一種耳機功耗檢測電路的制作方法

本發明涉及耳機測試領域，更具體地，本發明涉及一種耳機功耗檢測電路。

背景技術：

現在數字耳機越來越多。在數字耳機使用的過程中，手機會根據自身的電量，來決定給數字耳機的輸出電壓。也就是通常說的耳機的供電模式分為兩種，一種是低電壓模式，另一種是正常模式。為了保證耳機的正常工作，需使得耳機在這兩種模式下的功耗大致相同。

在現有技術中，作業人員通過萬用表對耳機功耗進行檢測的方式，使得作業人員的檢測效率較低。

技術實現要素：

本發明的一個目的是提供一種能夠自動檢測耳機功耗的新技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種耳機功耗檢測電路，包括電源模塊、控制模塊、取樣模塊、第一電阻和用于連接所述耳機的耳機插座，所述電源模塊被設置為經所述第一電阻輸出供電電壓至所述耳機插座的電源端；所述取樣模塊被設置為采集所述第一電阻兩端的電壓值作為取樣電壓；所述控制模塊被設置為根據所述取樣電壓和所述第一電阻的阻值計算所述電源模塊輸出的供電電流，并根據所述供電電流和所述供電電壓計算出所述耳機的功耗。

可選的是，所述耳機功耗檢測電路還包括切換模塊，所述切換模塊被設置為采集用戶輸入的供電模式；所述控制模塊被設置為根據所述供電模式控制所述電源模塊輸出的所述供電電壓。

可選的是，所述電源模塊包括電池和線性穩壓器，所述線性穩壓器被設置為將所述電池提供的電池電壓轉換為所述供電電壓提供至所述電源端。

可選的是，所述耳機功耗檢測電路還包括連接在所述控制模塊和所述電源模塊之間的選通模塊，所述控制模塊被設置為根據所述供電模式控制所述選通模塊的選通狀態，并根據所述選通狀態控制所述電源模塊輸出的所述供電電壓。

可選的是，所述選通模塊由至少兩個繼電器提供，所述控制模塊被設置為根據所述供電模式控制每一所述繼電器的狀態。

可選的是，所述耳機功耗檢測電路還包括電流限制模塊，所述電池經所述電流限制模塊向所述線性穩壓器提供電池電壓，所述電流限制模塊被設置為根據所述供電電壓限制所述電池提供至所述線性穩壓器的電池電流。

可選的是，所述電流限制模塊包括信號調理器、串聯連接在第一連接點和接地端之間的第一開關和第六電阻、及串聯連接在所述第一連接點和所述接地端之間的第二開關和第七電阻，所述控制模塊被設置為根據所述供電電壓控制所述第一開關和所述第二開關的開關狀態；所述信號調理器被設置為輸出檢測電流至所述第一連接點，并通過檢測所述第一連接點的電壓限制所述電池提供至所述線性穩壓器的電流。

可選的是，所述第一開關和所述第二開關均由繼電器提供。

可選的是，所述耳機功耗檢測電路還包括顯示模塊，所述控制模塊被設置為將所述供電電流的值、所述供電電壓的值和所述功耗的值均傳送至所述顯示模塊進行相應的顯示。

可選的是，所述取樣模塊包括同相比例放大器、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第五電阻，所述同相比例放大器的反相輸入端經所述第二電阻連接至所述電源端，所述第三電阻和所述第四電阻串聯連接在所述電源模塊的供電電壓輸出端和接地端之間，所述第三電阻和所述第四電阻之間的電位點與所述同相比例放大器的同相輸入端連接，所述第五電阻連接在所述反相輸入端和所述同相比例放大器的輸出端之間，所述同相比例放大器的輸出端輸出經放大的所述取樣電壓作為放大取樣電壓，所述控制模塊被設置為根據所述放大取樣電壓、所述第一電阻的阻值及所述同相比例放大器的放大倍數計算出所述供電電流。

本發明的發明人發現，在現有技術中，存在無法自動檢測耳機功耗的問題。在因此，本發明所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本發明是一種新的技術方案。

本發明的一個有益效果在于，通過向耳機輸出設定的供電電壓，并檢測供電電流，就能夠自動計算出耳機的功耗，不需要人工檢測，提高了檢測耳機功耗的效率。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發明的原理。

圖1為根據本發明一種耳機功耗檢測電路的一種實施結構的方框原理圖；

圖2為根據本發明一種耳機功耗檢測電路的另一種實施結構的方框原理圖；

圖3為根據本發明一種耳機功耗檢測電路的一種實施結構的電路原理圖。

附圖標記說明：

U1-電源模塊； U2-控制模塊；

U3-取樣模塊； U4-切換模塊；

U5-選通模塊； U6-顯示模塊；

U7-電流限制模塊； J1-耳機插座；

S1、S2-開關； SW1、SW2-按鍵；

U11-電池； U12-線性穩壓器；

U21-單片機； U31-同相比例放大器；

GND-接地端； C1、C2-電容；

OUT3-放大取樣電壓； CTRL1、CTRL2-控制信號；

IN7-信號調理器的輸入引腳； OUT1-信號調理器的輸出引腳；

SETI-信號調理器的電流限制調節引腳；

IN1-線性穩壓器的輸入引腳；

OUT1-線性穩壓器的供電電壓輸出引腳；

1.6V、800mV、200mV、400mV-線性穩壓器的輸出電壓設置引腳；

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7-電阻；

LS1、LS2、LS3、LS4、LS5、LS6-繼電器；

P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、

P2.4、P2.5-單片機U21I/O引腳；

DB0、DB1、DB2-點陣圖像液晶顯示模塊的數據傳輸針腳；

VBUS-耳機插座的電源端。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。

以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發明及其應用或使用的任何限制。

對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

為了解決現有技術中存在的無法自動檢測耳機功耗的問題，本發明提供了一種耳機功耗檢測電路，如圖1所示，包括電源模塊U1、控制模塊U2、取樣模塊U3、第一電阻R1和用于連接耳機的耳機插座J1，電源模塊U1被設置為經第一電阻R1輸出供電電壓至耳機插座J1的電源端VBUS；取樣模塊U3被設置為采集第一電阻R1兩端的電壓作為取樣電壓；控制模塊U2被設置為根據取樣電壓和第一電阻的阻值計算電源模塊U1輸出的供電電流，并根據供電電流和供電電壓計算出耳機的功耗。

上述耳機插座J1例如可以是USB插座，至少可以是USB A型插座、mini-USB插座、micro-USB插座、Type-C插座中的任意一種。

本發明的耳機功耗檢測電路通過檢測第一電阻R1兩端的取樣電壓，就能夠計算得到電源端VBUS輸出至耳機的供電電流，由于電源模塊U1輸出的供電電壓的值為提前設定好的、已知的，根據供電電流和供電電壓就能夠計算出耳機的功耗。這樣，就能夠自動檢測耳機的功耗，提高了耳機功耗檢測的效率。

由于在USB接口耳機使用的過程中，手機等電子設備會根據自身的電量，來決定給USB接口耳機的供電電壓，耳機供電模式分為兩種，一種是正常模式，另一種是低電壓模式，在這兩種模式下，電子設備提供給耳機的供電電壓不同，因此，為了檢測在這兩種模式下耳機的功率，該耳機功耗檢測電路還可以包括切換模塊U4，切換模塊U4被設置為采集用戶輸入的供電模式；控制模塊U2被設置為根據供電模式控制電源模塊U1輸出的供電電壓。

在本發明的一個具體實施例中，控制模塊U2可以由一單片機U21提供，例如可以是型號為MSp430G2553的單片機U21，切換模塊U4可以包括兩個按鍵SW1和SW2，如圖3所示，按鍵SW1連接在單片機U21的任一I/O引腳例如是P1.4和接地端GND之間，按鍵SW2連接在單片機U21的另一I/O引腳例如是P1.5和接地端之間，單片機U21可以通過檢測I/O引腳P1.4和P1.5的電壓來判斷被按下的按鍵，以確定供電模式。具體的，例如在按鍵SW1對應正常模式、按鍵SW2對應低電壓模式的情況下，在單片機U21的IO引腳P1.4檢測到低電平時，可以確定按鍵SW1被按下，此時，單片機U21可以控制電源模塊U1輸出對應正常模式的供電電壓，例如可以是3V；在單片機U21的IO引腳P1.5檢測到低電平時，可以確定按鍵SW2被按下，此時，單片機U21可以控制電源模塊U1輸出對應低電壓模式的供電電壓，例如可以是1.6V。

為了能夠提示作業人員被測耳機的功耗的具體數值，該耳機功耗檢測電路還可以包括顯示模塊U6，如圖2所示，控制模塊U2被設置為將供電電流的值、供電電壓的值和功耗的值均傳送至顯示模塊U6進行相應的顯示，這樣，作業人員就能夠清楚的知道被測耳機的當前供電電壓、供電電流及功耗的大小，以判斷被測耳機是否合格。其中，該顯示模塊U6例如可以是顯示屏或者是點陣圖形液晶顯示模塊。

在本發明的一個具體實施例中，該顯示模塊U6為型號為12864的點陣圖形液晶顯示模塊，如圖3所示，例如可以但不局限于將單片機U21的I/O引腳P2.0、P2.1和P2.2分別與點陣圖形液晶顯示模塊的數據傳輸針腳DB0、DB1和DB2對應連接，以分別傳輸當前供電電壓、供電電流及功耗的值，點陣圖形液晶顯示模塊接收到這些值后，將在對應位置將這些值進行顯示，在此，圖3中僅示出了本實施例中使用的引腳。

為了降低該耳機功耗檢測電路的功耗，第一電阻R1的阻值較小，為了能夠更加準確計算出待測耳機的功耗，在本發明的一個具體實施例中，取樣模塊U3包括同相比例放大器U31、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5，同相比例放大器U31的反相輸入端經第二電阻R2連接至耳機插座J1的電源端VBUS，第三電阻R3和第四電阻R4串聯連接在電源模塊U1的供電電壓輸出端OUT1和接地端GND之間，第三電阻R3和第四電阻R4之間的電位點與同相比例放大器U31的同相輸入端連接，第五電阻R5連接在反相輸入端和同相比例放大器U31的輸出端之間，同相比例放大器U31的輸出端輸出經放大的取樣電壓作為放大取樣電壓OUT3，控制模塊U2被設置為根據放大取樣電壓OUT3、第一電阻R1的阻值及同相比例放大器U31的放大倍數計算出供電電流。

例如可以為但不局限于單片機U21的I/O引腳P2.3接收放大取樣電壓OUT3后，根據該放大取樣電壓OUT3、及預先存儲在單片機U21中的第一電阻R1的阻值和同相比例放大器U31的放大倍數，就能夠計算出供電電流。

具體的，該電源模塊U1包括電池U11和線性穩壓器U12，線性穩壓器U12被設置為將電池U11提供的電池電壓轉換為供電電壓提供至耳機插座J1的電源端VBUS。

如圖3所示，電池U11的電池電壓輸出端與線性穩壓器U12的電池電壓輸入端IN1連接，線性穩壓器U12的供電電壓輸出端OUT1經第一電阻R1與耳機插座J1的電源端VBUS連接，這樣，線性穩壓器U12將電池電壓輸入端IN1輸入的電池電壓轉換為供電電壓后，經供電電壓經供電電壓輸出端OUT輸出至電源端VBUS。

進一步地，該耳機功耗檢測電路還包括連接在控制模塊U2和電源模塊U1之間的選通模塊U5，控制模塊U2被設置為根據供電模式控制選通模塊U5的選通狀態，并根據選通狀態控制電源模塊U1輸出的供電電壓。

在此基礎上，選通模塊U5由至少兩個繼電器提供，控制模塊U2被設置為根據供電模式控制每一繼電器的狀態。

在本發明的一個具體實施例中，電池U11提供的電池電壓為5V，線性穩壓器U12的型號例如可以為TPS7A8300，選通模塊U5包括四個繼電器LS1、LS2、LS3、LS4，如圖3所示，單片機U21的I/O引腳例如可以為但不局限于引腳P1.0經繼電器LS4連接至線性穩壓器U12的400mV輸出電壓設置引腳，引腳P1.1經繼電器LS3連接至線性穩壓器U12的200mV輸出電壓設置引腳，引腳P1.2經繼電器LS2連接至線性穩壓器U12的800mV輸出電壓設置引腳，引腳P1.3經繼電器LS1連接至線性穩壓器U12的1.6V輸出電壓設置引腳，那么，例如在線性穩壓器U12的輸出電壓設置引腳200mV接地時，線性穩壓器U12將輸出200mV的供電電壓，在線性穩壓器U12的輸出電壓設置引腳200mV、800mV均接地時，線性穩壓器U12將輸出1V的供電電壓。

這樣，例如在供電模式為正常模式的情況下，供電電壓可以為3V，則例如可以通過單片機U21的I/O引腳P1.0、P1.1、P1.2、P1.3均輸出高電平信號，以控制繼電器LS1、LS2、LS3、LS4均導通，以使線性穩壓器U12輸出3V的供電電壓；在供電模式為低電壓模式的情況下，供電電壓可以為1.6V，則可以通過單片機U21的I/O引腳P1.3輸出高電平信號，單片機U21的I/O引腳P1.0、P1.1、P1.2均輸出低電平信號，以控制繼電器LS1導通、繼電器LS2、LS3、LS4均截止，以使線性穩壓器U12輸出1.6V的供電電壓。

為了保護該耳機功耗檢測電路，避免電池U11輸出至線性穩壓器U12的電流過大造成線性穩壓器U12的損壞，耳機功耗檢測電路還可以包括連接在電池U11和線性穩壓器U12之間的電流限制模塊U7，電流限制模塊U7被設置為根據供電電壓限制電池U11輸出至線性穩壓器U12的電池電流。

進一步地，該耳機功耗檢測電路還包括信號調理器U71、串聯連接在第一連接點P1和接地端GND之間的第一開關S1和第六電阻R6、及串聯連接在第一連接點P1和接地端GND之間的第二開關S2和第七電阻R7，其中，第六電阻R6和第七電阻R7的阻值不同，控制模塊U2被設置為根據供電電壓控制第一開關S1和第二開關S2的開關狀態，信號調理器U71被設置為輸出檢測電流至第一連接點P1，通過檢測第一連接點P1的電壓限制電池U11輸出至線性穩壓器U12的電池電流。

在本發明的一個具體實施例中，該信號調理器U71的型號例如可以是MAX1457，如圖3所示，第一開關S1和第二開關S2可以分別由繼電器LS5、LS6提供，信號調理器的信號輸入端IN7與電池U11的電池電壓輸出端連接，信號調理器的信號輸出端OUT7與線性穩壓器U12的電池電壓輸入端IN1連接，單片機U21的I/O引腳P2.5輸出控制信號CTRL1來控制繼電器LS5的開關狀態，單片機U21的I/O引腳P2.4輸出控制信號CTRL2來控制繼電器LS6的開關狀態，信號調理器U71的電流限制調節引腳SETI連接至第一連接點P1，在供電模式為正常模式的情況下，單片機U21輸出的控制信號CTRL1為高電平、CTRL2為低電平，繼電器LS5導通、繼電器LS6截止，信號調理器U71的電流限制調節引腳SETI輸出設定值的檢測電流至第一連接點P1，電流限制調節引腳SETI檢測到第一連接點P1的電壓為第六電阻R6兩端的電壓，則將電池電流限制在例如是小于250mA；在供電模式為低電壓模式的情況下，單片機U21輸出的控制信號CTRL1為低電平、CTRL2為高電平，繼電器LS5截止、繼電器LS6導通，信號調理器U71的電流限制調節引腳SETI輸出設定值的檢測電流至第一連接點P1，電流限制調節引腳SETI檢測到第一連接點P1的電壓為第七電阻R7兩端的電壓，則將電池電流限制在例如是小于1.5A。

在此基礎上，電池U11的電池電壓輸出端經第二電容C2與接地端GND連接，線性穩壓器U12的電池電壓輸入端IN1經第一電容C1與接地端GND連接，這樣，能夠使得電池U11提供至線性穩壓器U12的電池電壓更加穩定，降低元件耦合到電池電壓輸入端IN1的噪聲，間接可以減少其他元件受此元件噪聲的影響。

上述各實施例主要重點描述與其他實施例的不同之處，但本領域技術人員應當清楚的是，上述各實施例可以根據需要單獨使用或者相互結合使用。

雖然已經通過例子對本發明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發明的范圍。本領域的技術人員應該理解，可在不脫離本發明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發明的范圍由所附權利要求來限定。