waso

Система Защиты Для Мощного Умзч.

108 сообщений в этой теме

waso    4 386

Для надёжной работы УМЗЧ он должен быть оснащён несколькими дополнительными функциями, которые позволили бы задержать подключение АС на время окончания всех переходных процессов при подаче питающих напряжений, а также отключить акустику в случае возникновения аварийной ситуации, например, выхода из строя плеча. В таком случае на выходе УМЗЧ появляется практически полное напряжение питания одного из плеч и динамики могут просто сгореть, не считая вариантов слетания обмотки и прочих нежелательных последствий.

Если усилитель достаточно мощный, то его система охлаждения обычно строится с использованием обдува вентилятором, что ощутимо экономит площадь радиаторов и уменьшает габариты конструкции. Понятно, что постоянный шум лопастей не доставляет особого удовольствия, поэтому для снижения шумности напряжение питания вентилятора может быть либо снижено, либо выключено вовсе, в зависимости от текущего нагрева радиаторов.

В случае применения вентиляторов нельзя исключить ситуации его засорения или выхода из строя, тогда перегрев усилителя может стать критическим. Чтобы этого не произошло, система защиты должна отключить нагрузку прежде, чем радиаторы (и стоящие на них транзисторы) достигнут опасной температуры. Для ориентира можно использовать 70*С.

Также целесообразно возложить на систему защиты превентивную меру контроля сопротивления АС. Например, если в акустике или колоночном проводе имеется замыкание, то сопротивление нагрузки значительно упадёт и усилитель будет перегружаться по выходному току. При наличии в УМЗЧ токовой защиты выхода из строя не произойдёт, но, чтобы пользователь был в курсе возникшей проблемы с самого начала, есть смысл в момент подачи питания проверять сопротивление нагрузки, и если оно ниже допустимого, то не допускать её подключения к УМЗЧ.

Сравнительно легко сделать индикацию наличия полезного сигнала на АС. Реализация требует всего несколько деталей.

Поскольку имели место случаи «заваривания» контактов реле при чрезмерном токе через них, а также при размыкании контактов на ходу, то, если релейная защита окажется повреждённой, остаётся последняя надежда сохранить дорогостоящую акустику – симисторная защита. Она срабатывает в том случае, если постоянное напряжение на клеммах АС превысит 30…35В, что характерно для случаев выгорания плеча УМЗЧ и заваривания контактов реле. В такой ситуации симистор открывается и пережигает плавкий предохранитель перед АС. Судьба УМЗЧ играет меньшее значение, т.к. само возникновение подобного прецедента уже означает полную его неисправность. Срабатывание же симистора от цепей определения сопротивления АС невозможно, т.к. подаваемое напряжение ниже порога открытия динистора.

Всеми вышеизложенными функциями обладает предлагаемая здесь система защиты. Она питается от дополнительной сервисной обмотки напряжением 15В и потребляет ток не более 400мА.

Система защиты работает следующим образом. При подаче питания времязадающий конденсатор С5 разряжен, реле обесточено. Через R1, нормально замкнутый контакт реле и нагрузку протекает ток около 40 мА, создающий напряжение падения на АС. Напряжение на базе VT1 устанавливается таким, чтобы при падении на нагрузке менее 100 мВ (что соответствует 3 Ом), транзистор был бы открыт, а при бОльшем напряжении – закрыт. Если транзистор закрыт, то идёт зарядка времязадающего конденсатора, что через несколько секунд сопровождается повышением напряжения на затворе VT4, его открыванием и срабатыванием реле.

В случае появления постоянного напряжения любой полярности на выходе УМЗЧ зажигается один из светодиодов оптронов DA1, DA2, что влечёт за собой открытие VT2, резкий разряд времязадающего конденсатора С5 и отключение реле. При исчезновении постоянного напряжения процесс повторяется сначала. Транзистор VT3 использован для повышения чувствительности оптронов в качестве усилителя их фототока, поскольку оптопары типа TLP627 стоят заметно дороже и более дефицитны, чем РС817.

В случае, если контакты реле оказались заварены, а постоянная составляющая на выходе УМЗЧ превышает 30В, происходит заряд С1, С2 до момента открывания симметричного динистора Т1. Его пробой сопровождается открытием симистора Т2 и пережиганием предохранителя F1, после чего нагрузка обесточивается.

Транзистор VT2 реагирует на наличие положительной полуволны сигнала на АС, отрицательная же закорачивается на землю через диод VD3. При наличии сигнала конденсатор С6 разряжен и светодиод HL2 горит.

Светодиод HL5 зажигается в случае обесточивания обмотки реле, это происходит при включении защиты и при наличии какой-либо неисправности в УМЗЧ.

Узел управления обдувом и термальной защиты построен на счетверенном ОУ TL084, для каждого канала используется по 2 ОУ. При нагреве установленного на радиаторе соответствующего канала УМЗЧ терморезистора R23, его сопротивление падает. Соответственно, на выходе ОР1.2 напряжение начинает расти. При достижении на затворе VT8 порога открывания этот транзистор начинает проводить ток и включается обдув. Местная обратная связь в виде R37 снижает крутизну полевого транзистора и растягивает активный диапазон напряжений управления полевиком. Фактически последний работает как управляемый источник тока для вентилятора. Порог включения обдува настраивается резистором R21, время реакции можно подобрать номиналом C8.

Если хочется более высокой скорости реакции, конденсатор надо уменьшить по номиналу и наоборот. Если удалить С8, обдув будет работать в старт-стопном режиме.

Термальная защита построена как обычный компаратор с гистерезисом, порог срабатывания выставляется на 70*С подстроечником R17. Её включение индицирует светодиод HL4. При появлении высокого уровня на выходе ОР1.1 через резистор R26 открывается транзистор VT3 и система защиты реагирует аналогично появлению постоянной составляющей на выходе УМЗЧ. После некоторого остывания радиаторов нагрузка подключается вновь.

Поскольку сервисная обмотка находится на том же трансформаторе, что и силовые, при работе УМЗЧ неизбежно возникают просадки. Чтобы они не влияли на работу ОУ и реле, испольуется микросхемный стабилизатор на LM7812. Вентилятор же запитан до стабилизатора, поскольку он потребляет ток до 0,3А, что привело бы к бессмысленному нагреву не только полевика VT8, но и стабилизатора. Поэтому было решено запитывать обдув нестабилизированным напряжением, что не влияет на его работу.

В случае работы системы защиты с уже описанным двухэтажным усилителем, сток VT4 и обмотка реле соединяются с лимитером УМЗЧ, а точнее – с R27 на его плате. Также на плате защиты предусмотрен светодиод клипового индикатора HL1, который соединяется с платой УМЗЧ только одним проводом к R7 (по схеме УМЗЧ). При этом клиповый индикатор перестаёт потреблять ток от питаний ОУ УМЗЧ. Можно пойти дальше и соединить анод светодиода оптрона АОР124 с шиной +12В защиты, отрезав дорожку от +15В, это исключит просадки питания ОУ при срабатывании клип-индикатора и лимитера.

Налаживание системы защиты сводится к следующему. Терморезистор временно не подключается, конденсатор С8 не запаивается. Движок R5 выставляем примерно в среднее положение. Вместо АС подключаем резистор 0,5Вт и сопротивлением 3 Ома.

При подаче питания контролируем напряжение на базе VT1. Для начала выставляем 1,1В. Реле при этом подключаться не должно. Плавно уменьшая сопротивление R5, при напряжении на базе VT1 около 0,92.. 1 В должен раздаться щелчок реле и погаснуть светодиод HL5. После этого подключаем акустику и проверяем, подключит ли её схема. Если активное сопротивление АС равно или больше 3 Ома, то должно подключить. Также делаем проверку при КЗ в нагрузке – реле сработать не должно. Не будет лишним напомнить, что проверка сопротивления АС осуществляется при подаче питания на систему защиты. Небольшой щелчок в динамиках вполне нормален и не влечёт выхода их из строя, т.к. пропускаемый ток слишком для этого мал.

Далее подпаиваем терморезистор R23, дождавшись его остывания после пайки. Движки R17, R21 должны находиться в нижнем положении по схеме, примерно в 1\3 от нижнего уровня, напряжения на них около 2,7В. Светодиоды «Обдув» и «Термал» гореть не должны.

Нагревая терморезистор до предполагаемой температуры включения обдува, около 45*С, подкручиваем R21 до зажигания светодиода «Обдув» и включения вентилятора. После чего запаиваем С8 на место.

Примерно так же, при температуре терморезистора около 70*С добиваемся срабатывания термала, порог выставляется резистором R17. При этом, помимо зажигания светодиода «Термал», должны произойти отключение реле и зажечься светодиод «Защита».

Остальное в настройке не нуждается, достаточно только проверить корректность работы симисторной защиты, подключив вместо предохранителя 20А лампу накаливания ватт на 100 и имитируя выход из строя плеча, проверить, будет ли она загораться. Чтобы релейная защита не мешала настройке, следует временно закоротить оловянной перемычкой один из светодиодов оптопар.

Детали и конструкция.

Два канала предлагаемой схемы смонтированы на однослойной плате из стеклотекстолита размерами 200*77мм. Транзистор VT8 и стабилизатор VR1 размещены на небольшом теплоотводе, при этом стабилизатор использован в пластиковом корпусе. Если оба прибора в металлическом корпусе, то один из них следует размещать через изолирующую прокладку.

Все резисторы, кроме R1, R6, R7, R8 и R37 – выводные, 0,25Вт. R6, R8 – СМД 1206, а R1, R7, R37 – 1-2Вт.

Биполярные транзисторы можно использовать 2N5551, BC546-BC548, КТ3102 и аналогичные по напряжениям и мощности рассеяния, считая наибольшим ток через них 10мА и напряжение – 12В. В качестве полевых транзисторов VT4 можно использовать практически любые с N-каналом, обладающие сопротивлением открытого канала не более 1 Ом и макс. током не менее 0,5А. Для транзистора VT8 подойдут IRF540\IRF640\IRF3710\IRF44 и подобные в корпусе ТО220. В качестве ОУ можно использовать TL074\TL084\OPA4134\OPA1644, LM324 и другие счетверенные.

Оксидные конденсаторы С1, C2 должны быть на напряжение не менее 35В, C3, C4-6…10В, остальные на 25В.

В качестве оптопар применимы практически любые фототранзисторные оптроны, например, TLP621, PC817, TLP521 и аналогичные.

Динистор DB3 – двусторонний, т.е. напряжение его открывания не зависит от приложенной полярности.

post-64241-0-39262100-1410625072_thumb.jpg

post-64241-0-51297200-1410625075_thumb.jpg

post-64241-0-96177500-1410625079_thumb.jpg

post-64241-0-98288100-1410625176_thumb.gif

Protection.lay

post-64241-0-80283000-1410625357_thumb.jpg

post-64241-0-15705200-1410625362_thumb.jpg

  • Одобряю 25

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Для реализации самопроверки кулера при старте УМЗЧ и отказа от "сглаживания" включения и выключения кулера следует внести следующие коррективы в номиналы:

- С7 увеличить до 220мкФ*10В

- С8 изъять

- R25 уменьшить до 100 Ом или заменить перемычкой (действие идентично)

- R37 заменить перемычкой

В профессиональнике, по идее, пофигу на шум кулера, там не до этого. А вот при запуске пыль сдуть\сорвать застывшую смазку полезнее.

Изменено пользователем waso
  • Одобряю 6
  • Не одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Вариант реализации ПП на СМД-комплектующих. Сделана модификация по исключению плавной регулировки оборотов за практической ненадобностью. Полевики в ТО220 заменены на аналог в СОИК8 - IRF7821, в случае невозможности достать такие подкрутите чертёж под выводные, это несложно сделать самостоятельно. Плата стала компактнее. Также заменены резисторы 33кОм 0,25Вт на цепочки из 3*10кОм СМД1206. Очень легко срезать еще 5 мм высоты платы, но корпус 2U имеет высоту 88мм, а во-вторых, оставлю это в качестве "домашнего задания" всем заинтересовавшимся ;)

защита 2014 SMD.lay

Изменено пользователем waso
  • Одобряю 2

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Дело было вечером, делать было нечего...

Файл за вчерашнее число можно грохнуть.

защита 2014 SMD.lay

Изменено пользователем waso
  • Одобряю 4

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Применяя вышеобозначенные терморезисторы от Эпкос, обнаружилось, что их параметры практически идеально совпадают, и это даёт возможность отказаться от предустановочной регулировки термозащиты. Конкретно это выражается в заливке оловом всех площадок под подстроечные резисторы R17, R21 и установке R18=2,4k, R22=5,6k.

Поскольку для опытов с ХР всё равно нужна система защиты (хотя бы подать ей 12В питания на лимитер), неспешно сваял платку на СМД.

post-64241-0-98189000-1427471379_thumb.jpg

post-64241-0-43524900-1427471387_thumb.jpg

Изменено пользователем waso
  • Одобряю 3

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Закончил. Залил акриловым лаком. Фотосессия платки :D

Собственно, даже проверять лениво, ибо уже напроверялся. Тупо портировал с трухола на СМД. Выиграл... да ничего этот выигрыш в масштабах корпуса 3U не решает. А смотреть на плату со стороны деталей - скучно)) Пустой смотрится. СМД, конечно, хорошо... Ну можно для полного кайфа нарисовать и протравить 2 платки под светодиоды, будет как с тем котом, которому заняться нечем, кроме как...

post-64241-0-28159900-1427729984_thumb.jpg

post-64241-0-69905500-1427729990_thumb.jpg

post-64241-0-37557300-1427729993_thumb.jpg

post-64241-0-24181000-1427729997_thumb.jpg

Изменено пользователем waso
  • Лайк 1
  • Одобряю 10

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Усовершенствованная система защиты. Поводом для модернизации послужило влияние микрофонного эффекта от АС в шумном помещении или на улице на процесс определения сопротивления нагрузки. Степень подавления данного явления зависит от емкости С1. Собственно, это и есть нововведение, остальное всё как было, почти.

Дизайн платы также чуть изменён в плане посадки СМД-деталей на лицевую сторону - так выглядит красивее, да и доступность для ремонта лучше. Посадочные габариты и назначение контактов остались без изменения.

Описание инцидента, чтобы было понятно, о чём речь - http://forum.cxem.ne...40#comment-2431331

Из схемы можно выкинуть R12, заменив его перемычкой и установив R13=100кОм.

Конденсатор С2 должен быть на напряжение не ниже 35В, притом обязательно неполярным.

защита двухэтажника двухканальная 2016.GIF

защита 2016 SMD.lay

IMG_8855.JPG

IMG_8856.JPG

IMG_8859.JPG

IMG_8860.JPG

  • Одобряю 9

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Скупой, как говорится, платит дважды.

Крайне не советую использовать реле китайских малоизвестных фирм. Лучше немного доплатить и купить Tyco, TTI, Omron.

Значит, была у меня плата защиты, в одном канале стояла вот такая вот китайчина, в другом - Schark от Tyco. Условия работы и вибрационные нагрузки на них - примерно одни и те же, т.к. дело было в одном усилителе.

Прокол был в том, что из-за вибрации контактов они перемкнулись меж собой на короткое время (миллисекунды), однако и этого хватило, чтобы сигнал с выхода уся попал на эмиттер VT1 через диод. В итоге канал защиты не подключал АС. С самим усилителем ничего не случилось, а вот транзистор в защите выгорел, притом я долго не мог понять, как такое вообще могло произойти. Притом реле в нормальных, тихих условиях звонилось абсолютно нормально. Заменил оба реле на TTI - всё хорошо.

Казалось бы, это невозможно, однако никакого другого объяснения я не нашёл.

Важно: если при повторении конструкции вы использовали указанные в теме терморезисторы Epcos номиналом 10кОм, то подстроечные резисторы, устанавливающие пороги включения вентилятора и термала, можно не ставить. Эмпирически были подобраны устраивающие номиналы делителей. При этом выводы контактных площадок под подстроечники просто замыкаются между собой.

Прошу не считать этот чертеж какой-то "новой волшебной версией", это всего лишь иллюстрация решения в конкретном частном случае.

Сопротивление R5 чаще всего оказывается в районе 390...430 Ом, отсюда тоже можно сделать кое-какие выводы ;)

защита.GIF

  • Одобряю 7

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Ребята, не надо при монтаже мощных катушек засовывать им вовнутрь резистор 10 Ом! Для него есть специально предусмотренные посадочные отверстия.

Резисторы не все из немагнитных материалов, потому куда проще использовать другую технологию монтажа.

Монтировать надо так: сперва паяется резистор, затем, вторым этажом - катушка. Поскольку толщина провода у неё заметно больше, чем у ног резистора, потому и отверстия под катушку указаны бОльшим диаметром.

  • Одобряю 3

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
nekrylov    58

Доброго времени уважаемые форумчане. Извиняюсь за долгое отсутствие. Сказывается основная профессия, которая не позволяет уделять своему увлечению достаточно времени. Появилось время для доработки и окончательной компоновки двухэтажника. Хотел бы задать вопрос уважаемому Вадиму. Скомпоновал защиту по первой вашей схеме. Учитывая иное расположение обдува чем у автора, общая  нагрузка на управляющий транзистор несколько возросла. Ток до до 0,8а. Всего 4 вентилятора с током 0,19а. Не будет это критично для режимов работы схемы управления? С уважением.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
klaid1971    1 156

@nekrylov там после первой схеме были ряд доработок, почитайте чуть ниже, это ,пока не начали делать, нужно учесть.Про токи, то полевик и бОльшую нагрузку скоммутирует, лишь бы БП справился. Вентиляторы питаются перед стабом, так что вроде как без проблем про вентиляторы.

Изменено пользователем klaid1971

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
nekrylov    58

Спасибо.

Изменено пользователем nekrylov

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
klaid1971    1 156

@nekrylov

Вот о чем речь шла, а ниже про инцидент с релюшками ( залипание)

Доработать плату несложно

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
maxim1979    0

Доброго всем времени суток)) налаживаю эту защиту. все хорошо за исключением "При подаче питания контролируем напряжение на базе VT1. Для начала выставляем 1,1В. Реле при этом подключаться не должно. Плавно уменьшая сопротивление R5, при напряжении на базе VT1 около 0,92.. 1 В должен раздаться щелчок реле и погаснуть светодиод HL5.." напряжение на базе регулируется ...но пофиг ... реле включается через пару секунд после подачи питания и плевать оно хотело на VT1 и КЗ при напряжении на базе VT1 около 0,92...а в остальном все хорошо.. при том ситуация одинаковая в обоих каналах при постоянке на входе тоже работает нормально ...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
klaid1971    1 156

@maxim1979  на входе платы висит какое-нибудь сопротивление? или вход (со стороны усилка) висит в воздухе и просто настраивается на столе? если так, то повесь на входа хоть 10 кОм, у меня при настройке этой ПП без этого дела релюшки вообще хаотично клацали сами по себе :) . Вадим объяснил это неопределенностью состояния по входу.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Земля усилителей и защиты должны соединяться, на плате защиты есть клемма, которую надо завести на Мекку блока питания УМЗЧ. 

6 часов назад, maxim1979 сказал:

Для начала выставляем 1,1В

если стоят 2N5551, попробуйте начать с напряжения 1,2В. Для ВС546\548 прямое напряжение Э-Б меньше, поэтому для них и получается меньшее значение.

  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
maxim1979    0

Да что за бред ..цепляю на землю нижнии выводы r1,vd1 работает как в учебнике....релюшка и предохранитель звоняться

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Напоминаю про земли...

Проверьте на всякий случай, впаян ли VT1 так, чтобы его эмиттер соединялся с анодом VD1, по схеме.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
maxim1979    0
1 минуту назад, waso сказал:

Напоминаю про земли...

Проверьте на всякий случай, впаян ли VT1 так, чтобы его эмиттер соединялся с анодом VD1, по схеме.

да признаюсь я М... именно с большой буквы М))) земли то не были соединены.... я просто коротил клеммы АС..а земля защиты висела в воздухе

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Ладно))

В итоге - всё настроилось, всё работает?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
maxim1979    0
1 минуту назад, waso сказал:

Ладно))

В итоге - всё настроилось, всё работает?

а чего б не работать то )))  но пара транзисторов у вас на печатке не правильно нарисована)огромное спасибо всем за помощь)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
pacak7294    154

правильно :) просто у него транзисторы не те что в схеме. я тоже год или два назад тоже так написал :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
waso    4 386

Да мне проще при пайке им среднюю ногу выгнуть в другую сторону, чем макрос курочить)))) Сверяйтесь со схемой, вроде схемки-то уже посложней канарейки :)))

  • Одобряю 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас