Розглянуто декілька різних схем пристроїв. призначених для захисту акустичних систем (АС) та реалізації затримки часу перед підключенням АС до виходу підсилювача потужності звукової частоти.

Схема захисту та затримки включення на чотирьох транзисторах

Приведений пристрій призначений для затримки підключення гучномовців на час перехідних процесів в УМЗЧ при включенні живлення та відключенні їх при появі на виході постійної напруги будь-якої полярності.

Мал. 1. Принципова схема пристрою захисту акустичних систем та затримки включення, виконана на чотирьох транзисторах.

Принципова схема пристрою наведено на рис.1. Воно складається з діодного розподільника (VD1 – VD6) та електронного реле на транзисторах VT1 – VT4.

До виходів каналів УМЗЧ воно підключається разом із гучномовцями через контакти реле К1. Ланцюги R1C1, R2C2 запобігають спрацьовування пристрою на коливання звукової частоти.

При необхідності число контрольованих каналів можна збільшити простим підключенням відповідного числа додаткових ланцюгів, аналогічних ланцюга R1C1VD1VD2, та застосуванням електромагнітного реле з великою кількістю контактних груп. Постійна напруга на виході УМЗЧ, при якому спрацьовує пристрій захисту, визначається напругою стабілізації стабілізатора VD7 і пов'язане з ним співвідношенням:

При включенні живлення (джерелом напруги може бути блок живлення УМЗЧ) починає заряджатися (через резистор R9) конденсатор С3 тому транзистор VT4 закритий і реле К1 знеструмлено.

У міру заряджання напруга на конденсаторі зростає, транзистор VT4 починає відкриватися і через деякий час (приблизно 3с) його емітерний струм зростає на стільки, що реле К1 спрацьовує та підключає гучномовці до виходу УМЗЧ.

Транзистори VT1 ​​– VT3 у вихідному стані також закриті. При появі на виході будь-якого з каналів напруги будь-якої полярності, що перевищує зазначене вище значення відкривається транзистор VT2, а за ним VT1, VT3. В результаті конденсатор С3 розряджається через ділянку емітер-колектор транзистора VT3 і резистор R8, транзистор VT4 закривається і реле К1 відключає гучномовці та вхід пристрою від виходу УМЗЧ.

Транзистор VT1, який здійснює позитивний зворотний зв'язок у каскаді на транзисторі VT2, відіграє роль “засувки”, підтримуючи останній у відкритому стані і після відключення пристрою від виходу УМЗЧ: якби не було його, після зникнення напруги на вході та закривання транзистора VT2, VT3 знову почалася б зарядка конденсатора С3 і після часу зарядки гучномовці знову підключилися б до УМЗЧ.

У пристрої застосовано реле РЕМ-9 (паспорт РС4.524.200). Транзистори КТ603б (VT3,VT4) можна замінити на КТ315г. Для живлення пристрою використовується джерело живлення 20В.

При великій напрузі через зворотні струми колекторів можливе мимовільне відкривання транзисторів VT1, VT2. Щоб цього не сталося, необхідно зменшити опір резисторів R5, R6. Якщо напруга живлення більше 30 В, у пристрої слід використовувати транзистори з допустимою напругою колектор-емітер не менше.

При зниженні напруги (заміною стабілітрона Д814а) необхідно подбати про те, щоб амплітуда змінної напруги нижчих частот на виходах фільтрів R1C1, R2C2 не досягала значень, що викликають відключення гучномовців. Зробити це не важко – достатньо збільшити постійні часи названих ланцюгів (наприклад збільшити С1, С2).

Схема покращеного захисту для АС

Великі можливості має пристрій захисту рис.2.

Мал. 2. Принципова схема захисту акустичних систем від кидків вихідної напруги, що живиться від джерела живлення УМЗЧ.

Воно оберігає гучномовці від кидків вихідної напруги як при включенні, так і при вимкненні живлення, при несправності УМЗЧ і в моменти ймовірної відмови останнього - при зниженні або повному зникненні однієї або обох напруг живлення, а також при перевищенні гранично допустимих значенні (це може мати місце при живленні від стабілізованих джерел) і, нарешті, відключає їх під час підключення головних стерео телефонів. Живиться пристрій від того ж двополяного джерела, що й вихідні каскади УМЗЧ.

У момент увімкнення живлення починає заряджатися конденсатор С3, тому транзистор VT2 відкритий, VT3 закритий, реле К1 знеструмлено і гучномовці відключені. Як тільки напруга на конденсаторі досягає значення

Напруга стабілізації стабілітрона (VD9), стани зазначених транзисторів змінюються на зворотні, спрацьовує реле К1 і гучномовець підключаються до виходів каналів УМЗЧ.

Наведена формула справедлива за умови: .

Час затримки за вказаних на схемі номіналах елементів: .

Напруга стабілізації стабілітрону VD11 вибрано з умови .

При зниженні напрузі будь-якого джерела живлення на величину більшу, ніж транзистор VT3 закривається і реле К1 відключає гучномовці від УМЗЧ.

Стабілітрони VD7 та VD9 у ланцюгах баз відповідно транзисторів VT1, VT2 однакові та обрані з урахуванням наступного. Як видно зі схеми, для того, щоб відкрився транзистор VT2 (а отже, закрився транзистор VT3 і відпустило реле К1), напруга живлення повинна задовольняти умову:

Де і - відповідно напруга та мінімальний струм стабілізації стабілітрона VD9.

Звідси: . При вказаних на схемі номіналах та типах деталей

А це означає, що при пристрій відключить гучномовці, якщо негативна напруга живлення зросте (по відношенню до номінального) на 2,8 Ст.

Транзистор VT1 відкривається ланцюгом VD1 - R5 - VD7, ідентичному ланцюгу VD6 - R7 - VD9. Це призводить до відкриття транзистора VT2 і закриття транзистора VT3, тобто. до відключення гучномовців зі збільшенням на 8 напруги живлення позитивної полярності.

У разі появи на виході УМЗЧ постійної позитивної напруги транзистор VT2 відкривається струмом, що протікає через резистор R3 (або R4), VD4 (VD5) і ланцюг R7VD9. Умова його відкривання у разі виглядає так:

Якщо ж напруга на виході УМЗЧ має негативну полярність, ланцюгом R3 (R4) - VD2 (VD3) - R5 - VD7 відкриває транзистор VT1.

Для підключення стереотелефонів є розетка ХS1, з якою механічно пов'язаний вимикач SA1. При встановленні вилки стереотелефонів у розетку контакти вимикача розмикаються, реле К1 відпускає та гучномовці відключаються від УМЗЧ.

Те саме відбувається і при вимкненні живлення УМЗЧ кнопкою SB1 (А1 – джерело живлення). Оскільки колекторний ланцюг транзистора VT3 і ланцюг мережного живлення розриваються практично одночасно, динаміки відключаються до початку перехідного процесу і клацання не прослуховується.

У пристрої використано реле РЕМ-22 (паспорт РФ-4.500.130). Неполярні оксидні конденсатори С1, С2 – К50-6. Транзистор КТ815В можна замінити будь-яким іншим з допустимою напругою колектор - емітер більше 50 В і максимальним струмом колектора не менше значення, де - опір обмотки реле К1).

Замість стабілітронів КС527А можна використовувати КС482А, КС510А, КС512А, КС175Ж, КС182Ж, КС191Ж і т.п., з'єднавши потрібну кількість приладів для отримання напруги стабілізації, обраного наведеним формулам. Діоди VD1 – VD6, VD8, VD10, VD12 – будь-які кремнієві малопотужні зі зворотною напругою понад 50 В.

Схема захисту АС, яка живиться від сигналу ЗЧ

Оригінальні пристрої захисту гучномовців (рис.3) живляться напругою сигналу звукової частоти, що дозволяє вбудувати його в динамік.

Пристрій відключає останній при перевантаженні за потужністю, а також у разі появи на виході УМЗЧ постійної напруги будь-якої полярності. У схемі використані гучномовці потужністю 10 Вт та електричним опором 4 Ом.

Мал. 3. Принципова схема захисту акустичної колонки, яка живиться сигналу ЗЧ.

У вихідному стані реле К1 знеструмлено і сигнал ЗЧ (звуковий частоти) з виходу підсилювача надходить через контакти К1.1 гучномовець. Одночасно він випрямляє мостом VD1 - VD4, та його постійна складова через нормально замкнуті контакти К1.2 підводиться до порогового пристрою, виконаного на транзисторі VT1 та мікросхемі DA1.

Поки напруга вхідного сигналу не перевищує порога спрацьовування, транзистор закритий і напруга на виведенні 12 мікросхеми DA1 дорівнює напрузі стабілізації стабілітрона VD6, що більше напруги зразкового джерела мікросхеми, яке може перебувати в межах 1,5 ...3 В. (Стабілітрон VD6 запобігає пробію емітерного переходу транзистора диферинційного каскаду мікросхеми зворотним напругою).

У момент, коли вхідний сигнал досягає рівня спрацьовування пристрою (напруга на движку підстроювального резистора R5 - близько 1,5), транзистор VТ1 відкривається і напруга на виведенні 12 мікросхеми DA1 стає менше зразкового.

В результаті відкривається регулюючий транзистор мікросхеми, спрацьовує реле К1 і гучномовець відключається від УМЗЧ, а реле обмотка підключається безпосередньо до виходу випрямного мосту VD1 - VD4.

При зменшенні випрямленої напруги до напруги опускання реле пристрій повертається у вихідний стан. Аналогічно поводиться пристрій і при появі на виході УМЗЧ постійної напруги.

Поріг спрацьовування встановлюють резистором R6. Конденсатор С3 запобігає спрацьовування пристрою за короткочасного перевищення сигналом порога спрацьовування.

Мінімальна напруга сигналу, при якому пристрій працездатний, визначається напругою спрацьовування реле. У разі використання реле РЕМ-47 (паспорт РФ4.500.407-04) та деталей із зазначеними на схемі номіналами воно не перевищує 5 В. Стабілітрон VD8 обмежує напругу на обмотці реле.

За відсутності мікросхеми К142ЕН1А можна застосувати К142ЕН1, К142ЕН2 з будь-яким літерним індексом. Діоди КД522Б можна замінити будь-яким іншим зі зворотною напругою більше 40 В, прямим струмом не менше 100 мА і максимальною частотою (КД51А, діодні зборки серії К542 і т.п.), стабістор КС107А - будь-яким кремнієвим діодом, транзистор КТ3412 структури n-p-n із допустимою напругою колектор - емітер не менше 40 В.

При виготовленні пристрою для захисту гучномовців потужних звуковідтворювальних пристроїв слід використовувати діоди КД204А - КД204В, КД212А, КД212Б, КД213А, КД213Б і т.п., замінити реле РЕМ-47 іншим, з контактами, що допускають комутацію великих струмів уміщувати мікросхему DA1 зовнішніх транзисторів для забезпечення необхідного струму через обмотку реле.

Може статися, що в момент спрацьовування пристрою виникатиме дерен контактів реле. Запобігти його можна, включивши конденсатор ємністю 10...20 мкФ між висновками 16 і мікросхеми 8 DA1 або резистор опором 1 кОм між її висновком 13 і базою транзистора VT1 (створивши, таким чином, позитивний зворотний зв'язок).

Схема захисту АС із застосуванням резисторнорго оптрона

Пропонований пристрій (рис.4)

Мал. 4. Принципова схема захисту акустичних систем із застосуванням резисторнорго оптрона.

забезпечує захист акусичних систем (АС) від пошкодження з появою на виходах стереофонічного підсилювача постійної напруги позитивної чи негативної полярності.

Функції виконавчого елемента захисту виконує резисторний оптрон U1. Працює він в такий спосіб. При появі негативної або позитивної постійної напруги на будь-якому з вихідних підсилювачів звукової частоти (УЗЧ) через опрон починає протікати вхідний струм і опір резистора різко зменшується.

Як тільки величина постійної напруги досягне 3-4 (залежно від екземпляра оптрона), опір це стає настільки малим, що транзистори VT1, VT2 закриваються, обмотка реле К1 знеструмлюються і його контакти К1.1, К1.2 відключають АС від УЗЧ.

Стабілітрони VD1, VD2 обмежують вхідний струм оптрона величиною 18 мА. Оскільки для стабілітронів Д815А допускається розкид напруги стабілізації 15%, необхідно підібрати такі екземпляри, щоб напруга прикладається до світловипромінювача оптрона не перевищувала 5,5 В.

Дроселі L1, L2 обмежують змінну складову вхідного струму оптрона до величини виключає можливість спрацьовування захисту. Вони виконані на магнітопроводах ШЛ12*12 і містять по 1200 витків дроту ПЕЛ-0,23. активний опір кожного дроселя 36 Ом.

За рахунок багато часу зарядки конденсатора С1 через резистор R1 забезпечується затримка відкривання транзисторів VT1, VT2, спрацьовування реле К1 і підключення АС до підсилювача.

В результаті перехідних процесів, що виникають в підсилювачі після його включення, загасають раніше, ніж пристрій підключить АС, тому клацання в них не прослуховується.

При включенні живлення підсилювача вимикачем 8В1 контакти 1 і 4 останнього замикаються викликаючи миттєве закривання транзисторів VT1, VT2. Звичайно АС відкривається від підсилювача до початку в ньому перехідних процесів і клацання в гучномовці також не буде чути.

Пристрій захисту АС живиться від 2-полярного джерела живлення підсилювача потужності. При виборі елементів VT1, VT2, C1, R2, K1 слід враховувати величину джерела напруги.

При використанні реле РЕМ-9, РЕМ-22 пристрій захисту можна доповнити системою сигналізації його спрацьовування (рис.5).

Мал. 5. Схема доповнення пристрою захисту світловою сигналізацією АС.

Описаний пристрій розроблялося для конкретного підсилювача з напругою живлення рівним плюс-мінус 15 В. У цьому випадку при появі на одному з виходів підсилювача максимальна напруга теплова потужність, що виділяється на дроселях L1 або L2, не перевищує 3 Вт, що виключає його значний перегрів за час протягом якого може бути зроблено висновок про несправність підсилювача потужності (РОЗУМ) та прийнято рішення про його вимкнення.

Другий варіант схеми захисту з оптроном

При більш високій напрузі живлення та відсутності гарантій своєчасного виявлення моменту спрацьовування пристрою захисту його можна зібрати за дещо зміненою схемою (рис.6).

Мал. 6. Принципова схема устрою захисту акустичних колонок, живлення від -30+30В.

У цьому випадку в момент спрацьовування системи захисту підсилювач потужності живлення відключається. Світловипромінювач оптрона контактами К1.3 реле К1 підключається до джерела живлення підсилювача, що дозволяє утримувати пристрій захисту у режимі "Аварія".

Крім того, за відсутності одного з напруг 2-хполярного джерела живлення пристрій захисту не підключає до нього РОЗУМ і відключає його, якщо одна з цих напруг зникне. Загоряння світлодіодів сигналізує про несправність підсилювача або джерела живлення.

У пристрої, зібраному за схемою рис.3, реле К1 повинно мати 4 групи контактів на перемикання (РЕМ-22, паспорт РФ4.500.130). Слід зазначити, що така схема системи захисту функції запобігання клацанням АС втрачає.

Схема захисту АС, що відключає підсилювач ЗЧ від мережі

На рис.7 представлена ​​схема пристрою захисту АС, відключає підсилювач від мережі живлення.

Мал. 7. Принципова схема захисту акустичних систем, що відключає підсилювач ЗЧ від мережі 220В.

Щоб увімкнути підсилювач, потрібно натиснути кнопку SB1. При цьому напруга живлення надійде на захист, спрацьовує реле К1 і його контакти заблокують кнопку SB1 так, що при її відпусканні РОЗУМ залишається підключеним до джерела живлення.

Щоб вимкнути підсилювач, натисніть кнопку SB2. Принцип цього пристрою аналогічний описаному вище. Він спрацьовує та відключає підсилювач від мережі при появі постійної напруги на одному з його виходів або пропаданні напруги живлення.

Кнопки SB1, SB2 без фіксації у натиснутому положенні КМ21, КМД2-1, а реле К1-РЕМ-32, паспорт РФ 4.500.335-02 (або РЕМ-22, паспорт РФ 4.500.130).

Пасивна система захисту для гучномовця

Найбільш поширений спосіб захисту акустичних систем від небезпечної перенапруги – їх відключення від джерела сигналу за допомогою електромагнітного реле.

Однак в АС високого класу застосовувати його недоцільно через нелінійні спотворення, що вносяться у сигнал, що відтворюється. Річ у тім, що контакти реле мають власний активний опір, що у нових виробах коливається від 0,1 (у разі) до 0,5 Ом.

В результаті при проходженні через них електричного струму значної величини ними розсіюється велика теплова потужність. Це викликає окислення металу, з якого виготовлені контакти, що саме собою є джерелом спотворень.

Крім того, в процесі експлуатації реле окислення збільшується і опір контактів може зрости до1 Ома і більше, що можна порівняти з опором самих АС і здатне зменшити їхню віддачу.

В іншому варіанті захисту АС при появі на них небезпечного перенапруги виходи УМЗЧ підключається до загального дроту за допомогою тиристора до моменту спрацьовування запобіжника в ланцюгу живлення вихідного каскаду.

Однак і цей спосіб має суттєві недоліки, оскільки становить певну небезпеку для самого УМЗЧ і пов'язаний із необхідністю заміни запобіжників.

У ряді зарубіжних АС використовується полікристалічні елементи, спеціально розроблені для захисту ВЧ і СЧ головок, але вони вносять у сигнал ще більші спотворення і не можуть бути використані в АС високого класу.

Запропонований пристрій пасивного захисту гучномовців є потужним діодним симетричним обмежувачем сигналу звукової частоти (рис. 8).

Мал. 8. Потужний діодний симетричний обмежувач звукового сигналу.

Виконаний він у вигляді 2-х полюсника, що включається паралельно захищається ланцюга: або АС в цілому, або якусь із її випромінювачів, наприклад, ВЧ або СЧ головці. В останньому випадку його встановлюють безпосередньо в АС, а в першому може бути розміщений і на виході УМЗЧ, і в самій АС.

Пристрій працює наступним чином. З появою на його висновках напруги, що перевищує встановлений поріг обмеження, діоди відповідної гілки відкриваються і через них починає протікати струм.

На діодах розсіюється певна теплова потужність, а сигнал, що надходить на АС або випромінювач, м'яко обмежується напругою і відповідно потужністю.

При зменшенні напруги, що надходить на АС нижче порога спрацьовування пристрій воно відключається. У режимі очікування пристрій захисту на звукову частоту не впливає, оскільки в цьому випадку діоди обох гілок закриті, а їх результуюча ємність мізерно мала.

У пристрої слід застосовувати потужні випрямні діоди з високою перевантажувальною здатністю, підвищеною максимальною робочою частотою та невеликою власною ємністю. з найбільш поширених можна порекомендувати КД213 з будь-яким буквеним індексом, а також КД2994, КД2995, КД2998, КД2999.

Ці діоди допускають перебіг постійного струму 10..30 А і більше залежно від типу, а максимальний імпульсний струм через них може досягати 100 А.

Без тепловідведення кожен діод здатний розсіяти електричну потужність близько 1 Вт, що відповідає струму порядку 1 А. При встановленні на найпростіші пластинчасті тепловідведення потужність, що розсіюється кожним діодом, може бути збільшена до 20 Вт. На рис. 9 показана можлива конструкція захисного пристрою з використанням пластинчастих тепловідводів.

Мал. 9. Можлива конструкція захисних пристроїв з використанням пластинчастих тепловідводів.

З особливостей роботи пристрою захисту необхідно враховувати таке. У момент відкриття діодів через них протікає невеликий струм. При цьому для відкривання кожного з діодів необхідна напруга 0,6...0,7 залежно від його типу.

При подальшому збільшенні напруги на гніздах пристрою захисту росте струм, що проходить, і відповідно збільшується падіння напруги на переходах діодів. Розмір його може становити до 1..1,4 У діапазоні струмів до 10...30 А.

Розрахунок пристрою захисту зводиться до визначення типу діодів та їх числа у кожній галузі. Для цього необхідно визначити поріг обмеження за потужністю та напругою.

Припустимо, що ми хочемо захистити від навантаження динамічну головку з номінальною потужністю 10 Вт та нормальним опором 8 Ом.

При цьому доцільно визначити напругу лише на рівні потужності порядку 8 Вт. Тоді через головку повинен протікати струм рівний 1 А при напругі, що підводиться 8 В.

При використанні діодів КД213 з пороговою напругою 0,6 число діодів у кожній гілки становить приблизно 13. Всього для 2-х гілок 26 діодів.

Технічні характеристики такої системи захисту будуть дуже високі. Поріг спрацьовування становить 8 В. Максимальний рівень обмеження потужності на ланцюгу, що захищається при струмі через діоди 10 А - близько 30 Вт. Початкова потужність, що поглинається системою захисту, становить приблизно 4+4 Вт, максимальна при струмі 10 А та використанні тепловідведення – до 130 Вт.

При виборі діодів краще ті, які допускають максимальні струми 20...30 А при падінні напруги на них 1 В. До них відносяться: КД2994.

Вони значно дорожчі, ніж КД213, але мають суттєво кращі для наших цілей характеристики. Так, гранична напруга у них вище і становить близько 0,7 В, а падіння напруга при струмі 20 А становить всього 1,1 В. Крім того, їх корпус більш зручний для монтажу на друкованій платі та кріплення тепловідведення.

При використанні у вищенаведеному розрахунку КД2994 (замість КД213) їх кількість у гілках зменшиться з 13 до 11, що від частини компенсує високу вартість. Характеристика пристрою захисту буде набагато більш пологою: при струмі через діоди 10 А рівень обмеження потужності на ланцюгу, що захищається, складе вже не 30, а тільки 12 Вт. При цьому система захисту поглинатиме потужність близько 100+100 Вт.

Застосування описаної схеми в тракті звуковідтворення високої вірності, особливо якщо вихідний каскад УМЗЧ працює у чистому класі А, дозволяє повністю позбутися спотворень, які вносяться звичайними пристроями захисту.

Найбільш доцільно використовувати запропоновану систему для захисту щодо малопотужних АС та випромінювачів. Однак за наявності відповідних засобів та вільного місця в АС її можна рекомендувати і для захисту НЧ випромінювачів.

Щоправда, при цьому потрібно буде збільшити кількість паралельно включених діодних гілок. Так, при включенні в паралель 2-х однакових діодних гілок поглинається системою захист потужність збільшується в 2 рази.

Пристрій затримки увімкнення та захисту гучномовців

Принципова схема цього пристрою показана малюнку 10. Воно складається з вхідного ФНЧ R1R2С1, реле часу на транзисторі VT1 і елементах R1 - R4, С1 і ключа на транзисторі VT2.

У момент включення живлення конденсатор С1 починає заряджатися через резистори R1, R2. Протягом його зарядки транзистор VT1 буде відкритий, VT2 закритий і струм через обмотку реле не потече.

Мал. 10. Схема пристрою затримки увімкнення та захисту гучномовців, зібрана на двох транзисторах.

Резистор R3 усуває вплив базового струму транзистора VT1 на зарядку конденсатора та збільшує позитивний поріг спрацьовування пристрою захисту.

Коли конденсатор зарядиться, напруга на базі транзистора VT1 впаде і він закриється, а пов'язаний з ним ключовий транзистор VT2 відкриється через обмотку реле К1 потече струм. Реле спрацює, і його контакти К1.1 і К1.2, що замкнулися, підключать гучномовці до підсилювача. Затримка включення дорівнює приблизно 4 с.

Якщо на якомусь із виходів підсилювача з'явиться постійна напруга позитивної полярності, це призведе до часткової розрядки конденсатора С1, відкриття транзистора VT1 і закриття транзистора VT2.

Внаслідок цього струм через обмотку реле припиниться і його контакти відключать гучномовці від підсилювачів. Якщо ж на виходах останніх з'явиться постійна напруга негативної полярності, воно безпосередньо через діод VD1 надійде на базу транзистора VT2, закриє його і таким чином знеструмить реле К1, контакти К1.1, К1.2 якого розімкнуться і знову відключать гучномовці від підсилювача. Діод VD1, VD2 обмежують максимальну негативну напругу з урахуванням вхідного транзистора VT1 лише на рівні 1,3 У.

Хоча і в режимі захисту гучномовців, і в режимі затримки їх включення конденсатор С1 заряджається через ті самі ланцюги, час спрацьовування захисту на порядок менше, оскільки для цього конденсатор повинен змінити свій потенціал всього на кілька вольт. Пороги спрацьовування захисту становлять трохи більше +-4 У.

Правильно виготовлений пристрій починає працювати одразу і налаштування не вимагає. Діоди можна застосувати будь-які кремнієві. Інші елементи бажано застосувати ті, що вказані у схемі.

Реле К1 – РЕМ-9, паспорт РС4.524.200 з опором обмотки приблизно 400 Ом. Підійде і будь-яке інше реле, що спрацьовує при вибраній напрузі живлення, але в цьому випадку потрібно підібрати резистор R4, від якого залежить негативний поріг захисту спрацьовування.

Пристрій працездатний при зміні напруги живлення в межах 20...30 В. При іншій напругі живлення потрібно буде змінити опір резистора R4.

Недолік цього пристрою - необхідність живлення його від джерела з пульсаціями не більше 1, інакше можливі помилкові спрацьовування.

Література:

1. Войшило А. - "Про способи включення навантаження підсилювачів НЧ" Радіо 1979 № 11 с. 36, 37;
2. Корнєв І. “Захист гучномовців” Радіо'1960 № 5 с. 28;
3. Роганов В. “Пристрій захисту гучномовців” Радіо'1981 № 11 с. 44, 45; 1982 р. № 4 с. 62;
4. “Пристрої захисту гучномовців” Радіо'1983 № 2 с. 61;
5. Барабошкін Д. “Блок захисту підсилювача потужності” Радіо'1983 №8 с. 62, 63;
6. Решетніков О. “Пристрій захисту на оптронах” Радіо'1984 № 12 с. 53;
7. “Пристрої захисту гучномовців” Радіо'1986 № 10 с. 56-58.

На фото вище те, що сталося в результаті. Чим хороша якісна апаратура, у тому числі аудіо підсилювачі, так це наявністю різноманітних додаткових вузлів, які допомагають зберегти життя окремим схемам усередині підсилювача, а також вузлам, що підключаються до підсилювача.

Влітку в пориві ностальгії я зібрав собі простенький, але тим не менш підсилювач, що добре звучить. І оскільки прилад ручної роботи, то захотілося додати до нього блок захисту АС від раптових проблем всередині підсилювача. У нас же не військове приймання. Так що захист може стати в нагоді =)

Наприклад, раптом якийсь канал підсилювача вийде з ладу і замість змінної напруги у нього на виході з'явиться велике постійне. Від якого АС спочатку чхне, а потім виплюне дифузор далеко за межі своєї коробки.

Працює вона просто. По-перше, затримує підключення АС до підсилювача. Завдяки цьому немає клацань у АС при включенні підсилювача. По-друге, відключає АС від підсилювача, якщо на його виході з'являється постійна напруга більша +/- 1.5 В

Я трохи підредагував вихідну ПП для своїх потреб та цілей. Але загалом використав, що знайшов у мережі. Дякуємо нашому радіоаматорському світу, жити в якому з появою інтернету стало значно краще та цікавіше =)

При складанні використовувалися впереміш імпортні та вітчизняні компоненти. Я так думаю, що лиха в цьому ніякого. Я його зліпив із того, що було. Купував хіба що релюшки.

За 8 місяців активної, щоденної експлуатації підсилювач (разом із захистом) показали себе чудово. Звичайно я не вичавлював всі 70Вт з кожного каналу (в домашніх умовах навіть 10Вт вже досить голосно, а на 20-30Вт сусіди готові застукати в стінку).

Захист акустичних систем (АС) просто необхідний, і якщо його не використовувати, то можна втратити свою акустику через несправність підсилювача НЧ. Існує безліч схем, що забезпечують захист АС. У цій статті представлена ​​робоча, перевірена часом та любителями звуку схема, яка представляє наближену копію захисту акустичної системи підсилювача БРІГ.

Схема забезпечує захист від напруги постійного струму на виході підсилювача НЧ (у разі його несправності), а також забезпечує затримку підключення АС доти, доки не закінчаться всі перехідні процеси в підсилювачі та блоці живлення. Без такої затримки при включенні підсилювача в мережу в АС чути клацання, бавовни, дзвін і т.д.

Основні характеристики захисту акустичної системи

Напруга живлення постійним струмом від +27 до +65В.

Час затримки підключення АС від 1 до 3 секунд.

Чутливість напруги постійного струму на вході захисту ±1,5В.

Схема захисту акустичної системи

На елементах VD5, VD6, VT5, R13 зібраний стабілізатор напруги, який забезпечує широкий діапазон напруги живлення. На VT5 потрібно встановити маленький радіатор. Діоди VD3 та VD4 необхідні для виключення перешкод від самоіндукції обмотки реле під час комутації. Транзистори VT3, VT4 є керуючими для реле обмоток K1 і K2. Діоди VD1 та VD2 захищають транзистори VT1 ​​та VT2 від пробою, у разі появи на вході схеми негативної напруги. Електролітичні конденсатори C3 і С4 безпосередньо впливають на час затримки, чим більша ємність, тим більше часу.

Елементи схеми

Усі резистори повинні бути потужністю 0,25Вт, резистор R13 можна встановити на 0,5Вт, особливо при напрузі живлення від 40В і вище. Електролітичні конденсатори повинні бути розраховані на напругу в півтора рази більше, ніж напруга живлення схеми (я встановив на 63В). Хоча лише на C5 є напруга живлення схеми, але в інших електролітах одиниці Вольт.

Замість BDX53 можна застосувати BD875, КТ972. Розташування висновків у всіх транзисторів різне, тому будьте уважні у разі заміни.

Транзистор 2n5551 є дуже поширеним і присутній на багатьох прилавках, але все ж таки його можна замінити на КТ3102, BC546, BC547, BC548. Розташування висновків також різне.

Конструюючи схему свого підсилювача НЧ, я заздалегідь передбачив у ньому блок захисту акустичних систем. Навіщо це потрібно і що може нашкодити акустичним системам? - по-перше хотілося позбутися "клацання" при подачі харчування на підсилювач.

При включенні живлення конденсатори випрямляча починають заряджатися, що в цей момент позначається на УНЧ - на акустичні системи короткочасно потрапляє постійна напруга. Щоб уникнути цього потрапляння, потрібна схема нескладного реле часу, яке зробить затримку підключення акустичних систем на 0,5-1 секунду.

По-друге - з УНЧ може статися всяке, наприклад, від перевантаження може згоріти один з транзисторів в УНЧ і на колонки надійде постійна напруга досить великої величини, що може спалити НЧ динамічну головку або вивести з ладу частину фільтра ваших колонок. Щоб виключити подібні інциденти потрібна схема, що контролює напругу на виході УНЧ і у разі появи проблем, що відключає акустичні системи від УНЧ.

Принципова схема

Я розглянув безліч схем для захисту АС, хотілося знайти універсальний варіант і з мінімумом електронних компонентів, зі всіх схем чітко виділилася одна – знайшов я її в журналі РАДІО №5 за 1998 рік, автор публікації: Ю. Заліський (м. Львів, Україна) .

Крім того, що схема виконує всі пункти, про які я згадував вище, вона побудована з використанням всього двох транзисторів і забезпечує надійний захист акустичних систем для двох каналів підсилювача низької частоти.

Рис.1. Схема пристрою затримки увімкнення та захисту акустичних систем (АС).

Опис схеми та журналу

Принципова схема пристрою затримки увімкнення та захисту АС показана на малюнку вище. Воно складається з вхідного ФНЧ R1 R2C1, реле часу на транзисторі VT1 та елементах R1-R4, С1 та ключа на транзисторі VT2.

У момент включення живлення конденсатор С1 починає заряджатися через резистори R1, R2. Протягом часу заряджання транзистор VT1 буде відкритий, VT2 закритий і струм через обмотку реле не потече.

Резистор R3 усуває вплив базового струму транзистора VT1 на зарядку конденсатора та збільшує позитивний поріг спрацьовування пристрою захисту.

Коли конденсатор зарядиться, напруга на базі транзистора VT1 впаде і він закриється, а пов'язаний з ним ключовий транзистор VT2 відкриється через обмотку реле К1 по тече струм.

Реле спрацює, і його контакти К1.1 і К1.2, що замкнулися, підключать гучномовці до підсилювача. Затримка включення дорівнює приблизно 4 с.

Якщо на якомусь із виходів підсилювача з'явиться постійна напруга позитивної полярності, це призведе до часткової розрядки конденсатора С1, відкриття транзистора VT1 і закриття транзистора VT2. Внаслідок цього струм через обмотку реле припиниться і його контакти відключать гучномовці від підсилювачів.

Якщо ж на виходах останніх з'явиться постійна напруга негативної полярності, воно безпосередньо через діод VD1 надійде на базу транзистора VT2, закриє його і таким чином знеструмить реле К1, контакти К1.1, К1.2 якого розімкнуться і знову відключать гучномовці від підсилювача.

Діоди VD1-VD2 обмежують максимальну негативну напругу на базі вхідного транзистора VT1 на рівні 1,3 В. Хоча і в режимі захисту гучномовців, і в режимі затримки їх включення конденсатор С1 заряджається через ті самі ланцюги, час спрацьовування захисту на порядок менше, оскільки для цього конденсатор повинен змінити свій потенціал лише на кілька вольт. Пороги спрацьовування захисту становлять трохи більше ±4 У.

Правильно виготовлений пристрій починає працювати одразу і налаштування не вимагає. Діоди можна застосувати будь-які кремнієві. Інші елементи бажано застосувати ті, що вказані у схемі. Реле К1-РЕМ-9, паспорт РС4.524.200 з опором обмотки приблизно 400 Ом.

Підійде і будь-яке інше реле, яке спрацьовує при вибраній напрузі живлення, але в цьому випадку потрібно підібрати резистор R4, від якого залежить негативний поріг захисту спрацьовування.

Пристрій працездатний при зміні напруги живлення в межах 20...30 В. При іншій напругі живлення потрібно буде змінити опір резистора R4.

Недоліком цього пристрою є необхідність живлення його від джерела з пульсаціями не більше 1 В, інакше можливі помилкові спрацьовування.

Зауваження щодо схеми

Тепер додам від себе: підтверджую, для пристрою дійсно потрібне добре стабілізоване джерело живлення, інакше будуть часті помилкові спрацьовування.

Для стабілізації я використав схему стабілізатора з регулюванням напруги на основі мікросхеми КРЕН5 (7805) – у публікації про блок живлення для мого УНЧ я про неї розповів.

Залежно від того, яке напруга живлення схеми (20...30В) доведеться підібрати реле з обмоткою розрахованої на дану напругу спрацьовування, тут головне надійне спрацьовування і щоб котушка не перегрівалася від перенапруги. У себе я знайшов пачку РЕМ-48 з різними паспортами, погортавши довідник я вибрав ті, що мені підходять по напрузі.

Таким чином, при спрацюванні захисту транзистор VT2 закриється і напруга через реле і резистор надійде на світлодіод - що сигналізуватиме про спрацювання.

Також при включенні схеми поки працює реле часу, світлодіод світиться, а потім при переході захисту в робочий режим він гасне. Виходить проста індикація, якої цілком достатньо, щоб відстежити стан захисту.

Деталі та налаштування

Опір гасить резистора R5 * (гасить струм, що протікає через світлодіод) підбирається експериментально. Для цього можна застосувати змінний резистор на 2-3ком включений замість R5.

Виставляємо ручку резистора в положення з максимальним опором, подаємо на схему живлення, а на її вхід - постійну напругу від іншого блоку живлення, щоб схема спрацювала і знеструмилося реле.

Обертаючи ручку змінного резистора необхідно досягти досить яскравого світіння світлодіода VD4 в момент коли транзистор VT2 закритий і живлення на світлодіод йде через обмотку реле К1.

Потім цей резистор відпоюємо та вимірюємо його опір, встановлюємо у схему постійний резистор з таким самим опором.

Ще один варіант - зразковий розрахунок за формулою на основі закону Ома:

R_резистора = (U_живлення - U_світлодіода) / I_світлодіода.

• R - опір в Омах.
• U - напруга, у Вольтах,
• I - Струм, в Амперах.

Приймемо що живлення схеми захисту у нас 22В, а робоча напруга світлодіода - 2,5В зі струмом 15мА:

R = (22В – 2,5В) / 0,015А = 1300 Ом.

Оскільки струм через світлодіод у схемі протікатиме також через обмотку реле, то світіння буде менш яскравим якби замість реле був просто провідник, але цього достатньо для індикації стану. Важливо, щоб струм через світлодіод не перевищував струм спрацьовування/відпускання реле.

Друковані плати проектував по-старому:

Мал. 2. Розведення друкованої плати олівцем та розміщення компонентів.

В результаті мною було виготовлено два екземпляри даного пристрою (2+2 канали), ось що вийшло:

Рис.3. Готові пристрої затримки увімкнення та захисту акустичних систем.

Почати налагодження схеми потрібно обов'язково з підключеним підсилювачем низької частоти (УНЧ) та акустичними системами (АС)!

Конденсатор С1 заряджається через загальний провід, струм якого йде через АС і УНЧ, а потім через резистори R1 і R2.

Без АС та УНЧ схема не запрацює, оскільки має працювати. Якщо до схеми не підключити ні АС, ні підсилювач потужності, то конденсатор С1 дуже довго заряджатиметься через ланцюжок: R3 + перехід Б-Е транзистора VT1.

Випробувати схему можна без АС і без підсилювача НЧ. Робиться це так:

1. Замість АС тимчасово підключаємо по резистору на 200-300 Ом (потужністю 2-5Вт)
2. До контактів, що підключаються до підсилювача, також ставимо такі ж резистори на 200-300 Ом.
3. Включаємо схему, через кілька секунд має клацнути реле (конденсатор С1 зарядився через резистори, які ми підключили до входу замість підсилювача).
4. Подаючи позитивну і негативну постійну напругу 10-20В із зовнішнього блоку живлення на резистори що підключені замість підсилювача можна переконатися в працездатності захисту від попадання постійної напруги на виході підсилювача, реле повинно відключити резистори, які ми включили замість АС.

Я розмістив хустки в корпусі підсилювача якомога ближче до плат УМЗЧ та вихідних клем АС (на задній панелі), це потрібно щоб максимально скоротити довжину з'єднувальних провідників від УНЧ до захисту та до клем для підключення АС.

Представлений у цій статті пристрій призначений для захисту акустичної системи (запобігання пошкодженню акустичної системи), підключеної до підсилювача потужності звукової частоти у разі виникнення аварійної ситуації (у разі появи постійної напруги на виході підсилювача потужності). Крім того, дана схема забезпечує затримку підключення акустичної системи до підсилювача для усунення перехідних чутних процесів (бавовни динаміків та інших неприємних звуків) при включенні підсилювача.

Принцип роботи даного пристрою не новий і гранично простий: за відсутності небезпечної постійної напруги на виході підсилювача (вході захисту), акустична система за допомогою контактів реле, через певний короткий проміжок часу, підключається до виходу підсилювача, у разі появи небезпечної постійної напруги на виході підсилювача реле розмикає свої контакти та акустична система відключається від виходу підсилювача.

Скелет схеми придуманий не мною, його в різних варіаціях часто можна зустріти в промислових апаратах і за довгий час подібні схеми дуже добре зарекомендували себе.

Коротко перерахую особливості та технічно характеристики цієї схеми:
- незалежний захист кожного з двох каналів підсилювача. При аварії в одному з каналів підсилювача вимкнеться лише несправний канал.
- вбудований стабілізатор напруги дозволяє живити пристрій захисту безпосередньо від плюсової шини підсилювача потужності.
- допустимий діапазон напруги живлення (+Vc) від 15 до 50В (при використанні реле з котушкою на 12В) або від 30 до 90В (при використанні реле з котушкою на 24В).
- час спрацьовування захисту (відключення акустичної системи) у разі постійної напруги на виході підсилювача (на вході захисту):
0,7 сек (при постійній напрузі на вході захисту 5В);
0,25 сек (при постійній напрузі на вході захисту 15В);
0,15 сек (при постійній напрузі на вході захисту 25В);
0,07 сек (при постійній напрузі на вході захисту 50В).
- Мінімальна постійна напруга на виході підсилювача (вході захисту) необхідне для відключення акустичної системи +1В / -3,5В.
- час затримки підключення акустичної системи до виходу підсилювача з моменту подачі напруги живлення – 3 сек.
- автоматичне підключення акустичної системи до виходу УМЗЧ після зникнення на його виході небезпечної постійної напруги.
- час підключення акустичної системи після зникнення небезпечної постійної напруги на виході УМЗЧ – 3 сек.
- моментальне відключення акустичної системи від виходу підсилювача потужності у разі знеструмлення або несправності пристрою захисту.

Розглянемо принцип дії схеми з прикладу однієї з каналів пристрою захисту (верхнього за схемою). При нульовому постійному напрузі на вході схеми, обидва вхідних транзистора VT2 і VT4 повністю закриті. При подачі живлення починає заряджатися конденсатор С3 через резистор R4, при досягненні на обкладках конденсатора напруги приблизно в 1,2-1,5В (приблизно через 3 сек після подачі живлення), відкривається транзистор VT6 і на котушці реле K1 з'являється напруга рівне напруги на виході стабілізатора напруги (VT1), контакти реле К1.1 замикаються і вихід підсилювача з'єднується з акустичною системою. У разі аварійної ситуації, коли на вході схеми з'являється постійна напруга величиною більш мінімальної напруги спрацьовування пристрою захисту, відкривається один із транзисторів (VT2 або VT4) залежно від знаку постійної напруги на вході плюс або мінус. Транзистор, що відкрився, шунтує собою конденсатор С3 і база-емітерний перехід транзистора VT6, що призводить до його закриття, зникнення напруги на котушці реле і розмикання контактів К1.1. Акустична система відключається від виходу підсилювача потужності. Як тільки постійна напруга на вході захисту опускається нижче мінімального значення напруги спрацьовування захисту, транзистори VT2 і VT4 закриваються, заряджається С3, транзистор VT6 відкривається, на котушці реле з'являється керуюча напруга і акустична система знову підключається до виходу підсилювача потужності. Транзистор VT1 разом з R2 і VD1, утворюють найпростіший стабілізатор напруги, який дає можливість запитувати пристрій захисту від плюсової шини блоку живлення підсилювача потужності або будь-якого іншого джерела живлення з напругою від 15 до 90В.

Залежно від величини наявної напруги джерела живлення, яке буде використано для живлення захисту, доцільно вибирати реле з котушкою або на 12 або на 24В. Це необхідно для зниження потужності, що розсіюється, на транзисторі стабілізатора напруги (VT1), який обов'язково повинен бути встановлений на невеликому тепловідводі. Так при напрузі живлення від 15 до 30В необхідно використовувати реле з котушкою розрахованою на 12В, а при напрузі живлення від 50В і вище - реле з котушкою розрахованою на 24В. При використанні джерела живлення з напругою від 30 до 50В допускається використовувати реле з котушкою як на 12В, так і на 24В. При використанні реле з котушкою розрахованою на 24В, обов'язково необхідно замінити стабілітрон VD1 (1N4743, 13В), на стабілітрон з напругою стабілізації 24В, наприклад на 1N4749.

Розглянемо схему сполучення пристрою захисту з платами підсилювачів потужностей, блоком живлення і акустичною системою, що підключається.

Все досить наочно та просто. Єдине щодо чого може виникнути питання: навіщо на друкованій платі захисту дві клеми GND і яку використовувати для підключення до блоку живлення? Використовувати можна будь-яку з них.

Список радіоелементів

Позначення	Тип	Номінал	Кількість	Примітка	Магазин	Мій блокнот
VT1	Біполярний транзистор	BD139	1			До блокноту
VT2-VT5	Біполярний транзистор	2N5551	4			До блокноту
VT6, VT7	Біполярний транзистор	KSP13	2	MPSA13		До блокноту
VD1	Стабілітрон	1N4743A	1	1N4749 (24В) для реле на 24В		До блокноту
VD2, VD3	Випрямний діод	1N4148	2			До блокноту
С1, С2		100мкФ 25В	2			До блокноту
С3, С4	Електролітичний конденсатор	220мкФ 25В	2			До блокноту
R1, R3	Резистор