SU1084952A1 - Устройство защиты усилител мощности - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к усилитель ной технике, в частности к области защиты мощных транзисторных усилителей звуковых сигналов, выполненных по типовой трансформаторной или мостовой схеме. Известно устройство, позвол ющее ограничить рассе ние мощности на электронном приборе путем периодичес кой защиты электронного прибора от тока перегрузки tl. Недостатком данного устройства  вл етс  нечувствительность его к импульсным кратковременным изменени м сопротивлени  нагрузки, отсутствие элементов защиты от переходных процессов в момент включени  напр жени  питани . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устрой ство защиты усилител  мощности, содержащее ключ в цепи возбуждени  уси лител  мощности, датчик выходного тока и .датчик выходного напр жени , соединенные со входами сумматора 2 Недостатком известного устройства  вл етс  значительна  мощность рассе ни  на транзисторах усилител  мощности в режиме короткого замыкани . Цель изобретени  - уменьшение мощ ности рассе ни  при переходных процессах и в режиме короткого замыкани . Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройстве защиты усилител  мощности, содержащем ключ в цепи воз буждени  усилител  мощности, датчик выходного тока и датчик выходного напр жени , соединенные с входами сумматора, между выходом счетчика пи тани  и управл ющим входом ключа в цепи возбуждени  усилителд мoщнqcти включены последовательно соединенные врем задающа  цепь, пороговый элемен и релейный элемент, другой вход кото рого подключен к выходу сумматора, а параллельно выходу врем задающей цепи включен шунтирующий ключ, управ л ющий вход которого подключен к выходу релейного элемента. На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства защиты усилител  мощности; на фиг. 2 - принци пиальна  электрическа  схема реализации функциональной схемы устройст ва защиты усилител  мощности, вариант . Устройство защиты усилител  мощности (фиг. II содержит усилитель 1 мощности, датчик 2 выходного напр жени , датчик 3 выходного тока, сум матор 4, релейный элемент 5, порого вый элемент 6, ключ 7 в цепи возбуж дени  усилител  1 мощности, врем за дающую цепь 6,, шунтирующий ключ 9, источник 10 питани . Устройство защиты усилител  мощности (фиг. 2/ вводитс  в выходной двухтактный каскад усилител  мощности , содержащий транзисторы 11 и 12 одной структуры и транзисторы 13 и 14 другой структуры. Объединенные эмиттеры транзисторов 11 и 13, а также транзисторов 12 и 14 через соответствующие резисторы 15 и 16 подключены к первому выводу датчика 17 выходного напр жени , второй вывод которого соединен с соответствующей шиной 18 источника питани , коллекторы транзисторов 13 и 14 объединены и соединены через датчик 19 выходного тока с шиной 18 источника питани  и непосредственно - с эмиттером первого транзистора 20 релейного элемента , база которого через пр мосмещенный диод 21 соединена с первым выводом датчика 17 выходного напр жени  , а через пороговый элемент на стабилитроне 22 - с точкой соединени  конденсатора 23 и резистора 24, включенных между шинами 18 и 25 источника питани . Кроме того, база первого транзистора 20 релейного элемента через резистор 26 соединена с коллектором второго транзистора 27 релейного элемента и с точкой соединени  одних выводов, токоограничивающих резисторов 28 и 29, другие выводы которых соединены соответственно с базами , транзисторов 11 и 12, объединенные коллекторы которых и эмиттер второго транзистора 27 подключены к шине 25 источника питани , при этом коллектор первого транзистора 20 релейного элемента через резистор 30 соединен С базой второго транзистора 27 релейного элемента, а через диод 31 - с точкой соединени  конденсатора 23 и резистора 24. Диоды 32 и 33 включены соответственно между базами транзисторов 11, 13 и транзисторов 12 и 14, а базы транзисторов 13 и 14 соединены с вторичной обмоткой входного трансформатора 34. Работу устройства целесообразно рассмотреть на примере конкретной реализации функциональной схемы фиг. 1), представленной в виде принципиальной электрической схемы (фиг. 2), где транзисторы 11 - 14 (фиг. 21 соответствуют усилителю 1 мощности (фиг. 1, датчики 17 и 19 выходных напр жени  и тока соответственно (фиг. 2) - датчикам 2 и 3 выходных напр жени  и тока (фиг.1/ первый и второй транзисторы 20 и 27 релейного элемента (фиг. 2) выполн ют функцию сумматора 4, релейного элемента 5, шунтирующего ключа 9 (фиг. 1) f конденсатор 23 и резистор 24 (фиг. 2) - врем задающей цепи 8 фиг. 1); диоды 32, 33 (фиг. 2 ключ 7 в цепи возбуждени  усилител  Iмощности. Устройство работает следующим образом . Примем в качестве исходного состо ние устройства в момент подачи на него напр жени  питани . Дл  функ ционировани  устройства необходимо подать напр жени  возбуждени  и смещени  на базы транзисторов 11 - 14, что обеспечиваетс  при открытом состо нии диодов 32 и 33 и при протекании тока по двум идентичным цеп м положительна  шина 18 .источника пита ни  - вторична  полуобмотка входного трансформатора 34 - диоды 32, 33 резисторы 28, 29 - переход коллектор - эмиттер второго транзистора 27 релейного элемента - отрицательна  шина 25 источника питани . В исходном состо нии потенциалы базы и эмиттера первого транзистора 20 релейного элемента равны потенциалу положительной шины 18 источника питани , вследствие чего первый тра зистор 20 релейного элемента закрыт а следовательно, закрыт и второй транзистор 27 релейного элемента. В результате - -разорванной оказы ваетс  описанна  выше цепь подачи смещени  и возбуждени  транзисторов 11, 14 и в этом случае наведенное в вторичной обмотке напр жение, возни кающее при включении питани  на выходе предварительного усилител  вследствие перезар да блокировочных « переходных емкостей, не подаетс  на базы транзисторов 11-14. В исходном состо нии происходит зар д конденсатора 23 от источника питани  через резистор 24, Как только конденсатор 23 зар живаетс  до. порогового напр жени  открывани  стабилитрона 22, переход база - эмит тер первого транзистора 20 релейного элемента смещаетс  в пр мом направлении , поскольку его база оказываетс  соединенной с отрицательно зар женной обкладкой конденсатора 2 а эмиттер соединен с положительной шиной 18 источника питани . В результате первый транзистор 20 релейного элемента открываетс  и своим коллекторным током отпирает второй транзистор 27 релейного элемента . Благодар  положительной обрат ной св зи в схеме соединени  первого и второго транзисторов 20 и 27 релей ного элемента описанный процесс раз виваетс  лавинообразно и заканчиваетс  в тот момент, когда оба транзис тора вход т в режим насыщени , вслед ствие чего замыкаютс  описанные последовательные цепи подачи напр жени  возбуждени  на базы транзисторов II- 14: положительна  шина 18 источ ника питани  - вторичные полуобмртки трансформатора 34 - диоды 32 и 33 - токоограничивающий резистор 28 (291 - открытый переход коллектор эмиттер второго транзистора 27 релейного элемента - отрицательна  шина 25 источника питани . Как только открываетс  первый транзистор 2Q релейного элемента, конденсатор 23 разр жаетс  через его переход коллектор - эмиттер и диод 31, благодар  чему врем задающа  цепь 8 оказываетс  подготовленной к новому включению. В дальнейшем при работе усилител  в пределах допустимых режимов состо ни  элементов защиты не измен ютс , дл  чего величины сопротивлений датчика 17 выходного напр жени  и датчика 19 выходного тока подбираютс  такими, что значени  переменных составл ющих напр жений на них оказываютс  и «а эмиттерно-базовых переходах первого и второго транзисторов 20 и 27 релейного элемента не возникает напр жений. В случае возникновени  аварийной ситуации, какой  вл етс  перегрузка усилител  по выходу, когда сопротивление нагрузки оказываетс  меньше его номинальной величины, возрастает потребл емый выходыьпи.и транзисторами ток, в то врем  как напр жение на нагрузке измен етс  незначительно. Вследствие этого переменна  составл юща  напр жени  на датчике 19 выходного тока превышает напр жение иа датчике 17 выходного напр жени , и первый транзистор 20 рабочего элемента запираетс . Уменьшение его коллекторного тока  вл етс  причиной запирани  второго транзистора 27 ;релейного элемента. Этот процесс происходит лавинообразно и заканчиваетс  в момент, когда первый и второй транзисторы 20 и 27 вход т в режим отсечки, благодар  чему разрываетс  звено переход коллектор - эмиттер второго транзистора 27 релейного элемента описанной последовательной цепи подачи напр жений возбуждени  и смещени  транзисторов 11 - 14, диоды 32 и 33 закрываютс , а сам усилитель переходит в так называемое дежурное состо ние, отличающеес  от исходного наличием перегрузки в выходной цепи усилител . В дежурном состо нии вновь начинаетс  зар д конденсатора 23, оканчивающийс  открыванием стабилитрона 22, а также первого и второго транзисторов 20 и 27 релейного элемента подачей напр жени  и возбуждени  на базы транзисторов 11 - 14. Однако - если в этот момент потребл емый ими ток окажетс  больше номинального , вновь произойдет запирание первого и второго транзисторов 20 и 27 релейного элемента и возврат усилител  в держурное состо ние. ОпиcaHHwe процессы повтор ютс  в дежурном состо нии периодичес ки, с периодом , равным времени доэар да конденсатора 23 до напр жени  отпирани  стабилитрона 22. Таким образом, до момента ликвидации причины перегрузки усилител  1 мощности устройство защиты периодически провер ет режим работы усилител  и в случае аварийного режима разрывает цепь смещени  и возбуждени  транзисторов 11- 14.

В случае ликвидации причин аварийного режима цепь возбуждени  замыкаетс , а конденсатор 23 разр жаетс ,

Работа устройства защиты не нарушаетс  при изменени х температуры окружающей среды благодар  включению между датчиком 17 выходного напр жени  и базой первого транзистора 20 релейного элемента термокомпенсирующего диода 21. Надежность работы устройства защиты гарантируетс  стабильностью порога срабатывани  .ее регистрирующих элементов: таковым в устройстве  вл етс  порог запирани  первого транзистора 20 релейного элемента, открытого в рабочем состо нии .

При понижении температуры окружающей среды порог запирани , первого

J«

транзистора 20 релейного элемента возрастает, но одновременно увеличиваетс  и падение напр жени  на диоде 21, благодар  чему напр жение между базой и эмиттером первого транзистора 20 релейного элемента не измен етс , т.е. осуществл етс  термостабилизаци  режима работы устройства.

В предлагаемом усилитегпе исключаетс  возможность паразитной генерации на инфранизких частотах благодар  задержке момента включени  смещени  и возбуждени  транзисторов относительно момента включени  питани .

Введение цепей термокомпенсации транзисторов защиты, открытых в дежурном режиме, обеспечивает стаби 1изацию порога их срабатывани  при больших изменени х температуры окружающей среды.

Использование принципа отключени  напр жени  возбуждени  транзисторов при авари х дает возможность использовать один предварительный усилитель дл  раскачки нескольких мощных, поскольку обеспечиваетс  полное отключение аварийного блока и исключаетс  его вли ние на остальные , а также уменьшить мощность рассе ни  при переходных процессах и в режиме короткого замыкани .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ УСИЛИТЕЛЯ. МОЩНОСТИ, содержащее ключ в цепи возбуждения усилителя мощности, датчик 'выходного тока и датчик выходного напряжения, соединенные с входами сумматора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения мощности рассеяния при переходных процессах и в режиме короткого замыкания, между выходом источника питания и управляющим входом ключа в цепи возбуждения усилителя мощности включены последовательно соединенные времязадающая цепь, пороговый элемент и релейный элемент, другой вход которого подключен к выходу сумматора, а параллельно выходу времязгдающей цепи включен шунтирующий ключ, управляющий вход которого подключен к выходу релейного элемента. £