Opóźnione załączenie pomaga w ominięciu stanów nieustalonych, a detekcja prądu stałego zabezpiecza głośniki w przypadku uszkodzenia stopnia mocy co może skutkować spaleniem głośników często o wiele droższych niż sam wzmacniacz. Najprostszym zabezpieczeniem przed DC na wyjściu wzmacniacza jest zwykły bezpiecznik topikowy, ma on jednak taką wadę że może zadziałać w wyniku dużego wysterowania czy też podłączenia zestawów o niższej niż projektowana impedancji (np. 8Ω a podłączone 4Ω). Zabezpieczenie w postaci bezpiecznika często było spotykane w krajowym sprzęcie audio (Unitra, Diora) choć bywały i rozwiązania bardziej skomplikowane używające przekaźników. Jedne z takich zaawansowanych zabezpieczeń które zobaczyłem blisko ćwierć wieku temu było we wzmacniaczu PW9010 chyba w wersji eksportowej (już nie pamiętam), poniżej fragment schematu z zaznaczonym w żółtej obwódce układem;
Oczywiście samo rozwiązanie układowe zależało od projektanta i zależnie od producenta różniło się funkcjonalnością i wykonaniem. Układ ze schematu powyżej zapewniał opóźnione załączanie (po włączeniu zasilania) oraz natychmiastowe odłączanie (po wyłączeniu) zestawów głośnikowych a także detekcję DC w obu kanałach. Jednym z ciekawych układów zabezpieczeń jest układ scalony µPC1237 firmy NEC specjalnie do takiego celu skonstruowany. Układ ma naprawdę dość dużo funkcji i dlatego zaprezentuję gotowy moduł go wykorzystujący.
Moduł na znanym portalu kosztuje kilkadziesiąt zł i prawdę mówiąc nie wiem czy cena elementów nie przewyższa jego ceny
Moduł jest fabrycznie zapakowany w torebkę antystatyczną;
Wewnątrz oprócz samego modułu jest jeszcze zestaw plastikowych tulejek dystansowych wraz z wkrętami które ułatwią montaż w docelowym miejscu;
Wymiary modułu to ~ 77x51mm a wysokość została zdeterminowana radiatorem stabilizatora napięcia oraz przekaźnikami;
Budowa modułu jest dość prosta gdyż wszystkie funkcje poza zasilaniem spełnia µPC1237, wyprowadzono przyłącza wyjścia wzmacniacza i głośnikowe oraz złącze zasilania ARK. Producent zaleca zasilanie ~12-18VAC, za stabilizację napięcia zasilania odpowiada stabilizator liniowy LM7812 umieszczony na niewielkim profilowanym radiatorze. Do załączania głośników służą dwa przekaźniki o prądzie styków 10A i cewkach 12VDC (oddzielne dla każdego kanału). Umieszczone są też dwie czerwone diody LED do których funkcji jeszcze wrócę. Wróćmy do µPC1237 i sprawdźmy jakie funkcje oferuje (w/g datasheet);
• Praca w szerokim zakresie napięcia zasilania (typowo Vcc=25-60V)
• Praca z pojedyńczym napięciem zasilającym
• Wbudowany bufor/driver cewki przekaźnika/ów o prądzie max=80mA
• Detekcja DC na wyjściu wzmacniacza o polaryzacji dodatniej jak i ujemnej na tym samym pinie
• Detekcja AC do szybkiego odłączenia obciążenia (głośników)
• Opóźnione załączanie (czas dobierany przez dobór zewnętrznych elementów RC)
• Dwa tryby resetu (Auto i do wyłączenia zasilania)
• Możliwość detekcji przeciążenia wzmacniacza
Poniżej schemat blokowy oraz typowa aplikacja;
Układ jest dedykowany do wzmacniaczy zasilanych napięciem symetrycznym zbudowanych w technice tranzystorowej lub w oparciu o scalone wzmacniacze mocy. Aby wykorzystać zabezpieczenie przeciążeniowe musimy mieć dostęp do rezystorów emiterowych wzmacniacza mocy co wyklucza większość scalonych wzmacniaczy. Poniżej przykład wykorzystania tej funkcji;
Wymaga to trochę większej rozbudowy układu i wymagałoby drobnych modyfikacji modułu. Moduł oferuje poniższe funkcje;
• Napięcie zasilające (deklarowane przez producenta) 12-18VAC
• Opóźnione załączanie głośników (w prezentowanym egzemplarzu opóźnienie wynosi ~ 4s )
• Szybkie rozłączenie (po zaniku AC)
• Detekcja DC na wyjściu wzmacniacza (bardzo szybka, kilkanaście ms)
• Funkcja Autoreset (po "po zniknięciu" DC na wyjściu wzmacniacza układ po ~ 4s ponownie załącza głośniki)
Z napięcia 15VAC którym zasiliłem moduł pobór prądu wynosił ~ 7mA a po włączeniu przekaźników wzrósł do ~50mA (pobór przez cewki). Wyjaśniły się też funkcje diod LED; jedna sygnalizuje zasilanie a druga włączenie przekaźników. Nie dysponuję aktualnie żadnym wzmacniaczem na którym mógłbym przetestować działanie modułu tak że testy odbywały się "na stole". Mocno zaskoczyła mnie czułość układu na napięcie stałe, wystąpienie tego napięcia na wyjściu wzmacniacza symulowałem podając napięcie przez rezystor 10kΩ z zasilacza laboratoryjnego. Czułość jest bardzo duża i w prezentowanym egzemplarzu wynosi około ±150mVDC, oczywiście typowy sygnał muzyczny nie spowoduje zadziałania zabezpieczenia za to przy dużym przesterowaniu może wywołać uruchomienie. Większość nowoczesnych scalonych wzmacniaczy mocy jest wyposażona w funkcję Mute dla stanów nieustalonych jednak z zabezpieczeniem przed DC bywa różnie, a zwłaszcza w przypadku układów pracujących w połączeniu mostkowym (H-Bridged) z pojedyńczym zasilaniem. Być może udałoby się zaadoptować moduł do pracy z wzmacniaczami pracującymi w klasie D lecz mogłoby to być problematyczne. Chcąc wykorzystać również zabezpieczenie przeciążeniowe zmuszeni będziemy do modyfikacji modułu i tu szkoda że projektant takiej opcji nie przewidział, na pewno by się przydała. Mogę polecić ten moduł "budowniczym" wzmacniaczy lub osobom chcącym doposażyć posiadany sprzęt.
Cool? Ranking DIY
