扬声器驱动器及其操作方法技术

本发明专利技术涉及扬声器驱动器及其操作方法，并且包括放大器部和控制器，其中，放大器部配置为输出输入信号基于供应电压被放大的脉冲电压，以驱动通过驱动电压产生声音的电容式扬声器，使得通过对脉冲电压进行滤波而形成的驱动电压被施加到电容式扬声器，控制器配置为调节在高频率范围内的输入音频信号的幅度，并且将输入音频信号作为输入信号传输到放大器部，以限制由具有高频率的驱动电压施加到电容式扬声器的过电流。

Loudspeaker driver and its operation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扬声器驱动器及其操作方法
本专利技术涉及扬声器驱动器及其操作方法，更具体地，涉及配置为驱动压电扬声器的扬声器驱动器及其操作方法。
技术介绍
压电效应是指当对压电体施加压力或振动时发生电介质极化并因此产生电的效应(直接压电效应)，以及当对压电体施加电时产生振动的效应(逆压电效应)。压电扬声器是电容式扬声器，并且当施加相同的AC电压时通常会以较高的频率产生较大的声压，其中，电容式扬声器配置为在应用压电效应并且因此通过施加到扬声器的两端的电压产生移位时产生声音。由于压电扬声器是电路中的电容性负载，因此当压电扬声器通过具有高频率的驱动电压驱动时，压电扬声器的阻抗减小，并且因此流向压电扬声器的电流突然增加。可以考虑插入串联电阻器的方法以限制流向压电扬声器的过电流，但是在这种情况下，会因为过电流而从串联电阻器产生大量热量，并且因此会增加功率损耗，并且此外，由于需要具有大尺寸的串联电阻器来限制过电流，因此难以小型化。同时，AB类放大器通常用作配置为驱动压电扬声器的放大器。众所周知，AB类放大器的能量效率仅为20％至50％，容易产生热量，并且其体积较大。本专利技术的
技术介绍
在专利号为10-2006-0055642的韩国早期公开专利(公开于2006年5月24日)中公开。
技术实现思路
技术问题本专利技术旨在提供扬声器驱动器及其操作方法，该扬声器驱动器配置为在不使用串联电阻器的情况下限制通过AB类放大器以高频率驱动压电扬声器时产生的过电流，以消除常规扬声器驱动器中的诸如发热、功率损耗以及体积增大的问题。技术方案本专利技术的一个方面提供了扬声器驱动器，扬声器驱动器包括放大器部和控制器，其中，放大器部配置为输出输入信号基于供应电压被放大的脉冲电压，以驱动通过驱动电压产生声音的电容式扬声器，使得通过对脉冲电压进行滤波而形成的驱动电压被施加到电容式扬声器，控制器配置为调节在高频率范围内的输入音频信号的幅度，并且将输入音频信号作为输入信号传输到放大器部，以限制由具有高频率的驱动电压施加到电容式扬声器的过电流。在本专利技术中，控制器可以对输入音频信号进行信号处理，并且衰减在高频率范围内的输入音频信号的幅度。本专利技术还可以包括电感元件，电感元件连接在放大器部与电容式扬声器之间，以与电容式扬声器一起形成低通滤波器(LPF)，并且防止由脉冲电压和电容式扬声器引起的短路电流。在本专利技术中，放大器部可以为包括脉冲宽度调制器和开关部的D类放大器，脉冲宽度调制器配置为对输入信号进行脉冲宽度调制，以产生脉冲宽度调制信号，开关部依据脉冲宽度调制信号进行切换，以输出脉冲电压。本专利技术还可以包括电容器和升压转换器部，其中，电容器配置为产生供应给放大器部的供应电压，升压转换器部配置为从电源部向电容器输出电流，使得在电容器中形成电源部的电源电压被升压的供应电压。在本专利技术中，升压转换器部可以为包括第一升压开关和第二升压开关的同步升压转换器，第一升压开关切换为将电流从电源部输出到电容器或者将电流从电容器返回到电源部，第二升压开关将电流从电源部激励到地，并且与第一升压开关互补地切换。本专利技术还可以包括音频接口部，音频接口部配置为接收音频源信号并对音频源信号进行信号处理，以产生输入音频信号并将输入音频信号传输到控制器，其中，音频接口部接收作为数字信号的音频源信号，以防止由放大器部的切换操作和升压转换器部的切换操作引起的切换噪声施加到音频源信号。本专利技术还可以包括电流检测部，电流检测部配置为检测流向电容式扬声器的电流，其中，控制器可基于由电流检测部检测到的电流确定电容式扬声器的阻抗变化，并且可基于确定结果调节输入音频信号的幅度或确定电容式扬声器是否被烧坏。在本专利技术中，电容式扬声器可以为压电扬声器。本专利技术的另一方面提供了扬声器驱动器的操作方法，该方法包括：由控制器调节在高频率范围内的输入音频信号的幅度，并且产生将要输入到放大器部的输入信号，以限制施加到配置为通过驱动电压产生声音的电容式扬声器的过电流；以及由放大器部输出输入信号基于供应电压被放大的脉冲电压，以驱动电容式扬声器，并且将通过对脉冲电压进行滤波而形成的驱动电压施加到电容式扬声器。有益效果根据本专利技术的一个方面，通过使用预定的信号处理而不是串联电阻器限制通过AB类放大器以高频率驱动压电扬声器时产生的过电流，本专利技术能够消除常规扬声器驱动器中的诸如发热、功率损耗和体积增大的问题，并且提高能量效率。附图说明图1和图2是用于描述根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器的整体电路配置的示例性视图。图3是示出根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器中连接有电源部、升压转换器部、电容器、放大器部、电感元件和电容式扬声器的电路配置的示例性视图。图4是用于描述根据本专利技术的一个实施方式的在扬声器驱动器中衰减在高频率范围内的输入音频信号的幅度的方法的示例性视图。图5至图9是示出在根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器中可去除过电流的效果的仿真结果。图10是示出根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器的操作方法的流程图。具体实施方式在下文中，将参考附图描述根据本专利技术的扬声器驱动器及其操作方法的一个实施方式。在该过程中，为了清楚和便于描述，附图中所示的线的粗细、元件的尺寸等可被夸大。此外，稍后将描述的术语是考虑到本专利技术中的功能而确定的术语，并且可以根据用户或操作者的意图或习惯而改变。因此，术语应在整个说明书的内容的基础上定义。图1和图2是用于描述根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器的整体电路配置的示例性视图，图3是示出根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器中连接有电源部、升压转换器部、电容器、放大器部、电感元件和电容式扬声器的电路配置的示例性视图，图4是用于描述根据本专利技术的一个实施方式的在扬声器驱动器中衰减在高频率范围内的输入音频信号的幅度的方法的示例性视图，并且图5至图9是示出可在根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器中去除过电流的效果的仿真结果。参考图1，根据本专利技术的一个实施方式的扬声器驱动器可以包括电源部100、升压转换器部200、电容器C、音频接口部300、控制器400、放大器部500和电感元件LF，并且可以基于上述配置驱动电容式扬声器CL。在本实施方式中，电容式扬声器CL可以是配置为通过驱动电压产生声音的压电扬声器，并且因此可以在电路方面建模为电容性负载。首先，将参考图1总体描述根据本实施方式的扬声器驱动器的配置。电源部100可以供应电源电压以驱动根据本实施方式的扬声器驱动器，并且可以实现为配置为在扬声器驱动器可以适用的各种装置(例如，诸如智能电话、电视等的移动通信终端)中供应电源电压的电池。电源部100的电源电压由稍后将描述的升压转换器部200进行升压，并且存储在电容器C中，并且随后作为供应电压传输到稍后将描述的放大器部500。升压转换器部200可以将电流从电源部100输出到稍后将描述的电容器C，从而可以在电容器C中形成电源部的电源电压已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.扬声器驱动器，包括：/n放大器部，配置为输出输入信号基于供应电压被放大的脉冲电压，以驱动通过驱动电压产生声音的电容式扬声器，使得通过对所述脉冲电压进行滤波而形成的所述驱动电压被施加到所述电容式扬声器；以及/n控制器，配置为调节在高频率范围内的输入音频信号的幅度，并且将所述输入音频信号作为所述输入信号传输到所述放大器部，以限制由具有高频率的所述驱动电压施加到所述电容式扬声器的过电流。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180605 KR 10-2018-00646621.扬声器驱动器，包括：
放大器部，配置为输出输入信号基于供应电压被放大的脉冲电压，以驱动通过驱动电压产生声音的电容式扬声器，使得通过对所述脉冲电压进行滤波而形成的所述驱动电压被施加到所述电容式扬声器；以及
控制器，配置为调节在高频率范围内的输入音频信号的幅度，并且将所述输入音频信号作为所述输入信号传输到所述放大器部，以限制由具有高频率的所述驱动电压施加到所述电容式扬声器的过电流。


2.根据权利要求1所述的扬声器驱动器，其中，所述控制器对所述输入音频信号进行信号处理，并且使在所述高频率范围内的所述输入音频信号的所述幅度衰减。


3.根据权利要求1所述的扬声器驱动器，还包括电感元件，所述电感元件连接在所述放大器部与所述电容式扬声器之间，以与所述电容式扬声器一起形成低通滤波器(LPF)，并且防止由所述脉冲电压和所述电容式扬声器引起的短路电流。


4.根据权利要求1所述的扬声器驱动器，其中，所述放大器部为包括脉冲宽度调制器和开关部的D类放大器，所述脉冲宽度调制器配置为对所述输入信号进行脉冲宽度调制以产生脉冲宽度调制信号，所述开关部依据所述脉冲宽度调制信号进行切换以输出所述脉冲电压。


5.根据权利要求4所述的扬声器驱动器，还包括：
电容器，配置为产生供应给所述放大器部的所述供应电压；以及
升压转换器部，配置为从电源部向所述电容器输出电流，使得在所述电容器中形成所述电源部的电源电压被升压的所述供应电压。


6.根据权利要求5所述的扬声器驱动器，其中，所述升压转换器部为包括第一升压开关和第二升压开关的同步升压转换器，其中，所述第一升压开关切换为将所述电流从所述电源部输出到所述电容器，或者将所述电流从所述电容器返回到所述电源部，所述第二升压开关将所述电流从所述电源部激励到地，并且与所述第一升压开关互补地切换。


7.根据权利要求6所述的扬声器驱动器，还包括音频接口部，配置为接收音频源信号并对所述音频源信号进行信号处理，以产生所述输入音频信号并将所述输入音频信号传输到所述控制器，
其中，所述音频接口部接收作为数字信号的所述音频源信号，以防止由所述放大器部的切换操作和所述升压转换器部的切换操作引起的切换噪声施加到所述音频源信号。


8.根据权利要求1所述的扬声器驱动器，还包括电流检测部，配置为检测流向所述电容式扬声器的电流，
其中，所述控制器基于由所述电流检测部检测到的所述电流确定所述电容式扬声器的阻抗变化，并且基于确定结果调节所述输入音频信号的所述幅度或者确定所述电容式扬声器是否被烧坏。


9.根据权利要求1所述的扬声器驱动器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴起兑，金镇星，崔圭敦，孙滉铢，
申请(专利权)人：爱研微电子，
类型：发明
国别省市：韩国;KR