[发明专利]高效率低压供电输出大功率的音频驱动架构

说明书

技术领域

本发明涉及音频系统设计领域，具体地说，是一种高效率低压供电输出大功率的音频驱动架构。

背景技术

一般音频系统由音源、音频功率放大器及扬声器组成，音频系统的输出功率决定了该系统的响度，即声音的大小。其中的音源就是声音的来源，按照存储方式不同可分为数字音源和模拟音源。用于记录和处理模拟信号的音源就是模拟音源，例如以电流和电压形式传播的音频信号；数字音源记录、处理的都是0和1排列组合形成的抽象二进制数据流，这些数据经过数模转换(DAC，Digital to Analog Converter)之后，就可还原为模拟音频信号。音频功率放大器就是对微弱音频信号进行功率放大以得到大信号的组件。THD+N是TotalHarmonic Distortion+Noise，就是“总谐波失真加噪声”，它是音频功率放大器的一个主要性能指标，也是决定音频功率放大器额定输出功率的一个条件。扬声器也叫喇叭，是一种把电信号声信号转变为声信号的换能器件，扬声器的性能优劣对音质的高低影响很大。

在音频系统中，音源一定的条件下，音频系统的输出功率主要由功率放大器的输出功率和扬声器决定。

在音频系统中，传递给指定电阻性负载的最大音频功率受到音频功率放大器输出的最大电压摆幅或音频功率放大器可以传递的最大电流摆幅的限制。对于大多数音频功率放大器而言，这种电压摆幅在很大程度上取决于它的供电电压，因此，对于指定负载来说，最大电流和输出功率将由此电压摆幅决定。

通常情况下，在设计音频放大器时，需考虑特定的设计目标和供电电压，但是，如果音频系统设计人员需要更大的功率，但受到较低供电电压的制约，则需要采取非常规的设计方法。目前常用的方法为：1)减小扬声器的内阻；2)提高音频功率放大器的工作电压。这两种方法虽然能够解决输出大功率的问题但都存在明显不足：

1)减小喇叭内阻的话，会在成流过喇叭的电流增大，受到喇叭过电流能力的限制，并且增大功率的效果有限。该方法的效率较低，因为电流增大了，在喇叭上损失的功率也相应增加。

2)提高音频功率放大器的工作电压的话，如在低电压供电时，需要通过电源变换来实现。而电源转换的效率都不是100％，以转换效率较高的Boost结构来说，其转换效率仅为80％～95％。

况且音频功率放大器的工作电压受到生产工艺的限制，无法无限上升，以目前标准的0.35um的工艺来说，其工艺保证的端口的最大耐压仅为5.5V。

因此现有的两种提高音频系统输出功率的方案都是采用损失效率的方式实现的，并且都有一定的制约性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高效率低压供电输出大功率的音频驱动架构，以解决较低的供电电压状况下无法实现高效率大功率音频输出的技术问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高效率低压供电输出大功率的音频驱动架构，包括：多线圈喇叭；以及单输入N输出音频功率放大器，对接收到的数字音频信号进行放大并输出N路开关信号驱动所述多线圈喇叭；其中N表示输出的通道数，N为大于等于2的正整数。

本发明给出的音频驱动架构的最大输出功率完全由音频功率放大器的输出通道总数决定，其瞬时功率由喇叭内参与工作的线圈数决定。采用上述方法，可满足低电压输入的情况下大功率输出的需求；本方案采用线圈组合的方式提高输出功率，配合独特的功率动态分配技术，实现了多组线圈的功率均衡，大大提升了音频驱动的输出效率。该方案结构清晰，易于实现。

附图说明

图1是本发明的音频系统设计结构图；

图2是本发明的单输入多输出音频系统结构图；

图3是本发明的多bit Delta-Sigma调制单元示意图；

图4是本发明的智能电源管理单元示意图；

图5是本发明的多线圈喇叭结构示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图5，给出本发明一个较好实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

本发明给出了一种高效率的低压供电输出大功率的音频驱动架构，其系统结构如图1所示，该系统由一种单输入N输出(其中N表示输出的通道数，N为大于等于2的正整数)音频功率放大器10和多线圈喇叭20组成。