線的長度傾向于對于較大正向(向上)偏移減少以及對于音圈20的較大負(fù)向偏移增加。由于導(dǎo)磁材料的量的變化隨著音圈/膜片偏移接近音圈，音圈20的電感呈現(xiàn)在本發(fā)明中利用的類似偏移變化，如下面進(jìn)一步詳細(xì)解釋。
[0057]圖2A)是用于密封箱安裝和便攜式音頻設(shè)備(諸如，移動(dòng)電話和智能電話)的常規(guī)微型電動(dòng)揚(yáng)聲器的示意剖視圖。揚(yáng)聲器200為各種類型的應(yīng)用提供聲音再現(xiàn)，例如揚(yáng)聲器電話和音樂播放。在下文描述的檢測音圈溫度的方法中使用的電動(dòng)揚(yáng)聲器200具有矩形形狀，最大的外直徑D約15毫米，橫向方向上的外部直徑約11毫米。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，檢測音圈溫度的本方法和對應(yīng)的音圈溫度探測器適用于幾乎所有類型的外殼安裝和自由空氣和擋板安裝電動(dòng)揚(yáng)聲器。
[0058]微型電動(dòng)揚(yáng)聲器200包括固定至音圈220的上緣表面的膜片210。膜片210也機(jī)械方式通過彈性邊緣或外懸掛212耦合到揚(yáng)聲器框架222。環(huán)形永久磁鐵結(jié)構(gòu)218產(chǎn)生磁通，其通過具有布置在其中的圓形空氣間隙224的磁性可滲透結(jié)構(gòu)216導(dǎo)通。圓形的通風(fēng)管道219被布置在框架結(jié)構(gòu)222中，并用于從否則位于膜片210下方的密封室導(dǎo)熱。柔性邊沿懸掛件212提供可移動(dòng)膜片組件(音圈220和膜片10)相對良好定義的柔量。柔性邊沿懸掛件13和膜片210的移動(dòng)量確定微型揚(yáng)聲器的大氣基礎(chǔ)諧振頻率。柔性邊沿懸掛件212可經(jīng)構(gòu)建以限制可動(dòng)膜片組件的最大偏移或最大位移。
[0059]在微型揚(yáng)聲器200的操作中，音圈電壓或驅(qū)動(dòng)電壓通過一對揚(yáng)聲器端子(未不出)被施加到揚(yáng)聲器200的音圈220，所述揚(yáng)聲器端子電連接到合適的輸出放大器或功率放大器。相應(yīng)的音圈電流作為響應(yīng)流經(jīng)音圈220，導(dǎo)致由速度箭頭V指示的方向中膜片組件的基本均勾的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在揚(yáng)聲器的活塞范圍中。因此，相應(yīng)的聲壓由微型揚(yáng)聲器200的揚(yáng)聲器產(chǎn)生。取決于揚(yáng)聲器箱的尺寸和揚(yáng)聲器膜片的形狀等，揚(yáng)聲器可在約500Hz和1kHz之間的一定頻率范圍產(chǎn)生有用聲壓。響應(yīng)于音圈電流的流動(dòng)，音圈220和膜片210的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)由在氣隙224中徑向取向磁場引起。所施加的音圈電流和電壓導(dǎo)致音圈220的功率耗散，它在操作期間加熱音圈220。因此，長期應(yīng)用過高的驅(qū)動(dòng)電壓/電流可導(dǎo)致音圈220的過熱，其是如上討論的電動(dòng)揚(yáng)聲器中故障的常見原因。
[0060]施加過大的音圈電流迫使可動(dòng)隔膜裝置超過其最大允許的偏移限制，這是在電動(dòng)揚(yáng)聲器中另一種常見的故障機(jī)制，導(dǎo)致各種不可逆的機(jī)械損傷。
[0061]圖2B)是裝在具有預(yù)定內(nèi)部容積230的外殼、盒或腔室231中的微型電動(dòng)揚(yáng)聲器200的示意性橫截面圖。外殼或腔室231被布置在揚(yáng)聲器200的振膜210下面。揚(yáng)聲器200的框架結(jié)構(gòu)222的外周壁牢固地附著在密封箱231的匹配壁表面，以形成基本上氣密耦合，聲學(xué)上從周圍環(huán)境隔離容積230內(nèi)部存留空氣，除了下面討論的小的聲音泄漏235。封閉容積30可以是0.5和2.0立方厘米之間，諸如典型的便攜式通信設(shè)備或終端應(yīng)用(如移動(dòng)電話和智能電話)的約I立方厘米。由于腔室230中被困空氣的順應(yīng)性，比起上面討論的自由空氣的諧振頻率，在密封外殼230中安裝揚(yáng)聲器200導(dǎo)致微型揚(yáng)聲器的較高基礎(chǔ)諧振頻率。腔室230內(nèi)部被困空氣的順應(yīng)性平行于彈性邊緣懸掛件212的順應(yīng)性工作，以降低作用于揚(yáng)聲器的移動(dòng)量的總順應(yīng)性(即增加剛度)。因此，外殼安裝揚(yáng)聲器200的基本諧振頻率比其自由空氣共振更高?；竟舱耦l率的增加量取決于外殼230的體積。圍繞密封外殼231的壁結(jié)構(gòu)可以由具有有限沖擊強(qiáng)度的模制彈性化合物形成。在外殼230的壁結(jié)構(gòu)231中可能的不希望的小孔或裂縫235已經(jīng)被示意性示出，周圍環(huán)境聲壓的相關(guān)聲音泄漏由箭頭237指示。穿過小孔指示或裂縫235的聲音泄漏導(dǎo)致否則密封外殼230的整體不需要的泄漏狀態(tài)。這種泄漏趨向于減少微型揚(yáng)聲器200的基礎(chǔ)諧振頻率，如圖4上示出的微型揚(yáng)聲器的阻抗曲線401、403示出。放置低頻探測音在足夠低的頻率可是可取的，以保持阻抗曲線401、403的平坦阻抗范圍，而不論外殼泄漏的存在或不存在。這確保了探測電流電平準(zhǔn)確地反映音圈的DC電阻。
[0062]圖3A)顯示包括以上圖2B)示出的微型電動(dòng)揚(yáng)聲器的測量音圈電阻和音圈溫度的曲線圖305的圖301。揚(yáng)聲器的音圈的DC阻抗近似在室溫下是8.0 Ω，這從測量的電阻曲線明顯看出。音圈電阻的歐姆/°C的變化速率取決于音圈材料，其通常包括纏繞成多匝線圈的鋁或銅線，或其合成物。如圖所示，該音圈包括銅繞組，并因此表現(xiàn)出從在20°C的8.0 Ω，至在100°C的10.5 Ω的電阻增大。這對于音圈溫度增加80°C，電阻增加約31%。
[0063]圖3B)的圖303包括曲線圖307，示出在音圈溫度以上流過圖2A)-2B)示出的微型電動(dòng)揚(yáng)聲器的音圈224的低頻探測電流分量的電平。該圖307說明探測電流分量如何隨著整個(gè)音圈的恒定或固定的探測信號電壓的上升音圈溫度而降低。探測電流分量從在20°C的語音溫度約0.25毫安至100°C約0.19mA的減少由在由曲線圖305示出的這些溫度點(diǎn)之間從8Ω至10.5Ω的音圈電阻的對應(yīng)增加引起，如上所述。如果橫跨音圈探測電壓的電平被設(shè)定為基本固定的電平，例如0.2伏，達(dá)到探測電流分量的在20°C和100°C的以上電平。
[0064]這些觀察在過熱保護(hù)電動(dòng)揚(yáng)聲器的音圈的本方法的各種實(shí)施例中利用，如圖1和2A)所示。過熱保護(hù)優(yōu)選地包括:確定或?qū)ふ艺谟懻摰膿P(yáng)聲器的最大操作聲音溫度，并確定相應(yīng)的探測電流閾值。探測電流閾值可以被設(shè)定，使得它對應(yīng)于經(jīng)由依賴于音圈電阻探測信號分量的已知電壓和已知溫度的的最大音圈溫度，如圖3A所示。正如圖3B)的圖307所示，揚(yáng)聲器可以例如具有100°C的最高操作音圈溫度，以及后者溫度對應(yīng)于用于揚(yáng)聲器的音圈的復(fù)合驅(qū)動(dòng)信號的探測信號分量的所選擇的固定電壓電平的約0.19mA的探測電流分量。因此，探測電流閾I_this設(shè)定為等于圖303上約0.19mA的探測電流分量。本方法的步驟進(jìn)一步結(jié)合音圈溫度保護(hù)器的功能的詳細(xì)描述。
[0065]如前面所提到的，圖4表示安裝在圖2B)所示的揚(yáng)聲器箱231中的微型揚(yáng)聲器200的測量阻抗曲線401、403。阻抗曲線401用于揚(yáng)聲器外殼的非泄漏或密封和標(biāo)稱情況，而阻抗曲線403表示泄漏情況。泄漏趨向于降低微型揚(yáng)聲器200的基本諧振頻率，在這種情況下從約800Hz至約550Hz，如圖所示。低頻探測音優(yōu)選地被放置在大大低于該基本諧振頻率的頻率，以保持基本平坦的阻抗范圍，使得探測電流電平準(zhǔn)確地反映音圈的DC電阻。低頻探測信號可以包括正弦波或類似窄頻帶信號，頻率或中間頻率在額定工作條件下比安裝在揚(yáng)聲器外殼231中的微型揚(yáng)聲器200的基本諧振頻率小至少五倍。在本實(shí)施例中，這個(gè)約束意味著低頻探測信號的頻率或中心頻率比約160Hz小。
[0066]優(yōu)選地，低頻探測信號的頻率或中心頻率在另一方面足夠高，以表現(xiàn)出周期時(shí)間小于微型揚(yáng)聲器200的音圈的熱時(shí)間常數(shù)的一半。這個(gè)要求確保探測電流分量可以適當(dāng)?shù)夭蓸?，以避免丟失或沒注意到快速音圈加熱事件，例如由突然施加到微型揚(yáng)聲器200的音圈的過量功率音圈。對于典型的微型揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)，該熱時(shí)間常數(shù)可以等于或小于0.7秒。在本實(shí)施例中，該約束轉(zhuǎn)換低頻探查信號的頻率或中心頻率，其優(yōu)選地高于2.8Hz，諸如對于約0.7秒的熱時(shí)間常數(shù)高于5Hz。
[0067]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的音圈溫度保護(hù)器500的示意性框圖，其通過外部訪問的揚(yáng)聲器端子對511a、511b耦合到如上所述的外殼安裝的微型電動(dòng)揚(yáng)聲器200。音圈溫度保護(hù)器500避免微型揚(yáng)聲器200受到由從輸出放大器506的過大驅(qū)動(dòng)信號引起的音圈過熱。在本實(shí)施例中，音圈溫度保護(hù)器500在數(shù)字域中對信號進(jìn)行操作，但其他實(shí)施例可以使用模擬信號或模擬和數(shù)字信號的任何混合。
[0068]音圈溫度保護(hù)器500包括數(shù)字音頻信號輸入501，用于接收數(shù)字音頻信號。該數(shù)字音頻信號可以來自于外部模擬或數(shù)字音頻來源(例如，麥克風(fēng))，并且包括語音和/或音樂信號。該數(shù)字音頻信號可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議(例如，IIC或SPI)被格式化，或根據(jù)數(shù)字音頻協(xié)議(諸如，HS, SPDIF等)格式化。音圈溫度保護(hù)器500從正電源電壓Vdd被供給工作電源。地面(未示出)或負(fù)的直流電壓可為音圈溫度保護(hù)器500形成負(fù)電源電壓。取決于音圈溫度保護(hù)器500的特定應(yīng)用，VDD的DC電壓可顯著地變化，并且可以典型地被設(shè)置為在1.5伏和100.0伏之間的電壓。音圈溫度保護(hù)器500包括硬連線或軟件可編程數(shù)字信號處理器(DSP) 502，其被配置為執(zhí)行各種類型的音圈溫度保護(hù)器500的信號生成和信號處理操作，如在下面進(jìn)一步詳細(xì)解釋。DSP 502可以被配置為對于例如48kHz的音頻信號通過合適的采樣頻率內(nèi)部處理數(shù)字信號。采樣頻率可以源自DSP的時(shí)鐘輸入f_clkl。外部DSP時(shí)鐘輸入f_clkl可以被設(shè)置為1MHz和10MHz之間的時(shí)鐘頻率。采樣頻率可以被選擇為其它頻率，諸如8kHz和192kHz之間的頻率，在發(fā)明的其它實(shí)施例中取決于象期望的音頻帶寬的因素和特定應(yīng)用的其它性能特征。
[0069]該數(shù)字音頻信號的處理版本在在DSP 502的輸出被提供，并輸入到信號組合器，加法器或求和器503。信號組合器503的第二輸入接收