场效应晶体管放大器是电压控制器件，具有输入阻抗高、噪声低的优点，被广泛应用在电子电路中，特别是具有上述要求前级放大器显示器出越性。根据场效应管两大类型...
一种用于音频放大器的直流故障保护电路
接线图
2024年03月08日 11:05 223
admin
标准 AB 类音频功率放大器允许直接耦合 放大器输出到扬声器。这非常好，因为没有电容器或 变压器妨碍了音质的流出。演讲者是 直接（或多或少！）连接到放大设备。这有 不幸的是，如果输出设备发生故障，这通常会导致 要连接到扬声器的原始直流电源。大多数扬声器烧坏或 很快被机械损坏。
保护电路旨在防止这种损坏，并且 有多种口味。它们的范围从简单 - 例如在 与放大器输出串联 - 到复杂，具有各种监控。 目前最喜欢的是放大器输出端的串联继电器电路， 由某种直流检测电路驱动。
不过，继电器也有自己的一系列问题，其中最重要的是 可靠性。继电器触点会随着时间的推移而腐蚀、电弧和粘连。更糟糕的是，每次 他们被测试很可能是他们最后一次操作，所以有一些 内置问题。保险丝也是有问题的，因为它们必须非常痛苦 尺寸适中，可提供良好的保护，完成后，保险丝电阻 由保险丝中散发的热量调制接近最大功率，因此有 可听见的副作用。
功率MOSFET的一些最新进展使其具有替代或替代或 回避功率放大器输出端的继电器和保险丝。功率 MOSFET 使效果很好 开关，从完全不导电状态变为分数欧姆 电阻（以纳秒为单位）具有正确的驱动信号。与双极晶体管不同，没有失调电压 或与 MOSFET 的导通状态相关的整流。只要 通过 MOSFET 的电流足够低，不会造成明显的压降 在电流峰值期间，MOSFET 两端的 MOSFET 本身不会 听得见的。
但是，将MOSFET作为交流继电器驱动存在一些困难。那里 是所有MOSFET中固有的基底二极管，面向外界 就像连接在源极至漏极的二极管。该二极管在 相反的方向。这实际上可以帮助保护某些MOSFET 但这意味着单个MOSFET无法阻断两者的电流 方向。但是，将两个MOSFET放在源到源之间就可以了。基材 然后二极管在任一信号极性上交替反向偏置。合适 栅源电压的增强为我们提供了一个双向交流开关。
但是，信号源始终依赖于瞬时信号电平，并且 两个栅极必须比移动信号高出约10-12V的正电压 水平。对于大多数浮动驱动电路来说，这是非常困难的。
国际整流器有 发布了几款光伏MOSFET驱动器。这些单元包括一个 LED 至 产生光，并串联几个光伏二极管。当 LED 亮起时 光电二极管，它们在单元的输出引脚上产生电压。
直接替代输出继电器时，两个 N 沟道功率 MOSFET 连接源到源和门到门。排水端子用作 开关的输入和输出。当栅极-源端子的两种 MOSFET 之间的电压为 0V，器件关断，没有电流可以流动，向上 到MOSFET的击穿电压。当 MOSFET 的栅极 相对于源极的几伏正电压，两个 MOSFET 都得到增强， 电流可以流动。现代MOSFET可以从漏极到源极具有电阻 在毫欧姆区域。
光伏隔离器提供了一种简单易行的方法来转动两个单元 打开或关闭，因为隔离器的电压源侧与 源端子，而 LED 侧可以连接到任何必要的水平 操作。要打开“继电器”，只需强制电流通过 LED。 要将其关闭，只需中断 LED 的电流。
有些人会本能地不信任任何活跃的固态。 与音频信号串联的设备。对于这些人，有两种可能 替代方案：继电器用于“短路”电路的两个功率MOSFET 以上和中断直流电源的第二个MOSFET保护电路 电源，而不是扬声器输出。第一个想法很简单——接力病往往是 由中断持续电流的磨损引起。如果我们使 系列 MOSFET 在继电器触点闭合并保持之前稍微导通 之后的一小部分时间，MOSFET承受所有电压和 实际关闭和打开连接的当前压力。继电器用于 只是为了在 MOSFET 的声音。
这 第二个版本插入了 N 沟道 MOSFET 进入直流电源线，从电源到 放大器本身。每个MOSFET都有自己的光伏隔离器。当前时 流经隔离器中的 LED，MOSFET 导通，电流 流向放大器。
此版本的保护最容易被认为是非常快速的继电器 可以在几微秒内关闭放大器的电源。而放大电路 可能有旁路电容器，仍然会通过扬声器排出，这 将比主电源少得多的能量，因为它很大 滤波电容器将为 演讲者，所以他们应该井井有条地生存。
在此应用中，反向基板二极管无关紧要，因为 电压始终处于正确的方向以反向偏置它。
此版本使用两个光伏隔离器，因为直流电压 在栅极/源极上，两个MOSFET相距甚远。
这种方法的另一种变体是在+Vcc中使用P沟道MOSFET 线和 -Vcc 线路中的 N 沟道 MOSFET，并驱动两个栅极朝向 带“ON”保护电路接地并释放驱动器 对于“关闭”。这种方法有效，并且仅在该P通道中受到影响 MOSFET 器件通常具有比 N 通道设备。它们也可能更贵。
但是，如果您愿意交易更昂贵的功率MOSFET等 广泛的驱动电路与成本和可用性相对应 光伏隔离器，这个电路可以很好地工作。
驱动电路值得讨论。要使功率 MOSFET 完全导通， 栅极电源通常需要10至12V的增强电压。但是，如果您 在此之上，栅氧化层可以被刺穿。只是为了确保 栅极永远不会超出安全区域，每个 MOSFET 都有一个 12V 齐纳二极管来箝位 栅极电压不超过12V。与齐纳二极管并联的电阻器 确保在没有其它驱动器的情况下将栅极拉至源电压 在上面。10K 到 100K 在那里效果很好。
中间的NPN/PNP晶体管对的集电极连接到 MOSFET 栅极的下拉电阻。这些电阻器的尺寸使 Vcc电压减去12V栅极增强电压产生合理的电流， 完全在齐纳的额定电流和电压范围内。这需要调整大小 适合每个不同的 Vcc 级别。
PNP 晶体管的基极通过电阻接地，NPN 晶体管的基极是控制点。两个发射器绑在一起，以便 无论NPN晶体管传导什么电流，也会通过PNP。当 NPN晶体管的基极被拉到两个二极管压降上方，每个基极发射极一个基极发射极 晶体管，两个晶体管的基极开始导电。两个基地 电阻器是一种安全网，可确保基座不会被 基极电流过大。高于约 1.4V 时，控制引脚使 NPN/PNP 饱和 对照对。相同的控制信号打开两个 NPN（在公共发射器中） 模式）和PNP（在公共基座模式下），它们都拉动各自的 MOSFET栅极完全增强，因此完全导通。
MOSFET 的额定电压和电流必须达到功率 预计供应将产生。对于具有 +/- 50V Vcc 电源轨的放大器，请获得 MOSFET具有大于100V的电压，最好大于120V Vdsmax。此外，由于 MOSFET 的额定电流很便宜，获得确保有足够的器件 电流处理能力，不会“扼流”输出级 放大 器。如有必要，您可以自由并联 MOSFET 以获得更大的电流 能力。由于这些设备不处理任何音频（除了该音频 通过电源），并且由于它们始终是完全的 饱和或完全关闭，MOSFET的音频性能实际上不是问题。只要MOSFET的导通电阻与 电源的源电阻，这应该是相当透明的，特别适用于具有大电源抑制比的现代功率放大器。
MOSFET 额定电流也是一个问题。功率MOSFET有一些 您花费的美元具有令人惊讶的高电流额定值，并且它们平行 美丽地。如果你有一个非常高的功率放大器，可能有+/- 100V 电源，则需要 200V 或更高额定电压的 MOSFET。您可以简单地并行为 许多相同类型的MOSFET需要获得足够高的额定电流。他们 将安全地共享它们携带的电流。设置MOSFET的一个有趣的点 除了双极晶体管作为电源开关外，还并联了额外的 设备不需要更多的驱动电流或功率。所有并联 MOSFET 您使用的将像单个一样完全饱和（在其限制范围内 当然，个人跨导评级）。 所有改变的是 驱动到栅极的电压必须充电的总栅源电容和 当您并联更多的栅极-源极电容时，放电会上升。这意味着 关闭到打开和打开到关闭之间的转换再次减慢，而不是 设备不太完全打开或关闭。由于过渡已经如此之快， 保险丝在它旁边看起来像冰川运动，这不是什么大问题。它 MOSFET 上可能只需要很少或不需要散热，因为它们 仅在它们实际切换时散发大量热量 - 这 他们不经常这样做。简单的工程谨慎要求你不要 只是假设它们不散热，但与 输出设备。水槽的热电容（即 需要多长时间 加热水槽本身）可能比热阻更重要 灌电流，因为 MOSFET 通常每个会话只切换两次 - 一次 开，一次关。
IRF540 n 通道和 IRF9540 p 通道等器件是很好的类型 用这个做这个。根据制造商的不同，IRF540 的额定电流高达 27 安培 IRF9540 的额定电流为 19A。正导轨中的两个 9540 和两个 540 在负电源轨中可实现非常高效和高额定电流 保护开关。
至于检测故障条件并转动光伏隔离器的电路 指示灯亮起和熄灭，有 实现这一点的方法有很多，事实上，任何直流保护器的电路 驱动继电器可以重新排列以驱动光伏隔离器 LED 也。这些电路通常包含一个单极点RC低通滤波器，具有 它的滚降安排使最高电平和最低频率的低音音符 不会导致电路跳闸，但直流电平会导致跳闸 几毫秒。对于此处显示的任何电路，检测器电路 只需在没有故障时为LED通电，并降低电流 发生故障时。
值得注意的是，您不仅限于直流过流检测作为行程 条件。可用于激活保护的其他良好条件 电路是过热的散热器或电源变压器，检测RF（振荡） 在输出上，依此类推。使用适当的逻辑（CMOS在这里工作得很好） 这些可以帮助您的放大器保持活力。
相关文章
发表评论