扬声器保护电路的作用、结构及电路分析

扬声器保护电路的作用、结构及电路分析
1、扬声器保护电路的作用、结构
扬声器保护电路的作用是对功率放大电路和扬声器进行有效的保护。

当OCL功率放大电路发生故障时，输出端常会有较高的直流电压，如果没有适当的保护措施，将有直流电流流过音箱中的分频器和扬声器，轻则使音圈移位，重则烧毁扬声器，，若用户操作不当，如音量开得过大、音箱连线碰头等，很容易造成功率管损坏，并烧毁分频器、扬声器。

为此多数功放机设计有扬声器保护电路（也有一些低档功放不设）。

一般，左、右声道共用一个扬声器保护电路。

，扬声器保护电路有分立元件式和集成电路式两种，其方框图如下图所示。

它由直流检测电路、过流检测电路、开机延时控制电路、继电器及其驱动电路等组成。

扬声器保护电路通常具有放大器输出端电位偏移保护、输出过载保护、开机延时接通扬声器和关机瞬时断开扬声器兰种保护方式。

(1)放大器输出端电位偏移保护
输入监测点是OCL电路的输出中点。

由该点得到的取样电压先经过低通滤波器，把功放输出的交流信号滤掉，留下直流成分。

在功放正常工作时，其输出电压只有交流成分，没有明显的直流成分，保护电路的
低通滤波器无输出如果OCL功率放大电路发生故障，其输出端出现正或负的直流电压，只要这个直流电压的绝对值超过设计限度，保护电路的直流检测器就能把它检测出来，变成保护控制信号，经驱动电路驱动保护继电器动作，将继电器触点断开，使扬声器脱离电路，从而使扬声器得到保护。

在扬声器保护电路中，直流电压检测方式有桥式、互补式、差分式等多种。

(2)过载保护
过载保护也叫过流保护。

过载保护电路由过载取样电路和过流检测器组成。

常用的过载保护检测办法有两个：一是将串联在功率管发射极的均衡电阻作为过载取样电阻，从其两端取出反映电流大小的电压，提供给过流检测器进行监测；二是对输出的功率信号的幅度进行取样，通过整流、滤波后取出过载电压，送给过流检测器判别、一般的功放机采用前一种检测办法。

(3)开机延时接通扬声器和关机瞬时断开扬声器
通过开机延时电路，控制继电器驱动电路的1：作状态，使继电器在开机时，延时1～4秒钟才接通扬声器，从而避免开机过程产牛的浪涌电流冲击扬声器，使其音圈移位。

常见的方法是利用电容两端电压不能突变原理进行设计此外，在关机瞬间，继电器释放，断开扬声器，以避免关机时的冲击。

(4)驱动电路
检测电路或歼机延时电路输出的控制电压加到驱动电路，经驱动器放大后推动电磁继电器的动作。

(5)继电器
在功放保护电路中，继电器的保护状态有两种：一是继电器的触点处在常开位置，继电器释放为"保护状态"，吸合时内部触点才接通的；另一种则相反，继电器的触点处在常闭位置，继电器释放时功放机处于正常工作状态；只有继电器驱动电路工作，继电器吸合时，触点才断开，进入保护状态．在继电器外壳，一般都标有其主要性能参数，例如．JQX-14FC电磁继电器1212DC和
10A220V AC/10A30VDC。

其主要性能参数中额定工作电压：指继电器工作时线圈需要的电压，常用的为DC12V或DC24V；触点负荷：指继电器触点允许的电压或电流，同一继电器通常有多种触点允许的电压或电流。

继电器的基本形式：1）动合型（H型）--线圈不通电时两触点是断开的，通电后两个触点闭合，用"合"字的拼音字头"H"表示；2）动断型（D型）--线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点断开，用"断"
字的拼音字头"D"表示；3）转换型（Z型）--又叫触点组型，共有三个触点．中问是动触点，上下各一个静触点，
线圈不通电时，动触点和其中一个静触点闭合，与另一个静触点断开，线圈通电后，动触点移位，使原来断开的闭合，原来闭合的断开，即转换触点，用"转"字的拼音字头"Z"
表示。

同一个继电器可以有一个或多个触点组，但不外乎以上三种形式。

如JQx-14FC电磁继电器的参数"1212DC"中的第一个"1"表示一个触点组；"Z"表示该继电器属于转换型（Z型）；"12DC"表示工作电压为DC12V；触点负荷为
"10A220V-AC/10A30VDC"。

(6)保护指示电路
功放机的扬声器保护电路一般还要将输出保护电平送至保护指示电路。

保护指示电路通常由两只三极管构成的多谐振荡器，以及保护状态指示二极管（发光二极管）等构成。

功率放大器工作正常时，发光二极管常亮，指示功放机处于正常工作状态；当实施保护时，发光二极管闪烁，提醒用户功放机进入了保护状态。

2．实际电路分析
(1)分立元件式扬声器保护电路
中宝(ZBO)KB-18A机的扬声器保护电路。

（如下图所示）
1)直流检测电路
该电路采用桥式直流检测方式。

取样信号从左、右声道功率放大电路的输出中点（即"O"点）取出．经R64、R65、
C41、C42组成的低通滤波器滤波后，送往D8～Dll和Ql6
组成的桥式直流检测电路进行监测R64、R65兼作左、右声道的取样、衰减、隔离电阻。

C41、C42串接成无极性电容器，用于旁路音频信号。

功放正常工作时，左右声道输出的交变信号经R64、R65被C41、C42串接成的无极性电容耦合到地，直流检测器输入端(A点)的电位几乎为0V，检测电路无输出。

当功放输出端出现正或负的A流失调电压时，A 点出现正或负的直流电压。

当A点达到一定的正电压时，电流从A点→D9→Q16be→Dl0→地，Q16导通；同样，当A 点达到一定的负电压时，电流从地→Dll→Q16be→D8→A 点，Q16也导通。

在Q16导通时，将Q17基极电压拉低，使Q17导通，Q17发射极输出低电平，并经D13、R69将Q18与Q19组成的复合管的基极（即Q18的基极）电压拉到OV，复合管截止，继电器J失去电流而释放，断开功率输出与音箱的连接。

2)过载保护电路
该电路采用电阻取样方式，对功率输出电路进行过载监测。

下图中，R53、R61、R63、R62、D5、040、Q15组成右声道过流监测电路。

R53为串联在功率管发射极的均衡电阻，兼任过载取样电阻，其阻值仅0.5Ω功率放大器正常工作时，R53对电路的影响极小；但在音量过大、功率放大器长时问处在大功率输出状态、音箱连接线碰头短路等过载情况下，
功率输出管的发射极电流明显增大，R53两端的电压升高，经R61、R62、D5分压后，只要R62和D5上的电压大于0.7V，且持续时间足以使电容C40充满电荷（即延时保护，改变该电容的容量，町改变过载保护的响应速度），Q15便导通，其集电极电位下降，通过D7拉低Q17基极电位，Q17导通，复合驱动管Q18、Q19随之截止，继电器J的触点释放，从而保护音箱和功率管电路。

3)开机延时保护电路
开机延时接通电路由R68、C43组成。

开机时，Q17截止，+12V通过R68向C43充电，由于C43两端电压不能突变，在一定时间内（由R68、C43的时间常数决定）．电容正端持续低于一定电压，Q18、Q19可靠截止，继电器触点不吸合。

当C43充电到一定电压，使Q18基极电压达到1.4V时，Q18、Q19饱和导通，继电器有电流流过，触点吸合，使扬声器与功率放大电路接通，从而实现了开机延时保护功能。

关机后，C43正极的电荷通过D12→+12V电源回路→地→C43负极进行放电，为再次充电作好准备。

4)保护指示电路
Q20、Q21及外围元件组成多谐振荡电路；D14为隔离二极管，由其输入保护指示灯的控制电平；LED是保护状态指示二极管。

当功率放大器正常工作时，继电器驱动管Q19
饱和导通，Q19集电极（即D14负极）为低电位．D14导通，将Q21的集电极电压钳在0.7V左右，Q21截止，振荡器强制停振；同时，由于Q19饱和，控制LED常亮，指示功放机处于正常工作状态。

若保护电路启控，Q19截止，其集电极为高电平，二极管D14截止，多谐振荡器因无外界影响而起振。

Q20、Q21轮流导通，二极管闪烁发光，提醒用户功放进入了保护状态。

(2)集成电路式保护电路
功放常用的保护集成电路有μPC1237、TA7317、HA12002等。

下面以μPC1237为例进行介绍。

μPC1237是日本NEC公司生产的功放音箱保护专用集成电路，内部由超载检测、直流检测、触发器锁定／自动复位控制、关机检测、延时接通、继电器驱动，电源电路等组成。

各引脚功能见下表。

μPC1237配合外围电路，可用于功放输出端的直流电压偏移保护、功放末级电流过载保护、开机延时防冲击保护和关机瞬时断开防冲击保护。

μPC1237的应用电路如下图所示,JlJ2为接在主功放输出端的继电器。

μPC1237的①脚内接超载检测电路，外部通过R77连接过流取样与检测电路。

R声道的过流取样与监测电路由
R70、D37、R49、R50、C26、Q30等组成．L声道的过流取样与监测电路由R69、D31、R47、R48、C25、Q29等组成。

当功率放大器正常时，(1)脚电压为1V以下；当功放输出级
电路的电流过大（超过8A），R70（或R69，图中未画出）两端压降约2V时，Q30（或Q29）导通，Q31随之导通，当μPC1237①脚输入电压达到1.9V时，内部超载检测立即控制触发器翻转为保护状态，继电器释放，实现过载保护。

②脚为直流检测输入端，正常工作时为ov。

当某声道的功率放大器出现异常，输出中点的直流电位偏离ov（超过+0.7V 或低于-0.23V）时，该电压通过直流取样电阻R55（或R56），经C27滤波后送μPCl237的②脚，直流检测才会有输出电压，控制触发器翻转为保护状态。

(3)脚为触发器锁定或自动复位控制的设置端。

本机③脚接地，设定为自动复位，即触发器翻
转为保护状态后，若①、(2)脚电压恢复正常（如在功做短暂过载，或在温度降低过后），经一段时间后自动复位，解除保护，这样可以避免用户进行关机开机操作。

当然，在①脚或②脚电压不正常时，是不能自动复位的。

④脚是关机检测输入端，正常工作时为3V左右。

关机时该脚电压稍有下降，关机检测立即控制触发器翻转，继电器驱动电路立即停止工作，继电器提前释放，避免音箱在荚机时再次受到冲击。

另外，该脚还能监测电源供电状态，当电源不稳，忽高忽低时，也会实现保护。

图中El直接接变压器AC40V绕组的一端，在开机、关机时都能瞬时建立正常工作状态。

关机时，El停止供电,JlJ2释放，以避免关机的冲
击。

⑦脚为开机静音控制端，外接延时阻窬元件R58、C29。

开机时，由于C29两端电压不能突变，⑦脚电压为oV，延时接通电路断开，继电器不吸合，避免了功放机在开机时因各电路状态不确定所产生的冲击信号、浪涌电流冲击音箱、开机后，R57、R58不断地向C29充电，当C29充电到一定电压时，⑦脚电压达到了促使电路接通的门电平，延时接通电路接通．⑥脚输出低电平，使J1.12吸合，音箱与功率放大器接通。

这样便实现了开机延时保护。

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