Защита громкоговорителей мощных УМЗЧ

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Защита УМ и динамиков

Опубликовано: 20.03.2017 13:39

Просмотров: 4288

Материал подготовил Е.Л. Яковлев, г. Ужгород PA 6'2010
На страницах радиолюбительских журналов и в Интернет можно встретить множество схем мощных УМЗЧ. К сожалению, большинство авторов этих схем и конструкций не уделяют достаточного внимания защите громкоговорителей этих устройств при аварийных ситуациях в самих усилителях. С учетом большой стоимости мощных громкоговорителей этот вопрос весьма актуален.
Среди множества разновидностей отказов УМЗЧ для потребителя наиболее опасным является такой, при котором пробивается или переходит в насыщение (отпираются) выходные транзисторы одного из плеч усилителя. Появление на выходе УНЧ на длительное время постоянного напряжения неминуемо приводит к повреждению звуковой катушки громкоговорителя. Чем тратить большие средства на покупку новых громкоговорителей, целесообразнее заранее предусмотреть их защиту.

Две таких схемы, заимствованные из зарубежной литературы, были опубликованы в чешском радиолюбительском журнале [1].
На рис. 1 показана схема узла задержки подключения громкоговорителей к мощному УМЗЧ на время завершения в нем переходных процессов при включении, и вспомогательный узел системы, узел питания схемы защиты громкоговорителей.
 


К контактам К1 АС и К2 АС подключается вторичная обмотка понижающего сетевого трансформатора. Переменное напряжение порядка 27...36 В выпрямляется диодным мостом D1 и через диод D2 заряжает конденсаторы фильтра питания С1, С2. Далее постоянное напряжение стабилизируется полупроводниковыми стабилитронами D3-D6. Резисторы R1 и R2 - балластные. Относительно «корпуса» схемы (клемма КЗ «GND») получаем для схемы рис.2
 


три выходных напряжения схемы: выпрямителя +Vss и стабилизаторов + 10V и -10V. Напряжение +5V относительно общего провода снимается со стабилитрона
D4 и подается на вывод 14 микросхемы IC1. Вывод 7 этой микросхемы соединен с «корпусом» схемы. Увы, выводы питания микросхем на рис. 1 и рис.2 по непонятной «традиции» в чешском журнале [1] не были обозначены на принципиальных схемах. Может быть, чешские радиолюбители знают на память цоколевки всех микросхем, может быть, все радиолюбители имеют в своем распоряжении все справочники или справочные листки, а, может, издатели журнала [1] не предполагали, что кто-то захочет самостоятельно повторить схему?
После подачи на контакты К1-К2 переменного напряжения питания начинает заряжаться конденсатор С6, и вскоре потенциал на выводе 3  IC1-A станет нулевым. При этом конденсатор С9 будет заряжаться от источника +5 В (напряжением на стабилитроне D4) через резистор R8. Примерно через 5 с потенциал на выводе 6 IC1 -В (управляющий выход схемы рис. 1) станет «единичным». Соответственно, будут насыщены транзисторы Т2 и ТЗ (рис.2), а реле RE1-A и RE2-A сработают и своими контактами подключат громкоговорители к выходам УНЧ.
Генератор на триггере Шмит-та микросхемы IC1-D через ключевой транзистор Т1 обеспечивает мигание с частотой примерно 4 Гц светодиода LD1 в течение 5 с, сигнализируя отключенное состояние громкоговорителей при старте УНЧ. После отработки этого временного интервала одновременно с подключением громкоговорителей работа микросхемы как генератора импульсов будет заблокирована, и светодиод LD1 станет светиться постоянно.
При отключении питания УМЗЧ конденсатор С6 быстро разрядится, хотя конденсаторы фильтра питания схемы контроля и индикации С1-С4 еще некоторое время будут сохранять заряд, благодаря наличию в схеме развязывающего диода D2.
Напряжением единичного потенциала выхода IC1 -А с вывода 3 микросхемы через диод D9 быстро перезарядит конденсатор С9. На выходе 6 инвертора IC1-B появится нулевой потенциал. Это приведет с такому же быстрому запиранию ключевых транзисторов Т2, ТЗ (рис.2) и отключению реле RE1-A, RE2-A. Их НО контактами RE1 -В, RE1 -С и RE2-B, RE2-C почти мгновенно громкоговорители будут отсоединены от выходов мощного стерео УМЗЧ.
Следующую «линию защиты» громкоговорителей обеспечивает схема контроля напряжения на выходах каналов УМЗЧ (рис.2). Каждый канал УМЗЧ «охраняет» пара операционные усилителей счетверенной микросхемы IC2 типа LM339. Они работают в режиме компараторов. Порог срабатывания компараторов задан делителем напряжения R15, R18, R19, подключенным к источникам + 10V и -10V. Через развязывающие резисторы R16 и R17 напряжение с выходов каналов L и R контролируемого УНЧ подается на конденсаторы СЮ и С11 соответственно. Стабилитроны D11, D12 и D13, D14 осуществляют ограничение напряжения на измерительных входах компараторов независимо от полярности напряжения на выходе отказавшего канала.
Как только постоянное напряжение на выходе отказавшего канала УМЗЧ достигнет порога срабатывания компаратора, произойдет снятие положительного потенциала с базы транзистора (Т2 или ТЗ) соответствующего канала. Отключится реле подключения нагрузки этого канала. Об этом имеется визуальная информация за счет погасания соответствующего светодиода LD2 или LD3.
Номиналы резисторов R4 и R5 уточняются при настройке схемы в зависимости от напряжения вторичной обмотки сетевого трансформатора схемы и конкретных параметров использованных реле RE1 и RE2. Также может потребоваться уточнение величин резисторов R1 и R2 в зависимости от напряжения питания защищаемого мощного УМЗЧ и номинала резистора R7 (или R6).
Напряжение питания +10V подается на вывод 3 микросхемы IC2 типа LM339, а -10V подается на вывод 12 этой же микросхемы. Следует подчеркнуть, что эта микросхема счетверенного компаратора имеет выходы с открытым коллектором. Именно эта особенность и позволила объединять выходы компараторов попарно без согласующих радиокомпонентов.
Возможно, при макетировании схем необходимо будет значительно уменьшить номинал резисторов R13 и R14 для более надежного запирания транзисторов Т2, ТЗ и погасания светодиодов LD2, LD3. Так же возникла мысль о возможности дальнейшего упрощения схемы.
Действительно, две идентичные схемы контролируют отсутствие появления на каналах постоянного напряжения питания УМЗЧ. Сигнал с выходов УМЗЧ подается в идентичные схемы контроля через два развязывающих резистора (R16, R17 470 кОм). А что если выходное напряжение обоих каналов стереоусилителя через эти резисторы подавать на одну пару компараторов? Экономия - два компаратора и все «сопутствующие» схеме радиокомпоненты. Реле RE1 и RE2 можно включить последовательно или параллельно друг с другом. А можно и вообще ограничиться одним реле. Одна его пара контактов будет коммутировать нагрузку левого канала стерео УМЗЧ, а другая пара контактов - нагрузку правого канала.
Литература
1. Ochrana reprodukoru pro koncove zesilovce // Amaterske RADIO. - 2009. - №10. - S.5-6.