Discrete AMP-Speaker Protection

[Dragan100]

https://forum.yu3ma.net/thread-1950-post...#pid101850

Ivane,
posmatraj ovako:

T3 je komparator sa referentnim naponom Z1+D4+U_be_T3=15V+0,6V+0,6V=cca16...16,5V
C3 47uF se puni preko R6 220K sa RC vremenskom konstantom
i kad napon na C3 zadobije napon viši od tog referentnog napona komparatora T3
T3 postane aktivan i aktivira i T4 i rele zaštite (ili Back-to-Back mosfeta).

Znači obaranjem napona C3 ispod referentnog napona preko R1
i bilo koje diodice D2....pa do Dn (imamo "n" zaštita)
aktiviramo bilo koju zaštitu, deaktiviranjem releja.

DC zaštita jednog kanala radi:
DC napon tog izlaza ampa preko R17 puni C5 (koji se dodatno prazni preko R16)
napon na C5 kad dostigne vrednost višu od nekih +0,6V postane aktivan T8
a kod nekih -0,6V postane aktivan T9
jedan ili drugi (T8 ili T9) dalje aktiviraju T10 jer mu je napon na emiteru
preko diodice D8 i R1 polarisan sa naponom C3 16..16,5V
i "momentalno" izprazni C3 (preko dionice U_ec_T7, diodice D8 i R1)
na napon cca 1V, i drži ka takvog sve dok je na C4 napon viši od tih +/- 0,6V
znači sve dok je prisutan neki +/-DC napon na izlazu pojačala.

U zavisnosti visine +/-DC napona prisutnog na izlazu pojačala
imamo i brzinu aktiviranja DC zaštite!
Malim naponom potrajat če više vremena da aktivacija proradi,
što nije štetno, jer se radi o malim naponima DC,
koji ne predstavljaju opasnost po zvučnicima!

Zašto ti ne aktivira DC zaštitu sa 9V baterijom?
-preveri orientaciju T5, T6, T7 (drugi kanal T6, T9, T10)
-orientacija D6 i/ili D7
-RC konstanta preduga, R15*C4 ili R17*C5
https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=32027
tu imaš RC od 3M6*1uF
a R14 i R16 su 22K (što je naspram 3M6 znatno premalo!!!)
(x)V = O,6V /(22k / (3M6+22K))  , aktivirat če ti tek kod viših napona od nekih 95V

Tu su delikatne vrednosti, ako se upotrebi mali film kond za C4, sada 1uF (veči kond treba staviti BI-polarnog, jer se ima +/-DC)
onda je R15 ispred dovoljan več 1M, aktivacija je onda i AC signalom do nekih 2..3Hz, što je sasvim OK
R14 praznjenja neka je cca 2-5x toliko, znači staviti tu taj 3M6

fo(-3dB) = 1 / (2PI*R15*C4)


a možeš i forsirati aktivaciju kratkospajanjem katoda D6 i/ili D7 na GND
to jest kratkospajati E-C T7 i/ili T10

[ivanlukic]

Pošto je na pločici 50 x 100 mm bilo dovoljno prostora za second order filter sada su tu dva filtera 3M6/1u u rednoj vezi. Pošto je teško odlemiti 6 otpornika sa dvostrane ploče koja ima metalizaciju rupa (trebalo bi odlemiti sve 3M6 i sve 22k) da li ja mogu da osposobim DC zaštitu tako što bih samo sečicama isekao oba 22k sa pločice, odnosno jednostavno uklonio otpornik za dodatno pražnjenje.
Pošto je sad filter second order da li treba još da smanjim ove otpore 3M6, da budu manji i od 1M?
Ovo je shema pločice koja je u rađena u Kitaju.

[ivanlukic]

Odlemio sam jedan RC filter tako da je ostao samo jedan i zamenio sam otpornike. Otpornik u RC filteru je sad 1M, a otpornik za pražnjenje je 3M3. Te sam otpornike imao pri ruci. Sada sve funkcioniše kako treba. Prema formuli koju je dao Dragan100 izračunao sam da je DC napon iznad kog zaštita reaguje oko 0,8V. Sa tim naponom zaštiti treba više vremena da se aktivira, tako da nisam bio strpljiv da čekam. Uzeo sam malo laboratorijsko napajanje i povećavao napon da vidim koliki napon je potreban da zaštita brzo reaguje. To se desilo kod napona od 1,9V. Mislim da je to OK. Ništa od komponenti na pločici nije bilo pogrešno orijentisano. Ova zaštita radi maksimalno kolosalno.

[ivanlukic]

Tek sa ovim objašnjenjem kako da se izračuna otpornik za pražnjenje je uputstvo za zaštitu kompletno. Sad mi je jasno zašto se ovakve zaštite ne koriste više. Mnogo zamki vreba graditelja vezano za proračunavanje otpornika. Zaštite koje rade na fiksnom naponu su praktičnije jer tamo ne može ništa da se pogreši. Staviš jedan stabilizator od 12V i to radi radi iz prve!

[ronovar]

Ako bi mogla shema komplet sa OverCurrent/OverLoad protekcijski modulom nacrtana da mogu narednih dana da to skockam...pošto sam jakooo zadovoljan sa Ovom zaštitom u dual mono izvedbi sa Delayem, AC Power Loss i DC Detekcijom i temperaturnim switchem...htio bih napraviti jedan univerzalni stereo speaker protection (sve na jednoj pločici) pa da se kod popunjavanja bira dal se popunjava sve osim OverCurrent/OverLoad protekcije ili se i ona popuni i iz tablice popune vrijednosti komponenti.
Takoder me zanima dali moze umjesto bipolarca (da bude lakše sve nabavljivo u lokalnoj radnji) stavio bi dva elektrolita da tvore spoj bipolarca pa ako može tako...

Relay je odabrani 24VDC/10A/650R DPDT pošto otpor šuplne direktno utječe na karakteristiku izlaznog signala pojačala koji ide u relej..čim manja vrijednost to bolje.
https://www.mouser.com/ProductDetail/Omr...m8MA%3D%3D


Znači ako može komplet shema sa:

- Power On Delay ON
- AC Power Loss OFF
- DC Detekcija (za oba kanala)
- Temperaturni switch (otpajanje releya ako je hladnjak vruć)
- i posebno označeni dodatak koji se popunjava ili ne na shemi za OverCurrent/OverLoad protekciju (tako bira svako dali zeli ili ne taj V/I limiter, a PCB bude univerzalan za sve te protekcije)

Evo precrtano je i plan glavnog rasporeda je napravljen po Silicon Chipu ali po Draganovoj novoj shemi bi prilagodio vrijednosti elemenata da bude to sve kompaktno..dodao sam samo na izlazu releya L i R pošto je bolje da su direkt kod izlazne buksne zvučnika nego na pločici pojačala.

[Bocko]

Samo napred, dodaj spoj kolektora Q4 sa relejem...

[Dragan100]

Osnovna shema Power ON Delay sa drivom RELEja i AC presence je tu:
- https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=27022
!!!obratiti pažnju na C2 u AC presence , vidi text u tom postu!!!
Polje diodica za dodatne module protekcija:

Jednostavan dodatak Thermal protect (može više njih za svaki hladnjak posebno):
- https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=27025
Upotrebiti za svaki termički prekidač NormalyOpen - NO svoju diodicu u diodnom polju dodataka

DC detect dodatak:
- https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=27026
Low pass filter I.reda (zadovoljava), izlivelirana detekcija več od nivoa +/-750mVDC
Bi-polaran kond ili ako je problem nabavke 47uF-NP onda iči sa dva standardna elektrolita 100uF -100uF Back-to-Back

OverCurrent/OverLoad protect
sa BJTjem detekcija
- https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=27061
- https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=27068

način izračunavanja pasive i kalibracija sa optokaplerom detekcija
- https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=27085

Zamjena RELEja sa Back-to-Back Mosfetima, sa popravkom NFB petlje (nadgledava i popravlja "nakupljen" THD Rds_ON Mosfeta)
- https://forum.yu3ma.net/attachment.php?aid=28442
sa simulacijom THDja
- https://forum.yu3ma.net/thread-1950-post...l#pid90865
gdje nisu važne brojke samog THDja,
nego procentualna tendencija same popravke sa i bez tog "produžetka" NFBja preko Mosfeta

Testiranje prototipa bez OverCurrent/OverLoad protekcije
- https://forum.yu3ma.net/thread-1950-post...#pid106285

[ronovar]

UPDATE:

- precrtana shema sa svim modulima za zaštitu ali mi nije jasno dali sam dobro spojio OverCurrent/OverLoad protect pa ako može provjera dali sam to dobro precrtao jer mi je shema malo nejasna
- razmisljam dali je pametno da dodam još i iz izlaza releja i 10R i 100nF pa onda na L i R...dali neće da 100nF smeta kapacitivno opterećenje na izlazne kontakte releja
- Q2 je na shemi BC546 pa da se ne nabavlja (obsolete) samo taj jedan BC546 dali može na shemi da se stavi 2N5551 (tako nabavljamo samo 2N5551 i 2N5401 za komplet zaštitu)
- kod OverCurrent/OverLoad protect sheme jedna shema ima još 100nF paralelno C5(4.7uF/50V) dok druga nema pa neznam dali dodati ili ne
- max DC napon za shemu je 70VDC pa ona dva otpornika R10 i R11 za relej bi bilo dobro staviti 2 u paraleli kako je na shemi ali svaki 4W kako bi se dobilo podnosenje disipacije od 8W
- za protect input stavio sam konektor na PCB JST-XH2.54 ili mora da ide KF301-2 jer overcurrent protekcija trazi valjda malo deblje žice

[me[R]a]

Možda ću sad "lupiti" a zar ne bi DC protect bio najjednostavniji sa dva antiparalelna optocouplera. Negde sam viđao takvu zaštitu...

ovako nekako :

[Dragan100]

UPDATE:

- precrtana shema sa svim modulima za zaštitu ali mi nije jasno dali sam dobro spojio OverCurrent/OverLoad protect pa ako može provjera dali sam to dobro precrtao jer mi je shema malo nejasna
- razmisljam dali je pametno da dodam još i iz izlaza releja i 10R i 100nF pa onda na L i R...dali neće da 100nF smeta kapacitivno opterećenje na izlazne kontakte releja
- Q2 je na shemi BC546 pa da se ne nabavlja (obsolete) samo taj jedan BC546 dali može na shemi da se stavi 2N5551 (tako nabavljamo samo 2N5551 i 2N5401 za komplet zaštitu)
- kod OverCurrent/OverLoad protect sheme jedna shema ima još 100nF paralelno C5(4.7uF/50V) dok druga nema pa neznam dali dodati ili ne
- max DC napon za shemu je 70VDC pa ona dva otpornika R10 i R11 za relej bi bilo dobro staviti 2 u paraleli kako je na shemi ali svaki 4W kako bi se dobilo podnosenje disipacije od 8W
- za protect input stavio sam konektor na PCB JST-XH2.54 ili mora da ide KF301-2 jer overcurrent protekcija trazi valjda malo deblje žice

-OverCurrent/OverLoad protect si OK nacrtao, potrebno je dodati neke merne tačke sa klema konda C5 4,7uF
tu se vrši merenje sa DMMom sa pojačalom u blagom klippingu uz štelanje sa trimmpotom P1 10K

-pojačala mogu več imati Zobbel net na izlazu, pa možda izostaviti L//R i C+R na PCBju zaštite

-svi signalni BJTji mogu biti 2N5401/5551

-tih 100nF nisu potrebni uz C5,
na jednoj shemi je tu u blizini tog konda dodatan dekoupling kond 100uF koji ide posle diode na ulazu napajanja protekcije
i brine se za izliveliran napon kod velikih izlaznih amplituda pojačala, kada nam glavno napajanje pomalo kleca,
a tada želimo da nam OverCurrent/OverLoad protect radi bez smetnji...

-R10//R11 računa se na osnovu upotrebljenog releja, u zavisnosti otpornosti špulne, pa tako i njihova snaga
mogli bismo jih zamijeniti sa MJE350, otpornikom i zenerkom 24V,
možda lakše staviti hladnjačič na MJE350 za adekvatno hladjenje
inače isto če disipirati MJE350 kao i oba R10//R11 zajedno
Odabran rele, napisao si u shemi, ima otpor špulne 650R, znači sa nekih 35...37mA radne struje špulne @24VDC
Sa napajanjem 70VDC zatrebaju R10//R11 da budu svaki po 2K5//2K5 =1K25 =(70VDC-24VDC)/37mA
a pošto si dijele struju na 1/2, disipirat če cca 0,8W/svaki i stavljat čemo jih svakog od 2W

-OverCurrent/OverLoad protect konektor Protect input je zapravo signalni,
tu uzimamo naponski Sensing preko para izlaznih emiterskih (ili source) otpornika i vodimo signal prema Q12
struje su tu ranga duboko ispod 1mA
Označiti na konektoru + i - , da bude lakše onda konektati na strani emiterskih izlaznih otpornika na pojačalu
ako zamešamo +/- neče se ništa strašno dogoditi, samo neče OverCurrent/OverLoad protect raditi!!!  :-)

[Dragan100]

Možda ću sad "lupiti" a zar ne bi DC protect bio najjednostavniji sa dva antiparalelna optocouplera. Negde sam viđao takvu zaštitu...

ovako nekako :

Ima optokaplera i sa dve antiparalelno vezane LEDice u ulazu,
trebamo optokapler odabrati sa malom strujom provodjenja tih LEDica I_forward
dodati NP kond paralelno LEDicama, koji če raditi sa ulaznim otpornicima I.order LOW PASS filter ispod par Hz
Ubaciti u simulaciju i prekontrolisati kako se ponaša...
BJTji u DC protekciji zatrebaju svega nekoliko uA za svoju aktivaciju, pa netrebamo korigirati ulazni filter zbog te potrošnje
a I_forward LEDice optokaplera od več 1mA, več zahtjeva te korekcije, ništa strašno, samo jih treba odraditi :-)

A rekli smo da radimo ovu protekciju sasim diskretno, pa če neko reči da je optonalik ICju...
:-)
Inače odradili bi protekciju sa komparatorima, opampovima....itd

[ronovar]

Dok se ja igram sa layoutom diskretne gradnje Speaker Protectiona bilo bi zgodno odraditi i IC nalik protekciju, jer vjerujem da ima i za tu vrstu topologije interesanata.

Ima i velleman K4700 pa bi moglo se usavrsiti sa novijim tehnologijama navedena zastita....ono sto mi se mota po glavi je:

- umjesto print trafo staviti otpornik, bjt i zener da se dobije stabiliziranih 12V za rad sklopova
- DC detekciju izvesti sa gore navedenim optocouplerom i ulazni filter I. reda
- komparator napona izvesti sa OPAMpom u dil8 kucistu i ac power loss da se iskoristi drugi opamp u kucistu
- Power on delay klasika sa R i C
- Relay driver sa MJE350 i 1N4007
- V/I limiter da automatski radi bez promjena otpornika i podesavanje trimerom, jer imamo fixni 12V napon kojim se napaja komplet zastita
- dodat da zastita iskljucuje reley ako je zvucnik prikljucen nize impendancije od zadane
- temperaturna zastita oba kanala i led indikacija
- i jos pokoja novija topologija koja u danasnje vrijeme postoji, jer ovo gore sa optocouplerima je bas fino rjesenje

Posto izlazni dio reley i lr i rc su isti moci ce se iskoristiti izlazni layout i za ovu verziju sa opampima, a i Rod Elliot ima zgodno rjesenje speaker protectiona kai i Elektor sa upc1237 samo je dosta kompleksan sa over current zastitom.

[Dragan100]

- V/I limiter da automatski radi bez promjena otpornika i podesavanje trimerom, jer imamo fixni 12V napon kojim se napaja komplet zastita

???Kako onda odraditi to kod pojačala sa 30Wrms/8R0 i ista zastita OverLoad/OverCurrent da odradi kod pojačala 500Wrms/4R0???
znači protekcija kod par ampera peak i kod par desetaka ampera peak da odradi sa istim elementima ....?

V/I limiter je zapravo limiter koji SOA® karakteristiku izlaznog stepena, njihovu suma krivu (ako imamo X-parova izlaznih)
prati "doslovce", a pošto je ta kriva sve drugo no linearna, zatrebamo za V/I detekciju sklop,
koji "vidi" barem 5+ relevantnih tačaka te SOA® krive (SOA sa korekcijom Power-Derating)
i sada sa tim N tačkama možemo napraviti V/I Lokus krivu protekcije,
koja se naravno mijenja sa naponom izlazne aktive, njegovom strujom i naravno temp pelete aktive

Postavite DC detect zastitu sa optokaplerom(ima) pa čemo vidjeti njene beneficije...

PS:
Ako na ovu diskretnu odradjenu protekciju stavimo fixan napon napajanja 24VDC zapravo ništa se ne menja osim kalkulacije odradjene pasive!!!
-Power ON i Delay pasiva-Rele računa se onda na bazi napona napajanja,
-AC Presence ulazni otpornik računa se na bazi VAC sekundara pojačala/izlaznog stepena ili kako pak :-)
-DC detect ostaje identičan
-Term prekidači isti, oni neznaju na kojem naponskom potencialu vise :-)
-OverCurrent/OverLoad protekcija ostaje identično "za**bana" kalkulacija, sve zavisi od:
napona napajanja,
koliko parova izlaznih,
koliko imamo nominalno opterečenje,
koje vrednosti su emiterski (source) otpornici u izlaznom stepenu, ...itd
i to sa predpostavkom da je izlazni stepen tog pojačala na koje kačimo protekciju(e), projelktovan OK (SOA®....)

[ronovar]

Da očito sam lupio sa OverCurrent Auto Protection

Evo nekih ideja za zaštitu sa OPAMP-ovima, naravno izostaviti upc1237 jer nema pozdani dobavljač. Samo da se vide ideje možda koja posluži.

SPKPROT.pdf mi ima zanimljivo rješenje DC Offset Detect sa optocouplerima, naravno sve u TH verziji ako može

A evo i unaprijedjene ove gore Disretne zastite zvucnika sa jos ponekim dodacima, samo šteta što su korišteni SMD djelovi...

[Dragan100]

PS2506 opto-darlington je sa I_forward minimum cca 3...5mA za sigurno okidanje darlingtona
RC konstanta ulaznog filtera odradjena sa 3K3 i 330uF
??? Koliki je minimum DC detect napon???

Lepo rešenje sa okidanjem Back-to-Back mosfeta sa SCR-om na ulazu voltaic-optokaplera (koji ima i svoje zakašnjenje ON i OFF stanja)
sa prelaskom ZVS iako je opterečenje impedantno i sa faznim pomerajem napon/struja

[branko tod]

Australianac se baš igrao dual diodama

[DaveFred]

Postoji APEX zastita sa mosfetima umesto releja razradjena i objavljena na ovom i drugim forumima samo potrazite.

Ne mogu da nađem Gerbers ili datoteku Sprint Lay 6.

Može li neko da me uputi u pravom smeru?

[ronovar]

Imam nacrtani izlazni dio pa sam zastao kod izbora releja..našao sam ovaj koji u SC preporučuju ali je "samo" 10A i otpor kontakta mu je 650R pa me zanima dali odgovara aplikaciji za upotrebu za amp do 150W/8R? To je nekvi maximum kod odabira releja za što će se korisiti.

RELAY

Cijena mu je OK a po kvaliteti po DS vidim da spada u kvalitetnije releje...dakle koji relej da se stavi na PCB?

[BeliNinja]

Ako ne grešim:

P=R*I^2

I=sqrt(P/R)

I=sqrt(150/8)

I=4.33A

E sad ovo bi trebalo biti Irms.
A odatle je Ip=Irms * sqrt(2), pa je Ip=6.11A.

Ovo bi trebalo uzeti sa rezervom jer nisam siguran u ovo što napisah

U svakom slučaju, ja bih tu stavio nešto od 30A. Npr.  https://www.mgelectronic.rs/relej-rayex-...dt-30a-24v

[ronovar]

Trebamo naći reley koji ima malu otpornost kontakata (dakle nešto oko 650R ili manje) i da mu struja AC kontakata bude oko 16A do 30A te da je lako nabavljivo. Cijena sigurno bude malo jača ali traže se vrhunske karakteristike releja jer on je između pojačala i zvučnika.