CN215420719U - 一种带pfc电源的专业有源音箱电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带PFC电源的专业有源音箱电路，属于音箱电路领域。本实用新型包括按照信号流向依次设置的输入电路、输入放大电路、限幅电路、音调控制电路、分频电路、功率放大电路和喇叭，还包括为整个电路提供稳定电源的PFC电源电路。本实用新型的有益效果为：电源电路加入PFC回路，当电网电压在90伏至265伏变化时，供电电压保持36伏不变，这样使功率放大电路的功率利用最大化。

Description

一种带PFC电源的专业有源音箱电路

技术领域

本实用新型涉及一种音箱电路，尤其涉及一种带PFC电源的专业有源音箱电路。

背景技术

专业有源音箱适合演出，夜总会，酒吧等场合，音箱内置大功率的低音单元和高音号角，所以要求专业有源音箱的功放电路有足够大的功率，这样远距离的声音幅射才好。

市面上常用的八寸的有源音箱功率低，远距离的声音辐射效果不理想，并且，现有技术中的专业有源音箱的的电源不稳定，无法最大程度的利用功放模块的电性性能，从而进一步影响声音的辐射效果。

此外，当使用大信号的音源时，功率比较大，易损坏喇叭，高音喇叭由于功率小，更加容易损坏，从而影响音箱的使用寿命，此外，如果电路设计不合理，很容易影响专业有源音箱的声音质感。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种带PFC电源的专业有源音箱电路。

本实用新型包括按照信号流向依次设置的输入电路、输入放大电路、限幅电路、音调控制电路、分频电路、功率放大电路和喇叭，还包括为整个电路提供稳定电源的PFC电源电路，所述输入电路用于输入音频信号；所述输入放大电路用于对输入的音频信号放大处理；所述限幅电路用于对放大处理的音频信号限制幅度处理；所述音调控制电路用于控制限幅处理后的音频信号的音调；所述分频电路用于将音调控制电路输出的音频信号分为高音音频信号和低音音频信号；所述功率放大电路用于对高音音频信号和低音音频信号功率放大，最终输出给喇叭发音。

本实用新型作进一步改进，所述输入电路包括若干个音频输入接口，所述输入放大电路包括第一级放大单元、第二级放大单元、调节单元和选择切换单元，其中，所述第一级放大单元包括与音频输入接口数量相同的放大支路，所述第二级放大单元为两路，其输出端分别接一调节单元，所述选择切换单元分别与两路调节单元相连，用于选择音源信号由两路中的其中一路输入。

本实用新型作进一步改进，所述限幅电路包括幅度限制单元、放大输出单元、反馈调节单元，其中，所述幅度限制单元的输入端输入音源，所述幅度限制单元的输出端与放大输出单元的输入端相连，所述放大输出单元用于输出限幅后的音源，所述反馈调节单元的输入端与放大输出单元的输出端相连，所述反馈调节单元的输出端与幅度限制单元的调节端相连。

本实用新型作进一步改进，所述音调控制电路包括高音调节单元、低音调节单元、运算放大单元和增益调节单元，所述高音调节单元和低音调节单元的输入端分别输入待调节的音源，所述高音调节单元和低音调节单元的输出端与运算放大单元的同一输入端相连，所述运算放大单元的输出端与增益调节单元的输入端相连，所述增益调节单元输出调节好的音源。

本实用新型作进一步改进，所述分频电路包括三路结构相同的分频支路，其中，第一路分频支路、第二路分频支路输出的频带叠加，输出端相连接统一输出低音音频，所述第三路分频支路的输出端输出高音音频。

本实用新型作进一步改进，所述功率放大电路包括分别对输入的高音音频信号和低音音频信号进行增益调节的增益调节单元，还包括差分信号处理单元、功率放大单元，其中，所述增益调节单元的输入端输入分频的音频信号，输出端接差分信号处理单元的输入端，所述差分信号处理单元的输出端与功率放大单元的输入端相连，所述功率放大单元的输出端接喇叭，还包括设置在差分信号处理单元与功率放大单元之间的EMI单元。

本实用新型作进一步改进，所述功率放大单元包括功率放大芯片，所述功率放大芯片采用TI公司的数字输入和处理的D类放大器TPA3251。

本实用新型作进一步改进，所述PFC电源电路包括按照电流流向依次设置的电源输入模块、整流模块、能够调节输出稳定电压的PFC升压模块、直流转交流模块、变压器、整流模块，所述整流模块的输出端为功率放大单元提供电源。

本实用新型作进一步改进，所述PFC升压模块包括第一储能单元、开关单元、控制单元和第二储能单元，其中，所述第一储能单元的输入端接整流模块的正极输出端，所述第一储能单元的输出端分别与开关单元的一端和第二储能单元的一端相连，所述第二储能单元的另一端和第二储能单元的另一端分别接整流模块的负极输出端，所述控制单元的反馈脚接电压输出端，控制脚接开关单元的控制端，所述第二储能单元的一端为电压输出端，输出稳定电压。

本实用新型作进一步改进，还包括设置在输入放大电路和功率放大电路之间的静音电路，所述静音电路包括信号放大单元、整流单元、基准电压单元、比较单元和开关单元，其中，所述信号放大单元的输出端与整流单元的输入端相连，所述整流单元的输出端与比较单元的第一输入端相连，所述基准电压单元的输出端与比较单元的第二输入端相连，所述比较单元的输出端与开关单元的控制端相连，当有音源信号输入时，所述开关单元导通，当没有音源信号输入时，所述开关单元断开。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：多种信号输入方式，让人们可以根据自已的需求方便的选择音源输入方式；由于所述专业有源音箱功放电路的音调电路，TREBLE和BASS各有正负12dB的调节，可以分别调节高音扬声器和低音喇叭的输出幅度，满足不同的人对声音听感的需求；由于所述专业有源音箱功放的限幅电路，可以保证有源音箱在大信号长时间工作时不会损坏；由于所述专业有源音箱功放电路采用新型的分频电路，使低音更加厚重，震撼感强，高音更加清晰顺滑，透明；功率放大电路具有超低音频失真和优越的音质，功耗低、效率高，外接散热器体积小，输出功率大等优点；电源电路加入PFC回路，当电网电压在90伏至265伏变化时，供电电压保持36伏不变，这样使功率放大电路的功率利用最大化。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2和图3为输入电路和输入放大电路原理图；

图4为限幅电路原理图；

图5为音调控制电路原理图；

图6为分频电路原理图；

图7为功率放大电路、静音电路和喇叭电路原理图；

图8为PFC升压模块简图；

图9为PFC升压模块初始状态示意图；

图10为第一储能单元充电储能状态示意图；

图11为第二储能单元储能状态示意图；

图12为本实用新型变压器初级侧电路原理图；

图13为本实用新型变压器次级侧电路原理图；

图14为控制单元一实施例电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型专业音箱电路包括按照音频信号流向依次设置的输入电路、输入放大电路、限幅电路、音调控制电路、分频电路、功率放大电路和喇叭，还包括为整个电路提供稳定电源的PFC电源电路，所述输入电路用于输入音频信号；所述输入放大电路用于对输入的音频信号放大处理；所述限幅电路用于对放大处理的音频信号限制幅度处理；所述音调控制电路用于控制限幅处理后的音频信号的音调；所述分频电路用于将音调控制电路输出的音频信号分为高音音频信号和低音音频信号；所述功率放大电路用于对高音音频信号和低音音频信号功率放大，最终输出给喇叭发音。

如图2所示，本例的输入电路设有若干个音频输入接口，包括TRS/XLR混合音频输入的的插座JK101、JK201，RCA(莲花插座，又叫AV端子，也称AV接口)输入的插座RCAJK-1，USB输入接口及矩立蓝牙输入模块ATS-2815。多种信号输入方式，让人们可以根据自已的需求方便的选择音源输入方式。

如图2和图3所示，本例的输入放大电路包括第一级放大单元、第二级放大单元、调节单元和选择切换单元，其中，所述第一级放大单元包括与音频输入接口数量相同的放大支路，所述第二级放大单元为两路，其输出端分别接一调节单元，所述选择切换单元分别与两路调节单元相连，用于选择音源信号由两路中的其中一路输入。

具体的，本例的第二级放大单元的两路分别为线性放大的LINE通道和麦克风放大的MIC通道，所述LINE通道的输出端还设有一音源输出插座。其中，所述LINE通道和MIC通道中运放对音频的放大倍数不同，其中，MIC通道中的放大倍数更大，从而使接收到的麦克风声音的音质更出众，设计更具人性化，满足专业音响的精度要求。此外，不同的二级放大支路均设有调节电路，分开调整各自的音频信号，满足各种使用场景，使用更加方便。

本例的输入电路连接的输入信号有多种接口形式，满足不同音源信号连接方式的需求，各个输入接口的输入信号可以分别与一路第一级放大单元相连，也可以将多个输入音源归为一路，然后再统一与第一级放大单元相连。所述第一级放大单元可以为一个运放模组放大，也可以为多个运放模组串联放大。

所述第一级放大单元、第二级放大单元包括运放U201A、运放U201B，运放U101A，运放U101B，运放U208A，运放U208B，运放U105A，运放U105B，运放U202A，运放U202B及其外围阻容器件，所述调节单元包括音量电位器VR101、VR102及其外围器件，所述选择切换单元为选择开关SW1。

本例输入放大电路的工作原理为：

JK101、JK201插座输入的TRS/XLR平衡信号分别经运放U101A，U201A差分放大后汇合在一起连接运放U201B的6脚，经运放U201B反向放大后，通过U201B的7脚输出到电容C213，分成两路输出，一路经过R275，运放U105A，运放U105B放大，经过音量电位器VR101至选择开关LINE切换端，通过LINE通道输出至后面的限幅电路，另一路经运放U202A，运放U202B放大电路放大，经过音量电位器VR102至选择开关的MIC切换端，通过MIC通道输出至后面的限幅电路。

RCAJK-1插座为RCA输入，经运放U101B，运放U105A，运放U105放大电路放大，经过音量电位器VR101至选择开关SW1的LINE切换端，输出至后面的限幅电路。USB输入及蓝牙接收的信号经矩立蓝牙输入模块ATS-2815，运放U208B，运放U208A，运放U105A，运放U105及其外围的电容电阻电容，放大到合适的信号经过音量电位器VR101后到选择开关SWI的LINE切换端，输出至后面的限幅电路。

本例的USB接口也可以为蓝牙模块分开设置，还可以设置成其他的音源接口，当作为除麦克风音源外的其他音乐、音频输入时，其统一走LINE通道，而作为对音源要求更高的麦克风音源时，则分两路，分别走LINE通道和MIC通道，当然，也可以直接走MIC通道。

作为本实用新型的另一个实施例，本例的信号切换模块也可以为能够同时连接两个输入端的按键开关，此时，MIC通道的音源为主音频，而LINE通道的音频可以作为辅助音源，比如作为背景音等，并且，两路都可以单独调节音量高低，从而满足多种场景需求。

如图4所示，本例的限幅电路包括幅度限制单元、放大输出单元、反馈调节单元，其中，所述幅度限制单元的输入端输入音源，所述幅度限制单元的输出端与放大输出单元的输入端相连，所述放大输出单元用于输出限幅后的音源，所述反馈调节单元的输入端与放大输出单元的输出端相连，所述反馈调节单元的输出端与幅度限制单元的调节端相连。

当输出功率比较大时，反馈调节单元能够控制幅度限制单元的调节幅度，从而使输出的幅度满足要求，实现对音源幅度的动态调节，可以保证有源音箱在大信号长时间工作时不会损坏。既能够满足低音喇叭的功率要求，还能有效保护高音喇叭，满足音质要求。

优选的，本例还包括限幅指示单元，所述限幅指示单元的输入端与所述放大输出单元的输出端相连。本例限幅指示单元通过指示灯来实现工作状态的指示，包括三极管Q205、三极管Q206、指示灯LD2，所述三极管Q205的基极与放大输出单元输出端相连，所述三极管Q205的发射极接地，集电极通过电阻接三极管Q206基极，所述三极管Q206集电极接指示灯LD2，发射极接+15V电源，且+15V电源通过电阻接三极管Q206基极。

本例还设置了电源指示灯LD3，与+15V电源相连，所述电源指示单元用于指示所述音箱限幅电路的电源状态。

作为本实用新型的一个实施例，所述幅度限制单元包括电阻R218、R219、场效应管Q202、运放U203A，其中，所述运放U203A的正相输入端接地，反相输入端通过电阻R218接输入的音源，并通过电阻R219接运放U203A的输出端，所述场效应管Q202的漏极接音源输出端，源极接运放U203A的输出端，栅极与反馈调节单元的输出端相连。

本例的场效应管Q202相当于可调电阻，调节运放U203A的放大倍数，当然，也可以用可调电阻替代，所述可调电阻的调节端与反馈调节单元的输出端相连。

本例的反馈调节单元包括开关器件、电阻R224、极性电容C229和电阻R225，所述开关器件的控制端与放大输出单元输出端相连，另外两端分别与电阻R224、极性电容C229并联，其中，所述极性电容C229的正极接地，负极与幅度限制单元的调节端相连，并通过电阻R225接电源负极。所述开关器件可以为场效应管、三极管、开关管等。

优选地，本例还包括幅度阈值调节单元，用于调节限制幅度的阈值，所述幅度阈值调节单元设置在所述反馈调节单元输入端。从而能够根据不同的频率，限制输出幅度也不同。

作为本实用新型的一个实施例，本例的幅度阈值调节单元包括电阻R222、R223，其中，所述电阻R223的一端接放大输出单元输出端，另一端接开关器件的控制端，所述电阻R222的一端接地，另一端接电阻R223和开关器件的控制端之间。调节R222与R223的比值可以调节运放U203的限制输出幅度。

本实用新型限幅电路的工作原理为：

输入的音源信号越大，所述运放U203A的放大倍数越小，从而对音源的幅度限制越大，从而加在运放U203B的6脚的信号就越小，所述反馈调节单元对输出的功率进行反馈，当功率越大，反馈调节单元的电压越大，加在场效应管Q202的电压越大，场效应管Q202的阻值越小，因此，调节云方式U203B的放大倍数越小，进而加在运放U203B的6脚的信号就越小。现有技术一般没有反馈调节过程，本实用新型通过对输出的信号进行进一步的反馈调节，有效保证有源音箱的性能。当功率没有超过一定功率时，不做限幅处理，所述限幅指示电路能够指示本电路的工作状态。本实用新型能够实现对音源幅度的动态调节，可以保证有源音箱在大信号长时间工作时不会损坏。

如图5所示，本例的音调控制电路包括电位器VR103、VR104、运放U102A、运放U102B以及外围的电阻电容。本例的电位器VR103、VR104分别用于单独调节高音部分和低音音调，主要由运放U102A组成的运算放大单元实现音调的放大输出，主要由运放U102B组成的增益调节单元用于对运算放大单元输出的音源进行增益调节，调节后，输出给后级的分频电路。

本例的高音TREBLE和低音BASS各有正负12dB的调节，调节VR103，可以调节低音喇叭的低音部分输出，调节VR104，可以调节高音喇叭的高音部分输出，满足不同的人对声音听感的需求。

音源信号分别经电阻R228、电容C126、电位器VR103、电阻R130、R129组成的低音调节电路，和经电阻R131、电位器VR104、电阻R132、电容C127组合的高音调节电路，进行高低音的调节。

电容C289为运放U102A稳定单元，避免高频自激的产生，+15VA经电阻R286为运放U102提供正电源，-15VA经电阻R285为运放U102提供负电源，电容C286、C285为+15VA，-15VA的滤波电容。

当电位器VR103调到中间值，低音不会提升也不会衰减，当电位器VR103调到最大值，低音最大会提升12dB，当电位器VR103调到最小值，低音最大会衰减12dB，调节到其他位置，在0-12dB间对应相有应的提升和衰减。当电位器VR104调到中间值，高音不会提升也不会衰减，当电位器VR104调到最大值，高音最大会提升12dB，当电位器VR104调到最小值，高音最大会衰减12dB，调节到其他位置，在012dB间对应相有应的提升和衰减。调节电位器VR103及VR104，可以调节输出到喇叭的高音和低音成份，为不同的人，不同的音乐提供好听的声音，满足人们的听感需求。调整后的信号通过U102B运放电路进行增益调节，进入后级分频电路。

如图6所示，本例的所述分频电路包括三路结构相同的分频支路，其中，第一路分频支路、第二路分频支路输出的频带叠加，输出端相连接统一输出低音音频，所述第三路分频支路的输出端输出高音音频。

具体的，第一路分频支路由运放U204A，U204B，U205A，U205B，U206A，U206B及外围的电阻电容组成。高低音分频原理分析如下：

运放U204A，电容C241、C242，电阻R241，R242组成双阶高通电路，通过改变电容C241、C242，电阻R241、R242的参数，可以使低频频率截止频率，向更低或更高的频率延伸。同时运放U204B，电容C244、C245，电阻R244、R245组成双阶低通电路。通过改变电容C244、C245，电阻R24、R245的参数可以使高通频率在截止频率基础上向上继续延伸或向下延伸，从面改变带宽范围，运放U204A和U204B及外围的电阻电容组成低音频带的带通电路。同时这个带通电路的带宽是可以通过运放U204A和U204B的外围的电阻电容，参数作相应的调整。这种双阶LO PASS&HI PASS组成BY PASS电路，在加第二路同样电路的低音频带的带通电路，可以使两者频带之间进行叠加。

第二路分频支路中，运放U205A，电容C247、C248，电阻R247、R248组成双阶高通电路，通过改变电容C247、C248，电阻R247、R248的参数，可以改变低频频率截止频率，向更低或更高的频率延伸。通常上，运放U205A及外围的电阻电容组成双阶高通电路，低频频率截止频率，会延伸到运放U204B及外围的电阻电容组高频截止频率范围内两者进行叠加，从面使低音听上去更厚实。同时运放U205B，电容C250、C251，电阻R250、R251组成双阶低通电路，通过改变电容C250、C251，电阻R250、R251的参数可以使高频截止频率向上继续延伸或向下延伸，从而调整低音部分分频点。

第三路分频支路中，运放U206A，电容C253、C254，电阻R253、R254组成双阶高通电路，通过改变电容C253、C254，电阻R253、R254的参数，可以改变低频频率截止频率，向更低或更高的频率延伸，调了这个截止频率的频率，可以调整分频点的频率，达到产品需求的效果。同时运放U206B，电容C256、C257，电阻R256、R257组成双阶低通电路。通过改变电容C256、C257，电阻R256，R257的参数可以使高通频率在截止频率基础上向上继续延伸或向下延伸，通常调整高通频率的截止频率在人耳听到的音频信号的上限(20KHz)的信号范围内。运放U206A和U206B及外围的电阻电容组成低高音频带的带通电路。同时这个带通电路的带宽是可以通过调整运放U206A和U206B的外围的电阻电容来实现。这种双阶LO PASS&HIPASS组成BY PASS电路，在加下如下图同样电路的低音频带的带通电路，这样既保证了高频悦耳动听，也避免了高于音频信号(20KHz)的高频信号对电路的干扰。信号经分频电路后，进入功率放大电路。

如图7所示，本实用新型功率放大模块包括分别对输入的高音音频信号和低音音频信号进行增益调节的增益调节单元，还包括差分信号处理单元、功率放大单元，其中，所述增益调节单元的输入端输入分频的音频信号，输出端接差分信号处理单元的输入端，所述差分信号处理单元的输出端与功率放大单元的输入端相连，所述功率放大单元的输出端接喇叭，还包括设置在差分信号处理单元与功率放大单元之间的EMI单元，还包括为所述音箱功率放大电路提供稳定电源的PFC电源电路。

如图7图14所示，本实用新型的功率放大单元包括功率放大芯片U302，优选地，所述功率放大芯片U302采用TI公司的数字输入和处理的高保真D类放大器TPA3251，采用高端反馈设计和有所有权的高速栅极驱动误差修正(PurePath^TM Ultra-HD)，具有超低音频失真和优越的音质，功耗低、效率高，外接散热器体积小，输出功率大等优点。所述电源电路采用带PFC的正激式的开关电源，电源电路加入PFC回路，当电网电压在90伏至265伏变化时，TPA3251供电电压保持36伏不变，这样使TPA3251的功率利用最大化。

如图7所示，为了使音质更加纯净，本例在输入放大电路输出端和功率放大芯片U302的静音引脚19之间还设置了静音电路。

本例的静音电路包括信号放大单元、整流单元、基准电压单元、比较单元和开关单元，其中，所述信号放大单元的输出端与整流单元的输入端相连，所述整流单元的输出端与比较单元的第一输入端相连，所述基准电压单元的输出端与比较单元的第二输入端相连，所述比较单元的输出端与开关单元的控制端相连，所述开关单元的一端接地，另一端分别与功率放大芯片的静音引脚和电源正极相连，当有音源信号输入时，所述开关单元导通，当没有音源信号输入时，所述开关单元断开。

本例静音电路的信号放大单元由三级放大电路串联而成。包括运放U104A、U104B、U107A，其中，所述运放U104A、U104B、U107A的反相输入端接地，运放U104A的反相输入端接音源信号输出端，运放U104B的反相输入端接运放U104A的输出端，所述运放U107A的反相输入端接运放U104B的输出端。当然，也可以为一级，还可以设置为更多级，从而检测噪音信号更加精确。

本例的引脚TO MU1接音频接口或音频输入放大电路的输出端，在电路中，如果音源在音频输入放大电路中，已经经过多级放大到能够被检测到，则也可以直接连接整流单元，比如本例的BT MUTE蓝牙信号输出引脚。

相应的，如果有几路音源输入，则设置相应数量的整流支路，本例的其中一个整流单元包括二极管D202、D201，其中，所述二极管D202正极与所述运放U107A的输出端相连，所述二极管D202的负极与比较器U107B的反相输入端相连，所述二极管D201的正极接地，负极接二极管D202正极与所述运放U107A的输出端之间。还可以单独设置一个二极管用于整流，还可以设置整流芯片处理。

本例的电压基准单元包括电阻R231、R232、电容C232，所述电阻R231、电阻R232串联，一端接电源正极，另一端接地，电容C232的一端接地，另一端分别接电阻R231、电阻R232之间和比较器U107B的正相输入端。

本例的开关单元为三极管Q301，当然，也可以为开关管、场效应管或MOS管等等，所述开关单元的一端接地，另一端分别接音箱功放的静音引脚与电源正极。

本例的所述延时单元包括并联的电阻R356、极性电容C426，其中，所述极性电容C426的负极接地。

本例静音电路的工作原理为：

当开关机时，延时单元提供延时功能，从而缓解电源刚接通或断开时，瞬时大电压对电路的冲击造成的噗噗音。

此外，如果音频输入接口无信号输入时，输出的信号经过多级放大整流处理后，与基准电压比较，如果小于基准电压，则三极管Q301的基极为低电平，三极管Q301不能导通，音箱的功放芯片的静音引脚为高电平，此时，功率放大芯片U302不工作。当音频输入接口有信号输入时，经过处理，三极管Q301的基极为高电平，三极管Q301导通，音箱的功放芯片的静音引脚为低电平，则功率放大芯片U302正常工作，输出放大后的声音给后级的喇叭。实现无信号输入时的真正静音功能，避免喇叭在无音源输出时发出杂音的现象。

本例的所述增益调节单元包括运放U207A、U207B，其中，所述运放U207A、U207B的正相输入端接地，所述运放U207A的反相输入端接分频后的低音音频信号，所述运放U207B的反相输入端接分频后的高音音频信号，所述运放U207A和运放U207B的反相输入端和输出端之间分别并接一电容和电阻。

本例差分信号处理单元包括运放U301A、U301B，其中，所述运放U301A、U301B的正相输入端接地，所述运放U301A的反相输入端接运放U207A的输出端，所述运放U301A的输出端输出差分信号INPUT_C，所述运放U301A的反相输入端引出一信号线，输出差分信号INPUTD，所述运放U301B的反相输入端接运放U207B的输出端，所述运放U301B的输出端输出差分信号INPUT_B，所述运放U301B的反相输入端引出一信号线，输出差分信号INPUT_A。

本例的EMI单元包括四组并联的电阻和电容，四组并联的电阻和电容一端接地，另一端分别接四条差分信号线的输出端。

由分频电路输出的两路信号经运放U207A对LPF进行增益调节，U207B对HPF进行增益调节，U301A对LPF进行差分信号处理，U301B对HPF进行差分信号处理，输出到功率放大ICTPA3251，TPA3251进行功率放大后输出连接到喇叭。

本实用新型不仅设置两条差分线，对输入功率放大单元的信号通过差值抵消共模噪声，有效抑制EMI(电磁干扰)，此外，通过EMI单元的设置，进一步避免了音频信号的电磁干扰，音质更加纯净。

如图8-图14所示，本例的PFC电源电路包括按照电流流向依次设置的电源输入模块、整流模块、能够调节输出稳定电压的PFC(英文全称为Power Factor Correction，意思是功率因数校正)升压模块、直流转交流模块、变压器、整流模块，所述整流模块的输出端为功率放大单元提供电源。

优选地，本例还包括设置在所述电源输入模块和整流模块之间的EMI(电磁干扰)滤波器，从而避免外部的电磁干扰。

本实用新型在专业有源功放电源电路中加入PFC回路，当电网电压在90伏至265伏变化时，通过PFC回路，输入到后面开关变压器T1的电压始终不变为380V，从而使开关变压器T1次级线圈经D10整流后电压保持在36伏不变，进而使功放芯片供电电压保持36伏不变。电源稳定，这样能最大利用功放芯片TPA3251的电性性能，使功放芯片TPA3251的功率利用最大化，两个声道的最大功率分别可以达到175W，约是市面上常用的八寸的有源音箱(它们的功率在80W-100W之间)功率的两倍，使远距离的声音幅射达到很好的效果。

具体的，如图8所示，本例PFC升压模块包括第一储能单元、开关单元、控制单元和第二储能单元，其中，所述第一储能单元的输入端接整流模块的正极输出端，所述第一储能单元的输出端分别与开关单元的一端和第二储能单元的一端相连，所述第二储能单元的另一端和第二储能单元的另一端分别接整流模块的负极输出端，所述控制单元的反馈脚接电压输出端，控制脚接开关单元的控制端，所述第二储能单元的一端为电压输出端，输出稳定电压。

所述开关单元可以为MOS管、场效应管、开关管或三极管等可控制电子开关器件，本例第一储能单元为电感，所述第二储能单元为储能电容。

本例的PFC升压模块的工作原理为：

如图9所示，在初始状态，假定中间那个开关单元断开，VAC通过电感，二极管给Vou充电，完成后Vou＝VAC。(假定所有元件处于理想状态)

如图10所示，在电感充电储能状态，当中间那个开关元器件Q导通，VAC通过电感，三极管或者MOS管导通接地形成回路，电感上的电流以一定比例线性增加，随着电流的增加，电感上存储了一定的能量VLO。

如图11所示，在电感给电容充电状态，当中间那个开关元器件Q截止，由于流过电感电流的保持特性，该电流就会通过二极管给电容充电，电容上电压为VAC+VLO，完成升压。

PFC IC调整开关元器件Q导通和截止的时间，使Vou＝VAC+VLO保持在一个定值，也就是输出电压稳定在一个需要的电压。

作为本实用新型的一个实施例，本例的具体电路图如图12-14所示，其中，本例的开关元器件Q为开关管Q3，所述第一储能单元为电感L5，所述电感L5的输出端串接二极管D7，所述电感L5和二极管D7串接的两端并接二极管D8。所述第二储能单元为储能滤波电容C42。

本例的所述EMI滤波器包括电感L1、电感L2、电容C35和电容C38，其中，所述电感L1、电感L2串联，所述电容C35并接在所述电感L1和L2之间，所述电容C38并接在电感L2的输出端。本例在EMI滤波器输出端和整流模块正极电源输入端还串接有热敏电阻NTC。

如图14所示，本例的PFC IC U1的引脚5接电压输出端，接收输出电压的反馈，引脚8与开关管Q3的控制端相连，根据反馈的输出电压控制开关管Q3的导通和截止。

如图12和图13所示，本例的变压器T1初级线圈与PFC升压模块之间设有直流转交流模块，通过开关管Q1和Q2的开关作用，将PFC升压模块输出的380V直流电压转变为交流电，从而能够将电压传递到变压器T1的后级线圈，本例的变压器T1的后级线圈设置整流器D1整流成直流电源，然后通过电源接口CON3输出给功率放大芯片。

本实用新型PFC电源电路的工作原理为：

输入的AC电压为90V-265V之间，通过EMI滤波器、热敏电阻NTC到BR1整流桥堆RBV2510，整流得到直流电压VAC波动范围为

，通过电感L5、开关管Q3、二极管D7、储能滤波电容C42等元器件组成的PFC升压模块升压，再经过PFC IC U1调节开关管Q3的导通和截止时间，从而使储能滤波电容C42的电压保持在380V。输入到开关变压器T1的电压保持稳定在380V，这样通过开关变压器T1次级整流滤波加在功放电路TPA3251的供电电压稳定在36V，使TPA3251的功率最大化。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：包括按照信号流向依次设置的输入电路、输入放大电路、限幅电路、音调控制电路、分频电路、功率放大电路和喇叭，还包括为整个电路提供稳定电源的PFC电源电路，

所述输入电路用于输入音频信号；

所述输入放大电路用于对输入的音频信号放大处理；

所述限幅电路用于对放大处理的音频信号限制幅度处理；

所述音调控制电路用于控制限幅处理后的音频信号的音调；

所述分频电路用于将音调控制电路输出的音频信号分为高音音频信号和低音音频信号；

所述功率放大电路用于对高音音频信号和低音音频信号功率放大，最终输出给喇叭发音。

2.根据权利要求1所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述输入电路包括若干个音频输入接口，所述输入放大电路包括第一级放大单元、第二级放大单元、调节单元和选择切换单元，其中，所述第一级放大单元包括与音频输入接口数量相同的放大支路，所述第二级放大单元为两路，其输出端分别接一调节单元，所述选择切换单元分别与两路调节单元相连，用于选择音源信号由两路中的其中一路输入。

3.根据权利要求1所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述限幅电路包括幅度限制单元、放大输出单元、反馈调节单元，其中，所述幅度限制单元的输入端输入音源，所述幅度限制单元的输出端与放大输出单元的输入端相连，所述放大输出单元用于输出限幅后的音源，所述反馈调节单元的输入端与放大输出单元的输出端相连，所述反馈调节单元的输出端与幅度限制单元的调节端相连。

4.根据权利要求1所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述音调控制电路包括高音调节单元、低音调节单元、运算放大单元和增益调节单元，所述高音调节单元和低音调节单元的输入端分别输入待调节的音源，所述高音调节单元和低音调节单元的输出端与运算放大单元的同一输入端相连，所述运算放大单元的输出端与增益调节单元的输入端相连，所述增益调节单元输出调节好的音源。

5.根据权利要求1所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述分频电路包括三路结构相同的分频支路，其中，第一路分频支路、第二路分频支路输出的频带叠加，输出端相连接统一输出低音音频，所述第三路分频支路的输出端输出高音音频。

6.根据权利要求1所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述功率放大电路包括分别对输入的高音音频信号和低音音频信号进行增益调节的增益调节单元，还包括差分信号处理单元、功率放大单元，其中，所述增益调节单元的输入端输入分频的音频信号，输出端接差分信号处理单元的输入端，所述差分信号处理单元的输出端与功率放大单元的输入端相连，所述功率放大单元的输出端接喇叭，还包括设置在差分信号处理单元与功率放大单元之间的EMI单元。

7.根据权利要求6所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述功率放大单元包括功率放大芯片，所述功率放大芯片采用TI公司的数字输入和处理的D类放大器TPA3251。

8.根据权利要求1所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述PFC电源电路包括按照电流流向依次设置的电源输入模块、整流模块、能够调节输出稳定电压的PFC升压模块、直流转交流模块、变压器、整流模块，所述整流模块的输出端为功率放大单元提供电源。

9.根据权利要求8所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：所述PFC升压模块包括第一储能单元、开关单元、控制单元和第二储能单元，其中，所述第一储能单元的输入端接整流模块的正极输出端，所述第一储能单元的输出端分别与开关单元的一端和第二储能单元的一端相连，所述第二储能单元的另一端和第二储能单元的另一端分别接整流模块的负极输出端，所述控制单元的反馈脚接电压输出端，控制脚接开关单元的控制端，所述第二储能单元的一端为电压输出端，输出稳定电压。

10.根据权利要求1-9任一项所述的带PFC电源的专业有源音箱电路，其特征在于：还包括设置在输入放大电路和功率放大电路之间的静音电路，所述静音电路包括信号放大单元、整流单元、基准电压单元、比较单元和开关单元，其中，所述信号放大单元的输出端与整流单元的输入端相连，所述整流单元的输出端与比较单元的第一输入端相连，所述基准电压单元的输出端与比较单元的第二输入端相连，所述比较单元的输出端与开关单元的控制端相连，当有音源信号输入时，所述开关单元导通，当没有音源信号输入时，所述开关单元断开。

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