用于移动音频产品的扬声器保护技术

今天，移动电子设备(如蜂窝电话和其他便携音频设备)对更响亮音频输出的需求正在增长，包括音乐和语音。因而导致这些设备嵌入的小型扬声器上的电气应力很容易地超出其物理和电气极限。今天用于移动音频产品的大多数高性能扬声器放大器能够产生超过4W的峰值输出功率。同时，由于这些应用中扬声器的尺寸较小，其额定功率通常很低，一般不超过0.5W。典型情况下，扬声器效率(即电气功率输入功率(W)与声音功率输出比值，dBSPL)和额定功率按照扬声器尺寸成比例减小。因此，随着输入功率增加以达到更高的声音输出，对有源扬声器保护的需求也在不断增长，以防止扬声器永久损坏。本文探讨导致扬声器损坏的各种电气和物理效应，并且阐述目前使用的某些保护扬声器的方法，以及某些防止有源扬声器损坏的新颖而有效的保护方法。
　　手机OEM厂商正在经历由于扬声器损坏或失效而导致产品从市场退回的数目不断升高的状况，由于对更响亮声音输出的需求在不断增加，同时扬声器换能器仍然保持小型和过低的额定功率，预计这种趋势将会持续下去。音频扬声器的损坏由各种各样的电气超限应力引起，也可由物理超限应力引起，例如便携设备跌落在坚硬的表面上。这会损坏扬声器隔膜并引起音圈间隙变形。虽然物理超限应力也是一个关注问题，但本文将专门讨论扬声器的电气损坏。
　　过热引起的扬声器损坏是一个常见的问题。由于传送给扬声器的平均功率很高，热量将在音频扬声器中聚集。在小体积内产生大功耗，热量会对扬声器的材料造成物理损坏。一些过热损坏的例子是：扬声器隔膜弯曲老化；音囤绝缘击穿，导致音圈绕组最后熔断。最终过热还会使扬声器磁体去磁，降低输出效率。
　　幸好，大多数音乐和语音都包含有具有大波峰因数(峰均值比)的信号。波峰因数是峰值对平均信号电平的比率，因而具有大波峰因数的音频信号有着高峰值信号但平均功率较低。交响乐就是一个具有大波峰因数的音频信号例子，具有12dB或更高的波峰因数。而高度压缩的摇滚乐则是一个具有低波峰因数的音乐例子，其波峰因数为3dB。使用低波峰因数音频信号来驱动扬声器，具有较大的风险，原因是扬声器必须再现较高的连续(或平均)功率，而过热现象会对扬声器造成损坏。再现由高波峰因数信号组成的音频，是使用较高功率音频放大器来驱动较低额定功率扬声器成为可能的主要理由。因此，

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