专利名称：用于扬声器的过冲程保护设备及方法
技术领域：
背景技术 用于紧凑型及便携式装置中的扬声器需要可导致次优的音质及音量的显著设计折衷。用于紧凑型装置(例如，蜂窝式电话、电子板、膝上型计算机、PDA(个人数字助理)、媒体播放器等等)中的扬声器通常较小。因此，所述扬声器的敏感度可能较低且所述扬声器上的隔膜可具有有限范围的运动。通常超过扬声器的运动范围而驱动所述扬声器以获得听到来自所述扬声器的音频信号所需的音量。超过扬声器的运动范围而驱动所述扬声器可引起扬声器中的隔膜移动超过其线性区域(即，过冲程)。当扬声器移动超过其线性区域时，可使由所述扬声器产生的声音失真。失真可使来自扬声器的声音令人感到不适。在一些情况下，所述失真可有害到使对话难以理解。除了引起失真以外，超过扬声器的运动范围而驱动所述扬声器还可引起对所述扬声器的组件的机械应力。举例来说，过冲程可引起支撑扬声器的隔膜的包围材料撕裂。当扬声器的包围材料撕裂时，其可引起更多的失真。在一些情况下，包围材料的撕裂可使扬声器不可操作。用于紧凑型装置中的扬声器是相对廉价的。然而，对紧凑型装置中的扬声器的损害可引起整个装置的回炉。为减少对扬声器造成的损害并提高所述扬声器的音量及质量，需要控制施加到扬声器的功率以减少扬声器中的隔膜的过冲程。
发明内容
本发明的一个实施例提供一种用于减少包含在电动态换能器中的隔膜的过冲程的方法，其包含测量音频信号的功率，其中所述音频信号用于驱动放大器且其中所述放大器的输出电连接到所述电动态换能器；当所述音频信号的所述功率超过预定功率限制时，减少所述音频信号中的低频率含量；且当未超过所述预定功率限制时，允许所述音频信号中的所述低频率含量被所述放大器放大。本发明的另一实施例提供一种用于减少包含在电动态换能器中的隔膜的过冲程的方法，其包含估计用于所述隔膜的冲程的值；测量音频信号的功率，其中所述音频信号用于驱动放大器且其中所述放大器的输出电连接到所述电动态换能器；当所述音频信号的所述功率不超过预定功率限制且当所述隔膜的所述冲程超过预定冲程限制时，减少所述音频信号中的低频率含量；且当不超过所述预定功率限制且当所述隔膜的所述冲程不超过预定冲程限制时，允许所述音频信号中的所述低频率含量被所述放大器放大。本发明的又一实施例提供一种设备，其包含电动态换能器，所述电动态换能器包含音圈；第一放大器；所述第一放大器具有输入及输出，其中所述音圈电连接到所述第一放大器的所述输出；DAC，其具有输出及输入，其中所述DAC的所述输出电连接到所述第一放大器的所述输入；动态功率限制器；所述动态功率限制器具有两个输入及一输出，所述输出电连接到所述DAC的所述输入；ADC，其具有第一及第二输入以及第一及第二输出，其中跨越所述电动态换能器的模拟电压呈现在所述ADC的所述第一输入处；其中通过所述电动态换能器的模拟电流呈现在所述ADC的所述第二输入处；其中来自所述ADC的所述第一输出为所述模拟电压的数字表示；其中来自所述ADC的所述第二输出为所述模拟电流的数字表示；冲程估计器，所述冲程估计器具有第一及第二输入及输出，其中来自所述ADC的所述第一输出电连接到所述冲程估计器的所述第一输入；其中来自所述ADC的所述第二输出电连接到所述冲程估计器的所述第二输入；其中所述冲程估计器的所述输出输出表示所述电动态换能器中的隔膜的所述冲程的数字值；控制器，所述控制器具有两个输入及一输出，其中第一输入电连接到所述冲程估计器的所述输出，且所述控制器的所述输出电连接到所述动态功率限制器的第一输入；低通滤波器，其具有输入及输出，其中所述低通滤波器的所述输入电连接到数字音频信号；第二放大器，其具有输入及输出，其中所述第二放大器的所述输入电连接到所述低通滤波器的所述输出，其中所述放大器的所述输出连接到所述动态限制器的第二输入且连接到所述控制器的第二输入；及高通滤波器，其具有输入及输出，其中所述高通滤波器的所述输入连接到所述数字音频信号，其中所述高通滤波器的所述输出添加到所述动态功率限制器的所述输出；其中当来自所述第二放大器的所述输出的信号的功率等于或大于预定功率值时，所述动态功率限制器减少来自所述第二放大器的所述输出的所述信号中的低频率含量。
图1为电动态 换能器(现有技术)的横截面图。图2为用于保护电动态换能器的过冲程系统的第一实施例的框图。图3为4阶次林奎茨-瑞利(Linkwitz-Riley)低通滤波器(现有技术)的频率曲线。图4为4阶次林奎茨-瑞利(Linkwitz-Riley)高通滤波器(现有技术)的频率曲线。图5为作为放大器的增益G的函数的动态功率限制器的输出与高通滤波器的输出的和的频率曲线。图6为用于保护电动态换能器的过冲程系统的第二实施例的框图。图7为电动态换能器中的隔膜的冲程对电动态换能器中的音圈的所测得的电感的曲线。图8为保护电动态换能器中的隔膜免受过冲程的方法的实施例的流程图。图9为用于保护电动态换能器的过冲程系统的第三实施例的框图。
具体实施方式
图式及描述大体上揭示一种用于减少电动态换能器中的隔膜的过冲程的方法。作为所述方法的一部分，获取对电动态换能器中的隔膜的冲程的估计同时测量音频信号的功率。在获得对冲程的估计并测得所述音频信号的功率之后，当超过功率限制及/或超过冲程限制时，减少所述音频信号的低频率含量。图1为电动态换能器(扬声器)100(现有技术)的横截面图。电动态换能器100可用于蜂窝式电话、电子板、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机、监视器、便携式无线电收音机、便携式音乐重放系统、PDA及媒体播放器中。在电动态换能器100的此实例中，音圈111位于磁隙105的磁场中。音圈111以物理方式附接到电动态换能器100的圆顶107。隔膜109附接到圆顶107且附接到电动态换能器100的包围物115。包围物115还附接到框架113。磁铁103及磁路101为音圈111提供磁场。音圈111通过由磁铁103及磁路101提供的磁场对流经音圈111的电流的反应来将动机提供给隔膜109。通过驱动电流通过音圈111，产生了磁场。此磁场引起音圈111与来自固定到扬声器的框架113的永磁铁103的磁场反应,从而使电动态换能器100的隔膜109移动。通过将音频信号施加到音圈111，隔膜109将重现对应于原始音频信号的声压波。在图1中展示隔膜109可移动且保持适度线性的运动范围dl。当所述隔膜移动超过运动范围dl时，电动态换能器100将引起失真，因为隔膜109的移动不再是线性的。可通过监视隔膜109的移动且基于隔膜109的所测得的移动而动态地调整在音圈111中传导的电流，来控制将隔膜109保持在此运动范围dl内。图2为用于保护电动态换能器212免受过冲程的过冲程保护系统200的实施例的框图。保护系统200包含低通滤波器202、高通滤波器204、具有增益G的放大器206、控制器208、动态功率限制器210及DAC (数/模转换器)212。过冲程保护系统200可与放大器214 —起集成在单个集成电路上。在此实例中，低通滤波器202、高通滤波器204、放大器206、控制器208及动态功率限制器210为数字电路。因此，输入音频信号220为数字信号。将输入音频信号220施加到低通滤波器202的输入且施加到高通滤波器204的输入。为重现音频低频率信号，电动态换能器212中的隔膜109必须比在重现较高频率音频信号时移动更多。为更好地控制隔膜109的移动，通过高通滤波器204将低频率信号移除。在本发明的此实施例中，高通滤波器204为具有IKHz的交叉频率的林奎茨-瑞利(Linkwitz-RileyM阶次交叉。可使用不同类型及不同阶次的高通交叉。在图4中展示所述高通滤波器的频率响应。在本发明的此实施例中，低通滤波器202为具有IKHz的交叉频率的林奎茨-瑞利(Linkwitz-Riley) 4阶次交叉。可使用不同类型及不同阶次的低通交叉。除了上文描述的滤波器外，也可使用倾斜型滤波器。倾斜型滤波器的响应曲线在差异较小的情况下最类似于上文描述的高通滤波器及低通滤波器。这些滤波器的频率曲线在称为停止频率的特定频率下呈平稳状态。此外，存在称为转换频率的第二界定频率，其为响应高于3dB或低于OdB的频率。转换比率Rt类似于滤波器的阶次。Rt等于停止频率Fstop除以转换频率FtumOTOT。转换比率Rt与I越接近，增益从未受影响频率范围到受影响频率范围的转换的倾斜就越大。倾斜型滤波器作为分别升高高频率及低频率的高频率及低频率倾斜型单元是可用的。此外，它们通常具有对称的响应。如果转换比率Rt小于1，那么所述滤波器为低倾斜型滤波器。如果转换比率Rt大于1，那么所述滤波器为高倾斜型滤波器。在图3中展示低通滤波器202的频率响应。低通滤波器202允许低频率音频信号通过放大器206。在此实例中，放大器206具有电压增益G。因此，通过到放大器206的输A 222的信号的电压被放大G倍。放大器206的输出信号224通过到控制器208及动态功率限制器210。在图2中展示的本发明的此实施例中，控制器208基于预定功率限制来控制(通过信号228)被允许通过动态功率限制器210的低频率能量的量。动态功率限制器210基于信号228而使放大器206的输出224乘以X，其中X从0到I变化。举例来说，当输出信号224的功率非常高时，动态功率限制器210使输出信号224乘以0，从而导致实际上没有低频率能量离开动态功率限制器210。在其它实例中，当所述输出信号的功率低于先前实例时，控制器208指示所述动态功率限制器使输出信号224乘以0. 5，从而产生电压减小一半的输出信号234。接着将动态功率限制器210的输出234与高通滤波器204的输出226的和236施加到DAC 212。DAC 212将和236转换为模拟信号230。模拟信号230接着驱动功率放大器214。功率放大器214接着驱动电动态换能器216。因为模拟信号230具有受控制的低频率含量，所以功率放大器210的输出232不超过隔膜109的冲程限制而驱动电动态换能器216的隔膜109。图6为用于保护电动态换能器216的过冲程系统的第二实施例的框图。此实施例类似于图2中展示的实施例，因为其通过监视输入音频信号的低频率含量来控制所述低频率含量。图6中展示的第二实施例还包括对电磁性换能器216的隔膜109的冲程dl的瞬时估计。当对隔膜109的冲程dl的瞬时估计超过预定限制时，控制器208指示动态功率限制器210减少输入信号中的 低频率能量的量。随后将在本说明书中更详细地解释确定隔膜的瞬时冲程的方法。图6中展示的过冲程保护系统600包含低通滤波器202、高通滤波器204、具有增益G的放大器206、控制器208、动态功率限制器210、DAC (数/模转换器)212、ADC (模/数转换器)604及冲程估计器602。过冲程保护系统600可与放大器214 —起集成在单个集成电路上。在此实例中，低通滤波器202、高通滤波器204、放大器206、冲程估计器602、控制器208及动态功率限制器210为数字电路。因此，输入音频信号220为数字信号。在用于估计电动态换能器216中的隔膜109的冲程的方法的第一实例中，将高频率导频音(即，高于20KHz且不可闻)施加到电动态换能器216的音圈。可测得所述高频率导频音的电抗(所述音圈的阻抗的假想部分)。可使用高频率导频音的电抗来确定所述音圈的电感。对于特定电动态换能器216，在给定音圈的电感的情况下，可估计隔膜109的冲程。举例来说，在给定如图7中展示的电感Le的情况下，可估计隔膜109的冲程。基于如图7中展示的电感Le的对隔膜109的冲程的估计可用于创建冲程估计器602中的查找表或方程式。可以若干方式估计所述电感。在第一实例中，可通过测量音圈111中的电流610及音圈111上的电压232来估计电感。因此，当用于跨越音圈111的电压的数字值606及用于音圈111中的电流的数字值612呈现在冲程估计器602的输入上时，对隔膜109的冲程的数字估计608可呈现给控制器208。基于数字冲程估计608，控制器208可确定是否应该减少输入信号的低频率含量。举例来说，当瞬时冲程估计608超过用于电动态换能器216的预定冲程限制时，所述控制器会将数字信号228发送到动态功率限制器210。动态功率限制器210将接着使低频率含量224乘以X，其中X从0到I变化。接着将经减少的低频率含量信号234添加到由高通滤波器204供应的高频率含量信号226。 接着将经减少的低频率含量信号234与高频率含量信号226的和236施加到DAC212。DAC 212将数字和236转换成模拟信号230。模拟信号230接着驱动功率放大器214。因为模拟信号230已移除一些低频率能量，所以功率放大器214的输出232不会引起隔膜109的过冲程。在先前实例中，移除了一些低频率能量。因为移除了一些低频率能量，所以电动态换能器216的低频率响应将不会像其原来一样响亮。然而，因为可仅在短时间内限制所述低频率响应，所以与所述低频率能量未被移除时的情况相比，电动态换能器216的所感知到的低频率响应未明显地改变。控制器208响应于输入音频信号220的低频率含量及冲程估计608而动态地变化。当输入信号功率限制及过冲程限制均未被超过时，控制器208指示动态功率限制器210允许音频信号224在没有变化的情况下通过动态功率限制器210。因此，此信号在电动态换能器212中产生的音量也保持不变。在过冲程限制被超过且输入信号功率限制未被超过的情况下，控制器208指示动态功率限制器210减少音频信号224的低频率含量。在过冲程限制被超过且输入信号功率限制未被超过时被动态功率限制器210减少的音频信号224的低频率含量的量与在过冲程限制被超过且输入信号功率限制被超过时被减少的音频信号224的量不同。控制器208基于输入信号功率限制及过冲程限制两者是否被超过而调整从音频信号224移除的低频率能量的量。此外，信号功率限制的绝对值及过冲程限制的绝对值决定音频信号224的低频率减少的量。在本发明的实施例中，控制器208可为PID(比率积分微分)控制器。PID控制器为广泛用于工业控制系统中的一般控制环路反馈机制。PID控制器将“错误”值计算为测得的过程变量(例如，温度或功率)与所述变量的所要的设定点之间的差。所述控制器力图通过调整过程控制输入来使所述错误最小化。PID控制器计算涉及三个独立的恒定参数，且因此有时称为三项控制比例、积分及微分值。这些值可依据时间来解释P取决于当前错误、I取决于过去错误的积累且D为基于当前的变化速率的对未来错误的预测。这三个动作的加权和用于通过控制元素(例如音圈的温度)来调整过程。图8为保护电动态换能器216中的隔膜109免受过冲程的方法的实施例的流程图。在步骤800期间，测量音圈111的电感。在测量音圈111的电感之后，在步骤802期间进行对隔膜109的冲程的估计。作为所述隔膜的冲程的函数，可使用基于音圈的所测得的电感的查找表或方程式来进行对隔膜109的冲程的估计。在步骤804期间，测量音频信号224的功率。在步骤806期间，确定音频信号224的所测得的功率是否超过预定功率限制。当音频信号224的所测得的功率超过所述预定功率限制时，减少音频信号224的低频率含量，如步骤810中所展示。当音频信号224的所测得的功率不超过所述预定功率限制时，在步骤808期间确定隔膜109的冲程是否超过预定过冲程限制。当隔膜109的冲程超过预定过冲程限制时，音频信号224减少低频率含量，如步骤810中所展示。当隔膜109的冲程不超过预定冲程限制时，不改变音频信号224的低频率含量且使音频信号224的低频率含量直接通过到放大器以被放大，如步骤812中所展示。如步骤814中所展示，所述放大器接着放大所述输入音频信号。接着，所述放大器引起隔膜109移动。当超过功率限制或过冲程限制时，来自步骤810的具有经减少的低频率含量的输入音频信号也在步骤814中被放大。图8中展示的过程继续监视隔膜109的冲程且监视音频信号224的功率以防止隔膜109的过冲程。可设定所述功率限制及所述过冲程限制，使得由电动态换能器212产生的声音的所感知到的音量几乎与当音频信号224的低频率含量未被减少时相同。在先前的实例中，通过将高频率导频音添加到音频信号来估计隔膜109的冲程。使用所述高频率导频音的电抗来确定音圈的电感。对于特定电动态换能器216，可在给定音圈的电感的情况下估计隔膜109的冲程。可使用其它方法来估计隔膜109的冲程。举例来说，当隔膜109移动时在音圈111的电流域中产生的谐波可用于确定所述隔膜的冲程。音圈111的电流中的谐波取决于所述隔膜的移动。因此，可针对将基于在音圈111的电流中测得的谐波来估计隔膜109的冲程的冲程估计器602而创建表或方程式。
在另一实例中，可通过连续地监视电动态换能器212的阻抗来估计隔膜109的冲程。可接着将电动态换能器212的所测得的阻抗与所期望的阻抗曲线进行比较。接着，将基于所述比较来提取Thiele Small(TS)参数。TS参数的变化将指示过冲程。举例来说，所估计的BL(音圈间隙中的磁场强度B与磁场参数中的导线长度L的乘积)的变化将指示过冲程。“Thiele/Small”通常指代界定扬声器驱动器的特定低频率性能的一组机电参数。这些参数由驱动器制造商以说明书表格的形式公开，使得设计者在为扬声器设计选择现有驱动器时具有指南。使用这些参数，扬声器设计者可模拟隔膜的位置、速度及加速度、包含扬声器及外壳的系统的输入阻抗及声音输出。TS参数包括Sd-驱动器隔膜的投影面积，以平方米计。Mms-隔膜/线圈的质量，包括声波负载，以千克计。单独的隔膜/线圈质量称为Mmd。Cms-驱动器的悬挂的柔性，以每牛顿米计(其'硬度'的倒数)。Rms-驱动器的悬挂的机械阻力(即，'损失度(lossiness)')以N* s/m计。Le-以毫亨(mH)测得的音圈电感。Re-音圈的DC电阻，以欧姆测得。B1-音圈间隙中的磁场强度与导线在磁场中的长度的乘积，以特斯拉米(T *m)计。图9为用于保护电动态换能器900的过冲程系统的第三实施例的框图。图9中展示的过冲程保护系统900包含高通滤波器902、低通滤波器202、高通滤波器204、具有增益G的放大器206、控制器208、动态功率限制器210、DAC (数/模转换器)212、ADC (模/数转换器)604及冲程估计器602。过冲程保护系统900可与放大器216 —起集成在单个集成电路上。在此实例中，高通滤波器902、低通滤波器202、高通滤波器204、放大器206、冲程估计器602、控制器208及动态功率限制器210为数字电路。因此，输入音频信号220为数字信号。图9中展示的保护系统900与图6中展示的保护系统600相同，只是添加了放置在保护系统900的输入处的高通滤波器902。 在图9中展示的本发明的实施例中，添加高通滤波器902以移除电动态换能器216不能重现的低频率信号。举例来说，位于手机中的电动态换能器216可能不能够重现低于300Hz的频率。移除输入音频信号904中低于300Hz的频率，减少了电动态换能器216中的失真。此外，与高频率信号相比，低频率信号引起隔膜109中更多的移动。因此，从输入音频信号移除低频率信号有助于保护电动态换能器216免受过冲程。图5为作为如图9中展示的放大器206的增益G的函数的动态功率限制器210的输出234与高通滤波器204的输出226的和236的频率曲线的实例。因为动态功率限制器210的范围X在0与I之间变化，所以动态功率限制器210的输出234可在0与G之间变化。当X = I时，在300Hz与IKHz之间的频率响应510被显著升高。当X = 0. 8时，在300Hz与IKHz之间的频率响应也被升高。当X = 0. 6时，在300Hz与IKHz之间的频率响应不被升高而是几乎平坦到600Hz。当X = 0时，动态功率限制器210的输出234与高通滤波器204的输出226的和236的频率响应正好为高通滤波器204的响应。图5说明可如何根据控制器208及动态功率限制器210来添加低频率信号。控制器208基于预定功率限制来控制被允许通过动态功率限制器210的低频率能量的量。通过根据输入到驱动电动态换能器216的放大器214的低频率能量的功率而测量电动态换能器212的冲程限制来确定预定功率限制。已出于说明及描述的目的呈现以上描述。其无意于为排他性的或将本发明限于所揭示的精确形式，且在以上教示的背景下其它修改及变型可为可能的。选择且描述实施例以最佳地解释可适用的原理及其实际应用，从而使所属领域的其他技术人员能够最佳地利用如适于所预期的特定用途的各种实施例及各种修改。希望将所附权利要求书理解为包括除由现有技术限制的范围之外的其它替代实施例。
权利要求
1.一种用于减少包含在电动态换能器中的隔膜的过冲程的方法，其包含 测量音频信号的功率，其中所述音频信号用于驱动放大器且其中所述放大器的输出电连接到所述电动态换能器； 当所述音频信号的所述功率超过预定功率限制时，减弱所述音频信号中的低频率含量; 当不超过所述预定功率限制时，允许所述音频信号中的所述低频率含量被所述放大器放大。
2.根据权利要求1所述的方法，其中减弱所述音频信号中的低频率含量包含 滤除输入音频信号，使得第二音频信号包含高于第一截止频率的频率； 滤除所述输入音频信号，使得第三音频信号包含低于第二截止频率的频率； 通过因数G来增加所述第三音频信号的振幅，其中所述音频信号等于所述第三音频信号乘以G ； 通过因数G来减弱所述音频信号，其中X具有处于O到I的范围中的值，其中X的所述值由所述预定功率限制确定，其中第四音频信号等于所述音频信号乘以X ； 将所述第四音频信号添加到所述第二音频信号，其中第五音频信号等于所述第四音频信号加上所述第二音频信号； 其中所述第五音频信号用于驱动所述放大器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一截止频率与第二截止频率近似相等。
4.一种用于减少包含在电动态换能器中的隔膜的过冲程的方法，其包含 估计用于所述隔膜的冲程的值； 测量音频信号的功率，其中所述音频信号用于驱动放大器且其中所述放大器的输出电连接到所述电动态换能器； 当所述音频信号的所述功率不超过预定功率限制且当所述隔膜的所述冲程超过预定冲程限制时，减弱所述音频信号中的低频率含量； 当不超过所述预定功率限制且当所述隔膜的所述冲程不超过预定冲程限制时，允许所述音频信号中的所述低频率含量被所述放大器放大。
5.根据权利要求4所述的方法，其中估计用于所述隔膜的所述冲程的所述值包含 将高频率不可闻音施加到所述电动态换能器； 测量所述电动态换能器中的音圈的阻抗的假想部分； 基于所述音圈的所述阻抗的所述所测得的假想部分来计算所述电动态换能器中的所述音圈的电感； 将所述音圈的所述电感的值施加到冲程估计器，其中所述冲程估计器输出所述隔膜的所述冲程的所述值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述冲程估计器使用查找表来估计所述隔膜的所述冲程的所述值，其中所述查找表是基于使音圈的所述电感的所述值与所述隔膜的所述冲程相关的所测得的数据。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述冲程估计器使用方程式来估计所述隔膜的所述冲程的所述值，其中所述方程式是基于使音圈的所述电感的所述值与所述隔膜的所述冲程相关的所测得的数据。
8.根据权利要求4所述的方法，其中估计用于所述隔膜的所述冲程的所述值包含 测量所述电动态换能器的所述音圈中的电流中的谐波； 将所述音圈的所述电流中的所述谐波的值施加到冲程估计器，其中所述冲程估计器输出所述隔膜的所述冲程的所述值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述冲程估计器使用查找表来估计所述隔膜的所述冲程的所述值，其中所述查找表是基于使所述音圈的所述电流中的所述谐波的所述值与所述隔膜的所述冲程相关的所测得的数据。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述冲程估计器使用方程式来估计所述隔膜的所述冲程的所述值，其中所述方程式是基于使所述音圈的所述电流中的所述谐波的所述值与所述隔膜的所述冲程相关的所测得的数据。
11.根据权利要求4所述的方法，其中估计用于所述隔膜的所述冲程的所述值包含 测量所述电动态换能器的所述阻抗； 将所述电动态换能器的所述所测得的阻抗与所述电动态换能器的所期望的阻抗进行比较； 基于所述电动态换能器的所述所测得的阻抗与所期望的阻抗的所述比较来提取Thiele Small参数的变化； 其中当所述Thiele Small参数发生变化时，所述变化指示所述隔膜的过冲程。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述冲程估计器使用查找表来估计所述隔膜的所述冲程的所述值，其中所述查找表是基于使所述Thiele Small参数的所述值与所述隔膜的所述冲程相关的所测得的数据。
13.根据权利要求4所述的方法，其中减弱所述音频信号中的低频率含量包含 滤除输入音频信号，使得第二音频信号包含高于第一截止频率的频率； 滤除所述输入音频信号，使得第三音频信号包含低于第二截止频率的频率； 通过因数G来增加所述第三音频信号的振幅，其中所述音频信号等于所述第三音频信号乘以G ； 通过因数X来减弱所述音频信号，其中X具有处于O到I的范围中的值，其中所述值X由所述预定功率限制确定，其中第四音频信号等于所述音频信号乘以X ;将所述第四音频信号添加到所述第二音频信号，其中第五音频信号等于所述第四音频信号加上所述第二音频信号； 其中所述第五音频信号用于驱动所述放大器。
14.一种设备,其包含 电动态换能器，所述电动态换能器包含音圈； 第一放大器；所述第一放大器具有输入及输出，其中所述音圈电连接到所述第一放大器的所述输出； DAC,其具有输出及输入，其中所述DAC的所述输出电连接到所述第一放大器的所述输A ； 动态功率限制器；所述动态功率限制器具有两个输入及一输出，所述输出电连接到所述DAC的所述输入； ADC，其具有第一及第二输入以及第一及第二输出，其中跨越所述电动态换能器的模拟电压呈现在所述ADC的所述第一输入处；其中通过所述电动态换能器的模拟电流呈现在所述ADC的所述第二输入处；其中来自所述ADC的所述第一输出为所述模拟电压的数字表示；其中来自所述ADC的所述第二输出为所述模拟电流的数字表示； 冲程估计器，所述冲程估计器具有第一及第二输入及输出，其中来自所述ADC的所述第一输出电连接到所述冲程估计器的所述第一输入；其中来自所述ADC的所述第二输出电连接到所述冲程估计器的所述第二输入；其中所述冲程估计器的所述输出输出表示所述电动态换能器中的隔膜的所述冲程的数字值； 控制器，所述控制器具有两个输入及一输出，其中第一输入电连接到所述冲程估计器的所述输出，且所述控制器的所述输出电连接到所述动态功率限制器的第一输入； 低通滤波器，其具有输入及输出，其中所述低通滤波器的所述输入电连接到数字音频信号; 第二放大器，其具有输入及输出，其中所述第二放大器的所述输入电连接到所述低通滤波器的所述输出，其中所述放大器的所述输出连接到所述动态限制器的第二输入且连接到所述控制器的第二输入； 高通滤波器，其具有输入及输出，其中所述高通滤波器的所述输入连接到所述数字音频信号，其中所述高通滤波器的所述输出添加到所述动态功率限制器的所述输出； 其中当来自所述第二放大器的所述输出的信号的功率等于或大于预定功率值时，所述动态功率限制器减弱来自所述第二放大器的所述输出的所述信号中的低频率含量。
15.根据权利要求14所述的设备，其中当所述冲程估计器的所述输出等于或大于预定冲程值且来自所述第二放大器的所述输出的所述信号的所述功率低于所述预定功率值时，所述动态功率限制器减弱来自所述第二放大器的所述输出的所述信号中的低频率含量。
16.根据权利要求14所述的设备，其中当所述冲程估计器的所述输出小于所述预定温度值且来自所述第二放大器的所述输出的所述信号的所述功率低于预定功率值时，所述动态功率限制器不改变施加到所述DAC的所述输入的音频信号的低频率含量。
17.根据权利要求14所述的设备，其中所述设备为选自由蜂窝式电话、电子板、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机、监视器、便携式无线电收音机、便携式音乐重放系统、PDA及媒体播放器组成的群组的电子装置。
18.根据权利要求14所述的设备，其中所述高通滤波器、所述低通滤波器、所述第二放大器、所述冲程估计器、所述控制器及所述动态功率限制器为数字电路。
19.根据权利要求14所述的设备，其中所述控制器为PID比例积分微分控制器。
20.根据权利要求14所述的设备，其中所述高通滤波器、所述低通滤波器、所述第二放大器、所述冲程估计器、所述控制器、所述第一放大器及所述动态功率限制器集成在单个集成电路上。
全文摘要
本发明涉及用于扬声器的过冲程保护设备及方法。在本发明的实施例中，当音频信号的功率超过预定功率限制时，通过减弱音频信号中的低频率含量来减少电动态换能器中的隔膜的过冲程。所述音频信号用于驱动放大器的输入且所述放大器的输出驱动所述电动态换能器。当所述音频信号不超过预定功率限制时，放大所述输入音频信号中的所述低频率含量。
文档编号H04R29/00GK103037299SQ20121036930
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月27日 优先权日2011年9月28日
发明者拉尔斯·里斯博, 米林德·阿尼尔·博尔卡尔, 泰斯·布赫瓦尔德·克里斯琴森 申请人:德州仪器公司