Стабилизатор напряжения для акустики. Мифы и легенды


ЗАЩИТА АС УМЗЧ

Изначально задумал использовать схему защиты от БРИГ, но затем читая отзывы о симисторной защите захотел попробовать ее. Блоки защиты были сделаны в самом конце, тогда было туго с финансами, а симисторы и прочие компоненты схемы у нас оказались довольно дороги, поэтому вернулся к релейной защите. Напоминаю, что все схемы находятся в первой части обзора.

ЗАЩИТА АС УМЗЧ - плата и дорожки

ЗАЩИТА АС УМЗЧ - РЕЛЕ

ЗАЩИТА АС УМЗЧ стерео

три блока защиты для усилителя

Блоки защиты для каналов ОМ

Н. ВАШКАЛЮК, г. Волгоград.

Опубликовано в журнале «Радио» №7 за 2020 год.

Авторская версия статьи с дополнениями.

Универсальный блок защиты АС выполнен на малогабаритных деталях и может быть встроен в любой усилитель, не имеющий подобной защиты. Особенность этого блока — в применении встроенного питания от сети, надёжных электромагнитных реле и светодиодной индикации появления постоянного напряжения на выходе усилителя. Устройство обеспечивает стабильную задержку и защиту даже после кратковременного пропадания сетевого напряжения.

Практически все современные УМЗЧ имеют двухполярное напряжение питания, позволяющее подключать к выходу усилителя нагрузку без разделительного конденсатора. Такая структура имеет один существенный недостаток – возможность появления на выходе УМЗЧ, в случае его неисправности, постоянного напряжения и, следовательно, выхода из строя дорогостоящей динамической головки (акустической системы). Это обстоятельство вызывает необходимость использования специальных защитных устройств, отключающих нагрузку при появлении на выходе усилителя постоянного напряжения.

Кроме того, известно, что при подаче питания на усилитель в акустической системе (АС) может возникнуть громкий щелчок (хлопок). Чтобы устранить это явление, необходимо подключать нагрузку к выходу УМЗЧ с некоторой задержкой, достаточной для завершения всех переходных процессов (обычно 1…3 с) [1]. При отключении же питания АС должна отключиться до момента, когда накопительные конденсаторы фильтра питания усилителя заметно разрядятся (более чем на 20 %). В противном случае, процесс выключения может так же иметь неприятное озвучивание.

С реализацией задержки и защиты АС вопросов не возникает. Но как отключить нагрузку от УМЗЧ быстрее, чем начнут разряжаться накопительные конденсаторы фильтра питания усилителя? Есть несколько вариантов исполнения: использование информации о наличии переменного напряжения в одной из существующих вторичных обмоток трансформатора, питающего УМЗЧ (как это может быть реализовано на микросхеме uPC1237 [2]), использование отдельного трансформатора питания (либо от дополнительной обмотки трансформатора УМЗЧ) для узла защиты, а так же применении специальной пороговой схемы, отключающая нагрузку при напряжении, ниже определенного уровня. Все эти решения будут рассмотрены в данной статье.

Первый и третий варианты накладывают определённые ограничения, сужая универсальность модуля. Второй же позволяет использовать в питании устройства сглаживающий конденсатор небольшой ёмкости, благодаря чему блок защиты гарантированно отключит АС быстрее, чем разрядятся конденсаторы в блоке питания УМЗЧ. Очевидно, что второй вариант — более надёжный и простой в реализации, позволяющий инсталлировать модуль практически в любой усилитель. Недостаток такого решения — более высокая стоимость за счёт применения дополнительного блока питания, но универсальность и надёжность здесь превалируют.

Схема с автономным питанием

Представленный модуль реализует функции бесшумного включения и выключения усилителя (фактически АС), а также позволяет защитить головки АС при появлении постоянного напряжения на выходе УМЗЧ, связанного с его аварийной работой или выходом из строя.

Технические характеристики
Напряжение питания230 В ± 15%
Напряжение срабатывания защиты0,6 — 0,7 В
Время задержки включения/перезапуска2,5 — 3,0 сек.
Время срабатывания защиты (UВХ = 2 В)не более 1,4 сек.
Время срабатывания защиты (UВХ = 20 В)не более 0,25 сек.
Время выключения модуляне более 0,25 сек.
Потребляемая мощностьне более 2,5 Вт
Максимальный коммутируемый ток12 А

Схема устройства показана на рис. 1. При подаче напряжения питания конденсатор C6 медленно заряжается через резистор R10 до 1,9 В (определяется соотношением сопротивления резисторов R10 и R11), достаточной для открывания транзистора VT4. Срабатывают реле K1, K2 и нагрузка подключается к усилителю.

При возникновении на любом из входов устройства (контакты X2a, X3a) постоянного напряжения более ±0,6 … 0,7 В открывается соответствующий транзистор (VT1 — для напряжения плюсовой полярности, VT2 — минусовой полярности) и зажигает светодиод оптопары U1 или U2. Освещённый фототранзистор оптопары через резистор R8 разряжает конденсатор С6 и полевой транзистор VT4 закрывается, обесточивая реле. Свечение светодиода HL1 индицирует отключение АС и неисправность УМЗЧ. Резистор R8 ограничивает ток разрядки конденсатора C6, а резисторный делитель R4R5 обеспечивает искусственную среднюю точку питающего напряжения.

Рис. 1. Схема с автономным питанием

Большинство подобных устройств защиты и задержки включения АС имеют неприятный недостаток — отсутствие задержки при рестарте за короткий промежуток времени после отключения питания. Пример такой ситуации — кратковременное пропадание электричества в сети. Этот недостаток не позволяет получить должного уровня защиты АС, и не дает законченный вид аппаратуре в целом, где применен такой узел. Для исключения этого недостатка введены элементы R9, С5, VT3. Эта цепь кратковременно срабатывает при пропадании и появлении напряжения питания, разряжая конденсатор C6, что и обеспечивает нормальный последующий старт узла защиты. Применением полевого транзистора VT4 с пониженным напряжением открывания (примерно 1,5 В) удалось добиться минимально необходимого напряжения заряда C6, вследствие чего время рестарта стало практически равным времени первого включения. Увеличивать ёмкость конденсатора С1 не рекомендуется — она определяет скорость выключения блока защиты.

При номинальном сетевом напряжении 230 В и комнатной температуре 25 0С стабилизатор DA1 нагревается до 50…52 0С. При проверке на максимальном переменном напряжении 274 В (ограничено возможностями ЛАТРа) нагрев стабилизатора составил 64…65 0С — всё в пределах нормы. Если исключить резистор R1, то нижняя допустимая граница питания блока упадет до 170 В, но при этом увеличится нагрев DA1 в среднем на 10…12 0С. Понятно, что это изменение целесообразно лишь для местности, где напряжение в сети всегда ниже номинального.

Если представить себе ситуацию, когда оба канала УМЗЧ выходят из строя, и в первом канале на выходе образуется напряжение одной полярности, а на втором — обратной полярности, равное по модулю напряжению на выходе первого канала (с разницей менее 0,6 … 0,7 В), то после суммирования через резисторы R2 и R3 получится напряжение, которого недостаточно для открывания транзистора VT1 или VT2. То есть система защиты не сработает, и это является недостатком (его можно частично преодолеть изменением сопротивления одного из этих резисторов на ±10 %). Но вероятность такого события пренебрежимо мала и является скорее примером гипотетического моделирования отказа. А если учесть разброс номиналов резисторов, неоднородный выход из строя выходных транзисторов УМЗЧ, а также различную просадку напряжений на шинах питания, то такая вероятность и вовсе стремиться к нулю.

Печатная плата размерами 65.4 × 45.1 мм, спроектирована в программном пакете DesignSpark PCB 7.1, выполнена на фольгированном стеклотекстолите FR4 и рассчитана на установку транзисторов в корпусах SOT-23, резисторов типоразмера 0805 (кроме резисторов R1, R13 — 1206), конденсаторов C2, C5 типоразмера 0805 и диода VD2 в корпусе SMA. На плате резистор R13 (на схеме не показан) имеет сопротивление 0 Ом и типоразмер 1206.

В качестве T1 применён маломощный трансформатор ТПК-2 с вторичной обмоткой на 12 В. Диодный мост может быть любой из серии DB103S—DB107S или MB2S—MB6S, для чего на печатной плате предусмотрено два посадочных места. Диод VD2 — любой с прямым током 1 А и обратным допустимым напряжением не менее 200 В.

Обмотки реле должны быть на ток потребления не более 30 мА (повышенной чувствительностью) при напряжении 12 В. Можно использовать одно реле с двумя парами контактов, но автору не удалось найти доступного реле с двумя парами контактов на коммутируемый ток более 8…10 А. Достоинство указанных на схеме реле TRU-12VDC-SB-CL в том, что они имеют на контактах напыление AgCdO (серебро-окись кадмия), устойчивое к механическому износу, и максимальный коммутируемый ток 12 А. Заменить их можно более доступными реле SRD (T73) 12VDС-L-S-С фирмы SONGLE, допускающими ток коммутации до 10 А.

Рис. 2. Вид печатной платы со стороны деталей и монтажа

Оптопары U1, U2 можно применить практически любые с соответствующей структурой, например PS2501, PC817. Светодиод HL1 — любой желательно красного цвета свечения, например, из серии АЛ307, L-63IT или иные. Транзисторы VT1—VT3 могут быть заменены любыми другими маломощными транзисторами соответствующей структуры и типоразмера. Возможно использование КТ315, КТ3102, MMBT5551, MMBT4401 (VT1, VT3) и КТ361, КТ3107, MMBT5401, MMBT4403 (VT2).

N-канальный полевой транзистор (ПТ) VT4 должен быть с низким пороговым напряжением затвора (Gate Threshold Voltage) — не более 1,8 В. В качестве замены можно порекомендовать NTR4003N, IRLML2502. Если подобные варианты недоступны, то допустимо применить любой подходящий N-канальный MOSFET с сопротивлением канала RDS(ON) не более 3 Ом, напряжением UСИ не менее 20 В и максимальным током IС не менее 500 мА. В этом случае в схему потребуется внести следующие изменения: R10 = R11 = 68 кОм и C6 = 47 мкФ на 16 В. Но следует помнить, что время задержки при быстром рестарте немного уменьшится. Так как пороговый уровень включения у различных ПТ может значительно отличаться, то возможно потребуется подкорректировать время задержки включения реле подбором пары резисторов R10, R11 из условия их равенства.

Предохранитель FU1 можно использовать на ток 0,16 … 0,25 А, например, отечественный ВП4-10 0,2 А, имеющий малые габариты и гибкие выводы для монтажа на плату. Клеммники X1—X3 — серии DG127, XY304 или аналогичные. Как видно из схемы, центральный контакт в X1 не используется. Это сделано для того, чтобы увеличить электрический зазор безопасности между проводниками сетевого питания.

Пример использования блока защиты в составе усилителя показан на рис. 3. Его входы нужно подключать к выходам каналов стереофонического УМЗЧ, а выходы — к нагрузкам (АС) соответствующих каналов. Общий провод модуля подключают к общему проводу блока питания.

Рис. 3. Схема подключения блока

Собранное устройство не нуждается в настройке или налаживании и работает сразу после подачи питания. Его конструкция повторена много раз, и высокая надёжность подтверждена длительной эксплуатацией.

Читать далее: Универсальный блок защиты АС. Часть 2

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

  • Универсальный блок защиты АС. Часть 2
  • Блок задержки включения и защиты АС Mariolla MRL-SP02

AdmirorGallery 5.2.0, author/s Vasiljevski & Kekeljevic.

Добавить комментарий

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ - монтаж деталей

LM1875 - усилители и питание

Долго копался в сети, но печатную плату под свои нужды так и не нашел. Сидя за компом несколько часов была создана своя версия для пятиканальноо усилителя на микросхемах LM1875, плата получилась довольно компактной, на плате также предусмотрен блок выпрямителей и фильтров. Этот блок был полностью собран за 2 часа — все компоненты к тому времени имелись в наличии.

МАЛОМОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛИ аудиокомплекса

Вывод

Стабилизаторы релейного и электромеханического (сервоприводного) типа не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на качество звука. Основная их задача — обеспечить нормальную работу всем элементам аппаратуры пользователя и предохранить их от досрочного выхода из строя. Приобретать стабилизатор напряжения для аудио-аппаратуры рекомендуется только, если достоверно известно, что напряжение в сети нестабильно и отличается от норм, указанных производителем аудиосистемы.

Для точного определения среднего значения напряжения следует производить измерения в разное время суток, в будние дни, выходные и праздники.

При выборе стабилизатора напряжения нужно руководствоваться следующими соображениями:

  • мощность прибора должна быть не меньше, чем у потребителей электроэнергии. Оптимально — с 3-5 кратным запасом;
  • выбирать либо релейный, либо сервоприводный. Электронные (симисторные, тиристорные или двойного преобразования) могут создавать помехи для чувствительной аппаратуры, особенно этим грешат бюджетные модели, у который момент переключения не привязан к моменту перехода тока через ноль;
  • релейный стабилизатор – дешевое устройство, но так как контакты реле постоянно подгорают, иногда придется заниматься его ремонтом (заменой реле).

Резюмируя все вышесказанное, делаем вывод, что оптимальный стабилизатор для акустики — сервоприводный. Он не искажает выходной сигнал, не создает помех, производит регулировку с высокой степенью точности и стоит не очень дорого.

ВИДЕО УСИЛИТЕЛЯ

Качество звучания этих микросхем на очень высоком уровне, в конце концов разряд Hi-Fi, отдаваемая мощность приличная — 24 ватта синуса, но в моем случае мощность повышена путем повышения питающего напряжения до 24-х вольт, в таком случае можно получить порядка 30 ватт выходной мощности. На основной плате усилителя у меня было предусмотрено место для 4-х канального усилителя на TDA2030, но чем-то оно мне не понравилось…

фото 4-х канального усилителя на TDA2030

набор дюралюминиевых болванок

Обсудить статью ДОМАШНИЙ УСИЛИТЕЛЬ — УНЧ И БЛОК ЗАЩИТЫ

Схема защиты акустических систем

В интернете сейчас представлено огромное количество различных усилителей звука, на любой вкус и цвет, под любые нужны. Как известно, даже самые надёжные усилители имеют свойство выходить из строя, например, из-за неправильных условий эксплуатации, перегрева или неправильного подключения. В этом случае велика вероятность того, что высокое питающее напряжение окажется на выходе усилителя, и, следовательно, беспрепятственно окажется прямо на динамиках акустической системы. Таким образом, вышедший из строя усилитель утягивает за собой «в мир иной» подключенную к нему акустическую систему, которая может стоить гораздо дороже самого усилителя. Именно поэтому крайне рекомендуется подключать усилитель к колонкам через специальную плату, которая называется защитой акустических систем.

Схема

Сборка устройства

Усилители, чаще всего, рассчитаны на два канала, левый и правый, поэтому схему защиты нужно повторить дважды для каждого канала. Для удобства плата разведена так, что на ней уже предусмотрена сборка сразу двух одинаковых схем. Печатная плата изготавливается методом ЛУТ, её размеры составляют 100 х 35 мм.

Испытания защиты

Теперь, когда плата полностью готова, можно приступать к испытаниям. Подаём питание на схему (12 вольт), спустя две секунды одновременно должны щёлкнуть реле и включиться светодиоды. Теперь берём какой-нибудь источник постоянного напряжения, например, батарейку, и подключаем её между минусом схемы и входом. Реле должно сразу же выключиться. Убираем батарейку – реле вновь включается. Можно подключить батарейку, поменяв её полярность, схема срабатывает независимо от того, какой полярности напряжение появится на её входе. Те же самые манипуляции проделываем со второй схемой, расположенной на этой же плате. Порог срабатывания защиты составляет примерно 2 вольта. Теперь, когда плата защиты протестирована, можно подключать её к усилителю и не бояться, что динамики в дорогостоящих колонках испортятся из-за поломки усилителя. Удачной сборки.

sdelaysam-svoimirukami.ru

Защита акустических систем | all-he

Блок защиты акустических систем — основная часть любого профессионального усилителя мощности низкой частоты. В последнее время часто наблюдаю, что даже самые современные автомобильные и бытовые усилители лишены блока защиты, а ведь правильная защита всегда сохранит акустику при неполадках УНЧ.

Данный блок зашиты построен всего на трех транзисторах, пожалуй, это самая простая конструкция из тех, что известны мне. Этот блок может работать с любым усилителем мощности. Ограничительный резистор (по питанию) подбирается с мощностью 0,5-1ватт, его номинал подбирают исходя от напряжения питания УНЧ.

Схема защиты акустических систем содержит дешевые компоненты, которые можно снять со старой аппаратуры.

Блок защиты АС.lay

Транзисторы могут быть заменены на другие. КТ817 можно заменить транзистором КТ815 и другим аналогичным средней мощности. Остальные два транзистора можно заменить транзисторами КТ315, КТ3102, С9018 и другими. Реле на 220 вольт ( в моем случае), подобрать с током 10-20 Ампер (в зависимости от мощности усилителя низкой частоты.

Принцип работы

Работает блок очень просто. Всем нам отлично знакомо, что на выходе хорошего усилителя сигнал синусоидальный. Выход усилителя мощности подключают к входу блок защиты. Когда подается питание на блок, реле замыкается, включая головку. Реле нужно подобрать исходя от мощности усилителя. В моем случае реле было снято из старого стабилизатора сетевого напряжения.

При подаче питания на блок защиты, реле замыкается с некоторой задержкой, обеспечивая плавное включение головки. Когда уровень постоянного напряжения выше номинально допустимого, то реле размыкается, этим отключая динамическую головку. Постоянное напряжение за несколько секунд может спалить катушку головки, оно может возникать, когда усилитель не исправен. Простой пример возникновения постоянки на выходе — неисправность выходного каскада, когда транзисторы вышли из строя, и переход не закрывается. В таких случаях постоянное напряжение погубит драгоценную головку. Защита предназначена для отключения головки в таких ситуациях.

Головка будет отключена, пока есть высокий уровень постоянки на выходе усилителя. Как только уровень постоянного напряжения понижается, защита снова включит головку. Защита может сработать, если усилитель работает неправильно или неверно настроен, она включается только в то время, когда наблюдается «вражеский постоянный».

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: