音频功率放大器的供电电压控制方法、控制器和音频设备技术

本发明专利技术公开了一种音频功率放大器的供电电压控制方法、控制器和音频设备，其中，方法包括：接收并缓存当前数字音频信号；根据数字音频信号的峰值包络电压确定音频功率放大器放大每一区间内的数字音频信号对应的供电电压值；当当前区间的对应的供电电压与下一区间对应的供电电压不同时，在当前区间结束前，确定从当前区间对应的供电电压变化至下一区间对应的供电电压所采用的过渡函数；根据过渡函数和过渡时间生成过渡电压序列；输出过渡电压序列。该方法使得相邻区间之间的供电电压能够平稳过渡，从而减小相邻区间供电电压不同所带来的EMI干扰。的EMI干扰。的EMI干扰。

【技术实现步骤摘要】
音频功率放大器的供电电压控制方法、控制器和音频设备


[0001]本专利技术涉及音频信号处理
，具体涉及一种音频功率放大器的供电电压控制方法、控制器和音频设备。

技术介绍

[0002]随着多媒体技术的发展和应用，个人音频设备被广泛的使用，其中包括手机、移动电脑、平板电脑、音频播放器和其他音频设备。音频功率放大器在诸如此类音频设备中的应用越来越广泛，此类音频设备通常包括驱动耳机或者扬声器的电路，此类电路通常包括用于将音频输出信号驱动到耳机或者扬声器的功率放大器。在消费类电子产品中多采用电池供电来提高应用的便携性。音频功率放大器在音频设备中功率输出占系统总功耗的比例较大并且有较大的功率损耗，因此提高放大器的功率转换效率，对于提高便携式设备的电池利用率极为关键。
[0003]在耳机放大器中有实现使用模拟电路来检测模拟音频信号，以此检测结果作为基本控制条件，控制功率放大器的电源电压随音频信号的幅度变化，传统方案有如下两种：
[0004]一种实现方法为通过控制电源电压转换电路的输出来调节功率放大器的供电电源电压，一般是为AB类放大器或者G类放大器供电。通过模拟电路来检测音频信号幅度，以此来判断耳机功率放大器供电电源电压的大小，一般实现为两档电压调节，将输入音频信号幅度划分为两个区间，即在音频信号幅度在较小区间内时，调节供电电压为较低的一档电压；在音频信号幅度在较大的区间时，调节供电电压为较高的二档电压。
[0005]一种实现方法是保持电源电压转换电路输出给放大器电路的供电电源不变，通过控制电荷泵生成电路的输出电压，电荷泵电路生成正负电源给功率放大器供电，一般是为AB类放大器或者G类放大器供电。目前此方法也是通过模拟电路来检测音频信号幅度，以此来判断电荷泵电路输出正负电源电压的大小，一般实现为两档电压调节，将输入音频信号幅度划分为两个区间，即在音频信号幅度在较小区间内时，调节供电电压为较低的一档电压；在音频信号幅度在较大的区间时，调节供电电压为较高的二档电压。
[0006]传统方案有如下缺点：
[0007]1.不准确、不稳定
[0008]通过模拟电路来检测输入音频信号幅度，虽然可以实现基本检测功能，但是模拟电路器件本身有固有的一致性偏差，并且受电路所在环境的影响较大，如电源、温度、外界干扰等影响，检测结果存在不确定性。
[0009]2.EMI严重、分析单元本身新引入能耗
[0010]模拟电路不能实现较长时间尺度的信号分析统计，阈值比较方法也只是简单的分为二档，在临界点附近切换会有抖动现象，由于分析尺度小加上抖动跳变，电源电压会产生严重的EMI。
[0011]3.节能程度有限、灵活性差：
[0012]根据把音频信号幅度划分为两个区间来分别提供不同的供电电压，虽然可以在一
定程度上提高转换器的效率，但是在实际应用中还无法达到充分提高便携式电子产品电池利用率的要求，尤其是在耳机放大器应用中，在人耳能够接受的音量范围内，音频信号幅度变化大，应用场景多样化，在这种情况下单纯采用两档电压调节来控制放大器的功率，是没有办法在低信号幅度情况下跟随信号来调整供电电源电压的，因此放大器的效率也受到很大限制。
[0013]现有技术中，虽然有些产品也使用了数字分析的方式，但是在对信号的分析和电压调整的方式上还仅仅只是短帧分析和简单的跳变式电压调整，不利于减小数字分析单元本身的能耗，并且，由于电压跳变式的调整，容易产生严重的EMI。
[0014]现有的检测和控制的实现方式在电路设计完成后固定化，其结构简单，调整策略单一，无法进行后期修改及重新定义，无法满足实际应用中需要根据不同的应用需求来调整的方案实现。
[0015]因此，在调整音频功率放大器供电电压的过程中，如何动态调整供电电压，并减小EMI干扰成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0016]基于上述现状，本专利技术的主要目的在于提供一种音频功率放大器的供电电压控制方法、控制器和音频设备，以在调整音频功率放大器供电电压的过程中，动态调整供电电压，并减小EMI干扰。
[0017]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0018]第一方面，本专利技术实施例公开了一种音频功率放大器的供电电压控制方法，包括：
[0019]接收并缓存当前数字音频信号，将数字音频信号划分为若干个区间，提取每一区间的数字音频信号的峰值包络电压；
[0020]根据数字音频信号的峰值包络电压确定音频功率放大器放大每一区间内的数字音频信号对应的供电电压；
[0021]当当前区间对应的供电电压与下一区间对应的供电电压不同时，在当前区间结束前，确定从当前区间对应的供电电压变化至下一区间对应的供电电压所采用的过渡函数；
[0022]根据过渡函数和过渡时间生成过渡电压序列；
[0023]输出过渡电压序列，以使得音频功率放大器的放大器控制模块根据过渡电压序列生成并向音频功率放大器输出过渡电压，使音频功率放大器的供电电压从当前区间对应的供电电压平滑过渡至下一区间对应的供电电压。
[0024]可选地，当当前区间的对应的供电电压与下一区间对应的供电电压不同时，在当前区间结束前，确定从当前区间对应的供电电压变化至下一区间对应的供电电压所采用的过渡函数具体包括：
[0025]依据当前的音频场景选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间和/或根据控制器的当前性能选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间。
[0026]可选地，依据当前的音频场景选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间具体包括：
[0027]获取当前的音频场景；
[0028]若当前的音频场景为通话场景时，则将对应的过渡函数确定为折线函数；
[0029]若当前的音频场景为音乐场景时，则将对应的过渡函数为SIGMOD函数；
[0030]若当前的音频场景为电影/游戏场景时，则将对应的过渡函数为余弦函数。
[0031]可选地，根据控制器的当前性能选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间具体包括：
[0032]获取控制器的当前性能；
[0033]当当前性能为高性能区间时，对应的过渡函数为SIGMOD函数；
[0034]当当前性能为中间性能区间时，对应的过渡函数为余弦函数；
[0035]当当前性能为低性能区间时，对应的过渡函数为折线函数。
[0036]可选地，根据数字音频信号的峰值包络电压确定音频功率放大器放大每一区间内的数字音频信号对应的供电电压值包括：
[0037]依据各个区间的峰值包络电压分别确定各个区间的净空电压；
[0038]在峰值包络电压上叠加对应的净空电压，得到音频功率放大器对应各个区间的供电电压。
[0039]可选地，在依据各个区间的峰值包络电压分别确定各个区间的净空电压中具体为：
[0040]y1＝p
·
x2+q
[0041]其中，y1为区间的净空电压，x为区间的峰值包络电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种音频功率放大器的供电电压控制方法，其特征在于，包括：接收并缓存当前数字音频信号，将所述数字音频信号划分为若干个区间，提取每一区间的数字音频信号的峰值包络电压；根据所述数字音频信号的峰值包络电压确定音频功率放大器放大所述每一区间内的数字音频信号对应的供电电压；当当前区间对应的供电电压与下一区间对应的供电电压不同时，在当前区间结束前，确定从当前区间对应的供电电压变化至下一区间对应的供电电压所采用的过渡函数，根据所述过渡函数和过渡时间生成过渡电压序列；输出所述过渡电压序列，以使得所述音频功率放大器的放大器控制模块根据所述过渡电压序列生成并向所述音频功率放大器输出过渡电压，使所述音频功率放大器的供电电压从当前区间对应的供电电压平滑过渡至下一区间对应的供电电压。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定从当前区间对应的供电电压变化至下一区间对应的供电电压所采用的过渡函数具体包括：依据当前的音频场景选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间和/或根据控制器的当前性能选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间，其中所述控制器用于产生所述音频功率放大器的供电电压序列。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据当前的音频场景选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间具体包括：获取当前的音频场景；若当前的音频场景为通话场景时，则将对应的过渡函数确定为折线函数；若当前的音频场景为音乐场景时，则将对应的过渡函数为SIGMOD函数；若当前的音频场景为电影/游戏场景时，则将对应的过渡函数为余弦函数。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据控制器的当前性能选择对应的过渡函数从当前区间过渡至下一区间具体包括：：获取控制器的当前性能；当所述当前性能为高性能区间时，对应的过渡函数为SIGMOD函数；当所述当前性能为中间性能区间时，对应的过渡函数为余弦函数；当所述当前性能为低性能区间时，对应的过渡函数为折线函数。5.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述数字音频信号的峰值包络电压确定音频功率放大器放大所述每一区间内的数字音频信号对应的供电电压值包括：依据各个区间的峰值包络电压分别确定各个区间的净空电压；在所述峰值包络电压上叠加对应的净空电压，得到所述音频功率放大器对应各个区间的供电电压。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述依据各个区间的峰值包络电压分别确定各个区间的净空电压中具体为：y1＝p
·
x2+q其中，y1为区间的净空电压，x为区间的峰值包络电压，p、q为常数。7.一种实现音频功率放大器的供电电压控制的控制器，其特征在于，包括：
缓存模块(100)，用于接收并缓存当前数字音频信号，所述数字音频信号被划分为若干区间，在不同区间中，音频信号的峰值包络电压不同；供电电压确定模块(200)，用于根据所述数字音频信号的峰值包络电压确定音频功率放大器放大所述每一区间内的数字音频信号对应的供电电压；区间过渡模块(300)，用于当当前区间对应的供电电压与下一区间对应的供电电压不同时，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁小江，王自振，蒲莉娟，连光，
申请(专利权)人：深圳市创成微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：