家用聲頻功率放大器保護(hù)電路及其檢修

引言

目前大功率家用聲頻功率放大器主聲道均采用OCI．電路進(jìn)行功率放大。由于這部份電路工作在高電壓、大電流、高溫度環(huán)境中，因此故障率是非常高的。而這種電路出現(xiàn)故障時(shí)．其輸出的直流電位常常會(huì)偏離零電平而出現(xiàn)較高的正的或負(fù)的直流電壓。輸出的直流電流流過(guò)揚(yáng)聲器音圈時(shí)．可能會(huì)將音圈燒毀。另外．在部份特大功率的功放中，由于輸出功率非常強(qiáng)勁，在用戶操作不當(dāng)或卡啦OK音量太大時(shí)，該聲道的輸出功率會(huì)遠(yuǎn)大于它的額定功率，可能會(huì)損壞功率放大器。甚至?xí)�損壞貴重的揚(yáng)聲器。因此．各種功放機(jī)都會(huì)設(shè)置保護(hù)電路。保護(hù)功放和音箱免遭損壞，下面介紹市場(chǎng)上常見的保護(hù)電路以及它們的修理方法。

1 信號(hào)分流式保護(hù)電路

圖1是CAV-970型功放機(jī)電圖，這是一個(gè)全對(duì)稱。雙差分、雙恒流源OCI。功放電路，本文只對(duì)其保護(hù)電路作一些介紹。

CAV-970的保護(hù)電路舍棄了傳統(tǒng)的繼電器而采用晶體管進(jìn)行保護(hù)。功能有：短路保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、開機(jī)延時(shí)保護(hù)。筆者曾對(duì)此機(jī)作過(guò)破壞性試驗(yàn)：加大輸入信號(hào)幅度、加重負(fù)載(例如2 n負(fù)載)甚至短路都無(wú)法使該機(jī)功放后級(jí)損壞。可見該機(jī)設(shè)計(jì)者確有過(guò)人之處。

l.1 分流式過(guò)載保護(hù)電路

此處正是該機(jī)精華所在。由Q451、R3、C1、D2、Q450、R2、Dl、C2等元件組成，正常工作時(shí)，由于取樣電阻R4A1、R4A2阻值很小(O．22Ω)，輸出電流在其上的壓降較小，Q450、Q451不導(dǎo)通，對(duì)信號(hào)沒(méi)有分流作用。如果由于輸入信號(hào)增大或負(fù)載阻抗減少，輸出電流增大，導(dǎo)致取樣電阻R4A1、R4A2上的壓降增大，Q450、Q45l就會(huì)導(dǎo)通。Q450經(jīng)二極管D1接于復(fù)合管輸入端Q465基極，部份信號(hào)經(jīng)二極管Dl、三極管Q450傍路分流，使輸入到后級(jí)的信號(hào)幅度減少。使輸出維持一定的水平。同理，Q451導(dǎo)通時(shí)，Q467上的信號(hào)也會(huì)被分流，使輸出穩(wěn)定。這時(shí)無(wú)論加大輸入信號(hào)幅度或減少負(fù)載，都不能使輸出電流增大，總被限定在某個(gè)水平之上。

1．2 短路保護(hù)電路

該電路由Q1、Q2、QlO及其外圍電路組成。當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，輸出電流突然增大、流經(jīng)R4A1時(shí)，Q461發(fā)射極電位上升，Q10基極電壓上升，Q10導(dǎo)通．導(dǎo)致Q1、Q2導(dǎo)通。輸入信號(hào)被子傍路到地。切斷了信號(hào)源，保護(hù)了功率放大器和音箱不致?lián)p壞。

1．3 開機(jī)延時(shí)電路

開機(jī)延時(shí)電路由C3、C4、D6、R7、R12等組成。剛接通電源，C3、C4上電壓為O，D6導(dǎo)通，Ql、Q2導(dǎo)通，把輸入信號(hào)傍路接地，喇叭中沒(méi)有聲音。此外，電流經(jīng)R7、R12、D6慢慢對(duì)C3、C4充電，其上的電壓慢慢上升，到達(dá)一定程度時(shí)D6截止，隨后Q1、Q2截止。信號(hào)不會(huì)被傍路到地。功放進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

1．4 故障維修

1．4．1 未達(dá)額定功率，失真度就很大

這是本機(jī)特有的故障。也是分流式保護(hù)電路的一個(gè)弱點(diǎn)。主要由Q450、Q451不配對(duì)引起。當(dāng)輸出達(dá)到某一幅度后，Q450、Q45l不是同時(shí)導(dǎo)通。而是一個(gè)導(dǎo)通另一個(gè)還未導(dǎo)通，或兩管導(dǎo)通程度不一致。正負(fù)半周被分流的程度不同，造成失真。修理方法是更換兩個(gè)經(jīng)嚴(yán)格配對(duì)的晶體管(Q451、Q450)。

1．4．2 無(wú)聲

該電路很容易造成無(wú)聲故障。C3、C4漏電，Q10不良，都會(huì)導(dǎo)致Ql、Q2處于導(dǎo)通狀態(tài)。使信號(hào)被短路到地而造成無(wú)聲。

1．4．3 開機(jī)延時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)

這個(gè)故障其實(shí)與“無(wú)聲”故障檢查方法基本相同。根源也是C3、C4漏電。如果C3、C4漏電嚴(yán)重，經(jīng)R7的充電電流被漏掉，C3、C4的電壓升不起來(lái)，就會(huì)造成“無(wú)聲”故障，如果漏電不很嚴(yán)重。經(jīng)R7的充電電流被漏一部份．但C3、C4上的電壓經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間后能上升，就會(huì)造成開機(jī)時(shí)間太長(zhǎng)。此外，R7阻值變大也會(huì)造成這個(gè)故障。

2 負(fù)載切斷式保護(hù)電路

2．1 奇聲Av-2750功放保護(hù)電路

圖2是奇聲AV-2750功放保護(hù)電路，該電路結(jié)合單片機(jī)控制技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)的保護(hù)電路進(jìn)行改進(jìn)，使電路具有響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性高，電路簡(jiǎn)單，容易恢復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。主要功能有：直流檢出電路，過(guò)載檢出電路，開機(jī)延時(shí)電路。電路中Q340、R394、R395、R327、R328、C392組成了過(guò)流保護(hù)電路。R327、R328的阻值僅為O．25 Ω／5w，非常小，功率放大器正常工作時(shí)，對(duì)電路的影響也極小。但在出現(xiàn)音量過(guò)大使功率放大器長(zhǎng)時(shí)間處在最大功率輸出狀態(tài)或音箱連接線碰頭短路等過(guò)載情況時(shí)，功率輸出管的發(fā)射極電流明顯增大，電流流過(guò)．R327或R328，在其兩端產(chǎn)生的電壓便升高，經(jīng)R394、R4．395分壓后，只要R395兩端的電壓大于0．7 V，持續(xù)的時(shí)間足夠使電容C392充滿電荷(即延時(shí)保護(hù)，改變?cè)撾娙莸娜萘浚�可改變過(guò)載保護(hù)的響應(yīng)速度)，Q340便導(dǎo)通，其集電極電位下降，Q342基極電位也被拉低，Q342導(dǎo)通，并輸出高電平信號(hào)，經(jīng)．R301、R302輸送到微處理器(CPU)的PRO端口。微處理器一檢測(cè)到表示保護(hù)的高電平，立即從MUTEl(靜音控制端口1)輸出高平的控制電壓，控制相關(guān)的靜音控制電路。其中一路經(jīng)R303，控制Q345導(dǎo)通，Q343與Q344組成的復(fù)合管的基極電位被拉低，復(fù)合管截止，繼電器RL301失去電流釋放，斷開功率輸出與音箱的連接，從而保護(hù)了音箱和功率管。
直流檢測(cè)電路主要由Q339、Q336、R359、R362及周邊元件組成。R355、R356與C317、C318組成低通濾波器。R355、R356是左(L)、右(R)聲道的直流取樣電阻，兼做直流檢測(cè)電路的輸入限流電阻。C317、C318串接成無(wú)極性電容器，用于旁路音頻信號(hào)。功放正常工作時(shí)，左右聲道輸出的交變信號(hào)經(jīng)R355、R356后，被C317、C318串接成無(wú)極性電容耦合到地，直流檢測(cè)器輸入端的電位幾乎為O V。

當(dāng)Q314擊穿或其它原因面使功率放大器輸出“正”的直流電壓時(shí)，Q339導(dǎo)通，直流檢測(cè)器輸出低電位；同樣，當(dāng)Q315擊穿或其它故障而使功率放大器輸出“負(fù)”的直流電壓時(shí)，Q336導(dǎo)通，直流檢測(cè)器也輸出低電位，經(jīng)Q342倒相成高電平，“通知”微處理器采取保護(hù)措施。在這里，微處理器相當(dāng)于傳統(tǒng)保護(hù)電路中的觸發(fā)器；ZD301是為保護(hù)微處理器PRO口而設(shè)置的，避免Q342輸出的電壓過(guò)高而損壞微處理器的PRO口；C303是延遲電容，用來(lái)避免電路因供電變化、電路雜波引起的誤保護(hù)，它與R301共同決定了保護(hù)延遲的時(shí)間。

R363、C304、R304組成開機(jī)延時(shí)接通電路。由于C304兩端的電壓不能突變，開機(jī)時(shí)，Q343基極電位為O V，Q343、Q344組成的復(fù)合管不工作，繼電器不吸合，音箱與功放電路暫時(shí)脫離。開機(jī)時(shí)功放產(chǎn)生的浪涌電流不會(huì)沖擊音箱中的揚(yáng)聲器。但由于電阻R363的存在，+13 V電源將經(jīng)R363向C304充電，其充電時(shí)間，由R363、C304的值決定．一般有3到4秒的延時(shí)時(shí)間。隨著C343基極電位升到1．3 V，Q343、Q344組成的復(fù)合管導(dǎo)通，繼電器吸合，音箱與功放電路接通。RL301是繼電器；D302可吸收繼電器動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)．起保護(hù)Q343、344的作用。C316是儲(chǔ)能電容。由于供電電路到達(dá)繼電器有一定的距離，使電源內(nèi)阻增大，C316設(shè)計(jì)在繼電器附近．能在繼電器吸合瞬間，提供啟動(dòng)電流。

常見故障的修理：

(1)繼電器不吸合

Q343基極是一個(gè)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)，正常電壓應(yīng)為1．4 V左右，若此點(diǎn)電壓正常而繼電器不吸合，則檢查Q343、Q344、R36l、及繼電器本身是否正常。一般用萬(wàn)用表檢查繼電器兩端的電壓，很容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

若Q343基極電壓偏低，繼電器當(dāng)然不會(huì)吸合。一般檢查Q345、R363、R304會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。修理實(shí)踐證明：C304漏電引起繼電器不吸合的現(xiàn)象屢見不鮮，所以維修時(shí)應(yīng)引起足夠的重視。

左右兩聲道輸出端的電壓(中點(diǎn)電壓)是另一個(gè)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)。若有大于O．6 V的直流輸出。會(huì)引起保護(hù)電路正常動(dòng)作。這時(shí)應(yīng)先修理功率放大部份。使直流電位恢復(fù)正常。

若放大器中點(diǎn)電壓正常，則要檢測(cè)Q342基極電壓，正常應(yīng)在13 V以上。若該點(diǎn)電壓在13 V以下，說(shuō)明Q339或Q336擊穿或穿流太大，導(dǎo)致PR0端輸出高電平。CPU發(fā)出靜音指令，使繼電器釋放。

(2)保護(hù)電路過(guò)于靈敏

功率遠(yuǎn)未達(dá)額定值而繼電器就釋放。造成這個(gè)故障的原因是元件變值，造成保護(hù)電路誤動(dòng)作。常見原因有R395阻值變大，C392開路。另外C317或C318容量變小(舊機(jī)器常見的現(xiàn)象)造成濾波不良，正半周Q339導(dǎo)通．負(fù)半周Q336際通，也會(huì)使電路產(chǎn)生誤動(dòng)作。

(3)過(guò)載保護(hù)失靈

過(guò)載檢出電路任何元件損壞，都可能會(huì)造成上述故障，但修理實(shí)踐證明：R358阻值變大引發(fā)的上述故障，幾率最高。該電阻值變大后，過(guò)載信號(hào)不足以使Q34：2導(dǎo)通．起不到保護(hù)作用，燒壞喇叭的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

(4)開機(jī)延時(shí)時(shí)間太長(zhǎng)

這種故障多由C304漏電引起，另外R363阻值變大也會(huì)發(fā)生上述故障。(一般的延時(shí)時(shí)間是2～4秒，由．R363、C304的時(shí)間常數(shù)決定)。

(5)開機(jī)出現(xiàn)噪聲(開機(jī)延時(shí)時(shí)間太短)

剛開機(jī)時(shí)功放的中點(diǎn)電壓尚未建立，一般要1～2秒后才達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。所以要求功放機(jī)延時(shí)2～4秒才接通揚(yáng)聲器。過(guò)早接入揚(yáng)聲器便會(huì)出現(xiàn)開機(jī)噪聲，常見原因是C304容量變小，使Q343基極電壓上升太快，繼電器過(guò)早吸合。

2．2 奇聲AV-388D后級(jí)功放電路

圖3是奇聲AV-388D后級(jí)功放的保護(hù)觸發(fā)、驅(qū)動(dòng)電路。直流檢出電路由D4～D7組成的橋式整流電路，再由Q15、Q14加以放大，推動(dòng)施密特觸發(fā)器工作。無(wú)論左右聲道出現(xiàn)正的或負(fù)的電壓都可能使Qi5、Q14導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)后級(jí)釋放繼電器，使功放和音箱得到保護(hù)。

圖中。保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)以Q13、Q12為核心的施密特觸發(fā)器。選擇合適的R28、R27、R26的電阻值，保證Qi2基極起始狀態(tài)為高電平，Q12飽和導(dǎo)通。此時(shí)，Q12的射極電流流過(guò)R26時(shí)，在R26兩端形成電壓，使Q13發(fā)射極(即觸發(fā)器的入端)無(wú)高控制電壓時(shí)．Qi3處于截止?fàn)顟B(tài)，實(shí)現(xiàn)第一穩(wěn)態(tài)．繼電器處于吸合狀態(tài)，功放進(jìn)行正常的輸出。當(dāng)檢測(cè)電路或開機(jī)延時(shí)電路輸出的高電平(此電平必須高于觸發(fā)器的觸發(fā)門電平)加到Ot3的基極時(shí)，Q13由截止翻轉(zhuǎn)到導(dǎo)通狀態(tài)，同時(shí)出現(xiàn)正反饋過(guò)程：UQl3b↑→IQl3b↑→IQl3c↑→UQl3c↓→LIQl2b↓→IQl2e↓→IR26↓→UR26↓→IQl3b↑。Q13迅速地飽和導(dǎo)通，其集電極電壓幾乎O，使Q12由飽和導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗�觸發(fā)器的輸出翻轉(zhuǎn)為第三穩(wěn)態(tài)，繼電器釋放，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。當(dāng)觸發(fā)器輸入端的保護(hù)電壓下降(如：開機(jī)延時(shí)保護(hù)結(jié)束或過(guò)載狀態(tài)解除)，達(dá)到關(guān)門電平時(shí)，Q13退出飽和，并引發(fā)另一次與第一穩(wěn)態(tài)過(guò)程相反的正反饋。Q12由截止再次變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通，電路又返回到第一穩(wěn)態(tài)，繼電器吸合，保護(hù)取消。

電路中R43為限流電阻，D3為繼電器反電動(dòng)勢(shì)釋放二極管,以防反電動(dòng)勢(shì)損壞Q12。另外．由于繼電器需要的吸合啟動(dòng)電流較大，該電路在電阻R43兩端電路并聯(lián)了電容C22。繼電器吸合啟動(dòng)前，電容被R43放電；Q12飽和導(dǎo)通瞬間,由于C22兩端電壓不能突變，啟動(dòng)電流繞過(guò)R43的阻礙，經(jīng)C22直通,使繼電器迅速吸合。吸合后，C22也被充滿電，繼電器的維持電流經(jīng)R43衰減提供。C8為延時(shí)電容,R3l是C8的限流電阻。它們與R32、R30、Q13、R26組成延時(shí)電路,調(diào)整C8、R31值。可以改變延時(shí)時(shí)間。開機(jī)時(shí),電源電壓通過(guò)C8、R3l提供給Q13、Q12組成的觸發(fā)器控制端。觸發(fā)器處在Q12截止?fàn)顟B(tài),繼電器不吸合,功率輸出電路暫時(shí)斷開,直到C8被充到一定電荷為止。

故障檢修：

當(dāng)繼電器不吸合，先檢查輸出端的中點(diǎn)電壓,若有直流輸出，則先檢修功放部份。若無(wú)直流輸出,繼電器仍不吸合,則故障在保護(hù)電路本身。著重檢查C8是否漏電,此電容漏電可能引起開機(jī)延時(shí)時(shí)間太長(zhǎng),或繼電器不吸合。其余故障的檢修方法可參考AV-2750。

3 維修注意事項(xiàng)

對(duì)于保護(hù)電路的維修,首行要弄清它的工作原理，找準(zhǔn)關(guān)鍵測(cè)量點(diǎn),分清楚是保護(hù)電路本身的故障，還是功率放大的故障，不要盲目地給功放通電試機(jī),避免故障擴(kuò)大。最好是先用調(diào)壓器由低至高慢慢升高電壓,此過(guò)程中監(jiān)測(cè)輸出端有無(wú)直流電壓,如果有絕對(duì)值大于1V的直流電壓,說(shuō)明可能存在功率管擊穿等情況，應(yīng)立即關(guān)閉電源。在沒(méi)有解決問(wèn)題之前不要接入音箱，以免損壞。可用假負(fù)載代替音箱進(jìn)行維修，最后才接上音箱。■