音频功放电路和无线音箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种音频功放电路和无线音箱，其中音频功放电路与扬声器连接，包括交流电输入端、电源模块、无线接收模块和功放模块，电源模块包括EMI滤波单元和整流滤波单元，功放模块包括前级处理单元、半桥驱动单元和半桥变换单元。本实用新型的音频功放电路，通过EMI滤波单元和整流滤波单元将输入的高压交流电转换为高压直流电，并将该高压直流电直接输入到前级处理单元的电压侦测端，前级处理单元根据所侦测到的高压直流电对PWM信号进行补偿，电源模块无需对高压直流电进行降压处理，省去传统电源模块中用于对高压直流电进行降压处理的功率变换单元，从而能够简化音频功放电路的结构，降低电路成本，提高能量变换效率。
【专利说明】音频功放电路和无线音箱
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及音频设备【技术领域】，尤其涉及一种音频功放电路和无线音箱。
【背景技术】
[0002]现有的大功率无线音箱采用的音频功放电路架构如图1所示，包括电源模块10、无线接收模块20、功放模块30和扬声器40，其中，电源模块10包括EMKElectro MagneticInterference,电磁干扰)滤波单元11、整流滤波单元12和功率变换单元13。图1中，高压交流电AC经过EMI滤波单元11滤除电磁干扰后，输入到整流滤波单元12进行整流、滤波后转换为高压直流电，功率变换单元13再将该高压直流电进行降压后输出低压直流电至功放模块30。图1所示的音频功放电路包含电源模块10中的功率变换单元13，以及功放模块30两级能量变换模块，电路结构复杂且能量变换效率低，电路成本也较高。
实用新型内容
[0003]本实用新型的主要目的是提出一种音频功放电路和无线音箱，旨在简化音频功放电路的结构，降低电路成本，提高能量变换效率。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提出一种音频功放电路，该音频功放电路与扬声器连接，包括交流电输入端、电源模块、无线接收模块和功放模块，所述电源模块包括EMI滤波单元和整流滤波单元，所述功放模块包括用于将所述无线接收模块输出的集成音频信号转换为PWM信号并根据所述整流滤波单元输出的高压直流电对所述PWM信号进行补偿的前级处理单元、用于根据所述PWM信号的电平状态输出相应的驱动控制信号的半桥驱动单元，以及用于根据所述驱动控制信号将所述PWM信号还原成音频载波信号的半桥变换单元;
[0005]所述交流电输入端依次经由所述EMI滤波单元、所述整流滤波单元与所述前级处理单元的电压侦测端连接，且与所述半桥变换单元的电压输入端连接，所述前级处理单元的信号输入端与所述无线接收模块连接，信号输出端与所述半桥驱动单元的控制信号输入端连接；所述半桥驱动单元的驱动信号输出端与所述半桥变换单元的驱动控制端连接，所述半桥变换单元的音频信号输出端与所述扬声器连接。
[0006]优选地，所述整流滤波单元包括全波整流桥、第一滤波电容和第二滤波电容；所述全波整流桥的正输入端与所述EMI滤波单元的第一输出端连接，所述全波整流桥的负输入端与所述EMI滤波单元的第二输出端连接，所述全波整流桥的正输出端与所述前级处理单元的电压侦测端连接，且与所述半桥变换单元的电压输入端连接，所述全波整流桥的负输出端接地；所述第一滤波电容的正极与所述全波整流桥的正输出端连接，所述第一滤波电容的负极与所述第二滤波电容的正极连接，且与所述扬声器的第一端连接，所述第二滤波电容的负极接地。
[0007]优选地，所述半桥驱动单元包括半桥驱动芯片，所述半桥变换单元的驱动控制端包括第一驱动控制端和第二驱动控制端；所述半桥驱动芯片的控制信号输入脚与所述前级处理单元的信号输出端连接，所述半桥驱动芯片的上管控制逻辑输出脚与所述半桥变换单元的第一驱动控制端连接，所述半桥驱动芯片的下管控制逻辑输出脚与所述半桥变换单元的第二驱动控制端连接。
[0008]优选地，所述半桥变换单元包括第一 MOS管、第二 MOS管、滤波电感和第三滤波电容；所述第一MOS管的栅极与所述半桥驱动芯片的上管控制逻辑输出脚连接，所述第一MOS管的漏极与所述全波整流桥的正输出端连接，所述第一 MOS管的源极与所述滤波电感的一端连接，且与所述第二 MOS管的漏极连接；所述第二 MOS管的栅极与所述半桥驱动芯片的下管控制逻辑输出脚连接，所述第二 MOS管的源极接地；所述第三滤波电容的一端与所述滤波电感的另一端连接，且与所述扬声器的第二端连接，所述第三滤波电容的另一端接地。
[0009]本实用新型还提出一种无线音箱，该无线音箱包括扬声器和音频功放电路，所述音频功放电路与所述扬声器连接，包括交流电输入端、电源模块、无线接收模块和功放模块，所述电源模块包括EMI滤波单元和整流滤波单元，所述功放模块包括用于将所述无线接收模块输出的集成音频信号转换为PWM信号并根据所述整流滤波单元输出的高压直流电对所述PWM信号进行补偿的前级处理单元、用于根据所述PWM信号的电平状态输出相应的驱动控制信号的半桥驱动单元，以及用于根据所述驱动控制信号将所述PWM信号还原成音频载波信号的半桥变换单元；
[0010]所述交流电输入端依次经由所述EMI滤波单元、所述整流滤波单元与所述前级处理单元的电压侦测端连接，且与所述半桥变换单元的电压输入端连接，所述前级处理单元的信号输入端与所述无线接收模块连接，信号输出端与所述半桥驱动单元的控制信号输入端连接；所述半桥驱动单元的驱动信号输出端与所述半桥变换单元的驱动控制端连接，所述半桥变换单元的音频信号输出端与所述扬声器连接。
[0011]本实用新型提出的音频功放电路，从交流电输入端输入高压交流电，该高压交流电经过EMI滤波单元、整流滤波单元的整流滤波处理后转换为高压直流电，输入到前级处理单元的电压侦测端；无线接收模块将接收到的音频载波信号解调为集成音频信号，并输出至前级处理单元，前级处理单元将该集成音频信号转换为PWM (Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)信号，且侦测整流滤波单元输出的高压直流电，根据所侦测到的高压直流电对PWM信号进行补偿，并将经补偿后的PWM信号输出至所述半桥驱动单元，以控制半桥变换单元将PWM信号还原成音频载波信号。本实用新型的音频功放电路，将整流滤波单元输出的高压直流电直接输入到前级处理单元的电压侦测端，前级处理单元根据所侦测到的高压直流电对PWM信号进行补偿，电源模块无需对高压直流电进行降压处理，省去传统电源模块中用于对高压直流电进行降压处理的功率变换单元，从而能够简化音频功放电路的结构，降低电路成本，提高能量变换效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为现有技术中音频功放电路的原理框图；
[0013]图2为本实用新型音频功放电路较佳实施例的原理框图；
[0014]图3为本实用新型音频功放电路较佳实施例的电路结构示意图。
[0015]本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。【具体实施方式】
[0016]以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。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。
[0017]本实用新型提出一种音频功放电路。
[0018]参照图2，图2为本实用新型音频功放电路较佳实施例的原理框图。
[0019]本实用新型较佳实施例中，音频功放电路优选地应用于无线音箱，该音频功放电路与无线音箱的扬声器400连接，该音频功放电路包括交流电输入端AC_IN、电源模块100、无线接收模块200和功放模块300，电源模块100包括EMI滤波单元110和整流滤波单元120，功放模块300包括前级处理单元310、半桥驱动单元320和半桥变换单元330。前级处理单元310用于将无线接收模块200输出的集成音频信号转换为PWM信号，并根据流滤波单元120输出的高压直流电对PWM信号进行补偿，半桥驱动单元320用于根据PWM信号的电平状态输出相应的驱动控制信号，半桥变换单元330用于根据驱动控制信号将所述PWM信号还原成音频载波信号。
[0020]其中，交流电输入端AC_IN依次经由EMI滤波单元110、整流滤波单元120与前级处理单元310的电压侦测端连接，且与半桥变换单元330的电压输入端连接，前级处理单元310的信号输入端与无线接收模块200连接，前级处理单元310的信号输出端与半桥驱动单元320的控制信号输入端连接；半桥驱动单元320的驱动信号输出端与半桥变换单元330的驱动控制端连接，半桥变换单元330的音频信号输出端与扬声器400连接。
[0021]在本实施例中，高压交流电从交流电输入端AC_IN输入到EMI滤波单元110，EMI滤波单元110滤除该高压交流电中的电磁干扰后，再将该高压交流电输出至整流滤波单元120，整流滤波单元120将该高压交流电进行整流滤波处理后转换为高压直流电，并将该高压直流电输出至前级处理单元310的电压侦测端；无线接收模块200接收音源设备(如电脑主机)发送来的音频载波信号，并将接收到的音频载波信号解调为集成音频信号后输出至前级处理单元310，前级处理单元310再将该集成音频信号转换为PWM信号，而且前级处理单元310侦测整流滤波单元120输出的高压直流电，根据所侦测到的高压直流电对PWM信号进行补偿，并将经补偿后的PWM信号输出至半桥驱动单元320，半桥驱动单元320根据PWM信号的电平状态输出相应的驱动控制信号至半桥变换单元330，半桥变换单元330根据半桥驱动单元320输出的驱动控制信号将PWM信号还原成音频载波信号，并将音频载波信号放大后输出至扬声器400进行播放。
[0022]相对于现有技术，本实用新型的音频功放电路，将整流滤波单元120输出的高压直流电直接输入到前级处理单元310的电压侦测端，前级处理单元310根据所侦测到的高压直流电对PWM信号进行补偿，电源模块100无需对高压直流电进行降压处理，省去传统电源模块中用于对高压直流电进行降压处理的功率变换单元(即如图1中的功率变换单元13)，从而能够简化音频功放电路的结构，降低电路成本，同时能够提高音频功放电路的能量变换效率。
[0023]对比图1和图2所示的音频功放电路，若图1中电源模块10的功率变换单元13的能量转换效率为85%，图1中功放模块30的能量转换效率为85%，则图1所示的音频功放电路的能量转换效率为72% (85%*85%=72%);若图2中功放模块300的能量转换效率也为85%，则图2所示的音频功放电路的能量转换效率为85%，由此可知本实用新型音频功放电路的能量转换效率相对于现有音频功放电路，其能量转换效率提高了 13%。
[0024]再参照图3，图3为本实用新型音频功放电路较佳实施例的电路结构示意图。
[0025]如图3所示，整流滤波单元120包括全波整流桥BDl、第一滤波电容CEl和第二滤波电容CE2。
[0026]全波整流桥BDl的正输入端a与EMI滤波单元110的第一输出端连接，全波整流桥BDl的负输入端b与EMI滤波单元110的第二输出端连接，全波整流桥BDl的正输出端c与前级处理单元310的电压侦测端连接，且与半桥变换单元330的电压输入端连接，全波整流桥BDl的负输出端d接地；第一滤波电容CEl的正极与全波整流桥BDl的正输出端c连接，第一滤波电容CEl的负极与第二滤波电容CE2的正极连接，且与扬声器400的第一端连接，第二滤波电容CE2的负极接地。
[0027]本实施例的EMI滤波单元110、无线接收模块200和前级处理单元310的结构与传统音频功放电路中EMI滤波单元、无线接收模块和前级处理单元的结构相同，在此不具体说明。
[0028]本实施例中，半桥驱动单元320包括半桥驱动芯片Ul，半桥变换单元330的驱动控制端包括第一驱动控制端和第二驱动控制端。
[0029]半桥驱动芯片Ul的控制信号输入脚IN与前级处理单元310的信号输出端连接，半桥驱动芯片Ul的上管控制逻辑输出脚HO与半桥变换单元330的第一驱动控制端连接，半桥驱动芯片Ul的下管控制逻辑输出脚LO与半桥变换单元330的第二驱动控制端连接。
[0030]具体地，半桥变换单元330包括第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2、滤波电感LI和第三滤波电容Cl ;第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2均为NMOS管，滤波电感LI和第三滤波电容Cl构成一 LC低通滤波器。
[0031]第一MOS管Ml的栅极与半桥驱动芯片Ul的上管控制逻辑输出脚HO连接，第一MOS管Ml的漏极与全波整流桥BDl的正输出端c连接，第一 MOS管Ml的源极与滤波电感LI的一端连接，且与第二 MOS管M2的漏极连接；第二 MOS管M2的栅极与半桥驱动芯片Ul的下管控制逻辑输出脚LO连接，第二 MOS管M2的源极接地；第三滤波电容Cl的一端与滤波电感LI的另一端连接，且与扬声器400的第二端连接，第三滤波电容Cl的另一端接地。
[0032]本实用新型音频功放电路的工作原理具体描述如下:
[0033]高压交流电(如220V交流电)从交流电输入端AC_IN输入到EMI滤波单元110，EMI滤波单元110滤除该高压交流电中的电磁干扰后，再将该高压交流电输出至整流滤波单元120，整流滤波单元120将该高压交流电进行整流滤波处理后转换为高压直流电，并将该高压直流电输出至前级处理单元310的电压侦测端。
[0034]无线接收模块200接收音源设备(如电脑主机)发送来的音频载波信号，并将接收到的音频载波信号解调为集成音频信号后，将该集成音频信号输出至前级处理单元310的信号输入端。前级处理单元310将接收到的集成音频信号转换为PWM信号，而且前级处理单元310侦测整流滤波单元120输出的高压直流电，根据所侦测到的高压直流电对PWM信号进行补偿，并将经补偿后的PWM信号输出至半桥驱动芯片Ul的控制信号输入脚IN。半桥驱动芯片Ul根据PWM信号的电平状态输出相应的驱动控制信号至半桥变换单元330，当PWM信号为高电平时，半桥驱动芯片Ul通过上管控制逻辑输出脚HO输出高电平的驱动控制信号至第一 M0S管M1的栅极，驱动第一 MOS管Ml导通，同时通过下管控制逻辑输出脚LO输出低电平的驱动控制信号至第二 MOS管M2的栅极，控制第二 MOS管M2截止；当PWM信号为低电平时，半桥驱动芯片Ul通过上管控制逻辑输出脚HO输出低电平的驱动控制信号至第一 MOS管Ml的栅极，控制第一 MOS管Ml截止，同时通过下管控制逻辑输出脚LO输出高电平的驱动控制信号至第二 MOS管M2的栅极，驱动第二 MOS管M2导通；从而第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2在半桥驱动芯片Ul的驱动下交替导通，将PWM信号放大。经过放大后的PWM信号再经过由滤波电感LI和第三滤波电容Cl构成的LC低通滤波器进行低通滤波处理，从而将PWM信号还原成音源设备发送来的音频载波信号，并将该音频载波信号放大后发送到扬声器400,扬声器400根据接收到的音频载波信号播放与该音频载波信号相对应的内容。
[0035]本实用新型的音频功放电路省去传统电源模块中的功率变换单元之后，仍具有现有音频功放电路的功能，而且能量转换效率较高。
[0036]本实用新型还提出一种无线音箱，该无线音箱包括扬声器400和音频功放电路，该音频功放电路与扬声器400连接，该音频功放电路的结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例，此处不再赘述。
[0037]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种音频功放电路，与扬声器连接，包括交流电输入端、电源模块、无线接收模块和功放模块，其特征在于，所述电源模块包括EMI滤波单元和整流滤波单元，所述功放模块包括用于将所述无线接收模块输出的集成音频信号转换为PWM信号并根据所述整流滤波单元输出的高压直流电对所述PWM信号进行补偿的前级处理单元、用于根据所述PWM信号的电平状态输出相应的驱动控制信号的半桥驱动单元，以及用于根据所述驱动控制信号将所述PWM信号还原成音频载波信号的半桥变换单元； 所述交流电输入端依次经由所述EMI滤波单元、所述整流滤波单元与所述前级处理单元的电压侦测端连接，且与所述半桥变换单元的电压输入端连接，所述前级处理单元的信号输入端与所述无线接收模块连接，信号输出端与所述半桥驱动单元的控制信号输入端连接；所述半桥驱动单元的驱动信号输出端与所述半桥变换单元的驱动控制端连接，所述半桥变换单元的音频信号输出端与所述扬声器连接。
2.如权利要求1所述的音频功放电路，其特征在于，所述整流滤波单元包括全波整流桥、第一滤波电容和第二滤波电容； 所述全波整流桥的正输入端与所述EMI滤波单元的第一输出端连接，所述全波整流桥的负输入端与所述EMI滤波单元的第二输出端连接，所述全波整流桥的正输出端与所述前级处理单元的电压侦测端连接，且与所述半桥变换单元的电压输入端连接，所述全波整流桥的负输出端接地； 所述第一滤波电容的正极与所述全波整流桥的正输出端连接，所述第一滤波电容的负极与所述第二滤波电容的正极连接，且与所述扬声器的第一端连接，所述第二滤波电容的负极接地。
3.如权利要求2所述的音频功放电路，其特征在于，所述半桥驱动单元包括半桥驱动芯片，所述半桥变换单元的驱动控制端包括第一驱动控制端和第二驱动控制端； 所述半桥驱动芯片的控制信号输入脚与所述前级处理单元的信号输出端连接，所述半桥驱动芯片的上管控制逻辑输出脚与所述半桥变换单元的第一驱动控制端连接，所述半桥驱动芯片的下管控制逻辑输出脚与所述半桥变换单元的第二驱动控制端连接。
4.如权利要求3所述的音频功放电路，其特征在于，所述半桥变换单元包括第一MOS管、第二 MOS管、滤波电感和第三滤波电容； 所述第一 MOS管的栅极与所述半桥驱动芯片的上管控制逻辑输出脚连接，所述第一MOS管的漏极与所述全波整流桥的正输出端连接，所述第一 MOS管的源极与所述滤波电感的一端连接，且与所述第二MOS管的漏极连接；所述第二MOS管的栅极与所述半桥驱动芯片的下管控制逻辑输出脚连接，所述第二 MOS管的源极接地；所述第三滤波电容的一端与所述滤波电感的另一端连接，且与所述扬声器的第二端连接，所述第三滤波电容的另一端接地。
5.一种无线音箱，包括扬声器，其特征在于，还包括权利要求1至4中任意一项所述的音频功放电路，所述音频功放电路与所述扬声器连接。
【文档编号】H04R3/00GK203523020SQ201320631112
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年10月12日 优先权日:2013年10月12日
【发明者】刘志成, 潘展文 申请人:Tcl通力电子（惠州）有限公司