[发明专利]带有频带选择音频功率控制的扬声器保护系统

说明书

本发明涉及一种扬声器保护系统，包括用于限定一个或多个音频信号频带的滤波器装置。

本发明还涉及一种装有扬声器保护系统的音频装置。

DE-AS2415816公开了这样一种扬声器保护系统，并且适用于紧凑型，小型的，所谓的微型，迷你或迷笛型音响设备。这种已知的扬声器保护系统包括各自带宽的可控制滤波器装置，通过耦合于该系统的扬声器的一个控制装置可控制滤波器特别是低频带和高频带中其各自的频带。为了对扬声器短或长时间持续地过载进行热保护，能通过减少扬声器音频信号的输出电平影响滤波器装置。在例如一个低频带范围内降低扬声器的输出电平仅可提供某些保护，但同时已知的扬声器保护系统的一个缺点是它不必要地牺牲了扬声器的输出功率，不利于扬声器输出功率的有效使用。此外，对于那些特别为年轻人设计的音响设备，输出功率的牺牲有很大的商业缺陷。

因此，本发明的目的在于提供一种扬声器保护系统，它仅仅用于有效地保护扬声器，而不影响可用于扬声器的整个功率范围。

依照本发明的扬声器保护系统，其特征在于扬声器保护系统进一步包括耦合到滤波器装置的可控制的放大器/衰减器装置，和耦合用来控制放大器/衰减器装置的处理装置，以便，在表示相关扬声器保护信息的所述频带中至少一个频带中的音频功率，用于所述至少一个频带中的有选择的音频功率控制。

通过确定相应频带中扬声器的相应音频输出功率，可使用有关连接到扬声器的各种危险源的准确信息，例如短或长期地过载，以及过多的扬声器锥形喇叭筒或线圈的移动或位移，即重放的扬声器声音中所有失真的熟知音源，因此，一种多目的的扬声器保护系统可以实现，它能专用于其特定的保护作用，而不会不必要的影响扬声器的整个功率范围。已经证明相应频带中的音频功率提供可靠的扬声器保护信息源，从而不用牺牲该音频的输出功率，并且可以传送最大的音频输出功率性能而不对扬声器产生危险。

依照本发明的扬声器保护系统的一个实施例，其特征在于装配有按比例确定频带j中的音频功率Sj的处理装置：

               Vjtop^2*R{Yj}，

其中Vjtop是频带j中频率成分幅度的峰值，R{Yj}是在频带j上扬声器电导纳的实数部分。

Vjtop能方便地从放大器/衰减器各自的输出中得到，并且R{Yj}也能被估计和预测，或者通过另一实施例中与扬声器串联的测量元件实际更精确地测量。

依照本发明的扬声器保护系统的另一个实施例，其特征在于，在扬声器保护系统中j＝1，2，3...n，其中n等于音频信号在频谱中被划分的频带数。

以j＝1开始，这是包含音频信号的最低频率成分的频带，扬声器的音圈的电阻是一个良好估算值的相关信息。此电阻取决于音圈的实际温度并且通常随音圈的实际温度而增加。因此，S1包括的信息可以用于触发放大器/衰减器装置以起到缓慢热保护的作用。同样，例如包含所谓的亥姆霍兹频率(例如在25HZ和85HZ之间的一个低频反射扬声器系统)的频率成分的S2，提供了扬声器锥形喇叭筒的实际漂移的准确信息。因此，S2包含的信息可以用于触发放大器/衰减器装置以起到快速锥形喇叭筒漂移保护。

依照本发明的扬声器保护系统的另一实施例，其特征在于处理装置能够在指定的j个子范围的可能值上对Sj求和，其中j的范围从1，2，...n。

对从1至n的所有可能值Sj求和提示了代表有关扬声器中的瞬间电损耗信息的S的值。因此，S包含的信息可以用于触发放大器/衰减器装置以起到快速热保护的作用。

实际上，能使用某些敏感的和足够快的求和值或Sj的组合，以便如果各自的值接近各自的归一化值Snorm时，由处理装置控制放大器/衰减器装置采取适当的作用以保护扬声器。

通过本发明的另一实施例，每0.001-2sec就可确定Sj值或其任何求和值，特别是得到每隔0.1-1sec更新的数据，这样在所有的时间上都可以得到准确的和可靠的保护。本发明不仅能方便地适用于低频扬声器，也适用于中音和高音扬声器。

各种数值和数值的控制方法主要用于放大器/衰减器，但在扬声器保护系统的另一优选实施例中，它们受控于处理装置，放大器/衰减器装置的衰减系数与下式成比例：

           1/√α+βj(1-1/√α)

其中α＝S/Snorm，βj表示其值凭经验取决于特定频带j的系数。