一种以恒定功率驱动的电子喇叭及其实现方法
【专利摘要】本发明涉及一种以恒定功率驱动的电子喇叭及其实现方法，该方法包括：检测电子喇叭的当前供电电压，得出当前供电电压值；根据当前供电电压值和电子喇叭的预设的恒定驱动功率值计算电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度，电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度满足以预设的恒定驱动功率驱动电子喇叭的条件；对电子喇叭的驱动信号进行脉冲宽度调制，将驱动信号调制到当前供电电压下的脉冲宽度；用脉冲宽度调制后的驱动信号驱动电子喇叭发声。本发明喇叭供电电压变化时经计算自动改变喇叭驱动信号的脉冲宽度，保证喇叭准确在额定功率下工作，解决了喇叭声压级受供电电压的影响，消除了喇叭打铁引发的喇叭杂音和寿命缩短的弊端。
【专利说明】一种以恒定功率驱动的电子喇叭及其实现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机动车船电子喇叭领域，尤其涉及一种恒定功率驱动的电子喇叭及其实现方法。
【背景技术】
[0002]一般机动车船用电喇叭，无论是机械式还是电子式，喇叭本身驱动功率由于受供电电压影响而变化很大。例如，电喇叭要求在9-16伏电压下工作，按照标准电压13V，工作电流4A计算的喇叭功率在25W-79W范围内会发生大幅变化。这对喇叭发音效果和喇叭寿命有很大影响，极易产生低电压下喇叭声级大幅衰减，高电压下喇叭驱动膜片发声的电磁铁动铁心和定铁心相撞(俗称打铁)产生杂音。这种现象既破坏了音质，也大大减少了喇叭寿的命。尽管有人采用恒流源驱动或采用模拟器件减少驱动脉宽来减小电流的做法，然而都因不能对驱动功率进行准确控制，从而无法消除这类故障模式的发生。
[0003]例如，采用恒流源驱动的电喇叭，电流恒定为4A，当电喇叭在9V电压工作时其功率为36W，在13V电压工作时功率为52W，在16v电压工作时功率为64W，这种方法虽然优于不加控制的普通方法，但是还远远达不到准确控制以恒定驱动功率工作的要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷的以恒定功率驱动的电子喇叭及其实现方法。
[0005]在本发明的第一方面，提供了一种以恒定功率驱动电子喇叭的方法，包括:检测电子喇叭的当前供电电压，得出当前供电电压值；根据所述当前供电电压值和电子喇叭的预设的恒定驱动功率值计算电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度，所述电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度满足以预设的恒定驱动功率驱动电子喇叭的条件；对电子喇叭的驱动信号进行脉冲宽度调制，将驱动信号调制到所述当前供电电压下的脉冲宽度；以及用所述脉冲宽度调制后的驱动信号驱动电子喇叭发声。
[0006]在本发明的第二方面，提供了一种以恒定功率驱动的电子喇叭，包括:电压检测模块，用于检测电子喇叭的当前供电电压，得出当前供电电压值；脉冲宽度计算模块，用于根据所述当前供电电压值和电子喇叭的预设的恒定驱动功率值计算电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度，所述电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度满足以预设的恒定驱动功率驱动电子喇叭的条件；脉冲宽度调制模块，用于对电子喇叭的驱动信号进行脉冲宽度调制，将驱动信号调制到所述当前供电电压下的脉冲宽度，以便用所述脉冲宽度调制后的驱动信号驱动电子喇叭发声。
[0007]本发明通过根据喇叭供电电压的不同，经A/D变换后按照恒功率驱动的数学模型，自动准确的改变驱动喇叭的脉冲宽度，使供给喇叭的电流和电压的乘积始终稳定在设定的功率值。这样喇叭不论供电电压如何变化始终保证喇叭准确在额定功率下工作，彻底解决了喇叭声压级受供电电压的影响，也彻底消除了喇叭打铁引发的喇叭杂音和寿命缩短的弊端。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是根据本发明实施例的恒定功率驱动的电子喇叭的电路图；
[0009]图2是根据本发明实施例的以恒定功率驱动电子喇叭的方法流程图；以及
[0010]图3是根据本发明实施例的以恒定功率驱动的电子喇叭的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0012]图1是根据本发明实施例的恒定功率驱动的电子喇叭的电路图。
[0013]如图1所示，本实施例的电路图包括电源供给部分、功率放大部分、喇叭鸣叫信号产生部分和供电电压检测部分。
[0014]电源供给部分包括一个由防反极性二极管D1、限流电阻R4、和稳压二极管DWl组成的串联稳压电路。防反极性二极管Dl的正极和电源正端VCC相连，负极和限流电阻R4相连。电容Cl与稳压二极管DWl并联，继而连接在电源的负端和限流电阻之间，由此提供稳定电压。本领域的普通技术人员应当理解，电源供给部分还可以采取其它类型的稳压电路。
[0015]功率放大部分包括一个场效应管Tl。场效应管Tl的栅极连接至单片机的信号输出端，用于接收单片机输出的电子喇叭驱动信号。场效应管Tl的源极连接到电源负端。场效应管Tl的漏极和源极之间连接有一个二极管D2。二极管D2的正极和场效应管Tl的源极相连。场效应管Tl的漏极和二极管Dl的负极之间连接着电子喇叭SP。本领域的普通技术人员应当理解，功率放大部分可以由包括晶体管、场效应管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)的电子元器件实现。从单片机输出的信号经场效应管Tl放大后作用在电子喇叭上，驱动电子喇叭发声。
[0016]供电电压检测部分包括电阻R2、R3，电阻R2和R3串联连接在二极管Dl的负极和电源负端之间，用于对喇叭的供电电压分压。
[0017]喇叭驱动信号产生部分由单片机实现。单片机的其中一个引脚连接到电阻R3和R4之间。经R3、R4分压后的电信号在单片机内经A/D转换后送入单片机中的存储器，根据经A/D转换后的数值和分压电阻R3、R4的电阻值，可以计算出电子喇叭的当前供电电压值。单片机根据电子喇叭的当前供电电压的数值，按照恒定功率驱动的数学模型进行计算，找出喇叭在当前工作电压下满足恒定功率驱动的驱动信号的输出脉冲宽度。恒定功率是预先设置并保存在单片机的存储器中的，它可以是电子喇叭的额定电压值。单片机中还包括信号产生单元，用于产生电子喇叭的驱动信号。然后，对由单片机产生的电子喇叭的驱动信号进行脉冲宽度调制，将其脉冲宽度调制成上面计算得出的输出脉冲宽度，经功率放大后驱动电子喇叭发声。在这种情况下，电子喇叭的输入电流和电压的乘积即功率保持不变，因此达到了以恒定功率驱动电子喇叭的目的。
[0018]图2是根据本发明实施例的以恒定功率驱动电子喇叭的方法流程图。
[0019]在步骤201，检测电子喇叭的当前供电电压。可以用各种电路结构来实现对电子喇叭的当前供电电压的检测。从电子喇叭的电路中获取电信号后，将该电信号进行模拟-数字转换，将其转换为数字信号。借助该数字信号和电路中与该电信号相关的已知条件可以计算出电子喇叭的当前供电电压的数值。
[0020]在步骤202，计算电子喇叭驱动信号的脉冲宽度。根据电子喇叭的当前供电电压的数字信号和预设的电子喇叭的恒定驱动功率，按照以恒定功率驱动电子喇叭的数学模型进行计算，计算出电子喇叭驱动信号在当前工作电压下满足恒定功率驱动的驱动信号的脉冲览度。
[0021]在步骤203，对电子喇叭的驱动信号进行脉宽调制。经过脉冲宽度调制，将电子喇叭的驱动信号的脉冲宽度调整为与步骤202中计算得出的脉冲宽度一致。
[0022]在步骤204，用脉宽调制的驱动信号驱动电子喇叭。驱动信号经过脉宽调制后驱动电子喇叭发声，由于驱动信号的当前脉冲宽度是按照步骤202中的条件计算得出的，因此可以保证电子喇叭的输入电流和电压的乘积即功率保持不变，从而达到以恒定功率驱动电子喇叭的目的。
[0023]图3是根据本发明实施例的以恒定功率驱动的电子喇叭的结构示意图。
[0024]首先，模数转换模块将在电子喇叭电路中获得的电信号经模数转换成数字信号，并将其送入电压检测模块。电压检测模块经过计算后得出电子喇叭的当前供电电压。然后，脉冲宽度计算模块根据电子喇叭的当前供电电压的数值和预设的电子喇叭的恒定驱动功率，按照以恒定功率驱动电子喇叭的数学模型进行计算，计算出电子喇叭驱动信号在当前供电电压下满足以恒定功率驱动条件的脉冲宽度。最后，脉冲宽度调制模块按照计算得出的脉冲宽度对信号产生单元生成的驱动信号进行脉冲宽度调制，将其脉冲宽度调整为上述计算得出的脉冲宽度。最后，输出经脉宽调制后的驱动信号，驱动电子喇叭发声。因此，保证电子喇叭的输入电流和电压的乘积即功率保持不变，从而达到以恒定功率驱动电子喇叭的目的。电子喇叭的当前供电电压的数值和预设的电子喇叭的恒定驱动功率的数值可以存储在存储器中，存储器与脉冲宽度计算模块相连接以向其提供计算所需数值，存储器也可以位于脉冲宽度计算模块的内部。在本发明的另一个实施例中，所述模数转换模块也可以包含在所述电压检测模块中。
[0025]专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0026]结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或【技术领域】内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0027]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种以恒定功率驱动电子喇叭的方法，包括: 检测电子喇叭的当前供电电压，得出当前供电电压值； 根据所述当前供电电压值和电子喇叭的预设的恒定驱动功率值计算电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度，所述电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度满足以预设的恒定驱动功率驱动电子喇叭的条件； 对电子喇叭的驱动信号进行脉冲宽度调制，将驱动信号调制到所述当前供电电压下的脉冲宽度；以及 用所述脉冲宽度调制后的驱动信号驱动电子喇叭发声。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测电子喇叭的当前供电电压的步骤包括: 获取电子喇叭当前供电电压的分压后的电信号； 对所述分压后的电信号进行模数转换，将其转换成数字信号；以及 根据所述数字信号和分压电阻值得出电子喇叭的当前供电电压值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，用所述脉冲宽度调制后的驱动信号驱动电子喇叭发声的步骤包括: 对脉冲宽度调制后的驱动信号进行功率放大后驱动电子喇叭发声。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预设的恒定驱动功率值是电子喇叭的额定功率值。
5.—种以恒定功率驱动的电子喇机,包括: 电压检测模块，用于检测电子喇叭的当前供电电压，得出当前供电电压值； 脉冲宽度计算模块，用于根据所述当前供电电压值和电子喇叭的预设的恒定驱动功率值计算电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度，所述电子喇叭驱动信号在当前供电电压下的脉冲宽度满足以预设的恒定驱动功率驱动电子喇叭的条件；以及 脉冲宽度调制模块，用于对电子喇叭的驱动信号进行脉冲宽度调制，将驱动信号调制到所述当前供电电压下的脉冲宽度，以便用所述脉冲宽度调制后的驱动信号驱动电子喇叭友尸?
6.根据权利要求4所述的电子喇叭，其中，所述电压检测模块包括: 模数转换模块，用于将从电子喇叭电路中获取的电信号转换成数字信号以用于对电子喇叭的当前供电电压的计算。
7.根据权利要求4所述的电子喇叭，还包括: 信号产生单元，用于产生电子喇叭的驱动信号。
8.根据权利要求4所述的电子喇叭，还包括: 存储器，用于存储所述当前供电电压值和电子喇叭的预设的恒定驱动功率值。
9.根据权利要求4所述的电子喇叭，还包括: 功率放大模块，用于对脉冲宽度调制后的驱动信号进行功率放大后驱动电子喇叭发声。
10.根据权利要求9所述的电子喇叭，其中，所述功率放单元包括晶体管、场效应管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)之一。
【文档编号】G10K9/12GK103578458SQ201210279169
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月7日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】万喻 申请人:万喻