Рассматриваемое защитное устройство, подключаемое между выходом аудиоусилителя и акустическими системами (АС), подключает их с задержкой в несколько секунд, отключает сразу после отключения питания и предотвращает попадание любой составляющей постоянного тока, предохраняя динамические головки от повреждения.
Так как предлагаемая схема может быть легко адаптирована к большинству УМЗЧ, она заслуживает названия «универсальная». Принципиальная схема, приведённая в статье, относятся к прототипу, установленному на усилителе мощностью 50 Вт при 8 Ом и напряжении питания ±35 В.
Эту схему можно легко адаптировать к другим напряжениям питания и, следовательно, к другим УМЗЧ. Соответствующие значения для R3, R4, R15, R6 и R19, а также рабочие напряжения для C2 и C3 и выбор VD9, VD17, VT2, VT1 и VT3 приведены в таблице.
Принцип работы схемы
При включении усилителя напряжение на соединении мостового выпрямителя VD1 и диода VD2 через резистор R1 быстро заряжает конденсатор С1.
Когда достигается верхнее пороговое напряжение DD1.1, его выход становится низким. В этот момент C4 постепенно заряжается через R5, и как только напряжение на нем достигает требуемого значения, выход DD1.2 становится высоким и включаются реле K1 и K2 через транзисторы VT1 и VT3.
Этот процесс производит задержку около 7 с. Чтобы была уверенность, что выход DD1.2 изначально находится на низком уровне, начальное напряжение на C4 должно быть равно нулю. Таким образом, этот конденсатор подключён непосредственно к шине +5 В.
Эта схема работает по принципу определения порогов напряжения, поэтому и выбран триггер Шмитта на четырёх элементах 2И-НЕ.
DD1.3 инвертирует сигнал управления реле и подаёт его на один вход DD1.4, который затем работает как генератор, заставляя светодиод VD13 мигать с частотой около 4 Гц в течение периода задержки.
Как только сигнал управления реле становится высоким и реле включаются, генератор DD1.4 отключается, а светодиод продолжает гореть постоянно. Светодиод питается напрямую от высоковольтной шины через резистор R15, который ограничивает ток через него до 10 мА. Как показано в таблице выше, значение R15 зависит от напряжения питания и, следовательно, от мощности усилителя, к которому должна быть подключена схема защиты.
Как только сеть отключается, на выходе DD1.1 устанавливается высокий уровень, а конденсатор C4 быстро разряжается через VD3, что приводит к тому, что выход DD1.2 становится низким, а реле K1 и K2 сразу же отключаются. Таким образом, нагрузка усилителя мгновенно отключается, а схема повторно переходит в начальный режим, чтобы обеспечить требуемую задержку при следующем включении питания от сети.
Обнаружение любой составляющей постоянного тока осуществляется DA1, счетверённым компаратором LM339. Цепи C11/R9 и C16/R12 действуют как фильтры нижних частот: они очень сильно ослабляют звуковой сигнал, но, если на выходе усилителя присутствует постоянное напряжение, оно будет подаваться на входы компаратора DA1.
Если постоянная составляющая превысит ±3,75 В, по крайней мере один из компараторов выдаст «низкий» сигнал и, таким образом, отключит соответствующий транзистор управления реле. Акустическая система будет оставаться изолированной до тех пор, пока сохраняется неисправность.
Этот сигнал также вызовет протекание тока через светодиоды VD10 или VD16, указывая на срабатывание защиты. Стабилитроны VD11…VD15 обеспечивают защиту от перенапряжения на входах компаратора. Целесообразно убедиться, что R9 и R16 действительно правильно подключены к выходам усилителя, а не к контактам реле, питающим громкоговорители.
Важной особенностью схемы является то, что питание снимается непосредственно с клемм силового трансформатора усилителя, перед выпрямителем и сглаживающими конденсаторами. Это напряжение выпрямляется диодным мостом VD1 и подаётся через VD2 на конденсатор сглаживающий конденсатор C2 470µ.
Питание реле и светодиода берётся непосредственно через этот конденсатор. Диод VD2 позволяет изолировать конденсатор С2, как только пропадает сетевое питание: поэтому при выключении усилителя на входе DD1.1 нулевое напряжение, и реле гарантированно выключены.
Линии +10 В и +5 В регулируются стабилитронами VD4 и VD5, а VD6 и VD7 стабилизируют шину -10 В, питающую компаратор DA1. Использование двух последовательных стабилитронов ограничивает мощность, которую должен рассеивать каждый из них.