TWI344743B - Inrush current restraining circuit and audio device using the same - Google Patents

Description

1344743 九、發明說明： 【發畈所屬之技術領域】 本發明涉及一種突波電流抑制電路，尤其涉及一種應用於 音訊產品之突波電流抑制電路。 【先前技術】 隨着科技的發展，各種音訊產品，例如網路電視視訊機上 盒（Internet Protocol Set-top Box，IP STB)應用越來越 •廣泛。通常，這些音訊產品在其音訊輸出端均有一隔直電容， 當音訊產品開機/關機時，該隔直電容的電容效應會產生不可 預期之瞬間電流，即突波電流（i nrush current)。若突波電 流被直接輸出至耳機或接收端°刺σ八，可造成爆裂噪音的現象。 此爆裂噪音可造成用戶聽覺系統的傷害，給用戶帶來極大的困 擾。 【發明内容】 • 有鑑於此，需提供一種突波電流抑制電路，可有效濾除開 •機/關機時所產生之突波電流。 此外，仍需提供一種音訊產品，其具有突波電流抑制電 路，可有效濾除開機/關機時所產生之突波電流。 一種突波電流抑制電路包括一電壓源、一充放電電路、一 開關電路、一第一阻抗元件、一第二阻抗元件及一控制器。充 放電電路與該電壓源相連。開關電路之輸入端與該充放電電路 相連，其輸出端作為該突波電流抑制電路之輸出端。第一阻抗 7 1344743 元件之一端與該電壓源相連，第二阻抗元件連接於該第一阻抗 元件之另一端與該開關電路之輸入端之間。控制器連接於該第 一阻杌元件與該第二阻抗元件之公共節點，用於提供一控制訊 號。 一種音訊產品，其包括一音頻電路、一隔直電容及一突波 電流抑制電路。隔直電容用於隔離該音頻電路輸出訊號中的直 流分量。突波電流抑制電路透過該隔直電容與該音頻電路相 #連，用於抑制該音訊產品所產生之突波電流，其包括一電壓 源、一充放電電路、一開關電路、一第一阻抗元件、一第二阻 抗元件及一控制器。充放電電路與該電壓源相連。開關電路之 輸入端與該充放電電路相連，其輸出端作為該突波電流抑制電 路之輸出端。第一阻抗元件之一端與該電壓源相連，第二阻抗 元件連接於該第一阻抗元件之另一端與該開關電路之輸入端 之間。控制器連接於該第一阻抗元件與該第二阻抗元件之公共 秦節點，用於提供一控制訊號。 本發明之突波電流抑制電路，可有效濾除音訊產品在開機 /關機時所產生之突波電流，避免突波電流被直接輸出至耳機 或接收端喇^八，造成爆裂噪音的現象。 【實施方式】 圖1所不係本發明音訊產品1之功能权組圖。該音訊產品 1包括一音頻電路200、一隔直電容C1及一突波電流抑制電路 100。其中，該突波電流抑制電路100透過該隔直電容C1與音 8 1344743 頻電路200相連’用於抑制音訊產。）所產生之突波電流，其 包括一電壓源Vcc、—控制器10、一充放電電路1卜一分壓電 路12、一開關電路13、—調節器14、一第一阻抗元件Z1及一 第二阻抗元件Z2。 、音頻電路200用於輸出一音頻訊號Vaudio。隔直電容C1 用於隔離音頻積積體電路200輸出的音頻訊號Vaudi〇中的直 流分量，並做為音訊產品i之輸出v〇ut2。然，由於隔直電容 •C1的電容效應’在音頻產品1開/關機時皆會產生-突波電 流。本發明之實施方式中，纽電流抑制電路1〇〇用於抑制音 訊產品1開/關機時產生的突波電流。 於大波電流抑制電路1 〇〇中，充放電電路1丨與電壓源Vcc 相連。開關電路13之輸人端透過分壓電路12與充放電電路u 相連，其輸出端做為突波電流抑制電路1〇〇之輸出端v〇uU。 本實施方式中，分壓電路12用於分壓流入開關電路13之訊號。 第一阻抗元件Z1之一端與電壓源Vcc相連，第二阻抗元 件Z2連接於該第一阻抗元件Z1之另一端與與開關電路㈡之 輸入端之間’即，第二阻抗元件22與該第一阻抗元件ζι構成 之串連電路與充放電電路U和分虔電路12構成之串連電路並 行連接。控制器1〇連接於第一阻抗元件Z1與第二阻抗元件Μ 之公共節點，用於提供一控制訊號Vgpio。本實施方式中，第 一阻抗疋件Z1用於避免控制器1〇與電壓源Vcc短路，第二阻 抗元件Z2用於防止充放電電路1丨輸出之電流透過分壓電路u 9 1^44743 倒机至控制器10。調節器14連接於控制器1〇與電壓源Vcc 門用於將電壓源Vcc輪出之電壓轉化為一較低電壓，例如： 3.^，·並輸出至控制器10，維持控制器1〇之正常工作。 本實施方式中，調節器14為一積體電路，維持其正常工 ' 之最低電壓大約為5V。控制器10為一微處理器，其具有一 、輸入/輸出（General Purpose Input/Output，GPIO)接 又電壓源Vcc為突波電流抑制電路1〇〇的正常工作提供 •一直流電Μ，例如：12V。

—圖2所示係本發明突波電流抑制電路1〇〇 一實施方式之具 體電路圖。充放電電路U包括一電容C2、一 ρΝρ電晶體I 第電阻Rb —第二電阻R2及-第三電阻R3。其中，pnp j曰體Q1之基極連接於電壓源Vcc，其做為充放電電路Η之 輸入端。第一電阻R1連接於PNP電晶體Q1之基極與射極之間， 用於給該PNP電晶體Q1之基極與射極提供一偏置電壓。電容 C2與第二電阻R2串行連接於pNp電晶體之射極與地之間， 用於給充放電電路11提供放電迴路。第三電阻R3連接於PNP 電晶體Q1之集極與地之間。 本實％方式中，當音訊產品1開機時，PNP電晶體qi戴止， 則電壓源Vcc對充放電電路11進行充電。即，電壓源Vcc透 過第一電阻R1及第二電阻R2對電容C2進行充電。 當音訊產品1關機時，由於電壓源Vcc的所提供的電壓開 始下降，當第一電阻R1上的壓降大於pNp電晶體Qi的導通電 1344743 壓時’例如0. 7V，PNP電晶體Q1導通，則電容C2透過第二電 阻R2卩^始放電。因此’部分放電電流將透過分壓電路12被輸 出至開·關電路13。 分壓電路12連接於充放電電路11之輸出端與開關電路13 之輪入端之間’用於分壓流入開關電路13之訊號，其包括一 第四電阻R4及一第五電阻R5。其中，第四電阻R4連接於充放 電電路11與開關電路13之輸入端之間，第五電阻R5連接於 •開關電路13之輸入端與地之間。因此，在音訊產品1關機時， 分壓電路12將對充放電電路π輸出之訊號進行分壓，防止輸 入至開關電路13之電壓過高。

開關電路13包括一開關元件及一偏壓電阻r。其中，開關 元件具有一輸入端、一第一輸出端及一第二輸出端，其第一輸 出端作為開關電路13之輸出端，其第二輸出端接地。本實施 方式中，該開關元件為一NPN電晶體Q2。又，開關元件之輸入 知為NPN電晶體Q2之基極，其第一輸出端為集極，其第二輸 出端為射極。偏壓電阻R之一端連接於NPN電晶體Q2之基極， 其另一端作為該開關電路13之輸入端’與第四電阻R4相連， 用於給NPN電晶體Q2提供偏置電壓。 當NPN電晶體Q2導通時，音訊產品1中之突波電流透過 隔直電容C1及NPN電晶體Q2被導入地，因此，在音訊產品輪 出端Vout2不會造成爆裂噪音現象。當NPN電晶體Q2截止時， 曰頻電路200中之音頻訊號Vaudio透過隔直電容C1輸出至耳 11 1344743 機或接收端喇σ八。 詳而言之，當音訊產品1開機時，即當電壓源Vcc初接通 市電電源（例如：中國大陸地區為220V ’北美地區為丨丨〇v。） 時’控制器10處於初始狀態，即控制器10開始從一快閃記情 . 體（Flash memory)中下載代碼（c〇de)。此時，控制器1〇屬 於不動作狀態的輸入模式。電壓源VCC —方面對充放電電路U 進行充電；另一方面透過第—阻抗元件zi及第二阻抗元件Z2 •使開關電路13導通，即NPN電晶體Q2導通。因此，開機時所 產生之突波電流透過NPN電晶體Q2接地，從而避免突波電流 被直接輸出至耳機或接收端味卜八，造成爆裂噪音的現象。本實 施方式中，第一阻抗元件Z1及第二阻抗元件Z2為電阻元件。 又，當控制器10下載代碼完畢時，控制器10輸出控制訊 號Vgpi〇 ’即控制器1〇被設定為輸出模式。本實施方式中，輸 出模式為低準位’例如：〇V。故，電壓源Vcc透過第一阻抗元 鲁件Z1流入控制器1〇。因此，NpN電晶體Q2截止，音頻訊號 • Vaudi〇被輸出至耳機或接收端喇叭。 當音訊產品1關機時，電壓源Vcc首先由12V降低至5V。 此時’控制器1〇仍為輸出模式，即控制訊號Vgpi〇仍為低準 位’電壓源Vcc透過第一阻抗元件Z1流入控制器1〇。然，充 放電電路11中之電容C2開始放電，使得PNP電晶體Q1導通， 進而使得開關電路13之NPN電晶體Q2導通。故，音訊產品！ 中由於關機所產生的突波電流被導入地。本實施方式中，電容 12 I344J43 C2的放電時間大於電壓源VCC從12V下降至5V的時間。 當·電壓源5V開始下降時，由於電路板上的傳感器 (未檁示於圖中）偵測到電壓低於一預設值，故，不斷發出一 重置訊號給控制器H3，要求控制器1G重置。此時，㈣器ι〇 由輸出模式轉變為輸入模式。本實施方式中，控制器1〇由輸 出模式轉變為輸入模式是透過控制器1〇中的軟體實現。因此， 當電壓源、Vcc# 5V下將i 0V時，突波電流抑制電路議透過 •第一阻抗元件Z1及第二阻抗元件Z2使開關電路13之_電 晶體Q2持續導通。換言之，即使電容C2放電完畢，音訊產品 1中之突波電流亦被導人地，從而使得在關機過程中所產生的 突波電流被完全導入地。 本發明之突波電流抑制電路1〇〇，在音訊產品工開機時， 透過開關電路13,使得開機時產生之突波電流被導入地。在關 機時，透過控制器10輸出的控制訊號Vgpio、充放電電路u •及開關電路13，使得關機時產生的突波電流被完全導入地。 圖3係本發明突波電流抑制電路1〇〇,另一實施方式之具體 電路圖。該突波電流抑制電路1〇〇,與本發明圖2所示之突波電 流抑制電路100基本相同，區別在於：圖3所示之開關電路13, 包括一 N型金屬氧化物半導體場效應電晶體 (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET) M，其閘極作為該開關電路13’之輸入端，其汲極作為 該開關電路13,之輸出端，其源極接地。突波電流抑制電路1〇〇, 13 1344743 同樣透過N MOSFET Μ控制開關電路13,的戴止/導通，以達到 限制突波電流之目的。 本發明中’在音訊產品1開/關機時，突波電流抑制電路 刚’透過Μ電路13, ’可以將音訊產品丨巾的突波電流導入 .地，避免突波電流被輸出至耳機或接收端喇α八。 本發明雖以難實施_露如上，然其並非用以限定本發 明。惟，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 •内’當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申 請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明音机產品之功能模組圖。 圖2係本發明突波電流抑制電路一實施方式之具體電路圖。 圖3係本發明突波電流抑制電路另一實施方式之具體電路圖。 【主要元件符號說明】 音訊產品 1 音頻電路 200 突波電流抑制電路 1〇〇 、 100, 控制器 10 充放電電路 11 分壓電路 12 開關電路 13 、 13， 調節器 14 14 1344743 電阻 R、R卜 R2、R3、R4、R5 電容· Cl、C2 電晶體 Ql ' Q2 MOSFET Μ 阻抗元件 Zl ' Ζ2 15

Claims (1)

1344743 L& 十、申請專利範園： 1.一種突波電流抑制電路，包括·· 一電壓源； 一充放電電路，與該電_相連，該充放電電路包括 一 PNP電晶體’其基極連接於該電虔源，立隹 於該開關電路之輸入端； 、木 一第一電阻，連接於該PNp 極連接 電B日體之基極與射極 ，用於給該PNP電晶體之基極與射極提供偏置電愿； B 一第二電阻； 一電容，與該第二電㈣行連接於該 極與地之間；及 冤日日體之射 一第三電阻’連接於該PNp -開關電路，其輸入端與該充放 、〜、、地之間； 突波電流抑制電路之輸出端； 目連’其輸出端作為該 二”轉科’其1與該電壓源相連； 一第一阻抗元件，連接於一 一 電路之輸人端之間；及"且抗70件之另—端與該開關 節點，用於提供-控制訊號。…阻抗元件之公共 2.如申請專利範圍第"貝所述之 關電路包括-開關元件，其二&抑制電路，其中該開 第二輸出端；其中，$第蛉 輪入端、一第一輪出端以及一 、4—輸㈣做為該開關電路之鉍端，其第 16 1344743 正替換頁 ·二輸出端接地。 -3.如申請專利範圍第2項所述之突波電流抑制電路，其中該開 關電路為一金屬氧化物半導體場效應電晶體，其閘極為該開關元 件之輸入端，其汲極為該開關元件之第一輸出端，其源極為開關元 ' 件之第二輸出端。 4. 如申請專利範圍第2項所述之突波電流抑制電路，其中該開 關電路包括一偏壓電阻，其一端連接於該開關元件之輸入 _ 端’其另一端作為該開關電路之輸入端，用於給該開關元件 提供偏置電壓。 5. 如申請專利範圍第4項所述之突波電流抑制電路，其中該開 關元件為NPN電晶體；其中，該NPN電晶體之基極係該開 關元件之輸入端，集極係該開關元件之第一輸出端，其射極 係該開關元件之第二輸出端。 6. 如申請專利範圍第1項所述之突波電流抑制電路，還包括一 • 分壓電路，連接於該充放電電路與該開關電路之間，用於分 - 壓流入該開關電路之訊號。 7. 如申請專利範圍第6項所述之突波電流抑制電路’其中該分 壓電路包括： 一第四電阻，連接於該充放電電路與該開關電路之輸入端之 間；及 一第五電阻，連接於該開關電路之輸入端與地之間。 8. 如申請專利範圍第1項所述之突波電流抑制電路，還包括一 17 丄 調節器，連接㈣電麗㈣ Mds^：： 疋按万…源與該控制器之間 出增轉化為-較低電屢，並輸出至該控制器L輸 9’ζ1:專::圍第8項所述之突波電流抑制電路，其中該調 即。°為一積體電路。 控制器為-微控制器。 亥 n.如申請專㈣㈣1G韻叙纽__路

控制器包括-通用輸入/輸出接腳。 … 12.如_申請專㈣㈣1顧叙突波電騎制f路，其中該 第阻抗7〇件用於避免該控制器與該電壓源短路。 A如申請專利1請第1韻狀纽電流抑制轉，其中該 第二阻抗元件用於防止該充放電電路輸出之電流倒流/ 控制器。 WX a如申請專利範㈣1項所述之突波電流抑制電路，其中該 看帛阻抗元件及該第二阻抗元件為電阻元件。 ' I5·—種音訊產品，其包括： —音頻電路； π直電谷，用於隔離該音頻電路輸出訊號中的直流分量 及 ， 一突波電流抑制電路，透過該隔直電容與該音頻電路相連， 用於抑制該音訊產品所產生之突波電流，該突波電流抑制命 路包括： ％ 38 1344743

一電壓源； 電電路相連’其輸出端作為該 一充放電電路’㈣電屢源相連； -開關電路’其輸人端與該充放 突波電流抑制電路之輸出端； 一第一阻抗元件’其-端與該電摩源相連； 件’連接於該第1抗元件之另-端與該開關 電路之輸入端之間；及 :控制器，連接於該第—阻抗元件與該第二阻抗元件之公共 郎點，用於提供一控制訊號。 15項所述之音訊產品，其中該充放電電 路包括： 電壓源，其集極連接於該 PNP電晶體’其基極連接於該 開關電路之輸入端； -第-電阻，連接於該PNp電晶體之基極與射極之間，用於 給該PNP電晶體之基極與射極提供偏置電壓； 一第二電阻； 電合與為第一電阻串行連接於該曆電晶體之射極盘 地之間；及 〃 -第三電阻，連接於該PNp電晶體之集極與地之間。 17.如申請專利範圍第15頊搞、+、> A 米3項所4之音訊產品，其中該開關電路 包括一開關元件’其具有—輪人端、—第—輸出端以及一第二輪 出端’其中’該第一輸出端做為該開關電路之輪出端，其第二輸出 19 1344743 i 考3¾修(更人!二替谈齊 [ ' 一______ _ _____ 端接地。 ，18.如申請專利範圍第17項所述之音訊產品，其中該開關電路 為一金屬氧化物半導體場效應電晶體，其閘極為該開關元件之輸入 端，其汲極為該開關元件之第一輸出端，其源極為開關元件之第二 輸出端。 • 19.如申請專利範圍第17項所述之音訊產品，其中該開關電路 包括一偏壓電阻，其一端連接於該開關元件之輸入端，其另 φ 一端作為該開關電路之輸入端，用於給該開關元件提供偏置 電壓。 20. 如申請專利範圍第19項所述之音訊產品，其中該開關元件 為NPN電晶體；其中，該NPN電晶體之基極係該開關元件 之輸入端，其集極係該開關元件之第一輸出端，其射極係該 開關元件之第二輸出端。 21. 如申請專利範圍第15項所述之音訊產品，還包括一分壓電 φ 路，連接於該充放電電路與該開關電路之間，用於分壓流入 - 該開關電路之訊號。 * 22.如申請專利範圍第21項所述之音訊產品，其中該分壓電路 包括： 一第四電阻，連接於該充放電電路與該開關電路之輸入端之 間；及 一第五電阻，連接於該開關電路之輸入端與地之間。 23.如申請專利範圍第15項所述之音訊產品，還包括一調節 20 1344743 98.12.3 Ο 器’連接於該電壓源與該控制哭 之間，用於將電壓源輸出之 電[Mb為-較低電壓，並輸出至該控制哭。 -如=專利範圍第23項所述之音訊產品，其中該調節器為 一積體電路。 其中該控制器為 其中該控制器包 其中該第一阻抗 %如申請專利範圍第15項所述之音訊產品 一微控制器。 2 6.如申請專利範圍第2 5項所述之音訊產品 括一通用輸入/輸出接腳。 27. 如申請專利範圍第15項所述之音訊產品 凡件用於避免該控制器與該電壓源短路。 28. 如申請專利範圍第15項所述之音訊產品，其中該第二阻抗 凡件用於防止該充放電電路輸出之電流倒流至該控制器。 29. 如申請專利範圍第15項所述之音訊產品，其中該第一阻抗 元件及該第二阻抗元件為電阻元件。 21