一种供电隔离的无线音频接收装置的制作方法

本发明涉及音频播放的电子技术领域，具体涉及一种供电隔离的无线音频接收装置。

背景技术：

随着物质条件的改善，家庭影音娱乐系统和车载音频接收播放系统逐渐普及，为用户提供舒适娱乐体验的同时，也暴露出了一些不便之处，音响设备与数据源设备之间的物理连接的端口多样、连线复杂，多种音频领域相关标准及技术应用差异化明显、互不兼容，当前的高保真音响设备灵活性差致使供电连线不便。

目前，不少厂家采用无线通信技术来优化音频发送设备和音频接收设备之间的通信连接方式，现阶段常规的无线音频播放系统通过一对一的形式进行无线通信，接收固定端口发射出的单一音频信号。此类无线音频产品可以支持pc、手机、平板等设备将通话、音乐之类的声音信号远距地传输给音响系统，其中蓝牙音频接收设备、wifi音频接收设备都具有传输距离远、音质损耗低、功耗小的特点，应用较为普及。

为满足音频接收设备进行正常工作的要求，需要单独为其提供稳定的电力。然而在使用低劣供电适配器、充电器、电源模块，或者在电网不稳定的情况下，会使得直流线路中存在一些高频干扰信号，这些高频干扰信号还往往会沿着供电线路传播到音频接收设备中，并反映在于音频接收设备的声音外放过程中，使得喇叭发出一些不悦耳的吱啦声。即便是一些音频产品通过lc滤波电路来稳定直流电力，也只能起到降低/抑制电源高频信号干扰的作用，不能完全杜绝，那么音频产品在外部直接供电或者边充电边工作的情况下，就会通过喇叭发出电流声，严重影响用户对音频产品的使用体验感。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是如何消除现有音频接收设备在控制声音外放时发出的电流声问题，以及如何提高用户对音频产品的体验感。为解决上述技术问题，本申请提供一种供电隔离的无线音频接收装置。

一种实施例中，提供一种供电隔离的无线音频接收装置，包括：直流输入接头，用于接收外部电源输入的第一直流电；供电隔离电路，与所述直流输入接头电连接，用于将所述第一直流电进行逆变且整流为第二直流电，以及使所述第一直流电和所述第二直流电的接地端相隔离；音频接收电路，与所述供电隔离电路电连接且接通所述第二直流电，用于无线接收声音信号且转换为模拟音频信号；音频输出接头，与所述音频接收电路电连接，用于将所述模拟音频信号输出至外放设备以进行声音播放。

所述供电隔离电路包括自激震荡电路、线圈变压器和整流电路；所述自激震荡电路的输入端与所述直流输入接头连接，输出端与所述线圈变压器的初级侧连接，用于将所述第一直流电通过自激振荡的方式逆变为第一交流电；所述线圈变压器的初级侧在所述第一交流电的作用下，驱动次级侧耦合输出第二交流电；所述整流电路与所述线圈变压器的次级侧连接，用于将所述第二交流电整流为所述第二直流电。

所述自激震荡电路包括三极管q1、三极管q2、电阻r1、电容c1和电容c2，所述线圈变压器的初级侧包括绕设于铁芯上的初级绕组和反馈绕组；所述初级绕组和所述反馈绕组均形成有两个边缘端口和一个中间端口，所处初级绕组的中间端口接通所述第一直流电；所述反馈绕组的中间端口经过并联设置的所述电阻r1和所述电容c1接通所述第一直流电，所述电阻r1和所述第一直流电的接通线路经过电容c2与所述第一直流电的接地端连接；所述初级绕组的两个边缘端口分别与所述三极管q1的集电极、所述三极管q2的集电极连接，所述反馈绕组的两个边缘端口分别与所述三极管q2的基极、所述三极管q1的基极连接，所述三极管q1的发射极和所述三极管q2的发射极均与所述第一直流电的接地端连接。

所述整流电路包括二极管d2、二极管d3、电阻r2和电容c3，所述线圈变压器的次级侧包括绕设于铁芯上的次级绕组；所述次级绕组形成有两个边缘端口和一个中间端口，所述次级绕组的两个边缘端口分别经过所述二极管d2、所述二极管d3接通所述第二直流电，所述二极管d3和所述第二直流电的接通线路经过并联设置的所述电阻r2和电容c3与所述第二直流电的接地端连接；所述次级绕组的中间端口与所述第二直流电的接地端连接。

所述自激震荡电路和所述直流输入接头之间设有保护电路，用于对所述第一直流电进行限流和限压保护；所述保护电路包括熔断器f1和二极管d1，所述熔断器f1串联在所述第一直流电的接通线路上，所述二极管d1的正负极分别与所述第一直流电的接地端和所述第一直流电的接通线路连接。

所述音频接收电路包括接收天线和主控芯片；所述接收天线用于接收周围辐射的声音信号；所述主控芯片与所述接收天线、所述音频输出接头和所述整流电路电连接，所述整流电路为所述主控芯片提供所述第二直流电；所述主控芯片用于将所述接收天线接收的声音信号转换为模拟音频信号，且通过所述音频输出接头输出；所述模拟音频信号的接地端和所述第二直流电的接地端相连接。

所述接收天线的带宽与蓝牙信号或wifi信号的带宽相匹配，接收蓝牙信号通道或者wifi信号通道上的声音信号。

所述音频接收电路还包括麦克风接头，所述麦克风接头用于接收外部麦克风采集到的语音信号；所述主控芯片与所述麦克风接头电连接，还用于将所述语音信号转换为所述模拟音频信号。

所述音频接收电路还包括与所述主控芯片连接的晶振元件，所述晶振元件用于为所述主控芯片提供工作时钟。

所述第一供电接头为usb接头，所述音频输出接头为普通音频接头。

本申请的有益效果是：

依据上述实施例的一种供电隔离的无线音频接收装置，包括直流输入接头、供电隔离电路、音频接收电路和音频输出接头，其中直流输入接头用于接收外部电源输入的第一直流电；供电隔离电路用于将第一直流电进行逆变且整流为第二直流电以及使第一直流电和第二直流电的接地端相隔离；音频接收电路与供电隔离电路电连接且接通第二直流电，用于无线接收声音信号且转换为模拟音频信号；音频输出接头用于将模拟音频信号输出至外放设备以进行声音播放。第一方面，由于在直流输入接头和音频接收电路之间设置了供电隔离电路，使得外部电源输入的第一直流电在经过逆变和整流的过程中，能够消除自身叠加的高频干扰信号，避免高频干扰信号通过共地的方式传输至音频接收电路；第二方面，由于供电隔离电路内线圈变压器的初级侧、次级侧之间的电力耦合和相互隔离作用，既能够实现电力的传输，又避免了两侧接地端共地所引起的高频干扰情形，即便外部电源的供电不干净，也不会影响到音频接收电路的供电质量，保证音频接收电路处理声音信号的稳定性；第三方面，由于音频接收电路由不携带高频干扰信号的第二直流电进行供电，使得音频接收电路在无线接收声音信号且转换为模拟音频信号的过程中，可以不受到高频干扰信号的影响，输出干净、无失真的模拟音频信号；第四方面，在保证模拟音频信号上不存在高频干扰信号的情况下，能够使得外放设备进行声音播放时发出纯正的音质，完全杜绝了高频干扰所引起的电流声问题，可以提高用户对无线音频接收装置的使用体验感。

附图说明

图1为本申请中供电隔离的无线音频接收装置的结构示意图；

图2为供电隔离电路的电路图；

图3为保护电路的电路图；

图4为音频接收电路的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1，本申请公开一种供电隔离的无线音频接收装置1，其包括直流输入接头11、供电隔离电路12、音频接收电路13和音频输出接头14，下面分别说明。

直流输入接头11用于接收外部电源输入的第一直流电，外部电源可以为直流充电器、dc适配器、充电宝或电池等器件，甚至可以为电脑的usb接口、插排的usb接口、车载供电接口等组件，在直流输入接头11与外部电源连接时外部电源可以源源不断地向直流输入接头11提供直流电，例如dc5v的电力供应。所以，直流输入接头应该具有至少两路引脚，分别用来连接第一直流电的正极和负极，而负极往往以接地端的形式存在。

供电隔离电路12与直流输入接头11电连接，用于将第一直流电进行逆变且整流为第二直流电，以及使第一直流电和第二直流电的接地端相隔离。

需要说明的是，设置供电隔离电路12的目的是利用电力逆变耦合的方式对直流电进行隔离，以输入直流电的接地端和输出直流电的接地端之间不共地形式来达到干净输电，且消除高频干扰信号的要求。

音频接收电路13与供电隔离电路12电连接且接通第二直流电，也就是说利用供电隔离电路12输出的第二直流电为音频接收电路13进行供电，使得音频接收电路13能够无线接收声音信号且转换为模拟音频信号。

音频输出接头14与音频接收电路13电连接，用于将音频接收电路13处理产生的模拟音频信号输出至外放设备以进行声音播放。外放设备可以是具有喇叭的音响，能够外放声音，甚至外放设备可以是家庭影院系统、会议视频系统或者车载音响系统。

需要说明的是，音频输出接头14、音频接收电路13和第二直流电所在线路具有共同的接地端，由于第一直流电内可能叠加的高频干扰信号无法在供电隔离电路12的隔离作用下无法叠加在第二直流电上，所以第二直流电具备稳定、纯净的特性，不会对音频接收电路13中声音信号的转换过程，和音频输出接头14中模拟音频信号的输出过程造成高频干扰，从而能够保证外放设备在接收和播放模拟音频信号时可以最完整地产生纯正的音质，不会电流声的影响。

在本实施例中，参见图1和图2，供电隔离电路12包括自激震荡电路121、线圈变压器122和整流电路123，分别说明如下。其中，自激震荡也称自激振荡，这里表示一个意思，所以不再进行严格区别。

自激震荡电路121的输入端与直流输入接头11连接，输出端与线圈变压器122的初级侧连接。在本实施例中，自激振荡电流121用于将第一直流电通过自激振荡的方式逆变为第一交流电，以便以交流电的形式在线圈变压器122中进行耦合传输。

线圈变压器122的初级侧在第一交流电的作用下，驱动次级侧耦合输出第二交流电。关于线圈变压器122的工作原理属于现有技术，所以这里不再进行详细说明。

整流电路123与线圈变压器122的次级侧连接，由于线圈变压器122的次级侧输出的是交流电，将不能直接为后续的音频接收电路13供电，所以需要利用整流电路123将第二交流电整流为第二直流电，然后利用第二直流电为音频接收电路13供电。

在一个具体实施例中，自激震荡电路121、线圈变压器122和整流电路123的具体电路图可以参考图2，其中，自激震荡电路121包括三极管q1、三极管q2、电阻r1、电容c1和电容c2，线圈变压器122的初级侧包括绕设于铁芯上的初级绕组1221和反馈绕组1222。

参见图2，初级绕组1221和反馈绕组1222并排绕设在线圈变压器122的铁芯上，两者均形成有两个边缘端口和一个中间端口，比如初级绕组1221包括边缘端口p1、p3和中间端口p2，反馈绕组1222包括边缘端口p4、p6和中间端口p5。初级绕组1221的中间端口p2接通第一直流电vcc1，反馈绕组1222的中间端口p5经过并联设置的电阻r1和电容c1接通第一直流电vcc1，电阻r1和第一直流电vcc1的接通线路经过电容c2与第一直流电vcc1的接地端gnd1连接。此外，初级绕组1221的两个边缘端口p1、p3分别与三极管q1的集电极、三极管q2的集电极连接，反馈绕组1222的两个边缘端口p4、p6分别与三极管q2的基极、三极管q1的基极连接，三极管q1的发射极和三极管q2的发射极均与第一直流电vcc1的接地端gnd1连接。

需要说明的是，三极管q1和三极管q2的集电极均用标记c表示，发射极用标记e表示，基极用标记b表示。

参见图2，整流电路123包括二极管d2、二极管d3、电阻r2和电容c3，线圈变压器122的次级侧包括绕设于铁芯上的次级绕组1223。次级绕组1223形成有两个边缘端口p7、p9和一个中间端口p8，次级绕组的两个边缘端口p7、p9分别经过二极管d2、二极管d3接通第二直流电vcc2，二极管d3和第二直流电vcc2的接通线路经过并联设置的电阻r2和电容c3与第二直流电vcc2的接地端gnd2连接；此外，次级绕组的中间端口p8与第二直流电vcc2的接地端gnd2连接。

这里将结合图2对供电隔离电路12的工作原理进行说明。当第一直流电vcc1上电时，给三极管q1、三极管q2提供了偏置电压，由于两个三极管的性能不可能完全一样，所以流入两个三极管的基极电流也不同，那么导致它们集电极的电流也不同。假设流向三极管q1电流为i1，流向三极管q2的电流为i2，且i1＞i2，则线圈变压器122的磁通大小与方向由电流i1进行决定，而磁通上的变化在负反馈绕组1222产生感应电势，使得反馈绕组1222的p4端口为“负”，此时三极管q2的基级电位下降，使得电流i2降低，对三极管q2形成负反馈，对三极管q1形成正负馈，使用电流i1变大，从而使得铁芯上合成的磁通也变大。磁通的变化及感应电势的相互作用使得三极管q1达到饱和导通状态，三极管q2达到截止状态，此时磁通达到最大值，磁通变化率为零，那么感应电势也为零，使得三极管q1的基级电位下降，电流i1减小，这时磁通的变化率反向，即反馈绕组1222的p4端口为“正”，对三极管q2形成正反馈，三极管q1形成负反馈，电流i2越来越大，合成磁通也变大，磁通的变化及感应电势作用使得三极管q2达到饱和导通状态，三极管q1达到截止状态，此时磁通达到最大值，感应电势为零。由此可知，自激震荡电路121实际上是一个rc谐振电路，使得线圈变压器122的磁通变化过程不断地按照特定的频率循环进行，从而在初级侧形成第一交流电，通过磁通变化在次级侧产生第二交流电。

在初级侧的初级绕组1221和反馈绕组1222上产生第一交流电时，次级绕组1233上产生第二交流电。若次级绕组1223的p7端口为“正”，p9端口为“负”，则二极管d2导通、d3截止，在二极管d2的输出端形成感应电动势；若次级绕组1223的p9端口为“正”，p7端口为“负”，则二极管d3导通、d2截止，在二极管d3的输出端形成感应电动势。由此可知，整流电路123实际上是一个全桥整流电路，无论第二交流电的方向如何，都能在电容c2和电阻r2的连接端形成感应电动势，从而得到第二直流电vcc2。

进一步地，参见图3，在自激震荡电路121和直流输入接头11之间设有保护电路15，该保护电路15用于对第一直流电vcc1进行限流和限压保护。在一个具体实施中，保护电路15包括熔断器f1和二极管d1，熔断器f1串联在第一直流电vcc1的接通线路上，二极管d1的正负极分别与第一直流电vcc1的接地端gnd1和第一直流电vcc1的接通线路连接。熔断器f1可以是自恢复熔断器，在线路电流过大时熔断，二极管d1在线路电压过大时导通。这里的二极管d1可以为稳压二极管或tvs管(瞬态二极管)，不做具体限制。

在本实施例中，参见图4，音频接收电路13包括接收天线131(也称antenna，ant)和主控芯片132，分别说明如下。

接收天线131用于接收周围辐射的声音信号，这里不对接收天线131的接收频段进行具体限制。

主控芯片132与接收天线131、音频输出接头133和整流电路123电连接，整流电路123为主控芯片132提供第二直流电vcc2。主控芯片132用于将接收天线131接收的声音信号转换为模拟音频信号，且通过音频输出接头133输出。模拟音频信号的接地端和第二直流电的接地端gnd2相连接。

需要说明的是，主控芯片132内有音频信号的处理协议，可以实现对声音信号进行解码和编码的作用，从而将声音信号转换为一定格式的模拟音频信号，如此可以方便外放设备w1进行信号的接收和声音播放。

进一步地，接收天线131的带宽与蓝牙信号或wifi信号的带宽相匹配，接收蓝牙信号通道或者wifi信号通道上的声音信号。如果接收的是蓝牙信号，那么主控芯片132可以是蓝牙处理芯片；如果接收的是wifi信号，那么主控芯片132可以是网络处理芯片。由于主控芯片132实现的功能是日常中常用的技术，非常普遍，可以在一些蓝牙设备或wifi设备中经常见到，所以这里不再对其原理和结构进行详细说明。

进一步地，音频接收电路13还包括麦克风接头134，该麦克风接头134用于接收外部麦克风(mic)采集到的语音信号；那么，主控芯片132与麦克风接头134电连接，还用于将语音信号转换为模拟音频信号，从而经过音频输出接头133输出至外放设备w1。

进一步地，音频接收电路13还包括与主控芯片132连接的晶振元件135，该晶振元件135用于为主控芯片132提供工作时钟。需要说明的是，主控芯片132在工作时，需要外部晶振提供工作时钟，这属于数字处理芯片的基本工作条件，技术人员一般都想的到，所以这里不再进行详细说明。

在本实施例中，第一供电接头11可以为usb接头，从而usb接头接入具有usb供电的电源上，使得第一直流电为5v，为适配主控芯片132的工作电压，供电隔离电路12输出的第二直流电也可以为5v。

在本实施例中，音频输出接头14可以为普通音频接头，如3.5mm立体声接口、rca模拟音频接口、xlr接口、s/pdif接口、光纤接口，这里不做具体限定，只要外放设备能够适配即可。

本领域的技术人员可以理解，在实施例本实施中提供的无线音频接收装置时，可以达到以下的技术优势：(1)在直流输入接头和音频接收电路之间设置了供电隔离电路，使得外部电源输入的第一直流电在经过逆变和整流的过程中，能够消除自身叠加的高频干扰信号，避免高频干扰信号通过共地的方式传输至音频接收电路；(2)供电隔离电路内线圈变压器的初级侧、次级侧之间的电力耦合和相互隔离作用，既能够实现电力的传输，又避免了两侧接地端共地所引起的高频干扰情形，即便外部电源的供电不干净，也不会影响到音频接收电路的供电质量，保证音频接收电路处理声音信号的稳定性；(3)音频接收电路由不携带高频干扰信号的第二直流电进行供电，使得音频接收电路在无线接收声音信号且转换为模拟音频信号的过程中，可以不受到高频干扰信号的影响，输出干净、无失真的模拟音频信号；(4)在保证模拟音频信号上不存在高频干扰信号的情况下，能够使得外放设备进行声音播放时发出纯正的音质，完全杜绝了高频干扰所引起的电流声问题，可以提高用户对无线音频接收装置的使用体验感。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。