[发明专利]对扬声器输出的控制

说明书

技术领域

本发明涉及对扬声器输出的控制。

背景技术

扬声器是用于将电能转换为声能的设备。

然而，施加于扬声器的大多数电能将导致热耗散，热耗散引起许多共同的扬声器缺陷。为了防止热损伤(永久的或临时的)，期望测量扬声器的音圈温度，并调节输入，使得该温度不大于特定极限。

用于估计音圈温度的一种方法是，使用扬声器的数学模型，以根据向扬声器发送的电信号来预测音圈温度的值，该扬声器的数学模型使用了许多预估参数，例如参见Audio Eng.Soc.52，3-25中，Klippel，W.，2004“Nonlinear Modeling of the Heat Transfer in Loudspeakers”。

一种不同的方法是，使用评价频率下的音调，直接测量音圈中的电流和电压，并且基于这些测量来估计音圈温度。在Proceedings of the 98th AES Convention，5 Paris.页码4001的Behler，Gottfried；U.；Arimont，T.“Measuring the Loudspeaker′s Impedance During Operation for the Evaluation of the Voice Coil Temperature”中获得了这种方法。

根据测量得到的电压和电流确定扬声器的DC电阻(也被称作Re)。对于超过扬声器的谐振频率的频率，DC电阻被估计为在最小阻抗附近的阻抗的实部的平均值。因为DC阻抗取决于音圈的温度，所以可以根据DC阻抗确定温度。

此外，US6490981采用了这种方法。该专利公开了一种限制施加于扬声器的功率的方法。在该方法中，对施加于扬声器的电压和电流进行测量，并直接计算瞬态功率，将该瞬态功率用于控制输入信号的电平，其中该输入信号驱动为扬声器供电的放大器。当施加于扬声器的功率超过预定阈值时，减小针对功率放大器的输入电平，直到测量得到的功率降到阈值以下为止。还公开了一种方法，用于根据扬声器的电压和电流间接地确定音圈温度，并且当温度超过预定阈值时，减小针对扬声器的功率。

因此，用于音圈温度控制的当今方法对源信号施加了衰减。例如，可以利用与音圈温度随时间的变化类似的相反特性施加增益因子。在信号被拆分成不同频带的情况下，可以使用更复杂的增益控制方案，并且可以将分离的增益因子用于不同的频带。

基于自适应增益的音圈温度控制机制可以带来令人不悦的音频伪迹，比如砰(pumping)。此外，完整信号(或者，在多带方法情况下的频带)受增益控制的影响，甚至没有造成音圈发热的较低幅度段也受增益控制的影响。

US2004/0178852公开了一种方法，响应于确定的音圈温度或测量的输出功率增大，使用衰减器限制施加于扬声器的功率。

发明内容

根据本发明，提供了一种根据权利要求1所述的扬声器驱动电路。

本发明提供了一种扬声器驱动电路，包括：

动态范围压缩器，用于在至所述动态范围压缩器的输入信号与来自所述动态范围压缩器的输出信号之间实现非线性增益函数，所述动态范围压缩器函数具有在输入阈值电平(20)以下的第一增益部分和在所述输入阈值电平以上的第二增益部分；

扬声器驱动器，用于基于所述动态范围压缩器的输出来驱动扬声器；以及

控制单元，用于根据控制信号并且按照仅针对高幅度或高功率输入信号而影响增益函数的方式来控制所述动态范围压缩器的操作参数，所述控制信号表示估计的音圈温度、功耗或声失真电平，其中，受控制的所述动态范围压缩器的操作参数是输入阈值电平或第二增益部分的斜率。

扬声器驱动电路还可以包括：温度估计单元，用于估计所述扬声器的音圈温度，在这种情况下，根据估计的音圈温度控制DRC的操作参数。

扬声器驱动电路还可以包括用于估计诸如功耗或声失真测量等其它标准的模块，在这种情况下，根据这些标准控制DRC的操作参数，以保持电池或相应地避免信号失真。

本发明提供了一种电路，该电路调整动态范围压缩(DRC)模块的参数，来控制扬声器，以例如防止热损伤，减少功耗或减少扬声器的信号失真。这样的话，与使用基于增益的方法时相比，使用该控制机制时，用户感知到较少的侵入效应(intrusive effect)。DRC仅影响信号的高幅度峰值，并且保持信号的低幅度部分完好无缺。例如，“高幅度信号”意味着比设计的最大输入信号大40％的输入信号(从幅度或功率方面测量)。换句话说，作为压缩或限制函数，不改变小信号增益函数，但是改变大信号增益函数。