一、电源切断式保护电路
最简单的电源切断式保护电路,是在正、负供电回路中串接保险管,当功率放大器出现过流以及短路时,保险丝被熔断,直接切断功率放大器的直流电源。
这样就对整流器、变压器等起到了保护的作用。
二、限流式过载保护电路
输出功率较大的晶体管功放机,为了保护功放电路的输出级晶体管。通常设计有限流式过载保护电路。限流式过载保护电路通常是在两激励管基极与输出中点之间各接一只保护三极管。当负载短路等原因使输出管过载时。保护三极管导通,将输人到激励级的信号旁路掉一部分。这样就限制了激励管和功放管的电流增大,从而避免了激励管和输出管因电流过大而被烧毁。
图1是天逸AD-66功放机的限流式保护电路。图中R67、R68用来检测输出级晶体管的过载电流。
Q1、Q2分别对上、下两臂输出管进行保护。以上臂为例。R67两端的电压与输出管Q33的发射极电流成正比。该电压经过R37、R50分压。成为Q1发射结的正向偏压。在正常情况下,该正向偏压不足以使Q1导通。但当负载短路等原因使033过载时。流过R67的电流便显着增大,从而产生出足以使Q1导通的正向偏压,Q1因此而导通。
此时。输人电流的很大一部分被导通的Q1所旁路,限制了Q15、Q33的电流增大,起到了保护Q15、Q33的作用。为了使保护电路不影响放大器的正常使用。过流保护的起始点应略大于输出最大功率时Q33的发射极电流。它可以由R37来调整。Q2对Q14、Q34的保护过程也与上述类似。
图2是MPS2150型纯后级功率放大器限流式保护电路。该机为了增大输出功率。输出级每臂各用两只大功率管并联。
即V31与V32并联。V33与V34并联。R30、R37、R26、R13是基极均流电阻。R41~R44是发射极均流电阻。同时也用来检测输出级晶体管的过载电流。v18、V19分别对上、下两臂输出管进行保护。保护过程与图1类似。但图2的电路中加入V17、V20两只二极管。可在放大器正常工作时。
保证V18、V19的集电结处于反向状态。V17、V20为锗管。其正向压降较低。有利于保护。
三、扬声器保护电路(即负载切断式保护电路)
功放机的功率放大器一般采用OCL电路,这种电路出现故障时。其输出端直流电位常常会偏离零电平,出现较高的正或负的直流电压。此时如不及时切断功率放大器与音箱之间的通路。
将有直流电流流人扬声器。其结果轻则使扬声器音圈移位。重则烧毁扬声器。
另外。在功率放大器出现故障或者用户使用不当(如连接时音箱线短路。音量开得过大等),将会引起电流大增,此时如没有适当的保护措施。很容易使功率放大电路、扬声器甚至电源电路被烧坏。为了保护音箱和功率放大电路,绝大多数的功放机都设计有扬声器保护电路。
1.扬声器保护电路的三种保护方式
功放扬声器保护电路原理框图如图3所示。图中含有了三种保护方式。
(1)直流保护当功率放大电路发生故障。其输出端出现的直流电压的绝对值超过设计限度时。保护电路中的直流检测电路即把它检测出来。变成控制信号。控制信号经放大后控制触发器翻转。驱动保护继电器动作。切断功率放大器与音箱之间的通路。使扬声器得到保护。同时控制信号还启动指示电路工作,使保护指示灯闪烁报警。按直流电压的检拾方式来分,有桥式检拾、互补式检拾、差动式检拾等几种。
(2)过载保护当输出电流超过额定输出电流的1倍左右时,过载检测电路输出保护控制信号。控制输出电路断开。保护扬声器及功放。
(3)开机延时接通电路:通过开机延时电路控制继电器驱动电路的工作状态,使继电器在开机后1-4秒钟接通继电器。以避免开机过程中产生的浪涌电流冲击扬声器,使其音圈移位。另外,有些还设计有关机静噪电路,关机瞬间立即关闭继电器驱动电路,继电器失电释放,保护扬声器不受关机瞬间因功率管的工作点不稳定而受到大电流的冲击。
2.保护电路的三种构成方式
根据使用的主要元件类型。扬声器保护电路可分为分立元件扬声器保护电路、集成电路扬声器保护电路、分立元件与集成电路结合的扬声器保护电路三种。
(1)分立元件扬声器保护电路
1)美声TA一1500功放扬声嚣保护电路(二极管桥武检测型)
美声TA一1500功放扬声器保护电路如图4所示,由开机静噪电路、功放输出中点直流偏移保护电路及保护状态指示电路几部分组成。
二极管D5一D8组成桥式直流检测电路。VT32为检测控制放大管,继电器驱动管VT31是由两只PNP三极管构成的达林顿管,用以提高对继电器J的驱动能力。VT22、VT26是功放末级输出对管。
功放输出中点保护电路由R6、R7、C5、C6、D5~D8、VT32等元件组成。取样信号从左右声道的功放级输出端(中点)取出,经R6、R7、C5、C6组成的低通滤波器滤波后。送住D5一D8和VT32组成的桥式直流检测电路进行检测。R6、R7兼作左右声道的取样、衰减、隔离电阻;C5、C6反向串联,相当于一个无极性电容,用于旁路音频信号。
功率放大器正常工作时,输出端输出的直流电压为0v,取样信号中的交流成分通过C5、C6全部到地,图中A点直流电位为OV,检测电路无输出。当功放输出端出现正或负的直流失调电压时,A点也出现正或负的直流电压。当A点达到一定数值的正电压(2.1V)时。电流从A点→D5→、e极),VT32导通,其集电极输出高电平(该电平为负值,即绝对值变小),并送到驱动放大管VT31(由两只PNP三极管构成的达林顿管),使截止。继电器释放,切断电路与→扬声器的连接。起到了保护扬声器的作用;当A点达到一定数值的负电压.1V)时。电流从地→D6→→D8→A点,vT32也导通。输出控制电平。电路中,VDIO为继电器反电动势释放二极管,以防止反电动势损坏VT31。
开机静噪电路由R9、C4组成。在开机时。直流电压经过R9对c4充电,几秒后,C4上端电压下降到-1.4V,导通。继电器吸合。将扬声器接入电路。
VT29、VT30、VD9等元件构成保护电路状态指示电路。
2)PMA一801功放扬声器保护电路(互补武检测型)
PMA一801功放扬声器保护电路如图5所示。由开机静噪电路、功放输出中点直流偏移保护电路、输出过流保护电路及保护状态指示电路儿部分组成。
功放输出中点偏移保护电路采用互补式直流检测方式。直流检测电路由N10、N11、R84、R83、R79、E20、等元件组成。L、R声道的取样信号经、R83衰减、隔离。C20、C21滤波。送住NIO、Nll组成的互补式直流检测电路进行监测。R79是分压电阻。在功率输出中点有_太高的直流电压时。降低取样电压。保护N10、Nll两个检测三极管。功率放大器正常时。中点的直流电压为0V.该直流检测电路不工作。N1O,N11截止;当功率放大电路出现故障。使中点出现正的直流失调电压时。电流路径为:OTL电路中点→R84(或f183)→N11 b、e→地,导通。其集电极输出控制电平低电平)。使P7导通。
此时,C18经过P7对地释放电荷,基极电位下降。驱动管N12、N13 由导通转为截止,继电器失电释放,断开扬声器与功放的连接。从而有效地保护了扬声器不被过高的直流电压损坏。同样。当功率放大电路中点出现负的直流失调电压时。电流路径为:地一、e→R84(或R83)→OTL电路中点。N1O导通,也输出控制电平。电路中R73是限流电阻。