[发明专利]基于电脑USB电源供电和USB声卡整合的音频放大器系统

说明书

技术领域

本发明涉及音响领域，尤其涉及一种基于电脑USB电源供电和USB声卡整合的音频放大器系统。

背景技术

随着USB接口在电脑中的普及，多媒体播放设备系统也越来越多，特别是直接使用USB声卡作为功放的输出，以替换电脑声卡。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2.5瓦，然而对于音乐播放系统而言，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1所示，一个能连续输出2.5W的功率源，能提供给音乐播放系统大约最大20W左右的峰值功率，如何满足这样的条件呢？

现有的解决方案是将USB接口的+5V电源采用DC-DC变换，将电压提升至音频功率放大器系统输出20W左右的电压条件，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。

上述方案解决了USB口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，持续输出大功率受到限制，尤其针对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2.5瓦这个输入功率限制限制在很短的时间里，因此该方案输出瞬态功率约在20瓦量级。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电脑USB电源供电和USB声卡整合的音频放大器系统，通过增加电池储能，让同功率级别下的连续输出时间大幅延长，且保证原有瞬态输出时间的条件下大幅提升输出功率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种基于电脑USB电源供电和USB声卡整合的音频放大器系统，包括：检测保护电路、DC/DC电源、音频放大电路、电池充放电及过压保护电路、瞬态储能电容、USB声卡数字音频输入电路、前级放大电路，USB电源输入经检测保护电路分别与DC/DC电源及电池充放电及过压保护电路相连，USB声卡数字音频输入电路经前级放大电路输出到音量控制，由音量控制将音频信号输入到音频放大电路，电池充放电及过压保护电路输出端经DC/DC电源供电给音频放大电路，同时，电池充放电及过压保护电路连接电池组，以提供电池充电储能。

优选的，所述电池充放电及过压、低压保护电路，由集成芯片（U7）、充电控制芯片（U5）、放电控制芯片（U6）、电池组、继电器（J2）、电容C70及电阻R48组成，USB电源输出接继电器（J2）线圈供电，继电器（J2）控制端经电池组接充电控制芯片（U5）的第2脚，充电控制芯片（U5）的第5脚与集成芯片（U7）的第1脚相连，放电控制芯片（U6）第4脚与集成芯片（U7）的第3脚相连，集成芯片（U7）的第6脚与第5脚间并联电容C70且与充电控制芯片（U5）的第2脚相连，集成芯片（U7）的第2脚经电阻R48与放电控制芯片（U6）第6脚相连，集成芯片（U7）的第5脚经电阻R49接电源输出端（VCC），当USB接上电源时，电压给继电器供电，继电器（J2）吸合，电池电压与恒流源的电压一起给音频放大电路供电，保证在大功率和大动态时，有足够的电流和电压。

优选的，所述USB声卡数字音频输入电路包括集成电路（U2）晶振（Y1），所述前级放大电路包括第一运放(U3A)、第二运放（U3B）、电容C51~C54，当USB插入电脑接口时，集成电路（U2）的外围元件晶振（Y1）起振，集成电路（U2）的15脚和16脚输出模拟音频信号（L/R）分别到电容C51、C52，通过C51 C52耦合电容至第一运放(U3A)、第二运放（U3B）的前级放大后由C53  C54电容耦合到音量控制。

优选的，所述音频放大电路包括集成功率放大芯片（U4）、电容C71、C35，音量控制端将模拟信号（L/R）通过C35、C71耦合电容至集成功率放大芯片（U4）第6、第18脚，经集成功率放大芯片（U4）处理后输出信号到扬声器播放。

优选的，所述检测保护电路和DC/DC电源包括：集成芯片（U1）、电阻R4、R5、MOS管Q2、Q3，电子变压器(T1)、二极管D1、D4、D5，电脑USB电源输入经自恢复保险丝（F1），经过二极管D1给集成芯片（U1）提供工作电压，同时，经过由三极管Q1、R2 、R3组成的恒流源提供给电子变压器（T1）的中心抽头驱动电压，此时电子变压器工作，经过D4、 D5快速回复二极管整流出直流电压给集成功率放大芯片（U4）供电，同时在直流电压输出端（VDD）与电子变压器（T1）副边中心抽头间并联有瞬态储能电容C3，且副边中心抽头接地。