專(zhuān)利名稱(chēng)：保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器免受熱過(guò)載的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)態(tài)換能器及包括所述電動(dòng)態(tài)換能器的設(shè)備及保護(hù)此類(lèi)設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
用于緊湊型及便攜式裝置中的揚(yáng)聲器需要可導(dǎo)致次優(yōu)的音質(zhì)及音量的顯著設(shè)計(jì)折衷。用于緊湊型裝置(例如，蜂窩式電話(huà)、電子板、膝上型計(jì)算機(jī)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、媒體播放器等等)中的揚(yáng)聲器通常較小。因此，所述揚(yáng)聲器的敏感度可能較低且所述揚(yáng)聲器上的隔膜可具有有限范圍的運(yùn)動(dòng)。通常使揚(yáng)聲器過(guò)驅(qū)動(dòng)以獲得聽(tīng)到來(lái)自所述揚(yáng)聲器的音
頻信號(hào)所需的音量。使揚(yáng)聲器過(guò)驅(qū)動(dòng)可因?yàn)檫^(guò)驅(qū)動(dòng)所述揚(yáng)聲器所需的額外電流而引起揚(yáng)聲器中的音圈過(guò)度加熱。使揚(yáng)聲器過(guò)度加熱可引起對(duì)揚(yáng)聲器的永久損害。舉例來(lái)說(shuō)，過(guò)度加熱可改變揚(yáng)聲器的隔膜的形狀。隔膜已從其原始形式改變形狀的揚(yáng)聲器使來(lái)自所述揚(yáng)聲器的聲音失真。除了改變隔膜的形狀外，使音圈過(guò)度加熱還可引起將所述音圈固持到驅(qū)動(dòng)器的膠黏劑熔化。當(dāng)所述膠黏劑熔化時(shí)，其可引起音圈與所述驅(qū)動(dòng)器分離，從而使揚(yáng)聲器撕裂而不可操作。使音圈過(guò)度加熱還可引起將放大器連接到音圈的焊料熔化，從而使揚(yáng)聲器與所述放大器的連接中斷。來(lái)自音圈的熱量還可引起所述音圈上的絕緣材料熔化。當(dāng)所述絕緣材料熔化時(shí)，音圈中的金屬可彼此短路，從而減少所述音圈中的繞組數(shù)目。減少所述音圈中的繞組數(shù)目可限制揚(yáng)聲器的音量且歸因于降低的電阻而進(jìn)一步加熱音圈。使揚(yáng)聲器過(guò)驅(qū)動(dòng)可增加所述揚(yáng)聲器上的機(jī)械應(yīng)力，從而使其失效。用于緊湊型裝置中的揚(yáng)聲器是相對(duì)廉價(jià)的。然而，對(duì)緊湊型裝置中的揚(yáng)聲器的損害可引起整個(gè)裝置的回爐。為減少對(duì)揚(yáng)聲器造成的損害并提高所述揚(yáng)聲器的音量及質(zhì)量，需要控制施加到揚(yáng)聲器的功率以減少對(duì)所述音圈的過(guò)度加熱。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器免受包含在所述換能器中的音圈的熱過(guò)載的方法。所述方法包含:測(cè)量輸入音頻信號(hào)的功率，其中所述輸入音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器且其中所述放大器的輸出電連接到所述音圈；且當(dāng)達(dá)到預(yù)定輸入音頻信號(hào)功率限制時(shí)減少所述輸入音頻信號(hào)的所述功率。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器免受包含在所述換能器中的音圈的熱過(guò)載的方法。所述方法包含:估計(jì)所述音圈的溫度；測(cè)量輸入音頻信號(hào)的功率，其中所述輸入音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器且其中所述放大器的輸出電連接到所述音圈；且當(dāng)未達(dá)到預(yù)定輸入音頻信號(hào)功率限制且達(dá)到音圈溫度限制時(shí)減少所述輸入音頻信號(hào)的所述功率。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，提供一種設(shè)備。所述設(shè)備包含:電動(dòng)態(tài)換能器，所述電動(dòng)態(tài)換能器包含音圈；放大器；所述放大器具有輸入及輸出，其中所述音圈電連接到所述功率放大器的所述輸出；DAC，其具有輸出及輸入，其中所述DAC的所述輸出電連接到所述功率放大器的所述輸入；動(dòng)態(tài)功率限制器；所述動(dòng)態(tài)功率限制器具有兩個(gè)輸入及一輸出，所述輸出電連接到所述DAC的所述輸入；ADC，其具有輸入及輸出，其中第一模擬電壓及第二模擬電壓呈現(xiàn)在所述ADC的所述輸入處，其中所述第一模擬電壓為跨越所述音圈的瞬時(shí)電壓且所述第二模擬電壓為跨越電阻器的瞬時(shí)電壓，其中所述電阻器與所述音圈串聯(lián)，其中來(lái)自所述ADC的第一輸出為所述第一模擬電壓的數(shù)字表示且其中來(lái)自所述ADC的第二輸出為所述第二模擬電壓的數(shù)字表示；溫度估計(jì)器，所述溫度估計(jì)器具有輸入及輸出，其中來(lái)自所述ADC的所述第一及第二輸出電連接到所述溫度估計(jì)器的所述輸入，其中所述溫度估計(jì)器的所述輸出輸出表示音圈的溫度的數(shù)字值；控制器，所述控制器具有兩個(gè)輸入及一輸出，其中第一輸入電連接到所述溫度估計(jì)器的所述輸出，且所述控制器的所述輸出電連接到所述動(dòng)態(tài)功率限制器的第一輸入；其中第一數(shù)字音頻信號(hào)電連接到所述控制器的第二輸入且電連接到所述動(dòng)態(tài)功率限制器的第二輸入；其中當(dāng)所述第一數(shù)字音頻信號(hào)的功率等于或大于預(yù)定功率值時(shí)，所述動(dòng)態(tài)功率限制器減少施加到所述DAC的所述輸入的第二數(shù)字音頻的功率，使得施加到所述功率放大器的所述輸入的模擬信號(hào)被減弱。


圖1為電動(dòng)態(tài)換能器(現(xiàn)有技術(shù))的橫截面圖。圖2為用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器的熱保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。圖3為保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器中的音圈免受過(guò)度加熱的方法的實(shí)施例的流程圖。圖4為說(shuō)明可如何動(dòng)態(tài)地測(cè)量電動(dòng)態(tài)換能器中的音圈的電阻的示意圖。圖5為用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器的熱保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。圖6為用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器的熱保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式圖式及描述大體上揭示一種用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器(例如，揚(yáng)聲器)免受熱過(guò)載的方法。作為所述方法的一部分，獲取對(duì)所述電動(dòng)態(tài)換能器中的音圈的溫度的估計(jì)，同時(shí)測(cè)量輸入音頻信號(hào)的功率。在獲取對(duì)溫度的估計(jì)并測(cè)得所述輸入音頻信號(hào)的功率之后，當(dāng)超過(guò)功率限制及/或超過(guò)溫度限制時(shí)減小所述音頻輸入信號(hào)的功率。圖1為電動(dòng)態(tài)換能器100(現(xiàn)有技術(shù))的橫截面圖。所述電動(dòng)態(tài)換能器可用于蜂窩式電話(huà)、電子板、膝上型計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、監(jiān)視器、便攜式無(wú)線(xiàn)電收音機(jī)、便攜式音樂(lè)重放系統(tǒng)、PDA及媒體播放器中。在電動(dòng)態(tài)換能器100的此實(shí)例中，音圈111位于磁隙105的磁場(chǎng)中。音圈111以物理方式附接到電動(dòng)態(tài)換能器100的圓頂107。錐盆109附接到電動(dòng)態(tài)換能器100的圓頂107。磁鐵103及磁路101為音圈111提供磁場(chǎng)。在此實(shí)例中未展示所述電動(dòng)態(tài)換能器的懸掛及框架。音圈111通過(guò)由磁鐵103及磁路101提供的磁場(chǎng)對(duì)流經(jīng)音圈111的電流的反應(yīng)來(lái)將動(dòng)機(jī)提供給錐盆109。通過(guò)驅(qū)動(dòng)電流通過(guò)音圈111，產(chǎn)生了磁場(chǎng)。此磁場(chǎng)引起音圈111與來(lái)自固定到揚(yáng)聲器的框架(未展不)的永磁鐵103的磁場(chǎng)反應(yīng),從而使電動(dòng)態(tài)換能器100的錐盆109移動(dòng)。通過(guò)將音頻信號(hào)施加到音圈111，錐盆109將重現(xiàn)對(duì)應(yīng)于原始音頻信號(hào)的
聲壓波。音圈111在沒(méi)有損害的情況下可處理的功率量與導(dǎo)線(xiàn)絕緣材料、粘合劑材料及線(xiàn)軸材料的熱耐受性有關(guān)，且可受到所述音圈在磁隙105中的位置的影響。此外，音圈可使用的功率量由可從音圈111移除的熱量限制。圖6為用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器212的熱保護(hù)系統(tǒng)600的實(shí)施例的框圖。保護(hù)系統(tǒng)600包含控制器202、動(dòng)態(tài)功率限制器204及DAC (數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)208。熱保護(hù)系統(tǒng)600可與放大器210 —起集成在單個(gè)集成電路上。在此實(shí)例中，控制器202及動(dòng)態(tài)功率限制器204為數(shù)字電路。因此，輸入音頻信號(hào)220為數(shù)字信號(hào)。將輸入音頻信號(hào)220施加到控制器202及動(dòng)態(tài)功率限制器204?？刂破?02測(cè)量輸入音頻信號(hào)220的功率。當(dāng)輸入音頻信號(hào)220的功率超過(guò)控制器202中的預(yù)定功率限制時(shí)，控制器202指示動(dòng)態(tài)功率限制器204減弱輸入音頻信號(hào)220。通過(guò)測(cè)量對(duì)音圈111的加熱同時(shí)改變輸入音頻信號(hào)220中的功率量來(lái)獲得所述預(yù)定功率限制。舉例來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)功率限制器204可通過(guò)使輸入音頻信號(hào)220乘以因數(shù)X(其中X從O到I變化)來(lái)減弱所述輸入音頻信號(hào)。接著將經(jīng)減弱的輸入音頻信號(hào)224施加動(dòng)DAC 208。DAC 208將經(jīng)減弱的數(shù)字輸入音頻信號(hào)224轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)226。模擬信號(hào)226接著驅(qū)動(dòng)功率放大器210。此實(shí)例中的放大器210的增益為G。因?yàn)檩斎?26到放大器210的增益可從O到I變化，所以放大器210的輸出的增益可從O到G變化。因?yàn)槟M信號(hào)226被減弱，所以功率放大器210的輸出216將比原本在輸入音頻信號(hào)220未被減弱的情況下供應(yīng)的電流小的電流供應(yīng)到電動(dòng)態(tài)換能器212的音圈111。因?yàn)楣?yīng)較小的電流，所以對(duì)音圈111的加熱被減少。在圖6中展示的實(shí)施例中，當(dāng)輸入音頻信號(hào)220的功率不超過(guò)控制器202中的預(yù)定功率限制時(shí)，控制器202指示動(dòng)態(tài)功率限制器204允許輸入音頻信號(hào)220在未被改變的情況下通過(guò)。圖2為用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器212的熱保護(hù)系統(tǒng)200的實(shí)施例的框圖。保護(hù)系統(tǒng)200包含ADC 230、溫度估計(jì)器206、控制器202、動(dòng)態(tài)功率限制器204及DAC (數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)208。熱保護(hù)系統(tǒng)200可與放大器210 —起集成在單個(gè)集成電路上。在此實(shí)例中，溫度估計(jì)器206、控制器202及動(dòng)態(tài)功率限制器204為數(shù)字電路。因此，輸入音頻信號(hào)220為數(shù)
字信號(hào)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將跨越電動(dòng)態(tài)換能器212的音圈111的電壓232及對(duì)通過(guò)音圈111的電流234的估計(jì)呈現(xiàn)給ADC 230。將ADC 230的輸出214及216施加到溫度估計(jì)器206?；陔妷?16及電流214，溫度估計(jì)器206輸出對(duì)音圈111的溫度的估計(jì)218。可以若干方式計(jì)算溫度估計(jì)218。可通過(guò)測(cè)量音圈111的電阻來(lái)估計(jì)音圈111的溫度。在室溫73° F下，音圈的電阻或dcr (直流電阻)通常從4歐姆到16歐姆變化。然而，隨著音圈111的溫度歸因于通過(guò)其傳導(dǎo)的電流而增加，音圈111的電阻也增加?？蓽y(cè)量且登記電動(dòng)態(tài)換能器212中的音圈111在特定溫度下的電阻?？蓪⑦@些測(cè)量的結(jié)果算入為用于溫度估計(jì)器206中的查找表的一部分。溫度估計(jì)器206還可使用基于這些測(cè)量的方程式來(lái)給出溫度估計(jì)218。將溫度估計(jì)218施加到控制器202。除溫度估計(jì)218外，還將輸入音頻信號(hào)220施加到控制器202。控制器202使用溫度估計(jì)218及輸入音頻信號(hào)220來(lái)動(dòng)態(tài)地控制動(dòng)態(tài)功率限制器204的增益。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)輸入音頻信號(hào)220的功率超過(guò)控制器202中的預(yù)定功率限制時(shí)，控制器202指示動(dòng)態(tài)功率限制器204減弱輸入音頻信號(hào)220。舉例來(lái)說(shuō)，動(dòng)態(tài)功率限制器204可通過(guò)使輸入音頻信號(hào)220乘以因數(shù)X(其中X從O到I變化)來(lái)減弱所述輸入音頻信號(hào)。接著將減弱的輸入音頻信號(hào)224施加到DAC 208。DAC 208將減弱的數(shù)字輸入音頻信號(hào)224轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)226。模擬信號(hào)226接著驅(qū)動(dòng)功率放大器210。放大器210的增益為G。因?yàn)檩斎?26到放大器210的增益可從O到I變化，所以放大器210的輸出的增益可從O到G變化。因?yàn)槟M信號(hào)226被減弱，所以功率放大器210的輸出216將比原本在輸入音頻信號(hào)220未被減弱的情況下供應(yīng)的電流小的電流供應(yīng)到電動(dòng)態(tài)換能器212的音圈111。因?yàn)楣?yīng)較小的電流，所以對(duì)音圈111加熱被減少。在先前的實(shí)例中，供應(yīng)到音圈111的電流被減少。因?yàn)楣?yīng)到音圈111的電流被減少，所以電動(dòng)態(tài)換能器212的音量將不會(huì)像其原來(lái)一樣響亮。然而，因?yàn)榭蓛H在短時(shí)間內(nèi)限制電流，所以與電流不被減少的情況相比，電動(dòng)態(tài)換能器212的所感知到的音量未明顯地改變。控制器202響應(yīng)于輸入音頻信號(hào)220的功率及溫度估計(jì)218而動(dòng)態(tài)地變化。當(dāng)輸入信號(hào)功率限制及溫度限制均未被超過(guò)時(shí)，控制器202指示動(dòng)態(tài)功率限制器204允許輸入信號(hào)220在沒(méi)有減弱的情況下通過(guò)動(dòng)態(tài)功率限制器204。因此，此信號(hào)在電動(dòng)態(tài)換能器212中產(chǎn)生的音量也保持不變。在溫度限制被超過(guò)且輸入信號(hào)功率限制未被超過(guò)的情況下，控制器202指示動(dòng)態(tài)功率限制器204減弱輸入音頻信號(hào)220。當(dāng)溫度限制被超過(guò)且輸入信號(hào)功率限制未被超過(guò)時(shí)由動(dòng)態(tài)功率限制器204減弱的輸入音頻信號(hào)220的量與當(dāng)溫度限制被超過(guò)且輸入信號(hào)功率限制被超過(guò)時(shí)輸入音頻信號(hào)220被減弱的量不同。控制器202基于輸入信號(hào)功率限制及溫度限制兩者是否被超過(guò)而調(diào)整輸入信號(hào)220被減弱的量。此外，信號(hào)功率限制的絕對(duì)值及溫度限制的絕對(duì)值決定輸入音頻信號(hào)220減弱的量。在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制器202可為PID(比例積分微分)控制器。PID控制器為廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)中的一般控制環(huán)路反饋機(jī)制。PID控制器將“錯(cuò)誤”值計(jì)算為測(cè)得的過(guò)程變量(例如，溫度或功率)與用于所述變量的所要的設(shè)定點(diǎn)之間的差。所述控制器力圖通過(guò)調(diào)整過(guò)程控制輸入來(lái)使所述錯(cuò)誤最小化。PID控制器計(jì)算涉及三個(gè)獨(dú)立的恒定參數(shù)，且因此有時(shí)稱(chēng)為三項(xiàng)控制:比例、積分及微分值。這些值可依據(jù)時(shí)間來(lái)解釋:p取決于當(dāng)前錯(cuò)誤、I取決于過(guò)去錯(cuò)誤的積累且D為基于當(dāng)前的變化速率的對(duì)未來(lái)錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)。這三個(gè)動(dòng)作的加權(quán)和用于通過(guò)控制元素(例如音圈的溫度)來(lái)調(diào)整所述過(guò)程。圖3為保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器中的音圈免受過(guò)度加熱的方法的實(shí)施例的流程圖。在步驟300期間，測(cè)量歸因于對(duì)音圈111的加熱的電阻。在測(cè)量歸因于對(duì)音圈111的加熱的電阻之后，在步驟302期間進(jìn)行對(duì)音圈111的溫度的估計(jì)?？墒褂没谠诓煌瑴囟认聹y(cè)得的所述音圈的電阻的查找表或方程式來(lái)進(jìn)行對(duì)溫度的所述估計(jì)。在步驟304期間，測(cè)量輸入音頻信號(hào)220的功率。在步驟306期間，確定輸入音頻信號(hào)220的所測(cè)得的功率是否超過(guò)預(yù)定功率限制。當(dāng)輸入音頻信號(hào)220的所測(cè)得的功率超過(guò)所述預(yù)定功率限制時(shí)，減弱輸入音頻信號(hào)220，如步驟310中所展示。當(dāng)輸入音頻信號(hào)220的所測(cè)得的功率不超過(guò)所述預(yù)定功率限制時(shí)，在步驟308期間確定音圈111的溫度是否超過(guò)預(yù)定溫度限制。當(dāng)音圈111的溫度超過(guò)所述預(yù)定溫度限制時(shí)，減弱所述輸入音頻信號(hào)，如步驟310中所展示。當(dāng)音圈111的溫度不超過(guò)所述預(yù)定溫度限制時(shí)，不減弱所述輸入音頻信號(hào)且使所述輸入音頻信號(hào)直接通過(guò)到放大器以被放大，如步驟312中所展示。如步驟314中所展示，所述放大器接著放大所述輸入音頻信號(hào)。接著，所述放大器驅(qū)動(dòng)音圈111。當(dāng)超過(guò)功率限制或溫度限制時(shí)，還在步驟314中放大來(lái)自步驟310的經(jīng)減弱的信號(hào)。圖3中展示的過(guò)程繼續(xù)監(jiān)視音圈的溫度且監(jiān)視輸入音頻信號(hào)220的功率，以防止所述音圈過(guò)度加熱?？稍O(shè)定所述功率限制及所述溫度限制，使得由電動(dòng)態(tài)換能器212產(chǎn)生的聲音的所感知到的音量幾乎與當(dāng)所述輸入音頻信號(hào)未被減弱時(shí)相同。圖4為說(shuō)明可如何動(dòng)態(tài)地計(jì)算電動(dòng)態(tài)換能器中的音圈的電阻的示意圖。電阻器R電串聯(lián)連接在電動(dòng)態(tài)換能器212的功率放大器210與音圈111之間。在此實(shí)例中，將瞬時(shí)模擬電壓Vl及V2輸入到ADC (模/數(shù)轉(zhuǎn)換器)230。ADC 230接著將分別表示瞬時(shí)模擬電壓Vl及V2的數(shù)字值214及216輸出到溫度估計(jì)器206?？赏ㄟ^(guò)使節(jié)點(diǎn)402與404之間的電壓Vl除以電阻器R的電阻來(lái)計(jì)算由電動(dòng)態(tài)換能器212汲取的瞬時(shí)電流I。在獲得瞬時(shí)電流I后，可通過(guò)使節(jié)點(diǎn)406與404之間的瞬時(shí)電壓V2除以瞬時(shí)電流I來(lái)計(jì)算音圈111的瞬時(shí)電阻?？赏ㄟ^(guò)將音圈111的瞬時(shí)電阻施加到包含在溫度估計(jì)器206中的查找表或方程式來(lái)估計(jì)音圈111的瞬時(shí)溫度。在使用所述溫度估計(jì)器之前，通過(guò)測(cè)量所述音圈在不同溫度下的電阻來(lái)獲得所述查找表中或所述方程式中使用的值。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可使用電流傳感器來(lái)確定通過(guò)音圈111傳導(dǎo)的瞬時(shí)電流。電流傳感器為檢測(cè)導(dǎo)線(xiàn)中的電流(AC或DC)且產(chǎn)生與其成比例的信號(hào)的裝置。所產(chǎn)生的信號(hào)可為模擬電壓、模擬電流或數(shù)字輸出。接著，所產(chǎn)生的信號(hào)可與跨越所述音圈的電壓一起用于計(jì)算所述音圈的瞬時(shí)電阻?？赏ㄟ^(guò)將音圈111的瞬時(shí)電阻施加到查找表或方程式來(lái)估計(jì)音圈111的瞬時(shí)溫度。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，電流感測(cè)為放大器210的一部分(建置到其中)。在此實(shí)施例中，可通過(guò)測(cè)量跨越放大器210的輸出晶體管的電壓降來(lái)計(jì)算通過(guò)線(xiàn)圈111汲取的電流。此實(shí)例中的放大器210為D類(lèi)放大器。然而，可使用其它類(lèi)型的放大器，例如A類(lèi)或AB類(lèi)。圖5為用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器212的熱保護(hù)系統(tǒng)500的實(shí)施例的框圖。保護(hù)系統(tǒng)500包含ADC 230、溫度估計(jì)器206、控制器202、動(dòng)態(tài)功率限制器204、高通濾波器520及DAC(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)208。圖5中展示的保護(hù)系統(tǒng)500與圖2中展示的保護(hù)系統(tǒng)200是一樣的，只是添加了放置在保護(hù)系統(tǒng)500的輸入處的高通濾波器502。在圖5中展示的本發(fā)明的實(shí)施例中，添加高通濾波器502以移除電動(dòng)態(tài)換能器212不能重現(xiàn)的低頻率信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，位于手機(jī)中的電動(dòng)態(tài)換能器212可能不能夠重現(xiàn)低于200Hz的頻率。移除輸入音頻信號(hào)504中低于200Hz的頻率，減少了電動(dòng)態(tài)換能器212中的失真。此外，低頻率信號(hào)比高頻率信號(hào)需要更多的功率來(lái)重現(xiàn)。因?yàn)榈皖l率信號(hào)需要更多的功率來(lái)重現(xiàn)，所以當(dāng)從輸入音頻信號(hào)504移除低頻率信號(hào)時(shí)，減少了驅(qū)動(dòng)音圈111所需的電流。減少驅(qū)動(dòng)音圈111所需的電流量也減少了對(duì)所述線(xiàn)圈的加熱。因此，從輸入音頻信號(hào)移除低頻率信號(hào)有助于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器212免受過(guò)度加熱。已出于說(shuō)明及描述的目的呈現(xiàn)以上描述。其無(wú)意于為排他性的或?qū)⒈景l(fā)明限于所揭示的精確形式，且在以上教示的背景下其它修改及變型可為可能的。選擇且描述實(shí)施例以最佳地解釋可適用的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠最佳地利用如適于所預(yù)期的特定用途的各種實(shí)施例及各種修改。希望將所附權(quán)利要求書(shū)理解為包括除由現(xiàn)有技術(shù)限制的范圍之外的其它替代實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器免受包含在所述換能器中的音圈的熱過(guò)載的方法，其包含: 測(cè)量輸入音頻信號(hào)的功率，其中所述輸入音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器且其中所述放大器的輸出電連接到所述音圈； 當(dāng)達(dá)到預(yù)定輸入音頻信號(hào)功率限制時(shí)減少所述輸入音頻信號(hào)的所述功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)達(dá)到預(yù)定輸入音頻信號(hào)功率限制時(shí)減少所述輸入音頻信號(hào)的所述功率包含: 通過(guò)因數(shù)X減弱所述輸入音頻信號(hào)，其中X可具有O到I范圍內(nèi)的任一值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述放大器的輸出電壓約等于G*X*VIN，其中G為所述放大器的固定增益且VIN為呈現(xiàn)在所述放大器的輸入處的信號(hào)的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在測(cè)量所述輸入音頻信號(hào)的所述功率之前，使所述輸入音頻信號(hào)通過(guò)高通濾波器。
5.一種用于保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器免受包含在所述換能器中的音圈的熱過(guò)載的方法，其包含: 估計(jì)所述音圈的溫度； 測(cè)量輸入音頻信號(hào)的功率，其中所述輸入音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大器且其中所述放大器的輸出電連接到所述音圈； 當(dāng)未達(dá)到預(yù)定輸入音頻信號(hào)功率限制且達(dá)到音圈溫度限制時(shí)減少所述輸入音頻信號(hào)的所述功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中估計(jì)所述音圈的所述溫度包含: 測(cè)量所述音圈的歸因于對(duì)所述音圈的加熱的電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中估計(jì)所述音圈的所述溫度包含: 測(cè)量跨越電阻器的第一電壓，其中所述電阻器與所述音圈串聯(lián)； 測(cè)量跨越所述音圈的第二電壓； 將所述電壓施加到溫度估計(jì)器，其中所述溫度估計(jì)器輸出基于所述所施加的電壓的溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述溫度估計(jì)器使用查找表來(lái)估計(jì)所述溫度，其中所述查找表是基于使音圈的所述溫度與所述音圈的所述電阻相關(guān)的所測(cè)得的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述溫度估計(jì)器使用公式來(lái)估計(jì)所述溫度，其中所述公式使用使所述音圈的所述溫度與所述音圈的所述電阻相關(guān)的所測(cè)得的數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中當(dāng)達(dá)到預(yù)定輸入音頻信號(hào)功率限制時(shí)減少所述輸入音頻信號(hào)的所述功率包含: 通過(guò)因數(shù)X減弱所述輸入音頻信號(hào)，其中X可具有O到I范圍內(nèi)的任一值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述放大器的輸出電壓約等于G*X*VIN，其中G為所述放大器的固定增益且VIN為呈現(xiàn)在所述放大器的輸入處的信號(hào)的電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在測(cè)量所述輸入音頻信號(hào)的所述功率之前，使所述輸入音頻信號(hào)通過(guò)高通濾波器。
13.—種設(shè)備,其包含: 電動(dòng)態(tài)換能器，所述電動(dòng)態(tài)換能器包含音圈；放大器；所述放大器具有輸入及輸出，其中所述音圈電連接到所述功率放大器的所述輸出； DAC,其具有輸出及輸入，其中所述DAC的所述輸出電連接到所述功率放大器的所述輸A ； 動(dòng)態(tài)功率限制器；所述動(dòng)態(tài)功率限制器具有兩個(gè)輸入及一輸出，所述輸出電連接到所述DAC的所述輸入； ADC,其具有輸入及輸出，其中第一模擬電壓及第二模擬電壓呈現(xiàn)在所述ADC的所述輸入處，其中所述第一模擬電壓為跨越所述音圈的瞬時(shí)電壓且所述第二模擬電壓為跨越電阻器的瞬時(shí)電壓，其中所述電阻器與所述音圈串聯(lián)，其中來(lái)自所述ADC的第一輸出為所述第一模擬電壓的數(shù)字表不且其中來(lái)自所述ADC的第二輸出為所述第二模擬電壓的數(shù)字表不； 溫度估計(jì)器，所述 溫度估計(jì)器具有輸入及輸出，其中來(lái)自所述ADC的所述第一及第二輸出電連接到所述溫度估計(jì)器的所述輸入，其中所述溫度估計(jì)器的所述輸出輸出表示音圈的溫度的數(shù)字值； 控制器，所述控制器具有兩個(gè)輸入及一輸出，其中第一輸入電連接到所述溫度估計(jì)器的所述輸出，且所述控制器的所述輸出電連接到所述動(dòng)態(tài)功率限制器的第一輸入； 其中第一數(shù)字音頻信號(hào)電連接到所述控制器的第二輸入且電連接到所述動(dòng)態(tài)功率限制器的第二輸入； 其中當(dāng)所述第一數(shù)字音頻信號(hào)的功率等于或大于預(yù)定功率值時(shí)，所述動(dòng)態(tài)功率限制器減少施加到所述DAC的所述輸入的第二數(shù)字音頻的功率，使得施加到所述功率放大器的所述輸入的模擬信號(hào)被減弱。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中當(dāng)溫度估計(jì)器的所述輸出等于或大于預(yù)定溫度值且所述第一數(shù)字音頻信號(hào)的所述功率低于所述預(yù)定功率值時(shí)，所述動(dòng)態(tài)功率限制器減少施加到所述DAC的所述輸入的所述第二數(shù)字音頻信號(hào)的所述功率。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中當(dāng)溫度估計(jì)器的所述輸出小于所述預(yù)定溫度值且所述第一數(shù)字音頻信號(hào)的所述功率小于預(yù)定功率值時(shí)，所述動(dòng)態(tài)功率限制器不改變施加到所述DAC的所述輸入的所述數(shù)字音頻的所述功率。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中當(dāng)溫度估計(jì)器的所述輸出小于預(yù)定溫度值且所述第一數(shù)字音頻信號(hào)的所述功率等于或大于所述預(yù)定功率值時(shí)，所述動(dòng)態(tài)功率限制器減少施加到所述DAC的所述輸入的所述第二數(shù)字音頻信號(hào)的所述功率。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備為選自由蜂窩式電話(huà)、電子板、膝上型計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、監(jiān)視器、便攜式無(wú)線(xiàn)電收音機(jī)、便攜式音樂(lè)重放系統(tǒng)、PDA及媒體播放器組成的群組的電子裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述溫度估計(jì)器、所述控制器及所述動(dòng)態(tài)功率限制器為數(shù)字電路。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述控制器為PID比例積分微分控制器。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述溫度估計(jì)器、所述控制器及所述動(dòng)態(tài)功率限制器、所述DAC及所述放大器集成在單個(gè)集成電路上。
全文摘要
本發(fā)明涉及保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器免受熱過(guò)載的方法及其設(shè)備。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)測(cè)量輸入音頻信號(hào)的功率來(lái)保護(hù)電動(dòng)態(tài)換能器的音圈。當(dāng)所述輸入音頻信號(hào)達(dá)到預(yù)定功率限制時(shí)，減少所述輸入音頻信號(hào)的所述功率。
文檔編號(hào)H04R3/00GK103108270SQ20121036962
公開(kāi)日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者拉爾斯·里斯博, 米林德·阿尼爾·博爾卡爾, 泰斯·布赫瓦爾德·克里斯琴森, 溫迪安姆·費(fèi)爾南德·戴維·特拉奧雷 申請(qǐng)人:德州儀器公司