音频电源管理系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于管理音频系统中的音频装置的操作的电源管理系统。该音频电源管理系统包括参数计算器、阈值比较器和限制器。使用音频系统产生的音频信号被提供到音频电源管理系统。基于诸如实时实际电压和/或实时实际电流的音频信号的测量实际参数，参数计算器可以推算诸如包括在音频系统中的扬声器的音频装置的估计操作特性。阈值比较器可以使用估计操作特性来产生阈值且通过监控测量实际参数且选择性地引导限制器调整音频信号来管理音频系统中的一个或更多装置或者音频系统中的另一装置的操作以保护或优化性能。

【技术实现步骤摘要】
音频电源管理系统及其方法本申请是于2011年3月17日提交的题为“音频电源管理系统”的中国专利申请号为201110064635.4的申请的分案。
本专利技术涉及音频系统，且尤其涉及在音频系统中使用的音频电源管理系统。
技术介绍
音频系统典型地包括提供音频信号形式的音频内容的音频源、放大音频信号的放大器以及将放大的音频信号转换成声波的一个或更多扬声器。扬声器典型地由扬声器制造商标示为具有诸如4欧姆或8欧姆的额定阻抗值。实际上，扬声器的阻抗随频率变化。可以使用扬声器阻抗曲线示出扬声器阻抗相对于频率的变化，该扬声器阻抗曲线典型地由制造商使用扬声器的制作模型提供。然而，扬声器是对电压和电流变化以及诸如温度和湿度这样的环境条件敏感的机电装置。另外，在操作中，扬声器音圈可以承受与音频内容的放大水平相关的加热和冷却。此外，特定扬声器设计中的制造和材料变化也可能导致扬声器预定参数中的显著变化。因而，在扬声器的相同制造模型中，诸如DC电阻、移动质量、共振频率和电感的扬声器参数可以显著变化，且还可以在操作和环境条件改变时显著变化。这样，使用大量相对不可控变量创建阻抗曲线，这些不可控变量表现为就好像所有这些不可控变量是固定且不变的。因此，用于扬声器的特定模型的制造商阻抗曲线可能明显不同于扬声器的实际操作阻抗。另外，驱动扬声器的音频信号中的可接受变化范围也可能基于特定扬声器的扬声器参数和操作条件变化。
技术实现思路
音频电源管理系统可以实施在音频系统中以管理诸如扬声器、放大器和音频源的装置的操作。根据实时实际测量参数以及实时估计参数，音频系统中的装置的管理基于一个或更多装置的操作参数的实时定制。音频系统中一个或更多装置的操作的管理可以执行为完成硬件的保护以及系统性能的优化。基于系统中特定硬件的实时估计和实际的操作能力，尤其针对系统硬件实时产生的保护性和操作阈值参数可以在系统操作时经历调节。由于操作和保护性参数的连续调节，装置可以在制造商指定额度或指定额度之上或之下操作，同时由于实时地产生阈值从而最小化或消除硬件的完整性或者音频系统的操作性能的可能折中。当检查下面的附图和详细描述时，本领域技术人员将显见本专利技术的其他系统、方法、特征和优点。旨在表明，所有这些附加系统、方法、特征和优点被包括在本说明书内，处于本专利技术的范围内，且受到下面的权利要求的保护。附图说明参考下面的附图和描述可以更好地理解本专利技术。附图中的组件并没有必要按比例绘制，而是强调说明本专利技术的原理。此外，在附图中，贯穿不同视图，相似的参考标号指示相应的部件。图1是包括在音频系统中的电源管理系统的示例性框图。图2是扬声器建模的示例。图3是包括在图1的电源管理系统中的参数计算器的示例性框图。图4是包括在图1的电源管理系统中的参数计算器的另一示例性框图。图5是包括在图1的电源管理系统中的参数计算器的另一示例性框图。图6是包括在图1的电源管理系统中的电压阈值比较器的示例性框图。图7是包括在图1的电源管理系统中的电流阈值比较器的示例性框图。图8是包括在图1的电源管理系统中的负载功率比较器的示例性框图。图9是包括在图1的电源管理系统中的负载功率比较器的另一示例性框图。图10是包括在图1的电源管理系统中的负载功率比较器的又一示例性框图。图11是包括在图1的电源管理系统中的扬声器线性位移比较器（linearexcursioncomparator）的示例性框图。图12是图1的电源管理系统的操作流程图。图13是图12的操作流程图的第二部分。图14是图12的操作流程图的第三部分。具体实施方式图1是音频电源管理系统100的示例性框图。音频电源管理系统100可以包括在具有音频源102、音频放大器104以及至少一个扬声器106的音频系统中。包括电源管理系统100的音频系统可以在任意试听空间中操作，该任意试听空间诸如是房间、汽车或音频系统可以被操作的任意其他空间。音频系统可以是能够提供音频内容的任意形式的多媒体系统。音频源102可以是诸如歌手或评论员的实况声源、诸如光盘的媒体播放器、VCD播放器、视频系统、无线电、磁带播放器、音频存储装置、无线或有线通信装置、导航系统、个人电脑或可以以多媒体系统的任意形式存在的任意其他功能块或装置。放大器104可以是电压放大器、电流放大器或能够接收音频输入信号、增加音频输入信号的幅度且提供放大的音频输出信号以驱动扬声器106的任意其他机制或装置。放大器104还可以执行音频信号的其他处理，诸如均衡、相位延迟和/或滤波。扬声器106可以是任意数目的操作为将音频信号转换成声波的机电装置。扬声器可以是任意大小，包含任意数目的不同声音发射表面或装置的，且在任意频率范围或多个范围内操作。在其他示例中，音频系统的配置可以包括附加的组件，诸如预均衡能力或后均衡能力、头单元（headunit）、导航单元、车载计算机、无线通信单元和/或任意其他音频系统相关功能块（functionality）。另外，在其他示例中，电源管理系统可以分布到和/或位于音频系统的不同部分，诸如在放大器之后或者在放大器内，在扬声器处或者在扬声器内，或者在音频源处或者在音频源内。示例性电源管理系统100包括校准模块110、参数计算器112、一个或更多阈值比较器114和限制器116。电源管理系统100还可以包括补偿方框118和数字-模拟转换器（DAC）120。电源管理系统100可以是电子电路和相关组件形式的硬件、在有形计算机可读介质中存储为可被处理器（诸如数字信号处理器）执行的指令的软件、或者硬件和软件的组合。有形计算机可读介质可以是任意形式的数据存储装置或机制，诸如是非易失性或易失性存储器、ROM、RAM、硬盘、光盘、磁存储介质等。有形计算机可读介质不是能够电子传输的通信信号。在一个示例中，可以使用数字信号处理器和相关存储器以及诸如数字-模拟信号转换器的数字转换器实施电源管理系统100。在其他示例中，可以示意更多或更少数目的方框来提供所述功能性。在操作中，可以在音频信号线124上将数字信号提供到电源管理系统100。数字信号可以代表单信号、立体声信号或多声道信号（诸如5、6或7个声道的环绕音频信号）。备选地，音频信号可以作为模拟信号被提供到电源管理系统100。当音频内容在包括0Hz至20kHz的宽频率范围或者0Hz至20Khz内的某一范围上变化时，音频信号可以在电流和/或电压中变化。电源管理系统100可以在时域操作，使得音频信号的基于时间的采样或快照（snapshot）被提供到校准模块110。校准模块110可以包括电压校准模块128和电流校准模块130。电压校准模块128可以接收指示音频信号的实时实际电压V(t)的电压信号,该电压信号代表扬声器106处接收到的音频信号的实时电压。电压信号可以正比于音频信号的电压。由于操作条件和硬件（诸如传送音频信号的电线的长度和直径）中的变化，实时实际电压V(t)是扬声器106处的电压的估计。就这方面而言，尽管示出在限制器116和放大器104之间电源管理系统100接收音频信号的实时实际电压V(t)，但是可以在扬声器106、在放大器104或可以获得音频信号（该音频信号能够被校准为代表扬声器106处的电压的估计）的实时实际电压V(t)的可复验的任意其他地点测量扬声器106的估计电压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.03.17 US 12/725,9411.一种用于音频系统的电源管理系统，包括：处理器；阈值比较器，其可由所述处理器执行以基于驱动扬声器的音频信号的测量实际参数和所述扬声器的估计操作特性实时地产生和监控阈值；以及与所述阈值比较器通信的限制器，所述限制器位于提供所述音频信号的音频源和接收所述音频信号的扬声器之间，所述限制器可由所述处理器执行以基于所述阈值实时地选择性地调整所述音频信号。2.根据权利要求1所述的电源管理系统，其中所述阈值比较器包括电流阈值比较器，所述电流阈值比较器可由所述处理器执行以基于所述测量实际参数和所述扬声器的估计操作特性实时地产生高电流阈值。3.根据权利要求2所述的电源管理系统，其中所述扬声器的所述估计操作特性包括基于扬声器模型确定的电流边界参数，并且所述测量实际参数为音频信号电流，并且所述限制器是电压限制器，其可由所述处理器执行以将所述音频信号中的电流保持在所述阈值以下。4.根据权利要求1所述的电源管理系统，其中所述阈值比较器包括电压阈值检测器，所述电压阈值检测器可由所述处理器执行以基于所述测量实际参数和所述估计操作特性实时地生成基于频率的高电压阈值。5.根据权利要求4所述的电源管理系统，其中所述基于频率的高电压阈值是基于所述扬声器的实时估计共振频率确定的，所述扬声器的实时估计共振频率是由所述阈值比较器基于所述扬声器的所述估计操作特性、以及驱动所述扬声器的所述音频信号的所述测量实际参数确定的。6.根据权利要求1所述的电源管理系统，其中所述音频信号的所述测量实际参数包括实时实际电压和实时实际电流。7.根据权利要求1所述的电源管理系统，其中所述扬声器的所述估计操作特性包括所述扬声器的估计机械顺从性和估计音圈电阻，所述阈值比较器可由所述处理器执行以推算代表所述扬声器的实时机电扬声器模型并使用所述实时机电扬声器模型确定所述扬声器的音圈的预测位移作为阈值。8.根据权利要求1所述的电源管理系统，还包括校准模块，该校准模块可由所述处理器执行以接收、调节所述测量实际参数且向所述阈值比较器提供调节的测量实际参数。9.一种用于音频系统的电源管理的方法，包括：使用处理器接收驱动扬声器的音频信号的测量实际参数；使用所述处理器，基于驱动所述扬声器的所述音频信号的所述测量实际参数恢复代表所述扬声器操作特性的估计扬声器参数；使用所述处理器基于所述估计扬声器参数和所述测量实际参数实时地生成阈值；以及使用所述处理器基于产生的阈值实时地选择性地调整驱动所述扬声器的所述音频信号。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述测量实际参数包括实时实际电压和实时实际电流，且所述估计扬声器参数包括估计电压，所述实时实际电流与估计扬声器模型一起使用以产生所述估计电压。11...

【专利技术属性】
技术研发人员：瑞安J米西利克，杰弗里塔克特，道格拉斯K霍格，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：