[發明專利]高效率低壓供電輸出大功率的音頻驅動架構

有效

• 申請號: 201110087987.1
• 申請日: 2011-04-08
• 公開（公告）號: CN102739168A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 白建雄;陳詩皓;陳軍霞;陳思軍
• 申請（專利權）人: 啟攀微電子（上海）有限公司
• 主分類號: H03F3/20
• 分類號: H03F3/20
• 代理公司: 上海華工專利事務所 31104
• 代理人: 應云平

技術領域

本發明涉及音頻系統設計領域，具體地說，是一種高效率低壓供電輸出大功率的音頻驅動架構。

背景技術

一般音頻系統由音源、音頻功率放大器及揚聲器組成，音頻系統的輸出功率決定了該系統的響度，即聲音的大小。其中的音源就是聲音的來源，按照存儲方式不同可分為數字音源和模擬音源。用于記錄和處理模擬信號的音源就是模擬音源，例如以電流和電壓形式傳播的音頻信號；數字音源記錄、處理的都是0和1排列組合形成的抽象二進制數據流，這些數據經過數模轉換(DAC，Digital?to?Analog?Converter)之后，就可還原為模擬音頻信號。音頻功率放大器就是對微弱音頻信號進行功率放大以得到大信號的組件。THD+N是TotalHarmonic?Distortion+Noise，就是“總諧波失真加噪聲”，它是音頻功率放大器的一個主要性能指標，也是決定音頻功率放大器額定輸出功率的一個條件。揚聲器也叫喇叭，是一種把電信號聲信號轉變為聲信號的換能器件，揚聲器的性能優劣對音質的高低影響很大。

在音頻系統中，音源一定的條件下，音頻系統的輸出功率主要由功率放大器的輸出功率和揚聲器決定。

在音頻系統中，傳遞給指定電阻性負載的最大音頻功率受到音頻功率放大器輸出的最大電壓擺幅或音頻功率放大器可以傳遞的最大電流擺幅的限制。對于大多數音頻功率放大器而言，這種電壓擺幅在很大程度上取決于它的供電電壓，因此，對于指定負載來說，最大電流和輸出功率將由此電壓擺幅決定。

通常情況下，在設計音頻放大器時，需考慮特定的設計目標和供電電壓，但是，如果音頻系統設計人員需要更大的功率，但受到較低供電電壓的制約，則需要采取非常規的設計方法。目前常用的方法為：1)減小揚聲器的內阻；2)提高音頻功率放大器的工作電壓。這兩種方法雖然能夠解決輸出大功率的問題但都存在明顯不足：

1)減小喇叭內阻的話，會在成流過喇叭的電流增大，受到喇叭過電流能力的限制，并且增大功率的效果有限。該方法的效率較低，因為電流增大了，在喇叭上損失的功率也相應增加。

2)提高音頻功率放大器的工作電壓的話，如在低電壓供電時，需要通過電源變換來實現。而電源轉換的效率都不是100％，以轉換效率較高的Boost結構來說，其轉換效率僅為80％～95％。

況且音頻功率放大器的工作電壓受到生產工藝的限制，無法無限上升，以目前標準的0.35um的工藝來說，其工藝保證的端口的最大耐壓僅為5.5V。

因此現有的兩種提高音頻系統輸出功率的方案都是采用損失效率的方式實現的，并且都有一定的制約性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高效率低壓供電輸出大功率的音頻驅動架構，以解決較低的供電電壓狀況下無法實現高效率大功率音頻輸出的技術問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高效率低壓供電輸出大功率的音頻驅動架構，包括：多線圈喇叭；以及單輸入N輸出音頻功率放大器，對接收到的數字音頻信號進行放大并輸出N路開關信號驅動所述多線圈喇叭；其中N表示輸出的通道數，N為大于等于2的正整數。

本發明給出的音頻驅動架構的最大輸出功率完全由音頻功率放大器的輸出通道總數決定，其瞬時功率由喇叭內參與工作的線圈數決定。采用上述方法，可滿足低電壓輸入的情況下大功率輸出的需求；本方案采用線圈組合的方式提高輸出功率，配合獨特的功率動態分配技術，實現了多組線圈的功率均衡，大大提升了音頻驅動的輸出效率。該方案結構清晰，易于實現。

附圖說明

圖1是本發明的音頻系統設計結構圖；

圖2是本發明的單輸入多輸出音頻系統結構圖；

圖3是本發明的多bit?Delta-Sigma調制單元示意圖；

圖4是本發明的智能電源管理單元示意圖；

圖5是本發明的多線圈喇叭結構示意圖。

具體實施方式

下面根據圖1至圖5，給出本發明一個較好實施例，并予以詳細描述，使能更好地理解本發明的功能、特點。

本發明給出了一種高效率的低壓供電輸出大功率的音頻驅動架構，其系統結構如圖1所示，該系統由一種單輸入N輸出(其中N表示輸出的通道數，N為大于等于2的正整數)音頻功率放大器10和多線圈喇叭20組成。