Unità di protezione CA universale. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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L'unità di protezione diffusori universale è realizzata su parti di piccole dimensioni e può essere integrata in qualsiasi amplificatore che non disponga di tale protezione. La particolarità di questo blocco è l'uso dell'alimentazione di rete integrata, relè elettromagnetici affidabili e indicazione LED dell'aspetto di una tensione costante all'uscita dell'amplificatore. Il dispositivo fornisce un ritardo e una protezione stabili anche dopo una breve interruzione di corrente.

È noto che quando l'alimentazione viene applicata all'amplificatore nel sistema di altoparlanti (CA), può verificarsi un forte clic (clap). Per eliminare questo fenomeno, è necessario collegare il carico all'uscita UMZCH con un certo ritardo sufficiente a completare tutti i processi transitori (solitamente 1...3 s) [1]. Quando l'alimentazione viene spenta, l'altoparlante dovrebbe spegnersi fino a quando i condensatori di accumulo del filtro di alimentazione dell'amplificatore non si scaricano notevolmente (di oltre il 20%). In caso contrario, il processo di spegnimento può anche creare sfumature o clic spiacevoli.

Il modulo presentato implementa le funzioni di accensione e spegnimento silenziosi dell'amplificatore (in realtà l'altoparlante), e consente inoltre di proteggere le testate dei bassi dell'altoparlante quando all'uscita dell'UMZCH appare una tensione costante, associata al suo funzionamento di emergenza o fallimento.

caratteristiche tecniche

• Tensione di alimentazione, V .......190...264
• Tensione di attivazione della protezione, V.......0,6...0,7
• Tempo di ritardo all'accensione/riavvio, s .......2,5...3
• Tempo di risposta della protezione (U_Rin = 2 V), s, non più di 1,4
• Tempo di risposta della protezione (U_Rin = 20 V), s, non più di 0,25
• Tempo di spegnimento del modulo, s, non di più .......0,25
• Consumo energetico, W, non di più ....... 2,5
• Massima corrente commutata, A ....... 12

Con l'implementazione del ritardo e della protezione degli oratori, non ci sono domande. Ma come implementare un rapido spegnimento degli altoparlanti in caso di mancanza di tensione di rete (relativamente breve), ma sufficiente perché si verifichi un transitorio e un clic? Esistono due opzioni ragionevoli: utilizzare le informazioni sulla presenza di tensione alternata in uno degli avvolgimenti secondari esistenti del trasformatore che alimenta l'UMZCH (come implementato nel microcircuito μRS1237 [2]) o utilizzare un trasformatore di alimentazione separato (o da un ulteriore avvolgimento del trasformatore UMZCH) per il nodo di protezione. La prima opzione impone alcune restrizioni, restringendo l'universalità del modulo. Il secondo consente di utilizzare un condensatore di livellamento di piccola capacità nell'alimentazione del dispositivo, grazie al quale è garantito che l'unità di protezione spenga gli altoparlanti più velocemente di quanto i condensatori nell'alimentatore UMZCH si scarichino.

Ovviamente, la seconda opzione è più affidabile e più facile da implementare, consentendo di collegare il modulo a quasi tutti gli amplificatori. Lo svantaggio di questa soluzione è il costo più elevato dovuto all'utilizzo di un alimentatore aggiuntivo, ma qui prevalgono versatilità e affidabilità.

Lo schema del dispositivo è mostrato in fig. 1. I suoi ingressi devono essere collegati alle uscite dei canali dell'UMZCH stereo e le uscite ai carichi (AC) dei canali corrispondenti. Il filo comune del modulo, altoparlanti (o crossover) è collegato direttamente al filo comune dell'amplificatore.

Riso. 1. Schema del dispositivo

Quando viene applicata la tensione di alimentazione, il condensatore C6 viene caricato lentamente attraverso il resistore R10 a 1,9 V (determinato dal rapporto tra la resistenza dei resistori R10 e R11), che è sufficiente per aprire il transistor VT4. I relè K1, K2 sono attivati ​​e il carico è collegato all'amplificatore.

Se uno qualsiasi degli ingressi del dispositivo (contatti Х2а, Х3а) ha una tensione CC superiore a ±0,6 ... U0,7. Il fototransistor illuminato dell'accoppiatore ottico scarica il condensatore C1 attraverso il resistore R2 e il transistor ad effetto di campo VT1 si chiude, diseccitando il relè. Il bagliore del LED HL2 indica l'arresto dell'AC e il malfunzionamento dell'UMZCH. Il resistore R8 limita la corrente di scarica del condensatore C6 e il partitore resistivo R4R1 fornisce un punto medio artificiale della tensione di alimentazione.

La maggior parte di questi dispositivi di protezione e ritardi di accensione CA presentano uno spiacevole inconveniente: l'assenza di un ritardo di riavvio in un breve periodo di tempo dopo un'interruzione di corrente. Un esempio di tale situazione è una perdita di elettricità a breve termine nella rete. Questo inconveniente non consente di ottenere il giusto livello di protezione per gli altoparlanti e per tutte le apparecchiature in genere, dove viene utilizzato tale nodo. Per eliminare questo inconveniente sono stati introdotti gli elementi R9, C5, VT3. Questo circuito viene attivato per un breve periodo quando viene a mancare la tensione di alimentazione e appare, scaricando il condensatore C6, che garantisce un normale avvio successivo dell'unità di protezione. L'uso di un transistor ad effetto di campo VT4 con una tensione di apertura inferiore (circa 1,5 V) fornisce una tensione di carica inferiore per C6 e il tempo di riavvio è quasi uguale al primo tempo di accensione. Pur mantenendo il tempo di carica-scarica costante del condensatore C6, la sua capacità può essere notevolmente ridotta aumentando di conseguenza la resistenza dei resistori R8-R11. Non è consigliabile aumentare la capacità del condensatore C1: determina la velocità di spegnimento dell'unità di protezione.

Alla tensione di rete nominale 230 V e temperatura ambiente 25 ^оCon lo stabilizzatore DA1 riscalda fino a 50...52 ^оC. Quando testato a una tensione alternata massima di 274 V (limitata dalle capacità di LATR), il riscaldamento dello stabilizzatore era 64 ... 65 ^оC - tutto rientra nell'intervallo normale. Se escludiamo il resistore R1, il limite di alimentazione inferiore consentito dell'unità scenderà a 170 V, ma il riscaldamento di DA1 aumenterà in media di 10...12 ^оC. E' chiaro che questa modifica è consigliabile solo per zone dove la tensione in rete è sempre inferiore a quella nominale.

Se immaginiamo una situazione in cui entrambi i canali UMZCH si guastano e nel primo canale si forma una tensione di una polarità in uscita e nel secondo canale si forma una tensione di polarità inversa, uguale in valore assoluto alla tensione al uscita del primo canale (con una differenza inferiore a 0,6 ... 0,7 V), quindi dopo aver sommato attraverso i resistori R2 e R3, si otterrà una tensione che non è sufficiente per aprire il transistor VT1 o VT2. Cioè, il sistema di protezione non funzionerà, e questo è uno svantaggio (può essere superato modificando la resistenza di uno di questi resistori di ± 10%). Ma la probabilità di un tale evento è trascurabile ed è piuttosto un esempio di un'ipotetica simulazione di guasto.

Il circuito stampato (Fig. 2), avente dimensioni di 66x45 mm, è realizzato su fibra di vetro rivestita con pellicola ed è progettato per l'installazione di transistor in pacchetti SOT-23, resistori di dimensioni 0805 (ad eccezione dei resistori R1 e R13 - 1206 ), condensatori C2, C5 di dimensione 0805 e diodo VD2 nel pacchetto SMA. Nella foto di fig. La Figura 3 mostra la scheda assemblata dal lato saldatura delle parti a montaggio superficiale.

Riso. 2. PCB 

Riso. 3. Parti di montaggio della superficie di saldatura laterale della scheda montate

Come T1, viene utilizzato un trasformatore a bassa potenza TPK-2 con un avvolgimento secondario di 12 V. Il ponte a diodi può essere qualsiasi delle serie DB103S-DB107S o MB2S-MB6S, per le quali sono previste due sedi sul circuito stampato. Diodo VD2 - qualsiasi con una corrente diretta di 1 A e una tensione inversa consentita di almeno 200 V.

Gli avvolgimenti del relè dovrebbero essere per un consumo di corrente non superiore a 30 mA (alta sensibilità) a una tensione di 12 V. Sarebbe possibile utilizzare un relè con due coppie di contatti, ma l'autore non è riuscito a trovarne uno per un commutato corrente superiore a 8 ... 10 A. Il vantaggio di quelli indicati sul circuito relè TRU-12VDC-SB-CL è che hanno un rivestimento AgCdO (ossido di argento-cadmio) sui contatti, resistente all'usura meccanica e un corrente di commutazione massima di 12 A. È possibile sostituirli con i più economici relè SRD (T73) 12VDC -LS-C di SONGLE, che consentono una corrente di commutazione fino a 10 A.

Gli optoaccoppiatori U1, U2 possono essere utilizzati quasi tutti con la struttura appropriata, ad esempio PS2501, PC817. LED HL1 - qualsiasi bagliore, preferibilmente rosso, ad esempio della serie AL307 o altri.

I transistor VT1-VT3 possono essere sostituiti da qualsiasi altro transistor a bassa potenza della struttura e delle dimensioni appropriate. È possibile utilizzare MMBT5551, MMBT4401 (VT1, VT3) e MMBT5401, MMBT4403 (VT2).

In sostituzione del transistor ad effetto di campo a canale n (FET) VT4 con una bassa tensione di soglia del gate (Gate Threshold Voltage), si possono consigliare NTR4003N, IRLML2502. Se tali sostituzioni non sono disponibili, è consentito utilizzare un altro FET a canale n con un gate isolato, concentrandosi sulla resistenza del canale aperto non superiore a 3 ... 5 Ohm, la massima tensione drain-source è almeno 20 V e la corrente di drain massima è di almeno 300 mA. In questo caso, sarà necessario apportare le seguenti modifiche al circuito: R8 = 75 ohm, R10 = R11 = 68 k ohm, C6 = 47 uF a 16 V. Ma va ricordato che il tempo di ritardo durante un riavvio rapido diminuirà leggermente. Poiché il livello di soglia di attivazione per diversi PT può variare in modo significativo, potrebbe essere necessario correggere il ritardo di attivazione del relè selezionando una coppia di resistori R10, R11 dalla condizione della loro uguaglianza.

L'inserto fusibile FU1 può essere utilizzato per una corrente di 0,16 o 0,25 A, ad esempio il VP4-10 domestico 0,2 A, che ha dimensioni ridotte e cavi flessibili per il montaggio su una scheda. Morsettiere X1-X3 - serie DG127, XY304 o simili. Come si può vedere dal diagramma, il contatto centrale in X1 non viene utilizzato. Questo viene fatto per aumentare la distanza tra i conduttori di rete.

Il dispositivo assemblato (la sua foto in Fig. 4) non ha bisogno di essere regolato e funziona immediatamente dopo l'accensione. Il suo design è stato ripetuto molte volte e l'elevata affidabilità è confermata dal funzionamento a lungo termine.

Riso. 4. Dispositivo assemblato

Sulla fig. 5 mostra un circuito che permette di eliminare il trasformatore di piccole dimensioni. Ad esempio, viene mostrato uno schema semplificato dell'alimentatore UMZCH con una tensione di +/-30 V. Allo stesso tempo, sia il circuito che il metodo di collegamento del modulo all'amplificatore sono leggermente modificati.

Riso. 5. Schema che elimina un trasformatore di piccole dimensioni

Il modulo ha un'alimentazione bipolare attraverso i resistori di spegnimento R8, R9, quindi non è richiesta la formazione di un punto medio artificiale (resistori R4, R5 in Fig. 2). Per una maggiore efficienza, i relè sono collegati in serie ed è stato aggiunto un condensatore (C4) come filtro di potenza.

Sui componenti VD1, R5, C3 viene realizzato un raddrizzatore a semionda, la cui tensione viene fornita all'accoppiatore ottico U3. Nello stato iniziale, a causa del resistore R10, il transistor VT3 è in modalità di saturazione, deviando il condensatore C5 fino a quando appare la tensione sul diodo emettitore dell'accoppiatore ottico U3, dopodiché VT3 si chiude e C5 inizia a caricarsi lentamente, aprendo il transistor VT4 . In questo caso, il tempo di ritardo totale per il collegamento del carico raggiunge 2 ... 2,5 s.

Quando l'amplificatore è spento, il condensatore C3 si scarica rapidamente, diseccitando l'accoppiatore ottico U3. Il transistor VT3 si apre e scarica il condensatore C5, a seguito del quale i relè con il carico vengono disattivati. Pertanto, viene implementato un meccanismo di spegnimento rapido con un tempo totale non superiore a 0,3 ... 0,5 s.

La successiva accensione avviene con condensatore C5 scarico, quindi, contrariamente al circuito di Fig. 2, la sua scarica forzata non è richiesta.

Come VT4, è possibile utilizzare un FET a canale n con una tensione di soglia di apertura di 2 ... 5 V e una corrente di drain massima di almeno 1 A, ad esempio IRF510-IRF540, IRF610-IRF640. Diodo raddrizzatore VD1 - qualsiasi con una tensione inversa di almeno 100 V e una corrente diretta di 100 mA: SF12-SF16, 1 N4002-1N4007, ecc. Quando si utilizzano relè con avvolgimenti che consumano 50 mA, è necessario modificare i valori ​​​​​di resistori R8, R9 a 330 Ohm.

Nota. Per aumentare l'affidabilità del lavoro tra la base e l'emettitore del transistor VT3 (Fig. 1), è necessario installare un resistore con una resistenza di 50 ... 100 kOhm.

Letteratura

1. Ataev D. I., Bolotnikov V. A. Unità funzionali di amplificatori di riproduzione del suono di alta qualità. - M.: Radio e comunicazione, 1989, p. 120.
2. UPC1237. Circuito integrato protettore per amplificatore di potenza stereo. - URL: unisononic.com.tw/datasheet/UPCI237.pdf

Autore: N. Vashkalyuk

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