臨界保護(hù)法徹底解決功放燒問題的方法

1、 在晶體管功率放大器的返修機(jī)當(dāng)中，超過百分之九十是功放輸出級出問題，功放輸出管損毀的又占了其中的百分之九十以上?，F(xiàn)在市面上銷售的晶體管功放機(jī)的輸出保護(hù)裝置都是采用傳統(tǒng)的臨界電流檢測法，而它有很多不足之處。 因晶體管功放機(jī)的負(fù)載是需要用戶外接的，麻煩就出現(xiàn)在負(fù)載外接這個問題上。例如：一臺原設(shè)計(jì)額定負(fù)載阻抗為8的晶體管功放，用戶有可能將4甚至2的音箱接上；也有可能在接線時不小心將輸出端短路；還有些用戶使用晶體管功放在大功率狀況下長時間運(yùn)作，使揚(yáng)聲器音圈產(chǎn)生高溫?fù)p壞絕緣層而造成音圈局部短路，從而使其阻抗變?。换蛘哂脩羰褂昧似焚|(zhì)低劣的揚(yáng)聲器，在正常使用過程中發(fā)生故障造成短路過載。一旦發(fā)生上述情況，除非

2、功放的輸出余量超常，否則由于阻抗變小，嚴(yán)重過載而使輸出管工作于安全區(qū)以外，令輸出管即時損毀。為了確保其安全，必須保證它在任何時刻(指負(fù)載阻抗在0至區(qū)內(nèi))都工作于安全區(qū)，下面用圖解法和等效電路分析構(gòu)成晶體管工作安全區(qū)之諸因素，并從中找出確保功放輸出管工作于安全區(qū)的主要因素。 圖2中的R1是輸出管的等效內(nèi)阻，它的等效值約在0至之間，它的極限功耗是150W。R2是負(fù)載阻抗。R3是電源內(nèi)阻，而一般電源內(nèi)阻的阻值在0.1到0.5之間。從圖2可推導(dǎo)出R1+R2+R3為輸出回路的等效內(nèi)阻。通過等效電路可得出以下結(jié)論：決定電路電流的最大值和R1的最大功耗有以下幾個因素： (1)電源電壓；(2)電源內(nèi)阻；(3)

3、輸出管的等效內(nèi)阻； (4)負(fù)載阻抗。其中(1)項(xiàng)、(2)項(xiàng)是設(shè)計(jì)時根據(jù)實(shí)際需要確定的，可視為固定值。 (3)項(xiàng)是由輸入訊號(驅(qū)動電流)確定的，其等效內(nèi)阻可能在0到之間變動，是不可置定的。 (4)項(xiàng)對生產(chǎn)者來說應(yīng)該是固定值，但產(chǎn)品到用戶手上就不是那么回事，這是核心所在。通過圖1可以看出，如果沿用傳統(tǒng)臨界電流檢測法只限制功放管Ic的最大值是無法保證輸出管在任何時刻都工作于安全區(qū)內(nèi)。以圖1給出的數(shù)據(jù)為例，如果以臨界電流檢測法來保護(hù)輸出管的安全，那只能將臨界電流值置于3A以下，但此時輸出管的輸出能力將大打折扣。若將臨界電流值置于8A點(diǎn)上，當(dāng)負(fù)載阻抗等于2時，而電流又接近8A，輸出管的功耗達(dá)到34V X

4、 8A272W，早已超功耗極限值的150W，這就是過載時所產(chǎn)生的后果；還有另一種可能，當(dāng)輸入信號電壓值在某一范圍內(nèi)時(即能使輸出管的等效內(nèi)阻大于6.3又小于15時的對應(yīng)值)，即使輸出端短路，輸出回路的電流也不會超出8A這個臨界值。屆時，如果輸出管的等效內(nèi)阻約等于6.3時，輸出管的功耗將是50V X 8A400W，這么大的功耗后果是顯而易見，而在輸出管的等效內(nèi)阻等于15時，輸出回路的電流將是50V÷153.3A；此時輸出管的功耗是50V X 3.3A165W，依然還是超出安全區(qū)?；蛘哂腥颂岢鲞@樣的問題，電流不可能老是停在這個值上，答案是肯定的。因?yàn)殡娏魇请S著輸入信號的變化而變化的，當(dāng)電

5、流能夠超過臨界值的，傳統(tǒng)的保護(hù)電路也會動作，但電流也有可能長時間在臨界點(diǎn)附近。由于晶體管本身固有的特點(diǎn)，當(dāng)它工作于安全區(qū)以外時，很容易發(fā)生雪崩效應(yīng)，瞬間損毀。所以，晶體管功放如果負(fù)載阻抗不是固定值時(實(shí)際上一臺功放到了用戶手上是很難做到固定值)，想通過限制功放管Ic的最大值以達(dá)到保證輸出管工作于安全區(qū)內(nèi)，是不切合實(shí)際的。 臨界電阻檢測法最大的特點(diǎn)是保護(hù)電路檢測的是負(fù)載阻抗而不再是電流。根據(jù)歐姆定律和通過對圖2的等效電路分析，只要限制了負(fù)載阻抗的最小值，那么不管輸出管的等效內(nèi)阻怎樣變化，電路的電流和輸出管的功耗都可以得到有效控制，從而保證輸出管任何時候都工作于安全區(qū)內(nèi)?，F(xiàn)在再以圖1給出的數(shù)據(jù)為例

6、分析臨界電阻檢測法得出的結(jié)論。在安全區(qū)內(nèi)的最小負(fù)載阻抗的極限值為4.5，如果保護(hù)電路檢測到負(fù)載阻抗小于4.5時就發(fā)出保護(hù)指令，使輸出電路停止工作，當(dāng)負(fù)載阻抗大于4.5時電路正常工作，從而保證輸出管任何時候都工作于安全區(qū)內(nèi)。同樣的條件，使用臨界電流檢測法時安全區(qū)電流最大值只有3A，而使用臨界電阻檢測法時的安全區(qū)電流最大值達(dá)11A，由此可見后者能最大限度地利用資源，提高效率。如果要功放表現(xiàn)出最佳效果，又要輸出管工作于安全區(qū)內(nèi)，只有限制負(fù)載阻抗的最小值是唯一可行的。臨界電阻檢測法的具體參數(shù)和實(shí)施方法請?jiān)斠娭袊鴮＠謱＠麑?shí)施處專利信息情報(bào)網(wǎng)的專利實(shí)施信息1999年第5期第七頁B 01799或到專利局有

7、關(guān)網(wǎng)頁查看。 采用臨界電阻檢測法的機(jī)子只要設(shè)定了負(fù)載阻抗的最小值，負(fù)載阻抗比此值小時就可以快速安全有效地保護(hù)功放輸出管。還有應(yīng)用它之后，可以將整機(jī)的效率特別是功放管的效率大大提高?，F(xiàn)今流行的絕大多數(shù)音箱的阻抗都比較低，在8以下，有些進(jìn)口音箱阻抗甚至低到1左右。4的音箱會比8的音箱多流過電流，即阻抗越低的音箱需要的驅(qū)動電流就越大。采用臨界電阻檢測的機(jī)子由于無需限制功放輸出電流的最大值，能根據(jù)負(fù)載阻抗的變化動態(tài)調(diào)整輸出電流的最大值，所以能輕而易舉地驅(qū)動低阻抗音箱。試舉一例，設(shè)計(jì)負(fù)載阻抗最小值為2，工作電壓為32V，負(fù)載阻抗為8時，輸出電流為4A；負(fù)載阻抗為2時，輸出電流為16A，在電源和功放管極限功耗允許情況下，可以把負(fù)載阻抗做得更低甚至接近為零，所以本機(jī)對音箱特別是低阻抗音箱的駕馭能力極強(qiáng)，而且當(dāng)今HiFi功放的輸出功率是以流過負(fù)載電流平方乘以負(fù)載阻抗來計(jì)算，因此輸出電流越大輸出功率就越大。綜上所述，應(yīng)用臨界電阻檢測法這一原理設(shè)計(jì)的保護(hù)電路，可以保