一种大动态音频信号的功率补偿电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及音频信号的功率放大领域，尤其涉及一种大动态音频信号的功率补偿电路。
【背景技术】
[0002]低功耗的音频播放装置内包括用于进行功率放大的功率放大主模块，为该功率放大主模块提供电能的电源单元，以及外置于装置外或者内置在音频播放装置内的扬声器单元。所述音频播放装置内的电源单元一种是将外部输入电能转换为功率放大主模块所需电能的电能转换单元，例如从市电获取电能的、带功放的有源音箱；另一种是从装置外部获取电能的接口，例如从USB接口提取电能的、带功放的有源音箱。现有技术上述装置的电源单元向功率放大主模块提供稳定的电能，例如从USB接口获取5V/500mA?5V/1000mA的电能。但是功率放大主模块所需负载电能会随着音频信号的变化而变化，如图1所示，功率放大主模块所需负载电能用i j示记，电流i %随时间t变化的曲线。为了确保电源单元提供电能足以供给功率放大主模块，电源单元提供电能应当大于功率放大主模块所需最大负载电能，因而在图1中，电源单元提供电能L应当大于i P
[0003]以现有技术中从USB接口获取5V、750mA的电能向功率放大主模块提供电能为例，作为电源单元的USB接口向功率放大主模块提供的最大功率是3.75W，以功率放大主模块的效率为80%计算，其输出功率的最大峰值仅有3W。图1为现有技术中电源单元输出电能曲线与功率放大主模块所需电能曲线对比示意图，如图1所示，电源单元输出基准电流为i。，功率放大主模块所需电能为L电源单元输出的电能i。仅在功率放大主模块所需负载电能k峰值A处被充分利用，而在大部分时段内，功率放大主模块所需负载电能i ^远远小于电源单元输出电能i。，意味着电源单元输出电能大部分被浪费，电源利用率低，进而导致听音者感到此类采用USB接口供电的音响设备音量不够大，音响效果差。据统计，电源单元输出电能中有近三分之二没有被功率放大主模块使用而被浪费。
[0004]在申请号为201310131318.9，名称为“波谷电能补偿波峰以提高功放电源利用率的方法和装置”的专利申请文件中，提出了一种充分利用电源单元输出电能的波谷电能补偿波峰以提高功放电源利用率的方法和装置，利用音频信号中功率放大主模块所需电能跟随音频信号的幅度不断变化的特点，将电源单元输给功率放大主模块的剩余电能向蓄能元件充电，蓄能元件再通过释放电能补充功放单元在所需负载电能峰值需要的电能。采用此种方法，可以提高电源的利用率，但是若输入的音频信号为持续的大动态音频信号，即为持续的高音音频信号时，蓄能元件中存储的电能持续释放，会出现蓄能元件中存储的电能耗尽而无法对负载需要的电能进行补偿。
【发明内容】
[0005]本申请提供一种大动态音频信号的功率补偿电路，包括电源单元、第一供电回路、第二供电回路和功率放大主模块；第一供电回路和第二供电回路并联供电，第一供电回路和第二供电回路的一端与电源单元连接，另一端与功率放大主模块连接；功率放大主模块用于对输入的音频信号进行功率放大后输出至扬声器单元；第一供电回路包括蓄能元件，第一供电回路和第二供电回路的电连接关系满足，当蓄能元件中存储的电能小于阈值电能时，第一供电回路和第二供电回路共同对功率放大主模块进行供电；当第一供电回路中蓄能元件存储的电能大于或等于阈值电能时，第一供电回路对功率放大主模块进行供电；第二供电回路包含电池，第二供电回路在导通后通过电池为功率放大主模块提供电能。
[0006]上述电源单元包括电源接口、限流电阻和第一受控开关器件，电源接口、限流电阻和第一受控开关器件依次串联；电源接口与电源连接，从电源获取电能；限流电阻的一端与电源接口连接，限流电阻的另一端与第一受控开关器件的一端连接，第一受控开关器件的另一端与第一供电回路连接；限流电阻从电源接口接收电能，将接收到的电能传递到第一受控开关器件；大动态音频信号的功率补偿电路还包括控制单元，第一受控开关器件的第三端与控制单元连接，通过控制单元控制第一受控开关器件的导通和关断，使电源单元输出基准电能。
[0007]上述第一供电回路还包括第二受控开关器件、第一升压模块和第一隔离二极管；第二受控开关器件、第一升压模块和第一隔离二极管依次串联；蓄能元件的一端与第一受控开关器件的另一端和第二受控开关器件的一端连接，第二受控开关器件的另一端与第一升压模块的一端连接，第一升压模块的另一端与第一隔离二极管的阳极连接，第一隔离二极管的阴极与功率放大主模块的一端及第二供电回路分别连接；第二受控开关器件具有第三端与控制单元连接，控制单元通过控制第二受控开关器件的导通和关断，以控制第一供电回路的导通和关断；第一升压模块将从第二受控开关器件获取的电能升压后输出到第一隔呙二极管。
[0008]上述第二供电回路还包括充电单元、第二升压模块和第二隔离二极管；充电单元、第二升压模块和第二隔离二极管依次串联，充电单元的一端与第一受控开关器件的另一端连接，充电单元的另一端与电池连接，充电单元通过限流电阻从电源获取电能，并将获取的电能传递到电池，对电池进行充电；充电单元的另一端也与第二升压模块的一端连接，第二升压模块的另一端与第二隔离二极管的阳极连接，第二隔离二极管的阴极与第一隔离二极管的阴极连接；充电单元具有第三端与控制单元连接，充电单元在控制单元的控制下导通或关断，以便对电池进行充电；第二隔离二极管用于对第二供电回路进行选择。
[0009]上述充电单元在控制单元的控制下对电池进行充电，具体为:当蓄能元件中存储的电能大于或等于阈值电能时，充电单元在控制单元的控制下导通，电源单元通过充电单元对电池充电；当蓄能元件中存储的电能小于阈值电能时，充电单元在控制单元的控制下关断，不对电池充电。
[0010]上述大动态音频信号的功率补偿电路还包括音频增益控制单元，音频增益控制单元电连接在功率放大主模块的音频输入端口 ；音频信号经过音频增益控制单元输入到功率放大主模块，控制单元电连接音频增益控制单元，通过控制音频增益控制单元的增益调整功率放大主模块所需的负载功率。
[0011]本申请的有益效果是:本申请提供一种大动态音频信号的功率补偿电路，采用第一供电回路和第二供电回路供电，对功率放大主模块提供电能，当第一供电回路供电能量不足时，启动第二供电回路并联供电进行功率补偿，当音频输入信号幅度过大，第一供电回路和第二供电回路同时供电，第一供电回路中蓄能元件的电能仍然不足时，自动降低功率放大主模块的输出功率，使电路不产生失真。当蓄能元件能量足够时，对第二供电回路中的电池充电，当蓄能元件能量不足时，停止对第二供电回路中的电池充电，以保证不超出输入电能设置值，从而在有限的输入电能的情况下，使功率放大主模块输出几倍于输入电能的峰值音频功率，进一步提高了电源利用率。
【附图说明】
[0012]图1为现有技术中电源输出电能曲线与功率放大主模块所需电能曲线对此示意图；
[0013]图2为本申请实施例电能利用原理示意图；
[0014]图3为本申请实施例电路框图；
[0015]图4为本申请实施例电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0017]本申请提供一种大动态音频信号的功率补偿电路，为音响设备提供功率补偿，如图3所示，包括电源单元3、第一供电回路1、第二供电回路2和功率放大主模块5 ;第一供电回路I和第二供电回路2并联供电，第一供电回路I和第二供电回路2的一端与电源单元3连接，另一端与功率放大主模块5连接；功率放大主模块5用于对输入的音频信号进行功率放大后输出至扬声器单元。
[0018]第一供电回路I包括蓄能元件11，用于将电源单元3的波谷电能补充波峰以为功率放大主模块5提供功率补偿，进而提高功放电源利用率，具体而言，上述第一供电回路I在功率放大主模块5所需负载电能低于电源单元3输出基准电能时，将电源单元3输出电能中扣除功率放大主模块5所需负载电能的剩余波谷电能用于向蓄能元件11存储电能；当功率放大主模块5所需负载电能高于基准电能的峰值电能时，将蓄能元件11存储的电能用在补偿功率放大主模块5，从而实现用波谷电能补偿波峰电能。图2为本申请实施例电能利用原理示意图，如图2所示，CHGl、CHG2、CHG3和CHG3为功率