Каталог товаров

Защита усилителей мощности

Усилитель мощности – весьма энергетически загруженный прибор, а нагрузки на него не всегда предсказуемы. Особенно при живом исполнении. При случайностях тестирования аппаратуры и т.д. А вещь не дешёвая и довольно уязвимая. Причём уязвимая как для периодических перегрузок, так и для мгновенного пикового сигнала. Учитывая потенциальный ущерб от возможных недосмотров, лучше позаботиться о безопасности прибора заранее. Имея в виду старое правило – «спасение утопающих – дело рук самих утопающих», можно надеяться на то, что качественный прибор сможет защитить себя сам.

Комплексное сопротивление акустической системы (импеданс) мало соответствует сопротивлению указанному в паспорте. Потому, что сильно зависит от частоты сигнала, например. Повышение сопротивления, против номинального, ничему не угрожает, зато снижение – угроза не только качеству звука, но и самой колонке, и усилителю. Всегда есть вероятность короткого замыкания в цепи акустики. Между тем: «Show must go on!». Чем может ответить усилитель?

 

Схемы защиты усилителя должны не только предохранять усилитель от вольного обращения, но и защищать акустическую систему при отказе или неисправной работе самого усилителя. В некоторых схемах для этой цели используются плавкие предохранители. Это ни в какие ворота не лезет. Обычно, динамические головки защищают плавкие предохранители, сгорая первыми, демонстрируя при этом поразительное быстродействие.

Одним из важнейших элементов защиты усилителя является защита от перегрева. Это – залог долговечности прибора. В зависимости от характера охлаждения, температурный датчик может располагаться либо на радиаторе, либо на самом корпусе мощного транзистора. Основные требования к системе тепловой защиты – точность работы и быстродействие. Срабатывание датчика должно происходить при температуре порядка 80 ̊ С. С последующим отключением усилителя и включением, после остывания до 50 ̊ С.

 

Самая простая защита от электрических перегрузок – ограничитель тока. Она ограничивает именно ток, при этом мощность, рассеиваемая на транзисторах вырастет, возможно, превышая допустимое значение. Аналогично работает ограничитель напряжения.

U-I ограничитель работает более адекватно, поскольку реагирует на мощность, которой нагружены транзисторы выходного каскада. Это куда более надёжно, нежели ограничитель тока или напряжения. Такие схемы могут срабатывать не только из-за короткого замыкания или опасного снижения импеданса, но и отреагировать на обратную ЭДС, фазу громкоговорителя и т.д. Это связано с крайне высоким быстродействием подобных систем.

Срабатывание любого из трёх ограничителей сопровождается значительными искажениями звука. В отдельных случаях даже могут производиться громкие посторонние звуки (щелчки т.п.), сами по себе опасные для акустических систем.

Избежать подобного явления можно применением двухступенчатой системы защиты. Первая ступень мгновенно реагирует на короткое замыкание или опасное снижение импеданса. При этом «ложные тревоги» чрезвычайно редки. В случае просто кратковременного броска сигнала, с задержкой в несколько миллисекунд в дело вступает вторая ступень, управляющая встроенным лимитером. Лимитер линейно уменьшает уровень входного сигнала и это мало заметно для слушателя. Такая схема хороша ещё и тем, что пропускает кратковременные скачки сигнала, что транзисторы переносят спокойно. Все указанные схемы также предназначены для защиты от скачков сигнала при включении/выключении.

Мгновенную смерть колонкам может обеспечить попадание в звуковой тракт постоянного напряжения с источника питания усилителя. А это вполне возможно при выходе усилителя из строя. К такой разновидности защиты стоит отнестись очень серьёзно, поскольку, как правило, стоимость акустической системы значительно превосходит стоимость усилительной аппаратуры.

Схемы защиты от попадания постоянного напряжения на контакты акустической системы есть практически на каждом усилителе. Но не на каждом усилителе реализована должным образом. Имеется в виду появление постоянного напряжения во время работы усилителя. Хиленькое реле с такой задачей справиться не в состоянии. Только при отключённой нагрузке. Могут помочь, например, специальные дополнительные симисторные схемы, замыкающие опасный сигнал на землю, если не сработало реле.

Конструкция современных усилителей часто допускает опасный для акустических систем режим работы, когда усилитель перегружается входным сигналом, а затем ограничиваются низкочастотные пики, чтобы убрать явные искажения. Громкость высоких частот увеличивается, а низких – нет. На слух – вроде лучше, но при этом опасно перегружаются высокочастотные громкоговорители. Если в усилителе установлен клип-лимитер, то он, в случае возникновения искажений, подавит уровень входного сигнала до удаления искажений. Причем весь сигнал, а не только полосу с искажениями.

Часто возникает ситуация, когда на входе усилителя появляется переменное напряжение высокой частоты. Оно может возникнуть из-за акустической обратной связи (как результат совместной работы акустических систем и микрофонов), неисправных или изношенных микшеров и кроссоверов, некачественной коммутации. Весь этот паразитный сигнал получат высокочастотные головки по полной программе в усиленном виде. Сгорят быстро.

На этот случай усилители часто снабжаются системой защиты от немузыкальных высокочастотных сигналов. Защита блокирует опасный уровень входящего сигнала и отключит нагрузку.

В части защиты, значительно продвинутыми являются цифровые усилители, что вполне объяснимо: усилением и обработкой сигнала занимается весьма умный и быстродействующий процессор. Да и тепловыделение цифровых устройств достаточно мало, так как их КПД может превышать 90%. Как правило, цифровые лимитеры защиты работают при перегрузках весьма корректно и не слишком влияют на качество трансляции, и, тем более, не прерывают её.

В качественном усилителе, безусловно, должны присутствовать все компоненты защиты. Но при этом никак не ухудшать качество звука. Желательна также любая индикация состояния защиты – это поможет установить источник возможных неполадок. В качестве дополнения к защите, желательно присутствие индикатора качества заземления.

К списку статей