音頻功放電路和無線音箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種音頻功放電路和無線音箱，其中音頻功放電路與揚聲器連接，包括交流電輸入端、電源模塊、無線接收模塊和功放模塊，電源模塊包括EMI濾波單元和整流濾波單元，功放模塊包括前級處理單元、半橋驅動單元和半橋變換單元。本實用新型的音頻功放電路，通過EMI濾波單元和整流濾波單元將輸入的高壓交流電轉換為高壓直流電，并將該高壓直流電直接輸入到前級處理單元的電壓偵測端，前級處理單元根據所偵測到的高壓直流電對PWM信號進行補償，電源模塊無需對高壓直流電進行降壓處理，省去傳統電源模塊中用于對高壓直流電進行降壓處理的功率變換單元，從而能夠簡化音頻功放電路的結構，降低電路成本，提高能量變換效率。
【專利說明】音頻功放電路和無線音箱
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及音頻設備【技術領域】，尤其涉及一種音頻功放電路和無線音箱。
【背景技術】
[0002]現有的大功率無線音箱采用的音頻功放電路架構如圖1所示，包括電源模塊10、無線接收模塊20、功放模塊30和揚聲器40，其中，電源模塊10包括EMKElectro MagneticInterference,電磁干擾)濾波單元11、整流濾波單元12和功率變換單元13。圖1中，高壓交流電AC經過EMI濾波單元11濾除電磁干擾后，輸入到整流濾波單元12進行整流、濾波后轉換為高壓直流電，功率變換單元13再將該高壓直流電進行降壓后輸出低壓直流電至功放模塊30。圖1所示的音頻功放電路包含電源模塊10中的功率變換單元13，以及功放模塊30兩級能量變換模塊，電路結構復雜且能量變換效率低，電路成本也較高。
實用新型內容
[0003]本實用新型的主要目的是提出一種音頻功放電路和無線音箱，旨在簡化音頻功放電路的結構，降低電路成本，提高能量變換效率。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提出一種音頻功放電路，該音頻功放電路與揚聲器連接，包括交流電輸入端、電源模塊、無線接收模塊和功放模塊，所述電源模塊包括EMI濾波單元和整流濾波單元，所述功放模塊包括用于將所述無線接收模塊輸出的集成音頻信號轉換為PWM信號并根據所述整流濾波單元輸出的高壓直流電對所述PWM信號進行補償的前級處理單元、用于根據所述PWM信號的電平狀態輸出相應的驅動控制信號的半橋驅動單元，以及用于根據所述驅動控制信號將所述PWM信號還原成音頻載波信號的半橋變換單元;
[0005]所述交流電輸入端依次經由所述EMI濾波單元、所述整流濾波單元與所述前級處理單元的電壓偵測端連接，且與所述半橋變換單元的電壓輸入端連接，所述前級處理單元的信號輸入端與所述無線接收模塊連接，信號輸出端與所述半橋驅動單元的控制信號輸入端連接；所述半橋驅動單元的驅動信號輸出端與所述半橋變換單元的驅動控制端連接，所述半橋變換單元的音頻信號輸出端與所述揚聲器連接。
[0006]優選地，所述整流濾波單元包括全波整流橋、第一濾波電容和第二濾波電容；所述全波整流橋的正輸入端與所述EMI濾波單元的第一輸出端連接，所述全波整流橋的負輸入端與所述EMI濾波單元的第二輸出端連接，所述全波整流橋的正輸出端與所述前級處理單元的電壓偵測端連接，且與所述半橋變換單元的電壓輸入端連接，所述全波整流橋的負輸出端接地；所述第一濾波電容的正極與所述全波整流橋的正輸出端連接，所述第一濾波電容的負極與所述第二濾波電容的正極連接，且與所述揚聲器的第一端連接，所述第二濾波電容的負極接地。
[0007]優選地，所述半橋驅動單元包括半橋驅動芯片，所述半橋變換單元的驅動控制端包括第一驅動控制端和第二驅動控制端；所述半橋驅動芯片的控制信號輸入腳與所述前級處理單元的信號輸出端連接，所述半橋驅動芯片的上管控制邏輯輸出腳與所述半橋變換單元的第一驅動控制端連接，所述半橋驅動芯片的下管控制邏輯輸出腳與所述半橋變換單元的第二驅動控制端連接。
[0008]優選地，所述半橋變換單元包括第一 MOS管、第二 MOS管、濾波電感和第三濾波電容；所述第一MOS管的柵極與所述半橋驅動芯片的上管控制邏輯輸出腳連接，所述第一MOS管的漏極與所述全波整流橋的正輸出端連接，所述第一 MOS管的源極與所述濾波電感的一端連接，且與所述第二 MOS管的漏極連接；所述第二 MOS管的柵極與所述半橋驅動芯片的下管控制邏輯輸出腳連接，所述第二 MOS管的源極接地；所述第三濾波電容的一端與所述濾波電感的另一端連接，且與所述揚聲器的第二端連接，所述第三濾波電容的另一端接地。
[0009]本實用新型還提出一種無線音箱，該無線音箱包括揚聲器和音頻功放電路，所述音頻功放電路與所述揚聲器連接，包括交流電輸入端、電源模塊、無線接收模塊和功放模塊，所述電源模塊包括EMI濾波單元和整流濾波單元，所述功放模塊包括用于將所述無線接收模塊輸出的集成音頻信號轉換為PWM信號并根據所述整流濾波單元輸出的高壓直流電對所述PWM信號進行補償的前級處理單元、用于根據所述PWM信號的電平狀態輸出相應的驅動控制信號的半橋驅動單元，以及用于根據所述驅動控制信號將所述PWM信號還原成音頻載波信號的半橋變換單元；
[0010]所述交流電輸入端依次經由所述EMI濾波單元、所述整流濾波單元與所述前級處理單元的電壓偵測端連接，且與所述半橋變換單元的電壓輸入端連接，所述前級處理單元的信號輸入端與所述無線接收模塊連接，信號輸出端與所述半橋驅動單元的控制信號輸入端連接；所述半橋驅動單元的驅動信號輸出端與所述半橋變換單元的驅動控制端連接，所述半橋變換單元的音頻信號輸出端與所述揚聲器連接。
[0011]本實用新型提出的音頻功放電路，從交流電輸入端輸入高壓交流電，該高壓交流電經過EMI濾波單元、整流濾波單元的整流濾波處理后轉換為高壓直流電，輸入到前級處理單元的電壓偵測端；無線接收模塊將接收到的音頻載波信號解調為集成音頻信號，并輸出至前級處理單元，前級處理單元將該集成音頻信號轉換為PWM (Pulse WidthModulation，脈沖寬度調制)信號，且偵測整流濾波單元輸出的高壓直流電，根據所偵測到的高壓直流電對PWM信號進行補償，并將經補償后的PWM信號輸出至所述半橋驅動單元，以控制半橋變換單元將PWM信號還原成音頻載波信號。本實用新型的音頻功放電路，將整流濾波單元輸出的高壓直流電直接輸入到前級處理單元的電壓偵測端，前級處理單元根據所偵測到的高壓直流電對PWM信號進行補償，電源模塊無需對高壓直流電進行降壓處理，省去傳統電源模塊中用于對高壓直流電進行降壓處理的功率變換單元，從而能夠簡化音頻功放電路的結構，降低電路成本，提高能量變換效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為現有技術中音頻功放電路的原理框圖；
[0013]圖2為本實用新型音頻功放電路較佳實施例的原理框圖；
[0014]圖3為本實用新型音頻功放電路較佳實施例的電路結構示意圖。
[0015]本實用新型的目的、功能特點及優點的實現，將結合實施例，并參照附圖作進一步說明。【具體實施方式】
[0016]以下結合說明書附圖及具體實施例進一步說明本實用新型的技術方案。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017]本實用新型提出一種音頻功放電路。
[0018]參照圖2，圖2為本實用新型音頻功放電路較佳實施例的原理框圖。
[0019]本實用新型較佳實施例中，音頻功放電路優選地應用于無線音箱，該音頻功放電路與無線音箱的揚聲器400連接，該音頻功放電路包括交流電輸入端AC_IN、電源模塊100、無線接收模塊200和功放模塊300，電源模塊100包括EMI濾波單元110和整流濾波單元120，功放模塊300包括前級處理單元310、半橋驅動單元320和半橋變換單元330。前級處理單元310用于將無線接收模塊200輸出的集成音頻信號轉換為PWM信號，并根據流濾波單元120輸出的高壓直流電對PWM信號進行補償，半橋驅動單元320用于根據PWM信號的電平狀態輸出相應的驅動控制信號，半橋變換單元330用于根據驅動控制信號將所述PWM信號還原成音頻載波信號。
[0020]其中，交流電輸入端AC_IN依次經由EMI濾波單元110、整流濾波單元120與前級處理單元310的電壓偵測端連接，且與半橋變換單元330的電壓輸入端連接，前級處理單元310的信號輸入端與無線接收模塊200連接，前級處理單元310的信號輸出端與半橋驅動單元320的控制信號輸入端連接；半橋驅動單元320的驅動信號輸出端與半橋變換單元330的驅動控制端連接，半橋變換單元330的音頻信號輸出端與揚聲器400連接。
[0021]在本實施例中，高壓交流電從交流電輸入端AC_IN輸入到EMI濾波單元110，EMI濾波單元110濾除該高壓交流電中的電磁干擾后，再將該高壓交流電輸出至整流濾波單元120，整流濾波單元120將該高壓交流電進行整流濾波處理后轉換為高壓直流電，并將該高壓直流電輸出至前級處理單元310的電壓偵測端；無線接收模塊200接收音源設備(如電腦主機)發送來的音頻載波信號，并將接收到的音頻載波信號解調為集成音頻信號后輸出至前級處理單元310，前級處理單元310再將該集成音頻信號轉換為PWM信號，而且前級處理單元310偵測整流濾波單元120輸出的高壓直流電，根據所偵測到的高壓直流電對PWM信號進行補償，并將經補償后的PWM信號輸出至半橋驅動單元320，半橋驅動單元320根據PWM信號的電平狀態輸出相應的驅動控制信號至半橋變換單元330，半橋變換單元330根據半橋驅動單元320輸出的驅動控制信號將PWM信號還原成音頻載波信號，并將音頻載波信號放大后輸出至揚聲器400進行播放。
[0022]相對于現有技術，本實用新型的音頻功放電路，將整流濾波單元120輸出的高壓直流電直接輸入到前級處理單元310的電壓偵測端，前級處理單元310根據所偵測到的高壓直流電對PWM信號進行補償，電源模塊100無需對高壓直流電進行降壓處理，省去傳統電源模塊中用于對高壓直流電進行降壓處理的功率變換單元(即如圖1中的功率變換單元13)，從而能夠簡化音頻功放電路的結構，降低電路成本，同時能夠提高音頻功放電路的能量變換效率。
[0023]對比圖1和圖2所示的音頻功放電路，若圖1中電源模塊10的功率變換單元13的能量轉換效率為85%，圖1中功放模塊30的能量轉換效率為85%，則圖1所示的音頻功放電路的能量轉換效率為72% (85%*85%=72%);若圖2中功放模塊300的能量轉換效率也為85%，則圖2所示的音頻功放電路的能量轉換效率為85%，由此可知本實用新型音頻功放電路的能量轉換效率相對于現有音頻功放電路，其能量轉換效率提高了 13%。
[0024]再參照圖3，圖3為本實用新型音頻功放電路較佳實施例的電路結構示意圖。
[0025]如圖3所示，整流濾波單元120包括全波整流橋BDl、第一濾波電容CEl和第二濾波電容CE2。
[0026]全波整流橋BDl的正輸入端a與EMI濾波單元110的第一輸出端連接，全波整流橋BDl的負輸入端b與EMI濾波單元110的第二輸出端連接，全波整流橋BDl的正輸出端c與前級處理單元310的電壓偵測端連接，且與半橋變換單元330的電壓輸入端連接，全波整流橋BDl的負輸出端d接地；第一濾波電容CEl的正極與全波整流橋BDl的正輸出端c連接，第一濾波電容CEl的負極與第二濾波電容CE2的正極連接，且與揚聲器400的第一端連接，第二濾波電容CE2的負極接地。
[0027]本實施例的EMI濾波單元110、無線接收模塊200和前級處理單元310的結構與傳統音頻功放電路中EMI濾波單元、無線接收模塊和前級處理單元的結構相同，在此不具體說明。
[0028]本實施例中，半橋驅動單元320包括半橋驅動芯片Ul，半橋變換單元330的驅動控制端包括第一驅動控制端和第二驅動控制端。
[0029]半橋驅動芯片Ul的控制信號輸入腳IN與前級處理單元310的信號輸出端連接，半橋驅動芯片Ul的上管控制邏輯輸出腳HO與半橋變換單元330的第一驅動控制端連接，半橋驅動芯片Ul的下管控制邏輯輸出腳LO與半橋變換單元330的第二驅動控制端連接。
[0030]具體地，半橋變換單元330包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、濾波電感LI和第三濾波電容Cl ;第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2均為NMOS管，濾波電感LI和第三濾波電容Cl構成一 LC低通濾波器。
[0031]第一MOS管Ml的柵極與半橋驅動芯片Ul的上管控制邏輯輸出腳HO連接，第一MOS管Ml的漏極與全波整流橋BDl的正輸出端c連接，第一 MOS管Ml的源極與濾波電感LI的一端連接，且與第二 MOS管M2的漏極連接；第二 MOS管M2的柵極與半橋驅動芯片Ul的下管控制邏輯輸出腳LO連接，第二 MOS管M2的源極接地；第三濾波電容Cl的一端與濾波電感LI的另一端連接，且與揚聲器400的第二端連接，第三濾波電容Cl的另一端接地。
[0032]本實用新型音頻功放電路的工作原理具體描述如下:
[0033]高壓交流電(如220V交流電)從交流電輸入端AC_IN輸入到EMI濾波單元110，EMI濾波單元110濾除該高壓交流電中的電磁干擾后，再將該高壓交流電輸出至整流濾波單元120，整流濾波單元120將該高壓交流電進行整流濾波處理后轉換為高壓直流電，并將該高壓直流電輸出至前級處理單元310的電壓偵測端。
[0034]無線接收模塊200接收音源設備(如電腦主機)發送來的音頻載波信號，并將接收到的音頻載波信號解調為集成音頻信號后，將該集成音頻信號輸出至前級處理單元310的信號輸入端。前級處理單元310將接收到的集成音頻信號轉換為PWM信號，而且前級處理單元310偵測整流濾波單元120輸出的高壓直流電，根據所偵測到的高壓直流電對PWM信號進行補償，并將經補償后的PWM信號輸出至半橋驅動芯片Ul的控制信號輸入腳IN。半橋驅動芯片Ul根據PWM信號的電平狀態輸出相應的驅動控制信號至半橋變換單元330，當PWM信號為高電平時，半橋驅動芯片Ul通過上管控制邏輯輸出腳HO輸出高電平的驅動控制信號至第一 M0S管M1的柵極，驅動第一 MOS管Ml導通，同時通過下管控制邏輯輸出腳LO輸出低電平的驅動控制信號至第二 MOS管M2的柵極，控制第二 MOS管M2截止；當PWM信號為低電平時，半橋驅動芯片Ul通過上管控制邏輯輸出腳HO輸出低電平的驅動控制信號至第一 MOS管Ml的柵極，控制第一 MOS管Ml截止，同時通過下管控制邏輯輸出腳LO輸出高電平的驅動控制信號至第二 MOS管M2的柵極，驅動第二 MOS管M2導通；從而第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2在半橋驅動芯片Ul的驅動下交替導通，將PWM信號放大。經過放大后的PWM信號再經過由濾波電感LI和第三濾波電容Cl構成的LC低通濾波器進行低通濾波處理，從而將PWM信號還原成音源設備發送來的音頻載波信號，并將該音頻載波信號放大后發送到揚聲器400,揚聲器400根據接收到的音頻載波信號播放與該音頻載波信號相對應的內容。
[0035]本實用新型的音頻功放電路省去傳統電源模塊中的功率變換單元之后，仍具有現有音頻功放電路的功能，而且能量轉換效率較高。
[0036]本實用新型還提出一種無線音箱，該無線音箱包括揚聲器400和音頻功放電路，該音頻功放電路與揚聲器400連接，該音頻功放電路的結構、工作原理以及所帶來的有益效果均參照上述實施例，此處不再贅述。
[0037]以上所述僅為本實用新型的優選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種音頻功放電路，與揚聲器連接，包括交流電輸入端、電源模塊、無線接收模塊和功放模塊，其特征在于，所述電源模塊包括EMI濾波單元和整流濾波單元，所述功放模塊包括用于將所述無線接收模塊輸出的集成音頻信號轉換為PWM信號并根據所述整流濾波單元輸出的高壓直流電對所述PWM信號進行補償的前級處理單元、用于根據所述PWM信號的電平狀態輸出相應的驅動控制信號的半橋驅動單元，以及用于根據所述驅動控制信號將所述PWM信號還原成音頻載波信號的半橋變換單元； 所述交流電輸入端依次經由所述EMI濾波單元、所述整流濾波單元與所述前級處理單元的電壓偵測端連接，且與所述半橋變換單元的電壓輸入端連接，所述前級處理單元的信號輸入端與所述無線接收模塊連接，信號輸出端與所述半橋驅動單元的控制信號輸入端連接；所述半橋驅動單元的驅動信號輸出端與所述半橋變換單元的驅動控制端連接，所述半橋變換單元的音頻信號輸出端與所述揚聲器連接。
2.如權利要求1所述的音頻功放電路，其特征在于，所述整流濾波單元包括全波整流橋、第一濾波電容和第二濾波電容； 所述全波整流橋的正輸入端與所述EMI濾波單元的第一輸出端連接，所述全波整流橋的負輸入端與所述EMI濾波單元的第二輸出端連接，所述全波整流橋的正輸出端與所述前級處理單元的電壓偵測端連接，且與所述半橋變換單元的電壓輸入端連接，所述全波整流橋的負輸出端接地； 所述第一濾波電容的正極與所述全波整流橋的正輸出端連接，所述第一濾波電容的負極與所述第二濾波電容的正極連接，且與所述揚聲器的第一端連接，所述第二濾波電容的負極接地。
3.如權利要求2所述的音頻功放電路，其特征在于，所述半橋驅動單元包括半橋驅動芯片，所述半橋變換單元的驅動控制端包括第一驅動控制端和第二驅動控制端； 所述半橋驅動芯片的控制信號輸入腳與所述前級處理單元的信號輸出端連接，所述半橋驅動芯片的上管控制邏輯輸出腳與所述半橋變換單元的第一驅動控制端連接，所述半橋驅動芯片的下管控制邏輯輸出腳與所述半橋變換單元的第二驅動控制端連接。
4.如權利要求3所述的音頻功放電路，其特征在于，所述半橋變換單元包括第一MOS管、第二 MOS管、濾波電感和第三濾波電容； 所述第一 MOS管的柵極與所述半橋驅動芯片的上管控制邏輯輸出腳連接，所述第一MOS管的漏極與所述全波整流橋的正輸出端連接，所述第一 MOS管的源極與所述濾波電感的一端連接，且與所述第二MOS管的漏極連接；所述第二MOS管的柵極與所述半橋驅動芯片的下管控制邏輯輸出腳連接，所述第二 MOS管的源極接地；所述第三濾波電容的一端與所述濾波電感的另一端連接，且與所述揚聲器的第二端連接，所述第三濾波電容的另一端接地。
5.一種無線音箱，包括揚聲器，其特征在于，還包括權利要求1至4中任意一項所述的音頻功放電路，所述音頻功放電路與所述揚聲器連接。
【文檔編號】H04R3/00GK203523020SQ201320631112
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月12日 優先權日:2013年10月12日
【發明者】劉志成, 潘展文 申請人:Tcl通力電子（惠州）有限公司