Схемы защиты акустики усилителя от щелчков и постоянного напряжения

Щелчки в динамиках стереосистемы никак не обрадуют. Рассмотрим пару схем, которые решают этот вопрос. Попутно обеспечим систему защиты громкоговорителей от повреждения постоянным током. Относительно простое устройство нетрудно спаять своими руками.

Схема задержки включения громкоговорителей

 

Данное устройство представляет собой простую и полезную схему, предназначенную для усилителей мощности звука. Оно предотвращает неприятные шумы в динамиках. Причиной их возникновения являются переходные состояния, связанные, прежде всего, с зарядкой емкости на пути прохождения сигнала.

Эффективным способом устранения таких шумов является использование схемы с реле, которое подключает динамики к выходу усилителя с задержкой в ​​несколько секунд и отключает их как можно скорее после выключения сетевого напряжения. Данное устройство можно встроить практически в любой усилитель с питанием от сети переменного тока 220 В. Используемые реле имеют контакты с номинальной нагрузкой 10 А каждое, что позволяет коммутировать мощность до 2×500 Вт.

Основные параметры схемы защиты громкоговорителей:

  • время задержки включения динамиков около 1…3 с;
  • максимальная выходная мощность усилителя 2×500 Вт;
  • источник питания 220 В переменного тока.

Как работает реле защиты динамиков

Принципиальная схема представлена ​​на рисунке ниже. В данном случае используется переменное напряжение 24 В непосредственно от сетевого трансформатора ТS1. Напряжение со вторичной обмотки первоначально выпрямляется с помощью моста из диодов D1…D4.

Конденсатор фильтра С2 имеет очень маленькую емкость и нагружен резисторными делителями R1, R6. В результате на С2 возникают значительные пульсации, и что немаловажно, напряжение на нем быстро падает после отключения сетевого напряжения. Эта функция используется для скорого отключения громкоговорителей при выключении сетевого питания. Конденсатором основного фильтра является конденсатор С1, подключенный через диод D5.

После включения сетевого напряжения конденсаторы С1 и С2 быстро заряжаются. Транзистор Т1 открывается и соединяет базу транзистора Т2 с общим проводом. Это позволяет зарядить конденсатор С3 через резистор R3. Сопротивление R7 не оказывает влияния на заряд, поскольку два параллельно включенных перехода база-эмиттер Т4 и Т5 поддерживают во время зарядки напряжение на R7 примерно 1,2 В.

Транзисторы Т4 и Т5 открыты во время зарядки С3. Открытый транзистор Т5 соединяет базу Т3 с землей. Напряжение на коллекторе Т5 практически равно потенциалу земли. Увеличение напряжения на конденсаторе С3 и базе Т6 также вызывает увеличение напряжения на эмиттере Т6, при этом напряжение на эмиттере Т6 делится: большая его часть приходится на обмотки реле, меньшая часть — на резисторе R5.

Через несколько секунд после включения питания напряжение на реле увеличится настолько, что они замкнут контакты и подключат динамики к выходу усилителя. Напряжение на С3 продолжает расти, и что немаловажно, по мере продолжения заряда ток, протекающий через R3, уменьшается. Ток, протекающий в цепи базы Т4 и Т5, также уменьшается.

Когда конденсатор С3 почти полностью заряжен, зарядный ток настолько мал, что ток базы Т4 уменьшается до нуля и транзисторыТ4, Т5 закрываются. До этого транзистор Т5 замыкал базу Т3 на корпус, и по катушкам реле протекал ток, близкий к номинальному.

Когда закрывается Т5, срабатывает схема энергосбережения. При этом используется тот факт, что ток удержания реле в несколько раз ниже тока его включения. Поэтому после срабатывания реле можно смело снижать ток и напряжение на реле. Это достигается с помощью T3 и R8, которые вместе с T6 образуют стандартную цепь источника тока. Падение напряжения на R8 вызывает частичное открытие Т3 и, таким образом, снижает напряжение на С3 и реле настолько, чтобы поддерживать напряжение на R8 примерно 0,7 В.

Сборка и настройка платы

Устройство собрано на печатной плате, конструкция которой показана на следующем рисунке. Титульное фото облегчит сборку. Все составляющие умещаются на односторонней печатной плате размерами 41×120 мм.

Сборку схемы защиты громкоговорителей начинают с впаивания в плату резисторов и других мелких элементов, а заканчивают установкой электролитических конденсаторов, реле, разъемов и трансформатора. После сборки устройства нужно очень внимательно проверить, не были ли элементы припаяны в неправильном направлении или в неправильных местах и ​​не были ли закорочены контактные площадки при пайке.

К разъему Х1 следует подключить сетевое напряжение 220 В. Правильно собранная схема сразу заработает исправно, только время задержки при первом включении может оказаться больше ожидаемого. На месте установки выходные разъемы усилителя колонки/динамика следует подключить через разъемы Х2 и Х3.

Список компонентов устройства

РЕЗИСТОРЫ:

  • R1…R4, R7 — 22 кОм;
  • R5 — 330 Ом;
  • R6 — 1 кОм;
  • R8 — 68 Ом.

КОНДЕНСАТОРЫ:

  • C1 — 470 мкФ/63 В;
  • C2 — 1 мкФ/100 В;
  • C3 — 220 мкФ/63 В.

ПОЛУПРОВОДНИКИ:

  • D1…D5 — 1N4007;
  • D6, D7 — 1N4148;
  • Т1, Т2 — BC547;
  • Т2…Т4, Т6 — 2N5551.

ПРОЧЕЕ:

  • F1 — 100 мА;
  • PК1, PК2 — HF3FF, G5LE или аналогичное 24 В;
  • TS1 — TSZZ 2/015MP или аналогичный 24 В:
  • X1 — АРК2/5.0;
  • X2, X3 — АРК2/7.5.

Защита акустики от щелчков и постоянного напряжения

Рассмотрим конструкции двух универсальных модулей, защищающих подключенные к усилителям мощности звука динамики или наушники от постоянного напряжения и щелчков при включении/выключении питания. Устройства не ухудшают качество аудиосигнала.

Принципиальные схемы обоих вариантов модулей представлены ниже. Они имеют разные выходные цепи и печатные платы. Система защиты акустики работает путем отключения наушников или динамиков с помощью реле при включении, выключении или протекании постоянного тока.

Как работает защита динамиков и наушников

Схема защиты акустики от шума (щелчков) работает за счет задержки подключения и быстрого отключения выхода усилителя от динамиков или наушников при включении и выключении основного силового трансформатора. Эту функцию выполняют элементы от разъема JP1 и выпрямительного моста В1 до транзистора и электромагнитного реле.

Схема питается от вторичной обмотки трансформатора, подключенного к разъему JP1. Емкость конденсатора С4 выбирается так, чтобы не вносить задержек при быстром отключении, но в то же время достаточно большим, чтобы реле надежно включалось. Светодиодный индикатор LED1 подтверждает наличие питания.

Резистор R15 подбирается в зависимости от напряжения питания, цвета светодиода и ожидаемой яркости светодиода. Резистор R11 является дополнительной нагрузкой, разряжающей конденсатор С11, которая ускоряет отключение преобразователей. Его значение опять-таки может быть подобрано экспериментально, а может и не устанавливаться. При необходимости сопротивление R11 не должно быть менее нескольких килоом.

Задержка включения и выключения динамиков реализована цепью резистор R10 – конденсатор С3. Напряжение на конденсаторе медленно увеличивается, открывая канал МОП-транзистора. Ток стока в конечном итоге становится достаточно большим, чтобы переключить контакты реле.

Стабилитрон на 15 В защищает затвор от слишком высокого напряжения (допустимое U GS ±20 В), которое может привести к повреждению транзистора при слишком высоком напряжении питания. Кремниевый диод D5 ускоряет разряд конденсатора С3 после отключения питания, так что в случае кратковременного отключения питания трансформатора возникает некоторая задержка после его повторного включения.

Нормально разомкнутые (НО) контакты реле подключаются между выходом усилителя и преобразователями (наушниками или динамиками). Как видно на схемах, к усилителю также подключены резисторы R5 и R6, а затем конденсаторы С1 и С2 (они образуют биполярный конденсатор емкостью 0,5×С1, поскольку С1=С2). Эти элементы представляют собой фильтр нижних частот с частотой среза в доли герца.

Ненулевое напряжение на выходе фильтра указывает на наличие опасной постоянной составляющей, которая в лучшем случае увеличивает искажения, вносимые динамиками или наушниками, и приводит к ограничению динамики, а в худшем – приводит к их повреждению. После фильтра подключены две взаимодополняющие цепи на биполярных транзисторах.

Когда абсолютное значение напряжения на выходе фильтра станет достаточно высоким (1,1…1,3 В), одна из этих цепей сработает и одна из оптопар также сработает. Открытая оптопара закоротит затвор полевого МОП-транзистора на землю, который заставит разомкнуться контакты реле. Резистор R9 ограничивает ток разряда конденсатора С3 и не влияет на работу Q3.

Резисторы R3 и R4 можно использовать для расширения диапазона допуска напряжения на выходе фильтра, но обычно они не устанавливаются. Резистор R14 можно использовать, когда мы питаем реле более высоким напряжением, близким к верхнему пределу, разрешенному производителем. Это уменьшит падение напряжения на катушке. В противном случае вместо него устанавливаем перемычку.

Версия для защиты громкоговорителей включает в себя относительно мощное реле (допустимая нагрузка на контакты 250 В/8 А) с двумя парами контактов и усиленные дорожки печатной платы, выдерживающие большой ток. Реле с такими параметрами обеспечит защиту и мощного сабвуфера.

Вариант с наушниками включает в себя миниатюрное реле, поскольку ток, протекающий через наушники, мал. Также имеется возможность установки стандартного стереоразъема диаметром 6,3 мм непосредственно на плату.

Резисторов R12 и R13 в акустической версии нет. Производители наушников предполагают, что их продукция будет работать последовательно с резисторами порядка 10…100 Ом. Эти резисторы предназначены для предотвращения протекания большого тока, вызванного коротким замыканием, когда вилка вставляется в разъем.

В усилителе для наушников использованы два металлизированных резистора 1% мощностью 0,5 Вт, сопротивлением 68,1 Ом. На фото выше представлен модуль защиты, работающий в усилителе. Он запитан от трансформатора с выходным напряжением 15 В.

Сборка и настройка устройства

Схема защиты может питаться в широком диапазоне напряжения переменного тока. Исходя из его значения, следует выбирать и рабочее напряжение катушки реле. Коррекцию выполняем, подбирая резистор R14, как указано выше. Также необходимо, исходя из напряжения питания, подобрать резистор R10 и конденсатор С3, которые отвечают за задержку включения реле. При большем напряжении питания транзистор включит реле раньше. При текущих значениях элемента и питании примерно 15 В задержка составляет примерно 2 секунды.

Обратите внимание на источник питания части обнаружения компонентов постоянного напряжения, подключенной к источнику питания усилителя мощности (верхняя половина схемы). Напряжение на нее не обязательно должно подаваться с той же обмотки, от которой мы питаем схему задержки переключения акустики. Если у нас есть гальваническая развязка между этими источниками, то после подключения системы защиты она будет сохраняться благодаря использованию оптопар.

В случае усилителя, питающегося от высокого напряжения, может потребоваться коррекция номиналов резисторов R7 и R8, ограничивающих ток диодов оптопары. Эти диоды не могут быть повреждены, когда один из транзисторов Q1 или Q2 насыщен.

Списки элементов для двух систем

Перечень элементов модуля защиты динамиков.

  • Резисторы (SMD 0805):
  • R1, R2 — 33 кОм;
  • R3, R4, R11 — не устанавливать (описание в тексте);
  • R5, R6 — 22 кОм (THT);
  • R7…R9 — 4,7 кОм;
  • R10 — 1 МОм;
  • R14 — 0 Ом (описание в тексте);
  • R15 — описание в тексте.

Конденсаторы:

  • C1, C2 — 47 мкФ/25 В (танталовые);
  • C3 — 10 мкФ/25 В (электролитические);
  • C4 — 47 мкФ/63 В (электролитические);
  • C5…C7 — 100 нФ.

Полупроводники :

  • D1…D3, D5 — 1N4148;
  • D4 — стабилитрон 15 В/0,4 Вт (THT);
  • B1 — DF06S (выпрямительный мост SMD);
  • OK1 — LTV827 (оптопара, DIP8);
  • Q1 — BC846;
  • Q2 — BC858;
  • Q3 — IRF520 или аналогичный.

Прочее:

  • REL1 — Реле RM84P12 или аналогичное;
  • Гнездо DIP8 – 1 шт.

Перечень элементов модуля защиты наушников.

Резисторы (SMD 0805):

  • R1, R2 — 33 кОм;
  • R3, R4, R1 — не монтировать – описание в тексте;
  • R5, R6 — 22 кОм (THT);
  • R7…R9 — 4,7 кОм;
  • R10 — 1 МОм;
  • R12, R13 — 68,1 Ом/1% (THT, 0,5 Вт);
  • R14 — 0 Ом (описание в тексте);
  • R15 — описание в тексте.

Конденсаторы:

  • C1, C2 — 47 мкФ/25 В (танталовые);
  • C3 — 10 мкФ/25 В (электролитические);
  • C4 — 47 мкФ/63 В (электролитические);
  • C5…C7 — 100 нФ.

Полупроводники:

  • D1…D3, D5 — 1N4148 (SMD);
  • D4 — стабилитрон 15 В/0,4 Вт (THT);
  • B1 — DF06S или аналогичный (выпрямительный мост);
  • OK1 — LTV827 (двойной оптрон, DIP8);
  • Q1 — BC846;
  • Q2 — BC858;
  • Q3 — IRF520 (или аналогичный).

Прочее:

  • REL1 — реле, например, AZ850-12;
  • гнездо DIP8 – 1 шт.
Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: