CN201479079U - 功率放大器短路保护装置 - Google Patents

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Abstract

一种功率放大器短路保护装置，包括：功放输出端，短路保护驱动信号端，扬声器，其特征是还包括：切换电路和比较器电路；切换电路的输入端接所述功放输出端、切换电路的输出端接所述扬声器、切换电路的控制端接所述短路保护驱动信号端，比较器电路的输入端接切换电路的检测信号端、比较器电路的输出端接切换电路的控制信号端。本实用新型具有在线检测负载阻抗的功能，使用过程中，在负载短路故障没消除前，继电器不会吸合，功放管不会反复被大电流冲击，只有检测到短路消除时才会释放对输出继电器的控制，从而提高功放的使用寿命。

Description

功率放大器短路保护装置
技术领域
本实用新型属于保护功率放大器用的电路装置，涉及一种功率放大器短路保护装置，适用于所有音频功率放大器作保护装置。
背景技术
作为功率放大器，短路保护装置是必定需要的，现有技术中，保护电路装置一般采用这样两种方式：一种是短路保护起动后，必须按一下起动开关才能恢复；另一种保护起动后延时一段时间后自动恢复。这两种方式都存在不足，前者要人工干预，使用不方便，后一种虽然自动恢复但如果短路故障还在，机器又会再次保护，这样不停地循环动作，功放管反复受到大电流冲击，时间一长，就会烧管。
发明内容
本实用新型的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种简单、可靠、能够适用于普通音频功率放大器的功率放大器短路保护装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种功率放大器短路保护装置，包括：功放输出端，短路保护驱动信号端(或称受保护功放的短路触发信号端)，扬声器，其特征是还包括：切换电路和比较器电路；切换电路的输入端接所述功放输出端、切换电路的输出端接所述扬声器、切换电路的控制端接所述短路保护驱动信号端，比较器电路的输入端接切换电路的检测信号端、比较器电路的输出端接切换电路的控制信号端。
本实用新型的技术解决方案中：所述切换电路由输出继电器JQ1，三级管Q4、Q5，二极管D1、D2、D5，电阻R11、R14、R16，电容C4、C5组成；输出继电器JQ1的常开端接功放输出端、动刀端接扬声器，二极管D1的负端接短路保护驱动信号端，二极管D1的正端接到电容C5正端、电阻R11、R14的一端和三级管Q4的基极，三级管Q4的集电极接三级管Q5的基极、发射极接二极管D2的正极，三级管Q5的集电极接R16的一端、发射极接输出继电器JQ1的线圈一端和二极管D5的正端，二极管D2的负极、电阻R11、R16的另一端和C5的负极接地，电阻R14另一端接+15V电源，输出继电器JQ1线圈的另一端和二极管D5的负端接+15V电源，电容C4正端接+15V电源、负端接地。
本实用新型的技术解决方案中：所述比较器电路由三端稳压器IC(7805)U2，比较器IC(LM339)U1，电阻R3、R9、R10、R15，二极管D3、D4组成；三端稳压器IC U2的1脚接+15V电源、U2的2脚接地、U2的3脚接电阻R3、R9、R15的公共端且同时接比较器IC U1的8脚，电阻R9的另一端和比较器IC U1的3、5脚接输出继电器JQ1的常闭端，电阻R3的另一端接电阻R10一端和比较器IC U1的2、6脚，电阻R10的另一端和比较器IC U1的4脚接地，比较器IC U1的1脚接二极管D3的负端，二极管D3的正端接三级管Q4的基极，比较器ICU1的7脚接到二极管D4的负端，二极管D4的正端接R15的另一端。
本实用新型的技术解决方案中：通过调整电阻R3、R10来调整比较器U1A的启动电压值(对应于负载阻抗低于多少就等同于短路的起动阻抗)。
本实用新型的技术解决方案中：所谓检测信号是经过U2稳压的5V直流电压再经过电阻R9加到JQ1常闭端的直流信号，通过与负载的分压得到的电压值送到比较器U1A的负输入端与U1A正输入端的基准电压比较，决定U1A的输出是高电位还是低电位。由比较器U1A的输出电平决定对继电器驱动电路电容C5放电与否，进而控制继电器JQ1的吸合。
本实用新型的原理简述：当功放上电时由于切换电路中继电器JQ1驱动电路的延时特性，JQ1不会马上吸合。U2为稳压电路，提供比较器的电源，并通过电阻R3和R10分压为比较器U1A设定负载短路与否的判断基准电压。而这时检测电压通过R9到JQ1常闭端加到了负载上，并与负载分压，用分压后的电压作为判断负载短路与否的依据。此时如果负载阻抗正常，则检测电路比较器U1A 1脚输出高电位，对切换电路不起作用，电容C5在R14充电达到Q4启动电压后导通，进而晶体管Q5导通，JQ1吸合，负载经动刀接到继电器常开触点上，与功放输出连通，检测信号断开，功放开始正常工作。如果检测到负载阻抗低于设定值(相当于短路)，则检测电路比较器U1A 1脚输出低电位，通过D3对切换电路电容C5放电，使得Q4基极电位达不到导通电压，晶体管Q5亦无法导通，继电器不会吸合，起到保护功放的作用。当在工作中负载短路时，功放的短路触发电路通过D1对切换电路电容C5放电，Q4的基极电位下降，Q4截止，进而使继电器JQ1断开，JQ1动刀又与接在继电器常闭触点的检测信号接通，检测电路又开始工作。并根据故障情况实现对切换电路继电器的控制。
U1B和D4、R15组成指示电路，当负载短路时，LED将会点亮。
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点：
(1)采用本实用新型，具有在线检测负载阻抗的功能，开机时会检测负载阻抗，如果阻抗低于设定值，输出继电器就不会吸合，以保护功放不会受损；在使用过程中，如果出现负载短路故障，功放短路保护电路触发输出继电器断开后，又进入在线检测状态，如果短路故障不消除，它就控制输出继电器始终不吸合，从而保护功放管不会反复被大电流冲击，只有检测到短路消除时才会释放对输出继电器的控制，从而大大提高功放的使用寿命；
(2)本实用新型设计的关键之一在于将负载接到继电器动刀上、巧妙利用了继电器常闭触点来加载检测信号到负载上，关键之二在于利用了扬声器负载的直流特性(既功放到低音扬声器之间没有隔离电容)，简单地加一直流电压，直接取其与装置内电阻R9的分压就可以判断负载是否短路，而小的直流电流完全不会对扬声器造成影响，也不会有可闻的声音发出；
(3)本实用新型结构简单，成本低，实用性强。
附图说明
图1为本实用新型实施例的原理框图；
图2为本实用新型实用实例的电路原理图。
具体实施方式
实施例1：参见各附图。
一种功率放大器短路保护装置，包括：功放输出端，短路保护驱动信号端(或称受保护功放的短路触发信号端)，扬声器，还包括：切换电路和比较器电路；切换电路的输入端接所述功放输出端、切换电路的输出端接所述扬声器、切换电路的控制端接所述短路保护驱动信号端，比较器电路的输入端接切换电路的检测信号端、比较器电路的输出端接切换电路的控制信号端；
所述切换电路由输出继电器JQ1，三级管Q4、Q5，二极管D1、D2、D5，电阻R11、R14、R16，电容C4、C5组成；输出继电器JQ1的常开端接功放输出端、动刀端接扬声器，二极管D1的负端接短路保护驱动信号端，二极管D1的正端接到电容C5正端、电阻R11、R14的一端和三级管Q4的基极，三级管Q4的集电极接三级管Q5的基极、发射极接二极管D2的正极，三级管Q5的集电极接R16的一端、发射极接输出继电器JQ1的线圈一端和二极管D5的正端，二极管D2的负极、电阻R11、R16的另一端和C5的负极接地，电阻R14另一端接+15V电源，输出继电器JQ1线圈的另一端和二极管D5的负端接+15V电源，电容C4正端接+15V电源、负端接地；
所述比较器电路由三端稳压器IC(7805)U2，比较器IC(LM339)U1，电阻R3、R9、R10、R15，二极管D3、D4组成；三端稳压器IC U2的1脚接+15V电源、U2的2脚接地、U2的3脚接电阻R3、R9、R15的公共端且同时接比较器IC U1的8脚，电阻R9的另一端和比较器IC U1的3、5脚接输出继电器JQ1的常闭端，电阻R3的另一端接电阻R10一端和比较器IC U1的2、6脚，电阻R10的另一端和比较器IC U1的4脚接地，比较器IC U1的1脚接二极管D3的负端，二极管D3的正端接三级管Q4的基极，比较器ICU1的7脚接到二极管D4的负端，二极管D4的正端接R15的另一端。
该实施例的工作原理：当功放上电时由于切换电路中继电器JQ1驱动电路的延时特性，JQ1不会马上吸合。U2为稳压电路，提供比较器的电源，并通过电阻R3和R10分压为比较器U1A设定负载短路与否的判断基准电压。而这时检测电压通过R9到JQ1常闭端加到了负载上，并与负载分压，用分压后的电压作为判断负载短路与否的依据。此时如果负载阻抗正常，则检测电路比较器U1A 1脚输出高电位，对切换电路不起作用，电容C5在R14充电达到Q4启动电压后导通，进而晶体管Q5导通，JQ1吸合，负载经动刀接到继电器常开触点上，与功放输出连通，检测信号断开，功放开始正常工作。如果检测到负载阻抗低于设定值(相当于短路)，则检测电路比较器U1A 1脚输出低电位，通过D3对切换电路电容C5放电，使得Q4基极电位达不到导通电压，晶体管Q5亦无法导通，继电器不会吸合，起到保护功放的作用。当在工作中负载短路时，功放的短路触发电路通过D1对切换电路电容C5放电，Q4的基极电位下降，Q4截止，进而使继电器JQ1断开，JQ1动刀又与接在继电器常闭触点的检测信号接通，检测电路又开始工作。并根据故障情况实现对切换电路继电器的控制。
U1B和D4、R15组成指示电路，当负载短路时，LED将会点亮。
本实用新型不限于上述实施例，本实用新型技术解决方案中所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (3)

1.一种功率放大器短路保护装置，包括：功放输出端，短路保护驱动信号端，扬声器，其特征是还包括：切换电路和比较器电路；切换电路的输入端接所述功放输出端、切换电路的输出端接所述扬声器、切换电路的控制端接所述短路保护驱动信号端，比较器电路的输入端接切换电路的检测信号端、比较器电路的输出端接切换电路的控制信号端。
2.按权利要求1所述的功率放大器短路保护装置，其特征是：所述切换电路由输出继电器JQ1，三级管Q4、Q5，二极管D1、D2、D5，电阻R11、R14、R16，电容C4、C5组成；输出继电器JQ1的常开端接功放输出端、动刀端接扬声器，二极管D1的负端接短路保护驱动信号端，二极管D1的正端接到电容C5正端、电阻R11、R14的一端和三级管Q4的基极，三级管Q4的集电极接三级管Q5的基极、发射极接二极管D2的正极，三级管Q5的集电极接R16的一端、发射极接输出继电器JQ1的线圈一端和二极管D5的正端，二极管D2的负极、电阻R11、R16的另一端和C5的负极接地，电阻R14另一端接+15V电源，输出继电器JQ1线圈的另一端和二极管D5的负端接+15V电源，电容C4正端接+15V电源、负端接地。
3.按权利要求1或2所述的功率放大器短路保护装置，其特征是：所述比较器电路由三端稳压器IC U2，比较器IC U1，电阻R3、R9、R10、R15，二极管D3、D4组成；三端稳压器IC U2的1脚接+15V电源、U2的2脚接地、U2的3脚接电阻R3、R9、R15的公共端且同时接比较器ICU1的8脚，电阻R9的另一端和比较器IC U1的3、5脚接输出继电器JQ1的常闭端，电阻R3的另一端接电阻R10一端和比较器IC U1的2、6脚，电阻R10的另一端和比较器IC U1的4脚接地，比较器IC U1的1脚接二极管D3的负端，二极管D3的正端接三级管Q4的基极，比较器ICU1的7脚接到二极管D4的负端，二极管D4的正端接R15的另一端。
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