扬声器保护电路系统和方法技术方案

本申请涉及用于对扬声器(102)进行热保护的方法和装置。控制器(106)被配置成生成用于调制驱动扬声器的信号处理链(101)的增益的控制信号(Gmod)。该控制器被配置成使得根据对扬声器的音圈温度的指示(TVC)、对扬声器的音圈中的功率耗散的指示(PVC)以及对用于来自音圈的热量流动的热储器的储器温度的指示(Tres)中的每个生成该控制信号。该储器温度可以是环境的周围温度或该扬声器或装置的充当散热器的部件的温度。

Loudspeaker protection circuit system and method

The application relates to a method and device for thermal protection of a loudspeaker (102). The controller (106) is configured to generate a control signal (Gmod) for modulating the gain of the signal processing chain (101) of the driving loudspeaker. The controller is configured to enable each of the control signals in each of the instructions (TVC), an indication of the power dissipation in the voice coil of the loudspeaker (PVC), and the indicator (Tres) for the reservoir temperature of the heat reservoir for the heat flow from the sound ring (Tres). The storage temperature can be the ambient temperature or the temperature of the speaker or device as a radiator.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扬声器保护电路系统和方法本专利技术涉及用于保护扬声器的方法和装置，且尤其涉及用于检测扬声器的周围温度或磁体温度以控制供应到扬声器的驱动信号，从而避免音圈超温的方法和装置。许多不同的产品包括音频电路系统(诸如音频放大器)连同一个或多个扬声器和/或用于驱动外围装置(诸如头戴式送受话器)的一个或多个扬声器的连接件。在一些情况下，所选择的扬声器将是足够鲁棒的且足够大的，以处理放大器能够将信号连续地驱动到扬声器内时的最大功率水平，即使在最坏情况的环境条件下，例如，最大电源电压、最大周围温度等。然而，具有足够鲁棒的扬声器并不总是经济的，且特别是对于便携式设备，通常期望使扬声器尽可能小且轻。这会潜在地导致使扬声器过载的音频驱动电路系统。一个具体问题是扬声器的热过载。典型的扬声器包括由相对于磁体支撑的音圈驱动的膜片。在使用时，通常将模拟音频驱动信号施加到音圈以驱动扬声器。高水平的音频信号可能在音圈中引起高电流水平，该高电流水平可能导致音圈由于与线圈电阻相关联的欧姆损耗而变热。过高的音圈温度可能引起可靠性问题，例如附接机构的部件部分的胶可能软化或熔化，或永磁体可能退磁或芯体的铁磁属性可能退化。因此，音频放大器电路系统可以由热保护控制电路系统控制，以限制它可以递送到扬声器的输出功率，以使得在音圈中耗散的最大功率不导致音圈温度超过某个指定的安全限制。然而，能够允许在音圈中所耗散的最大功率将取决于周围温度。应理解，在音圈中所生成的热量将经由至处于周围温度下的环境的多种热路径(具有相关的热阻)而流动到周围环境。在热周围温度下，与较冷周围相比，在音圈温度升高到最大限制之前可以耗散较少功率。输出功率限制因此可以被设定到适于最大可能温度或指定温度的值。然而，这确实意味着，当以更常见的或甚至异常低的周围温度操作时，输出功率可能被不必要地限制。为了缓解此问题，可以感测音圈温度，并且调整所施加的功率，以控制测量的线圈温度。然而，优选地将控制回路的增益设计为低，以避免功率水平的突然听得见的改变。因此，最大功率仍然在某种程度上取决于其他影响(诸如周围温度变化)，且可能仍然小于实际可允许的最大值。本专利技术的实施方案提供了用于对扬声器进行保护的方法和装置，所述方法和装置至少减轻上文所提及的缺点中的至少一些。因此，根据本专利技术，提供了一种用于对扬声器进行热保护的系统，所述系统包括：一个控制器，所述控制器被配置成生成用于调制驱动所述扬声器的信号处理链的增益的控制信号，其中所述控制器被配置成使得根据以下中的每个生成所述控制信号：对所述扬声器的音圈温度的指示；对所述扬声器的音圈中的功率耗散的指示；以及对用于来自音圈的热量流动的热储器(thermalreservoir)的储器温度的指示。在一些实施方案中，所述控制器包括一个功率限制模块，所述功率限制模块被配置成基于对储器温度的所述指示来确定容许功率耗散与音圈温度的容许功率函数。所述控制器还可以包括一个增益计算模块，所述增益计算模块被配置成基于对音圈温度的所述指示、对音圈中的功率耗散的所述指示和所述容许功率函数来确定增益设置。所述控制信号可以基于所述增益设置。所述功率限制模块可以被配置成确定所述容许功率函数，使得音圈的最大容许温度时的容许功率耗散取决于对储器温度的所述指示。所述功率限制模块可以被配置成确定所述容许功率函数，使得所述最大容许温度时的容许功率耗散对应于导致在相关储器温度时音圈的大体上稳态温度的功率耗散。在一些实施方案中，所述功率限制模块可以被配置成确定用于在阈值温度与所述最大容许温度之间的音圈温度范围的容许功率函数。在所述阈值温度与所述最大容许温度之间的容许功率函数可以对应于以下中的至少一个：S形曲线、多项式曲线、贝塞尔曲线或样条曲线。所述功率限制模块可以被配置成确定所述容许功率函数，使得对于在所述阈值温度以下的任何音圈温度，不对容许功率施加限制。在一些实施方案中，所述功率限制模块可以被配置成确定所述容许功率函数，使得所述阈值温度时的容许功率耗散基于对所述扬声器的音圈中的功率耗散的所述指示。在一些实施方案中，所述增益计算模块可以被配置成基于容许功率耗散和对音圈中的功率耗散的所述指示来确定所述增益设置，所述容许功率耗散是根据所述容许功率函数确定的。所述增益计算模块可以被配置成根据增益控制传递函数来确定所述增益设置。所述增益控制传递函数可以使所述增益设置从所述扬声器的音圈中的功率耗散的第一值处的第一增益设置变化到所述音圈中的功率耗散的第二值处的第二增益设置，其中所述第一增益设置对应于最大增益设置，并且所述第二增益设置对应于较低增益设置。音圈中的功率耗散的第二值可以对应于所述容许功率耗散，且所述第二增益设置对应于这样一个增益设置，如果驱动所述扬声器的信号处理链的输入信号在最大水平处，则该增益设置将导致与所述容许功率耗散大体上相等的功率耗散。在一些实施方案中，所述系统可以包括一个估计模块，所述估计模块被配置成基于对音圈的功率耗散的所述指示来确定对储器温度的所述指示。所述估计模块可以包括：一个温度升高模块，所述温度升高模块被配置成基于对音圈的功率耗散的所述指示以及音圈与热储器之间的热路径的热阻抗模型来确定估计的温度升高；以及一个储器温度估计模块，所述储器温度估计模块被配置成基于对音圈温度的所述指示和所述估计的温度升高来确定对储器温度的所述指示。所述估计模块可以包括用于接收指示施加到所述扬声器的音圈的电压的第一信号和指示在所述音圈中流动的电流的第二信号的至少一个输入，且被配置成基于所述第一信号和所述第二信号来确定对所述音圈的温度的所述指示和对所述音圈中的功率耗散的所述指示；其中至少对温度的所述估计是基于对所述音圈的电阻的估计，对所述音圈的电阻的估计是基于所述第一信号和所述第二信号确定的。所述估计模块可以被配置成基于以下项来确定对音圈电阻的所述估计：所述估计的音圈电阻的值与已知温度时的参考电阻值之间的差异；以及，用于扬声器音圈的温度系数。在一些实施方案中，所述估计模块可以被配置成基于所述估计的音圈电阻和指示在所述音圈中流动的电流的所述第二信号来确定对功率耗散的所述指示。所述估计模块可以被配置成通过将所述估计的音圈电阻乘以指示在所述音圈中流动的电流的所述第二信号的值的平方来确定对功率耗散的所述估计。在一些实施方案中，所述系统可以包括一个温度传感器，所述温度传感器被配置成测量对储器温度的所述指示。在一些实施方案中，对储器温度的所述指示可以是对所述扬声器的周围温度的指示。在一些实施方案中，对储器温度的所述指示可以是对所述扬声器的除音圈以外的一个部件的温度的指示。这样的部件可以是所述扬声器的磁体。在具有增益控制模块的实施方案中，所述增益控制模块可以被配置成将时域处理施加到所述增益设置，以提供控制信号。所述时域处理可以包括将起音时间常数(attacktimeconstant)和衰减时间常数中的至少一个施加到所述增益控制值，以生成所述控制信号。所述增益控制模块可以被配置成使得起音时间常数和衰减时间常数中的至少一个基于对音圈温度的所述指示可变。在一些实施方案中，所述控制器被配置成对任何增益改变的施加计时，以与输入信号中的过零点同步。附加地或替代地，所述控制器可以被配置成使得所施加的增益改变的最大频率被维持在预定限制以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对扬声器进行热保护的系统，包括：一个控制器，所述控制器被配置成生成用于调制驱动所述扬声器的信号处理链的增益的控制信号，其中所述控制器被配置成使得根据以下项中的每个生成所述控制信号：对所述扬声器的音圈温度的指示；对所述扬声器的音圈中的功率耗散的指示；以及对用于来自音圈的热量流动的热储器的储器温度的指示。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.21 GB 1522496.7;2015.09.28 US 14/867,7581.一种用于对扬声器进行热保护的系统，包括：一个控制器，所述控制器被配置成生成用于调制驱动所述扬声器的信号处理链的增益的控制信号，其中所述控制器被配置成使得根据以下项中的每个生成所述控制信号：对所述扬声器的音圈温度的指示；对所述扬声器的音圈中的功率耗散的指示；以及对用于来自音圈的热量流动的热储器的储器温度的指示。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括：一个功率限制模块，所述功率限制模块被配置成基于对储器温度的所述指示来确定容许功率耗散与音圈温度的容许功率函数；以及一个增益计算模块，所述增益计算模块被配置成基于对音圈温度的所述指示、对音圈中的功率耗散的所述指示和所述容许功率函数来确定增益设置，其中所述控制信号是基于所述增益设置的。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述功率限制模块被配置成确定所述容许功率函数，使得在音圈的最大容许温度时的容许功率耗散取决于对储器温度的所述指示。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述功率限制模块被配置成确定所述容许功率函数，使得在所述最大容许温度时的容许功率耗散对应于导致在相关储器温度时音圈的大体上稳态温度的功率耗散。5.根据权利要求2或3所述的系统，其中所述功率限制模块被配置成确定处于阈值温度与所述最大容许温度之间的音圈温度范围的容许功率函数。6.根据权利要求5所述的系统，其中处于所述阈值温度与所述最大容许温度之间的容许功率函数对应于以下项中的至少一个：S形曲线、多项式曲线、贝塞尔曲线或样条曲线。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中所述功率限制模块被配置成确定所述容许功率函数，使得对于在所述阈值温度以下的任何音圈温度，不对容许功率施加限制。8.根据权利要求5至7中的任一项所述的系统，其中所述功率限制模块被配置成确定所述容许功率函数，使得在所述阈值温度时的容许功率耗散是基于对所述扬声器的音圈中的功率耗散的所述指示。9.根据权利要求2至8中的任一项所述的系统，其中所述增益计算模块被配置成基于容许功率耗散和对音圈中的功率耗散的所述指示来确定所述增益设置，所述容许功率耗散根据所述容许功率函数来确定。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述增益计算模块被配置成根据增益控制传递函数来确定所述增益设置。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述增益控制传递函数使所述增益设置从所述扬声器的音圈中的功率耗散的第一值处的第一增益设置变化到音圈中的功率耗散的第二值处的第二增益设置，其中所述第一增益设置对应于最大增益设置，并且所述第二增益设置对应于较低增益设置。12.根据权利要求11所述的系统，其中音圈中的功率耗散的第二值对应于所述容许功率耗散，且如果驱动所述扬声器的信号处理链的输入信号在最大水平处，则所述第二增益设置所对应的增益设置将导致与所述容许功率耗散大体上相等的功率耗散。13.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，包括一个估计模块，所述估计模块被配置成基于对音圈的功率耗散的所述指示来确定对储器温度的所述指示。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述估计模块包括：一个温度升高模块，所述温度升高模块被配置成基于对音圈的功率耗散的所述指示以及音圈与热储器之间的热路径的热阻抗模型来确定估计的温度升高；以及一个储器温度估计模块，所述储器温度估计模块被配置成基于对音圈温度的所述指示和所述估计的温度升高来确定对储器温度的所述指示。15.根据权利要求13或14所述的系统，其中所述估计模块包括用于接收指示施加到所述扬声器的音圈的电压的第一信号和指示在所述音圈中流动的电流的第二信号的至少一个输入，且被配置成基于所述第一信号和所述第二信号来确定对所述音圈的温度的所述指示和对所述音圈中的功率耗散的所述指示；其中至少对温度的所述估计是基于对所述音圈的电阻的估计，对所述音圈的电阻的估计是基于所述第一信号和所述第二信号确定的。16.根据权利要求15所述的系统，其中所述估计模块被配置成基于以下项来确定对音圈电阻的所述估计：所述估计的音圈电阻的值与已知温度时的参考电阻值之间的差异；以及用于扬声器音圈的温度系数。17.根据权利要求15或16所述的系统，其中所述估计模块被配置成基于所述估计的音圈电阻和指示在所述音圈中流动的电流的所述第二信号来确定对功率耗散的所述指示。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述估计模块被配置成通过将所述估计的音圈电阻乘以指示在所述音圈中流动的电流的所述第二信号的值的平方来确定对功率耗散的所述估计。19.根据权利要求1至12中的任一项所述的系统，包括一个温度传感器，所述温度传感器被配置成测量对储器温度的所述指示。20.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中对储器温度的所述指示是对所述扬声器的周围温度的指示。21.根据权利要求1至19中的任一项所述的系统，其中对储器温度的所述指示是对所述扬声器的除音圈以外的部件的温度的指示。22.根据权利要求21所述的系统，其中所述部件是所述扬声器的磁体。23.根据权利要求2或直接或间接从属于权利要求2的任一项权利要求所述的系统，其中所述控制器包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·那波利，J·劳伦斯，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB