專(zhuān)利名稱(chēng)：音頻電路系統(tǒng)保護(hù)電路及采用該保護(hù)電路的音頻電路系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻電路系統(tǒng)保護(hù)電路及采用該保護(hù)電路的音頻電路系統(tǒng)，尤其涉及 一種陶瓷揚(yáng)聲器用的音頻電路系統(tǒng)保護(hù)電路及采用該保護(hù)電路的音頻電路系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
如今的便攜式設(shè)備需要更小、更薄、更省電的電子元器件，如設(shè)計(jì)小巧的手機(jī)，動(dòng) 圈式揚(yáng)聲器成為了制造商能否生產(chǎn)出超薄手機(jī)的制約因素。在這一需求的推動(dòng)下，陶瓷或 壓電揚(yáng)聲器迅速興起，成為動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的替代方案。陶瓷揚(yáng)聲器能以超薄、緊湊的封裝提 供極具競(jìng)爭(zhēng)力的聲壓電平(SPL)，具有取代傳統(tǒng)的動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的巨大潛力。通常音頻電路系統(tǒng)包括相互串接設(shè)置的功率放大單元和陶瓷揚(yáng)聲器單元組成，如 圖1所示。在該音頻電路系統(tǒng)1中，其包括一電源單元11、一功率放大單元13及一陶瓷揚(yáng) 聲器單元15。在該音頻電路系統(tǒng)1中，該電源單元11提供電能至該音頻電路系統(tǒng)1，驅(qū)動(dòng)該功率 放大單元13及該陶瓷揚(yáng)聲器單元15工作。該功率放大單元13及該陶瓷揚(yáng)聲器單元15相 互串接設(shè)置，該功率放大單元13放大該陶瓷揚(yáng)聲器單元15產(chǎn)生的音頻信號(hào)。在該音頻電 路系統(tǒng)1中，根據(jù)該陶瓷揚(yáng)聲器單元15自身的物理特性，該陶瓷揚(yáng)聲器單元15本質(zhì)相當(dāng)于 電容負(fù)載，該陶瓷揚(yáng)聲器15的結(jié)構(gòu)要求功率放大單元13驅(qū)動(dòng)大電容負(fù)載，并在較高的頻率 下輸出更大的電流，同時(shí)保持高輸出電壓，其等效的電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示?，F(xiàn)有的陶瓷揚(yáng)聲器電容約為lmF，未來(lái)的陶瓷揚(yáng)聲器還可能具有更大電容，然而依 據(jù)電容電路高頻電阻值較低的特性，如圖3所示。隨著傳播信號(hào)頻率的增加，該陶瓷揚(yáng)聲 器單元15的阻值對(duì)應(yīng)減小，如此會(huì)導(dǎo)致整個(gè)音頻電路系統(tǒng)1在播放高頻信號(hào)時(shí)輸出電流 過(guò)大，同時(shí)由于高頻段的聲壓輸出較高會(huì)使頻響曲線(xiàn)不平坦。更重要的是，由于電流過(guò)大， 也容易導(dǎo)致陶瓷片發(fā)熱而燒毀，對(duì)功放的保護(hù)也不夠大大降低整個(gè)音頻電路系統(tǒng)1的可靠 性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)音頻電路系統(tǒng)在播放高頻信號(hào)時(shí)輸出電流過(guò)大、頻響曲線(xiàn)不平坦及 陶瓷揚(yáng)聲器容易損壞而導(dǎo)致可靠度低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種有效降低在播放高頻信號(hào)時(shí) 輸出電流、頻響曲線(xiàn)趨于平坦及陶瓷揚(yáng)聲器可靠度高的音頻電路系統(tǒng)實(shí)為必要?！N用于音頻電路系統(tǒng)的保護(hù)電路，該保護(hù)電路與該功率放大單元和陶瓷揚(yáng)聲器 單元串接設(shè)置，形成限流或者分壓作用。作為上述音頻電路系統(tǒng)保護(hù)電路的進(jìn)一步改進(jìn)，該保護(hù)電路包括一具正溫度特性 的電阻。作為上述音頻電路系統(tǒng)保護(hù)電路的進(jìn)一步改進(jìn)，該保護(hù)電路包括一串接設(shè)置的電 阻和電感。作為上述音頻電路系統(tǒng)保護(hù)電路的進(jìn)一步改進(jìn)，該保護(hù)電路包括一電感。
一種音頻電路系統(tǒng)，包括串接設(shè)置的功率放大單元、陶瓷揚(yáng)聲器單元和保護(hù)電路， 該保護(hù)電路與該功率放大單元和陶瓷揚(yáng)聲器單元串接設(shè)置，形成限流或者分壓作用。作為上述音頻電路系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該保護(hù)電路包括一具正溫度特性的電阻。作為上述音頻電路系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該具正溫度特性的電阻是鈦酸鋇基PTC熱 敏陶瓷。作為上述音頻電路系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，該音頻電路系統(tǒng)還包括一電源單元。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的音頻電路系統(tǒng)中，進(jìn)一步增加設(shè)置電感、電阻等分壓或 者限流元件，形成保護(hù)電路，增大整個(gè)音頻電路系統(tǒng)的負(fù)載，保護(hù)整個(gè)音頻電路系統(tǒng)在傳播 高頻信號(hào)時(shí)，電流過(guò)大造成的破壞影響，進(jìn)一步提高了整個(gè)音頻電路系統(tǒng)的可靠度。。


圖1是一種與本發(fā)明相關(guān)的音頻電路系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1所示音頻電路系統(tǒng)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2所示音頻電路系統(tǒng)中陶瓷揚(yáng)聲器等效的電容電路信號(hào)頻率與電流關(guān)系 曲線(xiàn)圖。圖4是本發(fā)明第一種實(shí)施方式所揭示的音頻電路系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4所示音頻電路系統(tǒng)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明第二種實(shí)施方式所揭示的音頻電路系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖6所示音頻電路系統(tǒng)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖7所示音頻電路系統(tǒng)中的電容電路信號(hào)頻率與電流關(guān)系曲線(xiàn)圖。圖9是本發(fā)明第三種實(shí)施方式所揭示的音頻電路系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的音頻電路系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖4，是本發(fā)明第一種實(shí)施方式所揭示的音頻電路系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)示意圖。 該音頻電路系統(tǒng)2是一種實(shí)現(xiàn)聲音信號(hào)與電信號(hào)轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。該音頻電路系統(tǒng)2包括一電 源單元21、一功率放大單元23、一陶瓷揚(yáng)聲器單元25及一保護(hù)電路27。該電源單元21為 該整個(gè)音頻電路系統(tǒng)2提供電能。該功率放大單元23是把來(lái)自信號(hào)源的電信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)陶瓷揚(yáng)聲器發(fā)出聲 音，其由多個(gè)功能性芯片或者模塊按照設(shè)定的布圖方案設(shè)計(jì)而成，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大處理。該功 率放大單元23的接收端(圖未示)接收信號(hào)源的音頻信號(hào)，經(jīng)放大處理后自輸出端(圖未 示)傳輸至該陶瓷揚(yáng)聲器單元25。該陶瓷揚(yáng)聲器單元25是一將薄的多層壓電陶瓷片附著在薄的金屬片上，組合成 振動(dòng)膜，固定在框架上的振動(dòng)膜經(jīng)施加一定激勵(lì)電場(chǎng)后，振動(dòng)膜被驅(qū)動(dòng)后產(chǎn)生振動(dòng)，從而推 動(dòng)空氣以輻射聲音。該陶瓷揚(yáng)聲器單元25與該功率放大單元23串接設(shè)置，共同形成該音 頻電路系統(tǒng)2的發(fā)聲部分。該功率放大單元23放大該陶瓷揚(yáng)聲器單元25的音頻信號(hào)。其 中，該陶瓷揚(yáng)聲器單元25在該功率放大單元23驅(qū)動(dòng)端的等效阻抗可以近似為主要由一個(gè) 大電容組成的RLC電路，如圖5所示。在音頻頻率范圍內(nèi)，該陶瓷揚(yáng)聲器單元25通常呈現(xiàn) 容性。根據(jù)陶瓷揚(yáng)聲器單元25的容抗(Xe)特性與頻率(f)變化之間的關(guān)系式(1)
Xc = 1/2 π fc通過(guò)該公式可知，該陶瓷揚(yáng)聲器單元25的電容特性決定了容抗隨頻率的提高而 降低。該保護(hù)電路27是一限流保護(hù)電路，其串設(shè)于該音頻電路系統(tǒng)2，保護(hù)該音頻電路 系統(tǒng)2的發(fā)聲部分免于損壞。該保護(hù)電路27是一具顯著的正溫度特性的電阻R1，即當(dāng)環(huán) 境溫度升高時(shí)其電阻值隨之增加的特性，如鈦酸鋇基PTC熱敏陶瓷等。該音頻電路系統(tǒng)2 傳播音頻信號(hào)的頻率與電流的關(guān)系如圖6所示，當(dāng)電阻Rl串接于音頻電路系統(tǒng)2時(shí)，當(dāng)功 率放大電路23輸出功率增加時(shí)，通過(guò)該電阻Rl的電流增加而使溫度升高，溫度的升高導(dǎo)致 該電阻Rl的阻值對(duì)應(yīng)增加，使得整個(gè)音頻電路系統(tǒng)2的負(fù)載電阻增大，負(fù)載電阻的增大又 導(dǎo)致輸出電流的減小，亦即控制通過(guò)該陶瓷揚(yáng)聲器單元25的電流不至于過(guò)大，起到限流作 用。在該音頻電路系統(tǒng)2中，串接設(shè)置一具正溫度特性的電阻R1，形成限流保護(hù)電路 27。當(dāng)該音頻電路系統(tǒng)2工作于高頻信號(hào)時(shí)，由于組成該限流作用保護(hù)電路27的具正溫度 特性的電阻Rl的阻值隨頻率信號(hào)的增加而增大，所以使得該音頻電路系統(tǒng)2在傳播高頻信 號(hào)時(shí)，整個(gè)音頻電路系統(tǒng)2的負(fù)載阻值增加，也就是說(shuō)，該保護(hù)電路27的限流作用使得該陶 瓷揚(yáng)聲器單元25的電流隨信號(hào)頻率的增加而逐漸不會(huì)繼續(xù)增大，避免該功率放大單元23 及該陶瓷揚(yáng)聲器單元25的不會(huì)因流經(jīng)其的電流過(guò)大，引起的陶瓷片發(fā)熱燒毀及頻響曲線(xiàn) 不平坦等缺陷，保證該音頻電路系統(tǒng)2的可靠度。相較于現(xiàn)有技術(shù)，在該音頻電路系統(tǒng)2中設(shè)置起限流作用的電阻Rl作為保護(hù)電 路，保證該音頻電路系統(tǒng)2的在傳播高頻信號(hào)時(shí)，工作電流不會(huì)過(guò)大引起的缺陷，有效提高 該音頻電路系統(tǒng)2的可靠度。再請(qǐng)參閱圖7，是本發(fā)明所揭示音頻電路系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)示意圖。 在該音頻電路系統(tǒng)3中，該功率放大單元(圖未示)及該陶瓷揚(yáng)聲器單元(圖未示)所串接 形成的發(fā)聲部分等效于一電容Cl。該音頻電路系統(tǒng)3同樣包括一串接設(shè)置的保護(hù)電路(未 標(biāo)示)，與上一實(shí)施方式的區(qū)別在于該保護(hù)電路包括串接設(shè)置的一電阻R2和一電感Li。該保護(hù)電路中的電阻R2和電感Ll串聯(lián)，隨著頻率信號(hào)的增加，該電感Ll的感抗 亦對(duì)應(yīng)越來(lái)越高，亦即增加該音頻電路系統(tǒng)3的負(fù)載對(duì)應(yīng)增加，從而對(duì)陶瓷揚(yáng)聲器單元分 壓，進(jìn)而降低經(jīng)過(guò)陶瓷揚(yáng)聲器單元的電流和過(guò)多的高頻聲壓，其中該音頻電路系統(tǒng)3的音 頻信號(hào)與電流之間的關(guān)系曲線(xiàn)圖如圖8所示，該電阻R2和Ll 一起用以防止電路中電流過(guò) 大，起到限流作用以保護(hù)功率放大單元。可見(jiàn)，在該音頻電路系統(tǒng)3中，進(jìn)一步增加串接設(shè)置電感Li，通過(guò)該電感配合該 電阻R2形成保護(hù)電路，保護(hù)整個(gè)音頻電路系統(tǒng)在傳播高頻信號(hào)時(shí)，電流過(guò)大造成的破壞影 響，進(jìn)一步提高了整個(gè)音頻電路系統(tǒng)3的可靠度。再請(qǐng)參閱圖9，是本發(fā)明所揭示音頻電路系統(tǒng)的第三種實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)示意 圖。該實(shí)施方式與第二實(shí)施方式的區(qū)別在于該音頻電路系統(tǒng)4的保護(hù)電路僅包括一串接 設(shè)置的電感L2。當(dāng)該音頻電路系統(tǒng)4工作時(shí)，尤其在傳播高頻信號(hào)時(shí)，根據(jù)電感L2的自身特性，隨 音頻信號(hào)的頻率增加，該電感L2的等效電阻阻值亦對(duì)應(yīng)增加，從而使得整個(gè)音頻電路系統(tǒng) 4的負(fù)載增加，降低流經(jīng)陶瓷揚(yáng)聲器單元和功率放大單元的電流，起到限流作用，有效保護(hù)陶瓷揚(yáng)聲器單元和功率放大單元，提高整個(gè)音頻電路系統(tǒng)4的可靠度，進(jìn)一步帶來(lái)有益效^ ο綜上所述，所述音頻電路系統(tǒng)2、3及4中增加限流/分壓保護(hù)電路，降低流經(jīng)陶瓷 揚(yáng)聲器單元的電流和過(guò)多的高頻聲壓，防止電路中電流過(guò)大限制電流，保護(hù)功率放大單元。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施案例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于音頻電路系統(tǒng)的保護(hù)電路，其特征在于該保護(hù)電路與一功率放大單元和一陶瓷揚(yáng)聲器單元串接設(shè)置，形成限流或者分壓作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于該保護(hù)電路包括一具正溫度特性的 電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于該保護(hù)電路包括一串接設(shè)置的電阻 和電感。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)電路，其特征在于該保護(hù)電路包括一電感。
5.一種音頻電路系統(tǒng)，包括串接設(shè)置的功率放大單元和陶瓷揚(yáng)聲器單元，其特征在于 進(jìn)一步包括保護(hù)電路，該保護(hù)電路與該功率放大單元和陶瓷揚(yáng)聲器單元串接設(shè)置，形成限 流或者分壓作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的音頻電路系統(tǒng)，其特征在于該保護(hù)電路包括一具正溫度特 性的電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的音頻電路系統(tǒng)，其特征在于該具正溫度特性的電阻是鈦酸 鋇基PTC熱敏陶瓷。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的音頻電路系統(tǒng)，其特征在于該保護(hù)電路包括一串接設(shè)置的 電阻和電感。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的音頻電路系統(tǒng)，其特征在于該保護(hù)電路包括一電感。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的音頻電路系統(tǒng)，其特征在于其特征在于該音頻電路系統(tǒng) 還包括一電源單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于音頻電路系統(tǒng)的保護(hù)電路及采用該保護(hù)電路的音頻電路系統(tǒng)。該音頻電路系統(tǒng)包括串接設(shè)置的功率放大單元、陶瓷揚(yáng)聲器單元和保護(hù)電路，該保護(hù)電路與該功率放大單元和陶瓷揚(yáng)聲器單元串接設(shè)置，形成限流或者分壓作用。本發(fā)明的保護(hù)電路及采用該保護(hù)電路的音頻電路系統(tǒng)具有降低流經(jīng)陶瓷揚(yáng)聲器單元和功率放大單元的電流，起到限流作用，有效保護(hù)陶瓷揚(yáng)聲器單元和功率放大單元，提高整個(gè)音頻電路系統(tǒng)的可靠度的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04R3/00GK101959100SQ201010182769
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
發(fā)明者嚴(yán)緒東, 黃興志 申請(qǐng)人:瑞聲聲學(xué)科技(深圳)有限公司;瑞聲光電科技(常州)有限公司