
Protector v.1.5 jest układem elektronicznym integrującym w sobie kilka funkcji (istotnych z punktu widzenia amatorów samodzielnej budowy wzmacniaczy audio):
• Miękki start transformatora zasilającego końcówkę mocy,
• Opóźnione dołączanie zestawów głośnikowych do końcówki mocy (zapobiega stukom w głośnikach przy włączaniu wzmacniacza mocy),
• Szybkie odłączanie zestawów głośnikowych od końcówki mocy (zapobiega stukom w głośnikach przy wyłączaniu wzmacniacza mocy),
• Zabezpieczenie przed napięciem stałym na wyjściu końcówki mocy (pojawienie się napięcia stałego na zaciskach zestawów głośnikowych może uszkodzić głośniki - zadaniem układu jest odłączenie zestawów w przypadku pojawienia się DC na wyjściu końcówki mocy).
Na dobry początek schemat ideowy protekcji:
Pobierz: Schemat ideowy
Jak widać na schemacie w układzie są 3 przekaźniki. Jeden z nich (K3) realizuje funkcję miękkiego startu transformatora. Pozostałe dwa (K1 i K2) wykorzystane są do dołączania zestawów głośnikowych. Ciekawostką układu jest sekwencja "zamykania" przekaźników K1 i K2. Po zakończeniu procesu softstartu trafa i upływie ok. 2 sekund zostaje zwarty tylko jeden z przekaźników, a dopiero po kolejnej jednostce czasu zwierane są styki drugiego. Co ma na celu taka sekwencja załączania przekaźników ? Otóż załóżmy, że wzmacniacz ustawiony jest na bardzo dużą głośność. W momencie dołączania pierwszego przekaźnika przez styki może popłynąć bardzo duży prąd powodując powstanie między stykami (w momencie ich zwierania) łuku elektrycznego, który to powoli ale skutecznie wypala styki przekaźnika. To powoduje, że rezystancja styku będzie z czasem rosła. Właśnie dlatego po krótkim czasie dołączany jest drugi przekaźnik, który bocznikuje pierwszy zmniejszając rezystancję połączenia. Dzięki takiemu rozwiązaniu drugi przekaźnik nie jest narażony na duże prądy w momencie załączenia dzięki czemu trwałość jego styków jest znacznie większa. To natomiast powoduje, że Użytkownik układu nie jest narażony na cykliczną i stosunkowo częstą wymianę przekaźnika w obwodzie dołączającym zestawy głośnikowe.
Układ zasilany jest pojedyńczym napięciem zmiennym w zakresie 12-70V co powoduje, że w znakomitej większości przypadków można go podłączyć do jednego z uzwojeń wtórnych transformatora zasilającego samą końcówkę mocy. Przystosowanie Protectora do zasilania określonym napięciem sprowadza się do dobrania dwóch elementów: diody zenera D22 oraz rezystora R29. W celu ułatwienia doboru tych elementów postanowiłem nie podawać wzorów i nie obarczać Was obliczeniami (łatwo się przy obliczeniach pomylić), więc stworzyłem tabelę podającą wartości elementów w zależności od napięcia zasilania. Należy jednak pamiętać, że maksymalna rezystancja termiczna radiatora wyznaczona została przy założeniu temperatury otoczenia 25°C oraz temperatury pracy tranzystora 100°C bez uwzględnienia rezystancji termicznej ewentualnych podkładek izolujących, które są konieczne jeśli istnieje niebezpieczeństwo kontaktu radiatora z jakimkolwiek elementem. Bezwzględnie należy zastosować podkładki izolujące jeśli zamierzamy umieścić na wspólnym radiatorze stabilizator i tranzystor !
| Napięcie zasilania |
Dioda Zenera D22 |
Wartość rezystora R29 |
Moc rezystora R29 |
Moc rozpraszana na Q8 |
Radiator na Q8 |
Minimalna rezystancja termiczna radiatora |
| 12 VAC |
16V |
56 Ohm |
1/4 W |
250 mW |
nie |
- |
| 14 VAC |
16V |
180 Ohm |
1/4 W |
950 mW |
nie |
- |
| 16 VAC |
18V |
220 Ohm |
1/4 W |
1,2 W |
nie |
- |
| 18 VAC |
20V |
330 Ohm |
1/4 W |
1,4 W |
nie |
- |
| 20 VAC |
24V |
220 Ohm |
1/4 W |
1,1 W |
nie |
- |
| 22 VAC |
24V |
330 Ohm |
1/4 W |
1,8 W |
tak |
42 W/K |
| 24 VAC |
24V |
470 Ohm |
1/4 W |
2.5 W |
tak |
30 W/K |
| 26 VAC |
24V |
680 Ohm |
0,6 W |
3,2 W |
tak |
23 W/K |
| 28 VAC |
24V |
820 Ohm |
0,6 W |
3,9 W |
tak |
19 W/K |
| 30 VAC |
24V |
1 kOhm |
0,6 W |
4,7 W |
tak |
16 W/K |
| 32 VAC |
24V |
1 kOhm |
0,6 W |
5,4 W |
tak |
14 W/K |
| 34 VAC |
24V |
1,2 kOhm |
0,6 W |
6,1 W |
tak |
12 W/K |
| 36 VAC |
24V |
1,5 kOhm |
0,6 W |
6,8 W |
tak |
11 W/K |
| 38 VAC |
24V |
1,5 kOhm |
1 W |
7,5 W |
tak |
10 W/K |
| 40 VAC |
24V |
1,5 kOhm |
1 W |
8,2 W |
tak |
9 W/K |
| 42 VAC |
24V |
1,8 kOhm |
1 W |
8,9 W |
tak |
8 W/K |
| 44 VAC |
24V |
2 kOhm |
1 W |
9,6 W |
tak |
7,5 W/K |
| 46 VAC |
24V |
2 kOhm |
1 W |
10,3 W |
tak |
7 W/K |
| 48 VAC |
24V |
2 kOhm |
1 W |
11 W |
tak |
6,5 W/K |
| 50 VAC |
24V |
2,5 kOhm |
1 W |
11,7 W |
tak |
6 W/K |
| 52 VAC |
24V |
2,5 kOhm |
2 W |
12,4 W |
tak |
6 W/K |
| 54 VAC |
24V |
2,5 kOhm |
2 W |
13,1 W |
tak |
5,5 W/K |
| 56 VAC |
24V |
2,5 kOhm |
2 W |
13,8 W |
tak |
5 W/K |
| 58 VAC |
24V |
3,3 kOhm |
2 W |
14,6 W |
tak |
5 W/K |
| 60 VAC |
24V |
3,3 kOhm |
2 W |
15,3 W |
tak |
4,5 W/K |
| 62 VAC |
24V |
3,3 kOhm |
2 W |
16 W |
tak |
4,5 W/K |
| 64 VAC |
24V |
3,3 kOhm |
2 W |
16,7 W |
tak |
4,5 W/K |
| 66 VAC |
24V |
3,3 kOhm |
2 W |
17,4 W |
tak |
4 W/K |
| 68 VAC |
24V |
3,3 kOhm |
2 W |
18,1 W |
tak |
4 W/K |
| 70 VAC |
24V |
4,7 kOhm |
2 W |
18,8 W |
tak |
4 W/K |
Dla bezpieczeństwa proponuję używać diod zenera o mocy 1,2W.
LISTA ELEMENTÓW:
| Ilość |
Element |
Oznaczenie na schemacie |
| |
| 1 |
470R/1W |
R1 |
| 2 |
1M |
R2 R5 |
| 1 |
22k |
R3 |
| 4 |
39k |
R4 R16 R17 R18 |
| 2 |
3k9 |
R6 R11 |
| 3 |
10k |
R7 R12 R27 |
| 4 |
56k |
R8 R9 R13 R14 |
| 2 |
15k |
R10 R15 |
| 5 |
1k |
R19 R23 R24 R25 R37 |
| 2 |
100R/5W |
R20 R26 |
| 1 |
82R/2W |
R21 |
| 1 |
10R/1W |
R31 |
| |
| 1 |
Pot. mont. 10k |
R32 |
| |
| 2 |
220uF/25V |
C1 C5 |
| 1 |
47uF/25V |
C2 |
| 3 |
100nF monolit |
C3 C4 C8 |
| 1 |
1uF/25V |
C6 |
| 1 |
4,7uF/25V |
C7 |
| 2 |
22uF/63V |
C9 C12 |
| 4 |
33uF/63V |
C10 C11 C13 C14 |
| 1 |
470uF/25V |
C15 |
| 1 |
33nF/630V poliester |
C16 |
| 1 |
100uF/100V |
C17 |
| |
| 2 |
1N4004 |
D3 D24 |
| 1 |
Zener 12V/1.2W |
D4 |
| 17 |
1N4148 |
D5...D21 |
| 1 |
Mostek B250D |
B1 |
| |
| 2 |
BC550C |
Q1 Q2 |
| 4 |
BD679 |
Q3 Q4 Q5 Q6 |
| 1 |
BD241C |
Q8 |
| |
| 1 |
7812 |
IC1 |
| 1 |
4093 |
IC2 |
| |
| 1 |
Buzzer 12VDC RM:7,5mm fi:13mm |
SG1 |
| |
| 3 |
Przekaźnik DPDT 8A |
K1 K2 K3 |
| |
| 7 |
Złącze ARK 2pin RM:5mm |
12-70VAC; 230VAC; LSP_IN; LSP_OUT; TRAFO |
| 1 |
Złącze MTA100 2pin RM:2,54mm |
FAN |
| 2 |
Złącze Goldpin, 5pin RM:2,54mm |
PANEL, _PANEL |
| |
| 4 |
LED |
ALARM, DELAY, LSP_ON, POWER |
W tabeli nie uwzględniono diody zenera D22 oraz rezystor R29. Wartości tych elementów należy dobrać zgodnie z pierwszą tabelą.
Ze względu na fakt występowania sporych prądów w niektórych częściach układu poniżej do pobrania plik PDF z oznaczonymi na czerwono ścieżkami, które należy grubo pocynować.
Pobierz: Cynowanie ścieżek
W przypadku tego układu kolejność montażu jest dość istotna. Montaż należy rozpocząć od wlutowania zworek. Dla przejrzystości udostępniam plik PDF z oznaczonymi tylko otworami i zworami z opisem ich długości.
Pobierz: Rozmieszczenie zworek
Kolejnym krokiem jest montaż wszystkich "niskich" elementów, tj. rezystorów (z wyjątkiem rezystorów mocy), diod, mostka prostowniczego oraz CMOSa. Następnie montujemy kondensatory monolityczne, rezystory mocy z wyjątkiem R20 i R26, kondensatory C6 i C7 , wszystkie tranzystory z wyjątkiem Q8, kondensator C16 oraz stabilizator 7812. Gdy już mamy wlutowane wspomniane wcześniej elementy proponuję wlutować wszystkie złącza oraz pozostałe kondensatory elektrolityczne. W przedostatnim etapie montujemy wszystkie pozostałe elementy "wysokie" czyli R20 i R26 oraz przekaźniki. Na koniec łączymy ze sobą izolowanym drutem miedzianym (o długości ok. 100mm) punkty oznaczone literą "A".
Poniżej plik PDF ze schematem montażowym:
Pobierz: Schemat montażowy
Dopełnieniem dokumentacji jest plik PDF z rysunkiem ścieżek płytki PCB w skali 1:1 :
Pobierz: Wzór płytki PCB
Układ protekcji był testowany przez kilka miesięcy (w wesji 1.0 różniącej się tylko sekcją zasilacza i płytką PCB). Protector działa do tej pory bezawaryjnie i skutecznie wykrywa wystąpienie DC na wyjściu końcówki mocy (w czasie testów celowo było symulowane co kilka dni wystąpienie awarii końcówki mocy - protekcja za każdym razem działała bezbłędnie).
Na koniec ostatnia ważna grafika - sposób podłączenia protectora:
Specyfikacja techniczna:
• napięcie zasilania: 12-70V 50Hz
• napięcie zadziałania protekcji: w zakresie poniżej -2VDC oraz powyżej +2VDC
• częstotliwość zadziałania protekcji: 1,5Hz lub mniej
• dopuszczalny zakres napięć DC na wejściu protekcji: od -60V do +60V
• maskymalny prąd w obwodzie zestawów głośnikowych: 8A
• maskymalny prąd w obwodzie uzwojenia pierwotnego transformatora: 8A
UWAGA !!! W układzie występuje wysokie napięcie niebezpieczne dla życia. Należy zachować wszelką ostrożność by uniknąć porażenia prądem.
Zapraszam do dyskusji na temat Protectora na naszym forum: KLIK
|