揚(yáng)聲器保護(hù)電路的作用、結(jié)構(gòu)及電路分析

1、揚(yáng)聲器保護(hù)電路的作用、結(jié)構(gòu)及電路分析1、揚(yáng)聲器保護(hù)電路的作用、結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器保護(hù)電路的作用是對(duì)功率放大電路和揚(yáng)聲器進(jìn)行有效的保護(hù)。當(dāng)OCL功率放大電路發(fā)生故障時(shí)，輸出端常會(huì)有較高的直流電壓，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，將有直流電流流過(guò)音箱中的分頻器和揚(yáng)聲器，輕則使音圈移位，重則燒毀揚(yáng)聲器，若用戶操作不當(dāng)，如音量開(kāi)得過(guò)大、音箱連線碰頭等，很容易造成功率管損壞，并燒毀分頻器、揚(yáng)聲器。為此多數(shù)功放機(jī)設(shè)計(jì)有揚(yáng)聲器保護(hù)電路(也有一些低檔功放不設(shè))。一般，左、右聲道共用一個(gè)揚(yáng)聲器保護(hù)電路。，揚(yáng)聲器保護(hù)電路有分立元件式和集成電路式兩種，其方框圖如下圖所示。它由直流檢測(cè)電路、過(guò)流檢測(cè)電路、開(kāi)機(jī)延時(shí)控制電路、繼電器及其

2、驅(qū)動(dòng)電路等組成。揚(yáng)聲器保護(hù)電路通常具有放大器輸出端電位偏移保護(hù)、輸出過(guò)載保護(hù)、開(kāi)機(jī)延時(shí)接通揚(yáng)聲器和關(guān)機(jī)瞬時(shí)斷開(kāi)揚(yáng)聲器蘭種保護(hù)方式。(1)放大器輸出端電位偏移保護(hù)輸入監(jiān)測(cè)點(diǎn)是OCL電路的輸出中點(diǎn)。由該點(diǎn)得到的取樣電壓先經(jīng)過(guò)低通濾波器，把功放輸出的交流信號(hào)濾掉，留下直流成分。在功放正常工作時(shí)，其輸出電壓只有交流成分，沒(méi)有明顯的直流成分，保護(hù)電路的低通濾波器無(wú)輸出如果OCL功率放大電路發(fā)生故障，其輸出端出現(xiàn)正或負(fù)的直流電壓，只要這個(gè)直流電壓的絕對(duì)值超過(guò)設(shè)計(jì)限度，保護(hù)電路的直流檢測(cè)器就能把它檢測(cè)出來(lái)，變成保護(hù)控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)保護(hù)繼電器動(dòng)作，將繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)，使揚(yáng)聲器脫離電路，從而使揚(yáng)聲器得到保

3、護(hù)。在揚(yáng)聲器保護(hù)電路中，直流電壓檢測(cè)方式有橋式、互補(bǔ)式、差分式等多種。(2)過(guò)載保護(hù)過(guò)載保護(hù)也叫過(guò)流保護(hù)。過(guò)載保護(hù)電路由過(guò)載取樣電路和過(guò)流檢測(cè)器組成。常用的過(guò)載保護(hù)檢測(cè)辦法有兩個(gè)：一是將串聯(lián)在功率管發(fā)射極的均衡電阻作為過(guò)載取樣電阻，從其兩端取出反映電流大小的電壓，提供給過(guò)流檢測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)；二是對(duì)輸出的功率信號(hào)的幅度進(jìn)行取樣，通過(guò)整流、濾波后取出過(guò)載電壓，送給過(guò)流檢測(cè)器判別、一般的功放機(jī)采用前一種檢測(cè)辦法。(3)開(kāi)機(jī)延時(shí)接通揚(yáng)聲器和關(guān)機(jī)瞬時(shí)斷開(kāi)揚(yáng)聲器通過(guò)開(kāi)機(jī)延時(shí)電路，控制繼電器驅(qū)動(dòng)電路的1：作狀態(tài)，使繼電器在開(kāi)機(jī)時(shí)，延時(shí)14秒鐘才接通揚(yáng)聲器，從而避免開(kāi)機(jī)過(guò)程產(chǎn)牛的浪涌電流沖擊揚(yáng)聲器，使其音圈移位

4、。常見(jiàn)的方法是利用電容兩端電壓不能突變?cè)磉M(jìn)行設(shè)計(jì)此外，在關(guān)機(jī)瞬間，繼電器釋放，斷開(kāi)揚(yáng)聲器，以避免關(guān)機(jī)時(shí)的沖擊。（4）驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)電路或殲機(jī)延時(shí)電路輸出的控制電壓加到驅(qū)動(dòng)電路，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器放大后推動(dòng)電磁繼電器的動(dòng)作。（5）繼電器在功放保護(hù)電路中，繼電器的保護(hù)狀態(tài)有兩種：一是繼電器的觸點(diǎn)處在常開(kāi)位置，繼電器釋放為"保護(hù)狀態(tài)"，吸合時(shí)內(nèi)部觸點(diǎn)才接通的；另一種則相反，繼電器的觸點(diǎn)處在常閉位置，繼電器釋放時(shí)功放機(jī)處于正常工作狀態(tài)；只有繼電器驅(qū)動(dòng)電路工作，繼電器吸合時(shí)，觸點(diǎn)才斷開(kāi)，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)在繼電器外殼，一般都標(biāo)有其主要性能參數(shù)，例如.JQX-14FC電磁繼電器1212DC和10A22

5、0VAC/10A30VDC。其主要性能參數(shù)中額定工作電壓：指繼電器工作時(shí)線圈需要的電壓，常用的為DC12V或DC24V；觸點(diǎn)負(fù)荷：指繼電器觸點(diǎn)允許的電壓或電流，同一繼電器通常有多種觸點(diǎn)允許的電壓或電流。繼電器的基本形式：1）動(dòng)合型（H型）-線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是斷開(kāi)的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)閉合，用"合"字的拼音字頭"H"表示；2）動(dòng)斷型（D型）-線圈不通電時(shí)兩觸點(diǎn)是閉合的，通電后兩個(gè)觸點(diǎn)斷開(kāi)，用"斷"字的拼音字頭"D"表示；3）轉(zhuǎn)換型（Z型）-又叫觸點(diǎn)組型，共有三個(gè)觸點(diǎn)中問(wèn)是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各一個(gè)靜觸點(diǎn)，線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和

6、其中一個(gè)靜觸點(diǎn)閉合，與另一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開(kāi)，線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)移位，使原來(lái)斷開(kāi)的閉合，原來(lái)閉合的斷開(kāi)，即轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)，用"轉(zhuǎn)"字的拼音字頭"Z"表示。同一個(gè)繼電器可以有一個(gè)或多個(gè)觸點(diǎn)組，但不外乎以上三種形式。如JQx-14FC電磁繼電器的參數(shù)"1212DC"中的第一個(gè)"1"表示一個(gè)觸點(diǎn)組；"Z"表示該繼電器屬于轉(zhuǎn)換型（Z型）;"12DC"表示工作電壓為DC12V；觸點(diǎn)負(fù)荷為"10A220V-AC/10A30VDC"。（6）保護(hù)指示電路功放機(jī)的揚(yáng)聲器保護(hù)電路一般還要

7、將輸出保護(hù)電平送至保護(hù)指示電路。保護(hù)指示電路通常由兩只三極管構(gòu)成的多諧振蕩器，以及保護(hù)狀態(tài)指示二極管（發(fā)光二極管）等構(gòu)成。功率放大器工作正常時(shí)，發(fā)光二極管常亮，指示功放機(jī)處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)實(shí)施保護(hù)時(shí)，發(fā)光二極管閃爍，提醒用戶功放機(jī)進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)。2實(shí)際電路分析（1）分立元件式揚(yáng)聲器保護(hù)電路中寶（ZBO）KB-18A機(jī)的揚(yáng)聲器保護(hù)電路。（如下圖所示）1）直流檢測(cè)電路該電路采用橋式直流檢測(cè)方式。取樣信號(hào)從左、右聲道功率放大電路的輸出中點(diǎn)（即"O"點(diǎn)）取出經(jīng)R64、R65、C41、C42組成的低通濾波器濾波后，送往D8D11和Q16組成的橋式直流檢測(cè)電路進(jìn)行監(jiān)測(cè)R64、R65兼

8、作左、右聲道的取樣、衰減、隔離電阻。C41、C42串接成無(wú)極性電容器，用于旁路音頻信號(hào)。功放正常工作時(shí)，左右聲道輸出的交變信號(hào)經(jīng)R64、R65被C41、C42串接成的無(wú)極性電容耦合到地，直流檢測(cè)器輸入端（A點(diǎn)）的電位幾乎為0V，檢測(cè)電路無(wú)輸出。當(dāng)功放輸出端出現(xiàn)正或負(fù)的A流失調(diào)電壓時(shí)，A點(diǎn)出現(xiàn)正或負(fù)的直流電壓。當(dāng)A點(diǎn)達(dá)到一定的正電壓時(shí)，電流從A點(diǎn)fD9fQ16beD10f地，Q16導(dǎo)通；同樣，當(dāng)A點(diǎn)達(dá)到一定的負(fù)電壓時(shí)，電流從地fDllfQ16befD8fA點(diǎn)，Q16也導(dǎo)通。在Q16導(dǎo)通時(shí)，將Q17基極電壓拉低，使Q17導(dǎo)通，Q17發(fā)射極輸出低電平，并經(jīng)D13、R69將Q18與Q19組成的復(fù)合管的

9、基極（即Q18的基極）電壓拉到OV，復(fù)合管截止，繼電器J失去電流而釋放，斷開(kāi)功率輸出與音箱的連接。2）過(guò)載保護(hù)電路該電路采用電阻取樣方式，對(duì)功率輸出電路進(jìn)行過(guò)載監(jiān)測(cè)。下圖中，R53、R61、R63、R62、D5、040、Q15組成右聲道過(guò)流監(jiān)測(cè)電路。R53為串聯(lián)在功率管發(fā)射極的均衡電阻，兼任過(guò)載取樣電阻，其阻值僅0.5Q功率放大器正常工作時(shí)，R53對(duì)電路的影響極?。坏谝袅窟^(guò)大、功率放大器長(zhǎng)時(shí)問(wèn)處在大功率輸出狀態(tài)、音箱連接線碰頭短路等過(guò)載情況下，功率輸出管的發(fā)射極電流明顯增大，R53兩端的電壓升高，經(jīng)R61、R62、D5分壓后，只要R62和D5上的電壓大于0.7V，且持續(xù)時(shí)間足以使電容C40充

10、滿電荷（即延時(shí)保護(hù)，改變?cè)撾娙莸娜萘?，町改變過(guò)載保護(hù)的響應(yīng)速度），Q15便導(dǎo)通，其集電極電位下降，通過(guò)D7拉低Q17基極電位，Q17導(dǎo)通，復(fù)合驅(qū)動(dòng)管Q18、Q19隨之截止，繼電器J的觸點(diǎn)釋放，從而保護(hù)音箱和功率管電路。3）開(kāi)機(jī)延時(shí)保護(hù)電路開(kāi)機(jī)延時(shí)接通電路由R68、C43組成。開(kāi)機(jī)時(shí)，Q17截止，+12V通過(guò)R68向C43充電，由于C43兩端電壓不能突變，在一定時(shí)間內(nèi)（由R68、C43的時(shí)間常數(shù)決定）電容正端持續(xù)低于一定電壓，Q18、Q19可靠截止，繼電器觸點(diǎn)不吸合。當(dāng)C43充電到一定電壓，使Q18基極電壓達(dá)到1.4V時(shí)，Q18、Q19飽和導(dǎo)通，繼電器有電流流過(guò)，觸點(diǎn)吸合，使揚(yáng)聲器與功率放大電路

11、接通，從而實(shí)現(xiàn)了開(kāi)機(jī)延時(shí)保護(hù)功能。關(guān)機(jī)后，C43正極的電荷通過(guò)D12-+12V電源回路f地fC43負(fù)極進(jìn)行放電，為再次充電作好準(zhǔn)備。4）保護(hù)指示電路Q20、Q21及外圍元件組成多諧振蕩電路；D14為隔離二極管，由其輸入保護(hù)指示燈的控制電平；LED是保護(hù)狀態(tài)指示二極管。當(dāng)功率放大器正常工作時(shí)，繼電器驅(qū)動(dòng)管Q19飽和導(dǎo)通，Q19集電極（即D14負(fù)極）為低電位.D14導(dǎo)通,將Q21的集電極電壓鉗在0.7V左右，Q21截止，振蕩器強(qiáng)制停振；同時(shí)，由于Q19飽和，控制LED常亮，指示功放機(jī)處于正常工作狀態(tài)。若保護(hù)電路啟控，Q19截止，其集電極為高電平，二極管D14截止，多諧振蕩器因無(wú)外界影響而起振。Q2

12、0、Q21輪流導(dǎo)通，二極管閃爍發(fā)光，提醒用戶功放進(jìn)入了保護(hù)狀態(tài)。（2）集成電路式保護(hù)電路功放常用的保護(hù)集成電路有pPC1237、TA7317、HA12002等。下面以pPC1237為例進(jìn)行介紹。pPC1237是日本NEC公司生產(chǎn)的功放音箱保護(hù)專用集成電路，內(nèi)部由超載檢測(cè)、直流檢測(cè)、觸發(fā)器鎖定自動(dòng)復(fù)位控制、關(guān)機(jī)檢測(cè)、延時(shí)接通、繼電器驅(qū)動(dòng)，電源電路等組成。各引腳功能見(jiàn)下表。pPC1237配合外圍電路，可用于功放輸出端的直流電壓偏移保護(hù)、功放末級(jí)電流過(guò)載保護(hù)、開(kāi)機(jī)延時(shí)防沖擊保護(hù)和關(guān)機(jī)瞬時(shí)斷開(kāi)防沖擊保護(hù)。pPC1237的應(yīng)用電路如下圖所示J1J2為接在主功放輸出端的繼電器。pPC1237的腳內(nèi)接超載檢

13、測(cè)電路，外部通過(guò)R77連接過(guò)流取樣與檢測(cè)電路。R聲道的過(guò)流取樣與監(jiān)測(cè)電路由R70、D37、R49、R50、C26、Q30等組成.L聲道的過(guò)流取樣與監(jiān)測(cè)電路由R69、D31、R47、R48、C25、Q29等組成。當(dāng)功率放大器正常時(shí)，（1）腳電壓為1V以下；當(dāng)功放輸出級(jí)電路的電流過(guò)大（超過(guò)8A）,R70（或R69,圖中未畫出）兩端壓降約2V時(shí)，Q30（或Q29）導(dǎo)通，Q31隨之導(dǎo)通，當(dāng)MPC1237腳輸入電壓達(dá)到1.9V時(shí)，內(nèi)部超載檢測(cè)立即控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為保護(hù)狀態(tài)，繼電器釋放，實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。腳為直流檢測(cè)輸入端，正常工作時(shí)為ov。當(dāng)某聲道的功率放大器出現(xiàn)異常，輸出中點(diǎn)的直流電位偏離ov（超過(guò)+0.7

14、V或低于-0.23V）時(shí)，該電壓通過(guò)直流取樣電阻R55（或R56），經(jīng)C27濾波后送MPC1237的腳，直流檢測(cè)才會(huì)有輸出電壓，控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為保護(hù)狀態(tài)。（3）腳為觸發(fā)器鎖定或自動(dòng)復(fù)位控制的設(shè)置端。本機(jī)腳接地，設(shè)定為自動(dòng)復(fù)位，即觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)為保護(hù)狀態(tài)后，若、（2）腳電壓恢復(fù)正常（如在功做短暫過(guò)載，或在溫度降低過(guò)后），經(jīng)一段時(shí)間后自動(dòng)復(fù)位，解除保護(hù)，這樣可以避免用戶進(jìn)行關(guān)機(jī)開(kāi)機(jī)操作。當(dāng)然，在腳或腳電壓不正常時(shí)，是不能自動(dòng)復(fù)位的。腳是關(guān)機(jī)檢測(cè)輸入端，正常工作時(shí)為3V左右。關(guān)機(jī)時(shí)該腳電壓稍有下降，關(guān)機(jī)檢測(cè)立即控制觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，繼電器驅(qū)動(dòng)電路立即停止工作，繼電器提前釋放，避免音箱在莢機(jī)時(shí)再次受到?jīng)_擊。另外，該腳還能監(jiān)測(cè)電源供電狀態(tài)，當(dāng)電源不穩(wěn)，忽高忽低時(shí)，也會(huì)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。圖中El直接接變壓器AC40V繞組的一端，在開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)時(shí)都能瞬時(shí)建立正常工作狀態(tài)。關(guān)機(jī)時(shí)，E1