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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sistema de protección UMZCH. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Amplificadores de potencia de transistores Actualmente, cualquier amplificador de potencia de audio (UMPA) moderno contiene un sistema para proteger la etapa de salida (VC) de sobrecorriente en caso de un cortocircuito en la carga (SC) o una baja resistencia del sistema de altavoces (AS). El mismo sistema protege los altavoces del voltaje constante en la salida del UMZCH y de las fluctuaciones en las frecuencias infrasónicas. Además, el UMZCH de alta calidad proporciona un retraso en la conexión del altavoz a la salida UMZCH (durante los procesos transitorios), lo cual es necesario para proteger el altavoz de los clics cuando se enciende, así como la desconexión automática del UMZCH de la red eléctrica en caso de cualquier mal funcionamiento. Una de las formas más simples y comunes de proteger los altavoces de un componente constante en la salida del UMZCH es conectar un fusible en serie con el altavoz. En presencia de un voltaje constante en la salida del UMZCH, una corriente continua fluye a través de un cabezal dinámico (DG) conectado galvánicamente a la salida del UMZCH, generalmente uno de baja frecuencia. Si la corriente es suficiente para quemar el fusible, entonces el altavoz se desconecta del UMZCH. Sin embargo, una forma tan sencilla, por supuesto. no es óptimo, ya que antes de que se queme el fusible, la CA está bajo voltaje constante durante algún tiempo. Para reducir el tiempo de respuesta, la corriente nominal del fusible debe ser tres veces menor que la corriente que lo quema y varias veces menor que la corriente máxima que el CA puede soportar. A primera vista, aquí no hay problemas especiales, ya que en caso de avería de uno de los transistores de la etapa de salida del UMZCH, el voltaje de salida estará cerca del voltaje de suministro del VC. Entonces, a un voltaje de 32 V, la corriente a través de un altavoz con una resistencia nominal de 4 ohmios será de aproximadamente 8 A. y un fusible de 2 amperios completará con éxito su tarea. Pero, ¿qué pasa si la salida no es de 32 V, sino, digamos, de 7 V? En este caso, el fusible de 2 amperios no desconectará el altavoz del UMZCH y la bobina móvil del DG se calentará gradualmente, lo que puede provocar su falla. Además, la protección de los altavoces mediante fusibles tiene distorsiones térmicas, armónicas y de intermodulación, que empeoran los indicadores de calidad de todo el UMZCH [1]. Esta distorsión se puede minimizar utilizando fusibles con una clasificación de corriente más alta, pero entonces la protección se vuelve ineficaz. Además, este método no protege a los altavoces de vibraciones infrasónicas, que pueden dañar los difusores DG. Otra forma de proteger los altavoces es utilizar circuitos electrónicos especiales que detecten rápidamente la presencia de voltaje constante o fluctuaciones de frecuencia infrasónica en la salida UMZCH y apaguen el altavoz. Sin embargo, puede suceder que si el VC falla (cuando el sistema de protección de CA se escribe desde la misma fuente de alimentación que el VC) debido a una caída de voltaje en la fuente de alimentación, el sistema de protección de CA no funcionará, pero este inconveniente se puede eliminar mediante utilizando una fuente de alimentación separada para el sistema de protección. En cuanto a proteger el VC de sobrecorriente, aquí son posibles los mismos dos métodos: fusibles y circuitos electrónicos. Sin embargo, los intentos de proteger los dispositivos semiconductores con fusibles son inútiles: un semiconductor típico fallará debido a una sobrecorriente mucho antes de que el fusible se funda; sólo los circuitos electrónicos de alta velocidad pueden proporcionar una protección confiable contra la sobrecarga. Pero de todo lo dicho anteriormente no se deduce que deba olvidarse de los fusibles. Los fusibles son deseables en el circuito del devanado secundario de un transformador de potencia para proteger contra el sobrecalentamiento durante un cortocircuito en el puente rectificador. Los fusibles de red son obligatorios. Los fusibles principales y secundarios deben tener retardo (lento) para que no se quemen durante los aumentos repentinos de corriente causados por la carga de los condensadores de almacenamiento y la corriente de arranque del transformador cuando se enciende la alimentación. También cabe mencionar la lucha contra las corrientes de irrupción del UMZCH. Para ello, en los UMZCH potentes se utilizan cada vez más sistemas de arranque suave (SPP, Soft Start). El propósito de un arranque suave es reducir la corriente de arranque, extender la vida útil de los contactos del interruptor de red y evitar la fusión innecesaria de los fusibles de red. En amplificadores de potencia media, el SPP se puede implementar utilizando una resistencia de coeficiente de temperatura negativo (NTC). conectado en serie con el devanado primario del transformador de red. Cuando se enciende el amplificador, a medida que el termistor se calienta, su resistencia en unas pocas décimas de segundo disminuye desde el valor inicial, relativamente grande, hasta casi cero, limitando así el aumento de corriente. La ventaja de esta solución es el uso de un solo elemento adicional. Al mismo tiempo, la principal desventaja del circuito SPP basado en una resistencia NTC es el lento enfriamiento del termistor después de apagar el UMZCH. Por lo tanto, la próxima vez que encienda el amplificador inmediatamente después de apagarlo, la resistencia NTC no tiene tiempo de enfriarse y el aumento de corriente se suaviza solo parcialmente. En equipos industriales y de radioaficionados, se utilizan ampliamente cascadas limitadoras de corriente, en las que se conecta una potente resistencia en serie con el devanado primario del transformador de potencia para combatir un aumento de corriente. Después de algún tiempo, esta resistencia es desviada por los contactos del relé [2J. En este caso, un circuito con una resistencia NTC no tiene ninguna desventaja, pero la complejidad del circuito de supresión de sobretensiones aumenta, al igual que su coste. Para evitar grandes procesos transitorios de naturaleza inductiva que ocurren al conectar un transformador a la red de suministro, se instala un circuito de una resistencia y un condensador conectados en serie en paralelo al devanado primario del transformador o a los contactos del interruptor de alimentación [3, 4]. Sistema de protección UMZCH, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 1, fue construido teniendo en cuenta los comentarios antes mencionados. A diferencia del esquema de protección de [5], es más simple. El sistema de protección se alimenta desde una fuente de alimentación separada (PS), realizada en los elementos T1, VD19, C13. El mismo IP actúa como fuente de voltaje de reserva (12 V), necesario para alimentar el circuito de conmutación (DD2, K1, SB1, etc.), lo que permite encender/apagar el UMZCH presionando un solo botón sin cierre. Debido a esto, es posible controlar el estado del amplificador aplicando un solo pulso al pin 1 del enchufe XP5, por ejemplo, desde un sistema de control remoto.
Cuando el dispositivo está conectado a la red, el voltaje de espera +12 V desde la salida del rectificador VD19, C13 se suministra al D-trigger DD2, que se establece en "11" usando la cadena C19-H0. Este estado corresponde a un voltaje de aproximadamente +12 V en el pin 2, que mantiene el transistor VT7 en estado cerrado. En consecuencia, el voltaje en el devanado de nabo K1 es cero, los contactos K1.1 y K1.2 están abiertos y el UMZCH está desenergizado. Cuando presiona brevemente el botón SB1 en el pin 3 de DD2, se genera un pulso corto que cambia el estado de DD2 ("0th en el pin 2 de DD2). El transistor VT7 se abre y conmuta el relé K1, los contactos del relé se cierran y conectan el UMZCH a la red Paralelo a los contactos repeK1.1 y K1.2 se incluyen los circuitos R21-C15 y R22-C16, que amortiguan los procesos transitorios que se producen cuando se enciende el transformador de potencia. Cuando se suministra energía al circuito de arranque suave (R20, SY, VD16, VT6, K2, VD17, R23...R25), se produce una carga lenta (aproximadamente 0,5...1 s) del condensador SY. Tan pronto como el voltaje en el SY es suficiente para abrir VT6, el relé K2 se activa y con sus contactos pasa por alto la potente resistencia compuesta R23. ..R25. Sirve para amortiguar la sobrecorriente cuando se enciende el UMZCH. Al mismo tiempo, se suministra voltaje de +12 V a los nodos restantes del circuito. En elementos R3. R4, C1. C2, VT1, VT3 (R5, R6, C3, C4. VT2, VT4) se ensambla un comparador de dos umbrales, en los elementos R3, C1, R4, C2 (R5, C3. R6. C4) - un infrabajo pasar el filtro. Los voltajes umbral son aproximadamente +0.65 V y -0,65 V. El componente constante o voltaje de las oscilaciones infrasónicas en la salida del UMZCH se compara con estos valores umbral. Cuando se excede el nivel umbral, uno de los transistores se desbloquea, como resultado de lo cual se descarga el capacitor C6. El condensador C6 también se descarga si se activa la protección de corriente VK (VD1...VD8. R7...R10, VU1, VU2). El umbral de funcionamiento de la protección actual se puede ajustar cambiando la resistencia R7 (R9). Con las clasificaciones indicadas, la protección actual se activa cuando el voltaje entre los contactos 1.2 - 3, 4 XRZ (XP4) es de aproximadamente 6 V, lo que corresponde a una corriente de 6 A (si se instalan resistencias de 0,47 ohmios en el circuito de emisores o fuentes de transistores VK). Para evitar que la protección actual se dispare en picos de señal, tiene cierta inercia. Dado que en el momento del encendido, debido a procesos transitorios en el UMZCH, puede aparecer en la salida un componente constante con un nivel que excede el valor umbral (0,65 V), es necesario bloquear el funcionamiento del sistema para desconectar el amplificador. de la red de suministro (DD1.1, DD1.2, DD1.4). Para ello se proporciona una cadena R14-C8. Hasta que el voltaje en C8 alcance el nivel "1" (aproximadamente 4 s), se bloquea el funcionamiento del circuito de apagado. En el caso de que la duración de los procesos transitorios al encender el UMZCH exceda los 4 s, se debe aumentar la constante de tiempo R14-C8. El sistema acústico está conectado a la salida del UMZCH con un retraso de aproximadamente 12, lo que es suficiente para finalizar por completo los procesos transitorios en el UMZCH. El tiempo de retardo está determinado por la constante de tiempo del circuito R7-CXNUMX. El altavoz se desconecta del UMZCH en los casos en que se activa la protección actual del VK o el componente de CC en la salida del UMZCH excede el valor umbral. Autor: M. Shushnov, Novosibirsk
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