KR20130001162A - 액티브 오디오 트랜스듀서 보호 - Google Patents

액티브 오디오 트랜스듀서 보호 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다른 것들 중에서도 오디오 트랜스듀서 보호를 제공하는 장치 및 방법을 제공한다. 일례에서, 오디오 트랜스듀서 보호 회로는, 오디오 시스템의 증폭기의 구동 신호의 파크 파워 정보를 제1 임계치와 비교하도록 구성된 제1 비교기와, 구동 신호의 피크 파워 정보가 제1 임계치를 초과하는 경우 증폭기의 입력을 제한하도록 구성된 제한기 회로와, 구동 신호의 평균 파워 정보를 제2 임계치와 비교하고 그 비교를 이용하여 오디오 시스템의 전치 증폭기의 이득을 조절하도록 구성된 출력 신호를 제공하도록 구성된 제2 비교기를 포함할 수 있다.

Description

액티브 오디오 트랜스듀서 보호{ACTIVE AUDIO TRANSDUCER PROTECTION}
우선권 주장 및 관련 출원
본 특허 출원은 "ACTIVE AUDIO TRANSDUCER PROTECTION"을 발명의 명칭으로 하고 Dhuyvetter를 발명자로 하여 2011년 6월 24일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/500,880를 우선권으로 주장한다.
발명의 분야
본 발명은 전반적으로 오디오 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 오디오 시스템용 스피커 보호 회로에 관한 것이다.
모바일 전자 장치는 사용자가 이벤트를 펼침에 따라 세상과 접촉하는 것뿐만 아니라 다양한 형태의 오락을 즐기는 것을 점점 더 편리하게 하고 있다. 모바일 전자 장치가 성숙해짐에 따라, 시장 압력은 시스템을 더 소형이면서 더 고성능으로 하는 쪽으로 가해지고 있다. 이에 따라, 모바일 장치용 오디오 출력 트랜스듀서는 더욱 소형화되고, 선명한 음질을 제공할 수 있다.
그러나, 이러한 부품은 "정상적인" 작동 조건 하에서 이루어지는 것에 의해서도 손쉽게 손상을 입을 수 있다.
본 명세서는 다른 것들 중에서도 액티브 오디오 트랜스듀서 보호를 제공하는 장치 및 방법을 논의한다. 일례로, 오디오 보호 회로는, 오디오 시스템의 증폭기의 구동 신호의 피크 파워 정보를 제1 임계치와 비교하도록 구성된 제1 비교기와, 구동 신호의 피크 파워 정보가 제1 임계치를 초과하는 경우 증폭기의 입력을 제한하도록 구성된 제한기 회로와, 구동 신호의 평균 파워 정보를 제2 임계치와 비교하고, 이러한 비교를 이용하여 오디오 시스템의 전치 증폭기(pre-amplifier)의 이득을 조절(modulate)하기 위한 출력 신호를 제공하도록 구성된 제2 비교기를 포함할 수 있다.
본 "과제의 해결 수단" 항목은 본 특허 출원의 기술 요지의 개요를 제공하기 위한 것이며, 본 발명에 대한 배타적 또는 완전한 설명을 제공하려는 것은 아니다. 본 특허 출원에 대한 추가의 정보는 상세한 설명에 제공되어 있다.
반드시 실척으로 도시될 필요는 없는 도면에서, 동일한 도면 부호는 상이한 도면에서의 유사한 구성요소를 나타낼 수 있다. 앞자리의 숫자가 상이한 도면 부호는 유사한 구성요소의 상이한 예를 나타낼 수도 있다. 이들 도면은 전반적으로 본 명세서에서 논의되는 각종 실시 형태를 제한하기 위한 것이 아니라 예로서 설명하기 위한 것이다.
도 1은 스피커 보호 회로의 예를 전반적으로 도시하고 있다.
도 2는 액티브 스피커 보호 회로의 예를 전반적으로 도시하고 있다.
도 3은 액티브 스피커 보호 회로의 예를 전반적으로 도시하고 있다.
본 발명의 발명자는 다른 것들 중에서도 부하에 대한 증폭기 출력의 평균 파워 및 피크 파워 양자를 측정하고 제어하는 방법을 구현하였다. 증폭기 출력의 평균 파워 및 피크 파워를 측정하고 제어하는 것은 스피커를 포함한 오디오 트랜스듀서와 같은 부하에 손상을 입힐 수도 있는 잠재적으로 유해한 레벨의 피크 파워 또는 평균 파워 중의 하나를 제한할 수 있다. 예컨대 셀룰러폰, PDA(개인 디지털 보조 장치), 휴대용 또는 패드 타입의 컴퓨터, 개인용 미디어 플레이어와 함께 사용되는 것과 같은 손상된 오디오 스피커는 음향 출력을 심각하게 왜곡시키거나, 또는 음향 출력을 제공하는 트랜스듀서의 성능을 제한할 수 있다.
오늘날의 모바일 전자 장치(셀룰러폰 및 기타 휴대용 오디오 장치와 같은)에서는 음악 및 대사(speech)를 위해 더 큰 소리의(louder) 오디오 출력에 대한 요구가 증가되고 있다. 더 큰 소리의 오디오 출력을 제공하고 브로드캐스팅하는 것은 이들 장치에 내장된 소형 스피커와 같은 소형 오디오 트랜스듀서에 전기적 스트레스가 가해지게 할 수 있다. 추가된 스트레스는 트랜스듀서의 물리적 및 전기적 한계를 뛰어넘을 수 있다. 모바일 오디오 제품에 채용된 다수의 오늘날의 고성능 스피커 증폭기는 4W를 초과하는 피크 출력 파워를 발생할 수 있다. 이와 동시에, 이들 응용기기 내에서의 스피커의 치수가 작기 때문에, 이들 스피커의 파워 정격은 통상적으로 불과 0.5W 정도로 매우 낮은 경우가 있다. 통상적으로, 스피커 효율(예컨대, 전기적 파워 입력[W] 대 음향 파워 출력[dBSPL]) 및 파워 정격은 스피커 크기에 비례하여 감소한다. 그 결과, 더 높은 음향 출력을 달성하기 위해 입력 파워를 증가시킬 때에는, 스피커가 영구적으로 손상되는 것을 방지하기 위해 액티브 스피커 보호를 위한 수단이 존재한다.
셀룰러폰, 스마트폰, 및 개인 미디어 플레이어를 포함한 모바일 전자 장치의 사용의 증가는 스피커 손상 또는 고장으로 인해 이러한 장치의 현장 반환(field return)이 동반되고 있다. 이러한 추세는 스피커 트랜스듀서가 소형으로 유지되고 낮은 정격으로 되어 있는 동안에는 더 큰 소리의 음향 출력에 대한 요구가 증가함에 따라 지속될 것으로 예견된다. 오디오 스피커에 대한 손상은 다양한 전기적 오버스트레스(overstress)에 의해 야기될 수 있다. 예컨대 휴대용 장치를 단단한 표면 위에 떨어뜨리거나, 스피커 다이어프램(speaker diaphram)을 손상시키거나, 보이스 코일 갭 간격의 변형을 초래하는 등의 물리적 오버스트레스에 의해 스피커 기능장애도 야기될 수 있다.
스피커 손상은 스피커에서 과도한 열을 발생할 수 있다. 이 열은 스피커에 전달된 커다란 평균 파워의 결과로 오디오 스피커에 축적될 수 있다. 이 열은 작은 부피로 커다란 파워를 소산시키는 결과로 스피커 재료에 물리적 손상을 초래할 수 있다. 과도한 열 손상의 일부 예는 스피커 다이어프램 뒤틀림 및 보이스 코일에서의 절연 브레이크다운 등을 포함할 수 있으며, 이러한 보이스 코일에서의 절연 브레이크다운은 궁극적으로는 보이스 코일 권선을 용융시킬 수도 있다. 과도한 열은 또한 스피커 자석이 자성을 잃게 하여(de-magnetize), 출력 효율을 감소시킬 수 있다.
음악 및 대사를 포함한 오디오 신호와 같은 오디오 신호는 커다란 파고율(crest factor)을 갖는 파형으로 구성될 수 있다. 파고율은 평균 신호 레벨에 대한 피크의 비율로서 정의될 수 있다. 높은 파고율을 갖는 오디오 신호는 소리가 큰 피크 신호를 갖지만, 평균 파워가 낮아지게 된다. 교향곡 음악은 높은 파고율을 갖는 오디오 신호의 예가 될 수 있으며, 약 12dB 또는 그 이상의 파고율을 나타내는 경우도 있다. 낮은 파고율을 가질 수 있는 음악의 예는 매우 간결한 락 음악(highly compressed rock music)이며, 약 3dB의 파고율을 갖는 경우도 있다.
낮은 파고율 오디오 신호로 스피커를 구동하는 것은 오디오 사운드의 재생 시에 스피커에 가해지는 더 높은 연속(또는 평균) 파워 때문에 과열로 인해 스피커에 손상을 초래하는 커다란 위험을 가질 수 있다. 높은 파고율 오디오 신호는 낮은 파워 정격의 스피커가 높은 파워 오디오 증폭기로 구동될 수 있도록 한다. 일례로, 액티브 스피커 보호는 스피커 부하에 전달되는 평균 파워를 모니터할 수 있고, 오디오 트랜스듀서 손상을 방지하기 위해 스피커에 대한 평균 파워를 제한할 수 있다.
오디오 스피커에 대한 손상은 또한 과도한 피크 파워 신호에 의해서도 야기될 수 있다. 스피커 손상은 누적식으로 발생되는 경우도 있어서, 스피커에 가해지는 과도한 파워가 시간이 지남에 따라 스피커 유효성을 저하시키고, 더욱 열악한 음향 성능을 발생할 수 있다. 과도한 피크 파워로 인한 스피커 손상은 영구적으로 남게 되는 경향이 있다. 작은 듀티 사이클을 갖는 짧은 버스트(short burst)로 발생하는 피크 파워 신호는 스피커 내에 열이 축적되는 것을 야기하지 않으므로, 평균 파워 영향이 통상적으로 문제가 되지 않는다. 그러나, 피크 신호는 여전히 스피커 부품에 대한 손상을 초래할 수 있다. 예컨대, 피크 파워 신호는 평균 파워 가열 작용과 유사하게 스피커의 보이크 코일 권선을 용융시킬 수도 있다. 다만, 여기에서는 파워 레벨이 훨씬 커야 한다. 피크 파워 신호는 또한 스피커 다이어프램 및 보이스 코일 이탈(excursion)이 이들의 물리적 한계를 초과하도록 한다. 이러한 이탈은 영구적인 스피커 손상을 초래할 수 있다. 피크 파워 신호로 인한 손상은 스피커에 전달되는 피크 파워 신호를 제한함으로써 감소되거나 제거될 수 있다. 신호 제한 또는 클램핑(clamping)이 이용될 수 있지만, 이것은 스피커 손상의 가능성이 멀어져 있는 때에도 피크 신호의 왜곡을 초래할 수 있다. 동적 범위 제어(예컨대, 압축)를 이용한 소프트 클립핑(soft clipping)은 심한 왜곡을 현저하게 감소시킬 수 있다. 피크 신호는 일반적으로 짧은 펄스폭 듀레이션 및 빠른 상승 시간을 갖는 오디오 톤으로 구성된다. 따라서, 피크 파워를 신속하게 제한하기 위해 빠른 응답을 갖는 스피커 보호 방식은 손상 발생이 아주 큰 때에도 왜곡을 이들 시간으로만 제한하면서 우수한 보호를 제공할 수 있다.
스피커 보호의 기본적인 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 스피커 증폭기 출력의 전압 제한을 이용할 수 있다. 도 1의 오디오 시스템(100)은 전치 증폭기(101), 파워 증폭기(102), 및 제한기(103)를 포함하는 스피커 증폭기를 포함한다. 소정의 스피커 부하 임피던스를 알면, 아래의 수식
P = V2/R
으로부터, 전압 스윙(voltage swing)을 제한함으로써 출력 파워가 제한될 수 있으며, 여기서 P는 파워이고, V는 전압이며, R은 저항 또는 임피던스이다. 그러나, 유사한 크기의 스피커에 대해서도 제조 공차에 의해 스피커 임피던스 변동이 커질 수 있다. 온도, 인클로져 치수, 에이징 및 기타 요인이 스피커 임피던스 변동을 야기할 수 있다. 이러한 임피던스의 변동은 임피던스값이 모니터링되고 보호 체계가 스피커 임피던스의 정확한 측정치로 업데이트되지 않는 한 신뢰할 수 없는 보호를 발생할 수 있다. 그러므로, 보호의 방법으로서의 전압 스윙의 개방 루프 제한은 손상의 가능성이 먼 때에도 오디오 신호의 클립핑 및 후속하는 신호 왜곡을 야기할 수 있다. 전압 제한 방법은 레벨을 제한하는 것이 피크 파워 레벨에서 이루어지는 것으로 설정되면 과도한 평균 파워를 고려하지 않을 수도 있으므로, 과도한 평균 파워 작동으로 인한 손상이 발생할 가능성도 있다.
증폭기 출력 파워 정보가 측정되고, 그 파워 정보가 증폭기의 출력 파워 레벨을 제한하거나 제어하는데 이용될 때에, 향상된 스피커 보호가 실현될 수 있다. 일례에서, 스피커 보호 체계는 오디오 신호의 연속적인 전달이 스피커 손상의 위험을 발생하지 않는다면 오디오 신호의 왜곡 또는 열화 없이도 스피커에 전달되는 오디오 신호의 출력 피크 및 평균 파워를 최대화할 수 있다. 스피커 손상이 요구된 피크 또는 평균 파워 레벨의 오디오 신호의 연속적인 전달에서 비롯될 수 있는 곳에서는, 이 오디오 신호는 스피커 손상의 실질적인 위험 없이 피크 및 평균 파워가 최대화되는 정도까지 수정될 수 있다. 스피커에 전달되는 과도한 파워가 스피커 손상의 원인이 될 수 있으므로, 스피커에 전달되는 파워를 제어함으로써 스피커 보호를 향상시킬 수 있다.
도 2는 전치 증폭기(201), 파워 증폭기(202), 제한기(203), 파워 모니터링 회로(204), 및 보호 회로(205)를 포함하는 오디오 시스템(200)에서의 액티브 스피커 보호 체계의 예를 전반적으로 예시하고 있다. 특정의 예에서는, 출력 신호(OUT)가 스피커(206)를 구동하고, 스피커(206) 내로 흐르는 전류가 파워 모니터링 회로(204)를 이용하여 별도로 측정될 수 있다. 일례에서, 측정된 신호들은 실제 출력 파워를 나타내는 출력 파워 정보를 발생하기 위해 승산될 수 있으며, 출력 파워 정보는 다수의 방식으로 처리될 수 있다.
도 2의 예에서, 출력 파워 정보는 실시간 동적 범위 제어를 위해 제한기(203) 또는 압축 시스템을 직접 제어하도록 이용될 수 있다. 출력 파워 정보는 또한 전치 증폭기(201)의 이득과 같은 신호 경로의 이득을 조절하거나 또는 몇몇의 기타 신호 제어를 위해 이용될 수 있는 스피커 부하 파워의 평균값을 생성하기 위해 통합될 수도 있다. 항상 그런 것은 아니지만 종종, 오디오 신호 내의 파워의 대부분은 낮은 주파수에 있다. 특정의 예에서, 출력 파워 정보는 가변 고역 통과 필터를 통해 저주파 신호 성분을 감소시키기 위해 이용될 수 있다. 출력 파워를 모니터링하고 조절하는 것은 임피던스와 같은 스피커 제조 공차 및 기타 벤더 상이점(vendor difference)으로부터의 스피커 보호 변동을 감소시킬 수 있다. 부하 파워는 부하 임피던스에 비례하여 변경될 수 있으며, 따라서 출력 파워 정보를 이용한 액티브 보호 체계는 더욱 정확한 파워 제한 알고리즘을 제공할 수 있다.
특정의 예에서, 스피커 보호 체계는 또한 다른 물리적 파라미터를 고려할 수도 있다. 예컨대 온도 변경에 응답하여 전치 증폭기(201)의 이득을 조절함으로써 출력 파워를 수정하기 위해 온도 정보가 이용될 수 있다. 온도 정보는 주변 온도 및 스피커 부품에서의 또는 그 부근에서의 온도 정보 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정의 예에서, 하나 이상의 온도 센서(207)가 온도 정보를 보호 회로에 제공할 수 있다. 일부의 예에서, 스피커 증폭기는 최대 다이 온도(maximum die temperature)를 제한하거나 제어하기 위해 내부 온도 감지를 가질 수 있다. 스피커 증폭기에서의 효율 손실은 주변 온도와 접합부 온도(junction temperature) 간의 커다란 차이를 발생할 수 있다. 그러나, 심지어 스피커 증폭기 가까이에서의 주변 온도 감지로도 스피커 부품 온도의 특히 우수한 근사치를 제공하지 못할 수도 있다. 특정의 예에서, 스피커(206) 상에 장착되거나 또는 전치 증폭기(201) 또는 파워 증폭기(202)와 같은 스피커 증폭기 상에 장착된 하나 이상의 온도 센서(207)를 이용하여 정확한 스피커 온도 정보가 제공될 수 있다.
휴대용 오디오 제품에서 두드러질 수 있는 스피커 보호에 대한 또 다른 측면은 스피커(206)의 스피커 포트를 물리적으로 차단하는 것이다. 모바일 전자 장치에 이용된 오디오 스피커는 매우 소형일 수 있으며, 작은 인클로저 체적을 갖는 인클로저에 장착될 수 있다. 이것은 사용자가 스피커 포트를 손가락 또는 엄지 손가락으로 완전히 덮는 것을 용이하게 할 수 있다. 스피커 포트가 덮여진 때에, 음향 에너지가 자유 상태의 대기 중으로 거의 전달되지 않으므로, 음향 에너지가 스피커 내로 역반사될 수 있다. 포획된 음향 에너지는 스피커 보이스 코일에 흩어지게 되고, 스피커의 작동을 급속하게 열화시킬 수 있다. 움직임 센서(208)가 스피커 다이어프램의 움직임 정보를 제공할 수 있으며, 스피커 포트 폐색(speaker port blockage)을 감지하기 위해 이용될 수 있다. 보호 회로(205)는 움직임 센서(208)로부터 움직임 정보를 수신하고, 스피커 손상을 감소시키거나 제거하기 위해 출력 파워를 조절할 수 있다. 특정의 예에서, 전치 증폭기(201)의 이득은 보호 회로(205)에서 수신된 움직임 센서(208)로부터의 움직임 정보에 응답하여 조절될 수 있다. 일례에서, 제한기(203)의 한계치는 스피커 포트가 차단된 때의 스피커 부품 손상의 가능성을 감소시키거나 제거하기 위해 보호 회로(205)에서 수신된 움직임 센서(208)로부터의 움직임 정보에 응답하여 조절될 수 있다.
도 3은 일례의 액티브 스피커 보호 시스템을 포함하는 오디오 시스템(300)을 전반적으로 예시하고 있다. 일례에서, 오디오 시스템(300)은 전치 증폭기(301) 및 파워 증폭기(302)를 포함할 수 있다. 특정의 예에서, 전치 증폭기(301)는 입력 오디오 신호(IN)를 수신할 수 있고, 처리된 또는 증폭된 오디오 신호를 파워 증폭기(302)에 제공할 수 있다. 파워 증폭기(302)는 처리된 오디오 신호를 수신할 수 있고, 스피커와 같은 출력 오디오 트랜스듀서를 구동하기 위한 출력 신호(OUT)를 제공하기 위해 이 신호를 증폭할 수 있다. 특정의 예에서, 스피커 보호 시스템은 파워 모니터링 회로(304) 및 보호 회로(305)를 포함할 수 있다. 특정의 예에서, 파워 모니터링 회로(304)는 파워 증폭기(302)로부터 스피커에 제공되는 출력 전류 및 출력 전압 스윙을 모니터하기 위해 센서(Io, Vo)를 포함할 수 있다. 특정의 예에서, 파워 모니터링 회로(304)는 측정된 출력 전압 스윙 및 측정된 출력 전류와 같은 파워 정보를 보호 회로(305)에 제공할 수 있다. 일부 예에서, 파워 모니터링 회로(304)는 처리된 오디오 신호 또는 입력 오디오 신호를 이용하여 출력 파워 정보를 추정할 수 있다.
특정의 예에서, 보호 회로(305)는 출력 전류 및 전압 정보와 같은 파워 정보를 수신하고, 이 파워 정보를 처리하며, 스피커 손상에 대한 가능성을 감소시키거나 제거하기 위해 전치 증폭기(301)의 이득을 조절할 수 있다. 일부 예에서, 보호 회로(305)는 실제 출력 파워의 표시(representation)를 발생하기 위해 수신된 출력 전압과 전류 정보를 승산하기 위해 승산기(311)를 포함할 수 있다. 특정의 예에서, 보호 회로는 적분기 회로(312)를 포함할 수 있다. 적분기 회로(312)는 평균 출력 파워 정보를 제공하기 위해 실제 출력 파워의 표시를 적분할 수 있다. 일부 예에서, 적분기 회로(312)는 전치 증폭기(301)의 이득을 조정하기 위한 트림 신호(trim signal)를 발생하기 위해 평균 파워 정보를 평균 출력 파워 임계치(VTH2)와 비교할 수 있다.
특정의 예에서, 스피커 보호 시스템은 제한기(303)를 포함할 수 있다. 제한기(303)는 파워 증폭기(302)의 출력의 전압 스윙을 제한하기 위해 전치 증폭기(301)의 출력 신호와 같은 신호의 출력 전압 스윙을 제한할 수 있다. 특정의 예에서, 제한기(303)의 한계치는 프로그래밍 가능하다. 특정의 예에서, 스피커 보호 회로는 실제 출력 파워의 표시를 피크 파워 임계치(VTH1)와 비교하기 위해 이력 비교기와 같은 비교기(313)를 포함할 수 있다. 특정의 예에서, 비교기(313)의 출력은 과도한 피크 파워로 인한 스피커 손상의 가능성을 감소시키거나 제거하기 위해 제한기(303)의 하나 이상의 한계치를 조절할 수 있다.
특정의 예에서, 보호 회로(305)는 파워 모니터링 회로를 포함할 수 있으며, 파워 모니터링 회로는 피크 출력 파워 정보 및 평균 출력 파워 정보를 포함하는 출력 파워 정보를 제공할 수 있다.
일례에서, 보호 회로는 스피커 또는 전치 증폭기(301) 혹은 파워 증폭기(302)와 같은 스피커 부품의 온도 정보를 수신하고, 스피커 손상의 가능성을 감소시키거나 제거하기 위해 전치 증폭기(301)의 이득 또는 제한기(303)의 한계치를 조절할 수 있다. 특정의 예에서, 보호 회로는 스피커의 움직임 정보를 수신할 수 있고, 예컨대 차단된 스피커 포트로 인한 스피커 손상의 가능성을 감소시키거나 제거하기 위해 전치 증폭기(301)의 이득 또는 제한기(303)의 한계치를 조절할 수 있다. 특정의 예에서, 스피커 보호 회로의 기능 중의 하나 이상이 디지털 신호 프로세서(DSP)에서 처리될 수 있다.
전술한 액티브 스피커 보호의 특정의 예는 음악 및 대사 재생과 같은 음향 사운드의 사용자 청취 체험을 향상시킬 수 있다. 전술한 액티브 스피커 보호의 특정의 예는 이러한 장치로부터의 더 큰 소리의 음향 출력에 대한 요구 및 시도가 진행되는 때에도 손상된 오디오 스피커로 인해 고객에 의해 반환되는 장치의 개수를 감소시킬 수 있다.
부연 설명
실시예 1에서, 오디오 회로는, 입력 오디오 신호를 수신하고 증폭된 오디오 신호를 제공하도록 구성된 제1 증폭기와, 증폭된 오디오 신호를 수신하고 스피커에 구동 신호를 제공하도록 구성된 제2 증폭기와, 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하도록 구성된 파워 모니터링 회로와, 평균 파워 정보 및 제1 임계치를 이용하여 제1 증폭기의 이득을 조절하고, 피크 파워 정보 및 제2 임계치를 이용하여 증폭된 오디오 신호의 진폭을 제한하도록 구성된 보호 회로를 포함할 수 있다.
실시예 2에서, 실시예 1의 오디오 회로는 스피커에 대한 움직임 정보를 수신하도록 구성된 움직임 센서를 포함할 수도 있다. 보호 회로는 움직임 정보를 수신하고 수신된 움직임 정보에 응답하여 제1 증폭기의 이득을 조절하도록 구성될 수 있다.
실시예 3에서, 실시예 1 또는 2 중의 하나 이상에서의 파워 모니터링 회로는 구동 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다.
실시예 4에서, 실시예 1 내지 3 중의 하나 이상에서의 파워 모니터링 회로는 증폭된 오디오 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다.
실시예 5에서, 실시예 1 내지 4 중의 하나 이상에서의 파워 모니터링 회로는 입력 오디오 신호를 수신하도록 구성될 수도 있다.
실시예 6에서, 오디오 트랜스듀서 보호 회로는, 오디오 시스템의 증폭기의 구동 신호의 파크 파워 정보를 제1 임계치와 비교하도록 구성된 제1 비교기와, 구동 신호의 피크 파워 정보가 제1 임계치를 초과하는 경우 증폭기의 입력을 제한하도록 구성된 제한기 회로와, 구동 신호의 평균 파워 정보를 제2 임계치와 비교하고 그 비교를 이용하여 오디오 시스템의 전치 증폭기의 이득을 조절하도록 구성된 출력 신호를 제공하도록 구성된 제2 비교기를 포함할 수 있다.
실시예 7에서, 실시예 1 내지 6 중의 하나 이상에서의 오디오 트랜스듀서 보호 회로는 움직임 오류 검출기를 포함할 수도 있으며, 이 움직임 오류 검출기는, 증폭기에 의해 구동된 스피커의 움직임 정보를 수신하고, 증폭기로부터 구동 신호 정보를 수신하며, 움직임 정보 및 구동 신호 정보를 이용하여 움직임 오류 정보를 제공하고, 움직임 오류 정보에 응답하여 전치 증폭기의 이득을 조절하거나 또는 증폭기의 입력을 제한하도록 구성된다.
실시예 8에서, 실시예 1 내지 7 중의 하나 이상에서의 오디오 트랜스듀서 보호 회로는 스피커의 움직임 정보를 제공하도록 구성된 움직임 센서를 포함할 수도 있다.
실시예 9에서, 실시예 1 내지 8 중의 하나 이상에서의 오디오 트랜스듀서 보호 회로는, 증폭기의 구동 신호를 수신하고 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하도록 구성된 파워 모니터링 회로를 포함할 수도 있다.
실시예 10에서, 실시예 1 내지 9 중의 하나 이상에서의 오디오 트랜스듀서 보호 회로는, 전치 증폭기의 출력을 수신하고 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하도록 구성된 파워 모니터링 회로를 포함할 수도 있다.
실시예 11에서, 실시예 1 내지 10 중의 하나 이상에서의 오디오 트랜스듀서 보호 회로는, 전치 증폭기의 입력을 수신하고 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하도록 구성된 파워 모니터링 회로를 포함할 수도 있다.
실시예 12에서, 본 발명의 방법은, 제1 증폭기 및 입력 오디오 신호를 이용하여 증폭된 오디오 신호를 제공하는 단계와, 증폭된 오디오 신호 및 제2 증폭기를 이용하여 스피커에 구동 신호를 제공하는 단계와, 파워 모니터링 회로를 이용하여 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하는 단계와, 평균 파워 정보 및 제1 임계치를 이용하여 제1 증폭기의 이득을 조절하는 단계와, 피크 파워 정보 및 제2 임계치를 이용하여 증폭된 신호의 전압 스윙을 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예 13에서, 실시예 1 내지 12 중의 하나 이상에서의 방법은, 스피커에 연결된 움직임 센서로부터 움직임 정보를 수신하는 단계와, 수신된 움직임 정보에 응답하여 제1 증폭기의 이득을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예 14에서, 실시예 1 내지 13 중의 하나 이상에서의 파워 모니터링 회로를 이용하여 구동 신호의 피크 파워 및 평균 파워의 표시를 제공하는 단계는, 파워 모니터링 회로 및 증폭된 신호를 이용하여 구동 신호의 피크 파워 및 평균 파워의 표시를 제공하는 단계를 포함할 수도 있다.
실시예 15에서, 모바일 전자 장치 시스템은 오디오 트랜스듀서와 상기 오디오 트랜스듀서를 구동하도록 구성된 오디오 회로를 포함할 수 있다. 오디오 회로는, 입력 오디오 신호를 수신하고 증폭된 오디오 신호를 제공하도록 구성된 제1 증폭기와, 증폭된 오디오 신호를 수신하고 오디오 트랜스듀서에 구동 신호를 제공하도록 구성된 제2 증폭기와, 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하도록 구성된 파워 모니터링 회로와, 평균 파워 정보 및 제1 임계치를 이용하여 제1 증폭기의 이득을 조절하고, 피크 파워 정보 및 제2 임계치를 이용하여 증폭된 오디오 신호의 진폭을 제한하도록 구성된 보호 회로를 포함할 수 있다.
실시예 16에서, 실시예 1 내지 15 중의 하나 이상에서의 오디오 회로는, 오디오 트랜스듀서에 대한 움직임 정보를 수신하도록 구성된 움직임 센서를 포함할 수 있으며, 보호 회로가 움직임 정보를 수신하고 수신된 움직임 정보에 응답하여 제1 증폭기의 이득을 조절하도록 구성된다.
실시예 17에서, 실시예 1 내지 16 중의 하나 이상에서의 파워 모니터링 회로는 제2 증폭기의 출력에 접속되어도 된다.
실시예 18에서, 실시예 1 내지 17 중의 하나 이상에서의 파워 모니터링 회로는 제1 증폭기의 출력에 접속되어도 된다.
실시예 19에서, 실시예 1 내지 18 중의 하나 이상에서의 파워 모니터링 회로는 입력 오디오 신호를 수신하도록 구성되어도 된다.
실시예 20에서, 실시예 1 내지 19 중의 하나 이상에서의 모바일 전자 장치 시스템은, 셀룰러 네트워크를 통해 통신하고, 오디오 트랜스듀서를 이용하여 브로드캐스트하기 위한 오디오 정보를 수신하도록 구성된 무선 송수신기를 포함하여도 된다.
실시예 21에서, 실시예 1 내지 20 중의 하나 이상에서의 보호 회로는, 스피커, 제1 증폭기 또는 제2 증폭기 중의 하나 이상의 것의 온도 정보를 수신하고, 스피커 손상의 가능성을 감소시키기 위해 제1 증폭기의 이득 또는 제한기의 한계치 중의 적어도 하나를 조절하도록 구성되어도 된다.
실시예 22에서, 실시예 1 내지 21 중의 하나 이상에서의 보호 회로는 온도 정보를 제공하기 위한 하나 이상의 온도 센서를 포함하여도 된다.
실시예 23에서, 실시예 1 내지 22 중의 하나 이상에서의 임의의 부분 또는 임의의 부분의 조합을 포함하거나 이러한 임의의 부분 또는 임의의 부분의 조합과 조합되어, 실시예 1 내지 22의 기능 중의 하나 이상을 수행하기 위한 수단, 또는 기기에 의해 수행될 시에 기기로 하여금 실시예 1 내지 22의 기능 중의 하나 이상을 수행하도록 하는 명령어를 포함하는 기기 판독 가능 매체를 포함할 수 있는 것을 기술 요지로 할 수 있다.
상기한 상세한 설명은 상세한 설명의 일부를 이루는 첨부 도면에 대한 참조를 포함한다. 도면들은 본 발명을 실시할 수 있는 구체적인 실시 형태를 예시를 목적으로 나타낸 것이다. 이들 실시 형태를 여기서는 "실시예"라고도 한다. 이러한 실시예들은 도시되거나 설명된 것 외의 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 또한 도시되거나 설명된 요소만이 제공되는 실시예도 고려한다. 또한, 본 발명의 발명자들은 본 명세서에 도시되거나 설명된 특정한 실시예(또는 하나 이상의 그 특징들)에 대해 또는 다른 실시예들(또는 하나 이상의 그 특징들)에 대해, 도시되거나 설명된 다른 실시예(또는 하나 이상의 그 특징들)의 요소들의 임의의 조합 또는 순열을 사용하는 실시예들도 고려한다.
본 명세서와 본 명세서에 참고자료로 인용되는 임의의 문헌 간의 용법이 불일치하는 경우, 본 명세서에서의 용법이 우선한다.
본 명세서에서, "하나"라는 용어는, 특허문헌에서는 공통적인 것처럼, 다른 경우들이나 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"의 사례 또는 용법과 관계없이 하나 또는 하나 이상을 포함하기 위해 사용된다. 본 명세서에서, "또는"이라는 용어는 비배타적인 것, 즉 달리 명시되지 않는 한, "A 또는 B"는 "B가 아니라 A", "A가 아니라 B", 그리고 "A 및 B"를 가리키기 위해 사용된다. 또한 아래의 특허청구범위에서, "포함하는"이라는 용어는 제한을 두지 않는 것이다. 즉, 특허청구범위에서 이 용어 앞에 열거된 것 이외의 요소들을 포함하는 시스템, 장치, 물품, 또는 프로세스가 여전히 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 간주된다. 게다가, 아래의 특허청구범위에서 "제1", "제2", 및 "제3" 등의 용어는 단지 라벨로서 사용된 것이고, 그 대상에 수치적 요건을 부가하기 위한 것은 아니다.
본 명세서에서 설명된 방법의 예는 적어도 부분적으로는 기기 또는 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 일부 예는 전자 장치를 상기한 예에서 설명된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성하도록 동작할 수 있는 명령어로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 기기 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 구현예는, 마이크로코드, 어셈블리 랭귀지 코드, 하이어 레벨 랭귀지 코드 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 명령어를 포함할 수 있다. 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일부를 형성할 수도 있다. 또한, 코드는 실생 동안 또는 다른 시간에서와 같이 하나 이상의 휘발성 또는 비휘발성의 명백한 컴퓨터 판독 가능 매체에 명백하게 저장될 수 있다. 이들 명백한 컴퓨터 판독 가능 매체는 하드 디스크, 이동 가능 자기 디스크, 이동 가능 광디스크(예컨대, CD 및 DVD), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 리드 온리 메모리(ROM) 등을 포함할 수 있으며, 이들로만 한정되지는 않는다.
이상의 기재는 설명하기 위한 것이고, 한정하려는 것은 아니다. 예를 들면, 전술한 예들(또는 하나 이상의 그 측면들)은 서로 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면 해당 기술분야의 당업자가 이상의 기재를 검토함에 따라, 다른 실시예를 사용할 수 있다. 요약서는 37 C.F.R. §1.72(b)에 따라 독자로 하여금 개시된 기술 내용을 신속하게 알 수 있도록 하기 위해 제공된다. 요약서는 청구항들의 범위 또는 의미를 해석하거나 한정하는 데 사용되지 않을 것이라는 이해를 바탕으로 제출된다. 또한, 이상의 상세한 설명에서, 여러 특징을 함께 그룹으로 묶어 개시내용을 간단하게 할 수 있다. 이것은 청구되지 않은 개시된 특징은 모든 청구항에 필수적임을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 발명의 내용은 특정 개시된 실시예의 모든 특징 이내 있을 수 있다. 따라서, 다음의 특허청구범위는, 개별 실시예인 그 자체에 의거하는 각 청구항과 함께, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 포함되며, 그러한 실시예들은 여러 조합 또는 순열로 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 범위는 청구항들의 등가물의 전 범위와 함께, 첨부된 특허청구범위를 참조하여 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 오디오 트랜스듀서 보호 회로에 있어서,
    오디오 시스템의 증폭기의 구동 신호의 파크 파워 정보를 제1 임계치와 비교하도록 구성된 제1 비교기;
    상기 구동 신호의 피크 파워 정보가 상기 제1 임계치를 초과하는 경우, 상기 증폭기의 입력을 제한하도록 구성된 제한기 회로(limiter circuit); 및
    상기 구동 신호의 평균 파워 정보를 제2 임계치와 비교하고, 그 비교를 이용하여 상기 오디오 시스템의 전치 증폭기(pre-amplifier)의 이득을 조절하도록 구성된 출력 신호를 제공하도록 구성된 제2 비교기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 트랜스듀서 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증폭기에 의해 구동된 스피커의 움직임 정보를 수신하고, 상기 증폭기로부터 구동 신호 정보를 수신하며, 상기 움직임 정보 및 상기 구동 신호 정보를 이용하여 움직임 오류 정보를 제공하고, 상기 움직임 오류 정보에 응답하여 상기 전치 증폭기의 이득을 조절하거나 또는 상기 증폭기의 입력을 제한하도록 구성된 움직임 오류 검출기를 더 포함하는, 오디오 트랜스듀서 보호 회로.
  3. 제2항에 있어서,
    스피커의 움직임 정보를 제공하도록 구성된 움직임 센서를 더 포함하는, 오디오 트랜스듀서 보호 회로.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증폭기의 구동 신호를 수신하고, 상기 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하도록 구성된 파워 모니터링 회로를 더 포함하는, 오디오 트랜스듀서 보호 회로.
  5. 오디오 시스템에서 스피커 보호를 제공하는 방법에 있어서,
    제1 증폭기 및 입력 오디오 신호를 이용하여 증폭된 오디오 신호를 제공하는 단계;
    증폭된 오디오 신호 및 제2 증폭기를 이용하여 스피커에 구동 신호를 제공하는 단계;
    파워 모니터링 회로를 이용하여 상기 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하는 단계;
    상기 평균 파워 정보 및 제1 임계치를 이용하여 상기 제1 증폭기의 이득을 조절하는 단계; 및
    상기 피크 파워 정보 및 제2 임계치를 이용하여 증폭된 신호의 전압 스윙(voltage swing)을 제한하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템에서 스피커 보호를 제공하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    스피커에 연결된 움직임 센서로부터 움직임 정보를 수신하는 단계; 및
    수신된 움직임 정보에 응답하여 상기 제1 증폭기의 이득을 조절하는 단계
    를 더 포함하는 오디오 시스템에서 스피커 보호를 제공하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 파워 모니터링 회로를 이용하여 구동 신호의 피크 파워 및 평균 파워의 표시를 제공하는 단계는, 상기 파워 모니터링 회로 및 증폭된 신호를 이용하여 상기 구동 신호의 피크 파워 및 평균 파워의 표시(representation)를 제공하는 단계를 포함하는, 오디오 시스템에서 스피커 보호를 제공하는 방법.
  8. 모바일 전자 장치 시스템에 있어서,
    오디오 트랜스듀서; 및
    상기 오디오 트랜스듀서를 구동하도록 구성된 오디오 회로
    를 포함하며, 상기 오디오 회로는,
    입력 오디오 신호를 수신하고, 증폭된 오디오 신호를 제공하도록 구성된 제1 증폭기와,
    증폭된 오디오 신호를 수신하고, 상기 오디오 트랜스듀서에 구동 신호를 제공하도록 구성된 제2 증폭기와,
    상기 구동 신호의 피크 파워 정보 및 평균 파워 정보를 제공하도록 구성된 파워 모니터링 회로와,
    상기 평균 파워 정보 및 제1 임계치를 이용하여 상기 제1 증폭기의 이득을 조절하고, 상기 피크 파워 정보 및 제2 임계치를 이용하여 상기 증폭된 오디오 신호의 진폭을 제한하도록 구성된 보호 회로
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 전자 장치 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오디오 회로는 상기 오디오 트랜스듀서에 대한 움직임 정보를 수신하도록 구성된 움직임 센서를 포함하며,
    상기 보호 회로가 상기 움직임 정보를 수신하고, 수신된 움직임 정보에 응답하여 상기 제1 증폭기의 이득을 조절하도록 구성되는,
    모바일 전자 장치 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파워 모니터링 회로가 상기 제2 증폭기의 출력에 접속되는, 모바일 전자 장치 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    셀룰러 네트워크를 통해 통신하고, 상기 오디오 트랜스듀서를 이용하여 브로드캐스트하기 위한 오디오 정보를 수신하도록 구성된 무선 송수신기를 더 포함하는, 모바일 전자 장치 시스템.
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