一种定压广播功放机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种定压广播功放机，包括信号输入单元、信号放大调音单元、卡拉OK系统、数字功率放大器、音频变压器、扬声器系统以及开关电源；所述信号输入单元接收外部的音频信号或调频收音信号或蓝牙信号并传送到所述信号放大调音单元，所述信号放大调音单元对所述音频信号或调频收音信号或蓝牙信号进行放大并进行音量和高低音调节，将调节后的信号发送到数字功率放大器进行放大，卡拉OK系统输出的信号直接送入数字功率放大器进行放大，数字功率放大器将放大的信号通过音频变压器传送到扬声器系统进行播放。实施本实用新型的定压广播功放机，具有以下有益效果：成本较低、体积较小、适用范围较宽、有利于生产制造和运输。
【专利说明】
一种定压广播功放机
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及功放领域，特别涉及一种定压广播功放机。
【背景技术】
[0002]当前，节能降耗是全球的热点。定压广播是公共广播系统的主要组成部分，也要求是绿色产品。公共广播产品效率的高低，直接影响到公共广播系统的成本、性能、重量和体积等指标，也是产品的核心竞争力。传统的定压广播功放的电源是昂贵而笨重的变压器，夕卜加整流组件而成，这种电源适用范围比较窄，在供电波动幅度比较大的情况下，需要另外配置稳压电源，否则就很难正常使用，功放后级是大功率的三极管与笨重的散热器组合而成，是一种成本高、效率低、体积大、笨重的放大器，进而不利于生产制造和运输。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述成本高、体积大、效率低、适用范围较窄、不利于生产制造和运输的缺陷，提供一种成本较低、体积较小、适用范围较宽、有利于生产制造和运输的定压广播功放机。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种定压广播功放机，包括信号输入单元、信号放大调音单元、卡拉OK系统、数字功率放大器、音频变压器、扬声器系统以及分别为所述信号放大调音单元、卡拉OK系统和数字功率放大器供电的开关电源;所述信号输入单元接收外部的音频信号或调频收音信号或蓝牙信号并传送到所述信号放大调音单元，所述信号放大调音单元对所述音频信号或调频收音信号或蓝牙信号进行放大并进行音量和高低音调节，将调节后的信号发送到所述数字功率放大器进行放大，所述卡拉OK系统输出的信号直接送入所述数字功率放大器进行放大，所述数字功率放大器将放大的信号通过所述音频变压器传送到所述扬声器系统进行播放。
[0005]在本实用新型所述的定压广播功放机中，所述开关电源包括交流输入端、第一整流滤波电路、功率开关电路、电压变换电路、第二整流滤波电路、震荡控制电路、开关管驱动电路和稳压保护电路，所述交流输入端输入的交流电经过所述第一整流滤波电路进行整流和滤波后变成直流电，所述直流电加到所述功率开关电路的输入端，所述震荡控制电路与所述开关管驱动电路连接、用于控制占空比的宽度和开关管的通断，所述开关管驱动电路还与所述功率开关电路连接、用于驱动开关管工作，所述电压变换电路与所述功率开关电路连接、用于变成各种需要的电压，所述第二整流滤波电路与所述电压变换电路连接、用于对所述电压变换电路输出的电压进行整流和滤波后为所述定压广播功放机的各部分提供电源;所述稳压保护电路的一端与所述电压变换电路连接、另一端与所述震荡控制电路连接、用于对所述电压变换电路输出的电压进行稳压。
[0006]在本实用新型所述的定压广播功放机中，所述数字功率放大器包括模拟信号输入端、震荡脉宽调制电路、信号放大驱动电路、开关管输出电路、低通滤波电路、反馈电路和保护电路;所述模拟信号输入端将模拟信号输入到所述震荡脉宽调制电路，与所述震荡脉宽调制电路产生的三角波进行比较得到PWM信号，所述震荡脉宽调制电路将所述PWM信号传送到所述信号放大驱动电路进行放大，所述信号放大驱动电路驱动所述开关管输出电路输出放大的PffM信号，所述低通滤波电路接收所述放大的PffM信号并提取音频信号后传送到所述扬声器系统进行播放，所述反馈电路与所述开关管输出电路连接、用于将反馈信号发送到所述模拟信号输入端，所述保护电路分别与所述模拟信号输入端和反馈电路连接、用于进行过温和过载保护。
[0007]在本实用新型所述的定压广播功放机中，所述卡拉OK系统包括两个供有线话筒使用的话筒插孔、供无线话筒使用的无线咪接收器和用于产生延时和扩大声场空间的混响效果处理器。
[0008]在本实用新型所述的定压广播功放机中，所述扬声器系统包括4-16Ω的定阻喇叭或70V的定压喇叭或100V的定压喇叭。
[0009]在本实用新型所述的定压广播功放机中，所述扬声器系统将所述音频变压器输出的信号分成独立音量调节的4个分区或6个分区。
[0010]在本实用新型所述的定压广播功放机中，所述交流电为市电IlOV60Hz或者220V50Hzo
[0011]在本实用新型所述的定压广播功放机中，所述开关电源设有用于为MP3供电的+5V电源、用于为所述信号放大调音单元和卡拉OK系统供电的+ 12V电源，以及用于为所述数字功率放大器供电的+25V或+34V电源。
[0012]实施本实用新型的定压广播功放机，具有以下有益效果:由于使用了高效率的开关电源和数字功率放大器，开关电源和数字功率放大器最突出的优点就是适用范围广、效率尚、散热少、性能稳定和降耗节能，能有效提尚该定压广播功放机的效率。同时，体积可以做得更小，降低装配传输和运输的麻烦，所以其成本较低、体积较小、适用范围较宽、有利于生产制造和运输。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本实用新型定压广播功放机一个实施例中的结构示意图；
[0015]图2为所述实施例中开关电源的结构框图；
[0016]图3为所述实施例中数字功率放大器的结构框图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0018]在本实用新型定压广播功放机实施例中，其定压广播功放机的结构示意图如图1所示。图1中，该定压广播功放机包括信号输入单元1、信号放大调音单元2、卡拉OK系统3、数字功率放大器4、音频变压器5、扬声器系统6以及开关电源7，开关电源7分别与信号放大调音单元2、卡拉OK系统3和数字功率放大器4连接，用于为信号放大调音单元2、卡拉OK系统3和数字功率放大器4供电。本实施例中，开关电源7共有三组电源，分别是:+5V电源，供给MP3使用;+12V电源，供给前置运放，确保前置对信号放大调音单元2正常工作，同时供给卡拉OK系统3和无线话筒使用，确保各级电路正常工作;+25V或者34V电源，这是专为数字功率放大器4提供的一组独立电源。
[0019]本实施例中，信号输入单元I输入的信号的来源有三种，一种是从功放机的后板设计的RCA插座加入外部的音源，只要是音频信号都可以从这里接入，例如:CD机、DVD、收录机、唱机等各种信号;第二种是功放机面板的SD/USB接口可以用SD卡和U盘里的信号直接加入音频信号;第三种是调频收音信号和手机上的蓝牙信号，不管是哪一种信号，都可以加入本机。
[0020]本实施例中，信号输入单元I接收外部的音频信号或调频收音信号或蓝牙信号，并将其传送到信号放大调音单元2，信号放大调音单元2对音频信号或调频收音信号或蓝牙信号进行放大并进行音量和高低音调节，将调节后的信号发送到数字功率放大器4进行放大。具体的，凡是加入到本功放机的任何信号，都可以进行放大和高低音处理，并可以根据机器上设计的音量、高音、低音等调节装置(即信号放大调音单元2)来调节音量的大小，音色的变化来满足使用者的听音需求，信号通过处理后，最后送入后级的数字功率放大器4再次放大。
[0021 ]本实施例中，卡拉OK系统3包括两个6.35MM的话筒插孔(图中未示出)，专供有线话筒使用，机内还设有无线咪接收器，专供无线话筒使用，另外，本机还设计了混响效果处理器，用于产生延时和扩大声场空间，提高讲话和唱歌的效果。卡拉OK系统3输出的信号直接送入数字功率放大器4进行放大，数字功率放大器4将放大的信号通过音频变压器5传送到扬声器系统6进行播放。
[0022]本实施例中，数字功率放大器4输出的信号不是直接驱动扬声器系统6，而是接入一个多用途的音频变压器5，扬声器系统6包括4-16 Ω的定阻喇叭或70V的定压喇叭或100V的定压喇叭。扬声器系统6将音频变压器5输出的信号分成独立音量调节的4个分区或6个分区，也就是每个分区可以进行独立的音量调节。
[0023]本实施例中，开关电源7具有如下优点:效率高、成本低、体积小、重量轻、适应电压宽、供电稳定。其解决了常规定压广播功放的变压器电源的效率低、体积大、重量很重、适用电压窄和供电不稳定的问题。数字功率放大器4具有如下优点:效率高、发热少、体积小、重量轻、外围元件少、装配简单。其解决了常规模拟功放的效率低、发热高、体积大、重量笨重、元件多和装配复杂的问题。本实用新型能节约生产成本，降低消费者的使用成本，节能降耗，更好的服务社会。
[0024]图2为本实施例中开关电源的结构框图。图2中，开关电源7包括交流输入端71、第一整流滤波电路72、功率开关电路73、电压变换电路74、第二整流滤波电路75、震荡控制电路76、开关管驱动电路77和稳压保护电路78。本实施例中，从AC插座接入该定压广播功放机后，交流输入端71输入的交流电经过第一整流滤波电路72进行整流和滤波后变成直流电(先经过电感滤波，整流成直流电，并滤波)，以防止辐射和降低纹波，同时，该直接电加到功率开关电路73的输入端。值得一提的是，交流电使用AC 110V-220V输入，具体的，交流电为市电I1V 60Hz或者220V 50Hz。
[0025]本实施例中，震荡控制电路76与开关管驱动电路77连接、用于控制占空比的宽度和开关管的通断，开关管驱动电路77还与功率开关电路73连接、用于驱动开关管(例如:M0S管)工作。本实施例中，该定压广播功放机设计的振荡频率为500KHz，可精确控制占空比的宽度，并且设有环路补偿、电压反馈和电流取样，通过RT/CT控制占空比，可调特性好，输出电流大(1A)，具有完善的保护功能，可以有效控制开关管的通断。
[0026]本实施例中，电压变换电路74与功率开关电路73连接、用于变成各种需要的电压，第二整流滤波电路72与电压变换电路74连接、用于对电压变换电路74输出的电压进行整流和滤波后为定压广播功放机的各部分提供电源;稳压保护电路78的一端与电压变换电路74连接、另一端与震荡控制电路76连接、用于对电压变换电路74输出的电压进行稳压。本实施例中，由于开关管的开关作用，经过音频变压器5的作用，变成各种需要的电压，这个电压一方面通过整流和滤波后为为定压广播功放机的各级提供电源，另一方面经过反馈和高精度的稳压，促使整个供电电源的稳定。即使外部交流供电发生变化，也会稳定提供电源，如果该定压广播功放机发生异常，其也能自动关闭电源，自动保护后级，可有效避免其他部件的烧坏。
[0027]本实施例中，开关电源7是整机工作的心脏和动力，它的好坏直接影响整个定压广播功放机的好坏。开关电源7的核心部件是UC3843，是高性能固定频率电流模式控制器，专为离线和直流至直流变换器的应用而设计，只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案。具有可微调的振荡器、能进行精确的占空比控制、温度补偿的参考和高增益误差放大器。电流取样比较器和大电流图腾式输出，是驱动功率开关管的理想件。其它的保护特性包括输入和参考欠压锁定，低压锁定门限8.5V启动，7.6V断开，各有滞后、逐周电流限制、可编程输出静区时间和单个脉冲测量锁存。
[0028]图3为本实施例中数字功率放大器的结构框图。本实施例中，数字功率放大器4采用D类功率放大器，由于D类功率放大器的高效特性，使其成为节能降耗的理想选择。图3中，数字功率放大器4包括模拟信号输入端41、震荡脉宽调制电路42、信号放大驱动电路43、开关管输出电路44、低通滤波电路45、反馈电路46和保护电路47;为了便于理解，图3中画出了扬声器系统6，但扬声器系统6不属于数字功率放大器4的一部分。本实施例中，模拟信号输入端41将模拟信号输入到震荡脉宽调制电路42，与震荡脉宽调制电路42产生的三角波进行比较得到PWM信号，具体来讲，当模拟信号输入到数字功率放大器4后，与与震荡脉宽调制电路42产生的三角波进行比较，得到脉冲宽度调制波，即PffM调制波，其震荡频率在250KHz，这种调制方式，又叫自然采样，三角波振动器为采样时钟，方波占空比与输入的信号幅度成正比，无信号时，输出波形的占空比为50%。
[0029]本实施例中，震荡脉宽调制电路42将Pmi信号传送到信号放大驱动电路43进行放大，信号放大驱动电路43驱动开关管输出电路44输出放大的PffM信号。具体来讲，PffM信号需要进入信号放大驱动电路43，并驱动开关管输出电路44，值得一提的是，开关管工作于开关状态，用来控制流过负载的电流方向，所以功耗极低、发热很少和效率很高是数字功放的突出优点。该定压广播功放机的输出采用全桥形式，即BTL输出，因此负载电流可以双向流动，无需负电源和隔直电容，这是全桥D类功率放大器的一个优点，另一个优点是在相同的电源电压下的输出功率是半桥的2倍(理论上是4倍)。
[0030]本实施例中，低通滤波电路45接收放大的PffM信号，并提取音频信号后传送到扬声器系统6进行播放，反馈电路46与开关管输出电路44连接、用于将反馈信号发送到模拟信号输入端41。具体来讲，反馈电路46的设计，就是将输出信号取出一点反馈到信号的输入端，这样有利于改善电路的稳定性，而且可以提高对电源干扰的拟制能力。开关管输出的信号是一个放大的高频波，即PWM调制波，需要一个LC低通滤波器(低通滤波电路45)来提取音频信号，这个信号就可以直接驱动扬声器发出逼真的声音。
[0031]本实施例中，保护电路47分别与模拟信号输入端I和反馈电路46连接、用于进行过温和过载保护。具体来讲，当功率达到设计额定值时，该定压广播功放机内置的检测电路开始启动，当检测到电流后，电路将会进入保护状态，并使震荡脉宽调制电路42停止震荡，电源供电中断，以达到保护目的；当输出工作时间过长，而又负载过重，电路过热的时候，数字功率放大器4同样会自动保护，但是这种保护是可以自动恢复的，因此是以失真的形式表现出来的。
[0032]总之，在本实施例中，开关电源7工作于开关状态，拥有完善的过流，过压保护，拥有高精密的稳压系统，所以效率高，性能好，另外，其使用范围宽、体积小、重量轻。后级功放采用了D类功率放大器，其拥有完善的过流、过压、欠压保护和功率限制功能，工作在PWM载波状态，所以效率高、发热少，同时，其体积小、重量轻、制造简单。本实施例中，无论是开关电源7还是数字功率放大器4，都是工作在开关状态，其效率高，发热少，省去了笨重而昂贵的铝质散热器，因此，效率高、节能降耗、体积小和重量轻是其突出优点。
[0033]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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种定压广播功放机，其特征在于，包括信号输入单元、信号放大调音单元、卡拉OK系统、数字功率放大器、音频变压器、扬声器系统以及分别为所述信号放大调音单元、卡拉OK系统和数字功率放大器供电的开关电源;所述信号输入单元接收外部的音频信号或调频收音信号或蓝牙信号并传送到所述信号放大调音单元，所述信号放大调音单元对所述音频信号或调频收音信号或蓝牙信号进行放大并进行音量和高低音调节，将调节后的信号发送到所述数字功率放大器进行放大，所述卡拉OK系统输出的信号直接送入所述数字功率放大器进行放大，所述数字功率放大器将放大的信号通过所述音频变压器传送到所述扬声器系统进行播放。2.根据权利要求1所述的定压广播功放机，其特征在于，所述开关电源包括交流输入端、第一整流滤波电路、功率开关电路、电压变换电路、第二整流滤波电路、震荡控制电路、开关管驱动电路和稳压保护电路，所述交流输入端输入的交流电经过所述第一整流滤波电路进行整流和滤波后变成直流电，所述直流电加到所述功率开关电路的输入端，所述震荡控制电路与所述开关管驱动电路连接、用于控制占空比的宽度和开关管的通断，所述开关管驱动电路还与所述功率开关电路连接、用于驱动开关管工作，所述电压变换电路与所述功率开关电路连接、用于变成各种需要的电压，所述第二整流滤波电路与所述电压变换电路连接、用于对所述电压变换电路输出的电压进行整流和滤波后为所述定压广播功放机的各部分提供电源;所述稳压保护电路的一端与所述电压变换电路连接、另一端与所述震荡控制电路连接、用于对所述电压变换电路输出的电压进行稳压。3.根据权利要求2所述的定压广播功放机，其特征在于，所述数字功率放大器包括模拟信号输入端、震荡脉宽调制电路、信号放大驱动电路、开关管输出电路、低通滤波电路、反馈电路和保护电路;所述模拟信号输入端将模拟信号输入到所述震荡脉宽调制电路，与所述震荡脉宽调制电路产生的三角波进行比较得到PWM信号，所述震荡脉宽调制电路将所述PWM信号传送到所述信号放大驱动电路进行放大，所述信号放大驱动电路驱动所述开关管输出电路输出放大的PWM信号，所述低通滤波电路接收所述放大的PWM信号并提取音频信号后传送到所述扬声器系统进行播放，所述反馈电路与所述开关管输出电路连接、用于将反馈信号发送到所述模拟信号输入端，所述保护电路分别与所述模拟信号输入端和反馈电路连接、用于进行过温和过载保护。4.根据权利要求3所述的定压广播功放机，其特征在于，所述卡拉OK系统包括两个供有线话筒使用的话筒插孔、供无线话筒使用的无线咪接收器和用于产生延时和扩大声场空间的混响效果处理器。5.根据权利要求4所述的定压广播功放机，其特征在于，所述扬声器系统包括4-16Ω的定阻喇叭或70V的定压喇叭或10V的定压喇叭。6.根据权利要求5所述的定压广播功放机，其特征在于，所述扬声器系统将所述音频变压器输出的信号分成独立音量调节的4个分区或6个分区。7.根据权利要求6所述的定压广播功放机，其特征在于，所述交流电为市电I1V60Hz或者220V 50Hz。8.根据权利要求1所述的定压广播功放机，其特征在于，所述开关电源设有用于为MP3供电的+5V电源、用于为所述信号放大调音单元和卡拉OK系统供电的+12V电源，以及用于为所述数字功率放大器供电的+25V或+34V电源。
【文档编号】H04R1/02GK205647860SQ201620281971
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月6日
【发明人】王孝祥, 高海军
【申请人】广州定压广播电子有限公司