一种提升音响续航能力的方法

摘要：随着锂电池的普及，越来越多的音响内置了电池。但由于市场竞争激烈，谁能在成本不变的前提下，提高音响的续航能力，哪怕一点点，都会在市场上占领先机。目前常见的提高续航的方法有增加电池容量、硬件动态调压等。增加电池容量会使得音响加重，不方便携带。硬件动态调压会提高音响的电子成本。本文介绍一种基于软件实现的动态调压方法，以实现在成本不变的前提下，提高音响的续航能力。

关键词：续航、音响、动态调压

1.硬件动态调压

硬件动态调压是指通过硬件电路来控制功放两端的供电电压，进而实现省电的目的。这种方法由于增加了硬件电路，所以成本有所增加。下图是TI公司提供的典型动态调压电路：

其中，J5 J6分别是模拟音频输出的左右声道，经过运放处理后，控制Q1BSS138的导通电流，以改变并在R2两端的阻值，进而改变VOUT的输出。

2.软件动态调压

软件调压的原理是将当前播放的音频文件的能量值计算出来，根据该能量值来调节功放供电电压，进而达到省电的目的。

2.1能量值计算

通过调节值，来改变Q（n） 的输出，进而控制输出电压。

2.2嵌入式平台实现框图

QCC5125是高通公司QCC5100系列芯片中的一员，是一款低功耗蓝牙soc，支持SBC、AAC、APTX adaptive等协议，可广泛应用于蓝牙音响、立体声TWS耳机、耳塞等产品开发。下图为芯片内部组织框图：

下图是基于QCC5125平台的动态调压实现：

（1）Audio Stream：来自外部的音频数据流，例如BT-A2dp、wifi流媒体、usb-audio、line-in、optical等。

（2）Audio Post Processing：包括EQ、DRC、虚拟环绕等音效。

（3）动态调压算法：根据当前的音频输入计算出能量值。

（4）Audio output：经过EQ、DRC、虚拟环绕等音效处理后的音频数据流。

（5）Power Amplifier：电压可调节的放大器。

（6）PWM output：根据计算的能量值实时调整GPIO的脉宽占空比，进而达到调整输出电压的目的。

2.3 算法运行平台要求

动态电压调整模块运算性能要求可以参考QC5125平台的性能：

QCC5125平台的DSP参数：

DSP RAM： 80kB （ P ） + 256kB （ D ）

DSP Technology： 1x Qualcomm® Kalimba™ DSP， Configurable DSP

DSP Clock Speed： 1x 120 MHz DSP

3.测试方法

采用QCC5125蓝牙芯片作为主控，选用两款不同的DAC芯片，其中MA12070内部自带动态调压电路，TI3130不带动态调压电路，但在QCC5125端运行软件动态调压算法。

3.1测试平台介绍：

（1）平台1：QCC5125+TI3130

（2）平台2：QCC5125+Meruse MA12070

（3）电池都是 LG 18650 4.2v/2600mah 新电池。

（4）两个平台分别连接相同型号的手机OPPO A53;

（5）两个平台循环播放同一播放列表。

3.2测试步骤

（1）测试前，两平台都是用4欧姆电阻负载，播放0db正弦波，调整音量使负载端测得5W RMS功率;

（2）两平台在各自标定5W输出的音量下，开始循环播放10首混合风格的测试歌曲;

（3）测试从电池4.2v掉到3.0v结束，统计播放时长;

（4）两平台设计峰值功率20W，功放最高供电电压14V，meruse功放自带4段电压调制，标称高效省电，merus固定14V供电。TI使用动态电压供电。

3.3测试结果

由此可见，同样的测试条件下，merus播放（紫色曲线）从11：54持续到了15：54。而运行了动态调压算法的TI平台，播放（黄色曲线）从11：54持续到了18：40。

4.总结

本文实现了一种软件动态调压的算法，进而提高了带电池音响的续航能力，无需增加额外的成本。只要能计算出音频文件的能量值，就可以实现控制，对主芯片的占用资源很少，可适用于蓝牙音响、智能语音音响等便携式个人消费类产品。

参考文献：

[1] 王利军，詹克团.可动态调压的DC-DC转换电路。CN201711455399.2

[2] 張松涛，一种动态调节输出电压的Buck电路及动态调节方法。CN112350575

作者简介：

姓名：耿海飞 出生年：1985-7-23 性别：男 籍贯：山西省晋中市 民族：汉

职称：资深工程师 学历：华南理工大学硕士 研究方向： 嵌入式系统集成

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