[發明專利]放大器電流消耗控制

有效

• 申請號: 201110432182.6
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102545794A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: G.法芬格;F.洛倫茲;S.朱克曼特爾;M.克里斯托夫
• 申請（專利權）人: 哈曼貝克自動系統股份有限公司
• 主分類號: H03F1/30
• 分類號: H03F1/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 丁藝;沙捷

技術領域

本發明涉及音頻放大器，尤其涉及用于控制音頻放大器的電流消耗的限制器。

背景技術

在移動(尤其是汽車)應用中，音頻放大器的功率消耗經常成為影響整個移動實體的電源的問題。

例如，在汽車中，車載電源通常提供12V的額定電源電壓，這導致額定功率消耗可以是1000W或者更高的電負載(諸如音頻放大器)的輸入電流消耗相當高。使車載電源電壓更高(例如42V)可以緩解該問題并能降低輸入電流消耗，這已經被討論了很多年，但仍不能被設立為汽車應用的標準。結果，諸如音頻放大器的電負載的饋電線路必須具有相當大的橫斷面(或者直徑)，以便保持它們的歐姆電阻較低，和防止饋電線路過熱或甚至熔化。較粗的饋電線路增加了車輛的重量和燃料消耗，這兩方面都是不期望產生的結果。

為避免在饋電線路中出現過載電流，為每個電負載規定了嚴格的最大電流消耗，由此該最大可接受的電流可取決于車輛中激活負載的總個數、電池充電條件等。還可能涉及其他影響因素。只要涉及音頻設備，供應商就必須滿足關于放大器最大輸出電流的要求。由于音頻放大器的輸入電流消耗是各個音頻通道輸出電流的直接結果，所以電流限制可針對輸入電流或者針對輸出電流來規定。

音頻放大器的實際電流消耗很大程度上取決于用戶設置(低音、音量等)，也取決于重現的音頻信號(話音信號、低音占主要部分的音樂等)。因此，存在對能夠監視和控制其輸入電流消耗和/或其輸出電流的音頻放大器的需求。

發明內容

揭示了用于放大輸入音頻信號以便提供放大的輸出信號的音頻放大器。該音頻放大器包括接收輸入音頻信號和提供輸出信號的可變增益放大器，從而輸出信號對應于通過限制器增益放大的輸入信號。該音頻放大器進一步包括限制器增益計算單元，因此該輸入信號通過限制器增益被放大。控制單元接收代表輸入信號的信號，并被配置成基于數學模型估計音頻放大器的輸入電流或者總輸出電流，從而提供對應于(并由此導致的)輸出信號的所估計的電流信號，因此該限制增益計算單元被配置成根據該估計來計算限制器增益，使得該音頻放大器的實際輸入電流或者總輸出電流不會超過閾值電流值。

附圖說明

參考以下的附圖和描述可更好地理解本發明。附圖中的組件并不需要按比例繪制，而是重點放在說明本發明的原理上。此外，在附圖中，相同的附圖標記指示相應的部分。在附圖中：

圖1在框圖中說明了依據本發明的一個示例的音頻系統，為了簡單僅示出了一個輸出通道；

圖2在框圖中說明了依據本發明的另一個示例的音頻系統；

圖3詳細說明了圖2中的示例；

圖4詳細說明了圖3中的示例；

圖5說明了在圖3和圖4的示例中使用的自適應濾波器的一個示例；

圖6說明了圖5中說明的示例的備選；

圖7說明了將輸出信號合并成如圖5所示的和信號，進一步考慮了揚聲器的阻抗；以及

圖8示出了利用與頻率有關的限制器增益的圖4的示例。

具體實施方式

以下詳細討論了對當前優選的實施例的制造和使用。但是應該體會到本發明提供了許多可應用的發明性概念，這些發明性概念可以在多種特定環境中實施。所討論的特定實施例僅僅說明了制造和使用本發明的特定方法，并未限制本發明的范圍。

應該注意到在進一步的討論中，(音頻)信號被說明成離散時間信號。信號a[n]表示普通離散信號，時間指數n表示離散取樣時間。應該進一步注意到，所描繪的系統中僅與進一步的討論有關的這些組件包含在附圖內。為了簡明起見，未示出模數轉換器、數模轉換器、功率放大器和信號傳輸和音頻信號重放可能需要的其它組件。

圖1在框圖中說明了依據本發明的一個示例的音頻系統，為了簡明起見，僅示出了一個輸出通道。然而，通過圖1中的示例說明的原理可以很容易推廣到多個音頻通道。輸入信號x[n](與特定的音頻通道相關聯)通過信號源10生成，并且可通過信號處理單元20被預處理。也就是說，實際輸入信號x[n]被提供到信號處理單元20的輸出端處，以便進行進一步處理。信號處理單元20通常執行各種信號處理任務，例如對音頻信號的均衡、環繞聲處理，或類似任務。然而，這些預處理的細節對于進一步的討論并不是必要的。