Système de protection UMZCH. Schéma, description

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Système de protection UMZCH. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Amplificateurs de puissance à transistors

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Actuellement, tout amplificateur de puissance audiofréquence moderne (UMZCH) contient un système de protection de l'étage de sortie (VC) contre les surintensités en cas de court-circuit dans la charge (court-circuit) ou de faible résistance du système acoustique (AS). Le même système protège les haut-parleurs d'une tension constante à la sortie de l'UMZCH et des fluctuations des fréquences infrasonores. De plus, l'UMZCH de haute qualité prévoit un délai de connexion des enceintes à la sortie UMZCH (pendant la durée des transitoires), ce qui est nécessaire pour protéger les enceintes des clics lors de la mise sous tension, ainsi que pour déconnecter automatiquement l'UMZCH du secteur. en cas de dysfonctionnement.

L'un des moyens les plus simples et les plus courants de protéger les haut-parleurs d'une composante constante à la sortie de l'UMZCH consiste à connecter un fusible en série avec les haut-parleurs. En présence d'une tension constante à la sortie de l'UMZCH, un courant continu traverse la bobine acoustique de la tête dynamique (DG), qui est le plus souvent à basse fréquence, connectée galvaniquement à la sortie de l'UMZCH. Si le courant est suffisant pour faire sauter le fusible, le courant alternatif est déconnecté de l'UMZCH. Cependant, c'est un moyen très simple, bien sûr. pas optimal, car avant que le fusible AC ne brûle, il est sous tension constante pendant un certain temps. Pour réduire le temps de fonctionnement, le courant nominal du fusible doit être trois fois inférieur au courant qui le brûle et plusieurs fois inférieur au courant maximal que le courant alternatif peut supporter.

A première vue, il n'y a pas de problèmes particuliers ici, puisqu'en cas de claquage d'un des transistors de l'étage de sortie UMZCH, la sortie aura une tension proche de la tension d'alimentation VC. Ainsi, à une tension de 32 V, le courant traversant le courant alternatif avec une résistance nominale de 4 ohms sera d'environ 8 A. et le fusible de 2 ampères remplira avec succès sa tâche. Mais que se passe-t-il si la sortie n'est pas du tout de 32 V, mais, disons, de 7 V ? Dans ce cas, le fusible de 2 ampères ne déconnectera pas les haut-parleurs de l'UMZCH, et la bobine mobile DG se réchauffera progressivement, ce qui peut entraîner sa panne.

De plus, la protection des haut-parleurs à l'aide de fusibles présente des distorsions thermiques, harmoniques et d'intermodulation, qui dégradent les indicateurs de qualité de l'ensemble de l'UMZCH [1]. Ces distorsions peuvent être minimisées en utilisant des fusibles de calibre élevé, mais la protection devient alors inefficace. De plus, cette méthode ne protège pas les haut-parleurs des vibrations infrasonores, qui peuvent endommager les diffuseurs du DG.

Une autre façon de protéger les haut-parleurs est l'utilisation de circuits électroniques spéciaux qui déterminent rapidement la présence d'une tension constante ou d'oscillations de fréquences infrasonores à la sortie de l'UMZCH et éteignent les haut-parleurs. Cependant, il peut arriver que si le VC tombe en panne (lorsque le système de protection CA est enregistré à partir de la même source d'alimentation que le VC) en raison d'une "chute de tension d'alimentation, le système de protection CA ne fonctionnera pas, mais cet inconvénient peut être éliminé en utilisant une source d'alimentation séparée pour le système de protection.

Quant à la protection du VC contre les surintensités, les deux mêmes méthodes sont ici possibles : fusibles et circuits électroniques. Cependant, les tentatives visant à protéger les dispositifs semi-conducteurs avec des fusibles sont inutiles : un semi-conducteur typique tombera en panne à cause d'une surintensité bien avant que le fusible ne fonde, seuls les circuits électroniques à grande vitesse peuvent fournir une protection fiable contre les surcharges.

Mais de tout ce qui précède, il ne s’ensuit pas que vous devez oublier les fusibles. Des fusibles sont souhaitables dans le circuit secondaire d'un transformateur de puissance afin de protéger contre la surchauffe lors d'un court-circuit dans un pont redresseur. Les fusibles secteur sont obligatoires. Les fusibles secteur et secondaire doivent être lents afin qu'ils ne sautent pas lors des surtensions dues à la charge des condensateurs de stockage et au courant de démarrage du transformateur à la mise sous tension.

Il convient également de mentionner la lutte contre les courants de démarrage de l'UMZCH. À cette fin, dans le puissant UMZCH, les systèmes de démarrage progressif (SPP, Soft Start) sont de plus en plus utilisés. Le but d'un démarrage progressif est de réduire le courant de démarrage, de prolonger la durée de vie des contacts de l'interrupteur secteur et d'éviter de faire sauter inutilement les fusibles secteur.

Dans les amplificateurs de puissance moyenne, le NTC peut être implémenté à l'aide d'une résistance à coefficient de température négatif (NTC). connecté en série avec l'enroulement primaire du transformateur secteur. Lorsque l'amplificateur est allumé, au fur et à mesure que la thermistance chauffe, sa résistance diminue de sa valeur initiale, relativement importante, jusqu'à presque zéro en quelques dixièmes de seconde, limitant ainsi la surtension. L'avantage de cette solution est l'utilisation d'un seul élément supplémentaire. Dans le même temps, le principal inconvénient du circuit SPP basé sur la résistance NTC est le refroidissement lent de la thermistance après la désactivation de l'UMZCH. Par conséquent, lorsque l'amplificateur est rallumé immédiatement après l'avoir éteint, la résistance NTC n'a pas le temps de refroidir et la surtension n'est que partiellement lissée.

Dans les équipements radio industriels et amateurs, les étages de limitation de courant sont largement utilisés, dans lesquels une résistance puissante est connectée en série avec l'enroulement primaire du transformateur de puissance pour lutter contre la surtension. Après un certain temps, cette résistance est shuntée par les contacts du relais [2J. Dans ce cas, l'inconvénient du circuit à résistance NTC n'est pas présent, mais la complexité du circuit de suppression des surtensions de courant augmente, tout comme son coût. Pour éviter les transitoires inductifs importants qui se produisent lorsque le transformateur est connecté au secteur, un circuit composé d'une résistance et d'un condensateur connectés en série est placé en parallèle avec l'enroulement primaire du transformateur ou les contacts de l'interrupteur secteur [3, 4].

Le système de protection UMZCH, dont le schéma est illustré à la fig. 1 est construit en gardant à l’esprit les remarques ci-dessus. Contrairement au schéma de protection de [5], il est plus simple. Le système de protection est alimenté par une source d'alimentation séparée (PS), réalisée sur les éléments T1, VD19, C13. La même IP agit comme une source de tension de veille (12 V), nécessaire pour alimenter le circuit de commutation (DD2, K1, SB1, etc.), ce qui vous permet d'allumer / éteindre l'UMZCH en appuyant sur un seul bouton sans fixation . De ce fait, il devient possible de contrôler l'état de l'amplificateur en appliquant une seule impulsion à la broche 1 de la fiche XP5, par exemple à partir d'un système de télécommande.

(cliquez pour agrandir)

Lorsque l'appareil est connecté au réseau, la tension de veille +12 V de la sortie du redresseur VD19, C13 est fournie au déclencheur D DD2, qui est réglé sur "11" à l'aide de la chaîne C19-H0. Cet état correspond à une tension d'environ +12 V sur la broche 2, qui maintient le transistor VT7 à l'état fermé. Par conséquent, la tension sur l'enroulement de navet K1 est nulle, les contacts K1.1 et K1.2 sont ouverts et l'UMZCH est hors tension. Lorsque le bouton SB1 est enfoncé brièvement sur la broche 3 DD2, une courte impulsion est générée qui change l'état de DD2 ("0ème sur la broche 2 DD2). Le transistor VT7 s'ouvre et commute le relais K1, les contacts du relais se ferment et connectent l'UMZCH au Parallèlement aux contacts repeK1.1 et K1.2, sont incluses les chaînes R21-C15 et R22-C16, qui amortissent les transitoires qui se produisent lorsque le transformateur de puissance est allumé.

Lorsque l'alimentation est appliquée au circuit de démarrage progressif (R20, SYU, VD16, VT6, K2, VD17, R23 ... R25), le condensateur SU est chargé lentement (environ 0,5 ... 1 s). Dès que la tension sur le SU devient suffisante pour ouvrir VT6, le relais K2 est activé et shunte la puissante résistance composite R23 avec ses contacts. ..R25. servant à amortir le courant d'appel lorsque l'UMZCH est allumé.

Dans le même temps, +12 V est fourni aux nœuds restants du circuit. Sur les éléments de R3. R4, C1. C2, VT1, VT3 (R5, R6, C3, C4. VT2, VT4) ont monté un comparateur à deux seuils, sur les éléments R3, C1, R4, C2 (R5, C3. R6. C4) - une infra-basse fréquence filtre. Les tensions de seuil sont d'environ +0.65 V et -0,65 V. La composante ou tension constante des oscillations infrasonores à la sortie de l'UMZCH est comparée à ces valeurs de seuil. Lorsque le niveau de seuil est dépassé, l'un des transistors est déverrouillé, à la suite de quoi le condensateur C6 est déchargé.

Le condensateur C6 est également déchargé en cas de fonctionnement de la protection de courant VK (VD1 ... VD8. R7 ... R10, VU1, VU2). Le seuil de protection de courant peut être ajusté en changeant la résistance R7 (R9). Avec les calibres indiqués, la protection de courant fonctionne à une tension entre les contacts 1.2 - 3, 4 ХРЗ (ХР4) d'environ 6 V, ce qui correspond à un courant de 6 A (si des résistances de 0,47 Ohm sont installées dans le circuit émetteur ou source de les transistors VK). Pour exclure le fonctionnement de la protection de courant aux pics de signal, il a une certaine inertie.

Puisqu'au moment de la mise sous tension, en raison des transitoires dans l'UMZCH, une composante constante avec un niveau dépassant la valeur seuil (0,65 V) peut apparaître en sortie, il est nécessaire de bloquer le fonctionnement du système de déconnexion de l'amplificateur de secteur (DD1.1, DD1.2, DD1.4). Pour cela, une chaîne R14-C8 est fournie. Jusqu'à ce que la tension en C8 atteigne le niveau "1" (environ 4 s), le fonctionnement du circuit de déclenchement est bloqué. Dans le cas où la durée des transitoires lorsque l'UMZCH est allumé dépasse 4 s, la constante de temps R14-C8 doit être augmentée.

Le système acoustique est connecté à la sortie de l'UMZCH avec un délai d'environ 12 s, ce qui est suffisant pour mettre fin complètement aux processus transitoires dans l'UMZCH. Le temps de retard est déterminé par la constante de temps du circuit R7-CXNUMX. Le courant alternatif est déconnecté de l'UMZCH dans les cas où la protection actuelle du VC est déclenchée ou si la composante constante à la sortie de l'UMZCH dépasse la valeur seuil.

Auteur : M. Shushnov, Novossibirsk

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