功放揚聲器的保護電路

功放揚聲器保護電路原理框圖如圖1所示，圖中含有了三種保護方式。



(1)直流保護：當功率放大電路發生故

障，其輸出端出現的直流電壓的絕對值超過設計限度時，保護電路中的直流檢測電路即把它檢測出來，變成控制信號。控制信號經放大後控制觸發器翻轉，驅動保護繼電器動作，斷開功率輸出電路，使揚聲器得到保護。同時，控制信號還啟動指示電路工作，使保護指示燈閃爍報警。
(2)過載保護：當輸出電流超過額定輸出電流的1倍左右時，過載檢測電路輸出保護控制信號，控制輸出電路斷開，保護揚聲器及功放。
(3)開機延時接通保護：通過開機延時電路控制繼電器驅動電路的工作狀態，使繼電器在開機時延時1—4秒鐘接通揚聲器，以避免開機過程中產生的浪湧電流衝擊揚聲器。使其音圈移位。

具體電路如圖2所示。該電路以Q4、Q5為中心，組成了直流電壓取樣檢測電路。圖中的Q1、Q2等系右聲道功率輸出電路(左聲道功率輸出電路圖中未畫出)。右聲道的直流電壓取樣信號經由R6(左聲道取樣信號經由R21)衰減、隔離，C2、C3濾波，送往Q4、Q5、R7組成的互補式直流檢測電路進行監測。當右(或左)聲道的功率輸出電路出現正極性的較大的直流失調電壓時，電流經R6(或R21)、Q4的be結到地，Q4導通，其集電極輸出控制電平，經R8、D2送Q7放大後，輸往R-S觸發器。同樣。功率輸出電路中出現負的直流失調電壓時，電流經地、Q5的be結、R6(或R21)、OCL電路中點。Q5導通，也輸出控制電平。這種取樣檢測方式為互補方式。

R1、R2、R3、R4、Q3等組成了過載檢測電路(左聲道的過載檢測電路未畫出)。R1、R2分別用來對輸出級上、下臂功率管的過載情況進行取樣。Q3對輸出電路進行過載狀態監測。R1兩端的電壓與功率管Q1的發射極電流成正比，該電壓經過R3、R4、R2衰減分壓，成為Q1發射結的正向偏壓。調整R3、R4的阻值，可使此電壓在額定輸出狀態下不能使Q3導通。當功放工作異常致使Q1嚴重過載時，流過R1的電流大增。從而產生足以使Q3導通的正向偏壓，使Q3導通，輸出監控信號，經Q7放大後送到觸發器，使觸發器輸出狀態翻轉，繼電器釋放，斷開功率輸出電路。例如，Q1發射極瞬間輸出電流達到10A時，R1兩端的電壓可達0.25Ω×10A=2.5V。這一電壓經R3、R4、R2分壓，仍大於0.7V，足以使Q3導通。下臂功率管則從R2兩端取出電壓，經R1、R3、R4分壓後，提供給Q3監測。
為了使過載保護電路不影響放大器的正常使用，電路中增加了C1。C1與R3組成濾波網絡，避免Q3被高頻強信號誤控導通。另外，為避免Q3損壞而失去保護作用，有的電路中還在Q3基極與地間增加了一個電阻和二極體組成的箝位電路。當Q3基極的電壓過高時，通過此電路分流限壓，保護Q3。D1、D2在電路中起隔離作用，避免過載保護檢測電路與直流保護檢測電路互相影響。
圖2中，C6為延時電容，C6、R12、R13與D4、08組成延時電路，開機時，觸發器輸出的高電平經R12、R13分壓後向C6充電。由於C6兩端的電壓不能突變，其正端在開機時被拉低為地電位，加之C6的充電電路時間常數較大，以及D4的存在，使Q8不能立即導通。當C6正端所充電壓達到5.6V+0.7V≈6.3V時，D4導通，Q8也導通，繼電器吸合，功率輸出電路接通，達到開機延時保護的目的。
圖2中的觸發器則是一個由4001集成塊中的「或非」門組成的典型R-S觸發器，設C4負端接R端，Q7集電極接S端，則輸出端Q與R、S端的關係見附表。
附表R-S觸發器真值表RSQ邏輯功能
010置0
101置1
11不變保持
00不定不允許

圖2中，C4為觸發器的預置(初始化)電容，即一開機就使R端為1，使觸發器輸出高電平，經延時後，驅動Q8導通，J2-4吸合，接通揚聲器工作。
另外，由於功率放大電路上、下臂間不可能完全對稱，Q1、Q2的工作點在開機時，容易產生偏差，致使輸出中點電位偏離0V，並通過直流檢測和放大電路去影響觸發器的S控制端，幹擾延時保護的正常工作。為了避免這種現象，該電路在直流檢測電路的輸入端與地間增加了Q6。開機時，經C4提供的預置電壓，使Q6飽和導通，迫使直流檢測輸入端的絕對值電壓遠遠低於0.7V，而無監測電平輸出。C4與Q6的be結、R11組成的充電迴路的時間常數，遠遠大於OCL電路工作點建立的時間，保證保護電路能可靠地工作。
圖2中由4001集成塊中兩個「或非」門和Q9、D7等組成的保護指示電路，4001-c、4001-d接成「非」門，與R17、R18、C7組成一個多諧振蕩器。調整其阻容值，可以改變振蕩器的振蕩頻率。振蕩器輸出的方波信號，經R16隔離，再通過Q9放大後驅動D7閃亮報警。D6是隔離二極體，在Q8飽和導通、繼電器吸合、功放正常工作時，通過D6使4001-c的反饋電壓到地，強迫振蕩器停振，並使4001-d輸出高電平。控制D7常亮。當Q8截止電路處在保護狀態時，D6反向截止，避免Q8集電極的高電平影響振蕩器的工作。