“电子保护系统”保护功放管
J. LEVITSKY - Chief Engineer, Fanon Electrobic Industries
Audio September 1960, Vol. 44, No. 9

添加到传统放大器的简单保护电路可防止在扬声器线路短路时损坏输出管。.

在大多数使用相当高功率放大器的商业和工业公共广播系统中,放大器输出管的击穿通常是由于扬声器线路短路或严重过载造成的。 在许多这样的系统中,放大器通过 70 伏线路为分布在广阔区域的众多扬声器供电,每个扬声器都有自己独立的匹配变压器。 在这种情况下,由于线路较长且连接有大量组件,部分或完全短路可能会相当频繁地发生。

看一眼表 1 中的数据就可以看出问题的严重性。该数据是使用 Fanon 70 瓦放大器(型号 3370)获取的,该放大器采用两个 EL-34 功率输出管,工作在 AB1 类。 第 1 列和第 2 列显示正常无故障条件下不同输入电平的音频功率输出。 第 3 列显示了相同条件下每根管子的相应功耗。 第 4 列显示了相同电平输入信号的管耗散,其中 70 伏线路对地短路。 由于 P.A. 的平均音频功率输出。 放大器的功率可能介于其峰值输出的 25% 和 30% 之间,当施加信号时,第 4 列中的数据表明,如果扬声器线路发生短路,则每个电子管消耗的功率大约是其最大额定功率的三倍。 即使发生高阻短路,比如大约 25% 的额定负载,每个管中的耗散也远高于最大允许值,如图 4 所示。4.

表格1

功率输出
[W]
输入信号
[V]
正常板耗散
[W]
短路输出耗散
[W]
0.08  19.98  57.2 
10  0.13  21.8  73.7 
20  0.19  23.0  81.5 
30  0.24  25.0  81.8 
40  0.29  28.3  82.1 
50  0.31  30.2  84.8 
60  0.34  27.3  83.5 
70  0.38  24.5  82.2 

在扬声器线路短路的情况下,B 类或 AB 类放大器的功耗非常高的原因有两个。 一个原因是由于扬声器线路短路,输出变压器初级的板对板阻抗很低,因此信号板电压变化很小。 因此,板耗散比正常情况高得多,因为在正常情况下,板电压在很宽的范围内变化。

第二个原因是大多数放大器采用负反馈来提高稳定性、最小化失真等。 与喇叭线V1、V2、V3构成普通功放部分。 V1A为电压放大器,V1B为反相器和驱动器,V2、V3为推挽输出管。 新电路与 V4 和 V5 相关联。 V4是双二极管三极管6FM8,V5是6AU6五极管。

电路的操作基于在图 1 中点 (B) 和 (C) 处的信号电压导出的电压之间在正常操作下实现的平衡,以及当 (C) 处发生短路时该平衡被打破的事实 ).

 等效原理图如图 2 所示。当 E1 = E2 且 R1 = R2 时,d.c. (A) 处的电压相对于地为零。 如果 E1 大于 E2。 特区 (A) 处的电压为正,并且 E2 大于 E1,直流电。 (A) 处的电压为负。

 

图 1. 典型 P.A. 最后阶段的示意图 添加了“电子保护系统”(以虚线包围)的放大器,以在扬声器线路短路时移除信号

当然,在无故障条件下,在放大器的整个输入信号电平范围内,E1 = E2 是可取的。 E1 和 E2 源自图 1 中点 (B) 和 (C) 处的电压。由于这些电压位于放大器的负反馈环路内,因此 Ec/Eb 比率在输入信号电平的广泛变化范围内保持恒定, 管特性、线路电压变化等。

现在修改图 2 的电路,将电阻器 R3 连接到负电源电压,如图 3 所示。

 

图 2. 简化的比较器电路布置。

 

图 3. 为图 2 的电路添加一个固定的负偏压,为所示的五极管提供控制电压。

现在直流电 对于 E1 和 E2 的所有电平,(A) 处的电压对于 E1 = E2 为负。 在 (C) 处出现短时或重度过载的情况下,E1 远大于 E2,并且负偏置电压的值足以使 (A) 处的合成电压为零或略微为正。 直流电 (A) 处的电压连接到 6AU6 的栅极,其极板连接到放大器驱动器 V1B 的极板,(图 1)。 在正常情况下,(A) 处的负电压足以使 6AU6 保持在截止电压之外,因此它对放大器操作的影响为零。 输出短路时,6AU6 的栅极相对于地为零伏,管子吸收相对较高的板电流,实际上与零输入信号时相同。

由于正常情况下保护电路的6AU6管工作在截止区,对功放的工作没有影响,因此在功放加保护电路时不需要做任何调整。

如果扬声器线路中的故障是间歇性的,并且如果连续信号被馈送到放大器,例如来自唱机或收音机,电路将锁定在阻塞状态(输出管的网格上没有信号),因此 保护放大器免受反复出现的故障。 故障排除后,需要将音量控制保持在零大约十秒钟,电路才能自行恢复正常。

图 4 是显示保护电路对不同过载程度的影响的曲线图。 这些曲线的数据是在恒定输入信号下获取的——在正常额定负载条件下驱动放大器达到最大输出所需的输入。 曲线显示输出管中的耗散占最大允许耗散的百分比与负载占额定负载的百分比 - 有和没有保护电路。 曲线表明,当输出端的负载下降到额定负载的大约 30% 时,就会存在严重的过度耗散危险。 有了保护电路,在任何情况下都不可能发生过度耗散。

 

图 4. 曲线显示哨兵电路对输出管耗散的影响。 使用 Fanon 3370 型放大器和恒定输入信号获取的数据。

 

图 5. 完整的“电子保护系统”安装在小型插件中。

 

图 6. 带有“电子保护系统”模块的 Fanon 3345 型放大器插入提供的插座。

上面讨论的电路以 Fanon P.A. 的可选插入式组装单元的形式提供。 放大器型号 3335、3345 和 3370。图 5 是该插件的照片。 如上所述,不需要任何调整。 如图 6 所示,只需将该装置插入为此目的提供的插座即可。