Схема выключателя сети с режимом SLEEP и защитой АС для УМЗЧ
В настоящее время почти вся аудиоаппаратура оснащается выключателями с автоматическим отключением. Принципы работы таких выключателей могут быть самыми разными. Например, в телевизионных приемниках автоматические выключатели срабатывают по пропаданию несущей. Магнитолы и бумбоксы, как правило, снабжают программируемым таймером до 30 минут с полным автостопом.
Ни один аудиокомплекс не обходится без УМЗЧ, к которому подключены такие источники сигнала, как магнитофон, тюнер, различные проигрыватели, и т.п. Поэтому, с целью упрощения коммутации всей аппаратуры комплекса, целесообразно иметь на задней стенке УМЗЧ как минимум две-три розетки, подключаемых через его выключатель. В этом случае автоматически подключаются и отключаются все потребители.
В бестрансформаторных блоках питания УМЗЧ сетевой выпрямитель (С В) нагружен на конденсатор до 220 мкФ и более, что вызывает необходимость установки в цепи его заряда токоограничительного резистора не менее 6,2 Ом, что снижает КПД. Один из путей повышения КПД СВ до уровня 0,97...0,98 является шунтирование токоограничительного резистора с помощью реле, тиристора или транзистора после заряда конденсатора СВ и запуска преобразователя.
Выключатель сети
Схема предлагаемого выключателя показана на рис. 7.1.
В качестве электронного ключа применен симистор. Схема работает следующим образом. При кратковременном нажатии переключателя S2 (П2К без фиксации) вторая группа его контактов шунтирует симистор VS1 через токоограничительный резистор R15. Как только преобразователь запустится и во вторичных цепях появится напряжение, переключатель и резистор блокируются симистором, который удерживается во включенном состоянии с помощью триггера DD1.1, транзистора VT2 и оптопар VK1, VK2.
Номинал резистора R13 выбирают из расчета обеспечения тока через входы оптопар в пределах 6... 10 мА. Начальная установка триггера обеспечивается дифцепочкой С4, R8 на входе R. На входе S триггера лог. 0. Лог. 1 с инверсного выхода триггера открывает транзисторный ключ VT2 и через интегрирующую (антидребезговую) цепочку RIO, С5 поступает на D-вход триггера DD1.1. При повторном нажатии кнопки S2 на вход С через конденсатор СЗ поступает лог. 1 с источника питания. При этом лог. 1 с входа D записывается в триггер, при этом на прямом выходе триггера устанавливается лог. 1, а на инверсном выходе появляется лог. 0. При этом оптопары обесточиваются, симистор выключается. Прямой выход триггера использован для активного разряда конденсатора временной задержки подключения АС (см. рис. 7.2, вход 4) при выключении питания.
При обычной работе с выхода коммутатора входов через конденсатор С1 на вход детектора на транзисторе VT1 поступает звуковой сигнал одного из каналов. При переходе в режим SLEEP (размыкании внешнего переключателя) конденсатор С2 с одной стороны заряжается через резистор R5, с другой, при наличии сигнала на входе, поддерживается в разряженном состоянии транзистором VT1. Делитель R2, R3 обеспечивает необходимый порог чувствительности 0,3...0,4 В. В случае отсутствия входного сигнала конденсатор С2 заряжается через резистор R5 и как только напряжение на нем достигнет уровня лог. 1, триггер опрокинется. Постоянная времени цепи R5, С2 с указанными на схеме номиналами обеспечивает поддержание УМЗЧ во включенном состоянии около 5 минут.
Вторую половину триггера можно использовать для включения/ выключения тонкомпенсации или любого другого режима усилителя, где используются электронные коммутаторы, оптоэлектронные или электромеханические реле.
Слабое место как симисторов так и тиристоров — самопроизвольное включение при скачкообразном нарастании на них напряжения. Для уменьшения этой вероятности предназначен конденсатор С7, который уменьшает скорость нарастания напряжения на симисторе в момент включения вилки в розетку сети.
В качестве симистора можно применить симистор типа ТС 106-10 класса 3 и выше, а также ТС112-10, ТС112-16, КУ208Г. При отсутствии указанных симисторов, с некоторым усложнением схемы, можно использовать тиристоры КУ202Н, Т112-10, Т112-16. Подобные схемы с тиристором в диагонали моста неоднократно публиковались на страницах журнала «Радио». Резистор R15 желательно применить проволочный типа С5-5, С5-25, С5-17В, С5-37 или С5-42 мощностью 3...5 Вт. В крайнем случае, можно использовать резистор типа MJ1T-2. Переключатель S1 типа ПКн-61-2 с фиксацией, S2 — типа П2К без фиксации. Конденсатор С7 типа К73-17 на напряжение 630 В.
При отсутствии оптопар и симисторов можно использовать обычное реле с напряжением коммутации не менее 220 В и током нагрузки не менее 2 А.
Защита АС
Как при включении, так и при выключении питания практически все УМЗЧ, пожалуй, за исключением усилителей с незаземленной средней точкой, имеют переходные процессы, приводящие к «хлопкам» в АС. Поэтому при включении питания целесообразно подключать АС к выходу УМЗЧ с некоторой задержкой, а при выключении — мгновенно отключать. Кроме того, устройство подключения АС должно нести и такие защитные функции, как отключение АС при появлении постоянной составляющей на выходе УМЗЧ, так и неподключение (мгновенное отключение) при перегорании одного или нескольких предохранителей источника питания. Для этой цели предназначено устройство, схема которого показана на рис. 7.2. В основу разработки положена схема, приведенная в [45]. Схема доработана транзисторным ключом на транзисторе VT5 и дополнительными оптопарами VK2, VK3 контроля напряжений питания. Светодио-ды HL1...HL4 служат для индикации исправности предохранителей.
Устройство работает следующим образом. В момент включения питания конденсатор СЗ разряжен, диод VD2 и транзистор VT4 закрыты. С появлением вторичных напряжений сигнал лог. 1 с эмиттера транзистора VT2 (рис. 7.1) поступает через резистор R13 в базу транзистора VT5 и открывает его. Оптопары VK2, VK.3 открываются и через их транзисторы и резистор R10 заряжается конденсатор СЗ. Как только напряжение на нем достигнет порога открывания транзистора VT4 (около 2 В) включится реле К1 и подключит АС к УМЗЧ. Время задержки зависит от постоянной времени цепи R10, СЗ и с указанными на схеме номиналами составляет около 5 секунд. В случае отсутствия одного или нескольких питающих напряжений последовательная цепь транзисторов оптопар разомкнута, что блокирует включение реле.
При нормальной работе УМЗЧ, благодаря интегрирующим цепям R1, C1, C2 и R2, CI, C2 на базах транзисторов VT1, VT2 поддерживается напряжение, близкое к нулю. При этом транзисторы VT1, VT2 и оптопары VK1.1, VK1.2 закрыты, закрыт и транзистор VT3. С появлением постоянной составляющей сигнала в одном из каналов, в зависимости от знака, откроется первый или второй входной транзистор, который откроет оптопару и через резистор R7 — транзистор VT3. Транзистор VT4 выключится и реле обесточится.
Вход 23 можно использовать для автоматического отключения АС при подключении наушников. Для этого достаточно иметь в вилке (например, типа ОНЦ) один свободный контакт, который необходимо соединить с общим проводом, а одноименный контакт розетки соединить с контактом 23 платы.
Конструкция и детали
Возможный вариант печатной платы схемы защиты АС показан на рис. 7.3 (70x80 мм), расположение элементов — на рис. 7.4. Плата рассчитана на установку специальных держателей предохранителей для печатного монтажа.
Транзисторы VT4, VT5 при использовании указанного реле типа РЭС9 с током включения 30 мА должны быть с коэффициентом передачи тока не менее 200. При этом падение напряжения на ключах не превышает 0,3...0,4 В. Плата рассчитана на раздельные выпрямители БП, в случае общего источника питания для обоих каналов входы необходимо объединить.
Вместо РЭС9 лучше использовать реле с большими значениями максимально допустимых токов контактов, например, РЭС6, РЭС22, РЭС32, РСМ1 с соответствующим паспортом. При отсутствии оптопар АОТЮ1БС в качестве оптопар VK1...VK3 можно использовать диодные оптопары типа АОДЮ1Б, АОДЮ1Г. В этом случае печатную плату придется переработать.
Резистор R12 предназначен для подбора оптимального тока срабатывания реле. Питание реле может быть и от источника с другим (больше или меньше) выходным напряжением в зависимости от имеющихся в наличии реле.