专利名称：太阳能驻极体换能器及低耗能驻极体换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种 驻极体换能器，特别涉及一种以太阳能作为电力供应的驻极体 换能器及一种低耗能的驻极体换能器。
背景技术：
电声扬声器是一种将电能转换为声能输出的换能器(Transducer)，依其驱动方式 可分为动圈式、压电式与静电式换能器三种。目前以动圈式换能器的使用最为广泛，其已大量应用于电视、音响、耳机与手 机等产品；然而，动圈式换能器因其固有结构与电能设计受限，无法符合人们对于电子 产品的可移植性与低电流需求。至于传统静电式换能器则因需要高直流偏压(1500V至 2000V)的放大器，其成本高昂不利于可携式产品的应用。因此，需要发展一种省电、轻 薄、透明、高再生质量的电声换能器。驻极体换能器因具备可软性而又称为软性扬声器，其具有体积轻薄、高效率、 高频宽与低失真等优点；就产品体积与效率的考虑而言，驻极体换能器深具可携式产品 的应用潜力。另一方面，在设计可携式3C产品时，除产品本身体积的考虑外，电力供应来源 也是相当重要的议题。特别是，如图1所示，在传统换能器的放大器电路10中，是对声 音放大器12供应一直流电源14，通过其将声音信号升压以推动扬声器16的薄膜运动而产
生声音。目前各界皆极力寻求环保、永续的电能来源，以太阳能电池作为电力供应来源 的技术也因而蓬勃发展；太阳能不但属于可再生能源，也具备应用于可携式产品的潜 力。请参阅图2，其说明了利用太阳能电池作为直流电源驱动传统换能器的声音放大器的 放大电路20;其虽设计以太阳能电池24来驱动声音放大器22，然而因传统换能器的声音 放大器22需要高直流偏压，故太阳能电池24仍须结合一充电电路与储能电池25，利用充 电电路对储能电池25进行充电，进而对声音放大器22提供电力以将声音信号升压，使能 推动扬声器26的薄膜运动而产生声音。由上述说明可知，目前使用太阳能作为电力来源的现有系统都必须结合充电电 路与储能电池进行充电储能，还没有一种不需储蓄电能即可使用的换能器。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种太阳能驻极体换能器及低耗能驻极体换能 器，以解决现有以太阳能为电力来源的系统必须结合充电电路与储能电池进行充电储能 的问题。为实现上述目的，本发明实施例提供了一种太阳能驻极体换能器，其包括一 太阳能电力供应组件；一放大电路，其具有与所述的太阳能电力供应组件耦接的一第一 输入端以及与一音频信号输入端耦接的一第二输入端，该放大电路通过该第一输入端接收一第一电压位准，并将该第一电压位准升压至一第二电压位准，且该放大电路通过该第二输入端接收一第一音频信号，并将该第一音频信号转换为一放大的第二音频信号； 以及一驻极体扬声器，其耦接至该放大电路的一输出端以接收该第二音频信号，并输出 与该第二音频信号对应的一声音。根据本实施例，所述的太阳能电力供应组件为一芯片型太阳能电池、一薄膜型 太阳能电池与一有机材料型太阳能电池其中之一。根据本实施例，所述的太阳能电力供应组件的尺寸介于20mmX20mm至 500mmX 500mm 之间。根据本实施例，所述的太阳能电力供应组件所提供的电压位准介于0.03V至20V 之间。根据本实施例，所述的太阳能电力供应组件所提供的电压位准介于2V至IOV之 间。根据本实施例，所述的第一音频信号的电压介于50mVAC至2VAC之间。根据本实施例，所述的太阳能电力供应组件的交流电流介于IOmA至200mA之间。根据本实施例，所述的放大电路为一升压电路，用于提升所述的第一电压位准 的电压而转换为一第二电压位准；及一音频功率放大器，用于放大所述的第一音频信号 而转换为一放大的第二音频信号。根据本实施例，所述的音频功率放大器为一 A类音频功率放大器、一 B类音 频功率放大器、一 C类音频功率放大器、一 D类音频功率放大器、一AB类音频功率放大 器以及一运算放大器其中之一。根据本实施例，所述的音频功率放大器的功率介于0.2W至20W之间。根据本实施例，所述的放大电路还包括一变压器，用于调整所述第二音频信号 的电压位准。根据本实施例，所述的变压器的阻抗范围介于1 Ω至50 Ω之间。根据本实施例，所述的变压器的输入端电感范围介于O.lmH至IOH之间；较佳 为，所述的变压器的输入端电感范围介于O.lmH至IOOmH之间。所述的变压器的输出端 电感范围介于IH至IOOH之间。根据本实施例，所述的变压器的圈数比介于5至500之间。所述的变压器的倍 数比介于5至200之间。根据本实施例，所述的驻极体扬声器为一软性扬声器与一透明扬声器其中之
一ο根据本实施例，所述的驻极体扬声器的电容值介于30pF至30nF之间。根据本实施例，所述的太阳能驻极体换能器还包括一储能模块，其耦接至所述 的太阳能电力供应组件。为实现上述目的，本发明实施例还提供了一种低耗能驻极体换能器，该低耗能 驻极体换能器将输入的一第一音频信号转换为输出的一第二音频信号，所述的低耗能驻 极体换能器包括一低压电力供应组件，该低压电力供应组件提供的电压位准介于0.03V 至20V; —转换电路，该转换电路的一第一输入端耦接至一音频信号输入端以接收所述的第一音频信号，其一第二输入端耦接至所述的低压电力供应组件以从所述的低压电力 供应组件接收一低电压电力，所述的第一音频信号经该转换电路转换为一放大的第二音 频信号；以及一驻极体扬声器，其耦接至所述的转换电路的一输出端，该驻极体扬声器 从所述的转换电路的输出端接收所述的第二音频信号，并输出与所述的第二音频信号对应的声音。
根据本实施例，所述的低压电力供应组件为一太阳能电池模块。
根据本实施例，所述的转换电路包括一音频功率放大器与一升压变压器，其彼 此串联耦接以将所述的第一音频信号转换为所述的第二音频信号。
本发明实施例的太阳能驻极体换能器，可作为一种可携式换能器，其以太阳能 电池作为单一电力来源，无须另行结合充电电路与储能电池，符合环保需求，具有高附 加价值。而本发明实施例的低耗能驻极体换能器，其具有高省电效率及体积轻巧等优 势，可应用于各种可携式或户外型电子产品。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并 不构成对本发明的限定。在附图中
图1为一传统换能器的放大器电路方块图；
图2为另一传统换能器的放大器电路方块图3为本发明一实施例的低耗能驻极体换能器的放大器电路方块图4为本发明一实施例的低耗能驻极体换能器的放大器电路的增益频率响应测 试结果的图示。
附图标号
10放大器电路
12声音放大器
14直流电源
16扬声器
20放大器电路
22声音放大器
24太阳能电池
25储能电池
26扬声器
30放大器电路
32声音放大器
33升压变压器
34太阳能电池
35储能电池
36驻极体扬声器
具体实施例方式虽然本发明将参阅含有本发明较佳实施例的附图予以充分描述，但在此描述之 前应了解熟悉本领域技术的人士可修改本文中所描述的发明，同时获得本发明的功效。 因此，须了解以下的描述对熟悉本领域技术的人士而言为一广泛的揭示，且其内容不在 于限制本发明。请参阅图3，其为本发明一实施例的低耗能驻极体换能器的放大器电路方块图； 在本发明中，所述换能器将电能转换为声能输出的装置，也即一般所称的扬声器；本发 明的低耗能驻极体换能器是以太阳能电池作为其放大电路的电力供应组件。如图3所 示，放大电路30包括了声音放大器32、升压变压器33、太阳能电池34、以及驻极体扬声 器36 ο声音放大器32的第一输入端耦接至太阳能电池34，其从太阳能电池34接收一第 一电压位准，并通过由升压变压器33的作用而将第一电压位准升压至第二电压位准。声 音放大器32的第二输入端为与一音频信号输入端耦接以接收第一音频信号(声音信号， 其电压一般介于50mVAC至2VAC之间)，并转换该第一音频信号，使其成为放大的第二
音频信号。驻极体扬声器36的输入端为通过升压变压器33而耦接至声音放大器32，其接收 经放大的第二音频信号后，即响应该第二音频信号而产生一声音输出。在本发明中，升压变压器33的阻抗范围介于1Ω至50 Ω之间，且其输入端电感 范围介于O.lmH至IOH (较佳为O.lmH至IOOmH)之间，输出端电感范围介于IH至IOOH 之间；此外，变压器33的圈数比介于5至500之间，且较佳为介于5至200之间。由于本发明使用低耗能(电能输入需求仅数十毫安)的驻极体换能器，其放大器 无须高直流偏压即可输出差动式音频信号以驱动内部驻极体振膜产生推拉式振动。根据 本发明，换能器的能量需求依据扬声器的大小而定；举例而言，以15cmX15cm的扬声 器大小为例，其能量需求为电压约2V至5V、电流约30mA(目前集成电路驱动极限)以 上。为符上述能量需求，可使用尺寸介于20mmX20mm至500mmX500mm之间的芯片 型太阳能电池、薄膜型太阳能电池或有机材料型太阳能电池作为本发明的太阳能电力供 应组件，其可提供的电压位准介于0.03V至20V(甚至介于2V至10V)之间，电流介于 IOmA 至 200mA 之间。在本发明中，放大电路30也可以作用为A类音频功率放大器、B类音频功率放 大器、C类音频功率放大器、D类音频功率放大器、AB类音频功率放大器或运算放大 器，其以0.2W至20W的功率范围放大该第一音频信号(声音信号)而转换为放大的第二 音频信号，以使驻极体扬声器产生对应的声音输出。基于实际应用性的考虑，本发明所使用的驻极体扬声器36为选自软性扬声器与 透明扬声器其中之一，其电容值介于30pF至30nF之间。 以目前常见的太阳能模块而言，实际应用上几乎皆以太阳能电池搭配充电电路 与储能电池35使用，形成如图3虚线方框所示的储能模块的设计，以维持供能的稳定 性。然而在本发明中，由于使用低耗能的驻极体换能器，因而不需使用储能模块(虚线 方框所示)即可以太阳能电池34直接供应整体换能器系统所需能量。请参阅图4，其说明了根据本发明一实施例的低耗能驻极体换能器的放大器电路的增益频率响应测试结果。以本发明的太阳能驻极体换能器(功率为1W)为例，取其规 格为频率ΙΚΗζ、电容400pF、电阻370kQ，太阳能电池为1W(不含储能模块)。根据 图4所示的增益频率响应测试结果计算驻极体换能器的输出声压位准，其声压值在距离 0.3m处可达85dB以上。
通过本发明，不但节省换能器所需体积，还可利用太阳能发电而达到可携带、 无须任何化学储能电池的功效，更具高效率、低失真等优势，适合用于可携式产品或户 外型产品等，深具应用潜力。因此，本发明实为一新颖、进步且具产业实用性的发明， 深具发展价值。
本发明得由熟悉技艺之人任施匠思而为诸般修饰，然不脱如附申请范围所欲保 护者。
权利要求
1.一种太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述换能器包括一太阳能电力供应组件；一放大电路，其具有与所述的太阳能电力供应组件耦接的一第一输入端以及与一 音频信号输入端耦接的一第二输入端，该放大电路通过该第一输入端接收一第一电压位 准，并将该第一电压位准升压至一第二电压位准，且该放大电路通过该第二输入端接收 一第一音频信号，并将该第一音频信号转换为一放大的第二音频信号；以及一驻极体扬声器，其耦接至所述的放大电路的一输出端以接收所述的第二音频信 号，并输出与该第二音频信号对应的一声音。
2.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的太阳能电力供应组 件为一芯片型太阳能电池、一薄膜型太阳能电池与一有机材料型太阳能电池其中之一。
3.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的太阳能电力供应组 件的尺寸介于20mmX 20mm至500mmX 500mm之间。
4.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的太阳能电力供应组 件所提供的电压位准介于0.03V至20V之间。
5.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的太阳能电力供应组 件所提供的电压位准介于2V至10V之间。
6.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的第一音频信号的电 压介于50mVAC至2VAC之间。
7.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的太阳能电力供应组 件的交流电流介于10mA至200mA之间。
8.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的放大电路为一升压 电路，用于提升所述的第一电压位准的电压而转换为一第二电压位准；及一音频功率放 大器，用于放大所述的第一音频信号而转换为一放大的第二音频信号。
9.如权利要求8所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的音频功率放大器 为一 A类音频功率放大器、一 B类音频功率放大器、一 C类音频功率放大器、一 D类 音频功率放大器、一 AB类音频功率放大器以及一运算放大器其中之一。
10.如权利要求8所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的音频功率放大器 的功率介于0.2W至20W之间。
11.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的放大电路还包括 一变压器，用于调整所述第二音频信号的电压位准。
12.如权利要求11所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的变压器的阻抗范 围介于至50Q之间。
13.如权利要求11所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的变压器的输入端 电感范围介于O.lmH至10H之间。
14.如权利要求11所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的变压器的输入端 电感范围介于O.lmH至lOOmH之间。
15.如权利要求11所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的变压器的输出端 电感范围介于1H至100H之间。
16.如权利要求11所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的变压器的圈数比介于5至500之间。
17.如权利要求11所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的变压器的倍数比 介于5至200之间。
18.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的驻极体扬声器为 一软性扬声器与一透明扬声器其中之一。
19.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的驻极体扬声器的 电容值介于30pF至30nF之间。
20.如权利要求1所述的太阳能驻极体换能器，其特征在于，所述的太阳能驻极体换 能器还包括一储能模块，其耦接至所述的太阳能电力供应组件。
21.—种低耗能驻极体换能器，其特征在于，该低耗能驻极体换能器将输入的一第一 音频信号转换为输出的一第二音频信号，所述的低耗能驻极体换能器包括一低压电力供应组件，该低压电力供应组件提供的电压位准介于0.03V至20V ；一转换电路，该转换电路的一第一输入端耦接至一音频信号输入端以接收所述的第 一音频信号，其一第二输入端耦接至所述的低压电力供应组件以从所述的低压电力供应 组件接收一低电压电力，所述的第一音频信号经该转换电路转换为一放大的第二音频信 号；以及一驻极体扬声器，其耦接至所述的转换电路的一输出端，该驻极体扬声器从所述 的转换电路的输出端接收所述的第二音频信号，并输出与所述的第二音频信号对应的声曰°
22.如权利要求21所述的低耗能驻极体换能器，其特征在于，所述的低压电力供应组 件为一太阳能电池模块。
23.如权利要求21所述的低耗能驻极体换能器，其特征在于，所述的转换电路包括一 音频功率放大器与一升压变压器，其彼此串联耦接以将所述的第一音频信号转换为所述 的第二音频信号。
全文摘要
本发明提供一种太阳能驻极体换能器及低耗能驻极体换能器，所述太阳能驻极体换能器包括一太阳能电力供应组件；一放大电路，其具有与该太阳能电力供应组件耦接的一第一输入端以及与一音频信号输入端耦接的一第二输入端，该放大电路通过该第一输入端接收一第一电压位准，并将该第一电压位准升压至一第二电压位准，且该放大电路通过该第二输入端接收一第一音频信号，并将该第一音频信号转换为一放大的第二音频信号；以及一驻极体扬声器，其耦接至该放大电路的一输出端以接收该第二音频信号，并输出与该第二音频信号对应的一声音。本发明无须另行结合充电电路与储能电池，符合环保需求，具有高附加价值。
文档编号H04R3/00GK102026076SQ20091017295
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者姜达铭, 林书如, 梁升龙 申请人:台湾驻极体电子股份有限公司