1.本发明的代表性实施例的领域涉及具有有限的功率供应能力和/或限制供应给多个功率输出电路的电流/功率的音频或触觉功率输出方法、电路和系统。
背景技术：
：：2.向多个声学输出传感器(诸如扬声器或微型扬声器)递送功率的音频输出系统以及向触觉反馈设备供应能量的触觉输出驱动器是电池供电设备(诸如移动电话)中大量能量的消耗者。一般而言，当多个放大器/驱动器从单个输入电源向多个换能器供应功率时，递送给换能器的总功率或电流受到可以从电源递送的功率或电流限制。对于扬声器来说，超过可递送的功率通常意味着一个或多个音频输出信号将由于因电流被递送到换能器比电源可以供应电流以保持电源输出电容充电更快而引起的电源输出电容放电而被限幅。然而，当多个换能器从单个电源供电时，一些换能器可能比其他换能器需要更多的功率/电流，并且假设功率在放大器级之间平均分配，则限幅可能由于对一个放大器施加限制而引起，同时存在未被另一放大器消耗的过量的电流能力。3.因此，在音频功率输出电路中提供改进的性能是有利的，特别是当音频功率输出电路与其他电路共享功率供应时。技术实现要素：4.音频和触觉功率输出系统的改进操作可以在功率管理电路及其操作方法中实现。5.方法、系统和电路基于相对应的功率或电流限制管理并向多个输出换能器递送功率，这些功率或电流限制根据从相对应的数字输入值或信号生成功率输出信号所需的功率或电流的度量进行动态调节。功率管理子系统通过将生成功率输出信号所需的功率或电流的度量与相对应的功率或电流极限制进行比较，并限制由单个功率输出级消耗的功率或电流的度量超过相对应的限制，来控制由向换能器供应功率的功率输出级消耗的电功率或电流。6.以上概述被提供用于简要说明并不限制权利要求的范围。以下描述阐述了根据本公开的示例实施例。另外的实施例和实施方式对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的。进一步，本领域普通技术人员将认识到，可以应用各种等同技术来代替下面讨论的实施例，或者与下面讨论的实施例相结合，并且所有这些等同物被涵括在本公开中。附图说明7.图1是实施根据本发明实施例在其中实践的技术的示例系统的框图。8.图2a和图2b是可以用于实施图1的示例系统中的功率输出级12a至12d的示例功率输出级的框图。9.图3是根据本发明实施例的示例系统的框图。10.图4是根据本发明实施例的另一示例系统的框图。11.图5a至图5c示出了根据本发明的实施例的变化系统配置。12.图6是示出根据本发明的实施例的技术的流程图。具体实施方式13.下本发明涵括控制到多通道系统中的单个音频功率放大器和触觉驱动器(例如到电池供电设备(诸如移动电话、平板电脑和笔记本电脑)内的换能器)的功率或电流的分配的方法、系统和电路。基于相对应的功率或电流限制，分配系统或预算的总功率或电流用于驱动换能器，这些功率或电流限制根据从相对应的数字输入值或信号生成功率输出信号所需的功率或电流的度量进行动态调节。功率管理子系统通过将生成功率输出信号所需的功率或电流的度量与相对应的功率或电流极限制进行比较，并限制由单个功率输出级消耗的功率或电流的度量超过相对应的限制，来控制由向换能器供应功率的功率输出级消耗的电功率或电流。尽管参考框图提供了以下描述，但是应当理解的是，其中包括的描述适用于根据本公开的实施例的可以由执行计算机程序产品的数字信号处理器实施的过程，如下面进一步详细描述的那样。进一步，尽管下文和权利要求使用了术语“功率或电流”分配/控制和测量，但是应当理解的是，是电流(或电压或其组合)的调整控制了被递送到下文描述的通道(并因此被其消耗)的功率。14.图1示出了其中实践了根据本发明实施例的技术的多通道频功率放大器/触觉驱动器系统10的框图。电池18递送由多个功率输出级12a至12d共享的操作电压和电流syspwr。总功率确定块14提供关于总系统功率(或电流)的信息。总功率确定块14可以是确定从电池18可获得的总电压和总电流的电压/电流监控器，或者可以通过分配给连接到电池18的多个功率输出级12a至12d的总功率预算的知识来提供，或者可替选地通过将各个功率输出级12a至12d或功率输出级12a至12d群组作为整体来供电的一个或多个功率/电流限制器来提供。功率输出级12a至12d向相对应的换能器td1至td4供应功率，这些换能器可以是诸如微型扬声器的音频扬声器、或者诸如线性共振致动器(linearresonantactuator，lra)或偏心旋转质量(eccentricrotatingmass，erm)设备的触觉反馈设备，或者这两种设备类型的组合。输入源16代表由相应的换能器td1至td4再现的多个音频或触觉振动模式信号的源。如果提供给换能器td1至td4的信号全部在可从电池18获得的系统功率预算内，那么这些信号全部可以被再现，而没有失真或限制由各个功率输出级12a至12d供应给相对应的换能器td1至td4的电流或功率。然而，例如分配相等的1/4的可用功率或电流用于驱动换能器td1至td4中的每个的先验功率或电流预算将不递送最佳结果。在知道没有被用于驱动换能器td1至td4中的一个或多个的可用功率的情况下，附加功率可以被递送到换能器td1至td4中的具有更高(瞬时)功率需求的另一个。因此，多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统10包括功率仲裁器(arbiter)15，该功率仲裁器使用关于由换能器td1至td4所需的功率或电流的信息以及来自电池功率监控器14的系统功率信息，以在各个功率输出级12a至12d之间动态分配可用的系统功率或电流。虽然功率仲裁器15被示为集中式仲裁器，但是功率仲裁器15也可以可替选地分布在功率输出级12a至12d上，或者可以组合集中式和分布式功率仲裁和分配，如下面的示例中将示出的那样。在前馈方案中，功率仲裁器15可以使用由输入源16递送给功率输出级12a至12d的信号的信号内容，以便为功率输出级12a至12d中的每个确定相对应的功率或电流限制，这可以通过限制各个功率输出级12a至12d可以从电池18汲取的电流，或者通过调节由功率输出级12a至12d再现的音频或触觉模式信号的幅值来实施。当信号内容用于确定电流/功耗时，通常在音频样本的帧上收集信息，并且然后当音频样本的帧被递送用于再现到功率输出级12a至12d时应用控制。可以从电压-电流测量结果中确定、从系统配置存储装置中检索、或者被假定为相等和恒定的值的换能器td1至td4的阻抗然后被用于确定再现样本的帧的音频内容将需要的实际电流/功率的度量。根据音频(或触觉控制模式)帧缓冲器中的样本，功率可以被确定为峰值(最大样本值)、均方根(rms)或平均功率。可替选地或组合地，功率仲裁器15可以使用反馈方案，其中由功率输出级12a至12d消耗的实际功率/电流的测量结果被用于确定动态功率或电流限制，使得电流水平(或功率水平)的总和不超过系统最大值。如果组合前馈和反馈方案，则实施自适应方案可能是有用的，在该自适应方案中，根据前馈信息调节动态电流/功率限制的速率通过与在已经应用经更新的限制之后确定的反馈值进行比较来更新。前馈、反馈或组合/自适应控制方案中的每个可以在下面参照图3和图4描述的各种控制架构中实施。15.图2a和图2b是根据本发明实施例的可以用于多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统10内的示例功率输出级12a至12d的框图。图2a示出了功率输出级22a，该功率输出级接收数字音频/触觉模式输入信号in，并使用数模转换器(digital-to-analogconverter，dac)将输入信号in转换成模拟信号，该数模转换器向功率放大器a1的输入提供差分输入信号对，该功率放大器生成驱动换能器td的输出信号。控制输入ictl设置可以由功率转换器24汲取的最大电流水平，该功率转换器从系统功率供应输出syspwr向功率放大器a1供应功率。16.图2b示出了可以用于替代多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统10中的功率输出级中的部分或全部的功率输出级22b的另一示例实施例。功率输出级22b不使用模拟放大器和dac，而是包括具有功率输出开关的脉宽调制器(pwm)，这些功率输出开关利用具有由数字音频/触觉模式输入信号in的值确定的脉宽的波形直接驱动换能器td。功率转换器24以类似于以上描述的方式的方式操作，对于图2a，响应于控制输入ictl设置由功率转换器24可以汲取的最大电流水平。17.如上所提及那样，电流/功率仲裁方案可以是集中式或分布式或两种仲裁形式的某种组合。根据本公开的各种实施例，在这些类别中，存在可以由多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统10实施的电流/功率分配方案的进一步变化。例如，在如图3所示的多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统30中，数字信号处理器(dsp)36从输入音频总线接收所有通道的所有信息。存储在实施电流/功率仲裁器的非易失性(nv)程序存储器34中的程序代码可以通过观察每个通道的输入波形的值来确定在换能器td1至td4处再现那些信号所需的电流/功率。仲裁器程序然后可以通过接收关于从电池18和两个不同的功率转换器24a和24b可用的系统功率/电流的信息，动态地重新分配来自具有可用的过量电流的通道的电流。例如，如果仲裁器程序确定提供给换能器td1的信号水平将导致超出相对应的功率预算20％，则仲裁器程序可以通过将相对应的输入信号的值向下缩放或更小的因子、通过应用0.913或更小的模拟增益、或者通过以1/1.2≈0.834或更小的因子向下调节提供给相应功率输出级32a至32d内的功率转换器24的相对应的电流限制来调节相对应的输入信号。类似地，如果功率仲裁器程序观察到被提供给换能器td1的信号水平将仅使用相对应的功率预算的80％，则仲裁器程序可以降低功率预算以有利于接近功率受限状态操作的另一通道，或者可以停止对处于功率受限状态的另一通道进行功率限制。功率转换器24a向形成第一功率输出级群组的功率输出级32a和32b提供操作电压和电流。功率转换器24b向形成第二功率输出级群组的功率输出级32c和32d提供操作电压和电流。在根据图3的示例实施例中，多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统30根据第一群组的总功率预算来仲裁功率输出级32a和32b之间的电流/功率，并且根据第二群组的总功率预算来仲裁功率输出级32c和32d之间的电流/功率。分离地，多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统30可以根据从功率转换器24a和功率转换器24b提供的测量信息(例如，揭示在由功率输出级td1至td4中的一个或多个进行的高电流耗用的时间之后，在功率转换器24a和功率转换器24b的输出电压被重建的周期期间从功率转换器24a和功率转换器24b提供的充电电流的电流限制值ilimit1和ilimit2)来重新分配为功率转换器24a和功率转换器24b提供的总电流/功率预算。功率转换器24a还提供电池电压vbatt的测量，使得可以确定要在功率转换器24a和功率转换器24b之间分发的整个系统电流/功率预算。因此，多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统30提供了集中式电流/功率仲裁的示例。虽然上述示例使用dsp来提供编程处理，但是应当理解的是，诸如微控制器、微处理器的其他核心可以可替选地用于提供相同的功能。18.现参考图4，示出了多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统40的另一示例，其中电流/功率仲裁功能分布在驱动传感器td1至td4的多个功率输出子系统42a当中。在示例实施例中，处理器间通信(inter-processorcommunication，ipc)总线41向微控制器(μ-c)核心48提供数字音频信息，并且可以在微控制器(μ-c)核心48之间共享控制和配置信息。微控制器核心48控制并接收来自多个功率输出子系统42a至42d的每个中的功率转换器44的电流/功率消耗信息，从而允许来自电池18的能量由功率输出子系统42a至42d直接分配。被共享的信息可以包括从所消耗的电流/功率和已知的功率转换器输出电压的测量结果中确定的换能器阻抗、放大器增益值、电流/功率消耗值和功率输出子系统42a至42d内可用的其他信息。19.可以在示例多通道音频功率放大器/触觉驱动器系统40中实施多种不同的方案，并且在功率输出子系统42a至42d中的每个中可能不需要微控制器(μ-c)核心48。例如，功率输出子系统42a可以是控制作为群组的功率输出子系统42a和42b的电流/功率的分配的主要子系统，并且可以传送设置(辅助)功率输出子系统42b中的功率转换器44的最大电流/功率输出水平的控制信息，或者可以设置应用于由功率输出子系统42b接收的数字输入信号的、限制被分配用于换能器td2的电流/功率的增益值。功率输出子系统42c和42d然后可以将另一主-辅助对形成为另一群组。上面的示例是分级系统的示例，其中功率/电流被分配给各个群组以与系统可用电流/功率最大值相配，并且然后在各个群组内，电流/功率通过仲裁进行共享。可替选地，功率输出子系统42a至42d可以以对等方式操作，其中关于电流/功率消耗的信息在功率输出子系统42a至42d之间共享，并且然后根据算法(诸如最小保证电流/功率递送方案，其中使得只有来自功率输出子系统42a至42d中的一个或多个的未使用或过量的电流/功率可用于分配给功率输出子系统42a至42d中的其他功率输出子系统)进行分配。在对等分配方案中，或者出于系统设计的考虑、或者由于架构考虑，诸如群组之间存在的公共音频或控制总线的缺乏，也可以施加分层结构。在每个群组中具有功率输出级对的两个群组中的群组的示例仅仅是说明性的，并且在每个群组中任何数量的功率输出级可以与任何数量的成员分组在一起。20.可以执行对上述系统的初始化，例如通过设置电流/功率的相等划分palloc[n]＝系统可用功率/n，其中n＝通道的数量。然后，palloc[n]成为功率输出子系统42a至42d中的每个可用的功率。可替选地，可以根据已知的系统配置将palloc[n]设置为特定的替代初始值。随着操作进行，如果所需的通道电流/功率pch[n]超过初始划分，并且如果剩余的电流/功率palloc[n]《pch[n]，则对于一些通道n，如果对于至少一个其他通道m，palloc[m]》pch[m]，则剩余的功率量palloc[m]-pch[m]可以被重新分派以增加palloc[n]。系统配置信息也可以用于更新电流/功率分配方案。例如，如图5a至5c所示，平板(tablet)50的取向可以用于控制电流/功率到换能器td1至td4的分配。在图5a中，在平板50的默认取向上，换能器td1和td2位于平板50的顶部处，并被视为高频驱动器，而换能器td3和td4被视为低频驱动器。换能器td1和td2在第一群组中进行功率管理，而换能器td3和td4在第二群组中进行功率管理。由此，相比于分配给第二群组中的被视为低频驱动器的换能器td3和td4，换能器td1和td2作为群组被分配较少的总功率，即使换能器td1至td4可能是相同的。当平板50的取向改变到图5b中示出的取向时，例如通过图4中的ipc总线41发送系统控制信号，以指示新的取向，并且对这些群组进行重新分派，其中换能器td3和td1现在形成第一群组(其被视为高频驱动器)，以及换能器td4和td2形成第二群组(其被视为低频驱动器)。如果取向替代地变为图5c的取向，则功率分配在第一群组和第二群组之间重新分配，同时td1和td2保留在相同的第一群组中，以及td3和td4保留在相同的第二群组中。然后，在第一群组和第二群组之间交换功率分配，使得第一群组被视为低频驱动器组，以及第二群组被视为高频驱动器组。[0021]现参考图6，进一步描述了上文参考图5a至图5c所述的操作的流程图中示出了根据本发明实施例的方法。直到平板50被旋转(决策60)，操作根据电流/功率分配继续，直到平板被关闭(决策69)。如果平板被旋转(判定60)，并且如果旋转是90度，例如，如图5b所示(判定61)，则如上所述对群组进行重新分配(步骤62)。否则，如果旋转是180度，例如图5c(决策63)，那么在群组之间重新分配功率/电流预算(步骤64)。如果旋转是270度(决策65)，则对两个群组进行重新分派，并且功率/电流在群组之间被重新分配(步骤66)。如果旋转是0度(决策67)，则恢复默认群组和功率分配(步骤68)。[0022]如上所提及那样，所公开的过程中的部分或全部可以通过执行形成存储在非易失性存储器上的计算机程序产品的程序指令的集合来实行，但其也以形成计算机可读存储介质的有形存储形式存在于非易失性存储器外部。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述设备的任何合适的组合。计算机可读存储介质的具体示例包括以下：硬盘、半导体易失性和非易失性存储设备、便携式光盘只读存储器(cd-rom)或数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘或未具体列举的其他合适的存储设备。如本文所用，计算机可读存储介质不应被解释为瞬时信号，诸如传输线或无线电波或通过线传输的电信号。应当理解的是，上述框图的框可以由计算机可读程序指令实施。这些计算机可读程序指令也可以以如上所提及的其他存储形式存储，并且可以下载到非易失性存储器中以便根据其进行执行。然而，存储在除上述系统非易失性存储器之外的介质上的指令的集合也形成计算机程序产品，该计算机程序产品是包括实施框图的一个或多个框中指定的功能/动作的各方面的指令的制品。[0023]总之，本发明公开了一种用于向多个音频或触觉传感器递送功率的功率输出系统。该功率输出系统包括：多个功率输出级，该多个功率输出级根据相对应的多个输入值或信号生成功率输出信号中的相对应的功率输出信号；至少一个功率管理子系统，该至少一个功率管理子系统通过将生成各个功率输出信号所需的功率或电流的度量与用于功率输出级的相对应的功率或电流限制进行比较以及在功率或电流的相对应的度量超过相对应的功率或电流限制的情况下限制由各个功率输出级消耗的功率或电流来控制由功率输出级消耗的电功率或电流。相对应的功率或电流限制根据生成各个功率输出信号所需的功率或电流的度量进行动态调节。[0024]生成功率输出信号中的各个功率输出信号所需的功率或电流的度量可以根据相对应的输入值或信号计算，和/或根据由相对应的功率输出级汲取的实际功率或电流的过去或现在度量确定。实际功率或电流的过去或现在的度量可以根据从向相对应的功率输出级供应功率的电源接收的值来计算，并且可以根据相对应的输入值或信号结合由相对应的功率输出级汲取的实际功率或电流的过去或现在的测量结果来计算。至少一个功率管理子系统可以是多个功率管理子系统，该多个功率管理子系统控制由功率输出级中的相对应的功率输出级消耗的电功率或电流，并且多个功率管理子系统中的各个功率管理子系统可以与多个功率管理子系统中的其他功率管理子系统共享生成对对应的功率输出信号所需的功率或电流的度量。各个功率管理子系统可以通过应用结合了由多个功率管理子系统中的其他功率管理子系统共享的功率或电流的度量以确定可用的功率或电流预算的算法来确定它们相对应的功率或电流限制。多个功率管理子系统中的各个功率管理子系统可以将生成相对应的功率输出信号所需的功率或电流的度量传送给多个功率管理子系统中的另一功率管理子系统，并且各个功率管理子系统可以通过根据从另一功率管理子系统接收的功率或电流的度量确定可用的功率或电流预算来确定它们相对应的功率或电流限制。多个功率输出级可以从多路复用源接收相对应的多个输入值，该多路复用源对用于多个功率输出级的相对应的多个输入值进行编码，并且多个功率管理系统中的各个功率管理系统可以根据多路复用源中的相对应的输入值或信号来计算生成用于多个功率输出级的功率输出信号所需的功率或电流的度量，使得多个功率管理系统中的各个功率管理系统根据用于多个功率输出级的多个输入值动态地调节它们相对应的功率或电流限制。至少一个功率管理子系统可以是设置功率输出级的各个功率或电流限制的中央功率管理子系统。至少一个功率管理子系统可以调节功率或电流限制，使得功率或电流限制的总和小于或等于系统功率或电流预算。多个功率输出级可以被分成多个功率输出级的多个群组，并且至少一个功率管理子系统可以根据相对应的群组功率或电流预算在多个群组之间分配系统功率或电流预算。至少一个功率管理子系统可以根据群组功率或电流预算将功率或电流分配给相对应的群组内的功率输出级。至少一个功率管理系统可以响应于系统配置变化来调节群组功率或电流预算。系统配置信号可以指示包含音频或触觉功率输出系统的设备的取向，并且多个功率输出级的多个群组可以包括用于沿着设备的第一边缘向扬声器供应功率的第一群组和用于沿着设备的相对边缘向扬声器供应功率的第二群组。至少一个功率管理系统可以响应于指示设备已经被旋转的系统配置改变，为第一群组和第二群组重新分配群组功率或电流预算，或者在第一群组和第二群组之间对扬声器的至少一些进行重新分派。功率输出信号可以是用于驱动音频输出换能器的音频功率信号，并且多个输入值或信号可以是音频样本值或信号，和/或功率输出信号可以是用于驱动触觉设备的振动功率信号，以及多个输入值或信号触觉操作值或信号。[0025]虽然本发明已示出和描述了本文所公开的技术的特定实施例，但本领域技术人员应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节方面的前述和其他改变。例如，所公开的实施例的技术可以与选择能量使用约束水平的系统功率管理功能相结合。当前第1页12当前第1页12