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介紹功放揚聲器保護電路原理

時間:2012-12-21 20:27:17來源:原創 作者:admin 點擊:

  目前,大功率的家用功放的主聲道均采用了OCL電路作功率放大。這種電路出現故障時,其輸出端的直流電位常常會偏離零電平,出現較高的正或負的直流電壓。   <<小提示 : 你喜歡此文章,請點擊瀏覽器右邊的分享按鈕,將此文章分享給朋友。》


輸出的直流電流流過揚聲器的音圈時,輕者會產生固定磁場,使音圈移位,難以恢復,重者會將其燒毀。。在部分特大功率功放中,輸出功率非常大,在用戶操作不當時,會持續輸出數安培甚至十幾安培的峰值電流,使該聲道的最大輸出功率遠遠超過功放的額定輸出功率,致使揚聲器燒毀。   <<小提示 : 你喜歡此文章,請點擊瀏覽器右邊的分享按鈕,將此文章分享給朋友。》


本文以奇聲AV-713功放的揚聲器保護電路為例介紹其工作原理。
    功放揚聲器保護電路原理框圖如圖1,圖中含有了三種保護方式。
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(1)直流保護:當功率放大電路發生故障,其輸出端出現的直流電壓的絕對值超過設計限度時,保護電路中的直流檢測電路即把它檢測出來,變成控制信號。控制信號經放大后控制觸發器翻轉,驅動保護繼電器動作,斷開功率輸出電路,使揚聲器得到保護。,控制信號還啟動指示電路工作,使保護指示燈閃爍報警。   <<小提示 : 你喜歡此文章,請點擊瀏覽器右邊的分享按鈕,將此文章分享給朋友。》



(2)過載保護:當輸出電流超過額定輸出電流的1倍左右時,過載檢測電路輸出保護控制信號,控制輸出電路斷開,保護揚聲器及功放。
(3)開機延時接通保護:通過開機延時電路控制繼電器驅動電路的工作,使繼電器在開機時延時1—4秒鐘接通揚聲器,以避免開機過程中產生的浪涌電流沖擊揚聲器。使其音圈移位。
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    具體電路如圖2。該電路以Q4、Q5為中心,組成了直流電壓取樣檢測電路。圖中的Q1、Q2等系右聲道功率輸出電路(左聲道功率輸出電路圖中未畫出)。右聲道的直流電壓取樣信號經由R6(左聲道取樣信號經由R21)衰減、隔離,C2、C3濾波,送往Q4、Q5、R7組成的互補式直流檢測電路進行監測。當右(或左)聲道的功率輸出電路出現正極性的較大的直流失調電壓時,電流經R6(或R21)、Q4的be結到地,Q4導通,其集電極輸出控制電平,經R8、D2送Q7放大后,輸往R-S觸發器。同樣。功率輸出電路中出現負的直流失調電壓時,電流經地、Q5的be結、R6(或R21)、OCL電路中點。Q5導通,也輸出控制電平。這種取樣檢測方式為互補方式。
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    R1、R2、R3、R4、Q3等組成了過載檢測電路(左聲道的過載檢測電路未畫出)。R1、R2分別用來對輸出級上、下臂功率管的過載進行取樣。Q3對輸出電路進行過載監測。R1兩端的電壓與功率管Q1的發射極電流成正比,該電壓R3、R4、R2衰減分壓,成為Q1發射結的正向偏壓。R3、R4的阻值,可使此電壓在額定輸出下不能使Q3導通。當功放工作異常致使Q1嚴重過載時,流過R1的電流大增。從而產生足以使Q3導通的正向偏壓,使Q3導通,輸出監控信號,經Q7放大后送到觸發器,使觸發器輸出翻轉,繼電器釋放,斷開功率輸出電路。例如,Q1發射極瞬間輸出電流達到10A時,R1兩端的電壓可達0.25Ω×10A=2.5V。這一電壓經R3、R4、R2分壓,仍大于0.7V,足以使Q3導通。下臂功率管則從R2兩端取出電壓,經R1、R3、R4分壓后,提供給Q3監測。   <<小提示 : 你喜歡此文章,請點擊瀏覽器右邊的分享按鈕,將此文章分享給朋友。》



    使過載保護電路不影響放大器的正常使用,電路中了C1。C1與R3組成濾波網絡,避免Q3被高頻強信號誤控導通。,為避免Q3損壞而失去保護作用,有的電路中還在Q3基極與地間了一個電阻和二極管組成的箝位電路。當Q3基極的電壓過高時,通過此電路分流限壓,保護Q3。D1、D2在電路中起隔離作用,避免過載保護檢測電路與直流保護檢測電路互相影響。
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    圖2中,C6為延時電容,C6、R12、R13與D4、08組成延時電路,開機時,觸發器輸出的高電平經R12、R13分壓后向C6充電。C6兩端的電壓不能突變,其正端在開機時被拉低為地電位,加之C6的充電電路時間常數較大,以及D4的存在,使Q8不能立即導通。當C6正端所充電壓達到5.6V 0.7V≈6.3V時,D4導通,Q8也導通,繼電器吸合,功率輸出電路接通,達到開機延時保護的目的。
    圖2中的觸發器則是一個由4001集成塊中的“或非”門組成的典型R-S觸發器,設C4負端接R端,Q7集電極接S端,則輸出端Q與R、S端的關系見附表。
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附表 R-S觸發器真值表
R S Q 邏輯功能
0 1 0 置0
1 0 1 置1
1 1 不變 保持
0 0 不定 不允許


    圖2中,C4為觸發器的預置(初始化)電容,即一開機就使R端為1,使觸發器輸出高電平,經延時后,驅動Q8導通,J2-4吸合,接通揚聲器工作。   <<小提示 : 你喜歡此文章,請點擊瀏覽器右邊的分享按鈕,將此文章分享給朋友。》



    功率放大電路上、下臂間不對稱,Q1、Q2的工作點在開機時,產生偏差,致使輸出中點電位偏離0V,并通過直流檢測和放大電路去影響觸發器的S控制端,干擾延時保護的正常工作。避免這種現象,該電路在直流檢測電路的輸入端與地間了Q6。開機時,經C4提供的預置電壓,使Q6飽和導通,迫使直流檢測輸入端的絕對值電壓遠遠低于0.7V,而無監測電平輸出。C4與Q6的be結、R11組成的充電回路的時間常數,遠遠大于OCL電路工作點建立的時間,保證保護電路能可靠地工作。   <<小提示 : 你喜歡此文章,請點擊瀏覽器右邊的分享按鈕,將此文章分享給朋友。》



    圖2中由4001集成塊中兩個“或非”門和Q9、D7等組成的保護指示電路,4001-c、4001-d接成“非”門,與R17、R18、C7組成一個多諧振蕩器。其阻容值,可以改變振蕩器的振蕩頻率。振蕩器輸出的方波信號,經R16隔離,再通過Q9放大后驅動D7閃亮報警。D6是隔離二極管,在Q8飽和導通、繼電器吸合、功放正常工作時,通過D6使4001-c的反饋電壓到地,強迫振蕩器停振,并使4001-d輸出高電平。控制D7常亮。當Q8截止電路處在保護時,D6反向截止,避免Q8集電極的高電平影響振蕩器的工作。
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