KR102108031B1 - 차량용 오디오 증폭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 오디오 증폭장치가 개시된다. 본 발명의 차량용 오디오 증폭장치는, 신호처리부에서 처리된 디지털 오디오 데이터를 아날로그의 오디오 신호로 변환하는 DA 변환부; 상기 DA 변환부에서 변환된 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하여 스피커로 출력하는 증폭부; 상기 증폭부에서 증폭되어 출력되는 오디오 신호의 크기를 검출하는 전류검출부; 및 상기 전류검출부에서 검출된 상기 전류값에 따라 입력전압을 승압하여 상기 증폭부에 공급하는 전원승압부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 오디오 증폭장치{AUDIO AMPLIFIER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 오디오 증폭장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 오디오 시스템에서 증폭부를 통해 출력되는 오디오 출력신호의 크기를 피드백 받아 증폭부에 전압을 인가하는 전원승압부의 전압수준을 결정함으로써 전류효율을 상승시키는 차량용 오디오 증폭장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 생활이 일반화된 현대인들의 요구에 맞추어 차안에서도 양질의 음악 청취가 가능하도록 대부분의 자동차에 차량용 오디오 시스템의 장착되어 있다.

이와 같은 차량용 오디오 시스템에는 기본적으로 라디오 튜너 및 카세트 데크 등이 구비되고 나아가 운전자의 취향에 따라 선택사양으로 콤팩트 디스크 플레이어(CDP), 혹은 콤팩트 디스크 체인져(CD changer) 등을 구비하여 운전 중에 다양한 음악을 청취할 수 있다.

따라서, 차량 주행 중에 운전자 및 차량 내부의 승객은 라디오 튜너를 통해 수신되는 교통정보, 일기 예보, 뉴스 등의 각종 유용한 정보와 각종 라디오 채널의 무선 방송을 수신하거나 또는 오디오 테이프 또는 오디오 CD를 통해서 출력되는 각종 음악 등을 청취하여 운전 중의 지루함을 해소하게 된다.

최근에는 차량용 오디오 시스템이 고급화됨에 따라 종전 채널(Class AB, Class D 증폭방식)당 40-50W급의 출력에서 고음질, 고출력을 구현하기 위해 70W급 이상(Class D 증폭방식)의 높은 출력을 가지는 시스템으로 발전되고 있다.

하지만, 출력이 증대됨에 따라 전류 효율성이 문제시 되고 있으며, 이를 극복하기 위해 효율이 좋은 Class G, Class H로 효율을 증대시켜 고음질, 고효율을 구현하고 있다.

그러나, 차량용 오디오 시스템의 경우 차량의 배터리 전압(DC 14.4V)이 구동용 전원전압으로 사용되기 때문에 낮은 배터리 전압으로 인해 홈용 오디오 시스템 만큼의 고출력은 기대하기 어려운 상태이다. 또한, 차량용 오디오 시스템은 차량의 배터리를 전원으로 사용하기 때문에 고효율의 오디오 시스템이 필요한 실정이다.

이러한 필요에 따라 차량용 오디오 시스템이 고급화되고, 고음질의 제품들이 출시되고, 고출력, 고효율의 제품이 상용화되고 있는 추세이지만 이를 구현하기 위해서는 많은 부품을 사용하여 제품을 만들어야 하기 때문에 가격상승이 동반되는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2012-0029015호(2012.03.26.공개, 발명의 명칭 : 하이브리드 차량용 오디오 시스템 및 오디오 신호 증폭 방법)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량용 오디오 시스템에서 증폭부를 통해 출력되는 오디오 출력신호의 크기를 피드백 받아 증폭부에 전압을 인가하는 전원승압부의 전압수준을 결정함으로써 전류효율을 상승시키는 차량용 오디오 증폭장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 오디오 출력신호의 크기를 피드백 받아 전원승압부의 전압수준을 결정함으로써 상대적으로 간단한 구조를 가지며 낮은 가격으로 고출력, 고효율의 기능을 갖는 차량용 오디오 증폭장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 오디오 증폭장치는, 신호처리부에서 처리된 디지털 오디오 데이터를 아날로그의 오디오 신호로 변환하는 DA 변환부; DA 변환부에서 변환된 아날로그 오디오 신호를 증폭하여 스피커로 출력하는 증폭부; 증폭부에서 증폭되어 출력되는 오디오 신호의 크기를 검출하는 전류검출부; 및 전류검출부에서 검출된 전류값에 따라 입력전압을 승압하여 증폭부에 공급하는 전원승압부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 증폭부는 Class-D 방식으로 증폭하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 전원승압부는 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 이용하며 전압 부스트 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 전원승압부는 입력전압에 대해 PWM 파형으로 변환하는 구동회로부; PWM 파형을 변압하여 증폭부에 전원을 공급하는 컨버터회로부; 및 전류검출부에서 검출된 전류값을 입력받아 구동회로부에서 변환하는 PWM 파형의 파형주기를 결정하는 제어회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 오디오 증폭장치는 차량용 오디오 시스템에서 증폭부를 통해 출력되는 오디오 출력신호의 크기를 피드백 받아 증폭부에 전압을 인가하는 전원승압부의 전압수준을 결정함으로써 전류효율을 상승시킬 수 있다.

또한, 오디오 출력신호의 크기를 피드백 받아 전원승압부의 전압수준을 결정함으로써 상대적으로 간단한 구조를 가지며 낮은 가격으로 고출력, 고효율의 기능을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치의 전원승압부의 구성에 대해 구체적으로 나타낸 블록구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치는 DA 변환부(20), 증폭부(30), 전류검출부(50) 및 전원승압부(60)를 포함한다.

차량용 오디오 시스템의 라디오 튜너, 카세트 데크, CDP, MP3 등 다양한 음원으로부터 출력되는 오디오 데이터는 신호처리부(10)를 통해 음량 및 음질에 대한 신호처리가 이루어진다.

제어부(80)는 사용자의 입력에 따라 볼륨조절제어 및 각종 음향 효과를 제어한다. 즉, 제어부(80)에서는 볼륨조절, EQ모드 변경, Fade/Balance, Mute 제어 등 사용자의 입력에 따라 신호처리부(10)를 제어한다.

따라서, 신호처리부(10)에서는 제어부(80)의 제어에 의해 디지털 오디오 데이터를 각 채널별 분리 및 음향효과들을 적용하여 DA 변환부(20)로 전달하게 된다.

DA 변환부(20)는 증폭을 위해 신호처리부(10)에서 출력된 디지털 오디오 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 증폭부(30)에 전달한다.

증폭부(30)는 차량 배터리(70)의 전원전압(14.4V), 발열 및 효율을 고려하여 Class D 방식으로 DA 변환부(20)에서 변환된 아날로그 오디오 신호를 증폭하여 스피커(40)로 출력한다.

전류검출부(50)는 증폭부(30)에서 증폭되어 출력되는 오디오 신호의 전류값을 검출하여 전원승압부(60)로 출력한다.

전원승압부(60)는 전류검출부(50)에서 검출된 오디오 신호의 전류값에 비례하여 배터리(70)의 전원전압을 승압시켜 증폭부(30)의 입력전압으로 출력한다.

전원승압부(60)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 이용하며, 전압 부스트(boost) 기능을 포함한다.

이와 같이 전원승압부(60)의 승압레벨을 증폭부(30)에서 출력되는 오디오 신호의 출력세기에 비례하여 승압시킴으로써, 실시간으로 출력되는 오디오 신호의 출력세기에 따라 조절된다. 즉, 오디오 신호의 출력세기가 작으면 작은 전압으로 승압되고, 오디오 신호의 출력세기가 크면 큰 전압으로 승압되어 증폭부(30)에 입력되어 고출력을 낼 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치의 전원승압부의 구성에 대해 구체적으로 나타낸 블록구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치의 전원승압부(60)는 증폭부(30)의 출력을 다시 전원승압부(60)의 입력으로 사용할 수 있도록 구성된다.

즉, 증폭부(30)의 출력 크기에 따라 전원승압부(60)의 전원 승압레벨이 비례하게 된다.

따라서, 전원승압부(60)는 증폭부(30)의 출력전류를 전류검출부(50)에서 감지한 후 이 전류값을 전원신호로 바꾸어 전원승압부(60)의 전원 승압레벨의 기준으로 사용하게 됨으로써, 작은 소리를 내는 경우에는 승압을 하지 않거나 작게 승압하고, 큰 소리를 낼 때에만 크게 승압하게 되어 전류효율을 높일 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 오디오 증폭장치의 전원승압부(60)는 구동회로부(62), 컨버터회로부(64) 및 제어회로부(66)를 포함한다.

구동회로부(62)는 배터리(70)의 전원전압을 입력전압으로 인가받아 PWM 파형으로 변환한다.

컨버터회로부(64)는 구동회로부(62)에서 변환된 PWM 파형을 변압하여 증폭부(30)에 전원을 공급한다.

제어회로부(66)는 전류검출부(50)에서 검출된 전류값을 입력받아 구동회로부(62)에서 변환하는 PWM 파형의 파형주기를 결정한다.

이와 같이 전원승압부(60)는 전류검출부(50)에서 검출된 전류값에 따라 제어회로부(66)에서 PWM 파형의 파형주기를 변환함으로써, 구동회로부(62)의 PWM 파형의 구동시간이 비례하게 되어 승압레벨이 조절된다.

따라서, 실시간으로 증폭부(30)에서 출력되는 현재 오디오 신호의 출력세기에 따라 오디오 신호의 출력세기가 작으면 작은 전압을 사용하고, 오디오 신호의 출력세기가 크면 전압을 상승시켜 큰 출력을 낼 수 있도록 함으로써 효율을 높일 수 있고, 간단한 구성 및 별다른 제어 없이 구현이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 오디오 증폭장치에 따르면, 차량용 오디오 시스템에서 증폭부를 통해 출력되는 오디오 신호의 출력세기를 피드백 받아 증폭부에 전압을 인가하는 전원승압부의 전압수준을 결정함으로써 전류효율을 상승시킬 수 있고, Class G, Class H 방식보다 상대적으로 간단한 구조를 가지며 낮은 가격으로 고출력, 고효율의 기능을 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 신호처리부 20 : DA 변환부
30 : 증폭부 40 : 스피커
50 : 전류검출부 60 : 전원승압부
62 : 구동회로부 64 : 컨버터회로부
66 : 제어회로부 70 : 배터리
80 : 제어부

Claims (4)

1. 신호처리부에서 처리된 디지털 오디오 데이터를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DA 변환부;
   상기 DA 변환부에서 변환된 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하여 스피커로 출력하는 증폭부;
   상기 증폭부에서 증폭되어 출력되는 오디오 신호의 크기를 검출하는 전류검출부; 및
   상기 전류검출부에서 검출된 전류값에 따라 입력전압을 승압하여 상기 증폭부에 공급하는 전원승압부;를 포함하되,
   상기 증폭부는, Class-D 방식으로 증폭하고,
   상기 전원승압부는, SMPS(Switching Mode Power Supply)를 이용하며, 전압 부스트 기능을 위해, 상기 입력전압에 대해 PWM 파형으로 변환하는 구동회로부; 상기 PWM 파형을 변압하여 상기 증폭부에 전원을 공급하는 컨버터회로부; 및 상기 전류검출부에서 검출된 상기 전류값을 입력받아 상기 구동회로부에서 변환하는 상기 PWM 파형의 파형주기를 결정하는 제어회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 오디오 증폭장치.
   
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