Mouser German Blog

Mikro-Lautsprecher finden sich heutzutage in den verschiedensten Geräten wieder. Einige Beispiele sind Gaming-Ggeräte und Zubehör (Handheld-Konsolen, Smartphones, Tablets, etc.), Smart Home/IoT und Wearables. Zwar ähneln die grundlegenden Bauelemente wie Membran, Schwingspule und Magnet denen in herkömmlichen Lautsprechern, doch wegen der viel geringeren Abmessungen sind sie um einiges kleiner und auch einfacher aufgebaut.

Bedingt durch ihre Größe ist die Lautstärke (der Schalldruckpegel) solcher Lautsprecher recht begrenzt, ebenso die Basswiedergabe. Je kleiner das Gehäuse, desto höher die Eigenfrequenz, was wiederum zu einer reduzierten Basswiedergabe und einem sehr dünnen, blechernen Klang führt. Wenn ein Verstärker jedoch permanent gewisse Parameter überwachen kann und den Lautsprecher vor Situationen schützt, die zu einem Ausfall führen, lassen sich mit demselben Lautsprecher eine höhere Lautstärke und auch Basswiedergabe erreichen. 

Da herkömmliche Verstärker den Zustand des Lautsprechers nicht überwachen und vor diesen Situationen auch nicht schützen können, wird die Belastbarkeit bei Lautsprechern eher konservativ angegeben. Die Nennleistung von Lautsprechern richtet sich demnach nach zwei wesentlichen Faktoren, deren Fehleinstellung in den meisten Fällen zu einem Ausfall der Lautsprecher führen.

• Faktor 1: Überschreitung der maximalen Schwingspulentemperatur
  • Die maximale Schwingspulentemperatur gibt an, wie heiß eine Schwingspule werden darf, bevor Teile des Micro-Lautsprechers schmelzen.
• Faktor 2: Überschreitung der maximalen Auslenkung
  • Die maximale Auslenkung gibt an, wie weit sich die Membran bewegen darf, bevor es zu mechanischen Beschädigungen kommt.

Wird ein Lautsprecher also an der Grenze seiner thermischen und mechanischen Belastbarkeit betrieben, muss er geschützt werden.

Ein Verstärker, der die Lautstärke des Audiosignals anhebt und dabei den Lautsprecher entsprechend schützen soll, muss folglich bestimmte Eigenschaften dieses Lautsprechers kennen, zum Beispiel die Eigenfrequenz des Gehäuses, die maximale Auslenkung und die maximale Schwingspulentemperatur. Diese Eigenschaften werden in der Regel mithilfe eines zeitaufwändigen, komplexen Prozesses bestimmt. Anschließend wird anhand der gewonnen Daten und unter erheblichem Zeitaufwand der Verstärker für genau diesen Lautsprechertyp programmiert. Allerdings müssen selbst bei geringfügigen Veränderungen am Lautsprecher oder am Gehäuse diese beiden Schritte wiederholt werden.

Lautsprecher sicher über der Nennleistung betreiben

Heutzutage ist den Benutzern die Audioqualität genauso wichtig wie ein geringer Formfaktor. Aus diesem Grund bietet die patentierte Dynamic Speaker Management (DSM™)-Technologie von Maxim die Möglichkeit, Micro-Lautsprecher auf sichere Art und Weise über ihrer angegebenen Nennleistung zu betreiben. Der DSM-Algorithmus erhöht die Lautstärke um den Faktor 2,5 (SPL, Schalldruckpegel) und erweitert die Basswiedergabe unterhalb der Eigenfrequenz um bis zu zwei ganze Oktaven – und zwar bei branchenführend geringer Leistungsaufnahme. Dank Maxims erprobtem thermischem Schutz wird der Lautsprecher anhand des Temperaturkoeffizienten der Schwingspule (Ohm/C) und des Gleichstromwiderstands (DCR) modelliert. Designingenieure können so die integrierte, hocheffiziente Verstärkung von Maxim nutzen, um den Lautsprecher auch über seine Nennleistung hinaus zu betreiben und die Lautstärke zu maximieren. Die Basswiedergabe wird in der Regel durch die Eigenfrequenz beschränkt. Basierend auf den Lautsprechereigenschaften sorgt der DSM-Auslenkungsschutz dafür, dass die Basswiedergabe unterhalb der Eigenfrequenz um bis zu zwei ganze Oktaven erweitert wird, was zu einem sehr viel ausgewogeneren Klang führt.

Die smarten DSM-Hochleistungsverstärker von Maxim können die Stromstärke und die Spannung erkennen und verfügen über ein benutzerfreundliches DSP mit fester Funktion und dem patentierten DSM Algorithmus. Da es sich um DSP mit einer festen Funktion handelt, müssen Sie lediglich eine vollständige Register-Map laden, um den Schutzalgorithmus und den Verstärker nach Ihren Wünschen zu konfigurieren. Die Register-Map kann auf der benutzerfreundlichen Oberfläche von Maxims DSM Sound Studio beliebig individualisiert werden. Zudem fällt die Bestimmung der Lautsprechereigenschaften dank der DSM Sound Studio Software leichter als je zuvor. Sie können nun innerhalb von ca. 3 Minuten die Lautsprechereigenschaften bestimmen und den Schutzalgorithmus individualisieren. 

MAX98390 ist Maxims neuester digitaler Class DG Smart-Amplifier mit integriertem DSM. Der MAX98390 ist in einem 6,3mm²-Gehäuse erhältlich und ermöglicht die Nutzung des vollen Audiopotenzials in einem System – kleinere Lautsprecher, die in der Regel für eine Leistung bis ca. 3W ausgelegt sind, werden auf sichere Weise mit bis zu 5,1W betrieben. Der Verstärker kann auch mit 5W-Lautsprechern eingesetzt werden, um die Lautstärke und die Basswiedergabe zu erhöhen.

Wenn Sie sich für den MAX98390 interessieren, werfen Sie einen Blick auf das MAX98390 Evaluation System und sehen Sie sich das DSM Benutzerhandbuch an.