如何从微型扬声器中获得更响亮的声音

当您准备工作时，您开始从智能手机播放您最喜爱的音乐。你刷牙，穿好衣服，让音乐把你带到你最后一次看到这个乐队演奏的音乐会场地。声音如此丰富，如此响亮，以至于您几乎忘记它来自您的手机。

随着趋势继续朝着更小、更时尚的外形发展，您的工程师想知道：“如何确保我的便携式设备能够继续提供消费者所需的更响亮、更丰富的声音？我的设备如何跟上其他时尚、高性能的消费设备？我的客户什么时候会要求获得同样的体验？”

微型扬声器已在手机、平板电脑、个人电脑、可穿戴设备、游戏系统甚至物联网应用中无处不在。智能手机率先推动了这些微型扬声器的大规模采用，这些微型扬声器与传统扬声器相似，但更简单且体积更小。当今传统扬声器中的动态扬声器驱动器具有三个基本组件：振膜、音圈和磁铁。

隔膜是一张扁平的纸、塑料或金属。偏移是产生声音的隔膜的运动。

“音圈”是一个非常细的绝缘线线圈，用于在施加变化的电流时制造可变电磁体。音圈附在膜片上。

磁铁提供一个静磁场，因此音圈可以推拉它。

微型扬声器具有与传统扬声器相同的三个基本组件，但由于其尺寸，结构要简单得多。（微型扬声器通常比存储卡小。）。

当扬声器振膜移动产生声音时，它会在前面产生声波。但是，它也会在后面产生相反相位的声波。如果前波没有与后波分开，它们可以抵消。这就是为什么扬声器驱动器安装在盒子或外壳内的原因；外壳确保后波不会抵消前波。盒子的实际尺寸和形状通常取决于最终产品的外形尺寸。盒子越小，扬声器系统的效率就越低，这是由于移动的膜片对盒子中微小的空气量的推拉产生的背压。

所有扬声器都有一个最大额定功率，其限制由两个关键因素驱动：热（在微型扬声器部件熔化之前音圈可以变得多热）和机械（在发生机械破损之前隔膜可以移动多远） 。 随着扬声器变小，它们的响度或声压级 （SPL） 会下降，而共振频率会上升，从而导致低音减少。用力驱动这些扬声器可以增加响度和低音响应；但是，如果没有适当的扬声器保护，这种方法很容易损坏微型扬声器，因为它会导致过热和过度偏移。

为了正确保护扬声器，放大器中提高音频信号响度的算法必须了解扬声器的特性（例如，其外壳内的谐振频率、偏移限制和音圈热限制）。采用传统方法的设计人员将不得不进行耗时、复杂的扬声器表征工作，或者依赖供应商来完成。在考虑使用不同扬声器的多个项目时，可以想象这种努力如何对上市时间产生负面影响，增加设计复杂性以及增加所需的设计资源。

Maxim 的 DSM 驱动扬声器超越最大额定功率

在这个快速发展的世界中，消费者不愿意以音频性能换取外形尺寸。今天，他们需要性能和时尚的设计。幸运的是，有一种方法可以使用 Maxim 的专利动态扬声器管理 （DSM™） 技术安全地驱动微型扬声器超出其指定的最大额定功率。DSM 算法以业界领先的功耗提供更响亮的声音和更丰富的低音。采用 Maxim 久经考验的热保护，它根据音圈的温度系数 （Ohms/C） 和直流电阻 （RDC） 对扬声器进行建模，DSM 允许设计工程师安全地将扬声器推至超出其规定的额定功率，以最大限度地提高响度。DSM 还提供偏移保护，允许设计人员将扬声器驱动到指定的偏移限制，

Maxim 的 DSM 智能放大器采用我们的高性能电流和电压 （IV） 传感放大器，并将我们的专利 DSM 算法集成到易于使用的固定功能 DSP 中。Maxim 最新的带 DSM 的智能放大器是MAX98390，这是一款升压型数字 DG DSM 智能放大器。MAX98390，采用 6.3mm 2封装，通过安全地将更高的功率水平（高达 5.1W）驱动到通常额定功率低得多（高达约 3W）的微型扬声器中，释放系统的全部音频潜力。与传统的 5V 放大器相比，MAX98390 可提供高达 2.5 倍的响度和两个八度的低音。其约 24mW 的静态功耗几乎是最接近的竞争对手的一半，该器件还提供 86% 的峰值效率，这两者都有助于延长终端设备的电池寿命。除了这些行业领先的功耗规格外，MAX98390 还具有感知功率降低 （PPR） 功能，通过使用通过 DSM 获得的扬声器 SPL 响应以及人类听觉阈值，动态消除高达 25% 的功率听者听不见的部分音频信号。

在固定功能 DSP 中实现我们的算法消除了对复杂编程的需要。我们易于使用的 DSM Sound Studio GUI 也有助于减少设计时间和设计资源。DSM Sound Studio GUI 可实现快速轻松的扬声器表征、声学调谐和原型设计。GUI 还自动为 MAX98390 生成完整的寄存器映射，包括扬声器保护和调谐参数，只需在启动时加载到放大器中。这消除了复杂的编程：只需打开放大器，初始化 I2C 寄存器，然后开始播放音频。DSM Sound Studio 具有快速演示功能，它使用我们的合作伙伴之一PUI Audio提供的参考扬声器，让您在几分钟内就能听到 DSM 的不同之处。

审核编辑：郭婷