Схема защиты акустических систем от постоянного напряжения
Схема защиты акустических систем от постоянного напряжения является первостепенной задачей при построении любого звукоусиливающего или аудио воспроизводящего проекта. Одна из причин выхода из строя колонок заключается в том, что при возникновении неполадок в усилителе мощности звука в его выходном тракте может появится постоянный ток.
Содержание
- Схема защиты акустических систем от постоянной составляющей
- Схема защиты громкоговорителя
- Схема защиты динамика
Именно постоянное напряжение в выходной цепи усилителя может стать убийцей акустической системы. Схема защиты динамика определяет появившееся напряжение постоянного тока на выходе усилителя и отключает громкоговоритель. Уровень постоянного напряжения, который схемы защиты может обнаружить, очень низкий (0,7… 1 В), поэтому динамик надежно защищен от воздействия постоянного напряжения.
Схема защиты акустических систем подключается к выходным цепям усилителей мощностью 2×200 или 1×400 Вт с помощью двух-контактного реле, при этом нет необходимости делать какие-либо дополнительные действия на имеющемся усилителе.
Принцип работы устройства защиты заключается в подключении релейного выхода усилителя в схеме защиты громкоговорителей с акустической системой. При этом обеспечивается задержка включения АС в соответствии с установленным временем, тем самым предотвращая появление акустического щелчка в динамиках.
Другими словами, громкоговорители защищены от моментального подключения нагрузки, которая происходит при первом включении усилителя, а время задержки регулируется с помощью подстроечного резистора 100 кОм.
Кроме того, я добавил в схему термопредохранитель, чтобы предотвратить сбои, которые могут возникнуть из-за перегрева усилителя. Тепловой предохранитель, установленный на радиаторе усилителя, отключает напряжение схемы защиты при достижении высокой температуре. Происходит это путем размыкания контактов реле и разъединяет цепь акустических колонок от схемы усилителя. Номинал термопредохранителя может составлять 70… 75 градусов.
Схема защиты громкоговорителя
Схема имеет выпрямитель переменного напряжения, собранного на стабилизаторе 7812 12V, который рассчитан на работу с переменным напряжением от 2x12v до 2X24v AC.
Вы можете использовать его напрямую с одним источником постоянного напряжения. Входное напряжение стабилизатора 7812 составляет 35v постоянного тока.
Но поскольку кулер небольшой, я не рекомендую использовать полное напряжение в вольтах. Лучше будет, если вы добавите резистор 2… 3 Вт (RES) ко входу стабилизатора 7812, чтобы использовать его при напряжении 35v или выше.
Тестирование схемы защиты акустической системы проводилось с использованием резистора номиналом 22 кОм на аудиовходе.
Разводка печатной платы схемы была сделана с помощью программы Sprint 6. Односторонняя печатная плата. Размеры: 47×49 мм
Схема защиты динамика
Скачать печатную плату: PCB
Практически все мощные усилители звука, выполненные на транзисторах или на микросхемах, несут в себе опасность вывода из строя нагрузки, которой являются акустические системы (АС). Поэтому вы должны использовать в любой усилитель, особенно мощностью более 20 ватт, блок защиты громкоговорителей. Простая и хорошо повторяемая схема показана на рисунке ниже. Схема защиты АСПервая часть — DC детектор. Эта цепь будет инициировать срабатывание, если постоянное напряжение присутствует на входной звуковой аудиолинии. Блок реле, которые разрывает выход УМЗЧ на АС, управляется двумя транзисторами BC549 (их аналог кт815). Сигнал на него идёт от предыдущих блоков. Питание здесь однополярное, в пределах 12-30 вольт. Все диоды — обычные выпрямительные на ток от 0,5 ампер. Схема защиты АС — второй вариант Второй вариант схемы состоит из диодного распределителя (VD1–VD6) и электронного реле на транзисторах VT1–VT4. К выходам каналов УМЗЧ оно подключается вместе с громкоговортелями через контакты реле. Цепи R1C1, R2C2 предотвращают срабатывание устройства на колебания звуковой частоты. При необходимости число контролируемых каналов можно увеличить простым подключением соответствующего числа дополнительных цепей, аналогичных цепи R1C1VD1VD2, и применением электромагнитного реле с большим числом контактных групп. Актуальность использования модуля защиты АС вызвана тем, что все современные усилители НЧ построены с использованием двухполярного источника питания и с непосредственной связью с нагрузкой. Такая структура усилителя имеет существенный недостаток — возможность появления на выходе усилителя в случае его неисправности постоянного напряжения и выхода из строя дорогостоящей высококачественной АС. Это и вызывает необходимость в использовании специальных защитных устройств, отключающих нагрузку при появлении на выходе усилителя постоянного напряжения. Понравилась схема — лайкни! ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ УНЧ Смотреть ещё схемы усилителей УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ УСИЛИТЕЛИ НА ТРАНЗИСТОРАХ
УСИЛИТЕЛИ НА МИКРОСХЕМАХ
|
Сигнал проходит через фильтр низких частот, а затем с помощью диодов детектируется. Если замечено появление постоянного тока на входе, схема приведёт к открытию двух транзисторах, которые будут открывать Q3, который вызывает выключение АС через коммутационный модуль.
При включении питания (это может быть блок питания УМЗЧ) начинает заряжаться через резистор R9 конденсатор С3, поэтому транзистор VT4 закрыт и реле обесточено. По мере зарядки напряжение на конденсаторе растёт, транзистор VT4 начинает открываться и через несколько секунд его эмиттерный ток возрастает настолько, что реле срабатывает и подключает АС к выходу УМЗЧ.Схема защиты сети переменного тока 230 В от перенапряжения
Большинство современных источников питания очень надежны благодаря развитию технологий и лучшему дизайну, но всегда есть вероятность выхода из строя из-за производственного дефекта, или это может быть основной переключающий транзистор или МОП-транзистор выходит из строя.
Кроме того, существует вероятность того, что он может выйти из строя из-за перенапряжения на входе , хотя защитные устройства, такие как металлооксидный варистор (MOV) , могут использоваться в качестве защиты входа, но как только MOV срабатывает, это делает устройство бесполезным.
Чтобы решить эту проблему, мы собираемся построить устройство защиты от перенапряжения с операционным усилителем , которое может обнаруживать высокое напряжение и отключать входную мощность за доли секунды, защищая устройство от перенапряжения высокого напряжения . Кроме того, будет проведен подробный тест схемы, чтобы проверить наш дизайн и работу схемы. Следующее исследование дает вам представление о процессе сборки и тестирования этой схемы. Если вы занимаетесь проектированием SMPS, вы можете ознакомиться с нашими предыдущими статьями о советах по проектированию печатных плат SMPS и методах снижения электромагнитных помех SMPS.
Существует много причин отказа цепи питания, один из них из-за перенапряжения . В предыдущей статье мы сделали схему защиты от перенапряжения для цепи постоянного тока, вы можете проверить это, если это вас интересует. Защиту от перенапряжения можно проиллюстрировать как функцию, при которой блок питания отключается при возникновении условия перенапряжения, хотя ситуация перенапряжения возникает реже, когда это происходит, блок питания становится бесполезным. Кроме того, воздействие состояния перенапряжения может распространяться от источника питания на основную цепь, когда это произойдет, вы получите не только неисправный источник питания, но и разорванную цепь. вот почему схема защиты от перенапряжения становится важной в любой электронной конструкции.
Итак, чтобы спроектировать схему защиты от перенапряжения, нам нужно разобраться в основах защиты от перенапряжения.
В наших предыдущих руководствах по схемам защиты мы разработали множество базовых схем защиты, которые можно адаптировать к вашей схеме, а именно: защита от перенапряжения, защита от короткого замыкания, защита от обратной полярности, защита от перегрузки по току и т. д.
В этой статье мы сконцентрируйтесь только на одном, а именно на создании схемы защиты входной сети от перенапряжения, чтобы предотвратить ее выход из строя.
Необходимые компоненты
Сл.№ | Детали | Тип | Количество |
1 | ЛМ358 | ИЦ | 1 |
2 | БД139 | Транзистор | 1 |
3 | Винтовой зажим | Винтовая клемма 5 мм x 2 | 3 |
4 | 1N4007 | Диод | 9 |
5 | 0,1 мкФ | Конденсатор | 2 |
6 | 56К, 1Вт | Резистор | 2 |
7 | 1,5К, 1Вт | Резистор | 1 |
8 | 1К | Резистор | 2 |
9 | 1М | Резистор | 1 |
10 | 560К | Резистор | 2 |
11 | 62К | Резистор | 1 |
12 | 10К | 10-оборотный потенциометр | 1 |
11 | SRD-12VDC-SL-C | Реле печатной платы | 1 |
12 | ЛМ7805 | Регулятор напряжения | 1 |
13 | Индикатор | Светодиод | 1 |
14 | Плакированный картон | Универсальный 50×50 мм | 1 |
Полная принципиальная схема нашей защиты от перенапряжения сети приведена ниже.
Работа схемы обсуждается ниже.
Чтобы понять основы схемы защиты от перенапряжения, давайте разберем схему, чтобы понять основной принцип работы каждой части схемы.
Сердцем этой схемы является операционный усилитель, сконфигурированный как компаратор . На схеме у нас есть базовый операционный усилитель LM358, а на его выводе 6 у нас есть опорное напряжение 9.0004, который генерируется стабилизатором напряжения LM7812 IC , а на контакте 5 у нас есть входное напряжение, которое поступает от основного напряжения питания. В этой ситуации, если входное напряжение превышает опорное напряжение, выход операционного усилителя станет высоким, и с этим высоким сигналом мы можем управлять транзистором, который включает реле, но в этой схеме кроется огромная проблема. , Из-за шума во входном сигнале операционный усилитель будет колебаться много раз, прежде чем стабилизироваться,
Решение заключается в добавлении гистерезиса действия триггера Шмитта на вход.
Ранее мы создали такие схемы, как счетчик частоты с использованием Arduino и измеритель емкости с использованием Arduino, обе из которых используют Schmitt триггер входы , если вы хотите узнать больше об этих проектах, ознакомьтесь с ними. Конфигурируя операционный усилитель с положительной обратной связью, мы можем расширить запас на входе в соответствии с нашими потребностями. Как вы можете видеть на изображении выше, мы предоставили обратную связь с помощью R18 и R19 Таким образом, мы практически добавили два пороговых напряжения, одно из которых является верхним пороговым напряжением , а другое — нижним пороговым напряжением .
Если мы посмотрим на схему, то у нас есть сетевой ввод, который мы выпрямим с помощью моста 0 подайте его через делитель напряжения, который сделан с R9, R11 и R10, то фильтруем через конденсатор 22 мкФ 63В .
После расчета делителя напряжения мы получим выходное напряжение 3,17 В , теперь нам нужно рассчитать верхнее и нижнее пороговые напряжения. Допустим, мы хотим отключить питание, когда входное напряжение достигает 270 В. . Теперь, если мы снова выполним расчет делителя напряжения, мы получим выходное напряжение , равное 3,56 В, , что является нашим верхним порогом. Наш нижний порог остается на уровне 3,17 В, так как мы заземлили операционный усилитель.
Теперь, с помощью простой формулы делителя напряжения, мы можем легко рассчитать верхнее и нижнее пороговые напряжения. Принимая схему за основу, расчет показан ниже,
UT = R18 / (R18+R19) * Vвых = 62K / (1,5M + 62K) = 0,47В LT = R18 / (R18+R19) * -Vвых = 62К / (1,5М + 62К) = 0В триггерный уровень с помощью положительной обратной связи.Примечание: Обратите внимание, что наши практические значения будут немного отличаться от наших расчетных значений из-за допусков резисторов.
Конструкция печатной платы цепи защиты от перенапряжения в сети
Печатная плата нашей схемы защиты от перенапряжения в сети предназначена для одной боковой платы. Я использовал Eagle для проектирования своей печатной платы, но вы можете использовать любое программное обеспечение для проектирования по вашему выбору. 2D-изображение моей платы показано ниже.
Используется дорожка достаточного диаметра, чтобы силовые дорожки могли пропускать ток через печатную плату. Вход сети переменного тока и секция входа трансформатора расположены слева, а выход — снизу для удобства использования. Полный файл дизайна для Eagle вместе с Gerber можно скачать по ссылке ниже.
- GERBER для цепи защиты от перенапряжения
Теперь, когда наш дизайн готов, самое время припаять плату. После травления, сверления и пайки плата выглядит так, как показано на рисунке ниже.
Проверка цепи защиты от перенапряжения и тока Для демонстрации используется следующее оборудование
- Мультиметр Meco 108B+TRMS
- Мультиметр Meco 450B+TRMS
- Осциллограф Hantek 6022BE
- Трансформатор 9-0-9
- Лампа накаливания 40 Вт (тестовая нагрузка)
Как видно из изображения выше, я подготовил эту тестовую установку для проверки этой схемы, я припаял два провода к контактам 5 и 6 операционного усилителя, и мультиметр meco 108B+ показывает входное напряжение и мультиметр meco 450B+ показывает опорное напряжение.
В этой схеме трансформатор питается от сети 230В, а оттуда питание подается на вход схемы выпрямителя, выход с трансформатора также подается на плату, так как он обеспечивает питание и опорное напряжение на цепь .
Как видно из изображения выше, цепь включена, а входное напряжение мультиметра meco 450B+ меньше опорного напряжения, что означает, что выход включен.
Теперь, чтобы смоделировать ситуацию, если мы уменьшим опорное напряжение, выход выключится, обнаружив состояние перенапряжения, а также загорится красный светодиод на плате, вы можете наблюдать это на изображении ниже.
Дополнительные усовершенствованияДля демонстрации схема построена на печатной плате с помощью схемы, эту схему можно легко модифицировать для улучшения ее характеристик, например, резисторы , которые я использовал, имеют допуск 5% , с использованием Резисторы номиналом 1% могут повысить точность схемы.
Надеюсь, вам понравилась статья и вы узнали что-то полезное. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете оставить их в разделе комментариев ниже или использовать наши форумы , чтобы опубликовать другие технические вопросы.
Цепь защиты от перенапряжения сети переменного тока 230 В
by Shagufta Shahjahan
4384 просмотраБольшая часть блоков питания в настоящее время достаточно надежна благодаря техническим достижениям и лучшим конструктивным предпочтениям из-за дефектов производства, выхода из строя основного переключающего транзистора или полевого МОП-транзистора. Он также может выйти из строя из-за перенапряжения на входе, в то время как защитные устройства, такие как металлооксидный варистор (MOV), но устройство бесполезно, если MOV срабатывает.
Чтобы решить эту проблему, мы можем построить операционный усилитель поверх защитного устройства, которое может обнаруживать высокие напряжения и отключать входную мощность за долю секунды, защищая систему от скачков высокого напряжения.
Buy from Amazon
Hardware Component
The following components are required to make Over Voltage Protection Circuit
S .No Component Value Quantity 1 IC LM358 1 2 Transistor BD139 1 3 Screw Terminal 5mm 6 4 Diode 1N4007 9 5 Capacitor 0. 1uF
2 6 Resistor 56K,1W 2 7 Resistor 1.5K, 1K, 1M, 560K, 62K 1, 2, 1, 2, 1 8 Potentiometer 10k 1 9 PCB Relay SRD 12VDC-SL-C 1 10 Voltage Regulator LM7805 1 11 LED – 1 12 Clad Доска Generic 50x 50mm 1 LM358 Pinout
For a detailed description of pinout, dimension features, and specifications download the datasheet of LM358
LM7805 Pinout
For a detailed description of pinout, dimension features, и спецификации загрузить техническое описание LM7805
Схема защиты от перенапряжения
Работа схемы
Давайте разберем схему, чтобы понять основной принцип работы каждой части основного принципа работы схемы, чтобы понять основной принцип работы.
Операционный усилитель сконфигурирован как компаратор в основе этой схемы. У нас в схеме есть базовый операционный усилитель LM358 и его вывод 6, наше опорное напряжение, генерируемое микросхемой регулятора напряжения LM7812. На выводе-5 наше входное напряжение создается основным напряжением питания. Если входное напряжение превышает опорное напряжение, выход операционного усилителя выше, и мы можем управлять транзистором с высоким сигналом, который включает реле. Тем не менее, схема находится в серьезной проблеме из-за шума во входном сигнале.
Решение состоит в том, чтобы добавить гистерезис Шмитта к входному триггеру. Если операционный усилитель сконфигурирован с положительной обратной связью, мы расширим входной запас в соответствии с нашими потребностями. Мы обеспечили обратную связь, используя R18 и R19, как вы можете видеть на этом изображении, добавив два пороговых напряжения, одно из которых является верхним пороговым напряжением, а другое — нижним пороговым напряжением.
Расчет значений компонентов для защиты от перенапряжения
Если мы посмотрим на схему, наш основной вход выпрямляется с помощью мостового выпрямителя. Делитель напряжения создан с R9, R11, и R10, а дальше вход фильтруем с помощью конденсатора 22мкФ 63В.
После расчета делителя мы можем получить выходное напряжение 3,17 В, и теперь мы должны вычислить верхнее и нижнее напряжения порога; скажем, мы хотим отключить питание, когда входное напряжение достигает 270 В. Если мы снова рассчитаем делитель напряжения, мы получим выходное напряжение 3,56 В, наш верхний порог. Наш нижний порог составляет 3,17 В, а операционный усилитель заземлен.
Теперь мы можем удобно рассчитать верхнее и нижнее пороговые напряжения, используя простую формулу делителя напряжения. Расчет показан ниже, с использованием схемы в качестве справки,
UT = R18 / (R18+R19) * Vвых = 62К / (1,5М + 62К) = 0,47В ) = 0 В
После расчета мы видим, что мы установили ваше верхнее пороговое напряжение на 0,47 В выше уровня срабатывания с помощью положительной обратной связи.
1uF
,
