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標題: 揚聲器保護電路及分析 [打印本頁]

作者: 51黑bug 時間: 2016-6-25 01:23
標題: 揚聲器保護電路及分析

　　目前，AV功放機揚聲器保護電路多采用延遲保護方式，其特點是：開機后，延遲一定時間才讓音箱與功率放大電路連通。當電路出現(xiàn)故障(或輸出電流過大)時，保護電路動作，切斷音箱與功率放大電路的連接。
　　AV功放機揚聲器保護電路的常見形式有四種：即簡易型保護電路、指示燈閃爍型保護電路、CPU參與型保護電路及集成式多功能型保護電路。
　　這四種揚聲器保護電路都具備偏零保護功能，后兩種電路除了具有偏零保護功能外，還具有過流保護功能及其他一些保護功能。

　　偏零保護功能主要指當功率輸出級的中點(即輸出端)直流電壓偏離0V時，就有可能燒壞揚聲器，此時，揚聲器保護電路動作，并切斷音箱與功率放大電路的聯(lián)系，以保護揚聲器。
　　過流保護功能主要指當功率輸出級輸出的電流過大時，揚聲器保護電路就會動作，并切斷音箱與功率放大電路的聯(lián)系，以保護揚聲器。
　　下面介紹這四種保護電路的工作過程、故障特點、檢修方法及檢修實例。
　　一、簡易型保護電路1．電路分析圖1是一種簡易型保護電路，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單。動作靈敏，在廉價的功放機中用得較多，如力之霸LBM～PM838型功放機就使用這種電路。
　　圖中R1、R2、C1及C2構(gòu)成低通濾波器，C1、C2反向連接，相當于一個無極性電容，VD1～VD4構(gòu)成全波整流電路，負責檢測輸出端的直流電壓。
　　開機后，+30V電源經(jīng)R3對C3充電，因充電時間常數(shù)大，故充電緩慢，經(jīng)過兩三秒時間后，C3上的電壓上升至一定程度，此時，VT2導(dǎo)通，有較大的電流流過繼電器Ko線圈，繼電器吸合，其觸點K0-1，K0-2接通，音箱與功率放大電路連通。由于延時作用，可避免開機浪涌電流對揚聲器的沖擊。
　　當功率放大電路出現(xiàn)故障而引起輸出端直流電壓偏離0V較多時，保護電路就會實施保護。例如：當R聲道出現(xiàn)故障而引起輸出端電壓大于0V時，此電壓會經(jīng)R2、VD2及VD3使VT1飽和導(dǎo)通。此時，C3經(jīng)VT1迅速放電，VT2截止，流過繼電器線圈的電流減小，繼電器釋放，切斷了音箱與功率放大電路之間的連接，有效地保護了揚聲器。同理，若功率放大電路的輸出端直流電壓小于0V時，保護電路也會動作，并實施保護。
　　C1、C2的容量選得較大(220μF)，它對音頻信號相當于短路，只讓直流電壓加到全波整流電路上，所以這種電路只具備偏零保護功能。R1和R2的取值決定保護電路的靈敏度，若R1、R2的阻值越大，保護點就越高，保護電路的靈敏度就越低。若R1、R2阻值越小，保護點就越低，保護電路就越靈敏。
　　R3租C3決定延遲時間，C3的容量一般為幾十微法，這樣通過調(diào)節(jié)R3就能調(diào)節(jié)延遲時間，一般來說，延遲時間選在兩三秒為宜。VD5為繼電器的泄放二極管，當VT2截止時，繼電器線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓經(jīng)VD5泄放。
　　2．故障檢修在檢修揚聲器保護電路故障時，尋找關(guān)鍵檢測點極為重要，通過對關(guān)鍵檢測點的電壓進行檢查，就能縮小故障范圍，甚至立即發(fā)現(xiàn)問題所在。注意，在檢修過程中，一般不要連接音箱(特殊情況除外)。
　　對于簡易型保護電路來說，關(guān)鍵檢測點是C3的正端。只有當C3正端對地電壓達到1.2V以上時，繼電器才能可靠吸合，否則，繼電器就會釋放。
　　因此，通過測量該點電壓，就能立即發(fā)現(xiàn)問題所在。例如：若C3正端電壓超過1.2V，而繼電器又未能吸合，則說明故障出在C3之后的電路(VT2、R5、R4、R6等元件上)。若C3正端電壓為0V，說明故障出在供電、R3或C3上。若C3正端電壓小于1V，說明保護電路動作(處于保護狀態(tài))，故障一般是因功率輸出級直流電壓偏離0V或VT1擊穿所致。

　　電路分析這種保護電路如圖2所示，它使用三極管VT20和VT21來檢測功率放大電路輸出端的直流電壓，還增加了一個低頻多諧振蕩器，以指示保護電路的狀態(tài)，這種電路的結(jié)構(gòu)比簡易型保護電路要復(fù)雜。該保護電路的應(yīng)用也比較廣泛，如三舁功放機就使用這種電路。
　　保護電路的延時原理為：接通電源后，VT18和VT19組成的多諧振蕩器開始工作，以一種極低的頻率進行振蕩，此時發(fā)光二極管VD8(位于面板上)不斷閃爍。同時12V電源經(jīng)R35對C12開始充電，因充電時間常數(shù)大，充電很緩慢，兩三秒后，C12兩端的電壓上升到足夠程度，使VT23、VT24飽和導(dǎo)通，繼電器Ko吸合，揚聲器接入電路。此時，因VT24飽和，其集電極電壓降到0.3V，VD9導(dǎo)通，VT18的集電極被箝位在1V左右，多諧振蕩器被迫停振，VD8不再閃爍，轉(zhuǎn)為常亮狀態(tài)。

　　保護原理為：當功率放大電路輸出端的直流電壓偏離0V時，VT21或VT20導(dǎo)通(輸出端電壓大于0V時，VT21導(dǎo)通;小于0V時，VT20導(dǎo)通)，從而使VT22飽和導(dǎo)通，C12迅速放電，VT23及VT24截止，繼電器釋放，音箱與功率放大器脫離，有效地保護了揚聲器。保護電路動作后，多諧振蕩器又開始工作，發(fā)光二極管VD8又不斷閃爍。

　　這種保護電路如圖所示，它需要CPU(微處理器)的參與，才能實現(xiàn)保護功能。目前，奇聲AV-2750型功放機就使用這種保護電路。
　　圖中R14和C5組成開機延時電路，開機后，+13.5V電壓經(jīng)R14對C5充電，C5兩端電壓上升，經(jīng)過兩三秒后，C5兩端電壓上升到1.4V，VT8、VT9組成的復(fù)合管導(dǎo)通，繼電器Ko吸合，音箱與功率放大電路接通，這樣，就避免了開機浪涌電流對揚聲器的沖擊。

　　VT1和VT2為L聲道功率輸出管(即功放對管)，它們中點輸出的音頻電流經(jīng)繼電器接點送至揚聲器(音箱)。VT3、R3、R4、R1、R2組成過流保護電路。R1和R2為檢測電阻，用來檢測功率輸出管的輸出電流，這兩個電阻的阻值非常小，僅為0.25Ω／5W。功率放大電路正常工作時，R1或R2的電壓較小，不足以使VT3導(dǎo)通。
　　當功率輸出級出現(xiàn)過流(如音量過大或輸出端短路)時，功率輸出管的發(fā)射極電流明顯增大，使R1或R2兩端電壓升高，經(jīng)R3、R4分壓后，使VT3導(dǎo)通，其集電極電壓下降，從而使VT6也導(dǎo)通，VT6集電極輸出高電平，經(jīng)R11、R12輸送到CPU的PRO端口，CPU檢測到這一高電平后，立即從MUTE(靜音)端口輸出高電平，使VT7飽和，C5迅速放電至0V，VT8與VT9組成的復(fù)合管截止，繼電器釋放，斷開音箱，從而有效地保護了揚聲器和功放管。
　　R5、R6、C2及C3組成低通濾波器，當功率放大電路工作正常時，左、右聲道輸出端的直流電壓均為0V，C2、C3上直流電壓也是0V，VT4、VT5截止，不影響電路的工作情況。一旦功率放大電路出現(xiàn)故障而導(dǎo)致中點的直流電壓偏離0V時，C2、C3兩端便出現(xiàn)正或負的直流電壓，VT4或VT5導(dǎo)通，VT6也跟著導(dǎo)通，其集電極輸出高電平，送到CPU的PRO(保護)端口，CPU立即從MUTE(靜音)端口輸出高電平，使電路進入保護狀態(tài)。

　　集成式多功能型保護電路常以集成塊μPC1237為核心構(gòu)成，μPCI237是日電公司推出的揚聲器專用保護集成塊，它內(nèi)含過載檢測、直流檢測、觸發(fā)器、鎖存／自動復(fù)位開關(guān)、關(guān)機檢測、電源接通靜音、繼電器驅(qū)動等電路。該集成塊的工作電壓范圍為25V～60V，它可以直接利用功率放大器的正電源。當功率輸出級出現(xiàn)過流、中點電壓偏離0V時，它都能立即做出反映，釋放繼電器，斷開揚聲器與功率放大電路的連接，使揚聲器得到保護。μPCI237各腳功能如下：

　　1腳為過載檢測端，當該腳電壓超過內(nèi)部過載檢測電路的閾值電壓(典型值為0.67V)時，內(nèi)部觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為保護狀態(tài)，此時，6腳電流為0A，μPC1237釋放繼電器。
　　2腳為直流檢測端，正常工作時為0V，只要該腳電壓超過內(nèi)部直流檢測電路的閾值電壓(大于0.62V，或小于-0.17V)時，觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為保護狀態(tài)，μPC1237釋放繼電器。
　　3腳為觸發(fā)器鎖存／自動復(fù)位設(shè)置腳。若該腳接地，則觸發(fā)器可以自動復(fù)位，即觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為保護狀態(tài)后，只要相應(yīng)檢測端(1腳、2腳)電壓恢復(fù)正常，觸發(fā)器就會自動復(fù)位，解除保護，這樣可以避免用戶進行關(guān)機／開機操作。若將3腳經(jīng)0.022μF電容接地，則觸發(fā)器具有鎖存功能，此時，即使相應(yīng)檢測端的電壓恢復(fù)正常，μPC1237也不會自動解除保護，只有關(guān)機后再重新開機才能解除保護狀態(tài)。
　　4腳是關(guān)機檢測端，當該腳電壓低于關(guān)機檢測電路的閾值電壓(典型值為0.74V)時，關(guān)機檢測電路立即控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，使繼電器釋放，避免揚聲器在關(guān)機時受到?jīng)_擊。4腳電壓一般由交流電壓經(jīng)整流濾波后來提供。
　　5腳為接地腳。
　　6腳為繼電器驅(qū)動端，外接繼電器。6腳輸出的最大驅(qū)動電流可達80mA，一般設(shè)計在40mA～50mA。當6腳內(nèi)部電路工作時，6腳為低電平，繼電器吸合；當6腳內(nèi)部電路停止工作時，6腳為高電平，繼電器釋放。
　　7腳為電源接通檢測端，外接延時RC電路，RC電路的時間常數(shù)決定開機延遲時間。當7腳電壓達到2.06V以上時，繼電器才吸合，從而可避免開機浪涌電流對揚聲器的沖擊。
　　8腳接電源，8腳內(nèi)部設(shè)有一個基準電路，使8腳電壓穩(wěn)定在3.4V左右。
　　圖4是集成式多功能型保護電路原理圖，接通電源后，+45V電壓經(jīng)R16向8腳供電，在8腳建立3.4V的電壓，該電壓經(jīng)R15對7腳外部的C5充電，經(jīng)過t=R15×C5×In(3.4-2.06)／3.4=2.056(s)后，7腳電壓達到2.06V，此時繼電器驅(qū)動電路工作，繼電器吸合，這樣就避免了開機瞬間的浪涌電流對揚聲器的沖擊。
　　VT1和VT2為R聲道功放對管。
　　R聲道的過流檢測電路由R1、R2、R3、R4、VT3等元件組成。正常工作時，R1或R2上的電壓較低，不足以使VT3導(dǎo)通。當功率輸出級出現(xiàn)過流時，R1或R2兩端的電壓會升高，并使VT3導(dǎo)通，進而使VT4也導(dǎo)通，VT4集電極輸出高電平送至μPCI237的1腳，使1腳電壓超過0.67V，μPC1237進入保護狀態(tài)，繼電器釋放，音箱脫離電路。
　　各聲道功率輸出級中點送來的直流電壓從2腳輸入，當各聲道工作正常時，2腳直流電壓為0V，保護電路不動作。當任何一個聲道出現(xiàn)故障而導(dǎo)致中點電壓偏離0V。時，2腳電壓就會高于0.62V或低于-0.17V，μPCI237進入保護狀態(tài)，繼電器釋放，音箱脫離電路。
　　當保護電路動作后，繼電器驅(qū)動電路停止工作，6腳變?yōu)楦唠娢?接近繼電器供電電壓)，VD6導(dǎo)通，VT6也導(dǎo)通，并輸出低電平送至CPU的檢測端，CPU檢測到這一低電平后，立即進行靜音控制，輸出靜音(MUTE)電壓，經(jīng)VD4、R14使VT5導(dǎo)通，進而使VT4也導(dǎo)通，輸出高電平到1腳，使電路鎖定在保護狀態(tài)。
　　由于功放機的主電源濾波電容容量很大，其上電壓又較高，故關(guān)機后，放電比較緩慢，導(dǎo)致繼電器未能快速釋放，從而使揚聲器會受到關(guān)機電流的沖擊。為了避免這種現(xiàn)象，在μPC1237內(nèi)部設(shè)了關(guān)機檢測電路。當關(guān)機后，4腳電壓立即下跌，使關(guān)機檢測電路工作，μPC1237快速釋放繼電器。

作者: 種花家 時間: 2017-6-7 17:49
這么好的文居然沒人，人工頂貼。謝謝樓主。小白為你注冊了賬戶

作者: 種花家 時間: 2017-6-7 17:53
有人嗎

作者: 51jia 時間: 2017-6-8 23:37
不錯，不錯，對于保護電路原理與過程分析得很到位。

作者: vadzbchva 時間: 2017-8-3 14:50
分析到位，但有點復(fù)雜，看不太進去

作者: 大道不行 時間: 2017-9-23 16:30
好文章，學習了。

作者: yanyawei 時間: 2017-10-22 10:54
厲害了

作者: A17094430 時間: 2017-11-5 13:05
好文章，學習了

作者: 山山山 時間: 2018-3-3 21:35
正是我需要的好資料！！！！！！！！！！！

作者: gqs19690105 時間: 2018-7-11 16:18
好文，謝謝，學習了

作者: BK118 時間: 2018-7-23 10:41
電路原理不錯，不過有點雜。能用運放或比較器來實現(xiàn)更好.

作者: 金色朝陽 時間: 2019-3-3 13:56
好文章，頂呱呱！

作者: CENyuanfang 時間: 2019-8-13 11:36
好人一生平安

作者: 007cad 時間: 2019-8-13 16:04
樓主講的通俗易懂很容易理解

作者: arto 時間: 2019-8-13 17:39
用電流電壓檢測，ADC，MCU延時智能推動繼電器比較好

作者: 發(fā)呆小川 時間: 2019-10-7 00:42
好文章，講的通俗易懂，學習學習。

作者: 1213180919 時間: 2019-11-8 14:00
學習，學習，謝謝分享

作者: 15007611910 時間: 2022-4-13 10:22
圖三的閃爍電路+1237實際應(yīng)用中非常好用

作者: a50060 時間: 2023-7-27 23:09
對于保護電路原理與過程分析得很到位。

作者: 飛非飛abc 時間: 2023-7-28 09:08

好文章。。。

作者: j10 時間: 2023-8-6 17:43
好文章，學習了

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