专利名称：一种计算机端口供电的音频功率放大电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种从计算机端口取电的音频功率放大电路。 技术背景
音频放大设备(带功率放大器的音箱、有源低音音箱等)被广泛应用到办公商务、家庭 娱乐、教育教学等各个领域。尤其是随着电脑技术的发展，笔记本电脑日趋普及，并逐渐进 入人们的生活。
由于受到笔记本电脑自身空间的限制，其内置扬声器发声效果越来越不能满足广大用户 对音质的要求。
对此， 一般有两种解决方式。
方式一为笔记本电脑外接使用220V电源的传统有源音箱。传统有源音箱虽然音质较好， 但存在成本高、笨重、无法脱离220V电源等缺点，以至于无法配合笔记本电脑进行移动工作。
方式二基于降低成本、减小体积，增强音箱的移动性，市场上又出现了一种通过计算 机USB端口供电的有源音箱。这种音箱不需要使用变压器，体积得以减小，脱离220V电源的 束缚，具有较好的移动性。但是这种音箱有如下缺点-
由于计算机端口的电压较低， 一般为5V，因而音频放大电路不能够充分利用计算机端口 的输出功率，以计算机的USB端口为例
USB端口的输出电压为5V，假设负载电阻为4欧姆，音频功率放大电路采用单端输出。 为了方便计算，假定输入的音频信号为正弦波。对于理想音频放大电路(参见附图l，理想 音频放大电路)，不考虑放大器内阻，这样音频放大电路输出的最大不失真信号峰-峰范围为 0 5V(参见附图2，未隔离直流的单端输出波形)，通过直流隔离电容后最大不失真信号峰-峰范围为-2.5V +2.5V (参见附图3，隔离直流的单端输出波形)。对于正弦波，其有效值= 峰值/V^ ，所以最大不失真信号有效值UUS8=2. 5/V^=l. 77V。
根据公式PWVR (其中U为输入电压的有效值)可计算出音频功放电路的最大音频输出
功率，P。UT= (1.77) 2/4=0.78W。根据音频电路的理论放大效率/7 = ^ = 75.8%，所以音频放大
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电路消耗的输入功率PUSB=P。UT/ " = 0. 78/75. 8% = 1. 03W。
计算机标准USB接口的输出电压为5V,最大输出电流为0.5A (事实上大部分计算机的输 出能力在1A以上)，可以得出最大电源输出功率为P^IW-5V机5A:2.5W。因此输出功率利 用率为n=PUSB/P^=1.03/2.5=41.2% ,可看出计算机端口的输出功率利用率较低。
为了解决这一问题，让计算机端口的输出功率得到有效地利用，本实用新型在计算机端 口的电源输出和音频放大电路的电源输入间增加了一个升压电路，对电压进行提升。供电线 的前端设有与计算机端口连接的供电连接器，后端与升压电路相连接，升压电路与音频功率 放大电路的电源输入端相连。同样以计算机的USB端口为例，相同负载的情况下，假设USB 端口的5V电压通过升压电路变为7V，根据公式P《2/R (其中U为输入电压的有效值)可计
算出音频功放电路的最大音频输出功率。此时Po^ (3.5/V5) 74=1. 53W，换算为音频放大 电路消耗的输入功率PuSB=P。n/ " = 1. 53/75. 8% = 2. 02W。
输出功率利用率为ri=PUSB/PmM=2. 02/2. 5=80.5%,增加了升压电路后，最大音频输出功率 由原来的1. 03W升为2. 02W，电源功率利用率从41. 2%提高到80. 5%。显然计算机端口的输出 电源的功率利用率得到了显著提高，对于使用者而言意味着音量加大、低音增强，对音频制 造商而言意味着提高产品竞争力。
同时升压电路的效率一般在85%以上，80. 5%的电源利用率不会导致计算机端口的输出电 流超过0. 5A (USB标准输出能力0. 5A，事实上大部分计算机的输出能力在1A以上)。
由于本音频功率放大电路采用了从计算机端口升压取电的方式，与前述方式一的方案相 比，具有以下优点
1、无需电源变压器，大幅降低成本，产品更小巧。2、脱离220V电源，移动性明显增强，可以在户外使用，同时避免意外触电的危险。 由于本音频功率放大电路采用了从计算机端口升压取电的方式，与前述方式二的方案相
比，具有以下优点
1、 提高计算机端口输出电源的利用效率，有效的增加了输出音量、增强低音效果。最大
音频输出功率由原来的1. 03W升为2. 02W，电源利用率从41. 2%提高到80. 5%。
2、 提高音频放大电路的电压，也就意味着提高输出音频信号的动态范围。动态范围从原 来的5V提高到7V，可以有效降低音频信号的削顶失真，提高音频信号的品质。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的缺陷而提供一种新的从计算机端口升压取电 的音频功率放大电路，它可使计算机端口的输出功率得到充分的利用。
为实现上述目的，本实用新型包括供电线、升压电路、音频功率放大电路，该供电线的 前端设有与计算机端口连接的供电连接器，后端与升压电路相连接，升压电路与音频功率放 大电路的电源输入端相连。
所述的供电线前端与计算机端口配合的供电连接器可以是USB连接器或E-SATA连接器。
所述的供电线的后端与电路板可以通过连接器相连。
所述的供电线的后端可以直接焊在电路板上。
所述的音频功率放大电路可以是线性功率放大电路，线性功率放大电路的功率器件工作 在线性区域，输出信号的波形与输入信号波形相似。放大电路除了输出功率给负载外，由于 其工作在线性区，内阻较大，还有比较多的功率消耗在放大电路的内部，并转化为热量形式 耗散出去。
所述的音频功率放大电路可以是开关功率放大电路，开关功率放大电路的功率器件始终 工作在导通或截止状态，输出信号像开关一样不停的在高低电平翻转，输出信号始终是方波。 开关功率放大电路通过脉宽调制等技术实现输出信号的能量随输入信号的幅度而变化。从波形角度而言，开关放大电路的输出波形与输入波形不一致，从更加本质的能量角度来说，输 出能量的变化与输入信号一致。开关功率放大电路的功率器件，由于其基本不工作在线性区， 器件上的电压与电流的乘积很小，所以内部消耗转化为热量的功率很少。
与市场上使用220V电源的传统有源音箱以及通过计算机USB端口供电的有源音箱相比， 本实用新型的有益效果在于
1、 在计算机端口与音频功率放大电路之间首次增加升压电路，提高了计算机端口输出电 源的利用效率，有效的增加输出音量、增强低音效果。
2、 提高音频放大电路的供电电压，也就意味着提高输出音频信号的动态范围。可以有效 降低音频信号的削顶失真，提高音频信号的品质。
3、 无需电源变压器，大幅降低成本，产品更小巧。
4、 脱离220V电源，不受外界电网电源插座的限制，移动性明显增强，可以在户外使用， 较好的满足笔记本计算机等便携产品的需求。同时避免意外触电的危险。
结合附图对本实用新型做进一步的说明
附
图1为理想音频放大电路示意附图2为未隔离直流的单端输出波形附图3为隔离直流的单端输出波形附图4为本实用新型实施例一的示意附图5为本实用新型实施例二的示意图。
具体实施方式
以下所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不因此而限定本实用新型的保护范围。
附图4为本实用新型的实施例一本实用新型的音频功率放大电路为线性音频功率放大电路[06]，该音频功率放大电路[06]的电源输入端与升压电路[05]相连接，输出端接一个扬 声器[07]，升压电路[05]由供电连接器[04](当然也可以直接焊在电路板上)与供电线[03] 后端连接，供电线[03]的前端由USB供电连接器[02]与计算机[01]的端口连接。
附图5为本实用新型的实施例二供电线[03]的前端由E-SATA供电连接器[08]与计算机 [Ol]的端口连接，其余与实施例一相同。
需要说明的是上述实施例中的音频功率放大电路除了可为线性音频功率放大电路外， 也可为开关音频功率放大电路。
权利要求1、一种计算机端口供电的音频功率放大电路，它包括供电线[03]、升压电路[05]、音频功率放大电路[06]，供电线[03]的前端设有与计算机端口连接的供电连接器，后端[04]与升压电路[05]相连接，升压电路[05]与音频功率放大电路[06]的电源输入端相连。
2、 如权利要求l所述的计算机端口供电的音频功率放大电路，其特征在于所述的供电 线[03]前端与计算机端口配合的供电连接器可以是USB连接器[02]或E-SATA连接器[08]。
3、 如权利要求l所述的计算机端口供电的音频功率放大电路，其特征在于所述的供电 线[03]的后端[04]与电路板可以通过连接器相连。
4、 如权利要求l所述的计算机端口供电的音频功率放大电路，其特征在于所述的供电 线[03]的后端[04]可以直接焊在电路板上。
5、 如权利要求l所述的计算机端口供电的音频功率放大电路，其特征在于所述的功率 放大电路[06]可以是线性功率放大电路。
6、 如权利要求l所述的计算机端口供电的音频功率放大电路，其特征在于所述的功率 放大电路[06]可以是开关功率放大电路。
专利摘要本实用新型涉及电器设备技术领域，它公开了一种从计算机端口取电的音频功率放大电路。本实用新型包括供电线、升压电路，该供电线的前端设有与计算机端口连接的供电连接器，后端与升压电路相连接，升压电路与音频功率放大电路的电源输入端相连。本实用新型提供一种新的计算机端口供电的音频功率放大电路，它可以使音频功率放大电路更充分的利用计算机端口的输出功率，同时具有移动性强，供电方便，电路结构简单，体积小，成本低，安全系数高等优点。
文档编号H03F3/20GK201374679SQ20092014834
公开日2009年12月30日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者任宏为, 陈永飞 申请人:轻骑兵科技(北京)有限公司