平可从音频信号电压或音频信号的电流进行确定，例如流过音圈的音频电流分量的电平。音频信号分量的电平可估计在音频信号的频率范围的子带或通过音频信号的整个频率范围。频率子带可以例如被限于特定的频带，其中由于音频信号的已知光谱特性，音频信号有望保持其大部分的功率。
[0026]根据一种本方法的实施例，从第一固定电平到第二固定电平或反之亦然的电平过渡是渐进的。这些渐变过渡降低可能的可听假象，其可以通过突然打开或关闭低频探测信号而产生。根据本实施例，根据电平变化的预定速率，从第一固定电平到第二固定电平的低频探测信号的电平转变或反之亦然包括表现电平的逐渐增加或者减少的中间衰减周期。该功能进一步详细结合附图描述如下，如图7的波形图701和703。
[0027]根据本方法的另一实施例，以上的步骤f)包括:衰减音频信号的至少一个子带的电平。因此，衰减音频信号的电平可以包括衰减至少音频信号的子带，例如低于某个截止频率的低频带，诸如800Hz、500Hz或200Hz。低频带的音频信号往往具有音频信号以及复合扬声器驱动信号的大部分功率。因此，低频带的衰减往往会有效地降低施加于扬声器的音圈的总电功率。可替换地，音频信号可以在其整个带宽/频率范围被衰减或者具有恒定衰减因子，例如3dB或6dB或10dB，或者具有频率相关衰减响应。音频信号的电平的衰减可由施加到所述音频信号的频率独立增益或系数来执行。频率独立增益取决于探测电流分量的确定电平以及由此音圈温度，超过由预定的探测电流阈值设定的温度。以这种方式，增加音圈温度将导致音频信号的逐渐减小增益，即较大的衰减。频率独立的增益和音圈温度之间的关系可以通过适当的数学方程或通过表格设置，该表格包括探测电流的电平和增益的对应值表，如下面参照附图进一步详细说明。
[0028]本发明的第二方面涉及一种用于电动扬声器的音圈温度保护器。音圈温度保护器包括:
[0029]音频信号输入，用于接收由音频信号源提供的音频信号，
[0030]探测信号源，用于产生低频探测信号，
[0031]信号组合器，配置为将所述音频信号与所述低频探测信号进行结合，以提供包括音频信号分量和探测信号分量的复合扬声器驱动信号，
[0032]电流检测器，配置成用于响应复合扬声器驱动信号，检测流过音圈的探测电流分量的电平，
[0033]电流比较器，配置为将探测电流分量的检测电平与预定的探测电流阈值进行比较，其中，所述预定的探测电流阈值对应于经由音圈电阻的已知温度依赖性的预定音圈温度，
[0034]信号控制器，配置用于响应于探测电流分量超过预定的探测电流阈值，衰减音频信号的电平。
[0035]该复合扬声器驱动信号优选地通过电源或输出放大器产生，该输出放大器从信号组合器的输出接收复合驱动信号。输出放大器可以放大或缓冲复合驱动信号，并提供充足的电力输送以驱动电动扬声器。输出放大器的属性已结合相应的音圈连接过热保护方法详细公开。本领域技术人员将理解，电流检测器可以包括各种类型的电流传感器，例如连接到输出放大器的输出晶体管的电流镜或串联耦合扬声器音圈的小感测电阻器。探测电流分量可以相应地由比例/缩放感测电压来表示。后者电压可以由前面讨论的A/D变换器进行采样，以允许在数字域中处理和电平检测探查信号分量，如进一步详细参照附图讨论如下。
[0036]音圈温度保护器可进一步包括电平检测器，经配置以检测所述音频信号的电平；以及探测信号源可经配置以依赖于音频信号的估计电平而调整低频探测信号的电平。低频探测信号的电平的调节可以等同于上面讨论的调整。电平检测器可被配置成使用合适的平均技术和时间常数，检测或估计音频信号的运行平均值。电平检测器可例如包括RMS电平检测器。
[0037]音圈温度保护器的电流比较器可以包括保持预定的探测电流阈值的值的非易失性数据存储器。因此，探测电流分量可以如以上所讨论地被数字采样，并由适当配置的信号处理器(例如，软件可编程微处理器)与预定的探测电流阈值进行比较。信号处理器可以附加地或可选地包括软件可编程或硬连线的数字信号处理器(DSP)。信号处理器可以包括探测信号源和信号组合器。音频信号源和探测信号源可以被配置为分别在数字格式提供音频信号和低频探测信号。
[0038]该音频信号源可以包括先前讨论的软件程序或尤其作为本音圈温度保护器的数字音频信号源操作的硬连线的数字信号处理器。该数字音频信号可以由DSP本身产生，或者它可以从在与音圈温度保护器相关的数据存储器中存储的音频文件中检索。数字音频信号可以包括从外部数字音频源(诸如，数字麦克风)提供给DSP的音频输入的实时数字音频信号。实时数字音频信号可以根据标准化的串行数据通信协议(诸如，IIC或SPI)被格式化，或根据数字音频协议(诸如，I2S, SPDIF等)格式化。
[0039]音圈温度保护器可包括输出放大器，被配置用于将所述复合驱动信号施加给电动扬声器的音圈，如上面详细讨论的。因此，输出放大器可以包括脉冲密度调制和脉宽调制功率级中的一个。
[0040]本发明的第三方面涉及一种具有根据任何上述实施例的音圈温度保护器的半导体衬底或基板。所述半导体衬底可在合适的CMOS或DMOS半导体过程中进行制造。
[0041]本发明的第四方面涉及一种音圈温度保护系统。音圈温度保护系统包括电动扬声器，其包括可动膜片装置，用于产生响应于所述膜片组件的致动可听声音；和电耦合至可动膜片组件的音圈温度保护器，根据按照任何其上述实施例。
【附图说明】
[0042]本发明的优选实施例将在下面更详细地结合附图进行描述，其中:
[0043]图1是用于适合于结合本发明使用的各种声音复制应用的6.5”电动扬声器的示意性剖视图，
[0044]图2A)是适合于便携式通信设备或终端的声音再现并结合本发明使用的示例性微型电动扬声器的示意性剖视图，
[0045]图2B)是安装在密封但漏出的扬声器外壳的图2A)的示例性微型电动扬声器的示意性剖面图，
[0046]图3A)表示对于以上图1所示的电动扬声器，测量的音圈电阻与音圈温度，
[0047]图3B)表示对于音圈的恒定或固定探测信号电压，复合扬声器驱动信号的探测电流分量的检测电平对音圈温度，
[0048]图4是对于类似于图2A)描绘的外壳安装微型电动扬声器，测量扬声器阻抗与频率的图，
[0049]图5示出按照本发明第一实施例的电动扬声器的音圈温度保护器的简化示意框图，
[0050]图6示出示例音频信号和音频信号的相应运行平均电平的波形图，
[0051]图7表示各种计算出的增益因子的波形和由根据本发明第二实施例的音圈温度保护器所产生的对应低频探测信号波形；和
[0052]图8示出由根据本发明第三实施例的音圈温度保护器所计算的各种附加增益系数波形。
【具体实施方式】
[0053]图1是示例性电动扬声器100的示意图，用于各种类型的静止音频应用，诸如音响、汽车和家庭影院。本领域技术人员将理解，在多种形状和尺寸存在的电动扬声器取决于应用的预期类型。在下文描述的用于扬声器偏移检测和控制的方法和设备的电动扬声器100具有大约6.5英寸的透射直径D，但本领域技术人员将更加理解，本发明适用于几乎所有类型的电动扬声器，特别是涉及用于声音再现的便携式终端(诸如，移动电话、智能电话)和在图2A)和2B)上示出的其它便携式音乐播放设备中的微型电动扬声器。
[0054]电动扬声器100包括固定到音圈架20a的振动膜10。音圈20缠绕在音圈架20a并刚性附着。膜片10还通过弹性边缘或外部悬架12机械耦合到扬声器框架22。环形永磁结构18产生磁通量，其通过具有布置在其中的圆形空气间隙24的磁性可渗透结构16导通。圆形的通风管道14被布置在透磁结构16的中心。管道14可被用于从否则位于膜片10和防尘帽11下方的密封室导热。柔性的内悬挂件13也附连到音圈架20a。柔性的内悬挂件13用于对齐或居中音圈20的位置在空气间隙24中。柔性的内悬挂件13和弹性边缘悬挂12配合以提供可移动振动膜组件(音圈20、音圈架20a和膜片10)相对良好定义的柔量。柔性的内悬挂件13和弹性的边缘悬挂12中的每一个可用于限制可动膜片组件的最大偏移或最大位移。
[0055]在扬声器100的操作中，驱动信号电压被施加到扬声器100的音圈20。对应的音圈电流在感应中响应以在扬声器的活塞范围中在由速度箭头V指示的方向导致膜片组件的基本均匀的振动运动。由此，对应的声压由扬声器100产生。响应于音圈电流，音圈20和膜片10的振动运动由在气隙24中存在径向取向的磁场产生。施加的音圈电流和电压导致音圈20中的功率消耗，其在操作期间加热音圈。因此，长期应用过高的驱动电压/电流可导致音圈过热，其是在电动扬声器中故障或不可逆损伤的常见原因。施加过大的音圈电流迫使可动膜片装置超过其最大允许的偏移限制，这是在电动扬声器中另一种常见的故障机制，导致各种不可逆的机械损伤。
[0056]非线性扬声器100的主要源由位于磁隙24内磁场中的音圈导线的偏移或位移依赖长度引起。从扬声器100的示意图很明显看出:接近导磁结构16排列的音圈