功放扬声器的保护电路

功放扬声器保护电路原理框图如图1所示，图中含有了三种保护方式。


 
(1)直流保护：当功率放大电路发生故

障，其输出端出现的直流电压的绝对值超过设计限度时，保护电路中的直流检测电路即把它检测出来，变成控制信号。控制信号经放大后控制触发器翻转，驱动保护继电器动作，断开功率输出电路，使扬声器得到保护。同时，控制信号还启动指示电路工作，使保护指示灯闪烁报警。
(2)过载保护：当输出电流超过额定输出电流的1倍左右时，过载检测电路输出保护控制信号，控制输出电路断开，保护扬声器及功放。
(3)开机延时接通保护：通过开机延时电路控制继电器驱动电路的工作状态，使继电器在开机时延时1—4秒钟接通扬声器，以避免开机过程中产生的浪涌电流冲击扬声器。使其音圈移位。 

    具体电路如图2所示。该电路以Q4、Q5为中心，组成了直流电压取样检测电路。图中的Q1、Q2等系右声道功率输出电路(左声道功率输出电路图中未画出)。右声道的直流电压取样信号经由R6(左声道取样信号经由R21)衰减、隔离，C2、C3滤波，送往Q4、Q5、R7组成的互补式直流检测电路进行监测。当右(或左)声道的功率输出电路出现正极性的较大的直流失调电压时，电流经R6(或R21)、Q4的be结到地，Q4导通，其集电极输出控制电平，经R8、D2送Q7放大后，输往R-S触发器。同样。功率输出电路中出现负的直流失调电压时，电流经地、Q5的be结、R6(或R21)、OCL电路中点。Q5导通，也输出控制电平。这种取样检测方式为互补方式。
 
    R1、R2、R3、R4、Q3等组成了过载检测电路(左声道的过载检测电路未画出)。R1、R2分别用来对输出级上、下臂功率管的过载情况进行取样。Q3对输出电路进行过载状态监测。R1两端的电压与功率管Q1的发射极电流成正比，该电压经过R3、R4、R2衰减分压，成为Q1发射结的正向偏压。调整R3、R4的阻值，可使此电压在额定输出状态下不能使Q3导通。当功放工作异常致使Q1严重过载时，流过R1的电流大增。从而产生足以使Q3导通的正向偏压，使Q3导通，输出监控信号，经Q7放大后送到触发器，使触发器输出状态翻转，继电器释放，断开功率输出电路。例如，Q1发射极瞬间输出电流达到10A时，R1两端的电压可达0.25Ω×10A=2.5V。这一电压经R3、R4、R2分压，仍大于0.7V，足以使Q3导通。下臂功率管则从R2两端取出电压，经R1、R3、R4分压后，提供给Q3监测。
    为了使过载保护电路不影响放大器的正常使用，电路中增加了C1。C1与R3组成滤波网络，避免Q3被高频强信号误控导通。另外，为避免Q3损坏而失去保护作用，有的电路中还在Q3基极与地间增加了一个电阻和二极管组成的箝位电路。当Q3基极的电压过高时，通过此电路分流限压，保护Q3。D1、D2在电路中起隔离作用，避免过载保护检测电路与直流保护检测电路互相影响。
    图2中，C6为延时电容，C6、R12、R13与D4、08组成延时电路，开机时，触发器输出的高电平经R12、R13分压后向C6充电。由于C6两端的电压不能突变，其正端在开机时被拉低为地电位，加之C6的充电电路时间常数较大，以及D4的存在，使Q8不能立即导通。当C6正端所充电压达到5.6V+0.7V≈6.3V时，D4导通，Q8也导通，继电器吸合，功率输出电路接通，达到开机延时保护的目的。
    图2中的触发器则是一个由4001集成块中的“或非”门组成的典型R-S触发器，设C4负端接R端，Q7集电极接S端，则输出端Q与R、S端的关系见附表。
附表 R-S触发器真值表 R S Q 逻辑功能 
0 1 0 置0 
1 0 1 置1 
1 1 不变 保持 
0 0 不定 不允许 

    图2中，C4为触发器的预置(初始化)电容，即一开机就使R端为1，使触发器输出高电平，经延时后，驱动Q8导通，J2-4吸合，接通扬声器工作。
    另外，由于功率放大电路上、下臂间不可能完全对称，Q1、Q2的工作点在开机时，容易产生偏差，致使输出中点电位偏离0V，并通过直流检测和放大电路去影响触发器的S控制端，干扰延时保护的正常工作。为了避免这种现象，该电路在直流检测电路的输入端与地间增加了Q6。开机时，经C4提供的预置电压，使Q6饱和导通，迫使直流检测输入端的绝对值电压远远低于0.7V，而无监测电平输出。C4与Q6的be结、R11组成的充电回路的时间常数，远远大于OCL电路工作点建立的时间，保证保护电路能可靠地工作。
    图2中由4001集成块中两个“或非”门和Q9、D7等组成的保护指示电路，4001-c、4001-d接成“非”门，与R17、R18、C7组成一个多谐振荡器。调整其阻容值，可以改变振荡器的振荡频率。振荡器输出的方波信号，经R16隔离，再通过Q9放大后驱动D7闪亮报警。D6是隔离二极管，在Q8饱和导通、继电器吸合、功放正常工作时，通过D6使4001-c的反馈电压到地，强迫振荡器停振，并使4001-d输出高电平。控制D7常亮。当Q8截止电路处在保护状态时，D6反向截止，避免Q8集电极的高电平影响振荡器的工作。