功放揚聲器的保護電路

功放揚聲器保護電路原理框圖如圖1所示，圖中含有了三種保護方式。



(1)直流保護：當(dāng)功率放大電路發(fā)生故

障，其輸出端出現(xiàn)的直流電壓的絕對值超過設(shè)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?？刂菩盘柦?jīng)放大后控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，驅(qū)動保護繼電器動作，斷開功率輸出電路，使揚聲器得到保護。同時，控制信號還啟動指示電路工作，使保護指示燈閃爍報警。
(2)過載保護：當(dāng)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(qū)動電路的工作狀態(tài)，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(chǎn)生的浪涌電流沖擊揚聲器。使其音圈移位。

具體電路如圖2所示。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(jīng)由R6(左聲道取樣信號經(jīng)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(jiān)測。當(dāng)右(或左)聲道的功率輸出電路出現(xiàn)正極性的較大的直流失調(diào)電壓時，電流經(jīng)R6(或R21)、Q4的be結(jié)到地，Q4導(dǎo)通，其集電極輸出控制電平，經(jīng)R8、D2送Q7放大后，輸往R-S觸發(fā)器。同樣。功率輸出電路中出現(xiàn)負(fù)的直流失調(diào)電壓時，電流經(jīng)地、Q5的be結(jié)、R6(或R21)、OCL電路中點。Q5導(dǎo)通，也輸出控制電平。這種取樣檢測方式為互補方式。

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、下臂功率管的過載情況進行取樣。Q3對輸出電路進行過載狀態(tài)監(jiān)測。R1兩端的電壓與功率管Q1的發(fā)射極電流成正比，該電壓經(jīng)過R3、R4、R2衰減分壓，成為Q1發(fā)射結(jié)的正向偏壓。調(diào)整R3、R4的阻值，可使此電壓在額定輸出狀態(tài)下不能使Q3導(dǎo)通。當(dāng)功放工作異常致使Q1嚴(yán)重過載時，流過R1的電流大增。從而產(chǎn)生足以使Q3導(dǎo)通的正向偏壓，使Q3導(dǎo)通，輸出監(jiān)控信號，經(jīng)Q7放大后送到觸發(fā)器，使觸發(fā)器輸出狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，繼電器釋放，斷開功率輸出電路。例如，Q1發(fā)射極瞬間輸出電流達(dá)到10A時，R1兩端的電壓可達(dá)0.25Ω×10A=2.5V。這一電壓經(jīng)R3、R4、R2分壓，仍大于0.7V，足以使Q3導(dǎo)通。下臂功率管則從R2兩端取出電壓，經(jīng)R1、R3、R4分壓后，提供給Q3監(jiān)測。
為了使過載保護電路不影響放大器的正常使用，電路中增加了C1。C1與R3組成濾波網(wǎng)絡(luò)，避免Q3被高頻強信號誤控導(dǎo)通。另外，為避免Q3損壞而失去保護作用，有的電路中還在Q3基極與地間增加了一個電阻和二極管組成的箝位電路。當(dāng)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。
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(fā)器輸出的高電平經(jīng)R12、R13分壓后向C6充電。由于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(shù)較大，以及D4的存在，使Q8不能立即導(dǎo)通。當(dāng)C6正端所充電壓達(dá)到5.6V+0.7V≈6.3V時，D4導(dǎo)通，Q8也導(dǎo)通，繼電器吸合，功率輸出電路接通，達(dá)到開機延時保護的目的。
圖2中的觸發(fā)器則是一個由4001集成塊中的“或非”門組成的典型R-S觸發(fā)器，設(shè)C4負(fù)端接R端，Q7集電極接S端，則輸出端Q與R、S端的關(guān)系見附表。
附表R-S觸發(fā)器真值表RSQ邏輯功能
010置0
101置1
11不變保持
00不定不允許

圖2中，C4為觸發(fā)器的預(yù)置(初始化)電容，即一開機就使R端為1，使觸發(fā)器輸出高電平，經(jīng)延時后，驅(qū)動Q8導(dǎo)通，J2-4吸合，接通揚聲器工作。
另外，由于功率放大電路上、下臂間不可能完全對稱，Q1、Q2的工作點在開機時，容易產(chǎn)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(fā)器的S控制端，干擾延時保護的正常工作。為了避免這種現(xiàn)象，該電路在直流檢測電路的輸入端與地間增加了Q6。開機時，經(jīng)C4提供的預(yù)置電壓，使Q6飽和導(dǎo)通，迫使直流檢測輸入端的絕對值電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.7V，而無監(jiān)測電平輸出。C4與Q6的be結(jié)、R11組成的充電回路的時間常數(shù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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。
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。調(diào)整其阻容值，可以改變振蕩器的振蕩頻率。振蕩器輸出的方波信號，經(jīng)R16隔離，再通過Q9放大后驅(qū)動D7閃亮報警。D6是隔離二極管，在Q8飽和導(dǎo)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?？刂艱7常亮。當(dāng)Q8截止電路處在保護狀態(tài)時，D6反向截止，避免Q8集電極的高電平影響振蕩器的工作。