通用交流保护装置。方案、说明

通用交流保护装置。无线电电子电气工程百科全书

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通用扬声器保护单元由小尺寸零件制成，可以内置到任何没有此类保护的放大器中。该模块的特点是使用内置电源、可靠的电磁继电器以及放大器输出端出现恒定电压的 LED 指示。即使在短暂断电后，该器件也能提供稳定的延迟和保护。

众所周知，当扬声器系统(AC)中的放大器通电时，可能会发生响亮的咔嗒声(拍手声)。为了消除这种现象，需要将负载连接到 UMZCH 输出，并具有一定的延迟，足以完成所有瞬态过程（通常为 1...3 s）[1]。关闭电源时，扬声器应关闭，直至放大器电源滤波器的存储电容明显放电（超过20%）。否则，关闭过程也会产生令人不快的弦外之音或喀哒声。

所提供的模块实现了静音打开和关闭放大器（实际上是扬声器）的功能，并且还允许您在 UMZCH 的输出出现恒定电压、与其紧急操作或相关的情况下保护扬声器的低音头。失败。

Техническиехарактеристики

电源电压，V ....190...264
保护动作电压，V.......0,6...0,7
开启/重启延迟时间，s .......2,5...3
保护响应时间（U_凛 = 2 V), s, 不大于 1,4
保护响应时间（U_凛 = 20 V), s, 不大于 0,25
模块关机时间，s，不再......0,25
功耗，W，不多....... 2,5
最大开关电流，A .... 12

随着延迟和扬声器保护的实施，没有任何问题。但是，在（相对短期的）电源电压故障但足以发生瞬态和咔嗒声的情况下，如何实现扬声器的快速关闭？有两种合理的选择：使用有关为 UMZCH 供电的变压器的现有次级绕组之一中是否存在交流电压的信息（如 μRS1237 微电路 [2] 中所实现的那样），或使用单独的电源变压器（或使用附加的电源变压器）。 UMZCH 变压器的绕组）用于保护单元。第一个选项施加了某些限制，缩小了模块的通用性。第二个允许您在设备的电源中使用小容量的平滑电容器，这样保护单元可以保证比 UMZCH 电源中的电容器放电更快地关闭扬声器。

显然，第二种选择更可靠且更容易实施，允许您将模块连接到几乎任何放大器。该解决方案的缺点是由于使用额外的电源而导致成本较高，但多功能性和可靠性在这里占主导地位。

该装置的方案如图1所示。 XNUMX. 其输入端必须连接至立体声UMZCH 通道的输出端，输出端连接至相应通道的负载（AC）。模块、扬声器（或分频器）的公共线直接连接到功放的公共线。

通用交流保护单元
米。一、设备示意图

当施加电源电压时，电容器C6通过电阻器R10缓慢充电至1,9V（由电阻器R10和R11的电阻之比确定），这足以打开晶体管VT4。继电器K1、K2被激活，负载连接至放大器。

如果设备的任何输入（触点 Х2а、Х3а）的直流电压超过 ±0,6 ... U0,7。光耦合器的发光光电晶体管通过电阻器 R1 对电容器 C2 放电，场效应晶体管 VT1 闭合，从而使继电器断电。 HL2 LED 的发光指示交流电源关闭和 UMZCH 故障。电阻器 R8 限制电容器 C6 的放电电流，电阻分压器 R4R1 提供电源电压的人工中点。

大多数这些保护装置和交流电开启延迟都有一个令人不快的缺点——断电后短时间内没有重新启动延迟。这种情况的一个例子是网络中的短期断电。该缺点不允许使用这种节点的扬声器和所有一般设备获得适当级别的保护。为了消除这个缺点，引入了元件 R9、C5、VT3。当电源电压出现故障时，该电路被短时间触发，使电容C6放电，保证保护单元后续正常启动。采用较低开启电压（4V左右）的场效应晶体管VT1,5为C6提供较低的充电电压，重启时间几乎等于首次导通时间。在保持电容C6充放电时间恒定的情况下，通过相应增大电阻R8-R11的阻值，可以显着减小电容C1的电容量。不建议增大电容CXNUMX的容量——它决定了保护单元关断的速度。

额定电源电压 230 V 和室温 25 ^о使用稳定器 DA1 可加热至 50...52 ^оC. 在最大交流电压 274 V（受 LATR 能力限制）下测试时，稳定器的发热为 64 ... 65 ^оC——一切都在正常范围内。如果我们排除电阻器 R1，那么该装置的允许电源下限将降至 170 V，但 DA1 的发热将平均增加 10...12 ^оC. 显然，这种改变仅适用于网络电压始终低于标称电压的地区。

如果我们想象这样一种情况，两个 UMZCH 通道都出现故障，并且在第一个通道中，在输出端形成一个极性的电压，而在第二个通道中形成反极性的电压，其绝对值等于输出端的电压。第一通道的输出（差值小于0,6 ... 0,7 .2 V），然后通过电阻R3和R1求和后，将获得不足以打开晶体管VT2或VT10的电压。也就是说，保护系统将不起作用，这是一个缺点（可以通过将其中一个电阻器的阻值改变±XNUMX%来克服）。但这种事件发生的概率可以忽略不计，而是假设故障模拟的一个例子。

印刷电路板（图 2）尺寸为 66x45 mm，采用箔涂层玻璃纤维制成，设计用于安装 SOT-23 封装中的晶体管、尺寸为 0805 的电阻器（电阻器 R1 和 R13 - 1206 除外））、尺寸为 2 的电容器 C5、C0805 和 SMA 封装中的二极管 VD2。在图的照片中。图 3 显示了表面安装部件焊接面的组装板。

通用交流保护单元
米。 2.印刷电路板

通用交流保护单元
米。 3. 安装板侧焊接表面贴装部件

T1采用次级绕组为2V的小功率变压器TPK-12，二极管电桥可以是DB103S-DB107S或MB2S-MB6S系列中的任何一种，印刷电路板上有两个座。二极管 VD2 - 任何正向电流为 1 A、反向允许电压至少为 200 V 的二极管。

继电器绕组在 30 V 电压下的电流消耗应不超过 12 mA（高灵敏度）。可以使用一个带有两对触点的继电器，但作者找不到用于开关的继电器。电流超过 8 ... 10 A。 TRU-12VDC-SB-CL 继电器电路的优点在于它们的触点上有 AgCdO（银氧化镉）涂层，耐机械磨损，并且最大开关电流为 12 A。您可以用 SONGLE 的更实惠的 SRD (T73) 12VDC 继电器 -LS-C 替换它们，允许开关电流高达 10 A。

光耦合器U1、U2几乎可以使用任何具有适当结构的光耦合器，例如PS2501、PC817。 LED HL1 - 任何发光二极管，最好是红光，例如 AL307 系列或其他发光二极管。

晶体管VT1-VT3可以由具有适当结构和尺寸的任何其他低功率晶体管代替。可以使用 MMBT5551、MMBT4401（VT1、VT3）和 MMBT5401、MMBT4403（VT2）。

作为低栅极阈值电压（Gate ThresholdVoltage）的n沟道场效应晶体管（FET）VT4的替代品，可以推荐NTR4003N、IRLML2502。如果无法使用此类替代品，则允许使用另一个具有绝缘栅极的n沟道FET，重点是开路电阻不超过3 ... 5欧姆，最大漏源电压至少为20 V 和最大漏极电流至少为 300 mA。在这种情况下，需要对电路进行以下更改：R8 = 75 欧姆，R10 = R11 = 68 k 欧姆，C6 = 47 uF（16 V）。但应该记住，快速重启期间的延迟时间会略有减少。由于不同PT的导通阈值电平可能有很大差异，因此可能需要通过选择一对电阻器R10、R11以相等的条件来校正继电器导通延迟。

熔丝FU1可用于0,16或0,25A电流，例如国产VP4-10 0,2A，其尺寸较小，引线灵活，适合安装在板上。端子块 X1-X3 - 系列 DG127、XY304 或类似产品。从图中可以看出，X1中的中心触点没有被使用。这样做是为了增加电源导体之间的间隙。

组装好的装置（图4）无需调整，通电后即可工作。其设计经过多次重复，长期运行证实了其高可靠性。

通用交流保护单元
米。 4.组装装置

上图。图 5 显示了一个可以消除小型变压器的电路。作为示例，示出了电压为+/-30V的UMZCH电源的简化图，同时电路以及模块与放大器的连接方法都略有改变。

通用交流保护单元
米。 5. 取消小型变压器的方案

该模块通过灭弧电阻R8、R9提供双极性电源，因此不需要形成人工中点（图4中的电阻R5、R2）。为了提高效率，继电器串联连接，并添加电容器 (C4) 作为电源滤波器。

在元件VD1、R5、C3上形成半波整流器，其电压提供给光耦合器U3。初始状态下，由于电阻R10的作用，三极管VT3处于饱和状态，并联电容C5，直到光耦U3的发光二极管上出现电压，之后VT3截止，C5开始缓慢充电，三极管VT4打开。在这种情况下，连接负载的总延迟时间达到 2 ... 2,5 s。

当放大器关闭时，电容器 C3 快速放电，使光耦合器 U3 断电。晶体管VT3打开并对电容器C5放电，从而关闭带负载的继电器。因此，实现了快速关闭机制，总时间不超过 0,3 ... 0,5 秒。

因此，与图 5 中的电路相比，随后的导通启动是在电容器 C2 放电的情况下发生的。 XNUMX、其不需要强制放电。

对于 VT4，可以使用开启阈值电压为 2 ... 5 V、最大漏极电流至少为 1 A 的 n 沟道 FET，例如 IRF510-IRF540、IRF610-IRF640。整流二极管 VD1 - 任何反向电压至少为 100 V、正向电流为 100 mA 的：SF12-SF16、1 N4002-1N4007 等。当使用绕组消耗 50 mA 的继电器时，需要更改值电阻R8、R9为330欧姆。

注。为了增加晶体管VT3（图1）基极和发射极之间工作的可靠性，需要安装阻值为50…100 kOhm的电阻。

文学

Ataev D. I.，Bolotnikov V. A. 高品质声音再现放大器的功能单元。 - M.：无线电和通信，1989 年，第 120 页。 XNUMX.
UPC1237。立体声功率放大器保护IC。 - 网址：unisononic.com.tw/datasheet/UPCI237.pdf

作者：N. Vashkalyuk

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