Sistema di protezione UMZCH. Schema, descrizione

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Sistema di protezione UMZCH. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Attualmente, qualsiasi moderno amplificatore di potenza a frequenza audio (UMZCH) contiene un sistema per proteggere lo stadio di uscita (VC) da sovracorrente in caso di cortocircuito nel carico (cortocircuito) o bassa resistenza del sistema acustico (AS). Lo stesso sistema protegge gli altoparlanti da una tensione costante all'uscita dell'UMZCH e dalle fluttuazioni delle frequenze infrasoniche. Inoltre, UMZCH di alta qualità prevede un ritardo nel collegamento degli altoparlanti all'uscita UMZCH (per la durata dei transitori), necessario per proteggere gli altoparlanti dai clic all'accensione, nonché per disconnettere automaticamente l'UMZCH dalla rete in caso di qualsiasi malfunzionamento.

Uno dei modi più semplici e comuni per proteggere gli altoparlanti da un componente costante all'uscita dell'UMZCH è collegare un fusibile in serie con gli altoparlanti. In presenza di una tensione costante all'uscita dell'UMZCH, una corrente continua scorre attraverso la bobina mobile della testina dinamica (DG), che è molto spesso a bassa frequenza, collegata galvanicamente all'uscita dell'UMZCH. Se la corrente è sufficiente per far saltare il fusibile, l'AC viene disconnesso dall'UMZCH. Tuttavia, un modo così semplice, ovviamente. non ottimale, poiché prima che il fusibile CA si bruci, è sotto tensione costante per un po' di tempo. Per ridurre il tempo di funzionamento, la corrente nominale del fusibile dovrebbe essere tre volte inferiore alla corrente che lo brucia e diverse volte inferiore alla corrente massima che l'AC può sopportare.

A prima vista qui non ci sono particolari problemi, poiché in caso di guasto di uno dei transistor dello stadio di uscita UMZCH, l'uscita avrà una tensione prossima alla tensione di alimentazione VC. Quindi, a una tensione di 32 V, la corrente attraverso l'AC con una resistenza nominale di 4 ohm sarà di circa 8 A. e il fusibile da 2 amp completerà con successo il suo compito. Ma cosa succede se l'uscita non è affatto 32 V, ma, diciamo, 7 V? In questo caso, il fusibile da 2 ampere non scollegherà gli altoparlanti dall'UMZCH e la bobina mobile DG si riscalderà gradualmente, il che può portare al suo guasto.

Inoltre, la protezione degli altoparlanti con l'ausilio di fusibili presenta distorsioni termiche, armoniche e di intermodulazione, che degradano gli indicatori di qualità dell'intero UMZCH [1]. Queste distorsioni possono essere ridotte al minimo utilizzando fusibili ad alto valore nominale, ma in tal caso la protezione diventa inefficace. Inoltre, questo metodo non protegge gli altoparlanti dalle vibrazioni infrasoniche, che possono danneggiare i diffusori del DG.

Un altro modo per proteggere gli altoparlanti è l'uso di speciali circuiti elettronici che determinano rapidamente la presenza di una tensione costante o oscillazioni di frequenze infrasoniche all'uscita dell'UMZCH e spengono gli altoparlanti. Tuttavia, può accadere che se il VC fallisce (quando il sistema di protezione CA è registrato dalla stessa fonte di alimentazione del VC) a causa di una "caduta di tensione di alimentazione, il sistema di protezione CA non funzionerà, ma questo inconveniente può essere eliminato utilizzando una sorgente di alimentazione separata per il sistema di protezione.

Per quanto riguarda la protezione del VC da sovracorrente, qui sono possibili gli stessi due metodi: fusibili e circuiti elettronici. Tuttavia, i tentativi di proteggere i dispositivi a semiconduttore con i fusibili sono inutili: un tipico semiconduttore si guasterà per sovracorrente molto prima che il fusibile si sciolga, solo i circuiti elettronici ad alta velocità possono fornire una protezione da sovraccarico affidabile.

Ma da tutto quanto sopra, non ne consegue che devi dimenticare le micce. I fusibili sono desiderabili nel circuito secondario di un trasformatore di potenza per proteggere dal surriscaldamento in caso di cortocircuito in un raddrizzatore a ponte. I fusibili di rete sono obbligatori. I fusibili di rete e secondari devono essere lenti in modo che non si brucino durante le sovratensioni dovute alla carica dei condensatori di accumulo e alla corrente di avviamento del trasformatore all'accensione.

Va anche menzionato la lotta contro le correnti di avviamento UMZCH. A tal fine, nel potente UMZCH, vengono sempre più utilizzati i sistemi di soft start (SPP, Soft Start). Lo scopo di un soft start è ridurre la corrente di avviamento, prolungare la durata dei contatti dell'interruttore di rete ed evitare inutili bruciature dei fusibili di rete.

Negli amplificatori di media potenza, NTC può essere implementato utilizzando un resistore a coefficiente di temperatura negativo (NTC). collegato in serie con l'avvolgimento primario del trasformatore di rete. Quando l'amplificatore è acceso, mentre il termistore si riscalda, la sua resistenza diminuisce dal suo valore iniziale, relativamente grande, a quasi zero in pochi decimi di secondo, limitando così il picco di corrente. Il vantaggio di questa soluzione è l'utilizzo di un solo elemento aggiuntivo. Allo stesso tempo, il principale svantaggio del circuito SPP basato sul resistore NTC è il lento raffreddamento del termistore dopo lo spegnimento dell'UMZCH. Pertanto, quando l'amplificatore viene riacceso subito dopo averlo spento, il resistore NTC non ha il tempo di raffreddarsi e il picco di corrente viene attenuato solo parzialmente.

Nelle apparecchiature radio industriali e amatoriali sono ampiamente utilizzati stadi limitatori di corrente, in cui un potente resistore è collegato in serie all'avvolgimento primario del trasformatore di potenza per combattere il picco di corrente. Dopo qualche tempo, questo resistore viene deviato dai contatti del relè [2J. In questo caso, lo svantaggio del circuito resistore NTC non è presente, ma la complessità del circuito di soppressione dei picchi di corrente aumenta, così come il suo costo. Per evitare grandi transitori induttivi che si verificano quando il trasformatore è collegato alla rete, un circuito di un resistore e un condensatore collegati in serie è posto in parallelo con l'avvolgimento primario del trasformatore o i contatti dell'interruttore di rete [3, 4].

Il sistema di protezione UMZCH, il cui schema è mostrato in fig. 1 è costruito con le osservazioni di cui sopra in mente. Diversamente dallo schema di protezione di [5], è più semplice. Il sistema di protezione è alimentato da una fonte di alimentazione separata (PS), realizzata sugli elementi T1, VD19, C13. Lo stesso IP funge da sorgente di tensione di standby (12 V), necessaria per alimentare il circuito di commutazione (DD2, K1, SB1, ecc.), che consente di accendere / spegnere l'UMZCH premendo un solo pulsante senza fissaggio . A causa di ciò, diventa possibile controllare lo stato dell'amplificatore applicando un singolo impulso al pin 1 del connettore XP5, ad esempio, da un sistema di controllo remoto.

(clicca per ingrandire)

Quando il dispositivo è collegato alla rete, la tensione di standby +12 V dall'uscita del raddrizzatore VD19, C13 viene fornita al trigger D DD2, che è impostato su "11" utilizzando la catena C19-H0. Questo stato corrisponde ad una tensione di circa +12 V al pin 2, che mantiene il transistor VT7 nello stato chiuso. Pertanto, la tensione sull'avvolgimento di rapa K1 è zero, i contatti K1.1 e K1.2 sono aperti e l'UMZCH è diseccitato. Quando il pulsante SB1 viene premuto brevemente sul pin 3 DD2, viene generato un breve impulso che modifica lo stato di DD2 ("0th at pin 2 DD2). Il transistor VT7 si apre e commuta il relè K1, i contatti del relè si chiudono e collegano l'UMZCH al In parallelo ai contatti repeK1.1 e K1.2 sono comprese le catene R21-C15 e R22-C16 che smorzano i transitori che si verificano all'accensione del trasformatore di potenza.

Quando l'alimentazione viene applicata al circuito di avviamento graduale (R20, SYU, VD16, VT6, K2, VD17, R23 ... R25), il condensatore SU viene caricato lentamente (circa 0,5 ... 1 s). Non appena la tensione sulla SU diventa sufficiente per aprire VT6, il relè K2 viene attivato e devia il potente resistore composito R23 con i suoi contatti. ..R25. serve per smorzare la corrente di spunto quando l'UMZCH è acceso.

Allo stesso tempo, +12 V viene fornito ai restanti nodi del circuito. Sugli elementi di R3. R4, DO1. C2, VT1, VT3 (R5, R6, C3, C4. VT2, VT4) hanno assemblato un comparatore a due soglie, sugli elementi R3, C1, R4, C2 (R5, C3. R6. C4) - una frequenza infra-bassa filtro. Le tensioni di soglia sono approssimativamente +0.65 V e -0,65 V. La componente costante o tensione delle oscillazioni infrasoniche all'uscita dell'UMZCH viene confrontata con questi valori di soglia. Quando il livello di soglia viene superato, uno dei transistor viene sbloccato, a seguito del quale il condensatore C6 viene scaricato.

Il condensatore C6 viene scaricato anche in caso di intervento della protezione corrente VK (VD1 ... VD8. R7 ... R10, VU1, VU2). La soglia di protezione corrente può essere regolata modificando la resistenza R7 (R9). Con i valori nominali indicati, la protezione corrente funziona a una tensione tra i contatti 1.2 - 3, 4 ХРЗ (ХР4) di circa 6 V, che corrisponde a una corrente di 6 A (se sono installate resistenze da 0,47 Ohm nel circuito dell'emettitore o sorgente di i transistor VK). Per escludere il funzionamento della protezione corrente ai picchi del segnale, ha una certa inerzia.

Poiché al momento dell'accensione, a causa di transitori nell'UMZCH, potrebbe comparire in uscita una componente costante con un livello superiore al valore di soglia (0,65 V), è necessario bloccare il funzionamento del sistema di disconnessione dell'amplificatore da la rete (DD1.1, DD1.2, DD1.4. 14). Per questo, viene fornita una catena R8-C8. Fino a quando la tensione su C1 non raggiunge il livello "4" (circa 4 s), il funzionamento del circuito di sgancio è bloccato. Nel caso in cui la durata dei transitori all'accensione dell'UMZCH superi i 14 s, la costante di tempo R8-CXNUMX dovrebbe essere aumentata.

Il sistema acustico è collegato all'uscita UMZCH con un ritardo di circa 12 secondi, che è sufficiente per terminare completamente i processi transitori nell'UMZCH. Il tempo di ritardo è determinato dalla costante di tempo del circuito R7-CXNUMX. L'AU viene disconnesso dall'UMZCH nei casi in cui viene attivata la protezione corrente del VC o la componente costante all'uscita dell'UMZCH supera il valore di soglia.

Autore: M. Shushnov, Novosibirsk

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