uPC1237, NTE7100 - универсальное устройство защиты акустических систем

В звуковом комплексе радиолюбителя акустические системы — наиболее уязвимое звено, ремонт которого стоит дороже всего.
В абсолютном большинстве публикаций про УМЗЧ, про защиту динамиков даже не упоминается или упоминается мимоходом.
Давайте рассмотрим устройство, которое подойдёт практически для любого усилителя с двухполярным питанием.
Устройство сознательно выкладываю в разделе «для начинающих» т. к. оно просто, содержит минимум деталей, некритично к монтажу и не требует настройки (или она минимальна) т. е. конструкция хорошо повторяема и приносит реальную пользу.

На мой взгляд, радиолюбителю просто необходимо его иметь т. к. в процессе настройки и испытаний, вероятность выхода усилителя из строя весьма высока. Стоимость хороших транзисторов примерно 100…200 руб. а стоимость хороших динамиков примерно $100…200 за штуку. C учетом того, что динамики работают в парах и комплекте, перегорание одного динамика может потребовать замены пары колонок. У меня в английских колонках вышел из строя динамик. Оказалось, что его размер не 6,5 а 6,25 дюйма, передняя панель литая, сложной формы, поэтому потребовалась полная замена неплохих колонок…

↑ Требования к узлу защиты:

Обязательные требования к узлу защиту следующие:
- задержка при включении на несколько секунд для предотвращения щелчков из-за переходных процессов,
- моментальное отключение акустики при выключении или пропадании питания,
- отключение при появлении постоянного напряжения любой полярности на выходе, чем больше напряжение — тем быстрее отключение.

Дополнительные требования:
- возможность отключения при перегреве, перегрузке, переключении на головные телефоны и т. п.
Желательна работа в широком диапазоне питающих напряжений и выбор между автоматическим восстановлением подключения нагрузки после пропадания критического фактора или триггерный эффект при котором для продолжения работы требуется ручное отключение и включение питания.
Очевидно, что лучшим выбором является специально разработанная микросхема, что и сделала фирма NEC, разработав микросхему uPC1237 (первая буква – мю, эм, ю или другая). Сейчас производители техники перенесли её функции на микроконтроллеры, но для наших целей удобнее именно uPC1237 - маленькая и удобная для монтажа в корпусе SIP (однорядный вариант DIP).

↑ Схема:

Основные параметры:
Диапазон напряжений питания — 25…60 В
Выходной ток для питания реле — до 80 мА
Мощность рассеяния — 320 мВт без теплоотвода
Пороговый уровень срабатывания примерно — от 0,7 В

Данное устройство я собрал для усилителя WaftKiller15 с напряжением питания ±17 В, тем не менее оно нормально работает, номиналы деталей для данного случая указаны на схеме. Исполнительное реле на 12 В. Дополнительное достоинство — нет активных элементов (кроме микросхемы).

Для других напряжений достаточно выбрать R3 по номограмме из datasheet или подобрать опытным путём. Для напряжений от 25 В и выше реле надо заменить на 24 В или включать обмотки реле 12 В по 2 шт. последовательно.
R6 ограничивает ток, на плате я поставил 2 резистора по 0,5 Вт параллельно. Для проверки работы удобно поставить зелёный светодиод «LED NORMA». После настройки всего усилителя удобно вынести его на лицевую панель вместо индикатора «ВКЛ».

↑ Плата и детали:

Оранжевыми линиями показаны провода. Для удобства подключения использованы винтовые зажимы, после полной сборки и настройки усилителя их можно удалить и заменить пайками. Чувствительность получилась примерно 1,3 В и ее можно загрубить увеличением номиналов R1 R2. Работа устройства проверена подачей на вход +17 В и -17 В отдельно и вместе, поэтому гипотетическая ситуация когда в одном канале усилителя будет пробито плечо +, в другом – не смутит устройство. Поэтому на два канала достаточно одного устройства защиты. Перфекционисты могут сделать два.
Задержка на включение составила примерно 3 секунды. Резистор 10 Ом служит для «правильной разводки земель», не обязателен и может быть любым до 100 Ом.

Реле с несколькими группами контактов можно заменить на два реле с одной группой контактов. Контакты должны иметь рабочий ток порядка 10 А. Если вывод 3 подключить к общему проводу через ёмкость С2, будет триггерный эффект и для повторного подключения нагрузки, надо выключить и включить устройство. Удобнее постоянно подключить вывод 3 к общему проводу, эффекта дребезга не будет т. к. повторное подключение нагрузки тоже происходит с задержкой.

Я специально не стал делать печатную плату с отверстиями под контакты реле. Это даёт возможность применять любые реле любой конструкции. Легче заменить реле при необходимости, а провода толще, чем дорожки их фольги 35 микрон. Реле крепится к плате через двухстороннюю липкую ленту. Красные контакты на рисунке показаны условно.

Вход «Перегрузка» отключает нагрузку при подаче на него напряжения более 0,7 В. Ток срабатывания более 0,11 мА, но не более 3 мА. Это позволяет удобно управлять микросхемой от маломощного датчика. Датчик может реагировать на температуру, перегрузку и т. п. Датчики могут работать параллельно. Я делаю необычный датчик перегрузки усилителя, опишу его, если к нему будет интерес. Все ёмкости могут быть на напряжение 10…16 В т. к. напряжения на всех выводах микросхемы не более 8 В. Номиналы емкостей некритичны. На плате я предусмотрел установку обычных диодов типа 1N4001 или бескорпусных.
Размеры платы 60х52 мм, работает сразу и без настройки.

На фото показан мой первый вариант. Выложенные файлы платы скорректированы с учётом неточностей и плата получится намного симпатичнее.
На мой взгляд, иметь такое устройство при ремонте, налаживании и испытании УМЗЧ просто необходимо.

↑ Файлы

uPC1237 datasheet 🎁upc1237.pdf  1.13 Mb ⇣ 513
Схема в Splan 🎁zashhita-kolonok.rar  4.96 Kb ⇣ 343
Рисунок платы в Sprint 🎁zashhita-kolonok-universal.rar  14.59 Kb ⇣ 398

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации