[实用新型]一种提升USB多媒体播放设备输出功率的功率控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及音频技术领域，尤其涉及一种提升USB多媒体播放设备输出功率的功率控制系统。

背景技术

随着USB接口在电脑、手机等电器上普遍使用，多媒体播放设备直接和USB连接系统也越来越多，由于USB接口标准限定，其接口的输出电压为+5V，电流最大为500mA，即该接口所能输出的连续极限功率为2.5W，然而对于多媒体播放设备而言，一般的音乐信号输出的峰值（瞬态）不失真功率和其平均输出功率的比值在8：1左右，如图1所示，也就是说，一个能连续输出2.5W的功率源，能提供给多媒体播放设备大约最大20W左右的峰值功率，如何满足这样的条件呢？利用音乐信号这种特性，当前通常采用的技术是将USB接口的+5V电源输出进行DC-DC变换，将电压提升至音频功率放大器系统输出功率为20W左右时所需的电压条件，并采取电容储能的方式，在音乐信号的峰值时提供瞬态能量，而在音乐信号的低谷值时USB通过DC-DC对其补充能量，如图2所示。

上述方式虽然解决了基于USB接口的低电压电源输出较大瞬态峰值功率的问题，但是由于储能电容不能无限制地加大，因此，持续输出大功率的时间受到限制，尤其是在多媒体播放设备输出强度大的音乐信号时，存储在电容中的能量很快将被负载耗尽，但此时储能电容中的能量还来不及补充，因此总体的输出能量仍然被2.5W这个输入功率限制在很短的时间里，该方案输出瞬态功率只能在20瓦量级，不能提供更大的输出功率和更长的瞬态大功率输出时间，已不能满足当前多媒体播放设备连续大功率输出的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用以提升USB多媒体播放设备的输出功率的功率控制系统，突破有限功率接口在音频应用领域的应用局限，让USB等小功率接口在音频应用上大幅提升音乐输出功率级别和更长的瞬态大功率输出时间，满足大功率聆听音乐的目的。

本实用新型的另一目的在于提供一种用以提升USB多媒体播放设备的输出功率的功率控制系统，通过调整电池组的容量和添加智能功率管理系统，轻松实现离线式便携功放产品的变换。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

一种提升USB多媒体播放设备输出功率的功率控制系统，包括DC/DC电源、音频功放电路、瞬态能量存储单元，所述DC/DC电源的输入端口与USB接口连接、输出端口与音频功放电路连接，所述瞬态能量存储单元的一端连接于DC/DC电源和音频功放电路之间、另一端接地，该功率控制系统还包括系统管理单元、电池组以及充放电回路，所述系统管理单元与DC/DC电源、音频功放电路、电池组及充放电回路分别连接，所述充放电回路的一端连接于DC/DC电源和音频功放电路之间、另一端与电池组连接。

优选地，所述功率控制系统还包括端口保护单元，该端口保护单元连接于DC/DC电源和USB接口之间，且同时与系统管理单元连接。

优选地，所述端口保护单元包括相互连接的电压及电流检测单元和功率控制单元。

优选地，所述系统管理单元包括输入电源检测及控制电路、电源控制电路、电源输出检测电路、充放电控制电路、电池电压检测电路、音频功放控制电路和/或输入音频监控电路。

优选地，所述瞬态能量存储单元为电容。

与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：

本实用新型将现有技术中的储能单元由单一的瞬态能量存储电容改成采用电池和电容两者结合的方式能够大幅度延长同功率级别下的连续输出时间，或者在保证原有瞬态输出时间的条件下大幅提升输出功率，甚至在允许的条件下轻松实现便携高效扩音的多用途结合产品；

另外，由于音乐信号本身的瞬态输出和平均输出功率比值在8：1甚至更高，同时音乐信号有很多时间为空闲时间，因而本实用新型利用这样的特征，通过电池充放电回路和系统管理单元，让USB接口提供的能量大部分的时间为电池充电，以满足大功率较长时间的高动态需求，在需要临时性的瞬态输出时通过电容来提供能量，连续瞬态最大输出功率时由电池辅助以提供输出更大的能量。

附图说明

图1是功率、电源、音乐峰值功率及平均音乐功率的关系曲线图；

图2是现有技术中的提升USB多媒体播放设备输出功率的功率控制系统的总体结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的提升USB多媒体播放设备输出功率的功率控制系统的总体结构示意图；

图4是端口保护单元的原理图；

图5是电源输入限制、保护单元参考设计示意图；