Это всего лишь сверхкороткая статья о ностальгической микросхеме µPC1237 – нестареющей биполярной аналоговой микросхеме от NEC, разработанной для защиты стереофонических аудиоусилителей мощности и динамиков. В 1990-х я постоянно встречал эту замечательную микросхему, и с удивлением обнаружил, что она до сих пор жива и здорова и серийно выпускается компанией Unisonic Technologies – UPC1237 (Рисунок 1).
 |
|
| Рисунок 1. | Нестареющая биполярная аналоговая микросхема µPC1237. |
Важнейшей функцией безопасности любого аудиоусилителя является механизм, защищающий динамики от возможного повреждения в случае выхода усилителя из строя и попадания постоянного напряжения на клеммы динамиков. Основная функция схемы защиты динамиков заключается в их быстром отключении при обнаружении опасного постоянного напряжения.
UPC1237 – хорошо зарекомендовавшая себя микросхема, защищающая динамики от повреждения постоянным током, а усилителей – от токовой перегрузки. В связи с этим я решил, что было бы полезно поделиться концепцией аналоговой конструкции автономного модуля защиты, адаптированного для сообщества радиолюбителей.
На Рисунке 2 показано, как выглядит схема.
 |
|
| Рисунок 2. | Схема показывает, как работает конструкция. |
Она довольно проста. Давайте кратко рассмотрим ее конструкцию.
Схема рассчитана на работу от переменного напряжения 12 В, обычно получаемого от дополнительной обмотки силового трансформатора. При включении стереоусилителя мощности микросхема UPC1237 инициирует контроль выходного напряжения усилителя через вывод 2.
Одновременно вывод 4 оценивает вторичное опорное напряжение для проверки правильности условий запуска. Если оба контролируемых параметра находятся в пределах заданных пороговых значений, вывод 6 переключается с заданной задержкой (в данной конструкции около 5 секунд), активируя реле K1. Это действие устанавливает соединение между громкоговорителями и мощным стереоусилителем, завершая рабочую последовательность.
Рабочее состояние подтверждается светодиодом LED1, а LED2 предназначен для сигнализации о неисправностях, приводящих к отключению динамика.
Еще одним важным моментом является то, что схема сконфигурирована для отключения громкоговорителей только при наличии постоянной составляющей напряжения. Переменное напряжение, даже если его амплитуда превышает порог обнаружения по постоянному току (примерно 2 В в данной конструкции), не запустит механизм отключения.
Внимание: прежде чем продолжать заниматься проектом, я настоятельно рекомендую вам прочитать техническое описание микросхемы UPC1237 (NEC/UTC), чтобы понять, что она может сделать для вас.
Внимательный читатель, возможно, заметил краткое упоминание функции защиты UPC1237 от перегрузки по току. Да, микросхему UPC1237 можно использовать для ограничения тока; однако из-за патентных ограничений рекомендуемая для этой функции схема в ее техническом описании отсутствует.
Согласно техническому описанию, увеличение напряжения на выводе 1 (вход обнаружения перегрузки) UPC1237 выше 0.67 В (типовое пороговое напряжение) приведет к отключению реле защиты нагрузки – просто имейте это в виду.
Сейчас я испытываю легкую ностальгию, вспоминая другую классическую микросхему – легендарную TA7317P компании Toshiba (Рисунок 3). Разработанная для защиты усилителей мощности OCL (Output Capacitor Less – без выходного конденсатора), TA7317P объединяет в себе такие функции, как обнаружение перегрузки по току, управление отключением звука, контроль постоянного смещения и драйвер реле защиты громкоговорителей.
 |
|
| Рисунок 3. | Микросхема TA7317P предназначена для защиты усилителей мощности. |
Отметим также, что большинство звуковых усилителей мощности имеют специальную схему для контроля тока, протекающего через силовые транзисторы, гарантируя, что он остается в пределах заданной области безопасной работы устройства.
Аналогично, большинство схем управления отключением звука задерживают подключение громкоговорителя при включении усилителя и немедленно отключают его при выключении питания. Другими словами, эти схемы управления отключением звука удерживают громкоговорители отсоединенными до тех пор, пока усилитель не стабилизируется, и быстро отключают их при выключении питания, чтобы предотвратить шумы, которые могут возникать в этот момент в усилителе.
Многофункциональные микросхемы, такие как UPC1237, помогают экономить место на печатной плате, снижать стоимость проекта и повышать общую надежность. Несмотря на свою универсальность, они так и не получили по-настоящему современного преемника. Почему?
На мой взгляд, эти микросхемы во многом были продуктом своей эпохи, когда аналоговые аудиосистемы строились по модульному принципу. По мере того, как цифровые технологии и интегральные конструкции стали доминировать, потребность в специализированных аналоговых схемах защиты постепенно отпала. Хотя у них все еще есть преданные поклонники в сообществах радиолюбителей и ремонтников винтажной техники, это относительно нишевая область.
Конечно, аналоги, такие как NTE7100 или производные модули, все еще доступны, особенно в кругах радиолюбителей. Но какова реальная эволюция концепции? Этого так и не произошло.
В заключение приведу схему довольно простого аналогового входного каскада, предназначенного для обнаружения смещения постоянного уровня звукового сигнала и защиты динамиков (Рисунок 4). Я знаю, что существуют похожие схемы, но мне просто захотелось сделать что-то свое.
 |
|
| Рисунок 4. | Аналоговый входной каскад предназначен для обнаружения постоянного смещения в звуковом сигнале и защиты динамиков. |
По сути, схема работает просто: когда на выходе одного или обоих аудиоканалов появляется положительное или отрицательное постоянное напряжение, соответствующий неполярный конденсатор начинает заряжаться через последовательный резистор. Как только напряжение на конденсаторе достигает порогового значения (1.2 В, как указано в документации для изображенной оптопары), соответствующая оптопара срабатывает.
Нет причин отказываться от использования гораздо более сложных схем, хотя показанная здесь схема вполне подходит для этой цели. Однако учтите, что для ее работы в реальной жизни требуются компоненты с соответствующими характеристиками. Поэтому не принимайте эту схему за истину в последней инстанции; разработайте эту конструкцию самостоятельно.
