CN210927144U - 一种电源管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电源管理电路，DC‑DC转换器的正相电压输出端连接放大电路的正相输入端、第一电阻的第一端和第二电阻的第一端，第一、第二电阻的第二端分别连接第一、第二电子开关的第一端，第一、第二电子开关的第二端分别与DC‑DC转换器的正相反馈端口连接，第一、第二电子开关的电子控制端连接播放主控；DC‑DC转换器的负相电压输出端连接放大电路的负相输入端，负相电压输出端分别与第三、第四电阻的第一端连接，第三、第四电阻的第二端分别对应连接第三电子开关和第四电子开关的第一端，第三、第四电子开关的第二端连接负相反馈端口，第三、第四电子开关控制端连接播放主控。本实用新型提高了电源的利用率，节约了能源。

Description

一种电源管理电路

技术领域

本实用新型涉及电源管理技术领域，具体涉及一种用于便携式音乐播放器的智能电源管理电路。

背景技术

便携式音乐播放器大多使用可循环充电使用的锂电池供电，受电池容量限制，其续航时间有限，续航时间越短，充电的频次就越高，从而影响用户体验。便携式音乐放大器尤其是高保真便携音乐播放器，为了获得比手机等大众化多媒体播放器具有更好的音质，设计者一般会将其耳机功率放大电路设定为静态电流较大、效率较低的AB类工作状态，甚至设定为静态电流更大、效率更低的A类工作状态。耳机功率放大电路的低效率使续航时间受到进一步压缩，只能增加电池容量来弥补续航时间的损失，但使用更大容量的电池同时也增加了产品的体积及重量，便携性受到不利影响。

普通的便携音乐播放器电源系统供给放大电路的电源电压是固定不变的，为了满足输出功率的需求，电源电压是按产品最大功率需求来确定的，这种设计带来的问题是无论机器实际以多大的音量播放音乐，其供电电压都是固定的，导致实际转化为音频功率只占电源消耗功率的一小部分，尤其是连接低阻抗高灵敏度的耳机时，耳机所需的推动电压不高，但电流会较大。工作在高电压下的放大电路输出大的负载电流会造成相当可观的电能消耗，而实际输送给负载的音频功率只占一小部分，更多的电能则以功放电路发热的形式浪费掉了。

实用新型内容

基于现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种电源管理电路，为具备增益可变的放大电路提供不同的电压，以实现更高的电源利用率。

本实用新型的技术方案为：

一种电源管理电路，其特征在于：包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的电源端口用于连接电源，所述DC-DC转换器的正相电压输出端与播放器的放大电路的正相输入端连接，所述DC-DC转换器的正相电压输出端分别与第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端连接第一电子开关SW1的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接第二电子开关SW1的第一端，所述第一电子开关SW1的第二端和所述第二电子开关SW2的第二端分别与DC-DC转换器的正相反馈端口FBX1连接，所述第一电子开关SW1的电子控制端和第二电子开关SW2的电子控制端分别与播放器的播放主控连接，分别由播放主控控制其开断；

所述DC-DC转换器的负相电压输出端与播放器的放大电路的负相输入端连接，所述DC-DC转换器的负相电压输出端分别与第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端连接第三电子开关SW3的第一端，所述第四电阻R4的第二端连接第四电子开关SW4的第一端，所述第三电子开关SW3的第二端和所述第四电子开关SW4的第二端分别与DC-DC转换器的负相反馈端口FBX2连接，所述第三电子开关SW3的电子控制端和第四电子开关SW4的电子控制端分别与播放器的播放主控连接，分别由播放主控控制其开断。

优选的，所述DC-DC转换器的正相电压输出端与所述DC-DC转换器的正相反馈端口FBX1之间还串联有第五电阻R5。

优选的，所述DC-DC转换器的负相电压输出端与所述DC-DC转换器的负相反馈端口FBX2之间还串联有第六电阻R6。

优选的，所述DC-DC转换器采用型号为LT8582的双通道DC/DC转换芯片。

优选的，所述DC-DC转换器的电源端口连接锂电池，由锂电池为其供电。

本实用新型的有益效果为：播放主控可根据其使用的放大电路的增益状态控制SW1、SW2及SW3、SW4的通断，使与DC-DC转换器电压输出端连接的并联电阻通道获得不同的等效阻值，从而使DC-DC转换器的电压输出端输出跟增益状态相对应的供电电压，提高了电源的利用率，节约了能源。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构框图；

图2为放大电路供电电压跟信号输出电压的关系。

具体实施方式

下面参考附图并结合实施例对本实用新型进行详细说明。需要说明的是在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可相互组合。

如图1所示，一种电源管理电路，包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的电源端口用于连接电源，所述DC-DC转换器的正相电压输出端与播放器的放大电路的正相输入端连接，所述DC-DC转换器的正相电压输出端分别与第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端连接第一电子开关SW1的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接第二电子开关SW1的第一端，所述第一电子开关SW1的第二端和所述第二电子开关SW2的第二端分别与DC-DC转换器的正相反馈端口FBX1连接，所述第一电子开关SW1的电子控制端和第二电子开关SW2的电子控制端分别与播放器的播放主控连接，分别由播放主控控制其开断，而R1跟SW1电子开关串联，受SW1开关控制；R2跟SW2电子开关串联，受SW2开关控制。

所述DC-DC转换器的负相电压输出端与播放器的放大电路的负相输入端连接，所述DC-DC转换器的负相电压输出端分别与第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端连接第三电子开关SW3的第一端，所述第四电阻R4的第二端连接第四电子开关SW4的第一端，所述第三电子开关SW3的第二端和所述第四电子开关SW4的第二端分别与DC-DC转换器的负相反馈端口FBX2连接，所述第三电子开关SW3的电子控制端和第四电子开关SW4的电子控制端分别与播放器的播放主控连接，分别由播放主控控制其开断，其中R3跟SW3电子开关串联，受SW3开关控制；R4跟SW4电子开关串联，受SW4开关控制。

本实施例的所述DC-DC转换器的电源端口连接锂电池，尤其是3.7V的锂电池，由锂电池为其供电，而且所述DC-DC转换器采用型号为LT8582的双通道DC/DC转换芯片U1，LT8582的双通道DC/DC转换芯片负责将锂电池的3.7V电压转换为正相输出电压VOUT+(即图1的+Ucc)和负相输出电压VOUT-(即图1的-Ucc)供给播放器的放大电路使用。VOUT+电压值由VOUT+与FBX1之间连接的电阻通道的阻值确定，电阻通道由R1和R2并联电路组成，本实施例中，为了整体上调整DC-DC转换器的输出电压大小，所述DC-DC转换器的正相电压输出端与所述DC-DC转换器的正相反馈端口FBX1之间还串联有第五电阻R5，同理，VOUT-电压值由VOUT-与FBX2之间连接的电阻通道的阻值确定，电阻通道由R3和R4并联组成，同理，在本实施例中，为了整体上调整DC-DC转换器的输出电压大小，所述DC-DC转换器的负相电压输出端与所述DC-DC转换器的负相反馈端口FBX2之间还串联有第六电阻R6，播放器由主控MCU、电源管理电路、放大电路等功能电路组成，本实施例中各功能电路的协同工作机制是：主控MCU负责播放控制、人机交互和音频格式解码，并根据用户选择的放大电路的增益状态或从音乐文件读取到的增益值来控制电源系统以获得相应的供电电压。进一步地，播放器的主控MCU根据播放器的放大电路的增益状态控制SW1、SW2及SW3、SW4的通断，使并联电阻通道获得不同的等效阻值，从而获得跟增益状态相对应的供电电压。

例如，便携式音乐播放器搭配耳机使用时，耳机的种类繁多，性能指标差异很大，不同种类的耳机对播放器放大电路的要求也不同。低阻抗、高灵敏度的入耳式耳塞，要求放大电路具有很强电流驱动能力和极低的噪音，对其电压摆幅及输出功率的要求则不太高；高阻抗低灵敏度的头戴式耳机，要求放大电路具有很高的电压摆幅及输出功率，对其电流驱动能力和噪音的要求则不太高。

放大电路的增益指放大电路的输出电压(提供给耳机的信号电压)与输入电压(从播放器D/A数模转换电路获取的信号电压，这个电压最大摆幅是不变值)之比，用百分比表示。如公式1所示。

输出电压＝增益×输入电压 (公式1)

根据定义，在输入电压不变的情况下，放大电路的增益越高，其输出的不失真输出电压越高；反之，增益越低，其输出电压越低。也就是说，忽略直流工作电压的影响因素，增益决定了放大电路的电压输出能力，在增益的限制下，就算提高直流工作电压，放大器能提供的信号输出电压也不会增大，反而会增加电源消耗。

另外，不同增益的放大电路，其输出噪音电平也不同，增益越高，噪音电平越高，增益越低，噪音电平越低，因此，增益可变的放大电路可以更好地适配不同种类的耳机。

如图2所示，Up是音频信号(可以简单理解为由无数个正弦波信号组成)的电压峰值(即电压摆幅)，所需供电电压是Ucc。不同的放大电路，Ucc与Up之间的差值是不同的，但对于具体的放大电路，该差值则是确定的。综合公式1所述，放大电路增益不同，其输出电压也不同。输出电压Up不同，其所需要的供电电压Ucc也不同。所以，放大电路工作于不同的增益状态，则对其供给不同的供电电压，不会影响其输出性能，关键是可以降低电源功耗，因为：假设放大电路在某增益下工作，输出给耳机的音频信号电压是Up，实际所需的电源电压只需达到Ucc即可。如果使用更高的电源电压(＞Ucc)，受增益限制，其输出电压并不会增加，耳机获得的驱动功率也不会增加，但放大电路消耗的电源功耗则增加，所增加的电源功耗以发热的方式浪费掉了，电源电压增加越多，电源功耗越大，电源利用率越低。

通过本实施例，放大电路可在三种可选增益状态下工作，在高增益状态，电源系统提供较高的供电电压；在中增益状态，电源系统则提供适中的供电电压；在低增益状态，电源系统则提供较低供电电压。根据播放器增益状态来确定供给放大电路的电源电压，无论是高增益、中增益还是低增益，都能获得较高的电源利用率，如表1所示：

增益状态	电源电压	音频电压输出	电源利用率	电源功耗
					高增益	高	高	较高	高
中增益	中	中	较高	中
					低增益	低	低	较高	低

表1本实施例的电源管理系统的能效差异

跟本实施例不同，普通的电源管理系统供给放大电路的电源电压是固定不变的，在中增益特别是低增益状态，放大电路的音频输出电压已被限制在中低水平，在放大电路上消耗的电能相当部分都以发热的形式浪费掉了，如下表2所示：

表2普通电源管理系统的能效差异

综合表1和表2表明，本实施例在保证便携式音乐播放器音质的前提下，根据增益状态调整放大电路的供电电压，在各种音频输出电压下都能获得较高的电源利用率，降低了电源功耗，增加了播放器的续航时间，降低了电池损耗。

以上所属实施例仅表达了本实用新型的集中实施方式，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。因此本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种电源管理电路，其特征在于：包括DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的电源端口用于连接电源，所述DC-DC转换器的正相电压输出端与播放器的放大电路的正相输入端连接，所述DC-DC转换器的正相电压输出端分别与第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端连接，所述第一电阻R1的第二端连接第一电子开关SW1的第一端，所述第二电阻R2的第二端连接第二电子开关SW1的第一端，所述第一电子开关SW1的第二端和所述第二电子开关SW2的第二端分别与DC-DC转换器的正相反馈端口FBX1连接，所述第一电子开关SW1的电子控制端和第二电子开关SW2的电子控制端分别与播放器的播放主控连接，分别由播放主控控制其开断；

所述DC-DC转换器的负相电压输出端与播放器的放大电路的负相输入端连接，所述DC-DC转换器的负相电压输出端分别与第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端连接第三电子开关SW3的第一端，所述第四电阻R4的第二端连接第四电子开关SW4的第一端，所述第三电子开关SW3的第二端和所述第四电子开关SW4的第二端分别与DC-DC转换器的负相反馈端口FBX2连接，所述第三电子开关SW3的电子控制端和第四电子开关SW4的电子控制端分别与播放器的播放主控连接，分别由播放主控控制其开断。

2.如权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于：所述DC-DC 转换器的正相电压输出端与所述DC-DC转换器的正相反馈端口FBX1之间还串联有第五电阻R5。

3.如权利要求1所述的电源管理电路，其特征在于：所述DC-DC转换器的负相电压输出端与所述DC-DC转换器的负相反馈端口FBX2之间还串联有第六电阻R6。

4.如权利要求3所述的电源管理电路，其特征在于：所述DC-DC转换器采用型号为LT8582的双通道DC/DC转换芯片。

5.如权利要求1-4任一项所述的电源管理电路，其特征在于：所述DC-DC转换器的电源端口连接锂电池，由锂电池为其供电。

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