一种功放切换系统及功放设备的制作方法

1.本实用新型涉及功率放大技术领域，尤其是一种功放切换系统及功放设备。


背景技术：

2.现有技术中的功放设备或功放系统的主备切换器，其只有在检测到功放故障的情况下，才实现主功放与备用功放之间的切换。若主功放正常则保持原运行状态无需切换，若主功放故障则切换到备用功放，由备用功放接替主功放原有的工作。
3.因而现有的技术的主备切换器或者主备切换方法中，主功放处于长时间的工作状态，功放电路中的功率管持续不断地受到高电压冲击，在高电流驱动下工作，在得不到休息与缓冲情况下，功放的寿命将大打折扣，从而影响整个音响系统的工作稳定性，而备用功放一直处于待机空闲状态，资源不能得到有效的充分利用。对于一些重要场所，例如轨道交通、机场等重要的扩音工程领域，对音响系统的无故障率、系统的稳定性要求特别高的场所，现有技术的功放切换的方案无法满足故障率以及稳定性的要求。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题之一，本实用新型的目的在于提供一种稳定性高、故障率低且使用寿命长的功放切换系统及功放设备。
5.本实用新型所采取的技术方案是：
6.第一方面，本实用新型提供了一种功放切换系统，该系统包括主控模块、音频矩阵切换模块、功放故障检测模块、功放矩阵继电器切换模块以及若干功放单元；
7.所述主控模块的第一输出端连接至所述音频矩阵切换模块的输入端，所述主控模块的第二输出端连接至所述功放矩阵继电器切换模块的第一输入端；所述功放矩阵继电器切换模块的输出端连接至所述功放故障检测模块的输入端，所述功放故障检测模块的第一输出端连接至所述主控模块的输入端；所述音频矩阵切换模块的输出端连接至所述功放单元的输入端，所述功放单元的输出端连接至所述功放矩阵继电器切换模块的第二输入端。
8.在一些可选的实施例中，系统还包括至少一个扬声器单元，所述扬声器单元的输入端连接至所述功放矩阵继电器切换模块的第二输出端。
9.在一些可选的实施例中，所述功放故障检测模块包括功放采样电路、采样信号放大电路以及数模转换电路；
10.所述功放采样电路的输出端连接至所述采样信号放大电路的输入端；所述采样信号放大电路的输出端连接至所述数模转换电路的输入端。
11.在一些可选的实施例中，所述功放矩阵继电器切换模块包括cd4099芯片、uln2803a芯片以及若干继电器；
12.所述cd4099芯片的第一引脚连接至所述uln2803a芯片的第一引脚，所述uln2803a芯片的第二引脚连接至所述继电器的一端。
13.在一些可选的实施例中，所述音频矩阵切换模块包括cs5368芯片、cs4384芯片以
及adau1446芯片；
14.所述cs5368芯片的第一引脚连接至所述adau1446芯片的第一引脚，所述adau1446芯片的第二引脚连接至所述cs4384芯片的第一引脚。
15.在一些可选的实施例中，所述系统还包括分频电路，所述分频电路的输入端连接至所述功放单元，所述分频电路的输出端连接至所述扬声器单元。
16.第二方面，本实用新型提供一种功放设备，该功放设备包含了如第一方面中所述的任意一种功放切换系统。
17.本实用新型的有益效果是：本技术的技术方案通过功放故障检测模块，确定存在故障的功放单元并将其排除。有利于降低系统的故障率；然后在主控模块的控制下，功放矩阵继电器模块调用功放，调用功放的同时，通过音频矩阵切换模块把对应的音频信号切换到被调用的功放，使得每个功放单元并调用的频率是相同的，并避免出现某个功放持续工作，其他功放长期待机的情况，通过循环切换的方式，保证了功放的稳定性，并提高了系统的使用寿命。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实施例中提供的一种功放切换系统的结构示意图
20.图2为本实施例中功放故障检测模块的结构示意图；
21.图3为本实施例中功放矩阵继电器切换模块中继电器的电路原理图；
22.图4为本实施例中功放矩阵继电器切换模块中cd4099芯片和uln2803a芯片连接关系的电路原理图；
23.图5为本实施例中的cs5368芯片的电路原理图；
24.图6为本实施例中的adau1466音频处理器的电路原理图；
25.图7为本实施例中的cs4384数字模拟转换器的电路原理图。
具体实施方式
26.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.第一方面，如图1所示，本实用新型所提供的一种功放切换系统，该系统主要包括主控模块、音频矩阵切换模块、功放故障检测模块、功放矩阵继电器切换模块以及若干功放单元；
30.其中，主控模块的第一输出端连接至音频矩阵切换模块的输入端，主控模块的第二输出端连接至功放矩阵继电器切换模块的第一输入端；功放矩阵继电器切换模块的输出端连接至功放故障检测模块的输入端，功放故障检测模块的第一输出端连接至主控模块的输入端；音频矩阵切换模块的输出端连接至功放单元的输入端，功放单元的输出端连接至功放矩阵继电器切换模块的第二输入端。
31.具体地，实施例系统的主控模块用于根据用户操作触发相应的控制信号并下发至其他模块，例如，主控模块可以下发切换功放单元的指令至功放故障检测模块和音频矩阵切换模块，以实现功放的切换。实施例中的音频矩阵切换模块主要用于将接受到的音源信号切换到正在被调用的功放单元之中进行功率放大。实施例系统中的功放故障检测模块，主要用于检测系统中的功放单元是否处于故障状态，若确定某一功放单元故障，则将其排除在外，不纳入可以进行调用的功放列表之中；若确定某一功放单元正常，则纳入调列表中。系统中的功放矩阵继电器切换模块用于根据主控模块的控制信号进行功放单元的切换。功放单元主要将输入的音源信号进行放大并输出。
32.示例性地，实施例系统通过功放故障检测模块检测功放是否处于故障状态，将数据传送给主控芯片模块，若某功放单元故障则将其排除在外，不纳入被调用列表中；否则纳入被调列表中，等待被调用。主控芯片模块通过控制功放矩阵继电器模块调用功放，并记录被调用次数，根据预先设定和限制的每一轮功放被调用的次数，在工作中，每个功放在每轮被调用的次数都是同等的。在调用功放的同时，通过音频矩阵切换模块把对应的音频信号切换到被调用的功放，保证对应分区的音频输入信号与功放输出信号的音频信号不变。
33.在一些可行的实施例中，系统还包括至少一个扬声器单元，该扬声器单元的输入端连接至功放矩阵继电器切换模块的第二输出端。
34.具体地，实施例系统中的扬声器单元用于将功放单元输出的电信号进行转化得到相应的声音信号。需要说明的是，在实施例中功放单元最终输出的可是数字信号或者是进行数模转换后得到的模拟信号。
35.如图2所示，在一些可行的实施例中，功放故障检测模块主要包括功放采样电路、采样信号放大电路以及数模转换电路；
36.其中，功放采样电路的输出端连接至采样信号放大电路的输入端；采样信号放大电路的输出端连接至数模转换电路的输入端。具体地，通过采取功放单元的输出信号经过放大后再经过模数转换电路转成数字信号发送给主控模块进行判断，主控模块根据预先设置的判断程序，判断该功放单元是否故障。实施例系统通过功放故障检测模块可以有效降低系统的故障率，避免因某一功放单元出现故障而导致整个系统无法正常工作的情况。
37.如图3和图4所示，在一些可行的实施例中，系统中的功放矩阵继电器切换模块包括cd4099芯片、uln2803a芯片以及若干继电器；
38.具体地，图3中所展示的为若干个分区中某个分区中的继电器；ch1-out为功放单元的信号输出，但继电器未上电时，k1断开，电路未连通，功放信号无法进行输出；但当继电器上电，电路连通，k1闭合，功放信号正常进行传输。如图4所示，在实施例系统中，功放矩阵继电器切换模块还可以通过cd4099芯片和uln2803a芯片，cd4099是一个8位可寻址的锁存器，有三条地址输入线a0-a2，一个数据输入端和8个数据输出端q0-q7；uln2803a是单片集成高耐压、大电流达林顿管阵列，电路内部包含八个独立的达林顿管驱动单路。电路内部设计有续流二极管，可用于给实施例系统中的继电器供电。实施例系统的主控单元可以将控制信号输入至cd4099芯片进行信号的暂存，再由输出引脚输出至uln2803a芯片，通过uln2803a芯片的八个输出引脚的实现对八个分区的继电器进行控制，以实现功放单元的切换。
39.在一些可行的实施例中，实施例系统中音频矩阵切换模块包括cs5368芯片、cs4384芯片以及adau1446芯片；
40.其中，cs5368芯片的第一引脚连接至adau1446芯片的第一引脚，adau1446芯片的第二引脚连接至cs4384芯片的第一引脚。
41.具体地，如图5所示，实施例系统中的各路音频信号输入至cs5368芯片，通过cs5368八路模拟数字转换器转换得到数字信号；如图6所示，将cs5368芯片输出的数字信号经过adau1466音频处理器进行切换处理再输出至cs4384芯片；如图7所示，实施例中通过cs4384数字模拟转换器转换成模拟信号送给各路功放单元。
42.在一些可行的实施例中，实施例系统还包括分频电路；
43.其中，分频电路的输入端连接至功放单元，分频电路的输出端连接至扬声器单元。具体地，选频电路是利用电路相频特性与相幅特性的原理工作，当输入的音频信号的某个频率与选频网络的固有频率相同时，它的输出信号的相位与输入信号相位相同，而且幅值最大，而选频网络对其它的频率的信号的阻抗都比固有的频率大，所以衰减严重，最后只有输出幅值最大的那个信号能顺利的通过选频电路；以实现对音频信号固定频率的放大。
44.对本实施功放切换系统的完整实施过程进行描述为：本实施例系统采用一种以计次数的方式调用功放，在每一轮调用过程中，每个功放设定限制被调用次数(如限制只能被调用一次)，那么所有功放都调用完一次后，数据清零，功放重新排列等待被调状态(在调用功放之前，所有功放都会被故障检测模块检测，如果检测到某个功放出现故障，会被放到一边，不会出现在等待被调用的列表中)。此实施例系统在工作中，每个功放都会被派上用场(故障的功放除外)，每个功放被调用的次数都是同等的，不会有功放一直出现待机空闲状态，也不会有功放长时间处于工作状态，让每个功放都得到充分的利用，有效合理的利用资源。这样会有效提高整个音响系统的无故障率，提高系统的工作稳定性，满足各种高要求的扩音工程领域。
45.第二方面，本实用新型的实施例还提供一种功放设备，其包括了至少一个如第一方面中描述的一种功放切换系统。
46.综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有以下的特点或优点：
47.本实施例系统中每个功放在工作中每一轮被调用的次数都是同等的，不会有功放
一直出现待机空闲状态，也不会有功放长时间处于工作状态，让每个功放都得到充分的利用，有效合理地利用资源。这样会有效降低整个音响系统的故障风险，提高系统的工作稳定性，满足各种高要求的扩音工程领域。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“另一实施方式”或“某些实施方式”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
49.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。