專利名稱：一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于揚聲器技術領域，特別涉及一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統。
背景技術：
人們用揚聲器來重放聲音，它是音響設備中的重要元件。揚聲器在人們平時的日常生活中廣泛被使用，帶來了很多的便利。汽車、廣播、電視、音箱、手機、MP4、電腦等電子產品領域中，揚聲器的應用幾乎隨處可見。隨著超薄音響、平板電腦、平板電視等的快速發展， 帶動并促進揚聲器朝著更薄，更輕，更小的方向發展。揚聲器主要有盆架、頂片、振膜、音圈、前蓋、導磁板、阻尼布等構成。揚聲器發聲原理為電-力-聲的轉換(I)揚聲器的磁路系統構成環形磁間隙，其間布滿磁場。(2)揚聲器的振動系統由導線繞成折環形音圈和與之相連的振膜構成。(3)音圈被饋入信號電壓后，產生電流，音圈切割磁力線，產生作用力，帶動振膜一起上下運動，振膜策動空氣發生相
應的聲音。放置在電子器件中普通的揚聲器由于沒有合適的電路保護等，通常容易受到過大電流的沖擊，或過長時間的工作造成溫度過高而壽命減少或損壞；并且隨著揚聲器的小型化和薄型化，手機、電視或電腦中可能會安裝多顆揚聲器，保證多顆揚聲器的一致性能是保證電子器件聲質量的重要因素之一，也是將電子器件聲效算法更完美呈現的重要因素。因此利用麥克風，溫度傳感器及信號處理電路對揚聲器進行動態反饋，并據此對揚聲器調節及補償，大大提高了揚聲器的壽命，優化了揚聲器的聲質量。將此傳感器反饋系統集成在揚聲器內部，可以直接測量到揚聲器的工作參數，而且不占用額外空間，非常適合便攜式產品以及陣列型揚聲器系統應用。可以設想，此帶有傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統比普通的揚聲器具有更優質的聲音，更穩定的性能，更高的可靠性，將具有非常廣泛的應用空間。目前，通常通過改善音頻功率放大器的性能指標來減少揚聲器的失真，并設置外置保護電路，對揚聲器過流、過載、延時、直流輸出等進行保護。專利CN1128435A低失真揚聲器驅動方法與裝置中提出通過串接一取樣電感和電阻，經由放大器，將揚聲器音圈動態直接反饋至主功放，進而達到改善揚聲器的目的。此方法有一定效果但不能解決輸入信號的非線性失真使音圈溫度驟升而使揚聲器燒毀的現象。專利CN 2620450Y —種溫度檢測式的低音揚聲器的保護裝置中也類似的提出用感溫器件對揚聲器音圈工作溫度實時檢測、顯示、控制，減少揚聲器燒毀的可能性。但此技術方案只能針對揚聲器音圈溫度進行檢測，防止了揚聲器的燒毀但是對聲學性能提高上沒有很大突出優點。
發明內容
本發明的目的是在已有揚聲器的技術上，針對性地提出一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統。利用集成在揚聲器內部的傳感器部件實時對揚聲器工作參數進行檢測保護，優化了揚聲器的聲學性能和質量。本發明采用的技術方案為該揚聲器集成系統包括振動系統、磁路系統和帶驅動電路的傳感器反饋系統。振動系統由振膜和音圈組成，音圈被饋入信號電壓后，產生電流，音圈切割磁力線，產生作用力，帶動振膜一起上下運動，振膜推動空氣發生相應的聲音。磁路系統由磁鐵和導磁板組成，磁路系統構成環形磁間隙，其間布滿均勻磁場 (磁感應強度的大小與方向處處相同)。前蓋、盆架及電路板組成揚聲器的殼體。電路板上設置環形的導磁板，導磁板的中間設置傳感器部件與驅動電路；導磁板上依次設置均為環形的磁鐵、頂片和振膜，在導磁板上、磁鐵及頂片的內圈設置驅動振膜振動的音圈；傳感器部件與驅動電路通過引線與音圈及電路板連接，接收外部的驅動信號并提供反饋信號。所述揚聲器為微型揚聲器、普通動圈揚聲器或揚聲器陣列。所述傳感器部件與驅動電路內設置電容式麥克風或微型娃集成式麥克風，并由電路板連通；所述麥克風用于實時監測揚聲器的工作狀態。所述傳感器部件與驅動電路內設置具有溫度傳感功能的半導體器件熱電偶或熱敏電阻，用來反饋揚聲器內部的工作溫度。所述振膜的材料為包括鎳鐵合金、不銹鋼在內的金屬材料或者包括聚萘二甲酸乙二醇酯纖維、聚醚酮纖維在內高分子材料。所述信號處理及驅動電路的工作原理為首先將輸入電信號與用于聲反饋的麥克風采回的信號做線性相關性比較，并得到線性相關系數(信號波形約接近，相關系數越大， 如果信號波形完全相同，則相關系數為100% )，當得到的相關系數小于預設值時，表明揚聲器輸出存在較大非線性失真，此時，信號處理電路將控制驅動電路減小功率放大倍數，也即減小輸出到揚聲器的功率，并實時監測線性相關系數的變化，直到線性相關系數大于預設值，也即揚聲器的失真控制在設定的范圍內。同時，當揚聲器工作的環境溫度升高或者由于揚聲器長時間大功率工作導致音圈與揚聲器磁路的溫度升高到極限值時(通常音圈的耐溫為130攝氏度，磁路的耐溫為110攝氏度)，內置的溫度傳感器將檢測到這一溫度并反饋到驅動電路，減小驅動功率，至揚聲器本體溫度降低到安全工作范圍。本發明的有益效果為所述結構中，揚聲器中的麥克風可用于實時監測揚聲器的工作狀態(阻抗、失真、噪聲等)，同時揚聲器內置的溫度傳感器(如半導體溫度傳感器)可以用來反饋揚聲器的工作溫度。當揚聲器出現失真、噪聲偏高或磁路溫度過高等異常時，揚聲器中內置的反饋傳感器中的麥克風作為聲反饋器檢測出失真，內置的溫度傳感器可以檢測出揚聲器過溫；此時，系統可以實時通過信號處理電路與驅動電路進行干預，降低揚聲器工作功率或者關斷揚聲器(揚聲器出現嚴重異常時)。當揚聲器用于陣列或音響時，此反饋傳感器中的麥克風可以用于動態檢測揚聲器的參數，并通過外部驅動電路進行調節各個揚聲器的性能參數，使陣列中揚聲器保持高度的一致性，解決了陣列中各個揚聲器參數不一致導致陣列音響性能降低的缺點。本發明提出的一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統，優化了揚聲器的聲學性能和質量，特別針對揚聲器陣列，提出一種關于陣列中各個揚聲器參數不一致導致陣列音響性能降低的解決方案。此裝置結構簡單，成本低，極具市場潛力。
圖I為本發明實施例帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統的頂部3D視圖；圖2(A)為本發明實施例帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統的內部結構 3D視圖；圖2(B)本發明實施例帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統的結構組合3D 視圖；圖中標號I- υ蓋；2_振膜；3_首圈；4_傳感器部件與驅動電路；5_電路板；6_盆架；7_磁鐵；8-頂片；9_導磁板;10-引線。
具體實施例方式本發明提供了一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明。圖I為本發明實施例I的頂部3D視圖，圖2為本發明實施的部件結構圖。前蓋I、 盆架6及電路板5組成揚聲器的殼體，電路板5上設置環形的導磁板9,導磁板9的中間設置傳感器部件與驅動電路4 ;導磁板9上依次設置均為環形的磁鐵7、頂片8和振膜2，在導磁板9上、磁鐵7及頂片8的內圈設置驅動振膜振動的音圈3 ;傳感器部件與驅動電路4通過引線10與音圈3及電路板5連接，接收外部的驅動信號并提供反饋信號。所述傳感器部件與驅動電路4內設置電容式麥克風或微型硅集成式麥克風，并由電路板5連通；所述麥克風用于實時監測揚聲器的工作狀態(阻抗、失真、噪聲等)。所述傳感器部件與驅動電路4 內還設置具有溫度傳感功能的半導體器件熱電偶或熱敏電阻(如半導體PN結)，用來反饋揚聲器內部的工作溫度。所述振膜2的材料為包括鎳鐵合金、不銹鋼等在內的金屬材料或者包括聚萘二甲酸乙二醇酯纖維(PEN)、聚醚酮纖維(PEEK)等在內高分子材料。當饋入信號電壓后，音圈3 切割磁力線，產生作用力，帶動振膜一起上下運動，振膜策動空氣發生相應的聲音。當揚聲器出現失真、噪聲偏高或磁路溫度過高等異常時，傳感器部件與驅動電路4中的麥克風作為反饋器檢測出，并通過信號處理與驅動電路進行干預，降低工作功率或者關斷揚聲器。所述信號處理與驅動電路按照以下原理工作首先將輸入電信號與反饋麥克風采回的信號相比得到一個值，當得到的值小于預設值時，則將自動調節功率放大倍數，減小輸出到揚聲器的功率，從而改善了揚聲器的信噪比。特別當揚聲器用于陣列或音響時，此反饋麥克風可以用于動態檢測揚聲器的參數，并通過外部驅動電路進行調節各個揚聲器的性能參數，使陣列中揚聲器保持高度的一致性，解決了陣列中各個揚聲器參數不一致導致陣列音響性能降低的缺點。
權利要求
1.一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統，包括振動系統、磁路系統和帶驅動電路的傳感器反饋系統，其中振動系統由振膜和音圈組成，磁路系統由磁鐵和導磁板組成，前蓋(I)、盆架(6)及電路板(5)組成揚聲器的殼體，其特征在于，電路板(5)上設置環形的導磁板(9)，導磁板(9)的中間設置傳感器部件與驅動電路 ⑷；導磁板(9)上依次設置均為環形的磁鐵(7)、頂片⑶和振膜(2)，在導磁板(9)上、磁鐵(7)及頂片(8)的內圈設置驅動振膜振動的音圈(3);傳感器部件與驅動電路(4)通過引線(10)與音圈(3)及電路板(5)連接，接收外部的驅動信號并提供反饋信號。
2.根據權利要求I所述的一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統，其特征在于，所述揚聲器為微型揚聲器、普通動圈揚聲器或揚聲器陣列。
3.根據權利要求I所述的一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統，其特征在于，所述傳感器部件與驅動電路(4)內設置電容式麥克風或微型硅集成式麥克風，并由電路板(5)連通；所述麥克風用于實時監測揚聲器的工作狀態。
4.根據權利要求I所述的一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統，其特征在于，所述傳感器部件與驅動電路(4)內設置具有溫度傳感功能的半導體器件熱電偶或熱敏電阻，用來反饋揚聲器內部的工作溫度。
5.根據權利要求I所述的一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統，其特征在于，所述振膜(2)的材料為包括鎳鐵合金、不銹鋼在內的金屬材料或者包括聚萘二甲酸乙二醇酯纖維、聚醚酮纖維在內高分子材料。
全文摘要
一種帶傳感器反饋及驅動電路的揚聲器集成系統屬于揚聲器技術領域。該揚聲器集成系統包括振動系統、磁路系統和帶驅動電路的傳感器反饋系統。前蓋、盆架及電路板組成揚聲器的殼體，電路板上設置環形的導磁板，導磁板的中間設置傳感器部件與驅動電路；導磁板上依次設置均為環形的磁鐵、頂片和振膜，在導磁板上、磁鐵及頂片的內圈設置驅動振膜振動的音圈；傳感器部件與驅動電路通過引線與音圈及電路板連接，接收外部的驅動信號并提供反饋信號。此裝置結構簡單，成本低，可以提高揚聲器的驅動效率和音質；當多顆揚聲器構成陣列音響時，可改善傳統陣列揚聲器系統中因各個揚聲器參數不一致導致陣列音響性能不穩定的缺點。
文檔編號H04R3/02GK102595280SQ201210015249
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者張韜, 李莉 申請人:精拓麗音科技(北京)有限公司