Mạch bảo vệ loa cho amply – Mobitool

Giới thiệu Mạch bảo vệ loa cho amply

Mạch bảo vệ loa cho amply là thứ cần phải có. Nếu bộ khuếch đại bị lỗi, làm cho thiết bị đầu ra bị đoản mạch, khiến đầu ra chuyển sang đường tín hiệu điện cung cấp này hoặc đường tín hiệu điện khác. Điều này sẽ gây ra hư hỏng cho loa và một cuộn dây nói.

Nhiệm vụ khó khăn vất vả hơn khi ở tần số cao, vì chúng có cuộn dây nhỏ hơn nhiều với khối lượng nhiệt rất nhỏ, do đó, thiệt hại hoàn toàn có thể gần như ngay lập tức. Tuy nhiên, trong mạng lưới hệ thống có bộ phân tần thụ động, không DC nào hoàn toàn có thể nhận được ( những ) trình điều khiển và tinh chỉnh HF vì có một tụ điện mắc tiếp nối đuôi nhau. Đối với trình điều khiển và tinh chỉnh tần số thấp, chúng tôi hoàn toàn có thể đặt số lượng giới hạn tùy ý có lẽ rằng là 50 ms, được cho phép hàng loạt hiệu suất ở 20H z, nhưng sẽ ngắt liên kết loa nếu tín hiệu vẫn ở điện áp vừa đủ lâu hơn. Thật không may, nó không trọn vẹn đơn thuần và có nhiều yếu tố khác cần được xử lý .

Bộ khuếch đại BTL (tải gắn cầu) gây ra các vấn đề bổ sung, vì về mặt lý thuyết, một bộ khuếch đại có thể ‘chuyển sang DC’ trong khi bộ khuếch đại kia tiếp tục hoạt động. Mặc dù bộ khuếch đại sẽ không tồn tại được lâu (bộ khuếch đại ‘hoạt động’ sẽ hỏng sớm hơn là muộn), nó có thể tồn tại đủ lâu để phá hủy loa.  (Bảo vệ loa bộ khuếch đại BTL một nguồn) là giải pháp cho điều này, nhưng nó được thiết kế để lắp đặt bên trong khung amp – sẽ rất khó để làm cho nó hoạt động như một thiết bị bên ngoài vì nó yêu cầu đất và đường cung cấp DC. Các thiết kế được trình bày ở đây có thể bảo vệ loa khi được sử dụng với bộ khuếch đại như vậy, nhưng nó không được đảm bảo.

Với các mạch được thiết kế tốt và tính năng bảo vệ lỗi dòng DC bên trong được tích hợp trong hầu hết các bộ khuếch đại chất lượng cao, có vô số ví dụ về thiết kế kém gần như đảm bảo hỏng hóc tại một số thời điểm trong vòng đời của bộ khuếch đại. Việc đánh giá thấp mức tiêu tán đỉnh của các thiết bị đầu ra là không phổ biến trong hầu hết các dịch vụ thương mại, nhưng vẫn còn rất nhiều ví dụ về bộ khuếch đại chưa được xem xét kỹ lưỡng. Chúng có thể không có mặt trên thị trường lâu và một số sẽ bị lỗi. Sau khi sửa chữa, chủ sở hữu có thể quyết định rằng nó không đáng giữ lại, đặc biệt là nếu nó đã cố gắng phá hủy những chiếc loa trị giá hàng trăm đô la khi nó chết. Chủ sở hữu mới sẽ không biết về điều này và quá trình này có thể dễ dàng lặp lại.

Đã có một số bằng sáng chế được cấp trong những năm qua cho hệ thống bảo vệ ‘bộ khuếch đại được cấp nguồn’, nhưng một số bị sai sót nghiêm trọng [  1] trong khi các bằng sáng chế khác tốt nhất được coi là một khái niệm. Có rất nhiều yếu tố phụ thuộc và không có giải pháp ‘một kích thước phù hợp với tất cả’. Các mạch được mô tả ở đây có thể càng đơn giản càng tốt để tạo ra chúng, phù hợp với khả năng thực hiện công việc được yêu cầu. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là nó sẽ bảo vệ bất kỳ trình điều khiển nào khỏi bất kỳ bộ khuếch đại nào, vì điều đó yêu cầu nguồn điện cung cấp điện áp cố định đã biết để cung cấp năng lượng cho mạch.

Bảo vệ độc lập – Mạch bảo vệ loa cho amply

Nếu chúng ta thử một mạch không dựa vào bất kỳ thứ gì khác ngoài đầu ra của bộ khuếch đại công suất, mọi thứ sẽ trở nên phức tạp. Nếu không có nguồn điện riêng, mạch phải dựa vào bất cứ thứ gì được cung cấp bởi bộ khuếch đại. Miễn là đó là tín hiệu AC (dù là sóng sinewave hay âm nhạc), thiết bị bảo vệ không được phản ứng theo bất kỳ cách nào. Nếu bộ khuếch đại bị lỗi và đầu ra DC (một cơ chế hỏng hóc không quá phổ biến nhưng rất nguy hiểm), loa phải được ngắt kết nối. Điều này cần phải xảy ra càng nhanh càng tốt, nhưng các mạch có để bỏ qua tất cả mọi thứ đó là không một lỗi. Điều này rất khó, đặc biệt nếu tín hiệu tần số rất thấp được phép đi qua bộ khuếch đại. Vì lý do này, luôn phải sử dụng bộ lọc thông cao, hạn chế biên độ củabất kỳ thứ gì dưới tần suất quan tâm thấp nhất.

Hệ thống cần được thiết kế để xử lý điện áp đầu vào có thể lớn nhất (AC và DC), nhưng vẫn phải hoạt động nếu loa được bảo vệ được sử dụng với bộ khuếch đại nhỏ hơn. Bởi vì điện áp thấp hơn, sẽ mất nhiều thời gian hơn để phản ứng, nhưng cả hai nên cân bằng hợp lý để ngăn ngừa sự cố cuộn dây thoại. Cuối cùng, đó là một hành động cân bằng – tốc độ phát hiện so với điện áp cho phép và giới hạn tần số thấp. Mặc dù thật dễ dàng để nói rằng tất cả các hệ thống PA / tăng cường âm thanh công suất cao nên sử dụng bộ lọc thông cao, nhiều người không sử dụng và tùy thuộc vào ‘chuyên gia âm thanh’ để giữ mọi thứ trong giới hạn cho phép.

Một lỗi phổ biến với nhiều mạch bảo vệ được công bố là rơle được nối dây không chính xác. Với điện áp DC trên 30V, không thể tránh khỏi việc các tiếp điểm sẽ bị dập khi mở và nếu hồ quang vẫn tiếp diễn (điều này xảy ra với nguồn DC 70V), thì không có bảo vệ nào cả. Điều này được mô tả một số chi tiết trong bài báo Dự án 33 và điều đó cũng cho thấy cách đấu dây chính xác cho rơ le. Bắt buộc các tiếp điểm rơ le ngắn loakhi được kích hoạt, vì điều này cho phép rơle ‘tan chảy’ gần như hoàn toàn (do phóng điện hồ quang) trong khi vẫn bảo vệ tải. Cần phải cẩn thận để đảm bảo rằng các điểm tiếp xúc không làm ngắn mạch bộ khuếch đại, vì điều đó sẽ chỉ gây thêm hư hỏng. Có, amp đã bị lỗi, nhưng không có lý do gì để gây ra thiệt hại nặng hơn nếu có thể tránh được.

Như đã lưu ý ở trên, một thứ cần có trong mọi hệ thống tăng cường âm thanh (nhưng thường bị thiếu) là bộ lọc thông cao. Có rất ít hệ thống có thể xử lý tần số dưới 30Hz hoặc hơn, và một bộ lọc dốc loại bỏ mọi thứ dưới 25Hz là một khoản đầu tư đáng giá. Một ví dụ là Project 99, một bộ lọc 36dB / quãng tám được thiết kế đặc biệt để loại bỏ các tín hiệu ‘cận âm’. Các trình điều khiển căng thẳng này và (nếu có) sử dụng nguồn dự trữ có giá trị trong bộ khuếch đại và gây ra các chuyến du ngoạn hình nón không mong muốn mà không đóng góp gì cho âm thanh tổng thể. Việc sử dụng một bộ lọc như vậy nằm ở khoảng giữa ‘rất khuyến khích’ và ‘bắt buộc’ nếu một trong hai mạch được mô tả ở đây được sử dụng.

Cảnh báo

” Các mạch được miêu tả không bảo vệ để bảo vệ trình điều khiển và tinh chỉnh loa khỏi bộ khuếch đại bị lỗi trong tổng thể những điều kiện kèm theo lỗi hoàn toàn có thể xảy ra. Trong khi mọi sự cẩn trọng đã được triển khai để bảo vệ rằng bản thân những mạch hoạt động giải trí như miêu tả, hoàn toàn có thể có 1 số ít trường hợp gây ra kích hoạt sai ( ví dụ : hiệu suất tần số rất thấp quá mức ). Hệ thống phải luôn gồm có những bộ lọc thông cao để bảo vệ rằng những tần số dưới 20-30 Hz bị suy giảm nhanh gọn. Rơ le vẫn là ‘ link yếu nhất ’ và với những bộ khuếch đại có hiệu suất rất cao, nó hoàn toàn có thể không hề ngăn trọn vẹn DC làm hỏng ( những ) loa. Điều này đặc biệt quan trọng đúng nếu rơle bị lỗi bên trong do hồ quang. Việc triệt tiêu hồ quang đặc biệt quan trọng khó khăn vất vả khi điện áp cung ứng lớn hơn 30V DC ( mức tối đa nổi bật được trích dẫn cho hầu hết những rơ le thông dụng ). Cân nhắc sử dụng hai bộ tiếp điểm tiếp nối đuôi nhau cho điện áp nguồn cao ( bất kể thứ gì trên ± 35V ). Không sử dụng tiếp điểm thu nhỏ ‘ tiêu chuẩn ’, nhưng hãy nhắm đến loại có tiếp điểm hạng nặng và khoảng chừng hở tiếp xúc thoáng rộng ( 0,8 mm là mức tối thiểu được đề xuất kiến nghị ). ”

Không thực tế khi mong đợi bất kỳ hệ thống bảo vệ nào để bảo vệ các trình điều khiển được kết nối khỏi bị hư hại trong tất cả các tình huống có thể thấy trước (hoặc không lường trước được). Phạm vi của bộ khuếch đại là rất lớn, một số bao gồm hệ thống bảo vệ bên trong, nhưng nhiều bộ thì không. Phạm vi điện áp nguồn cung cấp cũng rất lớn, từ amps BTL (tải mắc cầu) cơ bản với nguồn cung cấp ± 35V (khoảng 200W thành 8Ω), cho đến bộ khuếch đại Class-D (chuyển mạch) với điện áp cung cấp lên đến ± 100V. If (khi) một bộ khuếch đại BTL thất bại, sự thất bại thường gặp nhất sẽ là một trong khuếch đại mà thôi, và trong khi nó là về mặt lý thuyết có thể cho amp khác để tiếp tục công việc ‘bình thường’, đó là khó xảy ra trong thời gian dài (nhiều hơn một vài giây hoặc lâu hơn ).

Cả các mạch cho thấy có thể xử lý một tình huống mà ở mức độ cao AC tín hiệu điện áp và một DC bù đắp có mặt cùng một lúc. Mạch Hình 1 sẽ kích hoạt nếu thành phần AC của tín hiệu kết hợp có tần số cao hơn nhiều so với tần số cuộn tự nhiên của bộ lọc và / hoặc ở biên độ tương đối thấp. Ví dụ: một thử nghiệm với tín hiệu AC đỉnh 30Hz, 25V cùng với bù DC 35V cho thấy rằng nó sẽ hoạt động, nhưng nó không phải là thứ tôi muốn dựa vào! Phiên bản đơn giản thể hiện trong Hình 2 sẽ không kích hoạt trong cùng điều kiện.

Một bộ dò DC được tích hợp trong bộ khuếch đại hiệu suất sẽ ( hoặc phải ) luôn hoạt động giải trí đáng đáng tin cậy, bất kể tín hiệu được vận dụng là gì, vì mỗi kênh ( của bộ khuếch đại BTL ) hoàn toàn có thể được giám sát độc lập. Điều này không hề xảy ra với mạch ngoài không có tham chiếu nối đất cố định và thắt chặt và phải dựa vào tín hiệu từ bộ khuếch đại để hoàn toàn có thể hoạt động giải trí .

Cả hai thiết kế được hiển thị ở đây đều được thiết kế để hoạt động với tần số tối thiểu là 20Hz. Không yêu cầu hoạt động của bất kỳ bộ tăng cường âm thanh hoặc bộ khuếch đại hi-fi công suất cao nào dưới mức đó và nếu có năng lượng đáng kể ở tần số rất thấp (<20Hz), các mạch có thể kích hoạt sai. Điều này sẽ tạo ra các quá độ rất khó chịu, với biên độ quá đủ để làm hỏng loa tweeter hoặc trình điều khiển nén. Lý tưởng nhất là không nên sử dụng mạch trong bất kỳ hệ thống nào sử dụng giao nhau thụ động.

Mô tả dự án, Phiên bản 1

Không có nhiều thứ cho mạch này, nhưng hoạt động giải trí của nó phức tạp hơn so với lúc đầu. Ngay cả một sai sót nhỏ với dây rơ le cũng hoàn toàn có thể gây tử trận cho bộ khuếch đại, thế cho nên nó phải được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi sử dụng. Về cơ bản có ba phần riêng không liên quan gì đến nhau, mạch phát hiện DC, nguồn phân phối ( bắt nguồn từ điện áp sự cố ) và mạch điều khiển và tinh chỉnh rơle. Rơ le ngắt liên kết loa khỏi bộ khuếch đại và làm ngắn những đầu nối của loa. Để phát hiện DC nhưng bỏ lỡ tín hiệu âm thanh cần có bộ lọc và điều này là nguyên do gây ra phần đông thời hạn trễ giữa lỗi Open và ngắt liên kết tải. Nếu nó là tức thời, rơ le sẽ liên tục mở và đóng những tiếp điểm theo âm thanh được vận dụng .

Việc cung cấp điện tương đối dễ dàng, nhưng với bộ khuếch đại công suất rất cao, điện áp sẽ cao hơn nhiều so với mong muốn. Nó có thể được điều chỉnh thành một cái gì đó hợp lý hơn, nhưng điều đó sẽ liên quan đến nhiều phần hơn. Ví dụ: nếu bộ khuếch đại có khả năng đầu ra 50V RMS (310W thành 8Ω, 620W thành 4Ω), nguồn cung cấp của máy dò sẽ có điện áp DC đỉnh lên đến 70V nếu amp được đẩy vào clipping và tương tự nếu đầu ra giai đoạn không thành công – điện áp cung cấp đầy đủ thường được hiển thị cho loa. Tất nhiên, điện áp trong điều kiện ổ đĩa hoặc sự cố có thể là dương hoặc âm. Bộ chỉnh lưu cầu đảm bảo phân cực chính xác, không phụ thuộc vào điện áp đầu ra của amp.

Dòng điện thiết yếu khi mạch ở chính sách “ chờ ” rất thấp ( nghĩa là với tín hiệu ở những mức khác nhau nhưng không có lỗi bộ khuếch đại ). Như được hiển thị, ngay cả với tín hiệu đỉnh 70V ( 50V RMS ), dòng điện nhỏ hơn 10 mA. Cung cấp dòng điện nhỏ từ bộ khuếch đại có trở kháng đầu ra thấp nổi bật ( thường không quá 0,1 Ω ) sẽ không gây ra hiện tượng kỳ lạ méo âm trong bất kể mạng lưới hệ thống có dây hài hòa và hợp lý nào. Tất nhiên, điện áp và dòng điện của nguồn điện sẽ đổi khác, và không có tín hiệu, nó sẽ bằng không .

Lưu ý rằng bộ chỉnh lưu cầu cấp nguồn phải sử dụng điốt tốc độ cao. Trong một hệ thống đầy đủ, tần số sẽ lên đến khoảng 15kHz với hầu hết các vật liệu (một số có thể mở rộng đến 20kHz) và các điốt nguồn điện ‘thông thường’ sẽ bị lỗi, vì chúng không thể tắt đủ nhanh. Điều này gây ra dòng điện ngược đáng kể sẽ làm cho các điốt chạy nóng (hoặc rất nóng) và chúng sẽ không tồn tại. Điốt UF4004 (‘UF’ có nghĩa là cực nhanh) sẽ khá phù hợp với vai trò này, cũng như bất kỳ thiết bị tương tự nào. Dòng điện cao là không cần thiết, vì vậy không cần điốt nhanh hạng nặng.

Hình 1 – Mạch bảo vệ loa được hỗ trợ bởi bộ khuếch đại (# 1)

Các giá trị thành phần được hiển thị được phong cách thiết kế cho bộ khuếch đại hiệu suất có đường dẫn phân phối giữa ± 35 và ± 100V. Đối với đường ray cung ứng thấp hơn hoặc cao hơn, hoàn toàn có thể cần một vài biến hóa. Mạch đã được mô phỏng tương tự với bộ khuếch đại hiệu suất 1.200 W ( tôi không có bộ khuếch đại nào để kiểm tra nó ) và thấp nhất là 100W ( cả hai đều là xếp hạng 4 Ω ). Ở điện áp phân phối thấp, mất nhiều thời hạn hơn để kích hoạt nếu có lỗi DC, nhưng tất yếu hiệu suất tiêu tán của loa cũng giảm đáng kể và cả hai có xu thế cân đối – Mạch bảo vệ loa cho amply .

Hoạt động đơn giản, nhưng không nhất thiết phải trực quan. Một phần rất dễ tìm ra là nguồn điện – nó chỉ đơn giản là một bộ chỉnh lưu cầu nối với một tụ điện, dường như quá nhỏ để hữu ích. Tuy nhiên, mục đích của mạch là phát hiện DC và bỏ qua đầu ra bình thường (âm thanh) từ bộ khuếch đại. Nguồn cung cấp DC sẽ trở nên ‘chắc chắn’ nếu có lỗi bộ khuếch đại khiến đầu ra của bộ khuếch đại trở thành DC (cho đến nay là chế độ lỗi phổ biến nhất gây ra lỗi loa). Với lỗi 70V DC, rơle được kích hoạt trong khoảng 33ms. Điện áp thấp hơn làm tăng thời gian kích hoạt rơle tương ứng (khoảng 65ms ở 35V).- Mạch bảo vệ loa cho amply.

Bộ dò DC sử dụng bộ ghép quang (4N28 hoặc tương tự), bộ lọc này theo sau một bộ lọc loại bỏ thành phần AC. Sản lượng của optocoupler sẽ được kích hoạt chỉnếu có DC (hoặc tần số thấp không thực tế) ở đầu vào. Có vô số bộ ghép quang khác sẽ hoạt động tốt như nhau và tôi đã sử dụng LTV817 để thử nghiệm. Đầu ra sự cố có thể là tích cực hoặc tiêu cực, vì vậy một bộ chỉnh lưu cầu điện áp thấp được sử dụng để đảm bảo rằng bộ ghép quang sẽ hoạt động với điện áp sự cố của một trong hai cực. Đầu ra cung cấp dòng điện cổng tới MOSFET (Q1), làm bật rơ le bảo vệ. Nếu phát hiện ra rằng bạn nhận được kích hoạt sai ở tần số thấp, bạn có thể giảm giá trị của R6 (trên danh nghĩa là 100k). Đừng giảm nó quá xa và đảm bảo rằng bạn kiểm tra mạch với đầu vào DC để đảm bảo rằng nó hoạt động đáng tin cậy!

MOSFET được chỉ định (IRF630) quá mức cần thiết, nhưng nó được xếp hạng cho 200V và chúng dưới 2 đô la Úc mỗi cái. Bạn có thể sử dụng bất kỳ số nào khác – điều đó hoàn toàn không quan trọng. Tuy nhiên, bạn phải đảm bảo rằng cái được sử dụng không được thiết kế cho logic, vì điện áp ngưỡng cổng quá thấp và nó có thể hoạt động (không liên tục) với tín hiệu bình thường. Một bộ tản nhiệt là cần thiết cho MOSFET, đặc biệt là với các hệ thống dự kiến ​​được điều khiển bởi các bộ khuếch đại công suất cao. Bộ tản nhiệt không được nhỏ hơn 10 ° C / W, điều này sẽ khiến MOSFET chạy ở nhiệt độ xung quanh khoảng 25 ° C (nhiệt độ bên trong vỏ máy!). Cần hỗ trợ cơ học, vì hệ thống sẽ phải chịu rung động mạnh trong nhiều lần lắp đặt.- Mạch bảo vệ loa cho amply.

MOSFET sử dụng bộ giới hạn dòng (Q2), được thiết kế để cung cấp khoảng 120% điện áp hoạt động bình thường cho rơ le, để tạo cơ hội tốt nhất có thể để kích hoạt, ngay cả khi các tiếp điểm rơ le NC (thường đóng) có hàn nhẹ . D12 phải là 1N4004 hoặc tương tự. Giá trị của R7 được xác định theo …

I Relay = V Relay / R Relay × 1,2
R7 = 0,6 / I Relay

Ví dụ, nếu một rơ le 24V có cuộn dây 576 Ω, dòng điện danh định là 42 mA ( 50 mA ở 120 % ), do đó R7 sẽ là 12 Ω. Rơ le phải được coi là quyết tử – nếu một amp bị lỗi, rơ le hoàn toàn có thể bị tàn phá nếu những tiếp điểm hồ quang. Một chút dòng điện cuộn dây bổ trợ hoàn toàn có thể không phải là một yếu tố trong trong thực tiễn. Đây là một thông số kỹ thuật kỹ thuật của rơ le mà tất cả chúng ta hoàn toàn có thể tự do – tất cả chúng ta không muốn cuộn dây bị cháy hết, nhưng nếu nó quá nóng thì tất cả chúng ta không chăm sóc lắm vì dù sao thì nó cũng nên được sửa chữa thay thế sau sự cố amp. Các nhận xét tựa như vận dụng cho mạch Hình 2 được hiển thị bên dưới .Cầu chì được hiển thị là tùy chọn nhưng được khuyến nghị. Nếu không có nó, hồ quang kéo qua những tiếp điểm rơle hoàn toàn có thể dẫn đến sự cố rơle trọn vẹn, nhưng bản thân cầu chì là khá quan trọng. Tôi đề xuất kiến nghị một cầu chì HRC ( hiệu suất đứt cao ) và nó cần tương hỗ dòng điện được rút ra trong quy trình âm thanh thông thường ở mức hiệu suất đề xuất kiến nghị tối đa cho mạng lưới hệ thống. Đối với mạng lưới hệ thống hiệu suất rất cao ( > 1 kW ) có nghĩa là tối thiểu một cầu chì 15A. Ví dụ, một bộ khuếch đại 620W ( 4 Ω ) sẽ phân phối khoảng chừng 7A RMS vào ( những ) loa, được cho phép tỷ suất đỉnh trên trung bình là 5 dB khá tối thiểu ( vật tư nén cao, với amp chỉ cắt bớt phần chuyển tiếp ). Điều này nghe có vẻ như phi thực tiễn nhưng không phải vậy. Một bộ khuếch đại 1 kW sẽ phân phối khoảng chừng 14A trong cùng điều kiện kèm theo. Vì quyền lợi của độ đáng tin cậy tối đa, bạn hoàn toàn có thể sử dụng cầu chì 20A để ngăn ngừa sự cố cầu chì ‘ phiền phức ’. Nó ‘ Cầu chì – Cách vận dụng những thiết bị bảo vệ mạch điện để xem những đặc thù của cầu chì – giống như rất nhiều nghành điện tử khác, chúng không đơn thuần như tất cả chúng ta tưởng .

Mạch thay thế – Mạch bảo vệ loa cho amply.

Mạch sau đây là một phiên bản đơn giản hóa, nhưng nó sẽ hoạt động giải trí gần như là tốt. Miễn là có âm thanh, Q1 sẽ bật theo mỗi nửa chu kỳ luân hồi và giữ điện áp trên C3 thấp hơn điện áp ngưỡng cho MOSFET. Điều này xảy ra ngay cả ở tần số chăm sóc thấp nhất ( 20H z ) và ở bất kể biên độ nào lên đến 70V RMS. Giống như mạch Hình 1, nó sử dụng một nguồn điện không hề duy trì điện áp không thay đổi, nhưng nếu bộ khuếch đại ‘ chuyển sang một chiều ’ do lỗi, nó sẽ có một nguồn điện rắn để kích hoạt rơle. Cùng một mạch nguồn dòng được sử dụng để tinh chỉnh và điều khiển rơle, nhưng việc phát hiện DC không nhanh như phong cách thiết kế Hình 1. Nếu bộ khuếch đại bị lỗi với đầu ra DC 70V, phải mất 60 ms trước khi rơle được kích hoạt và điều này được lê dài đến khoảng chừng 95 ms với điện áp lỗi 35V. Có thể giảm thời hạn bằng cách giảm giá trị của C3, nhưng bạn ‘

Hình 2 – Mạch bảo vệ loa được hỗ trợ bởi bộ khuếch đại (# 2)

Bộ dò AC bảo vệ rằng điện áp thoáng qua ( hoặc hiệu suất cao duy trì ) không hề bật MOSFET. Miễn là AC còn sống sót, C3 vẫn phóng điện khi Q1 bật hai lần cho mỗi chu kỳ luân hồi nguồn vào hoàn hảo và giữ điện áp trên C3 thấp hơn điện áp bật của MOSFET. Điều này đặc biệt quan trọng quan trọng nếu bộ khuếch đại được điều khiển và tinh chỉnh để cắt nhiều, vì điều đó hoàn toàn có thể duy trì quá đủ điện áp phân phối để bật rơle mà không cần mạch phóng điện. Khi tín hiệu AC được thay thế sửa chữa bằng DC ( lỗi amp ), không có tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển đến Q1, thế cho nên C3 sẽ sạc cho đến khi MOSFET bật, do đó, rơ le sẽ hoạt động giải trí. Các nhận xét tựa như cũng vận dụng cho MOSFET được sử dụng như so với diễn đạt cho mạch tiên phong. Tuy nhiên, điện áp ngưỡng quan trọng hơn trong phiên bản này, thế cho nên hãy cẩn trọng với những mẫu sản phẩm thay thế sửa chữa .

Mặc dù đơn giản hóa, mạch này sẽ kích hoạt rơle trong vòng 100ms sau khi AC (tín hiệu) được thay thế bằng DC (lỗi), giả sử điện áp nguồn là 70V. Thời gian kích hoạt rơle có lẽ thêm 10ms, nhưng điều này phụ thuộc vào rơle. Hầu hết đều khá nhanh và thời gian trễ thêm nhỏ thường không phải là vấn đề. Một hạn chế là mạch Hình 2 không thể tách AC khỏi DC một cách hiệu quả, vì vậy nếu bộ khuếch đại phát triển lỗi ở nơi có DC đáng kể nhưng tín hiệu AC vẫn còn, rơle sẽ không kích hoạt. Mặc dù những lỗi như vậy là rất hiếm, nhưng nó vẫn có thể xảy ra (mặc dù là lỗi từ xa) với một số thiết kế. Tôi nghi ngờ rằng đó là một mối quan tâm lớn, nhưng nếu bạn muốn phát hiện DC đáng tin cậy nhất thì hãy sử dụng mạch Hình 1.

Hệ thống đấu dây của rơle giống như được sử dụng trong mạch Hình 1 và những nhu yếu của rơle được trình diễn trong phần tiếp theo .

Rơ le

Lưu ý cách đấu dây của rơ le trong hình vẽ và đảm bảo rằng bạn xem Hình 6 bên dưới! Loa thường được cấp nguồn qua các tiếp điểm ‘NC’ (thường đóng) và khi rơle hoạt động, loa bị chập (nhưng không phải đầu ra của bộ khuếch đại!). Điều này giúp ngăn dòng điện hồ quang đi qua loa.  Đừng bao giờ chỉ sử dụng một số liên lạc thường mở để ‘bảo vệ’ một người nói, bởi vì nó thường sẽ không. (Các) rơ le cần thiết được gọi là ‘1 Dạng C’ – hay còn gọi là SPDT (một cực, hai cực) hoặc chuyển đổi (tiếp điểm thường mở [NO] và thường đóng [NC]). Giải pháp thay thế là 2 Dạng C – DPDT (ném hai cực, ném kép). Đây là các kiểu chuyển đổi kép nên các số liên lạc có thể được nối tiếp với nhau.

Tôi đặc biệt đề nghị rằng bất kỳ ai đang dự định xây dựng các thiết kế được hiển thị ở đây hãy đọc các bài viết về Rơle (Phần 1 và 2) để hiểu đầy đủ về điểm mạnh và điểm yếu của rơle điện từ (EMR). Không thể sử dụng rơle MOSFET vì chúng thường tắt và cần có pin bên trong để hoạt động bình thường. Tôi nghi ngờ rằng có ai đó sẽ coi đó là một ý tưởng hay. EMR là sự lựa chọn hợp lý duy nhất và cách nó có dây (và việc sử dụng tụ điện) xác định xem nó có bảo vệ được loa của bạn hay không.

Một hạn chế bổ sung mà bạn sẽ gặp là nhiều rơ le có xếp hạng dòng điện thấp hơn cho các tiếp điểm NC của chúng so với các tiếp điểm NO. Điều này phần lớn là do áp suất tiếp xúc có sẵn nhiều hơn khi tiếp điểm NO được đóng bởi cuộn dây. Tất cả các rơ le đều sử dụng lò xo để khôi phục phần ứng sau khi hoạt động, và lò xo đó phải yếu hơn lực từ khả dụng nếu không rơ le sẽ không kích hoạt. Khi khe hở phần ứng đóng lại, lực điện từ sẽ nhiều hơn, cho phép áp suất tiếp xúc cao hơn đối với các tiếp điểm NO. Trong ứng dụng được mô tả ở đây, không có sự lựa chọn – chỉ có thể sử dụng các tiếp điểm NC, vì không có nguồn cung cấp DC cho đến khi có lỗi bộ khuếch đại.

Rơ le là rất quan trọng, và phần lớn các rơ le có sẵn chỉ được đánh giá cho 30V DC. Mặc dù xếp hạng hiện tại cũng là một hạn chế, nhưng nó không quá nghiêm trọng. Đánh giá hiện tại (thường) là mức trung bình và nó có thể bị vượt qua bởi các đỉnh cao hơn trong sử dụng bình thường mà không cần quá lo lắng. Tuy nhiên, không có rơ le thông dụng nào có khả năng ngắt dòng điện 70V DC (hoặc hơn) ở dòng điện khoảng 20A. Khi các tiếp điểm mở ra, một hồ quang được tạo ra sẽ duy trì dòng điện, và nó cũng sẽ gây ra một lượng nhiệt lớn có thể (và làm!) Làm tan chảy cấu trúc tiếp xúc bên trong. Một số rơ le ô tô yêu cầuđể có thể đánh thủng 75V, nhưng chúng có dòng điện cuộn dây rất cao (thường khoảng 250mA, cuộn dây 12V). Điều này làm cho MOSFET chuyển mạch rơ le tiêu hao nhiều năng lượng hơn, do đó yêu cầu một bộ tản nhiệt. Tôi khá cảnh giác với những tuyên bố như vậy, đặc biệt là khi có dòng điện cao, nhưng đây là một lựa chọn đáng để điều tra.

Với các bộ khuếch đại công suất rất cao, có nguy cơ các tiếp điểm có thể tự đóng lại nếu vượt quá định mức trung bình của chúng. Rơ le 10A mà tôi sử dụng để kiểm tra điện trở tiếp điểm đã phải chịu 50A trong vài giây, và các tiếp điểm đã làm được điều đó – tôi phải áp dụng 24V vào cuộn dây 12V trước khi rơle có đủ ‘tiếng kêu’ để tách các tiếp điểm. Tôi biết đây là một sự quá tải khá nghiêm trọng, nhưng mọi thứ đều quan trọng nếu chúng tôi cung cấp hàng phòng thủ cuối cùng (và đó chính xác là điều này).

Tụ điện trên những tiếp điểm rơle được phong cách thiết kế để triệt tiêu hồ quang, nhưng nó là một thỏa hiệp. Loại rẻ nhất là điện phân lưỡng cực, như được sử dụng trong những mạng chéo ngân sách. Chúng khá rẻ và trong quy trình hoạt động giải trí thông thường, chúng không vượt qua bất kể dòng điện nào. Nắp sẽ hấp thụ điện áp bắt đầu trên những tiếp điểm, nhưng để có hiệu suất cao ở điện áp cao thì điều này hoàn toàn có thể không đủ. Có thể sử dụng tụ điện lớn hơn, nhưng hoàn toàn có thể không trong thực tiễn khi mong đợi dập tắt hồ quang trọn vẹn .Tôi đã thử nghiệm mạch ‘ dập tắt hồ quang điện dung ’ và hoàn toàn có thể triệt tiêu hồ quang với 70V DC trên tải 8 Ω trọn vẹn, chỉ với 2 µF ( khuyến nghị vẫn là 10 µF ). Tuy nhiên, rơ le vẫn phải được coi là ‘ vật quyết tử ’ – nếu bộ khuếch đại bị lỗi, rơ le cũng vậy. Tuy nhiên, nó rẻ hơn nhiều so với loa phóng thanh. Dòng điện cực lớn quá cao cũng hoàn toàn có thể làm chết tụ điện, thế cho nên hàng loạt mạng lưới hệ thống cần được kiểm tra kỹ lưỡng sau khi nó hoạt động giải trí do lỗi amp .

Một loại rơ le khác có thể đáng thử là rơ le ô tô. Chúng luôn sẵn có và thường không đắt, và được thiết kế cho dòng điện rất cao. Phiên bản 24V có điện trở cuộn dây từ 250Ω đến 330Ω (tương ứng 96mA đến 72mA). Điều này sẽ đặt một tải nặng hơn rất nhiều lên MOSFET chuyển đổi và nó sẽ cần một bộ tản nhiệt lớn hơn. Với điện áp lỗi 70V DC và gần 150mA cho một cặp rơle, tiêu tán MOSFET sẽ gần 7W. Điện trở nhiệt của tản nhiệt cần không lớn hơn 5 ° C / watt nếu không MOSFET sẽ quá nóng và (có thể) chết. Lưu ý rằng giá trị của R7 sẽ cần được giảm xuống để cho phép MOSFET cung cấp dòng điện cần thiết (khoảng 6.2Ω cho 96mA).

Hình 3 – Bên trong rơ le tự động

Rơ le hiển thị ở trên được bán dưới dạng loại 40A, nhưng điều đó rất lạc quan. Nó có khoảng cách tiếp xúc rộng hơn ‘bình thường’, được đo vào khoảng 0,85mm. Ở 10A, điện trở tiếp điểm cho các tiếp điểm NC đo được là 4,7mΩ và các tiếp điểm NO đo được là 3,8mΩ (khi đóng tự nhiên  ). Chúng khá hiệu quả về chi phí (thường khoảng 4 đô la Úc mỗi cái bao gồm cả ổ cắm), nhưng cuộn dây không hút nhiều dòng điện hơn hầu hết các rơ le khác. Thông thường, tôi sẽ không đề xuất rơ le ô tô, bởi vì cách điện của chúng giữa cuộn dây và tiếp điểm không đủ tốt, nhưng trong ứng dụng này, điều đó không quan trọng. Tuy nhiên, rơ le hiển thị không thểngắt 70V DC ở 20A hoặc hơn – nó sẽ bị phá hủy! Vì vậy (các) loa của bạn sẽ vẫn nhận được dòng điện DC cao qua vòng cung. Một tụ điện song song đã được thử với rơ le này và nó dường như ngắt hồ quang một cách đáng tin cậy ở 60V DC và lên đến 10A.

Một kiểu chung hoặc rơ le khác (hy vọng) sẽ tồn tại là một trong các rơ le 30A kết nối TE được hiển thị trong Bảng dữ liệu dòng T9A , nhưng nếu nó phải kích hoạt với nguồn điện cao áp, nó gần như chắc chắn sẽ bị phá hủy. Tuy nhiên, việc thay thế rơ le rẻ hơn rất nhiều so với (các) trình điều khiển loa. Rất tiếc, kiểu rơ le này không khả dụng với nhiều bộ tiếp điểm. Các Omron LY2-0-DC24 relay là DPDT, và đánh giá cho 10A. Nếu không có tụ nó sẽ không tồn tại phá vỡ 70V DC, ngay cả với các điểm tiếp xúc trong loạt, nhưng với họ cài đặt nó nên có thể để phá vỡ vòng cung. Có thể đoán trước được, tôi không thể thử cũng như thực tế khi thử mọi rơ le có sẵn.

Lưu ý rằng rơle ‘ 1 Dạng C ’ được xếp hạng cho 20A ( KHÔNG tiếp điểm ) nhưng chỉ 10A cho tiếp điểm NC. Sự sắp xếp này sẽ giải quyết và xử lý hiệu suất trung bình lên đến 400W, nhưng dòng điện đỉnh hoàn toàn có thể vượt quá hiệu suất danh định. Dòng điện cao nhất với nguồn phân phối 70V thành 4 Ω sẽ vào khoảng chừng 17A và bạn hoàn toàn có thể cần phải chọn một rơle có trách nhiệm nặng hơn. Dòng T9A là một gợi ý, nhưng bạn phải chuẩn bị sẵn sàng để chạy thử nghiệm của riêng mình. Việc lựa chọn những rơ le hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý hơn 20A là khá hạn chế .Để bạn nghĩ rằng tôi đang phóng đại và nó không hề tệ như tôi khẳng định chắc chắn, hãy nhìn vào bức ảnh sau đây. Những gì bạn thấy là tổng thể những gì còn lại của bộ tiếp xúc phía trên sau một vòng cung duy trì. Rơ le được hiển thị là loại hạng nặng và bên trong nó gần giống với loại mà tôi đã sử dụng để thử nghiệm ( nhưng không phải để tàn phá ). Loại rơ le này thường có khoảng chừng hở tiếp xúc 0,7 mm, trong đó những loại ‘ thu nhỏ ’ thường thì chỉ có khoảng chừng hở tiếp xúc 0,4 mm. Mặc dù khoảng cách tiếp xúc tăng lên, hồ quang đã hủy hoại hoàn toàn bộ tiếp điểm .

Hình 4 – Rơ le bị phá hủy bởi hồ quang

Để có được định mức điện áp cao hơn, bạn có thể sử dụng hai rơle với các tiếp điểm thường đóng được đấu nối tiếp. Cách sắp xếp này làm giảm điện áp trên mỗi bộ tiếp điểm và do đó có thể đủ để ngăn phóng điện. Trong datasheet liên kết ở trên, ban đầuđiện trở tiếp xúc được trích dẫn là 75mΩ, nhưng điều này khá bi quan và có nghĩa là tiêu thụ tiếp xúc là 67W ở 30A (rõ ràng là không thể). Tôi đã thử nghiệm một rơ le 10A với 50Hz ở 10A RMS và đo được 60mV (6mΩ), và thậm chí ở 20A, tôi chỉ có thể đo 132mV trên các tiếp điểm (6,6mΩ), bao gồm cả các kết nối bên trong. Ở 20A, điều này thể hiện sự mất mát 2,64W – gần như không đáng kể so với tổn thất chì, nhưng đó là rất nhiều nhiệt trong một khu vực nhỏ của một cặp tiếp điểm. Ở định mức hiện tại (10A) tiêu tán chỉ là 600mW. Rơle trong mạch âm thanh không bao giờ phải đối phó với dòng điện tối đa liên tục, vì vậy, rơle 30A chỉ cần thiết để giữ cho sự tiêu tán tiếp điểm ở mức thấp và như một nỗ lực để phá vỡ hồ quang. Dòng điện định mức cao hơn giúp bảo vệ khỏi các tiếp điểm tự hàn lại với nhau trong sử dụng bình thường.

Hình 5 – Điện áp hồ quang, 60V DC, tải 8Ω

Trên đây là cách bắt trực tiếp, đo qua những cực của rơ le. Nguồn điện được thiết lập cho 60V DC và không có nắp triệt tiêu nào được sử dụng trên những tiếp điểm. Khoảng thời hạn của hồ quang khởi đầu ngay sau khi những tiếp điểm mở, và liên tục phân phối 30V DC cho tải cho đến khi nó sau cuối dập tắt. Thử nghiệm này được thực thi với một rơ le công nghiệp hạng nặng và chỉ ra rằng trở kháng hồ quang đủ thấp để cung ứng dòng điện đáng kể cho tải – trong trường hợp này là khoảng chừng 3,7 A. Hồ quang ồn ào cả về điện và âm. Âm thanh vòng cung giống như tiếng ồn trắng, và phổ tần số lan rộng ra sang dải tần số vô tuyến ( RF ) .Mặc dù có những thiếu sót, nhưng vẫn có một số ít sự tự do trong cách tiếp cận cơ điện. Rơle được sử dụng hàng tỷ USD, trong tổng thể những ứng dụng từ loại sản phẩm tiêu dùng đến những mạng lưới hệ thống công nghiệp hạng nặng. Chúng vẫn được ưu thích vì chúng rất đáng an toàn và đáng tin cậy và rẻ hơn nhiều so với những thiết bị điện tử tương tự. Một điểm thất bại của họ là không có năng lực ngắt điện áp DC cao một cách đáng an toàn và đáng tin cậy, đây là ( không may ), trách nhiệm của họ là bảo vệ loa. Nói chung ( và với điều kiện kèm theo rơ le được nối dây như miêu tả ), bảo vệ rơ le là đáng an toàn và đáng tin cậy và hiệu suất cao, và luôn là cách tiếp cận tiết kiệm ngân sách và chi phí ngân sách nhất. Sử dụng những tụ điện song song là một kỹ thuật triệt tiêu hồ quang ‘ brute-force ’ hoàn toàn có thể hoạt động giải trí tốt một cách đáng quá bất ngờ .

Hình 6 – Kết nối dây

Cách đấu dây của rơ le được trình diễn ở trên sử dụng hai rơ le, với những cuộn dây mắc tiếp nối đuôi nhau hoặc song song và những tiếp điểm mắc tiếp nối đuôi nhau. Các rơ le T9A Series có cuộn dây 144 Ω cho 12V hoặc 576 Ω cho phiên bản 24V. Do đó, điện trở của rơle là 288 Ω so với hai cuộn dây 12V mắc tiếp nối đuôi nhau ( 83 mA ) và hai cuộn dây 24V mắc song song cho tổng điện trở và dòng điện như nhau. Điện trở 12 Ω ( R7 ) hiển thị trong cả hai mạch trên phải giảm xuống còn 6,8 Ω nếu bạn sử dụng hai rơ le. Trong khi cuộn dây rơ le được tinh chỉnh và điều khiển cao hơn khuyến nghị của đơn vị sản xuất, thực trạng quá áp hoàn toàn có thể sẽ không lê dài vì mất âm thanh từ vỏ bọc sẽ cảnh báo nhắc nhở người dùng / người quản lý và vận hành rằng có lỗi .Cả hai bộ tiếp điểm đều ngắt dòng sự cố DC, rơle thứ hai làm ngắn tải và những tụ điện giúp dập tắt hồ quang bằng cách hấp thụ nguồn năng lượng bắt đầu khi tiếp điểm mở. Giá trị cao của điện dung hiệu suất cao hơn, nhưng có một hình phạt ngân sách ( và kích cỡ ). Bạn hoàn toàn có thể thêm điện trở tiếp nối đuôi nhau với nắp để ngăn dòng phóng điện cao hàn những tiếp điểm, nhưng điều đó làm giảm hiệu suất cao của hoạt động giải trí dập tắt hồ quang của nắp. Đối với một mạch hoàn toàn có thể không khi nào hoạt động giải trí, sẽ không trong thực tiễn nếu có một mạng lưới hệ thống lớn và đắt tiền sẽ không khi nào kích hoạt trừ khi bộ khuếch đại bị lỗi. Điều rất quan trọng là bảo vệ rằng mạch vẫn hoạt động giải trí, mặc dầu có lẽ rằng nhiều năm không hoạt động giải trí. Lỗi rơ le ( do hồ quang duy trì ) là một lựa chọn rẻ hơn nhiều so với việc sửa chữa thay thế những trình điều khiển và tinh chỉnh loa hiệu suất cao đắt tiền !

Tôi đã thử nghiệm một rơ le có khoảng cách tiếp xúc 0,8mm với 70V DC thành một tải 4Ω và không có tụ điện, nó sẽ chảy vòng cung mọi lúc (như hình trên). Chỉ cần ít nhất 2µF là đủ để ngăn chặn hình thành hồ quang, do đó, 10µF được đề xuất là quá đủ. Lưu ý rằng (các) nắp cần phải càng gần rơ le càng tốt, vì bất kỳ điện trở hoặc điện cảm bổ sung nào sẽ làm giảm hiệu quả của chúng. Mặc dù vậy, nếu điện áp lỗi dự kiến sẽ lớn hơn 50V hoặc lâu hơn, tôi mạnh mẽ khuyên bạn sử dụng hai rơle, với hai bộ danh bạ trong loạt.

Mọi thứ phải được kiến thiết xây dựng theo tiêu chuẩn rất cao, không có năng lực bị hỏng ngay cả khi bị rung động mạnh bên trong vỏ bọc. Những tiêu chuẩn này không hề tầm thường. Nếu một lỗi tăng trưởng trong mạch điện, bạn sẽ không biết rằng có gì sai cho đến khi một bộ khuếch đại bị lỗi và làm cháy loa. Như đã chú ý quan tâm trước đó, người quản lý và vận hành mạng lưới hệ thống chuyên được dùng sẽ vận dụng định kỳ khoảng chừng 30V DC cho những đầu nối nguồn vào của vỏ bọc để xác định rằng ( những ) rơle hoạt động giải trí thông thường trong điều kiện kèm theo sự cố. Loa sẽ phát ra tiếng ồn khá lớn khi DC được cấp vào sau đó ngắt liên kết bởi rơ le bảo vệ. Lưu ý rằng nguồn điện phải có năng lực phân phối tối thiểu ½ amp ( giả sử rằng công tắc nguồn ‘ Kiểm tra ’ được gồm có ), do đó bảo vệ rằng loa sẽ không bị hỏng, nhưng cung ứng đủ dòng điện để bảo vệ hoạt động giải trí đáng an toàn và đáng tin cậy. Thử nghiệm này mô phỏng một lỗi bộ khuếch đại, và không phải là không có 1 số ít rủi ro đáng tiếc !

Tôi khuyên bạn nên bao gồm công tắc ‘Kiểm tra’, vì điều đó giảm thiểu dòng điện cần thiết (như hình trên). Hãy nhớ rằng công tắc phải xử lý toàn bộ dòng khuếch đại trong quá trình hoạt động bình thường, vì vậy nó phải là loại hoạt động nặng. Điều này cho phép bạn kiểm tra hệ thống với dòng điện tối thiểu (khoảng 500mA) và giảm đáng kể nguy cơ hư hỏng loa (ngoài các loa tweeter / trình điều khiển nén – họ sẽ không thích , nhưng không nên thất bại).

Bạn thực sự có thể nhận được các rơle được đánh giá lên đến 125V DC với định mức tiếp điểm 15A. Thông tin còn ít ỏi, nhưng RS Components bán một sản phẩm do TE Connectivity sản xuất (Phần # V23009A 7A 52). Chi phí là khoảng AU $ 475 (vâng, thực sự!) Và rất khó có khả năng ai trả nhiều như vậy. Chúng ta phải làm với những gì chúng ta có thể nhận được, tốt hơn là chi phí thấp hơn cái loa mà nó dùng để bảo vệ. Cuối cùng, việc chuyển tiếp là trách nhiệm của nhà xây dựng, vì những thứ có sẵn phụ thuộc vào các nhà cung cấp địa phương của bạn – có quá nhiều người so sánh và nhà cung cấp để tôi đưa ra khuyến nghị tuyệt đối (điều mà tôi thường tránh chỉ vì lý do này).

Xây dựng & Thử nghiệm

Sau khi quyết định về phiên bản bạn muốn sử dụng, đề xuất của tôi là nó được đặt trong một vỏ nhôm diecast, với vỏ hoạt động như bộ tản nhiệt cho MOSFET. Các đầu nối đầu vào / đầu ra nên là loại Speakon, vì chúng được thiết kế để xử lý dòng điện từ các bộ khuếch đại công suất cao. Mạch bảo vệ đã hoàn thành có thể ở bên ngoài, với đầu vào và đầu ra được đánh dấu rõ ràng và đèn LED phải hiển thị. Để thiết lập sân khấu ít lộn xộn hơn, hộp có thể được gắn bên trong vỏ loa, với các đầu nối vít bên trong cho đầu vào và đầu ra. Lý tưởng nhất, nó sẽ có thể tháo rời mà không cần phải tháo loa hoặc các tấm phía sau, và một tấm lắp phẳng được đề xuất. Điều này cũng có nghĩa là nó luôn ở trong mạch, làm cho nó bằng chứng giả mạo đối với thiết bị được người khác sử dụng.

Trước khi lắp đặt mạch (phiên bản Hình 1 hoặc 2), nó phải được thử nghiệm trong các điều kiện tương đương với trong ‘thế giới thực’. Điều này có nghĩa là kết nối đầu vào với đường dây loa, nhưng không có dây tiếp điện. Hệ thống sẽ chạy bình thường (hoặc bất thường nếu đó là cách nó được sử dụng) và đèn LED được giám sát. Trong mọi điều kiện hoạt động và ở mức tối đa, đèn LED phải luôn tắt. Nếu nó nhấp nháy, điều đó có nghĩa là mạch đã kích hoạt, có thể do năng lượng tần số thấp dư thừa. Không cần thiết phải kết nối loa nếu thử nghiệm có thể được chạy trong xưởng hoặc bất cứ nơi nào hệ thống thường được lưu trữ khi không sử dụng.

Nếu đèn LED bật sáng, những mạch thời hạn / bộ lọc cần được làm chậm lại. Điều đó có nghĩa là C1 và C2 ( mạch Hình 1 ) hoặc C3 ( mạch Hình 2 ) cần được làm lớn hơn. Làm như vậy sẽ làm chậm hoạt động giải trí của rơ le, và giảm năng lực bảo vệ. Hàm tạo cũng hoàn toàn có thể thấy rằng những số lượng giới hạn này hoàn toàn có thể được giảm bớt, tùy thuộc vào vật liệu chương trình. Đặt chúng ở giá trị thấp hơn sẽ làm tăng vận tốc phát hiện, do đó phân phối năng lực bảo vệ tốt hơn .Yêu cầu kiểm tra kỹ lưỡng không phải là tùy chọn. Đây là một mạch thường sẽ không hoạt động giải trí trong hầu hết thời hạn hoạt động giải trí của nó. Nó chỉ hoàn toàn có thể ( và sẽ ) hoạt động giải trí nếu có lỗi bộ khuếch đại hoặc nếu vận dụng tần số thấp hơn ngưỡng phát hiện. Ngưỡng đã được phong cách thiết kế ( rất có chủ ý ) để có tần số – 3 dB nhỏ hơn 0,5 Hz, vì điều này là thiết yếu để phân phối những biên độ cao ở 20H z. Các giá trị của tụ lọc / định thời được phong cách thiết kế để giải quyết và xử lý RMS 70V ở 20H z mà không cần kích hoạt .70V RMS ( theo kim chỉ nan ) thu được từ bộ khuếch đại hiệu suất có đường ray cung ứng ± 100V, nhưng thực tiễn nguồn phân phối sẽ cao hơn thế. Một bộ khuếch đại như vậy sẽ hoàn toàn có thể cung ứng 1,2 kW thành tải 4 Ω. Đối với những bộ khuếch đại hoàn toàn có thể phân phối nhiều hơn ( và chúng sống sót, nhưng tôi không chắc tại sao ), giá trị của C1 / C2 ( Hình 1 ) hoặc C3 ( Hình 2 ) sẽ cần được tăng lên. Đây là nguyên do tại sao thử nghiệm rất quan trọng !

Sẽ là lý tưởng nếu mạch đóng khi một quá độ gây ra kích hoạt sai, nhưng điều đó là không thể vì nguồn điện duy nhất đến từ bộ khuếch đại. Đó là lý do tại sao điều quan trọng là mạch phải được kiểm tra kỹ lưỡng trước khi đưa vào sử dụng. Việc kích hoạt sai với loa có bộ phân tần thụ động gần như chắc chắn sẽ phá hủy các trình điều khiển nén, vì vậy tôi không khuyến nghị rằng một trong hai mạch được sử dụng với các thùng loa toàn dải có bộ phân tần thụ động.

Điều cần thiết là bạn phải đảm bảo rằng mạch không bao giờ kích hoạt sai khi sử dụng bình thường. Mặc dù điều này làm tăng thời gian trước khi loa bị ngắt kết nối, nhưng nó cũng có nghĩa là mạch không nghe được khi nó đang được sử dụng. Có nhiều thỏa hiệp cần thiết cho loại mạch này và người dùng phải đảm bảo rằng nó hoạt động như dự định và chỉ ngắt kết nối loa nếu có lỗi bộ khuếch đại.

Sử dụng các mạch với các ampe nguồn khác nhau

Hai phong cách thiết kế được thiết lập để sử dụng với những bộ khuếch đại có điện áp cung ứng từ ± 35V đến ± 100V và sử dụng rơle 24V có điện trở cuộn dây danh định khoảng chừng 570 Ω ( dòng điện cuộn dây khoảng chừng 42 mA ). Điều này được thiết lập bởi điện trở nguồn ( R7 ) cho MOSFET chuyển mạch ( danh nghĩa 12 Ω ), số lượng giới hạn dòng điện ở mức 54 mA. Dòng điện phụ giúp bảo vệ rằng rơ le hoạt động giải trí, mặc dầu có lẽ rằng nhiều năm không hoạt động giải trí. Điện trở LED ( 2,2 k ) sẽ được cho phép dòng điện 10 mA, bảo vệ rằng đèn LED đủ sáng để hoàn toàn có thể nhìn thấy, vì nó chỉ ra lỗi bộ khuếch đại .

Điều này sẽ phù hợp với hầu hết các trường hợp, nhưng các bộ khuếch đại công suất cao đặc biệt có điện áp nguồn lớn hơn ± 100V có thể cần một số thay đổi. MOSFET được đánh giá là 200V, lớn hơn nhiều so với điện áp cung cấp được sử dụng trong bất kỳ bộ khuếch đại nào đã biết, nhưng với điện áp cung cấp cao hơn, nó sẽ cần một bộ tản nhiệt lớn hơn. Ví dụ, với nguồn cung cấp 100V, MOSFET sẽ tiêu tán 4W và nếu không có một bộ tản nhiệt tốt, nó có thể chạy rất nóng. Bạn sẽ cần thay đổi điện trở 12Ω (R7) nếu rơle bạn chọn sử dụng nhiều hơn (hoặc ít hơn) dòng điện so với thiết kế. Có một số thời gian, nhưng dòng điện MOSFET phải vượt quá dòng điện cuộn định mức của rơle ít nhất 10%.

Cho đến nay, vấn đề lớn nhất với điện áp cung cấp rất cao là làm gián đoạn dòng điện lỗi DC. Hãy xem xét một bộ khuếch đại có đường ray 100V (đầu ra 70V RMS, đầu ra 1,2kW). Dòng điện sự cố với tải danh định 4Ω sẽ lớn hơn 25A và cố gắng phá vỡ dòng điện đó mà không có rơ le được thiết kế theo mục đích (sẽ khó tìm và rất đắt tiền) sẽ dẫn đến sự cố chảy hoàn toàn bên trong rơ le. Nếu một hệ thống như vậy đang được sử dụng, thì tôi e rằng bạn đang tự làm khá nhiều. Các tụ điện triệt tiêu hồ quang có thể (hoặc không) đủ để ngăn chặn hồ quang. Bất kỳ bộ khuếch đại công suất lớn nào cũng phải bao gồm bảo vệ lỗi DC bên trong. Nếu không, hãy mua thứ khác!

Bảo vệ bằng cầu chì – Crowbar Protection

Sơ đồ bảo vệ tàn bạo nhất trong số đó là cái gọi là ‘cầu chì’, thường sử dụng TRIAC công suất cao hoặc các SCR đấu sau để làm ngắn mạch đầu ra của bộ khuếch đại. Kết quả gần như chắc chắn sẽ là một bộ khuếch đại bị phá hủy hoàn toàn trừ khi nó được bảo vệ bằng cầu chì tốt (lưu ý rằng một số bộ khuếch đại không có cầu chì DC). Tìm một TRIAC có thể xử lý dòng điện tức thời lớn từ bộ khuếch đại kilowatt là một thách thức, nhưng SCR có sẵn có thể xử lý dòng điện một cách dễ dàng. Ví dụ: SCR 50A (trên 500A trong 10ms) có sẵn với giá khoảng 10 đô la Úc (nhưng lên đến ~ 35 đô la Úc) mỗi chiếc.

Các mạch hiển thị ở trên hoàn toàn có thể được kiểm soát và điều chỉnh thuận tiện cho mạch xà beng, nhưng nó không phải là thứ mà tôi khuyên dùng. Mặc dù có thông tin cho rằng bộ khuếch đại đã bị lỗi nếu nó Open DC cho loa, nhưng bạn không nên gặp rủi ro đáng tiếc thêm ( và hoàn toàn có thể là thảm khốc ). Nếu bạn đã thử kỹ thuật này, việc lắp cầu chì là điều bắt buộc, nhưng điều đó sẽ làm tăng thêm những biến chứng. Ví dụ, bạn nhìn nhận cầu chì cho hiệu suất tối đa mà mạng lưới hệ thống loa hoàn toàn có thể giải quyết và xử lý hay ít hơn ? Đối với tủ được nhìn nhận cho hiệu suất tối đa là 1.200 W, bạn cần cầu chì 20A, giả sử trở kháng 4 Ω. Tuy nhiên, bạn không nên sử dụng bất kể cầu chì 20A cũ nào – nó cần phải là loại HRC ( năng lực đứt cao ), vì dòng điện đỉnh hoàn toàn có thể trên 100A .Nếu cùng một mạng lưới hệ thống được sử dụng với bộ khuếch đại có hiệu suất thấp hơn, nó hoàn toàn có thể không cung ứng đủ dòng điện để thổi cầu chì 20A đủ nhanh ( hoặc hoàn toàn có thể là không ) để tránh hư hỏng thêm. Điều này hoàn toàn có thể thuận tiện tàn phá bộ khuếch đại. Sau đó, có rủi ro tiềm ẩn luôn sống sót của một cái gì đó khá nhỏ ( ví dụ điển hình như tín hiệu cận âm Open trong thời hạn ngắn khi bật nguồn hoặc tắt nguồn ) ‘ kích hoạt sai ’ mạch và làm nổ một bộ khuếch đại trọn vẹn tốt. Đây là một thời cơ rất thực tiễn, và nó không phải là thời cơ mà tôi sẵn sàng chuẩn bị gật đầu .

Đây là lý do tôi không đề xuất (và tôi cũng sẽ không mô tả thêm) mạch xà beng. Họ là tàn bạo, và hoàn toàn không hề khoan nhượng.

Kết luận Mạch bảo vệ loa cho amply

Mạch được mô tả (theo như tôi biết) là duy nhất. Dường như không có bất cứ thứ gì giống như nó có sẵn trên thị trường, mặc dù có một số thùng máy thương mại tuyên bố có mạch bảo vệ sẵn có. Không biết (ít nhất là với tôi) nếu các mạch này hoạt động như dự định hay không, vì không có chi tiết nào được tìm thấy trên mạng. Có một số ví dụ về các hệ thống có thể được điều chỉnh (một ví dụ được hiển thị trong phần tài liệu tham khảo), nhưng thiết kế có sai sót như được thể hiện trong bản vẽ bằng sáng chế và không thể được đề xuất cho bất kỳ điều gì.

Khả năng bảo vệ loa không hề nhỏ và phần nhiều những mạch được hiển thị ở nơi khác sẽ không hoạt động giải trí với điện áp nguồn trên 30V. Ngay sau khi những bộ khuếch đại hiệu suất cao được đưa vào phương trình, mọi thứ trở nên khó khăn vất vả hơn. Lý tưởng nhất là tổng thể những bộ khuếch đại hiệu suất cao sẽ được tích hợp bảo vệ DC, nhưng đáng tiếc là điều này không phải khi nào cũng vậy. Cung cấp năng lực phát hiện và ngắt liên kết DC chỉ sử dụng đầu ra của bộ khuếch đại khiến mọi thứ trở nên khó khăn vất vả hơn nhiều .

Không còn nghi ngờ gì nữa, hệ thống loa cần được bảo vệ khỏi các lỗi bộ khuếch đại. Chỉ mất vài giây để nguồn điện một chiều 70V đốt cháy một cuộn dây thoại, vì nó bị đẩy ra khỏi khe hở và được giữ cố định bởi từ trường. 70V DC trên một cuộn thoại 4Ω là 1.225kW liên tục và không có loa nào từng được sản xuất có thể xử lý điều đó mà không bị hỏng. Một bộ khuếch đại có nguồn cung cấp ± 100V sẽ cố gắng đẩy mức đó lên 2,5kW (25A DC!), Do đó khả năng sống sót bị giới hạn ở (có thể) 100ms hoặc lâu hơn. Mặc dù nó được đảm bảo rằng nguồn điện của bộ khuếch đại sẽ giảm phần nào điện áp đó (không ai thiết kế cho đầu ra DC liên tục nhiều như vậy), trừ khi bộ khuếch đại được cài đặt sơ đồ bảo vệ an toàn khi thất bại, (các) loa của bạn sẽ được nâng ly (theo nghĩa đen).

Nhiều bộ khuếch đại công suất thương mại bao gồm bảo vệ DC theo tiêu chuẩn, nhưng tương tự, nhiều bộ không. Trong một số trường hợp, nó được quảng cáo, nhưng rơ le được sử dụng không thể ngắt hồ quang nếu có lỗi (một số rơ le loa chỉ được sử dụng để ngăn chặn tiếng ồn bật / tắt từ bộ khuếch đại). Để tránh cho bạn sự phiền muộn (không đáng kể) khi xây dựng các mạch bảo vệ bên ngoài, hãy xác minh rằng bất cứ thứ gì bạn định mua đều có bảo vệ bên trong hoạt động. Nếu không, tôi khuyên bạn nên tránh nó hoàn toàn, bất kể bất kỳ tuyên bố nào khác được đưa ra. Thực tế đơn giản là các bộ khuếch đại tăng cường âm thanh có thẩm quyền sẽ phát ra âm thanh giống nhau (đặc biệt là ở 100dB SPL trở lên) và rất đáng để chi tiêu nhiều hơn một chút để có được sự bảo vệ sẵn có hơn là hy vọng rằng amp không bị hỏng.

Mặc dù bạn có thể không biết, nhưng các bộ khuếch đại Class-D (chuyển mạch) không tránh khỏi các lỗi DC. Tất cả những gì cần xảy ra là một trong các MOSFET đầu ra bị lỗi và giống như hầu hết các chất bán dẫn, chúng bị lỗi ngắn mạch . Vì vậy, không quan trọng nếu amp là bóng bán dẫn Class-B, Class-G hay Class-D, MOSFET hay lưỡng cực. Sự cố trong giai đoạn đầu ra gần như luôn luôn dẫn đến DC ở đầu ra và gần như luôn luôn là điện áp cung cấp đầy đủ. Lỗi cung cấp độ lệch DC lớn nhưng vẫn cung cấp (ít nhất là một số) âm thanh là rất hiếm, nhưng nó có thểxảy ra. Nó có nhiều khả năng hơn với bộ khuếch đại được kết hợp DC xuyên suốt, vì DC từ bộ trộn hoặc preamp sẽ được khuếch đại cùng với âm thanh. Bộ khuếch đại kết hợp DC không có vị trí trong bất kỳ IMO nào của hệ thống âm thanh, do nguy cơ hỏng hóc bên ngoài ở thiết bị ngoại vi gây ra DC ở đầu ra. Một bộ lọc thông cao tốt là người bạn của bạn và luôn phải sử dụng bộ lọc này.

Xin lưu ý rằng các mạch hiển thị ở đây đã được kiểm tra và xác minh là hoạt động, nhưng rơle là một vấn đề khác. Tôi đã chạy thử nghiệm cho thấy rằng bộ triệt hồ quang điện dung hoạt động (và nó hoạt động tốt), nhưng bạn cần một rơ le có khoảng cách tiếp xúc rộng nhất có thể. Nhà sản xuất có quyền tìm một rơ le (hoặc các rơ le) từ một nhà cung cấp đáng tin cậy đã biết và chuẩn bị kiểm tra một hoặc nhiều rơ le đến mức tiêu hủy. Bất cứ ai đã từng sử dụng một thợ hàn điện (hoặc đã từng thấy một thợ hàn điện được sử dụng) sẽ nhận thức rõ về sức mạnh tuyệt vời của hồ quang – đó là một cách tuyệt vời để di chuyển kim loại nóng chảy từ nơi này sang nơi khác!

Source: https://thomaygiat.com
Category : Điện Tử