CN109787568A - 一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，由蓄电池供电，包含有，前级处理电路单元；音频分配电路单元，其用于接收来自所述前级处理电路单元的所述音频处理输出信号并且将所述音频处理输出信号一分多处理，多路输出音频分配输出信号；静音控制电路单元，其用以接收来自外部提供的地/开输入信号并且根据所述地/开输入信号的状态输出静音控制信号；以及，D类功放电路单元。本发明的优点在于：（1）蓄电池供电。（2）采用效率较高的D类功放。（3）提供静音控制功能。（4）提供直流电压输出保护，负载短路保护、过载保护等等。

Description

一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构

技术领域

本发明涉及一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，针对机载设备中用于应急离机***的基于蓄电池供电的功放单元。

背景技术

为满足民用航空产品和零部件合格审定规定要求，试飞民航飞机上需要增加安全保障设施，用于飞机在发生不可挽救的情况下的辅助机组应急离机，跳伞逃生。该应急离机***一般包含电源子***，舱门开启***，跳伞灯子***，语音提示子***等等。

语音提示子***接入飞机语音操控面板上的音频信号与离散控制信号，实现机长及时、有效的通知客舱区域机组成员进行应急撤离的目的，主要包括功放单元与扬声器。扬声器要均匀分布在客机的机舱内，一般要求至少十几个，且每个扬声器要输出103dB以上分贝以满足在嘈杂的客舱环境下声音清晰可辨。

由于应急离机不属于民航飞机正式产品的一部分，只是用于试飞，故采用独立的蓄电池作为电源供应，但却需要驱动十几个大功率的扬声器，故配套的蓄电池供电的功放单元必须要高效率，常见的A类，AB类等模拟功放由于效率不高不能满足要求，需要采用效率较高的D类功放技术。由于机长的声音是在有需要的情况才广播出去，故功放单元必须有静音控制功能。

此外，在安全性要求极高的现代飞机，对功放单元的安全性提出了越来越高的要求，需要对功放采取多种保护，比如直流电压输出保护，负载短路保护、过载保护等等。

发明内容

本发明目的是克服现有技术中采用A类，AB类等模拟功放的问题，提供一种新型的带静音控制、多重保护功能的功放电路结构。

为了实现这一目的，本发明的技术方案如下：一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，由蓄电池供电。包含有，

前级处理电路单元，其用于接收来自外部提供的正、负差分音频输入信号并且将所述正、负差分音频输入信号差分放大处理，单端输出音频处理输出信号；

音频分配电路单元，其用于接收来自所述前级处理电路单元的所述音频处理输出信号并且将所述音频处理输出信号一分多处理，多路输出音频分配输出信号；

静音控制电路单元，其用以接收来自外部提供的地/开输入信号并且根据所述地/开输入信号的状态输出静音控制信号；以及，

D类功放电路单元，其具有多路D类功放，每一路的D类功放均用于接收来自所述音频分配电路单元中与其对应一路的所述音频分配输出信号及接收来自所述静音控制电路单元的所述静音控制信号且所述D类功放根据其输入的所述音频分配输出信号及所述静音控制信号的状态控制与其对应的客舱扬声器工作。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述前级处理电路单元还用于隔去所述正、负差分音频输入信号的直流成分。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述前级处理电路单元还用于调节所述音频处理输出信号的音量大小。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述前级处理电路单元具有第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一差分放大器及第一电位计，所述负差分音频输入信号输入所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一差分放大器的反相输入端相连，所述正差分音频输入信号输入所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端及所述第一差分放大器的同相输入端相连，所述第一差分放大器的输出端分别接所述第二电阻的第二端及所述第一电位计的第一端，所述第四电阻的第二端及所述第一电位计的第二端均接地，所述第一电位计的调整端输出所述音频处理输出信号。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述第一电阻与所述第三电阻的阻值相同，所述第二电阻与所述第四电阻的阻值相同，根据所述第一电阻及所述第二电阻的阻值确定所述前级处理电路单元的前级放大倍数。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述音频分配电路单元具有多路音频分配支路，所述音频分配支路的配置：具有支路运算放大器，其中，所述音频处理输出信号输入所述支路运算放大器的同相输入端，所述支路运算放大器的反相输入端与所述支路运算放大器的输出端相连，构成电压跟随器形式，所述支路运算放大器的输出端输出该路的所述音频分配输出信号。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述静音控制电路单元具有光耦及至少一路静音控制支路，每一路的静音控制支路的输入端均对应输入有一地/开输入信号，每一路的所述静音控制支路的输出端均与所述光耦的控制端相连，所述光耦的输出端输出所述静音控制信号，当所有路的所述静音控制支路接收的地/开输入信号均为地信号时，则所述静音控制信号为第一电平，当有一路的所述静音控制支路接收的地/开输入信号为开信号时，则所述静音控制信号为与所述第一电平相异的第二电平。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述静音控制支路的配置：具有上拉电阻及第一二极管，其中，所述上拉电阻的第一端与所述第一二极管的正极相连，所述上拉电阻的第二端接上拉电压端，所述上拉电阻的第一端为所述静音控制支路的输入端，所述第一二极管的负极为所述静音控制支路的输出端。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，所述D类功放采用集成直流电压输出保护、负载短路保护、过载保护、输出功率控制、静音控制功能的芯片，优选地，所述芯片为TI公司的TPA3118。

作为一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构的优选方案，还包含有，电源处理电路单元，其将所述蓄电池的电压分别转换成所述前级处理电路单元、所述音频分配电路单元、所述静音控制电路单元及所述D类功放电路单元的工作电压，实现所述蓄电池的供电。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：（1）蓄电池供电。（2）采用效率较高的D类功放。（3）提供静音控制功能。（4）提供直流电压输出保护，负载短路保护、过载保护等等。

附图说明

图1为本发明一实施例的电路结构示意图。

图2为本发明一实施例中前级处理电路单元的结构示意图。

图3为本发明一实施例中音频分配电路单元的结构示意图。

图4为本发明一实施例中静音控制电路单元的结构示意图。

图5为本发明一实施例中D类功放电路单元的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

请参见图1至5，图中示出的是一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构。主要由电源处理电路单元1、前级处理电路单元2、音频分配电路单元3、静音控制电路单元4及D类功放电路单元5等组成。

所述电源处理电路单元1为其他电路供电。从蓄电池接入+24V，输出+24V给所述D类功放电路单元5，输出±12V给所述前级处理电路单元2、所述音频分配电路单元3及所述静音控制电路单元4。上述电路单元比较成熟，不再赘述。

请参见图2，所述前级处理电路单元2的作用：正、负差分音频输入信号首先交流耦合，隔去直流成分，然后差分放大，再通过电位计进行音量大小调节，单端输出音频处理输出信号。具体电路为：所述前级处理电路单元2具有第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一差分放大器U1及第一电位计Rx。所述负差分音频输入信号输入所述第一电容C1的第一端。所述第一电容C1的第二端与所述第一电阻R1的第一端相连。所述第一电阻R1的第二端分别与所述第二电阻R2的第一端及所述第一差分运算放大器U1的反相输入端相连。所述正差分音频输入信号输入所述第二电容C2的第一端。所述第二电容C2的第二端与所述第三电阻R3的第一端相连。所述第三电阻R3的第二端分别与所述第四电阻R4的第一端及所述第一差分运算放大器U1的同相输入端相连。所述第一差分运算放大器U1的输出端分别接所述第二电阻R2的第二端及所述第一电位计Rx的第一端。所述第四电阻R4的第二端及所述第一电位计Rx的第二端均接地。所述第一电位计Rx的调整端输出所述音频处理输出信号。其中，所述第一电阻R1与所述第三电阻R3的阻值相同。所述第二电阻R2与所述第四电阻R4的阻值相同。根据所述第一电阻R1及所述第二电阻R2的阻值确定所述前级处理电路单元2的前级放大倍数。

请参见图3，所述音频分配电路单元3的作用：将所述前级处理电路单元2的音频处理输出信号进行一路转多路。每一路由运算放大器正极接所述处理输出信号，负极接输出端，构成电压跟随器形式。这样，每一路音频信号与输入的音频处理输出信号波形相同，而且相互隔离不互相影响。而且由于电压跟随器的输入阻抗大输入阻抗小，所述前级处理电路单元2与所述D类功放电路单元5能够阻抗匹配。最后，输出音频信号用电容去除直流噪声。

请参见图4，所述静音控制电路单元4的作用：能够给所述D类功放电路单元5提供静音控制信号，使得整个功放电路在不需要工作的时候处于静音状态。具体电路为：光耦的左端位控制端，由于上拉电阻的存在，地/开信号1若为机壳地信号，则A点为低电平，若为开路信号，则A点为高电平。同理，地/开信号2若为机壳地信号，则B点为低电平，若为开路信号，则B点为高电平。由于两个二极管的存在，A、B点必须都为低电平，则C才为低电平，此时光耦左端不能导通，光耦输出端为静音控制信号为低电平，否则，C为高电平，此时光耦左端导通，光耦输出端为静音控制信号为高电平。由于后面D类功放电路的静音控制端为接入高电平时静音，故静音控制电路实现的功能是地/开信号1，地/开信号2（可以扩展至多路）均为机壳地信号时，功放正常工作，否则，只要有一路不是机壳地信号而是开路信号时，功放静音。

请参见图5，所述D类功放电路单元5采用集成化的方案，选择集成的D类功放芯片，如TI的TPA3118等。集成的D类功放芯片的优点是体积小，效率高，***电路简单，且集成了直流电压输出保护，负载短路保护、过载保护，输出功率控制等。D类功放电路采用D类功放芯片为主电路，采用+24V供电，接入音频分配电路传入的音频信号Audio_IN，静音控制电路传入的静音控制信号MUTE_CTL，并且用电阻分压的方式，给POWER_LIMIT一个不同电压，可以实现设置D类功放电路的输出功率最大值，防止损坏负载端扬声器。D类功放芯片的OUT+与OUT-经过低通滤波器后与负载端扬声器6相连。

以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，由蓄电池供电，其特征在于，包含有，

前级处理电路单元，其用于接收来自外部提供的正、负差分音频输入信号并且将所述正、负差分音频输入信号差分放大处理，单端输出音频处理输出信号；

音频分配电路单元，其用于接收来自所述前级处理电路单元的所述音频处理输出信号并且将所述音频处理输出信号一分多处理，多路输出音频分配输出信号；

静音控制电路单元，其用以接收来自外部提供的地/开输入信号并且根据所述地/开输入信号的状态输出静音控制信号；以及，

D类功放电路单元，其具有多路D类功放，每一路的D类功放均用于接收来自所述音频分配电路单元中与其对应一路的所述音频分配输出信号及接收来自所述静音控制电路单元的所述静音控制信号且所述D类功放根据其输入的所述音频分配输出信号及所述静音控制信号的状态控制与其对应的客舱扬声器工作。

2.根据权利要求1所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述前级处理电路单元还用于隔去所述正、负差分音频输入信号的直流成分。

3.根据权利要求1所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述前级处理电路单元还用于调节所述音频处理输出信号的音量大小。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述前级处理电路单元具有第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一差分放大器及第一电位计，所述负差分音频输入信号输入所述第一电容的第一端，所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端及所述第一差分放大器的反相输入端相连，所述正差分音频输入信号输入所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端分别与所述第四电阻的第一端及所述第一差分放大器的同相输入端相连，所述第一差分放大器的输出端分别接所述第二电阻的第二端及所述第一电位计的第一端，所述第四电阻的第二端及所述第一电位计的第二端均接地，所述第一电位计的调整端输出所述音频处理输出信号。

5.根据权利要求4所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述第一电阻与所述第三电阻的阻值相同，所述第二电阻与所述第四电阻的阻值相同，根据所述第一电阻及所述第二电阻的阻值确定所述前级处理电路单元的前级放大倍数。

6.根据权利要求1所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述音频分配电路单元具有多路音频分配支路，所述音频分配支路的配置：具有支路运算放大器，其中，所述音频处理输出信号输入所述支路运算放大器的同相输入端，所述支路运算放大器的反相输入端与所述支路运算放大器的输出端相连，构成电压跟随器形式，所述支路运算放大器的输出端输出该路的所述音频分配输出信号。

7.根据权利要求1所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述静音控制电路单元具有光耦及至少一路静音控制支路，每一路的静音控制支路的输入端均对应输入有一地/开输入信号，每一路的所述静音控制支路的输出端均与所述光耦的控制端相连，所述光耦的输出端输出所述静音控制信号，当所有路的所述静音控制支路接收的地/开输入信号均为地信号时，则所述静音控制信号为第一电平，当有一路的所述静音控制支路接收的地/开输入信号为开信号时，则所述静音控制信号为与所述第一电平相异的第二电平。

8.根据权利要求7所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述静音控制支路的配置：具有上拉电阻及第一二极管，其中，所述上拉电阻的第一端与所述第一二极管的正极相连，所述上拉电阻的第二端接上拉电压端，所述上拉电阻的第一端为所述静音控制支路的输入端，所述第一二极管的负极为所述静音控制支路的输出端。

9.根据权利要求1所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，所述D类功放采用集成直流电压输出保护、负载短路保护、过载保护、输出功率控制、静音控制功能的芯片，优选地，所述芯片为TI公司的TPA3118。

10.根据权利要求1所述的一种带静音控制、多重保护功能的功放电路结构，其特征在于，还包含有，电源处理电路单元，其将所述蓄电池的电压分别转换成所述前级处理电路单元、所述音频分配电路单元、所述静音控制电路单元及所述D类功放电路单元的工作电压，实现所述蓄电池的供电。