[发明专利]一种自检测故障并带备份输出的音频功放

说明书

提供一种双功率放大模块的音频功放，在内部某一模块发生故障时，可以直接切换到备用模块，从而保障广播系统的连续和安全。该音频功放中每一个模块的检测、开机自检和满负载检测，都能够作出无故障反馈或者直接显示故障信息，同时作日志记录，以便查询或进一步处理。该音频功放可自行发生检测信号用于功率放大模块的快速检测，自行发生的检测信号是频率在20Hz‑20kHz之间的正弦波，该正弦波由正弦信号发生单元45产生，并将频率为1kHz的正弦波作为检测信号优选方案。该音频功放对于输入音频功率放大模块前的信号，经过了数字前置放大单元44进行增益调节，以防止信号衰减影响检测。而且，数字前置放大单元44对检测信号的增益调节可变，其增益数值根据功放输出值而定。

技术领域

本发明涉及公共广播及扩音领域，尤其是一种自检测故障并带备份输出的音频功放。

背景技术

功放容易产生故障影响到广播系统正常工作

音频功率放大器，俗称“扩音机”，简称“音频功放”，它是公共广播系统、厅堂扩音系统中的基本设备，扮演着非常重要的角色，其主要功能是将来自信号源的弱信号进行放大，以驱动扬声器发出声音。一旦功放发生故障，扬声器将无法发声，传输的内容不能到达扬声器，整个公共广播、厅堂扩音系统就会瘫痪并无法正常工作，既不能保证系统业务连续，也有可能会产生安全性事件。

尤其是在广场、车站或者在较大的会议厅堂等人群聚集的场合需要集体疏散时，更容易产生因为某些广播信息不能被听众接收到而产生不必要的诸如踩踏之类的灾难。同时，在应对一些诸如特大雨雪、地震、海啸、洪水、泥石流等自然灾害时，公共广播系统必须保证正常工作，才能确保抢险救灾工作的顺利进行。

而音频功放在公共广播系统、厅堂扩音系统中却是最容易发生故障的设备，因为它需要高电压、高电流的驱动才能工作，往往会产生过温、过流、瞬时保护、元器件损坏等问题，很容易引起故障。

业内主流解决方案的缺点明显

为了解决上述问题，业内通用的解决方案为采用主备功放切换器。即采用多台音频功放，使用一备一、多备多、多备一的方法，将多台音频功放统一接入主备功放切换器，并将其中一台或多台音频功放设置为备音频功放。当其中一台或多台主音频功放发生问题时，直接切换到备音频功放。

其检测故障的原理为：通过对输入的音频信号和主/备功放输出的功率信号进行比对，得出检测结果。

但是，上述解决方案，需要使用多台音频功放，还要增加一台或多台主备音频功放切换器。系统冗余，设计架构臃肿，连接复杂，容易在系统连接过程中发生错误，从而造成备功放或主功放无法工作，使得整个公共广播、厅堂扩音系统停止运转，并不能解决上述问题。

而且，随着当前对环境污染行业的治理及国内国际经济形势波动等诸多方面因素影响，同时能源、运费、人力成本等持续上涨，很多包括铜、铝、铁、塑料等原材料的价格都在上涨，从而造成钣金、面板、变压器等传统生产材料的价格变得更高。与此同时，随着集成电路、数字电路的大规模应用，电子原件的材料成本却相对较低，若尽量采用集成电子原件来设计主备一体的音频功放，往往可以很好地控制成本。

因此，设计一种不改变传统功放使用习惯，将主备音频功放系统集成在一台功放内，连接简单，成本低廉，能自检测故障并带备份输出的音频功放，显得尤为迫切。

现有情况下最接近技术的分析与对比

目前，现有情况下最接近的技术方案为：申请号为CN201620070421.6的《自动切换数字主备切换器》（下文简称“对比文件1”）、申请号为CN201420638970.X的《一种功放主备切换器》（下文简称“对比文件2”）、申请号为CN201110132531.2的《一种音频功放自动切换电路及功放芯片》（下文简称“对比文件3”）和申请号为CN201410686162.5的《一种带有故障监控的功率放大器系统》（下文简称“对比文件4”）。