DK176789B1 - Et höreapparat med en strömbegrænser - Google Patents

Description

DK 176789 B1

Den foreliggende opfindelse angår høreapparater, særligt høreapparater med en strømbegrænset udgang fra høreapparatets batteri.

Vore dages moderne høreapparater har typisk elektroniske kredsløb, der driver en audioforstærker, som selv driver en højttaler for at generere lyd ind i brugerens øre.

5 Både de elektroniske kredsløb og forstærkeren forsynes fra et batteri. De elektroniske kredsløb inde i et høreapparat er typisk en kombination af digitale og analoge kredsløb.

Et sådant høreapparat er vist på fig. 1.

Som vist på fig. 1 må store strømme 22 løbe fra batteriet 24, når audioforstærkeren 20 driver højttaleren 16 for at generere lyd. På grund af batteriet 24’s impedans 25 10 medfører de store strømme 22 spændingsvariationer på batteriets forsyningslinie 28, som vist på fig. 2.

Batteriets spændingsvariationer forekommer også på høreapparatelektronikkens forsyningsterminaler. Uheldigvis har høreapparatelektronikken altid en tærskel 38, under hvilken kredsløbet ikke kan garanteres at kunne fungere. Dette er også vist på 15 fig. 2. Under den viste tærskel 38 kan analoge kredsløb for eksempel ikke garanteres at virke som tiltænkt, og digitale processorer/tilstandsmaskiner osv. kan fejle eller gå ned på tidspunktet 40 på fig. 2.

I et høreapparat med automatisk volumenkontrol (AVC), reducerer AVC'en forstærkningen for at holde audioudgangsniveauerne inden for ønskede grænser.

20 Tidskonstanten for AVC’en er imidlertid lang, så AVC’en vil være for langsom til at reagere hurtigt nok til at forhindre batteriforsyningsspændingen i at falde til kritisk lave niveauer.

På grund af det begrænsede indre volumen til elektroniske komponenter i et høreapparat er der typisk ikke tilstrækkelig plads til en afkoblingskondensator, der er 25 stor nok til at forsyne audioforstærkeren under transienter.

IWO 2004/034073 beskrives en fremgangsmåde til strømstyring i en batteriforsynet indretning. Fremgangsmåden omfatter trinnene for sammenligning af den faktiske forsyningsspænding med en reference, generering af en styrespænding, når forsyningsspændingen er under referencen, anvendelse af styresignalet til at reducere 30 belastningsstrømmen ved at afbryde belastningen, hvorved forsyningsspændingen stiger, og gentag de foregående trin så længe som forsyningsspændingen er under referencespændingen. Strømbegrænsningen er en sampled strømbegrænsning.

Selvom samplefrekvensen er noget over det hørbare område, kan frekvensfoldning føre til hørbar forringelse af udgangslyden.

2 DK 176789 B1

Der er altså et behov for et høreapparat, hvori spændingsfald forårsaget af lydforstærkning undgås uden at forringe lydkvaliteten, I US 4.792.886 beskrives en shunt-regulator, dvs. en strømregulator, der er forbundet parallelt med det øvrige kredsløb, der forsynes af strømforsyningen. Shunt-regulatoren 5 søger at holde udgangsspændingen fra strømforsyningen konstant ved at trække ekstra strøm, når forsyningsspændingen er høj. Herved falder den høje udgangsspænding til et lavere niveau, der i princippet kan holdes konstant ved, at shunt-regulatoren trækker mindre strøm i takt med at forsyningsspændingen falder.

Herved holdes den resulterende spænding konstant på det lave niveau. En regulerbar 10 modstand er forbundet mellem en spændingsmultiplikators udgangsterminaler.

Modstandsværdien styres således, at modstanden er omvendt proportional med forsyningsspændingen, altså medføreren høj forsyningsspænding en lav modstand, der trækker en høj strøm, og en lav forsyningsspænding medfører en høj modstand, der trækker en lille strøm.

15 Ifølge den foreliggende opfindelse opnås de oven for nævnte og andre formål med et høreapparat, der omfatter en mikrofon til omdannelse af lyd til et indgangsaudiosignal, en signalprocessor til at behandle indgangsaudiosignalet, en højttaler til omdannelse af det behandlede signal til lyd, en audioforstærker til at levere strøm til højttaleren som funktion at det behandlede signal, og et batteri til strømforsyning af signalprocessoren, 20 audioforstærkeren og højttaleren, og hvori høreapparatet yderligere omfatter en strømbegrænser til analog begrænsning af den strøm, der leveres af batteriet, som funktion af batteriudgangsspændingen. Strømbegrænsningen udføres tidskontinuerligt, dvs. strømbegrænseren måler batterispændingen tidskontinuerligt i stedet for at sample batteriet, hvorved batterispændinger mellem samples ikke måles.

25 Strømbegrænseren forbindes i serie med audioforstærkeren til begrænsning af den strøm, der forsyner audioforstærkeren.

Ifølge den foreliggende opfindelse indsættes en spændingsstyret strømbegrænser altså i forsyningen til audioforstærkeren, hvorved batterispændingen overvåges, og hvis spændingen falder til et usikkert niveau, begrænses strømmen til 30 audioforstærkeren, så at spændingen forhindres i at falde yderligere.

Audioforstærkerens strømbegrænsningsbeskyttelse er nyttig i et høreapparat, hvor batterispændingen typisk kun er lidt større end nødvendigt for høreapparatelektronikkens korrekte funktion. Strømbegrænseren ifølge opfindelsen forhindrer spændingsforsyningen i at falde under den krævede minimumsspænding.

3 DK 176789 B1 Når batterispændingen er tilstrækkelig til korrekt funktion af høreapparatelektronikken, forbliver den inaktiv og påvirker ikke udgangsaudiosignalet til højttaleren.

Det er en vigtig fordel for opfindelsen, at høreapparatelektronikken er beskyttet mod audioudgangstransienter.

5 Høreapparatet kan yderligere være konstrueret til samvirken mellem strømbegrænseren og høreapparatets automatiske volumenkontrolkredsløb. For eksempel begrænser strømbegrænseren aktivt strømmen til audioforstærkeren under den første del af en udgangslydtransient, så at spændingen, der forsyner andre høreapparatkredsløb holdes over et kritisk niveau, der opretholder dette kredsløbs 10 korrekte funktion. Derefter sænker forstærkningsstyrekredsløbet forstærkningen med en lang tidskonstant, indtil strømbegrænseren ophører med strømbegrænsning.

Fig. 1 viser skematisk et kendt høreapparat,

Fig. 2 viser batterispændingen som funktion af tiden i et kendt høreapparat,

Fig. 3 er et blokdiagram af en udførelsesform for opfindelsen, 15 Fig. 4 er et kredsløbsdiagram af en strømbegrænser ifølge opfindelsen,

Fig. 5 viser batterispændingen som funktion af tiden i et høreapparat ifølge opfindelsen, og

Fig. 6 viser batterispændingen som funktion af tiden i et andet høreapparat ifølge opfindelsen.

20 Fig. 3 er et blokdiagram af et høreapparat 10 ifølge opfindelsen, hvilket høreapparat omfatter en mikrofon 12 til omdannelse af lyd til et indgangsaudiosignal 14 , en signalprocessor 15 til at behandle indgangsaudiosignalet 14, en højttaler 16 til omdannelse af det behandlede signal 18 til lyd, en audioforstærker 20 til at levere strøm 22 til højttaleren 16 som funktion af det behandlede signal 18. Et batteri 24 25 leverer strøm 23 til signalprocessoren 15, og strøm 22 til audioforstærkeren 20 og højttaleren 16. En strømbegrænser 26 udfører analog begrænsning af strømmen 26, der leveres af batteriet 24 som funktion af batteriudgangsspændingen VB.

Ifølge den foreliggende opfindelse indsættes en spændingsstyret strømbegrænser 26 altså i forsyningslinien 28 til audioforstærkeren 20, så at batterispændingen VB 30 monitoreres. Hvis spændingen VB falder under et forudbestemt niveau, begrænses strømmen 22 til audioforstærkeren 20, så at spændingen VB forhindres i at falde yderligere. Herved beskyttes høreapparatelektronikken mod audioudgangstransienter.

4 DK 176789 B1

Fig. 4 viser et kredsløbsdiagram for en spændingsstyret strømbegrænser, der omfatter en operationsforstærker 30 og en transistor 32. Et referencespændingsniveau 34 for begrænseren tilvejebringes på en af indgangene. Referencespændingen kan være en fast spænding, eller referencespændingen kan være justerbar ved anvendelse af en 5 softwarestyret digital-til-analog-konverter 36. Operationsforstærkeren 30 måler batterispændingen VB. Når spændingen VB er over referencespændingen 34, kortslutter transistoren 32 og leder strøm, og strøm 22 kan strømme gennem audioforstærkeren 20 og højttaleren 16. Når spændingen falder under referencespændingen 34, forøger transistoren 32 sin modstand og begrænser derved 10 strømmen 22 til audioforstærkeren 20.

Strømbegrænseren fungerer som en servosløjfe, der forhindrer batterispændingen VB i at falde under referencespændingen 34 som vist på kurven for batterispændingen VB som funktion af tiden på fig. 5. Referencespændingen indstilles fortrinsvis med en sikkerhedsmargin over den minimumsforsyningsspænding 38, der tolereres af 15 høreapparatets elektroniske kredsløb. Altså undgås fejlfunktion eller nedbrud af det beskyttede kredsløb.

Som yderligere vist på fig. 6. kan høreapparatet yderligere være konstrueret til samvirken mellem strømbegrænseren og høreapparatets automatiske volumenkontrolkredsløb. For eksempel er strømbegrænseren aktiv under starten af en 20 udgangslydtransient ved henvisningstal 40 og begrænser strøm til audioforstærkeren, så at spændingen VBl der forsyner andre høreapparatkredsløb holdes over et kritisk niveau, der opretholder korrekt funktion for dette kredsløb. Derefter sænker forstærkningsstyrekredsløbet forstærkningen med en lang tidskonstant, der er angivet ved henvisningstal 42, indtil strømbegrænseren ophører med strømbegrænsning.

Claims (4)

5 DK 176789 B1

1. Et høreapparat (10), der omfatter en mikrofon (12) til omdannelse af lyd til et indgangsaudiosignal (14), en signalprocessor (15) til at behandle indgangsaudiosignalet (14), 5 en højttaler (16) til omdannelse af det behandlede signal (18) til lyd, en audioforstærker (20) til at levere strøm (22) til højttaleren (16) som funktion af det behandlede signal (18), og et batteri (24) til strømforsyning af signalprocessoren (15), audioforstærkeren (20) og højttaleren (16), 10 kendetegnet ved, at høreapparatet (10) yderligere omfatter en strømbegrænser (26), der er forbundet i serie mellem batteriet (24) og en forsyningslinie (28) til audioforstærkeren (20), til tidskontinuerlig analog begrænsning af den strøm (22), der leveres af batteriet (24) til audioforstærkeren (20) som funktion af batteriudgangsspændingen.

2. Et høreapparat (10) ifølge krav 1, kendetegnet ved, at strømbegrænseren (26) begrænser den strøm (22), der leveres af batteriet (24) til audioforstærkeren (20), når batterispændingen falder under et referencespændingsniveau (34).

3. Et høreapparat (10) ifølge krav 2, kendetegnet ved, at referencespændingsniveauet (34) er programmerbart.

4. Et høreapparat (10) ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at høreapparatet (10) yderligere omfatter et styrekredsløb til at sænke audioforstærkerens (20) forstærkning som funktion af batteriudgangsspændingen.