专利名称：数字功放开关电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及音响领域，尤其涉及一种数字功放开关电源。
背景技术：
在许多娱乐场所，为了营造震撼的音响效果，音箱系统近乎达到它的工作极限，在KTV里许多音箱也都是连续的高负荷运转。如何保证音箱在高电流、高电压长时间工作过程中的可靠性、稳定性，是众多音响师不得不担忧和考虑的问题。业界的同行中，一般会采用在电路系统中设置固定保护电路的方法，即当某个保护电路检测到相应的工作点接近异常时，立即输出相应的保护动作(如停止工作或者采取其它措施实施保护)。但是，这种音箱保护方式，存在一定的不合理性，因为很多时候音箱只是接近某个危险值时，就已经停止正常工作和运作了。为此，亟需设计一种开关电源保护电路，以保证音箱在高电流、高电压长时间工作过程中的可靠性和稳定性。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种数字功放开关电源，以保证音箱在高电流、高电压长时间工作过程中的可靠性和稳定性。本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。一种数字功放开关电源，包括电压输入、主电源电路、主电源离线控制电路、功放电路、信号处理电路及处理器MCU，所述主电源电路输入端接电源输入，其输出端接功放电路以提供电源供电；信号处理电路的输出连接到功放的第二输入端，主电源电路控制端与处理器MCU的状态监测端相连，处理器MCU的控制输出端连接到信号处理电路和功放，用于控制功放的输出功率大小。优选的，所述信号处理电路的输入端接音源输入。优选的，所述电压输入内包括整流滤波电路。优选的，所述数字功放开关电源设串行外设接口，通过串行外设接口与上位处理器连接。本实用新型与现有技术相比，有益效果在于本实用新型提供的数字功放开关电源通过处理器对电子元器件进行实时的监测，对出现过热、异常现象的元器件或电路单元进行采样，再通过处理器内部对采样信号进行处理，最终输出有效保护控制信号，从而达到对整个音响系统的安全可靠保护。以保证音箱在高电流、高电压长时间工作过程中的可靠性和稳定性。
图I为本实用新型数字功放开关电源原理框图。图2为本实用新型功放处理器MCU及信号采集原理图。[0014]图3为本实用新型系统状态原理框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。请参阅图1、2所示，本实用新型提供的数字功放开关电源，包括主电源电路、功放电路、信号处理电路、处理器MCU、主电源离线控制电路；主电源电路输入端接电源输入，其输出端接功放电路以提供电源供电；主电源电路控制端与处理器MCU输入端相连，处理器MCU输出端接信号处理电路；信号处理电路输出端接功放电路第二输入端，功放电路控制端还与处理器MCU相连。主电源离线控制电路与主电源电路相连，用于控制电源输出及异常检测。外接电网电源经过电源输入部分的滤波及整流电路输出高压的直流到主电源电路，主电源离线控制电路控制主电源工作，主电源输出所需的电源。在电源电路中加入了异常状态的检测，他们包括电流、电压及温度等信息，所有的异常信息输入到离线电源控 制电路，当电源出现极限状态时，主电源离线控制电路会自动关闭主电源电路，保护系统，本保护系统只有在极限条件下才会工作。主电源的输出连接到功放电路，处理器MCU实时监控主电源和功放的温度、电流、电压，还有功放输出信号的幅度等信息。输入的音频信号连接到信号处理电路，当处理器MCU通过状态监控端口判断到整个系统处于正常的工作状态时，处理器MCU通过控制输出端控制小信号处理电路输出正常的信号到功放的第二输入端，如果处理器MCU通过状态监控端口判断到整个系统处于非正常的极限工作状态时，状态综合处理器通过控制输出端控制信号处理电路适当降低输出信号的幅度，减小功放和电源的负担，实现安全工作的控制目的。处理器MCU采集主电源电路的工作温度，并对其进行实时监控，在监控过程中对温度的变化率进行判断，当检测温度按照特定的变化曲线变化，此温度曲线输入到处理器MCU内部，处理器MCU通过分析处理，判断当前监控的温度是否异常，如果确定是异常温度，则处理器MCU发出控制命令,控制小信号处理电路,减小输出到功放输入的信号幅度,适当限制功放的输出功率，从而实现降低电源温度，当电源温度回到正常状态时，处理器MCU解除对小信号处理电路的控制，恢复正常工作状态。处理器MCU采集工作区域内的环境温度，并对其进行实时监控，当环境温度达到一定的设计限值时，处理器MCU将信号降低一设定的幅度，当环境温度继续恶化，则处理器进一步降低信号幅度，使整个系统趋于一种平衡的状态下安全工作。处理器MCU采集功放电路的工作温度，并对其进行实时监控，在监控过程中对温度的变化率进行判断，对于短期内的快速温度变化严密监控，此时说明系统有高强度负载通过系统，根据温升速度适当控制最高温度极限，在不同的温升曲线下应用不同的控制级另IJ，以达到智能的目的。处理器MCU实时采集功放电路的电流大小，对电流做到连续检测，在正常的音频应用中，由于音乐信号的特殊性，不可能长时间有一固定的大电流现象，因此处理器MCU通过对故障电流的筛选，当有异常电流流过系统时，处理器MCU可以将功率输出降低到一个合理的水平上，让系统安全工作。[0021]处理器MCU实时釆集功放电路的供电电压的值，时刻监测功放的供电电源是否正
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巾O处理器MCU实时采集功放电路的输出电压的大小，实时监控功放电路的输出功率
大小。 如2中，本实用新型提供的数字功放开关电源的核心主要是处理器MCU，他主要是实时采集上述的各种监控信号，统一分析，智能处理。主要的控制原理是通过采集各种监控信号后，分析状态，然后控制信号处理电路输出受控的信号到功放电路，实现智能控制输出功率，达到安全工作的目的。由于音频产品输出功率的瞬时性，通常会有瞬间的大动态信号要通过音频功放产品输出，为了保证音频功放产品的可靠工作，常规的产品会设计一个固定的保护措施来保护产品，如果要输出足够的动态信号，则这个保护点要设置的很高，否则产品将很容易保护，这样一来要满足产品可靠的要求，整个音频功放产品就要留有非常高的余量，但大部分时候音频产品又是工作在相对较低的功率输出状态下，产品设计是的大的余量就造成了成本和资源的浪费。本实用新型提供的数字功放开关电源设计就是通过优化设计，采取动态的保护点设置，达到智能控制的目的，在既可以通过瞬态的大功率信号有有相对低的平均保护点，所以本实用新型提供的数字功放开关电源就不需要非常大的功率余量。本实用新型提供的数字功放开关电源的动态保护点的设置是通过处理器MCU实时采集电源的温度、功放的温度、功放输出电压和电流，在温度采集上通过内部时间轴的计算得到温度的变化速率，同时再结合功放输出功率的采集，判断是否是瞬态信号还是故障温升，然后对信号处理电路给予相应的控制。如果判断是瞬态信号，则系统让这个信号正常通过功放电路放大输出，如果是异常连续的大信号，则系统将信号幅度压缩后传输给功放放大输出。本数字功放开关电源设计有标准的SPI (Serial Peripheral Interface-串行外设接口)总线系统接口，通过SPI接口与上位处理器连接，当本数字功放开关电源连接在更为复杂的系统中时，将透过定义的通讯协议，把本数字功放开关电源的各部分的工作状态实时地传送给上位系统，这样就可以构成更加复杂，功能跟加完善，安全系数更高的大型系统，同时也可以通过上位系统的显示功能将本数字功放开关电源的工作状态显示给用户，如图3所示。图3中为单个功能部分的独立监测和控制，在这个系统中，所有的监测信号是同时进入到系统处理器中的，在整个系统处理中，它们有是有相应的联系的，它们并不是单独存在的，如当其中某个单元达到某一临界状态时，在其它的单元中又检测出还有较大的余量时，处理器将综合做出处理，这将是本数字功放开关电源的最为灵活的应用，它将是采用固定保护系统的最大区别之处，也是本数字功放开关电源最大的优点，因此本系统的保护是智能的。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种数字功放开关电源，其特征在于，包括电压输入、主电源电路、主电源离线控制电路、功放电路、信号处理电路及处理器MCU，所述主电源电路输入端接电源输入，其输出端接功放电路以提供电源供电；信号处理电路的输出连接到功放的第二输入端，主电源电路控制端与处理器MCU的状态监测端相连，处理器MCU的控制输出端连接到信号处理电路和功放，用于控制功放的输出功率大小。
2.如权利要求I所述的数字功放开关电源，其特征在于，所述信号处理电路的输入端接首源输入。
3.如权利要求2所述的数字功放开关电源，其特征在于，所述电压输入内包括整流滤波电路。
4.如权利要求2所述的数字功放开关电源，其特征在于，所述数字功放开关电源设串行外设接口，通过串行外设接口与上位处理器连接。
专利摘要本实用新型提供了一种数字功放开关电源，包括电压输入、主电源电路、主电源离线控制电路、功放电路、信号处理电路及处理器MCU，所述主电源电路输入端接电源输入，其输出端接功放电路以提供电源供电；信号处理电路的输出连接到功放的第二输入端，主电源电路控制端与处理器MCU的状态监测端相连，处理器MCU的控制输出端连接到信号处理电路和功放，用于控制功放的输出功率大小。本实用新型提供的基于处理器MCU的智能控制的数字功放开关电源，实现对数字功放开关电源的温度、功率、电压和电流的实时监控，并通过处理器MCU分析监测数据智能控制功放输出。保证数字功放开关电源在高电流、高电压长时间工作过程中的可靠和稳定。
文档编号H04R3/00GK202696865SQ201220263098
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月6日 优先权日2012年6月6日
发明者沈紫辉, 黎刚, 程友平 申请人:国光电器股份有限公司