[心得经验] 功放输出短路如何对待?

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 楼主| 发表于 2007-6-13 21:56 | 显示全部楼层
原来这样啊,

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 楼主| 发表于 2007-6-13 21:58 | 显示全部楼层
还可以利用限幅器与扩展器的原理来实现负载变化的跟随!有空我发个图上来....

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发表于 2007-6-14 08:42 | 显示全部楼层
我都是在输出端加3A的保险丝(+-40供电).  一短路就爆,功率管不坏. 在 家用大功率用保险丝不爆.  还没有看到商业成品机这样用的.

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 楼主| 发表于 2007-6-16 20:35 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2007-6-16 20:36 | 显示全部楼层

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 楼主| 发表于 2007-6-16 20:52 | 显示全部楼层

回复 #60 hengkong 的帖子

没有直流输出就不要保护了吗?你只是自己用吧?

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发表于 2007-6-16 22:34 | 显示全部楼层
不明白刚贴出来的电路有什么作用?

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发表于 2007-6-20 09:14 | 显示全部楼层
原帖由 济公 于 2006-11-2 14:21 发表
但这个线路在实际应用中会带来失真,由其是高频段.不知何解?


以前我也装过这种保护,同样出现高频失真问题.

LOCKY-Z先前贴出的资料很有启发作用.....这两天专门查了一下一些成品机的资料.发觉这些厂机的保护线路中,都加有LPF.而且比较出名的几台大功率厂机包括皇冠DC300A,马兰士PM510,SONY的TA-N9(都是300W以上的大家伙),以及craft_aa 网友在这里贴出的ML 20.5功放机,都是使用近似的线路:

http://bbs.hifidiy.net/viewthrea ... &extra=page%3D2

这种线路除了加有LPF外,都具有两路检测:

一是具有从功率管射极电阻直接检测电流的截止型保护.

二是从检测点对地之间加有一个R703与D703组成的串联网络,依靠这个网络,在功放输出信号时,这个信号幅值越大,串联网络流过的电流越大,从而在R702上产生与原检出电压极性相反的电压,而且也随之越大.这样,就可以根据功放输出信号电压而滑动改变保护起控点,产生了单曲线保护的特性.
ML20.5 保护线路.jpg

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发表于 2007-6-20 09:17 | 显示全部楼层
再上一张皇冠DC300A维修手册上的功率放大器保护起控点特性图表.
皇冠DC300A的维修手册图表.jpg

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发表于 2007-6-20 09:27 | 显示全部楼层
原帖由 济公 于 2007-6-16 20:52 发表
没有直流输出就不要保护了吗?你只是自己用吧?



哦!!!!!!!!!!原来你是JS
完全不用保护的名机多着呐! 画蛇添足

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发表于 2007-6-20 11:09 | 显示全部楼层
原帖由 小鬼头 于 2007-6-20 09:17 发表
再上一张皇冠DC300A维修手册上的功率放大器保护起控点特性图表.

这个VI曲线图水平方向是电压(V),垂直方向是电流(I).

实际上讲了好几个起控点问题.

一是直流保护(输出短路),就是0V线上的交叉线点,可以看出电流起控点应比主要工作区间时低.二是FUSE的保护.英文有说明,起控点在曲线包括面积之外,整机功率(变压器功率)之内.三是整机变压器的最大功率点.四是接近于SOA的起控点变化曲线,也就是呈包围状的几条斜线.五是高频信号的起控点提高. 也是英文文字说明.

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发表于 2007-6-20 14:13 | 显示全部楼层
我可能是最反动的:用心去做的机机,经过细意调整,仔细挑选零件,还要担心直流输出???加什么喇叭保护???


这里讨论是短路过载保护,不是输出直流保护,输出有偏移的确可以调整,但通过精心选元件可以解决短路保护吗?所以过载保护是必不可少的。



  大部分过载保护都是前面说过的最小负载阻抗保护(前面5楼有,但图片好像丢失了,BTW>升级后好像那些不到10K左右的图片都会丢失,看来以后还是不用帮钳子节省空间了,捡大的图片扔上来)

ML2.5的保护电路简化后也是这种,功率管Re和负载RL组成桥的一臂,R702_703、二极管D和R703为另一臂,检测管be结跨接在桥两端检测
Protect.png
  二极管D同时起到补偿Q1的Vbe压降,同时当输出为负的电压,可以避免从电流从地通过R704、使检测管导通而误动作。

左面的分压比固定在3.3K/120=27.5,如果右面分压比小于27.5,那么左面电压就高于右面电压,管子就导通保护,按Re=0.0825欧(4对管0.33欧并联),如果负载小于0.825*27.5=2.3欧就保护了,

crown-cure.png
看小鬼头的皇冠保护曲线图,红色框内斜线的斜率V/I就是最小负载阻抗保护设定的最小阻抗值

当短路时,此时也有限流保护,限流电流就是约Vbe/Re,表现出来就是上面曲线图蓝色框打X的地方

  另外看这个曲线图,高频和中频的七控点是不同的,说明肯定还有RC补偿并联在R702_703或者R704上面。


另外BB公司的AB-055文档也提及过限流电路有时导致不稳定性,它的解决方法是输出加上RC网络,如下图
AB-055.png

除了Audio Power Amplifier Design Handbook这本书有保护电路的描述外,还有两本书描述保护电路更详细
一本是: h1.png
另一本是: h2.png

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发表于 2007-6-20 23:16 | 显示全部楼层
上一张准备进行仿真的SONY TA-N9 单声道大功率功放保护线路图.

原机是使用5对K405及他的配对管做输出,每只管的S极电阻是两只2W的1.6欧姆电阻并联.此机可工作于AB类和A类两种方式(电源电压相应切换),AB类输出500W,A类输出50W,使用开关电源变换再线性稳压,应是一台巨无霸.线路图是登载在80年代末广东科技出版社所出的一套收录机,电视机,组合音响线路图集的其中一册上.原图没有标出电源电压是多少.估算AB类时应为+/-90V左右.

为仿真方便,做了一点修改.但保护线路主体仍按原图.
SONY TA-N9 功放保护线路仿真.gif

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发表于 2007-6-20 23:25 | 显示全部楼层
在网上找到这台SONY单声道功放的图片资料.....
TAN9-elusive2.jpg

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发表于 2007-6-21 00:21 | 显示全部楼层
再转贴书上一些保护电路
先贴保护电路的保护说明曲线图
protect-cure.png

1.仅仅限流保护,保护曲线就是A-B段
Output Current Limiter.png


2.单斜线保护电路,保护曲线就是图C-D段,其中右面的电路加了电容延时,避免电源的HF干扰。
single slope.png

3.改进的斜线保护,保护曲线是C-D-DD段,
左面的特征就是加上稳压管,
右面的保护曲线更复杂,不同的文献中有的描述是具有双重或三重斜线,甚至半椭圆形
Improved multi-slpoe variants.png

4. 3斜线保护,保护曲线是E-F-G(45度虚线那段),
3 slope V-I limiting.png

5.用在hi-end的保护电路Mid-Floyd
Phase Linear 700 V-I scheme.png
  Turning to the circuit, CCB and CCE show two locations for compensation capacitors
where parasitic HF oscillation caused by positive feedback at RF, and other
instabilities respectively, may be slugged − in this or any of the preceding limiter
circuits. Notice the voltage sensing is not from the rails, but from 0v (a cleaner
place that gives the inverse information) through the diode and resistor array, to
give the dashed section down to G again, at high voltages. Note also the relatively
elaborate control of the limiter’s ‘attack and release’ response with the 47μF, 1.5nF
and 220pF capacitors.

6.dimensions
s V-I limiter.png
   US maker Crown (Amcron) had patented their own scheme as early as 1967. Here,
the V-I limit turns back into a current-only limiter at low bass frequencies. This
would be like the load line towards E in Figure 5.20 turning hard left before it
reaches point E. But only at low frequencies. So a V-I load limit-line’s slope changes
may be frequency conscious, as well as varying with temperature, and five spacial
dimensions would be needed to ‘see’ what is going on dynamically.
    The next circuit illustrates a comparatively recent development used in designs by
UK professional makers, after Tim Isaac. In Figure 5.25, improved protection fitting
is attained by splitting the voltage sensing, with R6 diverting around the zener
clamp. The zener-clamped voltage is then controlled by a second small signal transistor,
TR.2. This turns on hard when the output swings more than a volt into the
opposite polarity, effectively shunting the zener with R7. Other than providing enhanced
short circuit protection near zero volt output, this circuit provides up to five
slopes, including the ‘anti-flyback’ simple current limit line.

保护电路的缺点
  Although the V-I limiter in all its forms is still in widespread and continuing use in
amplifiers with BJT outputs today, it is rare in the best sounding, high performance
amplifiers. It is easy to disconnect a V-I limiter and many listeners have noted just
how much load-line limiter circuits degrade sonics even when they are not overtly
at work. Causes include:
(i) Current clipping, an occurrence with particular speakers (Figure 5.9) and
program, which is not visible with a conventional voltage-sensing scope
connection.
(ii) Negative resistance conditions. If not destructive, these result in RF
oscillation(s) that may be local and not readily noticeable at the output.
(iii) Related to these, flyback pulses caused (with the 3 and more particularly, 2 slope
limiters) by instantaneous shutdown of current into an inductive load after it has
caused voltage spiking. The flyback pulse is heard as a popping or rasping sound.
(iv) V-I limiting is an urgent, brute force form of protection. The side can often be
‘bitten out of’ a few cycles of a bass sinewave. This takes the ‘edge’, ‘slam’
and ‘thrust’ out of music that has it. Otherwise it changes the tonal and
harmonic structure. More subtle means of protection would not interfere with
instantaneous values of the waveform so abruptly or crudely. See below.
(v) Non-linear positive feedback.
(vi) Supply noise injection. As V-I limiting circuitry is required to act within a few
milliseconds to Vce changes, to be of use, this means that anti-musical halfwave
supply rail noise is inevitably injected into the signal path, through the
limiter transistor, which can act as a common emitter amplifier stage.
  The sonic effect of a V-I limiter may be ameliorated by delaying its action. This is
risking transistor longevity if pushed too far without simultaneous derating, much
beyond 10mS, say. In more sophisticated V-I load line limiter circuits, the load
limit-line may be continuously adjusted against the lowest large signal frequency.
Anything that backs off unnecessary V-I limiting will help recover power delivery
and maximum sound level. This was the secret of one of Panasonic’s ‘Ramsa’ PA
amplifiers sounding more powerful than a certain US east-coast PA amplifier that
had twice the rated continuous power.

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发表于 2007-6-21 20:49 | 显示全部楼层
LOCKY-Z兄请看:

这是使用仿真的后处理功能做出来的图表.现时还没弄明白如何在"表达式"中加入常数进行计算....还在学习中.之前已发现,仿真软件中的什么DC扫描,灵敏度分析,蒙地卡罗分析,以及示波器呀等,都难于给出保护特性的直观结果.现在用这个后处理功能,看来还可以.

下面图中的垂直方向数据只是按比例变大的数据,,也就是说功率数据需换算才准确,但看图就可以看出它的变化趋势.

这个图,水平轴是1KHZ时的输出电压.垂直轴是功率管上的功耗和电路的输出功率值 .所仿真的目标线路是SONY保护线路中的限流部分.

红色线是是1.5欧姆负载时的输出功率,可看到将近60V时,输出功率不再显著增长(仿真示波器显示50多V时正弦波削峰).蓝色线是管子上的功耗.

绿色线是3.9欧姆负载时的输出功率,可看到一直在线性增长.(近90V时产生折线是受电源电压限制).紫色线是输出管的功耗.
仿真试验.gif

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发表于 2007-6-22 08:31 | 显示全部楼层
横坐标是功放输出电压.纵坐标是功率(管子功耗和功放输出功率)

仿真时拆了负载线限制型保护线路部分.因为自己了解正常输出情况的功耗情况.以判断这个后处理是不是正常运作.

先用DC扫描分析.电路里设一个信号源,驱动输出级.信号源是从0-90V,每步2V.这样扫描一轮后,得到他默认的DC扫描曲线.实际上是用他的扫描数据.然后在后处理菜单里,选用DC扫描结果,作为变量,建立函数表达式=功率管上的压降*电阻上的压降.就得到一条曲线.若电阻为1欧姆,横坐标的数值就直接为功率数.再建立另一个表达式,用另一次DC扫描结果(另一种负载),又可以得到另一条曲线.这样图上就同时显现几条曲线.省去自己计算的麻烦.

目前是先用电压源驱动......先看后处理能不能工作....

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原帖由 济公 于 2006-11-24 19:47 发表
我说的是图1这种形式:下面这个线路在实际测试中是没有问题的(但还没有用250V试验)从高频20KHZ到底频20HZ,每个管上应该还没有到150W,可是同样的线路一用到120V时就炸管了,就是后来改用第三种线路,但在低频20HZ时 ...

呵呵,济公兄原来也在为这个电路头晕,正好,我这几天在搞一台280W的机时这出了一个很怪的现象,我的电源电压是76V,电路如图1所示,只加多了一个R1根C1,也就是济公兄说的BC极电容,这个电容影响反馈的,我一直用104,当R54=1K,R49=27K,R1=200K时,空载输出涡旋形波形在20Hz-200Hz时出现失真,如图2所示,将R1改成240K后正常,但以前用过,是没有问题的??有哪位高人能否解答一下?

另我用的是双差分+对称的单管电压放大!!!

关于20Hz烧管的原因,我有另外一种理解,正在等样机测试后再做此实验,请看图3所示,图中黑色为图1中B点的波形,红色为C点的波形,都是以地为参考点,最上面的为电源电压,可以看出,在正短路后,单管上的电流通过测射极0.25R的电流可得,具体计算为540mV-80mV/0.25R=1.87A,但在短路的正半周时其Vce电压基本上是Vcc的电压,即66V,此时功率管的功耗为1.87*66=120W,则正半周时只只在1/ f*一半的时间内承受120W的功耗,那么在不同的频率下,他的时间是不一样的,比如1K时,只工作1/1000的一半为0.5 mS,但在20Hz时,要承受1/50*0.5=25mS的120W功率,可能的有管就承受不了而烧管,不知道我的这种理解是否正确,希望LOCKY-Z及鬼头兄多指教!!呵呵

图1

图1

图2

图2

图3

图3

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另外,想请教各位大师,怎么测输出级功率管的电流呢?有的人说是用示波器地根探头直接接射极电阻两端,但我发现其电压有正负,我认为应该是用两根探头对地分别测量射级电阻两端的电压后,上端的电压减下端的电压,再除以射级电阻的阻值才对,我也问了我另一同事,他支持我的说法,希望各位说说你的测量方法及理由?

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