Устройство защиты АС требуется для предотвращения повреждения АС постоянным напряжением, например, при пробое одного из транзисторов или просто при разбалансировке выходного каскада УМЗЧ. Кроме того, это устройство осуществляет задержку подключения АС к выходу УМЗЧ после включения питания, предотвращая "грохот" АС. Типовые требования, предъявляемые к такому узлу, следующие:
- стабильный порог срабатывания, одинаковый для постоянного напряжения плюсовой и минусовой полярности;
- нечувствительность к переменному напряжению звуковой частоты;
- быстрая реакция на появление постоянного напряжения даже при одновременном присутствии напряжения звуковой частоты;
- формирование задержки подключения АС после подачи питания на УМЗЧ;
- независимость электропитания узла защиты от источника питания УМЗЧ.
Рис. 1. Схема устройства защиты АС
Всем перечисленным требованиям удовлетворяет устройство, схема которого показана на рис. 1. Устройство защищает две АС, однако возможно добавление ещё нескольких АС, например, в случае наличия отдельных каналов для сабвуфера и тыловых АС. Сигнал с выходов УМЗЧ поступает на фильтр-ограничитель, который обеспечивает нечувствительность устройства защиты к переменному напряжению звуковых частот. Компоненты этого фильтра для левого канала - R1, C1, VD1, VD2. Фильтр правого канала аналогичен фильтру левого канала. Отфильтрованный сигнал через диоды VD5 и VD9 далее поступает на вход линейного усилителя с двухполярным входом и однополярным выходом, выполненного на транзисторах VT1 и VT2. Сигнал правого канала поступает на те же входы через другую пару диодов VD6 и VD8. Диоды здесь выполняют логическую функцию "ИЛИ". Для получения симметричных порогов срабатывания сопротивления резисторов R1- R6, R8 должны быть одинаковыми. Специального отбора резисторов не требуется, если их допуск не более 5 %. Сигнал с выхода усилителя поступает на вход триггера Шмитта, выполненного на транзисторах VT3-VT5. Положительная обратная связь, обеспечивающая триггерный режим, осуществляется через резистор R12 и диод VD11. Порог срабатывания этого триггера для спада входного сигнала примерно равен напряжению стабилизации стабилитрона VD 10. Транзистор VT3 должен иметь, возможно, больший коэффициент передачи тока h21Э. Конденсатор C3 совместно с резистором R7 обеспечивают задержку срабатывания реле K1 после подачи питания. При указанных на схеме номиналах элементов это время - около 2 с. Светодиод HL1 зелёного или синего свечения индицирует наличие напряжения на обмотке реле K1 и, следовательно, подключение АС к выходу УМЗЧ.
Рис. 2. Зависимость напряжения на обмотке реле от постоянного напряжения на выходе УМЗЧ
Рис. 3. Зависимость напряжения на обмотке реле от времени после включения питания
Тестирование устройства защиты производилось с помощью симулятора электронных схем Simetrix. Зависимость напряжения на обмотке реле от постоянного напряжения на выходе УМЗЧ показана на рис. 2. Порог срабатывания защиты - ±2,8 В. Его можно менять изменением сопротивления резисторов R7 и R12. Такое напряжение совершенно безопасно для АС. Величина порога срабатывания для постоянного напряжения совершенно не зависит от одновременного наличия переменного напряжения звукового диапазона частот. Зависимость напряжения на обмотке реле от времени после включения питания показана на рис. 3. Задержка срабатывания реле и, следовательно, подключения АС к выходу УМЗЧ составляет 2,1 с при отсутствии переменного напряжения и 2,3 с при наличии такового с размахом 60 В и частотой 20 Гц. Различия почти нет, что указывает на нечувствительность устройства к переменному напряжению даже самой низкой звуковой частоты. Реакция на внезапное появление постоянной составляющей на выходе УМЗЧ показана на рис. 4. Постоянное напряжение 5 В на фоне переменного напряжения с размахом 60 В и частотой 20 Гц вызывает отпускание якоря реле в течение 0,1 с. Это надёжно обезопасит АС от повреждения.
Рис. 4. Реакция на внезапное появление постоянной составляющей на выходе УМЗЧ
Транзисторы КТ3102БМ можно заменить транзисторами BC846C, КТ3107БМ - транзистором BC856C, а КТ685В - транзистором BC327. Все диоды могут быть 1N4148, стабилитроны - любые маломощные с напряжением стабилизации 5,6 В. Все конденсаторы - керамические. Реле - малогабаритное с номинальным напряжением 12 В - двумя контактными группами на замыкание, рассчитанными на ток 5 А и более, например AZ743-2C-12D.
Источник питания 12 В не должен зависеть от питания УМЗЧ. Удобно использовать любой сетевой адаптер на 12 В. Их часто немало накапливается у радиолюбителей от различных выброшенных гаджетов. Закрепляют адаптер на плате устройства защиты. Для уменьшения габаритов можно извлечь плату из корпуса адаптера.
Внимание:любые работы с сетевыми источниками питания проводите, предварительно вынув вилку сетевого шнура из розетки! Отключение сети выключателем не гарантирует безопасности!
Напряжение сети подводят к адаптеру через последовательный резистор 100 Ом мощностью 1 Вт. Он будет ограничивать бросок тока при включении в сеть, предотвращая искрение контактов и помехи. Включение питания УМЗЧ и устройства защиты должно производиться одним и тем же выключателем.
Автор: А. Соколов, San Diego, USA