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对于使用OCL输出方式的二房来说,一直很担心输出直流偏移的问题——即便是正常情况下偏移很小、但也不能排除哪天二房出故障这样极端的情况吧?尤其是低阻耳机,想想二房故障,输出十几伏的直流瞬间就可以把你心爱的耳机烧的象热锅上的老鼠一样吱吱乱叫。所以保护电路一定是需要的!随手找了些资料,保护电路不少,但是基本上都是给音箱用的,基本的特点都是使用了二极管的正向导通门限作为判决依据,但是这样的话至少要0.5V以上的直流偏移才会使保护电路动作,对于扬声器这种皮粗肉糙的家伙来说是没有问题的,可是我绝对不允许有这么高的电压加到耳机上而保护电路还在一边傻笑……我需要一个数十mV就能保护的电路。好象目前还没有看到,干脆自己设计一个。
电路其实蛮简单的,就是利用了LM339比较器的基本功能而已。
上图是接成同相比较电路,由R3、R4、U1A、R5组成,其中R3、R4构成分压电路,12V的供电经分压后得到约30mV的基准电压,这个基准被接在U1A的反相输入上,这样当同相输入端出现大于30mV的电压时U1A立刻输出高电平,经后面的CD4002判决电路后驱动继电器释放,断开耳机实现保护。R5是上拉电阻,因为LM339是集电极开路输出的,如果不接R5那么其输出状态只能在“低电平”、“高阻”两种状态间变化,而这里需要的是“低电平”、“高电平”,所以R5一定要接上。
但是二房输出的直流并不都是正的,也有负的情况,这样上面的电路就无法判断了,需要下面的反相判决电路帮忙了。
反相判决电路由R6、R7、U1B、R13组成,同样R6、R7接成分压电路,但不同的是它们是对-12V进行分压,得到-30mV基准电压接入到U1B的同相端,这样一旦U1B的反相端出现比-30mV更负的电压时(例如-40mV)U1B输出高电平到判决电路促使继电器释放保护耳机。
上面是判决部分,其实就是个CD4002,当所有输入端都是低电平时输出为高电平,而当有一个输入端是高电平的话,输出就变成低电平了。这里还接了一只C1815三极管,这是考虑到CD4002输出带负载能力不行,可能无法驱动继电器,所以用一只三极管扩流。
至于U2B吗,其实也可以不用,不过我希望能够有个LED指示电路的状态,所以才有了U2B接一只红绿双色的LED,这样当保护电路没有动作时LED发绿光,保护后则变成红光,很容易观察。
C2、R10则组成了研时保护电路,原理很简单,就不介绍了。
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应该说有了前面的电路,功能上已经完成了,但是还有一个问题——如果没有AR1的话,正电压保护和负电压保护是不对称的,为什么会出现这个问题呢?原因就在反相比较器上,请注意R1,它是与C1一同构成低通滤波器滤除交流成分的,但是反相比较器的输入阻抗比较低,所以与R1一起构成了分压器,导致输入的有效电压打了折扣,而同相比较器却没有这个问题。
解决办法很简单,接一个缓冲电路就好了,图中AR1就是做这个用的。这里使用的运放一定要注意,不是什么高档货都可以的,因为缓冲后送到比较器的是mV级的电压,如果运放的输入失调电压过大将导致保护门限变化甚至误动作,所以这里一定要使用精密运放!OP07的失调电压只有30uV,用在这里再合适不过了,而且价格也非常可爱——才2元钱一只。
最后附上PCB参考参考,因为这片保护电路是定制的,PCB面积有限制,所以使用了贴片元件。PCB大小为3cm*6.6cm。
其实这个保护电路中LM339还有两个比较器没有使用,本来是想开发成断电加速释放和输出信号过强保护的,但是PCB实在放不下了,不过本电路是模块化设计的,各个功能单元比较单纯,要自己增加功能也是很容易的事情。
如果要改变保护门限的话也很简单,调整那两个22欧的电阻就可以了,给功放、二房都很方便。根据模拟的情况应该最低保护门限可以到+-5mV左右吧,再低就要受AR1的失调电压影响了,而且容易误动作。
最后需要特别说明的是:本电路经MULTISIM模拟工作正常,但未经实际制作验证,不能完全排除没有设计不妥及布线错误的情况,请自行判断。 [s:37] |
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