Sistema de proteção UMZCH. Esquema, descrição

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Atualmente, qualquer amplificador de potência de audiofrequência moderno (UMPA) contém um sistema para proteger o estágio de saída (VC) de sobrecorrente em caso de curto-circuito na carga (SC) ou baixa resistência do sistema de alto-falantes (AS). O mesmo sistema protege os alto-falantes da tensão constante na saída do UMZCH e das flutuações nas frequências infra-sônicas. Além disso, o UMZCH de alta qualidade fornece um atraso na conexão do alto-falante à saída UMZCH (durante processos transitórios), o que é necessário para proteger o alto-falante de cliques quando ligado, bem como a desconexão automática do UMZCH de rede em caso de mau funcionamento.

Uma das maneiras mais simples e comuns de proteger os alto-falantes de um componente constante na saída do UMZCH é conectar um fusível em série com o alto-falante. Na presença de uma tensão constante na saída do UMZCH, uma corrente contínua flui através de um cabeçote dinâmico (DG) conectado galvanicamente à saída do UMZCH, na maioria das vezes de baixa frequência. Se a corrente for suficiente para queimar o fusível, o alto-falante será desconectado do UMZCH. Porém, de uma forma tão simples, é claro. não é o ideal, pois antes que o fusível queime, a CA fica sob tensão constante por algum tempo. Para reduzir o tempo de resposta, a corrente nominal do fusível deve ser três vezes menor que a corrente que o queima e várias vezes menor que a corrente máxima que a CA pode suportar.

À primeira vista, não há problemas particulares aqui, pois em caso de quebra de um dos transistores do estágio de saída do UMZCH, a tensão de saída estará próxima da tensão de alimentação do VC. Assim, a uma tensão de 32 V, a corrente através de um alto-falante com resistência nominal de 4 Ohms será de cerca de 8 A. e um fusível de 2 A completará sua tarefa com sucesso. Mas e se a saída não for de 32 V, mas, digamos, de 7 V? Nesse caso, o fusível de 2 A não desconectará o alto-falante do UMZCH e a bobina de voz do DG aquecerá gradativamente, o que pode levar à sua falha.

Além disso, a proteção dos alto-falantes por meio de fusíveis apresenta distorções térmicas, harmônicas e de intermodulação, que pioram os indicadores de qualidade de todo o UMZCH [1]. Esta distorção pode ser minimizada usando fusíveis com uma corrente nominal mais elevada, mas a proteção torna-se ineficaz. Além disso, este método não protege os alto-falantes contra vibrações infrassônicas, que podem danificar os difusores DG.

Outra forma de proteger os alto-falantes é usar circuitos eletrônicos especiais que detectam rapidamente a presença de tensão constante ou flutuações de frequência infrassônica na saída UMZCH e desligam o alto-falante. No entanto, pode acontecer que se o VC falhar (quando o sistema de proteção CA é escrito a partir da mesma fonte de energia que o VC) devido a uma queda de tensão na fonte de alimentação, o sistema de proteção CA não funcionará, mas esta desvantagem pode ser eliminada por usando uma fonte de alimentação separada para o sistema de proteção.

Quanto à proteção do VC contra sobrecorrente, os mesmos dois métodos são possíveis aqui: fusíveis e circuitos eletrônicos. No entanto, as tentativas de proteger dispositivos semicondutores com fusíveis são inúteis: um semicondutor típico irá falhar devido à sobrecorrente muito antes de o fusível derreter; apenas circuitos eletrônicos de alta velocidade podem fornecer proteção confiável contra sobrecarga.

Mas de tudo o que foi dito acima, não significa que você precise esquecer os fusíveis. Os fusíveis são desejáveis no circuito do enrolamento secundário de um transformador de potência para proteger contra superaquecimento durante um curto-circuito na ponte retificadora. Os fusíveis da rede elétrica são obrigatórios. Os fusíveis da rede elétrica e secundários devem ser retardados (lentos) para que não queimem durante surtos de corrente causados pelo carregamento dos capacitores de armazenamento e pela corrente de partida do transformador quando a energia é ligada.

De referir ainda o combate às correntes de irrupção do UMZCH. Para este efeito, sistemas de arranque suave (SPP, Soft Start) são cada vez mais utilizados em UMZCHs potentes. O objetivo de uma partida suave é reduzir a corrente de partida, prolongar a vida útil dos contatos da chave principal e evitar queima desnecessária dos fusíveis da rede elétrica.

Em amplificadores de média potência, o SPP pode ser implementado usando um resistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC). conectado em série com o enrolamento primário do transformador de rede. Quando o amplificador é ligado, à medida que o termistor aquece, sua resistência diminui em alguns décimos de segundo do valor inicial, relativamente grande, para quase zero, limitando assim o surto de corrente. A vantagem desta solução é a utilização de apenas um elemento adicional. Ao mesmo tempo, a principal desvantagem do circuito SPP baseado em um resistor NTC é o resfriamento lento do termistor após o UMZCH ser desligado. Portanto, na próxima vez que você ligar o amplificador imediatamente após desligá-lo, o resistor NTC não terá tempo de esfriar e o pico de corrente será apenas parcialmente suavizado.

Em equipamentos de rádio industrial e amador, são amplamente utilizadas cascatas limitadoras de corrente, nas quais um poderoso resistor é conectado em série com o enrolamento primário do transformador de potência para combater um surto de corrente. Após algum tempo, este resistor é desviado pelos contatos do relé [2J. Nesse caso, não há desvantagem de um circuito com resistor NTC, mas a complexidade do circuito de supressão de surtos de corrente aumenta, assim como seu custo. Para evitar grandes processos transitórios de natureza indutiva que ocorrem ao conectar um transformador à rede de alimentação, um circuito de um resistor e capacitor conectado em série é instalado paralelamente ao enrolamento primário do transformador ou aos contatos da chave de alimentação [3, 4].

Sistema de proteção UMZCH, cujo diagrama é mostrado na Fig. 1, foi construído levando em consideração os comentários acima mencionados. Ao contrário do esquema de proteção de [5], é mais simples. O sistema de proteção é alimentado por uma fonte de alimentação (PS) separada, feita nos elementos T1, VD19, C13. O mesmo IP atua como fonte de tensão standby (12 V), necessária para alimentar o circuito de comutação (DD2, K1, SB1, etc.), que permite ligar/desligar o UMZCH pressionando apenas um botão sem travamento. Com isso, é possível controlar o estado do amplificador aplicando um único pulso ao pino 1 do plugue XP5, por exemplo, de um sistema de controle remoto.

(clique para ampliar)

Quando o dispositivo está conectado à rede, a tensão standby +12 V da saída do retificador VD19, C13 é fornecida ao D-trigger DD2, que é ajustado para “11” usando o circuito C19-H0. Este estado corresponde a uma tensão de cerca de +12 V no pino 2, que mantém o transistor VT7 no estado fechado. Consequentemente, a tensão no enrolamento de nabo K1 é zero, os contatos K1.1 e K1.2 estão abertos e o UMZCH está desenergizado. Quando você pressiona brevemente o botão SB1 no pino 3 do DD2, é gerado um pulso curto que altera o estado do DD2 ("0 no pino 2 do DD2). O transistor VT7 abre e comuta o relé K1, os contatos do relé fecham e conectam o UMZCH à rede.Paralelamente aos contatos repeK1.1 e K1.2 inclui as cadeias R21-C15 e R22-C16, que amortecem os processos transitórios que ocorrem quando o transformador de potência é ligado.

Quando a energia é fornecida ao circuito de partida suave (R20, SY, VD16, VT6, K2, VD17, R23...R25), ocorre uma carga lenta (cerca de 0,5...1 s) do capacitor SY. Assim que a tensão no SY se torna suficiente para abrir o VT6, o relé K2 é ativado e com seus contatos desvia o poderoso resistor composto R23. ..R25. servindo para amortecer a corrente de surto quando o UMZCH é ligado.

Ao mesmo tempo, a tensão de +12 V é fornecida aos demais nós do circuito. Em elementos R3. R4, C1. C2, VT1, VT3 (R5, R6, C3, C4. VT2, VT4) um comparador de dois limites é montado, nos elementos R3, C1, R4, C2 (R5, C3. R6. C4) - um infra-baixo- passar filtro. As tensões limite são aproximadamente +0.65 V e -0,65 V. A componente constante ou tensão das oscilações infrassônicas na saída do UMZCH é comparada com esses valores limite. Quando o nível limite é excedido, um dos transistores é desbloqueado, resultando na descarga do capacitor C6.

O capacitor C6 também é descarregado se a proteção de corrente VK for acionada (VD1...VD8. R7...R10, VU1, VU2). O limite operacional da proteção de corrente pode ser ajustado alterando a resistência R7 (R9). Com as classificações indicadas, a proteção de corrente é acionada quando a tensão entre os contatos 1.2 - 3, 4 XRZ (XP4) é de cerca de 6 V, o que corresponde a uma corrente de 6 A (se resistores de 0,47 Ohm estiverem instalados no circuito dos emissores ou fontes de transistores VK). Para evitar que a proteção de corrente dispare em picos de sinal, ela possui alguma inércia.

Como no momento da ligação, devido a processos transitórios no UMZCH, pode aparecer na saída uma componente constante com nível superior ao valor limite (0,65 V), é necessário bloquear o funcionamento do sistema para desligar o amplificador da rede de abastecimento (DD1.1, DD1.2, DD1.4. 14). Para isso, é fornecida uma cadeia R8-C8. Até que a tensão em C1 atinja o nível “4” (cerca de 4 s), a operação do circuito de desligamento é bloqueada. Caso a duração dos processos transitórios ao ligar o UMZCH exceda 14 s, a constante de tempo R8-CXNUMX deve ser aumentada.

O sistema acústico é conectado à saída do UMZCH com um atraso de aproximadamente 12, o que é suficiente para encerrar completamente os processos transitórios no UMZCH. O tempo de atraso é determinado pela constante de tempo do circuito R7-CXNUMX. O alto-falante é desconectado do UMZCH nos casos em que a proteção de corrente do VK é acionada ou o componente DC na saída do UMZCH excede o valor limite.

Autor: M. Shushnov, Novosibirsk

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