适用于便携应用的超薄扬声器

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网 关键字:便携  应用
大多数用户都希望能使用既轻薄又寿命长的产品。一种新型扬声器技术(陶瓷扬声器)能使这种梦想成真。制造商可以用这种扬声器制造出像信用卡那样薄的产品。 陶瓷与压电扬声器与传统的动圈扬声器有很大的差异。它们表现为一个容性负载,而不是阻性负载。它们需要较高的电压驱动,而不是大电流。传统动圈扬声器的厚度在 4mm 以上,陶瓷扬声器的厚度只有 0.7mm。重量经常低于 1 g,功耗只有不到 5mW。 压电扬声器的工作原理 压电陶瓷扬声器的工作原理与动圈扬声器完全不同,压电陶瓷扬声器不需要磁铁或线圈。 当在压电材料两端施加一个电压时,就可以使材料伸展或收缩。把这种材料安装在一个金属片上时,电压差就转换成一种弯折的力量。这种力的强度再转换成声压级。某些部分的作用是减少弯曲振动(材料硬度、机械阻力和空气阻力)。 图 2 显示一个压电陶瓷扬声器的例子,资料由Taiyo Yuden公司提供。 陶瓷扬声器包括一个金属振膜、多层压电材料,以及将两部分保持住的一个短片。扬声器本身的整体厚度为 0.7mm,可以用于更薄的便携设计。后腔的尺寸对它声压级不会有很大的影响。与传统动圈扬声器相比,后腔是必须的,因为动圈扬声器需要空腔的声学效应来提高声压级。 动圈扬声器 一般手机中使用的动圈扬声器都有下图所示的空腔,振膜尺寸约为 16-20mm。 大多数扬声器都有一个环形永久磁铁围绕着一个可自由运动的线圈,线圈附着在一个圆锥形振膜上。 所有动圈扬声器都需要大的后腔,以提高声压级。这个空间大约需要 1.2mm。 动圈扬声器工作原理 音频放大器输出的电信号送至圆锥振膜顶部缠绕的幼线圈。线圈置于永久磁铁的两极中间。当有信号通过时,线圈就成为一个电磁体,形成一种与电流和磁场方向成直角的力,造成线圈的运动。 当带有声音信息的电流流经线圈时,感应磁墙与永久磁铁起相互作用。 线圈会被拉入或推出,并转换为大范围的空气运动。 气压的变化产生与原始电信号相对的声压波。 与铁磁体相比,陶瓷磁体需要大量的移动力才能去磁,很适合用于大功率扬声器,而音圈的磁力可以把铁磁体部分去磁。 采用陶瓷扬声器的优点: 1. 扬声器不产生磁场 2. 极薄 (0.7mm) 3. 重量轻 (0.63grams) 4. 声学设计更简单(背面只需很少空间) 压电陶瓷扬声器在整个频段上都表现为容性负载。扬声器两端需要施加一个 15V 峰峰值的电压。但典型的便携应用都采用 3V-6V 供电,因此不容许客户有这么高的电压输出。 例如: BTL 放大器工作在 6V。那么该放大器的最大输出摆幅是多少呢? 假设输出是理想情况,没有输出损耗。BTL 放大器的输出摆幅应是供电电压的 2 倍。 VOUTmax= 6x2 =12Vp-p 即使放大器在 6V 电压下工作,输出摆幅也只有不到 12Vp-p。这个摆幅不足以驱动陶瓷扬声器。 美国国家半导体的 LM4802B、LM4960 和 LM4961 单片设备均为集成升压转换器的音频放大器,可以满足对高驱动电压的要求。这些放大器均有低功耗的关断模式,以及一个内部过热关断保护机制。 另外,它们也带有先进的“爆音与开关音”抑制电路,可以消除在开、关机转换时产生的噪音。 所有这三种扬声器驱动器都可以灵活地运用于低电压供电手机,增加了移动应用中的通话时间。 LM4802B 陶瓷扬声器驱动器可为陶瓷扬声器应用提供 12Vp-p 电压。 LM4961 可为陶瓷扬声器应用提供 15Vp-p 电压。它还包括附加的节电功能,和一个低功率的耳筒模式,以及用于驱动铃声与免提扬声器的高功率模式。 用于压电扬声器的 LM4960 集成了一个 1.6MHz 固定频率的升压稳压器。它可以在 3V 工作电压下,为压电扬声器提供 24Vp-p 的单 BTL 电压,THD+N 低于 1%。

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