本發(fā)明涉及音頻信號處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種音頻信號放大設(shè)備，尤其涉及一種網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器。

背景技術(shù)：

目前普遍世面上的網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器一般采用定阻輸出方式,這類網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器以固定的阻抗形式輸出音頻功率信號，這就要求音箱按規(guī)定的阻抗進行配接，才能得到額定功率的輸出分配。這類網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器輸出功率高、傳輸效率高、諧波失真小，音質(zhì)好，但是不能出現(xiàn)輕載失配或重載失配的情況，否則會音箱揚聲器的正常工作甚至?xí)龤P聲器，因此定阻輸出方式的網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器僅能適用于近距離傳輸?shù)膽?yīng)用場景、例如家庭影院、舞臺等，其應(yīng)用場景不夠廣泛。

隨著技術(shù)的發(fā)展，市面上出現(xiàn)了定壓輸出型的網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器。這類網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器要求負載的額定電壓一定，其支持不同功率等級的揚聲器加入系統(tǒng)，其輸出電壓信號高，信號傳輸損壞小，因此適合遠距離傳輸?shù)膽?yīng)用場景。但是現(xiàn)有的定壓輸出型網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器因為晶體管的開關(guān)損耗普遍存在效率低的問題，低效率的功率放大器嚴(yán)重影響系統(tǒng)的整體性能。

因此，設(shè)計高效率的網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器對于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、減少電源消耗、節(jié)約系統(tǒng)成本都有十分重大意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器，其具有更高的效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器,其特征是：包括輸入濾波電路、電源電路、信號調(diào)制電路、功率放大電路、輸出濾波電路，其中輸入濾波電路的輸出端連接信號調(diào)制電路的輸入端，信號調(diào)制電路的輸出端連接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端連接輸出濾波電路的輸入端。

作為優(yōu)選方案：所述輸入濾波電路包括電容c26，電容c26、電阻r42、電阻r40、電容c27、電阻r41以及電阻r35依次串聯(lián)，電容c26的另一端為音頻信號的輸入端，電阻r45的一端連接音頻信號輸入端且其另一端接地，電容c30的一端電阻r40和電阻r42的連接點連接，電容c30的另一端接地，電阻r40與電容c27的連接點輸入濾波電路的第一輸出端，電容c33與電容c34串聯(lián)，電容c33的另一端與電容c27和電阻的r41的連接點連接，電容c34的另一端接地，電容c33與電容c34的連接點引出輸入濾波電路的第二輸出端。

作為優(yōu)選方案：電源電路包括全橋整流電路，所述全橋整流電路的輸出端連接有濾波整形電路。

作為優(yōu)選方案：信號調(diào)制電路包括數(shù)字功放芯片u4，u4的型號為irs2092，u4的3號腳與輸入濾波電路的第一輸出端連接，u4的4號腳與輸入濾波電路的第二輸出端連接。

作為優(yōu)選方案：功率放大電路包括n溝道增強型的場效應(yīng)管q4a和q4b，q4a的柵極通過電阻r53連接u4的11號腳，q4a的源極通過電容c59接地，q4a的漏極連接u4的13號腳，q4b的柵極通過電阻r48連接u4的14號腳，q4b的源極連接q4a的漏極，q4b的漏極通過電阻r46連接u4的15號腳。

作為優(yōu)選方案：輸出濾波電路包括電感l(wèi)1，電感l(wèi)1的第一端連接u4的13號腳，電阻r50的一端連接l1的第二端且其另一端接地，電阻r52與電容c57串聯(lián)，電阻r52的另一端連接l1的第二端，電容c57的另一端接地，電容c37的一端連接l1的第二端且其另一端接地。

作為優(yōu)選方案：還包括保護電路與省電模式電路，保護電路與省電模式電路包括npn型的三極管q9、q11以及pnp型的三極管q7、q10，q11的集電極連通u4的5號腳,q11的基集與發(fā)射極之間連接有電容c61，三極管q9的集電極通過電阻r79連接q11的基集，q9的集電極通過電阻r71接地，q9的基集與發(fā)射極之間連接電阻r76，電阻r72的一端連接整流二極管d17的陽極，d17的陰極連接電源，三極管q7的集電極通過電阻r80連接q11的基集，q7的基集接地，三極管q10的發(fā)射極連接q7的基集，q10的集電極連接q7的集電極，q10的基集連接q7的發(fā)射極，電容c62的一端連接q10的基集且其另一端接地，電阻r81與電容c62并聯(lián)，電阻r73的一端與q10的基集連接，其另一端連接電感l(wèi)1的第二端。

作為優(yōu)選方案：信號指示電路包括led1、led2和led3，led1的正極通過電阻r91連接電源，led1、led2和led3的負極并聯(lián)接地。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是：該種網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器采用新型數(shù)字功放電路，該電路包含對音頻進行400khz高頻調(diào)制，將含有高頻載波信號的音頻再推送到高頻場效應(yīng)管進行放大，采用特殊設(shè)計的變壓器，直接濾除400khz的高頻，還原原本音頻信號定壓100v輸出，通過定壓喇叭進行播音。該放大器工作在開關(guān)狀態(tài)，效率可以達到95%以上，極大的節(jié)約能源；另外，該放大器還增加了省電模式，當(dāng)沒有外部信號時，mcu檢測到低電平信號，整機進入省電模式，除了mcu還有供電，其它所有電路斷電，當(dāng)檢測到外部信號，整機在20ms內(nèi)又自動恢復(fù)供電，實現(xiàn)節(jié)約能源目的。

附圖說明

圖1為網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器的電路原理圖。

圖2為輸入濾波電路的電路圖；

圖3為電源電路的電路圖；

圖4為信號調(diào)制電路；

圖5為保護電路與省電模式電路的電路圖；

圖6為輸出濾波電路的電路圖；

圖7為信號指示電路的電路圖。

具體實施方式

參照圖1，一種網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器,包括輸入濾波電路、電源電路、信號調(diào)制電路、保護電路與省電電路、功率放大電路、輸出濾波電路以及信號指示燈電路。其中輸入濾波電路的輸出端連接信號調(diào)制電路的輸入端，信號調(diào)制電路的輸出端連接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端連接輸出濾波電路的輸入端。

參照圖2，輸入濾波電路包括電容c26，電容c26、電阻r42、電阻r40、電容c27、電阻r41以及電阻r35依次串聯(lián)，電容c26的另一端為音頻信號的輸入端，電阻r45的一端連接音頻信號輸入端且其另一端接地，電容c30的一端電阻r40和電阻r42的連接點連接，電容c30的另一端接地，電阻r40與電容c27的連接點引出節(jié)點a1，電容c33與電容c34串聯(lián)，電容c33的另一端與電容c27和電阻的r41的連接點連接，電容c34的另一端接地，電容c33與電容c34的連接點引出節(jié)點b1。

該部分電路的工作原理和作用為：網(wǎng)絡(luò)音頻模擬信號經(jīng)in口輸入，r45為旁路電阻，防止輸入信號開路；c26為輸入隔直電容，隔離前級直流；r42與c30組成高通濾波器，濾除100hz以下低頻信號。這樣從高通濾波器的輸出端就會輸出頻率在100hz以上的高頻信號。

參照圖3，電源電路包括全橋整流電路，acin1為電源接頭，用于連接市電，全橋整流電路的兩個輸入端分別連接電源接頭的兩個接線端，電容c38與電容c52串聯(lián)，電容c38的另一端連接全橋整流電路的第一輸出端v+，電容c52的另一端連接全橋整流電路的第二輸出端v-，電容c39與電容c53串聯(lián)，電容c39的另一端連接全橋整流電路的第一輸出端，電容c53的另一端連接全橋整流電路的第二輸出端。電容c38和電容c52的連接點與電容c39和電容c53的連接點連接，電容c38和電容c52的連接點接地。

該部分電路的工作原理和作用為：br1為全橋橋堆，內(nèi)部為4個二極管組成，通過二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電轉(zhuǎn)換成有正負極的直流電，再通過c39、c53、c38、c52通過并聯(lián)構(gòu)成濾波整形電路，過濾掉整流后殘留的交流電，還能起到整形的作用，利用電容器的充放電特性使全橋整流電路的輸出電壓穩(wěn)定于一平滑平均值。這樣，電源電路可以向網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器提供穩(wěn)定可靠的工作電源。

參照圖4，信號調(diào)制電路包括數(shù)字功放芯片u4，u4的型號為irs2092。u4的3號腳引出節(jié)點a2,u4的4號腳引出節(jié)點b2，節(jié)點a1與節(jié)點a2連接，節(jié)點b1與節(jié)點b2連接。u4的1號腳與p溝道增強型的場效應(yīng)管q5的源極連接，q5的漏極引出節(jié)點e1,q5的柵極連接u4的5號腳。電阻r61的一端連接q5的柵極，其另一端引出節(jié)點c1。整流二極管d10的陰極連接u4的1號腳且其陽極接地，電容c31與d10并聯(lián)，電阻r36的一端連接u4的1號腳且其另一端接地。u4的2號腳接地，u4的6號腳連接電阻r62，電阻r62的另一端引出電源接點v-。整流二極管d14的陽極連接u4的6號腳且其陰極接地，電容c58與d14并聯(lián)，電容c25的正極連接u4的5號腳且其負極連接u4的6號腳。u4的8號腳通過電阻r58連接電源接點v-，u4的7號腳通過電阻r57連接其8號腳。

u4的9號腳通過電阻r59連接電源接點v-，u4的10號腳連接電源接點v-。u4的12腳通過電阻r54連接其9號腳，電容c36的正極連接u4的12且其負極連接u4的10號腳。npn型的三極管q6的發(fā)射極通過電阻r55連接u4的12號腳，q6的集電極通過電阻r66接地，整流二極管d15的陰極連接q6的基集且其陽極接地，電容c60與d15并聯(lián)，電阻r60的一端連接q6的基集且其另一端接地。

u4的13號腳引出節(jié)點g1，二極管d11的陰極連接u4的15號腳且其陽極連接電阻r56，電阻r56的另一端連接三極管q6的發(fā)射極。u4的13號腳通過電阻r34連接其3號腳，電容c28的一端連接u4的15號腳且其另一端連接u4的13號腳。電阻r47的一端連接u4的13號腳且其另一端連接u4的16號腳。

信號調(diào)制電路的工作原理和作用為：經(jīng)過高通濾波電路濾波后的網(wǎng)絡(luò)音頻模擬信號分別從u4的in-腳和comp腳輸入，信號調(diào)制由u4完成，經(jīng)過信號調(diào)制電路的作用后，網(wǎng)絡(luò)音頻模擬信號被信號被轉(zhuǎn)化成pwm的數(shù)字信號。

功率放大電路包括n溝道增強型的場效應(yīng)管q4a和q4b。q4a的柵極通過電阻r53連接u4的11號腳，q4a的源極通過電容c59接地，q4a的漏極連接u4的13號腳。電容c72與電容c59并聯(lián)。q4a的源極引出電源接點v-。q4b的柵極通過電阻r48連接u4的14號腳，q4b的源極連接q4a的漏極，q4b的漏極通過電阻r46連接u4的15號腳。二極管d3的陰極連接q4b的漏極，二極管d3的陽極連接電阻r43，電阻r43的另一端u4的16號腳。電阻r44的一端連接d3的陽極且其另一端連接u4的15號腳。電容c29的一端連接q4b的漏極且其另一端接地，電容c70與電容c29并聯(lián)。q4b的漏極引出電源接點v+。電容c71的一端連接q4b的漏極且其另一端連接q4a的源極。電容c32與電阻r49串聯(lián)，電容c32的另一端連接q4b的漏極，電阻r49的另一端連接u4的13號腳。電容c56與電阻r51串聯(lián)，電容c56的另一端連接q4a的源極，電阻r51的另一端連接u4的13號腳。

功率放大電路的工作原理和作用為：q4a與q4b組成推挽升壓電路，在u4輸出的控制下，q4a與q4b交替導(dǎo)通，將u4傳過來的pwm信號進行功率放大。由于是pwm信號控制，q4a與q4b都分別工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，而不會處于放大狀態(tài)。在此狀態(tài)下q4a和q4b是不耗電的，因為飽和時只有電流沒有管壓降，因此沒有功耗；當(dāng)電力電子器件工作在截止?fàn)顟B(tài)時只有壓降沒有電流，也沒有功耗。

而傳統(tǒng)的功率放大電路，采用變壓器來升壓以放大信號，變壓器本身會有渦流損耗，模擬音頻信號的頻率越高，變壓器的渦流損耗就越大，另外，傳統(tǒng)的功率放大電路由于是采用模擬信號（高低交替的連續(xù)電壓信號）來控制場效應(yīng)管，場效應(yīng)管在切換導(dǎo)通、截止?fàn)顟B(tài)時不可避免會經(jīng)過放大狀態(tài)，場效應(yīng)管工作在放大狀態(tài)時，器件有管壓降和電流，此時將會產(chǎn)生較大的功耗。

而本實施例中功率放大電路采用推挽升壓電路，克服了變壓器的損耗問題；另外，由于場效應(yīng)管的開關(guān)損耗極小，使得該音頻功率放大器的效率達到95%，比一般的音頻功率放大器高出很多。該網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器具有更高的穩(wěn)定性和整體性能。

參照圖5，保護電路與省電模式電路包括npn型的三極管q9、q11以及pnp型的三極管q7、q10。二極管d16的陰極連接三極管q11的集電極，d16的陽極引出節(jié)點c2，節(jié)點c2連接節(jié)點c1,q11的發(fā)射極連接電源vss，q11的基集與發(fā)射極之間連接有電容c61。開關(guān)s1的一端通過電阻r77連接q11的基集，開關(guān)s1的另一端接地。整流二極管d18的陽極連接電阻r78，電阻r78的另一端連接q11的基集，d18的陰極引出電源接點v+。三極管q9的集電極通過電阻r79連接q11的基集，q9的發(fā)射極連接電源vss，q9的集電極通過電阻r71接地，q9的基集與發(fā)射極之間連接電阻r76，電阻r72的一端連接整流二極管d17的陽極，d17的陰極引出電源接點v+。三極管q7的集電極通過電阻r80連接q11的基集，q7的基集接地。三極管q10的發(fā)射極連接q7的基集，q10的集電極連接q7的集電極，q10的基集連接q7的發(fā)射極。電容c62的一端連接q10的基集且其另一端接地。電阻r81與電容c62并聯(lián)。電阻r73的一端與q10的基集連接，其另一端引出節(jié)點d2和節(jié)點f1。

保護電路與省電模式電路的工作原理和作用為：

a.輸出直流保護：r73連接到功率放大電路的輸出端，若功率放大電路輸出端有直流輸出，通過r73傳到c62進行積分，達到閾值后，正壓q7導(dǎo)通q10截止，負壓q10導(dǎo)通q7截至，任意一個導(dǎo)通后，通過r80傳一個正電壓信號使q11導(dǎo)通，觸發(fā)u4保護，停止輸出信號；

b.過壓欠壓保護，d17、d18穩(wěn)壓管負極接電源正極，當(dāng)電源電壓高于設(shè)定值，d18反向擊穿，通過r78傳一個正電壓信號使q11導(dǎo)通，觸發(fā)u4保護，停止輸出信號。當(dāng)電源電壓低于設(shè)定值，d17不反向擊穿，q9失去正電壓信號，通過r71、r79傳一個正電壓信號使q11導(dǎo)通，觸發(fā)u4保護，停止輸出信號；

c.過溫保護，當(dāng)溫度超過設(shè)定值，s1閉合，通過r77傳一個正電壓信號使q11導(dǎo)通，觸發(fā)u4保護，停止輸出信號；

d.當(dāng)沒有外部音頻信號輸入時，mcu檢測到低電平信號，整機進入省電模式，除了mcu還有供電，其他所有電路斷電，當(dāng)有外部音頻信號輸入時，mcu檢測到高電平信號，整機又在20ms內(nèi)自動恢復(fù)供電，實現(xiàn)節(jié)約能源的目的。

保護電路與省電模式電路一來可以防止網(wǎng)絡(luò)音頻功率放大器工作在異常狀態(tài)，二來可以節(jié)省電能。

參照圖6，輸出濾波電路包括電感l(wèi)1，電感l(wèi)1的第一端引出節(jié)點g2，節(jié)點g2連接節(jié)點g1，l1的第二端連接接頭h5。l1的第二端引出節(jié)點d1，接點d1連接節(jié)點d2。電阻r50的一端連接l1的第二端且其另一端接地。電阻r52與電容c57串聯(lián)，電阻r52的另一端連接l1的第二端，電容c57的另一端接地。二極管d12的陽極連接l1的第二端且其陰極引出電源接點v+。二極管d13的陰極連接l1的第二端且其陽極引出電源接點v-。電容c37的一端連接l1的第二端且其另一端接地。

該部分電路的工作原理和作用為：l1與c37組成低通濾波器，將高頻載波濾除，還原模擬音頻信號，輸出傳至喇叭發(fā)聲。r50為輸出開路保護電阻，保證在沒有接喇叭的情況下，輸出仍然可以正常。r52、c57防止輸出自激，濾除殘余高頻信號。d12、d13為輸出鉗位電路，保證輸出信號不高于電源電壓，同時電感與電容都是儲能元件，為防止關(guān)機后仍有剩余能量在輸出，通過d12、d13可將其放掉。

參照圖7，信號指示電路包括led1、led2和led3。led1的正極通過電阻r91連接dc12v電源，led1、led2和led3的負極并聯(lián)接地，led2的正極連接電阻r92，電阻r92的另一端引出節(jié)點f2，節(jié)點f2連接節(jié)點f1；led3的正極連接電阻r93，電阻r93的另一端引出節(jié)點e2，節(jié)點e2連接節(jié)點e1。

led1為電源指示燈，在打開電源的時候亮。

led2為信號指示燈，在輸出有信號的時候亮。

led3為保護指示燈，在保護電路動作的時候會亮。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。