如何打造“Boomcase”？——改造旧式手提音箱

作者：Maxim Integrated技术团队成员 Patrick Gallagher

轻便、声音响亮、时尚！在一个复古的手提音箱上安装一组扬声器、无源交叉点开关、一个放大器和几个可充电电池，就制作成了一款虽稍显笨重但具有便携性、声音响亮的立体声音响器材。这就是“boomcase”！

Boomcase的启示

我对boomcase的灵感来自于互联网上大量提供定制、按单生产的Jambox音箱销售商。他们的销售价格昂贵，通常高达约800美元以上，甚至有时候达到2,000美元。我非常喜欢这个点子和赚钱的灵感！并且我也具备这种知识，于是决定以一半的成本制作一个。

Boomcase的构造

关键的手提音箱

我从开始就很清楚手提音箱的外观几乎和它的声音一样重要。在逛了多个旧货店之后，我发现购买经典而独特的手提音箱的最好途径是网购。我购买了一个上世纪40年代的条纹粗呢布手提音箱，很符合我的品味，价格也合理。

电子器件

作为一名应用工程师，我有机会接触Maxim Integrated的所有器件和评估板。我使用了功率最高的D类放大器——MAX98400A。这款器件很有优势，因为既可配置为每通道达20W功率的立体声放大器，稍加调整后又可配置为40W单声道放大器。另外，评估板上还有两个共用电源轨放大器(图1)。


图1. 整个项目从MAX98400A开始。评估板上有两个40W放大器，我计划设计的音箱声音会很响亮。

评估板证明，由于被驱动的扬声器就有滤波功能，所以没必要对D类放大器的输出进行滤波。所以，评估板上的一个放大器配置为进行无滤波评估，另一个具有板载无源D类滤波器。我开始想设计一个2.1系统，一个放大器输出立体声，另一个放大器的全部功率驱动单个低音扬声器。经过仔细考虑，我决定采用双功放驱动8个扬声器。一个立体声功放推动两个低音扬声器，另一个立体声功放通过交叉点开关，然后连接至中音驱动器，每通道有两个高音扬声器(图2)。


图2. 在手提音箱中采用两个MAX98400A放大器的扬声器元件原理图。一个放大器专用于推动大8in扬声器，另一个放大器通过交叉点开关推动两个2in高音扬声器和一个3in全频扬声器。

音响设置

在重新设计家庭音响之前，我选择驱动器时主要考虑两个因素：尺寸/几何结构和外观。我们制作了纸板模型，以确保音响满足我的预期布局。在安装了扬声器之后，我注意到手提音箱的箱壁不足以支撑所有驱动器的重量。于是我去掉了里衬并粘上了胶合板，以提高强度，从而能够支撑扬声器。接下来，我选择无源交叉点开关，这对于扬声器的频率响应非常重要。

我最初计划对低音扬声器进行低通滤波，但试听后觉得其实没必要对低音进行滤波。随后，我通过提高无滤波设计的响度，肯定了这种设计。尽管经过滤波的方法会产生更平衡的音频，但我的boomcase的目的并不是所谓的“平衡”音频，我要的是响亮！

组装阶段，我使用规格为12的音频线和香蕉插孔将扬声器和交叉点开关连接到评估板。然后将交叉点开关用胶水粘在手提音箱壁上(图3)。我将连接线焊接到耳机香蕉插孔连接器引脚，然后用热缩管保护焊接点，对很大的电源开关也做了相同处理。在质量上毫不含糊！


图3. 我使用规格为12的音频线(据我所知，这很稳固)和香蕉插孔将扬声器连接至电路板。然后将交叉点开关用胶水粘在手提音箱壁

电源系统

每个放大器的绝对最大供电电压为28V，24V在工作范围之内。我使用了两个UPS，铅酸电池，以实现高能量密度。没错，很重，但是都放在量身定制的手提音箱内——重量不是问题。有了这种电源，boomcase就能够在最大音量下工作大约5个小时，音量适度时工作时间更长。

电池盒是用胶合板和管卡制成的(图4A)。为了分配重量，我将电池盒放在了手提音箱的背面底部，以平衡扬声器的重量。我裁掉了一块手提音箱里衬，以便粘接电池盒(图4B)。我在侧面安装了一个XLR端口，用以连接24V电池充电器和带LED指示灯的开关。最后，我用Ployfill填充材料塞满手提音箱，有助于增强低音及减少咔嗒声(图5)。


图4. 装在盒中的电池(4A)。裁掉一段手提音箱里衬，以便粘接电池盒。电池盒放在手提音箱的背面底部，以平衡扬声器的重量(4B)。


图5. 用Ployfill填充材料塞满手提音箱，有助于增强低音及减少咔嗒声。

享受音乐

从开始之初，我就将boomcase的音频源设计为3.5mm插孔，这样就能够利用智能手机及其它便携装置播放音乐。但是，我遇到了一个很有意思的问题：我的手机带有插孔检测电路。第一次将手机连接到boomcase时，几乎听不到声音。我在放大器的输入上增加了一个连接至地的32Ω电阻(图2)，从而骗过插孔检测电路。现在，智能手机在插孔检测期间会检测到阻抗，会认为正在驱动耳机，于是就输出较大的信号电平。

Boomcase声音响亮，制作过程也很有趣，并且它的声音和它的外观一样棒(图6)。但是，我还没有彻底完工。我希望能够在箱体和箱盖之间进行更好的密封。现在，如果您播放“Bassy”音乐，低音量时会听到像是端口噪声的声音。目前为止，计划在手提音箱的两部分之间使用发泡密封条之类的东西(比如挡风雨条)和泡沫线。我还准备增加Bluetooth蓝牙功能。Boomcase已经具备了乡村音乐的风格，如果将耳机线去掉，一定会出尽风头！


图6. 完工的boomcase。

附材料清单(BOM)