Всем известно, что транзисторные усилители, конструктивно выполненные на дискретных элементах или же на микросхемах, включая гибридные интегральные схемы таят в себе опасность вывода из строя нагрузки, которой являются акустические системы. В случае пробоя транзисторов выходного каскада постоянное напряжение, имеющее величину, равную половине напряжения питания ( для схем, имеющих двуполярное питание) начинает поступать прямиком на динамик. Нескольких секунд достаточно, чтобы катушка динамической головки сгорела, обрекая незадачливого владельца на жизнь без акустики, а значит и без музыки. Следует также помнить, что если в документации на интегральную микросхему написано о наличии встроенной системы защиты акустики от  постоянного напряжения, это не означает , что все в порядке и можно успокаиваться. Интегральная микросхема с защитой не  менее успешно может спалить звуковые катушки динамиков в том случае, когда детали защиты и выходной каскад уже успешно сгорели. Типичным примером являются случаи отказов УНЧ на основе печально известных ИМС TDA7293 и TDA7294, когда после взрыва микросхемы торжественно сгорал динамик. Горячо любимой многими серии Overture от National semiconductors также нужна система защиты АС от постоянного напряжения, несмотря на ее наличие внутри микросхемы. Представители: LM1875, LM1876, LM1877, LM2876, LM3875, LM3876, LM3886, LM47xx. Транзисторы выходного каскада усилителя мощности могут сгореть в случае короткого замыкания в нагрузке, из-за перегрева ( тепловой пробой ) а также из-за превышения максимально допустимого значения напряжения питания усилителя. Иногда возможен выход из строя из-за пробоя статическим электричеством.

Практически все современные линейные усилители мощности звуковой частоты построены с использованием двухполярного источника питания и с непосредственной (без разделительного конденсатора) связью с нагрузкой. Такая структура усилителя при всех достоинствах имеет один весьма существенный недостаток — возможность появления на выходе усилителя в случае его неисправности постоянного напряжения и, следовательно, выхода из строя дорогостоящей высококачественной динамической головки. Это обстоятельство вызывает необходимость в использовании специальных защитных устройств, отключающих нагрузку при появлении на выходе усилителя постоянного напряжения. Неизбежная проблема, возникающая при создании таких узлов, состоит в определении времени их срабатывания. Позднее срабатывание чревато выходом из строя головки. Преждевременное срабатывание может отключить систему при прохождении через усилитель сигнала очень низкой частоты. Поэтому необходим некоторый компромисс при определении времени задержки срабатывания. Как показывает практика, достаточно 2 с, чтобы устройство защиты не срабатывало при любых нормальных звуковых сигналах, но при появлении неисправности отключала громкоговоритель без его теплового повреждения. По структуре типичная система защиты состоит из детектора постоянного напряжения и драйвера реле,  обычно на транзисторе, но бывают и случаи применения интегральных микросхем. Хорошая система защиты имеет на входе специальный фильтр низких частот.  Существуют также специализированные микросхемы, включающие в себя как защиту АС от постоянного напряжения на выходе усилителя с задержкой подключения, так и защищающие УМЗЧ от короткого замыкания и перегрузок при условии, что схема УМЗЧ имеет датчик тока или детектор перегрузки.  Представители: ИМС TA7317 производста TOSHIBA и ИМС mPC1237 производства HITACHI.

В каких случаях защита не нужна:

1. Усилитель ламповый.

2. Если усилитель имеет однополярное питание. В таких схемах на выходе усилителя между выходным каскадом и акустической системой устанавливается разделительный конденсатор, отсекающий постоянное напряжение на выходе, а оно там изначально есть по определению, что обуславливается особенностями схем УНЧ с однополярным источником питания. Примером таких схем служат интегральные микросхемы вроде TDA1552…1557, TA82xx, большинство ИМС серий LA, mPC, TEA, все, что используется в переносной аппаратуре и автомагнитолах а также некоторые гибридные интегральные схемы.

Последних не так много, поэтому перечислю их все:

Гибридные ИМС, имеющие однополярное питание и разделительный конденсатор на выходе:

Производства Sanyo semiconductors:

Из достаточно старых, а поэтому и редких гибридных схем (возможно фирмы SHARP, но точных данных у меня нет, поэтому утверждать, что это стопроцентно SHARP, не буду) могу упомянуть HLX1402R, HLX1403R.

Аналогичные гибридные ИМС в свое время делала польская фирма UNITRA. Представители ИМС с однополярным питанием: GML005, GML006, GML007, GML008, GML024, GML026.

На что следует обратить особое внимание: Унитровская GML025 хотя и имеет однополярное питание, однако разделительный конденсатор на выходе отсутствует. Это на тот случай, если она каким-то чудом попала к вам в руки. STK4065 и STK4067 имеют однополярное питание, конденсатора на выходе нет, это мостовые автомобильные ( в основном) ИМС. Конечно можно этот самый конденсатор и установить, однако при использовании штатной схемы включения настоятельно рекомендую установить систему защиты АС от постоянного напряжения. Гибридные ИМС других производителей и серий не упоминаю, потому, что они все имеют двуполярное питание.

Существуют нестандартные схемы защиты АС от постоянного напряжения на выходе, например, установка неполярного электролитического конденсатора большой емкости ( от 1000мкФ и выше) между выходом усилителя и нагрузкой:

Однако не стоит удивляться, если качество звучания без конденсатора будет лучше, чем с ним. Не нужно так устанавливать обычный, полярный конденсатор в усилитель с двуполярным питанием по принципу «плюсом к усилителю, минусом к колонке», он спасет динамики только в случае появления положительного напряжения на выходе. В случае с отрицательным напряжением все пойдет на динамик и кроме сгорания динамика через некоторое время конденсатор вспучится или даже взорвется. Если уж нужно срочно пока обойтись конденсатором то имеет смысл установить его так, как показано на рисунке, составив из двух полярных один неполярный:

При этом учтите, что при таком включении получается неполярный конденсатор, однако на него нужно подавать поляризующее напряжение, что позволит работать ему правильно и исключит сильное ухудшение качества звучания:

В этом случае величина сопротивления R должна быть такой, чтобы на конденсаторе было напряжение, равное хотя бы 10 процентам от его рабочего напряжения.

Эти варианты, предназначенные для защиты акустики в случае с двуполярным питанием лишь на самый крайний случай, принимать его за  правило категорически НЕ СЛЕДУЕТ! На время проверки и настройки усилителя при отсутствии под рукой готовой исправной системы защиты сойдет. К тому же, от щелчка в момент включения и выключения усилителя конденсаторы не спасают как в случае однополярного, так и в случае двуполярного питания. Этот щелчок возникает в момент появления переходного процесса в момент зарядки емкостей фильтра источника питания. Если усилитель не оснащен системой полного приглушения звука в момент включения а также в случаях срабатывания различных встроенных систем защиты, при включении в динамике будет щелчок. Щелчок появляется как в момент включения так и выключения усилителя, за исключением усилителей с незаземленной средней точкой. Мощным динамикам с низкой чувствительностью он не страшен, однако в случае, когда АС имеют чувствительность выше 90  дБ этот щелчок весьма громкий и в ряде случаев может повредить динамик вплоть до механического повреждения диффузора. По этой причине хорошая система защиты должна при включении подключать АС с задержкой в несколько секунд а при выключении усилителя — мгновенно отключать.

Избежать щелчка можно также пойдя альтернативным путем, установив ручной включатель акустики путем установки мощного тумблера или кнопки:

Конденсаторы, установленные параллельно контактам помогают предотвратить возможное искрение контактов в случае, когда АС включают уже при играющем на большой мощности усилителю и тем самым продлить срок службы выключателя.

Качество контактов и чистота материала, из которого они изготовлены помогут свести к минимуму вохможное влияние на  звучание аппаратав целом. По этой же причине все соединения от выхода усилителя целесообразно выполнять пайкой, а не зажимать голый провод в  зажимы или колодки. Это чревато ухудшением контакта и окислением через определенный промежуток времени. Места пайки следует очистить от остатков флюса и  желательно покрыть лаком, что предохранит в будущем паяные соединения от окисления на воздухе и влияния эксплуатации в  условиях повышенной влажности. Если по ряду причин система защиты АС от появления постоянного напряжения на выходе усилителя не нужна ввиду вышеописанных случаев, а от щелчка избавиться нужно, но при этом религия не позволяет использовать кнопки и тумблеры, специально для фанатов применения реле везде, где только можно существует вот такой вариант:

Время задержки подключения определяется временем зарядки конденсатора С5 через резистор R7. Время задержки при желании можно изменять подбором резистора R7 или конденсатора С5.  Возможно применение импортных реле или отечественных реле с меньшим напряжением срабатывания - тогда сопротивление включенного последовательно с обмоткой реле резистора R6 следует увеличить.

Несколько примеров реально работающих и проверенных в деле систем защиты АС с задержкой подключения.

Несколько схем простых устройств защиты АС, взятых на различных сайтах в качестве примера:

ВНИМАНИЕ! Схемы могут содержать неточности и предназначены для ознакомления. Возможные опечатки на совести авторов.

Список рекомендуемой литературы по теме:

1. А. А. Петров «Звуковая схемотехника для радиолюбителей» изд-во «Наука и техника», Санкт-Петербург, 2003.

2. Войшвилло  А. О способах включения нагрузки усилителей НЧ. — Радио, 1979, № 11, с.36,37.

3. Барабошкин  Д. Блок защиты усилителя мощности. — Радио, 1983, № 8, с. 62, 63.

4. Устройства защиты громкоговорителей. — Радио, 1986, № 10, с. 56-58.

5. Д. И. Атаев, В. А. Болотников «Практические схемы высококачественного звуковопроизведения», Изд-во «Радио и связь», 1986

6. Д. И. Атаев, В. А. Болотников «Функциональные узлы усилителей Hi-Fi», изд-во МЭИ, 1994

7. П. Шкритек «Справочное руководство по звуковой схемотехнике», изд-во «Мир», 1991

8. Ю. Залиский Устройство задержки включения и защиты громкоговорителей, Радио № 5 1998

9. Гумеля  Е. Качество и схемотехника УМЗЧ.- Радио, 1985, № 9, с. 31-35.

10. Гумеля  Е. Качество и схемотехника УМЗЧ.- Радио, 1986, № 5, с. 43-46.

11. Д. Андронников Устройство защиты АС и источник питания для Lynx 11, http://lynxaudio.narod.ru

Обсуждения, дополнения и справедливая конструктивная критика проходят у меня на  форуме

Написано 12.10.2005