家用聲頻功率放大器保護電路及其檢修

引言

目前大功率家用聲頻功率放大器|0">功率放大器主聲道均采用OCI．電路進行功率放大。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。而這種電路出現故障時．其輸出的直流電位常常會偏離零電平而出現較高的正的或負的直流電壓。輸出的直流電流流過揚聲器音圈時．可能會將音圈燒毀。另外．在部份特大功率的功放中，由于輸出功率非常強勁，在用戶操作不當或卡啦OK音量太大時，該聲道的輸出功率會遠大于它的額定功率，可能會損壞功率放大器。甚至會損壞貴重的揚聲器。因此．各種功放機都會設置保護電路。保護功放和音箱免遭損壞，下面介紹市場上常見的保護電路以及它們的修理方法。

1 信號分流式保護電路

圖1是CAV-970型功放機電圖，這是一個全對稱。雙差分、雙恒流源OCI。功放電路，本文只對其保護電路作一些介紹。

CAV-970的保護電路舍棄了傳統的繼電器而采用晶體管進行保護。功能有：短路保護、過載保護、開機延時保護。筆者曾對此機作過破壞性試驗：加大輸入信號幅度、加重負載(例如2 n負載)甚至短路都無法使該機功放后級損壞?？梢娫摍C設計者確有過人之處。

l.1 分流式過載保護電路

此處正是該機精華所在。由Q451、R3、C1、D2、Q450、R2、Dl、C2等元件組成，正常工作時，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不導通，對信號沒有分流作用。如果由于輸入信號增大或負載阻抗減少，輸出電流增大，導致取樣電阻R4A1、R4A2上的壓降增大，Q450、Q45l就會導通。Q450經二極管D1接于復合管輸入端Q465基極，部份信號經二極管Dl、三極管Q450傍路分流，使輸入到后級的信號幅度減少。使輸出維持一定的水平。同理，Q451導通時，Q467上的信號也會被分流，使輸出穩(wěn)定。這時無論加大輸入信號幅度或減少負載，都不能使輸出電流增大，總被限定在某個水平之上。

1．2 短路保護電路

該電路由Q1、Q2、QlO及其外圍電路組成。當負載短路時，輸出電流突然增大、流經R4A1時，Q461發(fā)射極電位上升，Q10基極電壓上升，Q10導通．導致Q1、Q2導通。輸入信號被子傍路到地。切斷了信號源，保護了功率放大器和音箱不致損壞。

1．3 開機延時電路

開機延時電路由C3、C4、D6、R7、R12等組成。剛接通電源，C3、C4上電壓為O，D6導通，Ql、Q2導通，把輸入信號傍路接地，喇叭中沒有聲音。此外，電流經R7、R12、D6慢慢對C3、C4充電，其上的電壓慢慢上升，到達一定程度時D6截止，隨后Q1、Q2截止。信號不會被傍路到地。功放進入正常工作狀態(tài)。

1．4 故障維修

1．4．1 未達額定功率，失真度就很大

這是本機特有的故障。也是分流式保護電路的一個弱點。主要由Q450、Q451不配對引起。當輸出達到某一幅度后，Q450、Q45l不是同時導通。而是一個導通另一個還未導通，或兩管導通程度不一致。正負半周被分流的程度不同，造成失真。修理方法是更換兩個經嚴格配對的晶體管(Q451、Q450)。

1．4．2 無聲

該電路很容易造成無聲故障。C3、C4漏電，Q10不良，都會導致Ql、Q2處于導通狀態(tài)。使信號被短路到地而造成無聲。

1．4．3 開機延時時間太長

這個故障其實與“無聲”故障檢查方法基本相同。根源也是C3、C4漏電。如果C3、C4漏電嚴重，經R7的充電電流被漏掉，C3、C4的電壓升不起來，就會造成“無聲”故障，如果漏電不很嚴重。經R7的充電電流被漏一部份．但C3、C4上的電壓經較長時間后能上升，就會造成開機時間太長。此外，R7阻值變大也會造成這個故障。

2 負載切斷式保護電路

2．1 奇聲Av-2750功放保護電路

圖2是奇聲AV-2750功放保護電路，該電路結合單片機控制技術，對傳統的保護電路進行改進，使電路具有響應速度快，穩(wěn)定性高，電路簡單，容易恢復等優(yōu)點。主要功能有：直流檢出電路，過載檢出電路，開機延時電路。電路中Q340、R394、R395、R327、R328、C392組成了過流保護電路。R327、R328的阻值僅為O．25 Ω／5w，非常小，功率放大器正常工作時，對電路的影響也極小。但在出現音量過大使功率放大器長時間處在最大功率輸出狀態(tài)或音箱連接線碰頭短路等過載情況時，功率輸出管的發(fā)射極電流明顯增大，電流流過．R327或R328，在其兩端產生的電壓便升高，經R394、R4．395分壓后，只要R395兩端的電壓大于0．7 V，持續(xù)的時間足夠使電容C392充滿電荷(即延時保護，改變該電容的容量，可改變過載保護的響應速度)，Q340便導通，其集電極電位下降，Q342基極電位也被拉低，Q342導通，并輸出高電平信號，經．R301、R302輸送到微處理器(CPU)的PRO端口。微處理器一檢測到表示保護的高電平，立即從MUTEl(靜音控制端口1)輸出高平的控制電壓，控制相關的靜音控制電路。其中一路經R303，控制Q345導通，Q343與Q344組成的復合管的基極電位被拉低，復合管截止，繼電器RL301失去電流釋放，斷開功率輸出與音箱的連接，從而保護了音箱和功率管。
直流檢測電路主要由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，兼做直流檢測電路的輸入限流電阻。C317、C318串接成無極性電容器，用于旁路音頻信號。功放正常工作時，左右聲道輸出的交變信號經R355、R356后，被C317、C318串接成無極性電容耦合到地，直流檢測器輸入端的電位幾乎為O V。

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

R363、C304、R304組成開機延時接通電路。由于C304兩端的電壓不能突變，開機時，Q343基極電位為O V，Q343、Q344組成的復合管不工作，繼電器不吸合，音箱與功放電路暫時脫離。開機時功放產生的浪涌電流不會沖擊音箱中的揚聲器。但由于電阻R363的存在，+13 V電源將經R363向C304充電，其充電時間，由R363、C304的值決定．一般有3到4秒的延時時間。隨著C343基極電位升到1．3 V，Q343、Q344組成的復合管導通，繼電器吸合，音箱與功放電路接通。RL301是繼電器；D302可吸收繼電器動作時產生的反向電動勢．起保護Q343、344的作用。C316是儲能電容。由于供電電路到達繼電器有一定的距離，使電源內阻增大，C316設計在繼電器附近．能在繼電器吸合瞬間，提供啟動電流。

常見故障的修理：

(1)繼電器不吸合

Q343基極是一個關鍵測試點，正常電壓應為1．4 V左右，若此點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。一般用萬用表檢查繼電器兩端的電壓，很容易發(fā)現問題。

若Q343基極電壓偏低，繼電器當然不會吸合。一般檢查Q345、R363、R304會發(fā)現問題所在。修理實踐證明：C304漏電引起繼電器不吸合的現象屢見不鮮，所以維修時應引起足夠的重視。

左右兩聲道輸出端的電壓(中點電壓)是另一個關鍵測試點。若有大于O．6 V的直流輸出。會引起保護電路正常動作。這時應先修理功率放大部份。使直流電位恢復正常。

若放大器中點電壓正常，則要檢測Q342基極電壓，正常應在13 V以上。若該點電壓在13 V以下，說明Q339或Q336擊穿或穿流太大，導致PR0端輸出高電平。CPU發(fā)出靜音指令，使繼電器釋放。

(2)保護電路過于靈敏

功率遠未達額定值而繼電器就釋放。造成這個故障的原因是元件變值，造成保護電路誤動作。常見原因有R395阻值變大，C392開路。另外C317或C318容量變小(舊機器常見的現象)造成濾波不良，正半周Q339導通．負半周Q336際通，也會使電路產生誤動作。

(3)過載保護失靈

過載檢出電路任何元件損壞，都可能會造成上述故障，但修理實踐證明：R358阻值變大引發(fā)的上述故障，幾率最高。該電阻值變大后，過載信號不足以使Q34：2導通．起不到保護作用，燒壞喇叭的現象時有發(fā)生。

(4)開機延時時間太長

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

(5)開機出現噪聲(開機延時時間太短)

剛開機時功放的中點電壓尚未建立，一般要1～2秒后才達穩(wěn)定狀態(tài)。所以要求功放機延時2～4秒才接通揚聲器。過早接入揚聲器便會出現開機噪聲，常見原因是C304容量變小，使Q343基極電壓上升太快，繼電器過早吸合。

2．2 奇聲AV-388D后級功放電路

圖3是奇聲AV-388D后級功放的保護觸發(fā)、驅動電路。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，推動施密特觸發(fā)器工作。無論左右聲道出現正的或負的電壓都可能使Qi5、Q14導通驅動后級釋放繼電器，使功放和音箱得到保護。

圖中。保護驅動電路是一個以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飽和導通。此時，Q12的射極電流流過R26時，在R26兩端形成電壓，使Q13發(fā)射極(即觸發(fā)器的入端)無高控制電壓時．Qi3處于截止狀態(tài)，實現第一穩(wěn)態(tài)．繼電器處于吸合狀態(tài)，功放進行正常的輸出。當檢測電路或開機延時電路輸出的高電平(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，Q13由截止翻轉到導通狀態(tài)，同時出現正反饋過程：UQl3b↑→IQl3b↑→IQl3c↑→UQl3c↓→LIQl2b↓→IQl2e↓→IR26↓→UR26↓→IQl3b↑。Q13迅速地飽和導通，其集電極電壓幾乎O，使Q12由飽和導通變?yōu)榻刂?，觸發(fā)器的輸出翻轉為第三穩(wěn)態(tài)，繼電器釋放，進入保護狀態(tài)。當觸發(fā)器輸入端的保護電壓下降(如：開機延時保護結束或過載狀態(tài)解除)，達到關門電平時，Q13退出飽和，并引發(fā)另一次與第一穩(wěn)態(tài)過程相反的正反饋。Q12由截止再次變?yōu)轱柡蛯?，電路又返回到第一穩(wěn)態(tài)，繼電器吸合，保護取消。

電路中R43為限流電阻，D3為繼電器反電動勢釋放二極管,以防反電動勢損壞Q12。另外．由于繼電器需要的吸合啟動電流較大，該電路在電阻R43兩端電路并聯了電容C22。繼電器吸合啟動前，電容被R43放電；Q12飽和導通瞬間,由于C22兩端電壓不能突變，啟動電流繞過R43的阻礙，經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R43衰減提供。C8為延時電容,R3l是C8的限流電阻。它們與R32、R30、Q13、R26組成延時電路,調整C8、R31值?？梢愿淖冄訒r時間。開機時,電源電壓通過C8、R3l提供給Q13、Q12組成的觸發(fā)器控制端。觸發(fā)器處在Q12截止狀態(tài),繼電器不吸合,功率輸出電路暫時斷開,直到C8被充到一定電荷為止。

故障檢修：

當繼電器不吸合，先檢查輸出端的中點電壓,若有直流輸出，則先檢修功放部份。若無直流輸出,繼電器仍不吸合,則故障在保護電路本身。著重檢查C8是否漏電,此電容漏電可能引起開機延時時間太長,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

對于保護電路的維修,首行要弄清它的工作原理，找準關鍵測量點,分清楚是保護電路本身的故障，還是功率放大的故障，不要盲目地給功放通電試機,避免故障擴大。最好是先用調壓器由低至高慢慢升高電壓,此過程中監(jiān)測輸出端有無直流電壓,如果有絕對值大于1V的直流電壓,說明可能存在功率管擊穿等情況，應立即關閉電源。在沒有解決問題之前不要接入音箱，以免損壞?？捎眉儇撦d代替音箱進行維修，最后才接上音箱。