所述第四电压信号至所述电源电路的反馈端；

所述电源电路，与所述功放的电源输入端连接，用于根据所述第四电压信号控制输出至所述功放的电压。

2.如权利要求1所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括第一电容及至少两个整流单元；各整流单元的输入端与所述功放的输出端连接，各整流单元的输出端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第一端还与所述跟随器连接，所述第一电容的第二端接地。

3.如权利要求2所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述整流单元包括第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管及第四二极管；其中，

所述第二电容的第一端与所述功放的第一输出端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第一二极管的阳极及所述第二二极管的阴极连接；

所述第二二极管的阳极分别与所述第三二极管的阳极及地连接；

所述第三二极管的阴极分别与所述第三电容的第一端及所述第四二极管的阳极连接；

所述第三电容的第二端与所述功放的第二输出端连接；

所述第四二极管的阴极分别与所述第一二极管的阴极及所述第一电容的第一端连接。

4.如权利要求3所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述跟随器包括第一电阻、第二电阻及第一运算放大器；其中，

所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一运算放大器的同相输入端连接；

所述第二电阻的第二端接地；

所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述放大电路连接。

5.如权利要求4所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述放大电路包括反相比例放大单元及反馈控制单元；所述反相比例放大单元的输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述反相比例放大单元的输出端与所述反馈控制单元的输入端连接，所述反馈控制单元的输出端与所述电源电路的反馈端连接。

6.如权利要求5所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述反相比例放大单元包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻及第二运算放大器；其中，

所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端及所述第二运算放大器的反相输入端连接；

所述第二运算放大器的同相输入端分别与所述第五电阻的第一端及所述第六电阻的第一端连接，所述第二运算放大器的输出端分别与所述第四电阻的第二端及所述反馈控制单元的输入端连接；

所述第五电阻的第二端与第一电源连接；

所述第六电阻的第二端接地。

7.如权利要求6所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述反相比例放大单元还包括第四电容及第五电容；所述第四电容的第一端分别与所述第五电阻的第一端及所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第四电容的第二端接地，所述第五电容的第一端分别与所述第一电源及所述第五电阻的第二端连接，所述第五电容的第二端接地。

8.如权利要求7所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述反馈控制单元包括第七电阻、第八电阻及第九电阻；其中，

所述第七电阻的第一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第七电阻的第二端分别与所述第八电阻的第一端、所述第九电阻的第一端及所述电源电路的反馈端连接；

所述第八电阻的第二端与所述功放的电源输入端连接；

所述第九电阻的第二端接地。

9.如权利要求5至8中任一项所述的电源电压动态调整电路，其特征在于，所述电源电路包括电源芯片及第六电容；所述电源芯片的反馈端与所述反馈控制单元的输出端连接，所述电源芯片的电源端与第二电源连接，所述电源芯片的输出端分别与所述第六电容的第一端及所述功放的电源输入端连接，所述第六电容的第二端接地。

10.一种电子设备，包括功放，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一权利要求所述的电源电压动态调整电路。

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