用于电池供电的音频设备的功率管理系统技术方案

实施例提供了一种用于电池供电的音频设备的功率管理系统。该系统包括双向功率转换和控制电路，以实现对应的控制方案。该系统可以在充电模式与放电模式之间切换，在充电模式期间，功率转换和控制电路给音频设备的电池充电，并且AC/DC适配器向音频设备的一个或多个放大器提供放大器供给电压，在放电模式下，功率转换和控制电路可以向一个或多个放大器提供经调节的放大器供给电压，该经调节的放大器供给电压基于该系统的一个或多个操作条件而被调节。与现有系统相比，该系统可以提供减少的成本和减少的功率消耗、以及减少的大小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电池供电的音频设备的功率管理系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月7日提交的美国临时申请No.62/542,179的优先权。
本文中的实施例涉及电子电路领域，并且更具体地，涉及用于电池供电的音频设备的功率管理系统。
技术介绍
便携式无线扬声器通常包括一个或多个放大器和可再充电电池。当前的实现方式包括：功率转换电路，用以从电池对一个或多个放大器供电；以及分离的功率转换电路，用以对电池充电。两个功率转换电路中的每一个都具有其自己相关联的控制电路、功率晶体管和电感器。附加地，对一个或多个放大器供电的功率转换电路包括升压转换器（boostconverter），该升压转换器不能输出比其输入电压更低的电压，由此导致显著的功率消耗。附图说明通过以下详细描述结合附图和所附权利要求将容易地理解实施例。通过示例的方式而非通过限制的方式在附图的各图中图示了实施例。图1示意性地图示了根据各种实施例的电池供电的音频系统。图2示意性地图示了根据各种实施例的电池供电的音频系统，该电池供电的音频系统用于在该系统的放电模式期间基于该系统的音量设置来提供经调节的放大器供给电压。图3图示了根据各种实施例的可以由图2的系统采用的示例放电电流模式脉冲宽度调制（PWM）调制器电路。图4图示了根据各种实施例的可以由图2的系统采用的示例充电电流模式PWM调制器电路。图5图示了根据各种实施例的可以由图2的系统采用的示例驱动逻辑电路。图6图示了根据各种实施例的可以由图2的系统在放电模式下使用的各种信号的示例波形。图7图示了根据各种实施例的可以由图2的系统在充电模式下使用的各种信号的示例波形。图8图示了根据各种实施例的可以由图2的系统在放电模式下使用的、针对系统音量设置的各种值的目标供给电压、放大器供给电压和放大器输出电压的示例波形。图9图示了根据各种实施例的另一电池供电的音频系统，该另一电池供电的音频系统在该系统的放电模式期间基于由放大器处理的音频信号（例如，基于峰值放大器输出电压）来提供经调节的放大器供给电压。图10图示了根据各种实施例的另一电池供电的音频系统，该另一电池供电的音频系统可以在放电模式期间选择性地将功率转换电路作为降压转换器（buckconverter）或升压转换器来操作，或者在充电模式期间将功率转换电路作为降压转换器来操作。图11图示了根据各种实施例的开关控制电路，该开关控制电路可以被包括在图10的系统的驱动逻辑中，以便控制功率转换电路的晶体管来选择性地在升压模式或降压模式下进行操作。图12图示了根据各种实施例的用以在放电模式期间以降压模式来操作功率转换电路的本文中所描述的系统的各种信号的示例波形。图13图示了根据各种实施例的用以在放电模式期间以升压模式来操作功率转换电路的本文中所描述的系统的各种信号的示例波形。图14图示了根据各种实施例的用以在充电模式期间以降压模式来操作功率转换电路的本文中所描述的系统的各种信号的示例波形。具体实施方式在以下详细描述中，对形成该详细描述的一部分的附图进行参考，并且在其中以可以被实践的说明性实施例的方式示出了附图。要理解的是，可以利用其他实施例，并且可以做出结构或逻辑的改变而不脱离本范围。因此，以下详细描述不应以限制性意义来理解。以可以有助于理解实施例的方式，可以将各种操作依次描述为多个分立的操作；然而，描述的次序不应当被解释为暗示这些操作是次序相关的。该描述可以使用基于视角的描述，诸如上/下、后/前和顶部/底部。这种描述仅仅被用来便于讨论，并且不意图限制所公开的实施例的应用。可以使用术语“耦合”和“连接”以及它们的派生词。应当理解的是，这些术语不意图作为彼此的同义词。而是，在特定实施例中，“连接”可以被用来指示两个或更多个元件彼此直接物理或电气接触。“耦合”可以意味着两个或更多个元件处于直接物理或电气接触中。然而，“耦合”还可以意味着两个或更多个元件不彼此直接接触，但是还仍彼此合作或相互作用。出于描述的目的，以“A/B”的形式或以“A和/或B”的形式的短语意味着（A）、（B）或（A和B）。出于描述的目的，以“A、B和C中的至少一个”的形式的短语意味着（A）、（B）、（C）、（A和B）、（A和C）、（B和C）或（A、B和C）。出于描述的目的，以“（A）B”的形式的短语意味着（B）或（AB），即，A是可选元素。该描述可以使用术语“实施例”或“多个实施例”，其可以均指代相同或不同的实施例中的一个或多个。此外，如关于实施例所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”等等是同义的，并且通常意图作为“开放”术语（例如，术语“包括”应当被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当被解释为“至少具有”，术语“包含”应当被解释为“包含但不限于”等）。如本文中使用的，术语“电路”可以指代如下各项、是如下各项的部分、或者包括如下各项：专用集成电路（ASIC）、电子电路、处理器（共享的、专用的或群组的）、和/或执行一个或多个软件或固件程序的存储器（共享的、专用的或群组的）、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适组件。关于本文中任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以如对于上下文和/或应用适当的那样将复数转换成单数和/或将单数转换成复数。为了清楚起见，可以在本文中明确地阐述各种单数/复数置换。本文中的实施例提供了一种用于电池供电的音频设备的功率管理系统。与现有系统相比，所公开的系统可以提供降低的成本和降低的功率消耗。当从电池运行时，所公开的系统可以针对给定的电池容量而延长电池运行时间（和/或使得能够使用减小的电池大小）。所公开的系统包括双向功率转换和控制电路，以实现对应的控制方案。该系统可以进一步包括一个或多个放大器通道、可再充电电池、和/或交流/直流（AC/DC）适配器。该一个或多个放大器通道可以耦合到相应的放大器，以驱动一个或多个扬声器驱动器。该系统可以被完全或部分地封闭在壳体内。例如，在一些实施例中，AC/DC适配器可以在壳体的外部（例如，“砖块（brick）”适配器）。附加地或替换地，该系统可以在任何合适的设备中实现，该设备诸如是便携式电池供电的无线音频设备。在各种实施例中，双向功率转换和控制电路可以在充电模式（例如，当AC/DC适配器耦合在一个或多个放大器与外部电源（诸如，AC市电（main）（例如，壁式插座））之间时）与放电模式（例如，当AC/DC适配器未耦合到一个或多个放大器和/或外部电源时）之间切换。在充电模式期间，双向功率转换和控制电路可以给电池充电，而AC/DC适配器向一个或多个放大器提供放大器供给电压，以维持适当的放大器功能（例如，基于输入音频信号来驱动相关联的扬声器驱动器）。在一些实施例中，双向功率转换和控制电路可以基于来自AC/DC适配器的、用于向一个或多个放大器提供功率的电流的量，来调整来自AC/DC适配器的、用于给电池充电的电流的量。因此，双向功率转换和控制电路可以在不超过AC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于音频再现系统的电路，所述电路包括：/n要耦合到电池的功率转换电路、交流-直流（AC/DC）适配器、以及一个或多个音频放大器；/n控制电路，其耦合到功率转换电路，所述控制电路用以：/n当AC/DC适配器耦合在功率转换电路与外部交流（AC）市电之间时，在充电模式下进行操作以控制功率转换电路以从AC/DC适配器给电池充电；以及/n当AC/DC适配器未耦合在功率转换电路与外部AC市电之间时，在放电模式下进行操作以控制功率转换电路以从电池生成放大器供给电压，以便提供给一个或多个音频放大器。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170807 US 62/5421791.一种用于音频再现系统的电路，所述电路包括：
要耦合到电池的功率转换电路、交流-直流（AC/DC）适配器、以及一个或多个音频放大器；
控制电路，其耦合到功率转换电路，所述控制电路用以：
当AC/DC适配器耦合在功率转换电路与外部交流（AC）市电之间时，在充电模式下进行操作以控制功率转换电路以从AC/DC适配器给电池充电；以及
当AC/DC适配器未耦合在功率转换电路与外部AC市电之间时，在放电模式下进行操作以控制功率转换电路以从电池生成放大器供给电压，以便提供给一个或多个音频放大器。


2.根据权利要求1所述的电路，其中在充电模式下，所述控制电路用以基于由一个或多个放大器从AC/DC适配器汲取的第二电流来调节用以给电池充电的、由功率转换电路从AC/DC适配器汲取的第一电流，使得所述第一和第二电流的总和小于阈值。


3.根据权利要求2所述的电路，其中在充电模式下，为了调节所述第一电流并且调节电池的电池电压，所述控制电路包括：
恒流（CC）充电误差放大器，用以将电源供给的输出电流量值与目标电流量值进行比较，并且基于所述比较来输出CC输出信号；
恒压（CV）充电误差放大器，用以将所述电池电压与CV参考电压进行比较，并且基于所述比较来输出CV输出信号；以及
充电脉冲宽度调制（PWM）调制器，用以接收所述CC输出信号或所述CV输出信号中的较小者作为充电误差信号，并且基于所述充电误差信号来控制功率转换电路的调制。


4.根据权利要求1所述的电路，其中在放电模式下，所述控制电路用以基于音频系统的一个或多个操作条件来调节所述放大器供给电压的电压水平。


5.根据权利要求4所述的电路，其中为了调节所述放大器供给电压的电压水平，所述控制电路包括：
目标电路，用以基于一个或多个操作条件来生成目标供给电压；
放电误差放大器，用以基于所述放大器供给电压和所述目标供给电压来生成放电误差信号；以及
放电脉冲宽度调制（PWM）调制器，用以基于所述放电误差信号来生成放电模式可变PWM信号，所述放电模式可变PWM信号用以控制功率转换电路以生成所述放大器供给电压。


6.根据权利要求4所述的电路，其中一个或多个操作条件包括：系统音量设置、一个或多个放大器的输入处的输入音频信号的量值、一个或多个放大器的输出处的输出音频信号的量值、或即将到来的音频信号的时间提前包络。


7.根据权利要求4所述的电路，其中所述控制电路用以在可能值的范围内调节电压水平，所述可能值的范围包括小于电池的电池电压的电压水平和大于所述电池电压的电压水平。


8.根据权利要求1所述的电路，其中功率转换电路包括具有多个开关晶体管以及电感器的开关功率控制电路。


9.根据权利要求1所述的电路，其中所述控制电路用以控制功率转换电路以便：
当所述放大器供给电压的目标供给电压小于电池的电池电压时，在放电模式期间以降压模式进行操作；以及
当所述目标供给电压大于所述电池电压时，在充电模式期间以升压模式进行操作。


10.根据权利要求9所述的电路，其中所述控制电路用以控制功率转换电路以在充电模式期间以充电降压模式进行操作。


11.一种音频再现系统，其包括：
一个或多个音频放大器；
要耦合到电池的功率转换电路、交流-直流（AC/DC）适配器、以及一个或多个音频放大器；
控制电路，其耦合到功率转换电路，所述控制电路用以：
在充电模式期间，控制功率转换电路以从AC/DC适配器给电池充电；以及
在放电模式期间，控制功率转换电路以从电池生成放大器供给电压，以便提供给一个或多个音频放大器。

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ梅森，
申请(专利权)人：THX有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US