174717. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezás teljesítményerősítők túlterhelés elleni védelmére
7 174717 8 osztó annál jobban osztja le, minél nagyobb a kimeneti feszültség. A T3 tranzisztor R4, R5, R6 ellenállásokból álló bázisosztóját úgy kell méretezni, hogy a T3 tranzisztor telítésben vezessen mindaddig, amíg a TI tranzisztor, és így a D3 dióda is le van zárva. Ez könnyen teljesíthető, mivel a D2 dióda miatt a T3 tranzisztor emittere a földpotenciálnál legfeljebb egy diódányival lehet pozitívabb. A D3 dióda lezár, ha a végtranzisztort vezérlő jel VV-vezetékén az Ró, R5 ellenállások osztópontjánál negatívabb feszültség van, és így megakadályozza, hogy a vezérlőjel a T3 tranzisztort lezárja. A T3 tranzisztor vezető állapota esetén pedig az NL2 nemlineáris kétpólus - mely célszerűen megfelelő polaritással bekötött két sorba kapcsolt rétegdiódából áll — zárt állapotú, és így a T3 tranzisztor kollektorát a TI tranzisztor bázisáról leválasztja, tehát a T3 tranzisztor ilyenkor az áramkör működését nem befolyásolja. Ha viszont az erősítő túlterhelése miatt a TI tranzisztor kinyit, akkor kollektorának és így az R6, R5 ellenállásokból álló osztópontnak a feszültsége közelítőleg a kimenet feszültségével lesz egyenlő, tehát a T3 tranzisztor lezárhat. Ha pedig ez bekövetkezik, akkor az NL2 nemlineáris kétpólus vezetővé válik, és az R3 ellenálláson keresztül a TI tranzisztor bázisára még nagyobb irányító irányú feszültség kerül, ami viszont T3 tranzisztort még jobban lezárja. Ha ez a billenési folyamat létrejön, akkor az erősítő kimeneti feszültsége és az árama közel zérusra csökken. Azt, hogy ez a billenés az erősítő túlterhelése esetén milyen kimeneti feszültség mellett történjen meg, az R5, R4 ellenállások alkotta osztó határozza meg. A billenés ugyanis, mivel a T3 tranzisztor emitterét D2 dióda közelítőleg földpotenciálra kapcsolja, olyan kimeneti, illetve TI kollektor feszültségnél következik be, mely az R5, R4 ellenállásokból álló osztó által a T3 tranzisztor bázisára leosztva, azt már nem tudja nyitva tartani. Célszerű az R5, R4 ellenállásokból álló osztót úgy méretezni, hogy a billenés csak kis kimeneti feszültség esetén következhessen be. Ha ugyanis a billenés bekövetkezik, akkor a kimeneti jel meredeken zérusra csökken, ami az erősítő által táplált hangszórókban szubjektíve kellemetlen torzítást okoz. Ezt pedig, az erősítő kisméretű túlterhelése esetén, ami többé-kevésbé normális üzem közben is előfordulhat, célszerű elkerülni. Nagymértékű túlterhelés vagy rövidzár esetén viszont a billenőkor működése igen hasznos, mivel az erősen túlterhelt, vagy rövidre zárt erősítő végtranzisztorának igénybevételét (disszipációját) minimálisra csökkenti, anélkül, hogy az erősítő normális terhelhetőségét, kivezérelhetőségét csökkentené. Az alaphelyzet visszaállítását, a billenőkor visszabillentését a T2 tranzisztor végzi, amikor az erősítő kimeneti feszültsége polaritást vált. Az RÍ, R2 bázisosztót úgy kell méretezni, hogy zérus kimeneti feszültség esetén a T2 tranzisztor éppen a kinyitás határán legyen, illetve kismértékben vezessen. Ekkor ha a kimeneti feszültség negatív lesz, a T2 tranzisztor még jobban kinyit, és a TI tranzisztort lezáija, aminek következtében a visszabillenés megtörténik. Célszerű az RÍ, R2 ellenállásokból álló bázisosztó megfelelő méretezésével a T2 tranzisztor kollektor áramát úgy beállítani, hogy az erősítőt terhelő áram hiányában, azaz ha az R8 ellenálláson a feszültség 4 zérus, a billenőkör visszabillentése már zérus kimeneti feszültség esetén megtörténjen. Ez ugyanis a feltétele annak, hogy a túlterhelés ellen védő áramkör az erősítő bekapcsolása után, miután a kimenetére csatlakozó transzformátor vasmagjának telítődése miatt aktiválódott, vezérlés hiányában is visszaálljon az alapállapotba. A Dl dióda szerepe az, hogy megakadályozza a T3 tranzisztor lezárását a kimeneti feszültség negatív félperiódusában. Ennek hiányában a billenőkor negatív kimeneti feszültség hatására történő visszabillentése, és a TI tranzisztor lezárása negatív kimeneti feszültség esetén - ami induktív túlterheléskor az induktív terhelésen indukálódó impulzus keletkezésének megakadályozása érdekében szükséges —, akadályozva lenne. összefoglalva: a találmány szerinti megoldás alkalmazásával, a fenti méretezési szempontokat betartva, olyan túlterhelés ellen védő áramkört nyerhetünk, mely ohmos túlterhelés esetén a túlterhelés mértékétől függően kétféle módon működhet. Ha a túlterhelés nem nagymértékű, pl. a terhelő ellenállás nem kisebb, mint a névleges érték 1/3-ad része, akkor a túlterhelés ellen védő áramkör, szinuszos vezérlőjelet feltételezve, a kimenetijei túlterhelést jelentő csúcsait vízszintesen levágja, szubjektíve kellemetlen torzítást nem okoz. Ha viszont a túlterhelés ennél nagyobb mértékű, pl. az erősítő kímenete rövidre záródik, akkor a védőáramkor aktiválódása már kis kimeneti feszültségnél megtörténik, és az áramkör ekkor billenésszerűen működik. Ilyenkor a kimeneti feszültség csak a vezérlőjel félperiódusának elején követi azt, majd a billenés megtörténik, és a kimeneti feszültség zérushoz közeli értékre csökken, és úgy marad a félperiódus végéig. Ekkor az áramkör visszabillen és ha a túlterhelés már nem áll fenn, az erősítő normálisan üzemel tovább. Ha viszont a túlterhelés még mindig fennáll, akkor a következő, ellenkező polaritású félperiódusban az ellenütemű teljesítményerősítő másik feléhez tartozó védőáramkor lép a fentiekhez hasonlóan működésbe. így az erősen túlterhelt erősítő végtranzisztorainak igénybevétele kisebb mint normális terhelés esetén, de a túlterhelés megszűnése után a normális üzemi állapot gyakorlatilag azonnal automatikusan visszaáll. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés legegyszerűbb kiviteli alakjában csak tranzisztorokat, rétegdiódákat és közepes értékű ellenállásokat tartalmaz, így hibrid vagy monolitikus integrált áramköri technológiával is megvalósítható. A 2. ábra a találmány szerinti teljesítményerősítő végtranzisztorának terhelési viszonyait mutatja, abban az esetben, ha az erősítő transzformátoron keresztül a névlegeshez közeli értékű ohmos terheléssel van terhelve, és a transzformátor vasmagja telítődik. Az ábrán az A vonal mutatja a végtranzisztor kollektor-emitter feszültsége és kollektorárama közötti kapcsolatot ohmos terhelés esetén. UKio feszültség jelenti a végtranzisztor kollektor—emitter feszültségét akkor, amikor az erősítő kimenetének feszültsége zérus. A vonalkázott területet határoló B görbe azt mutatja, hogy a túlterhelés ellen védő áramkör hol lép működésbe. Ohmos terhelés esetén a végtranzisztor pillanatnyi munkapontja nem léphet a vonalkázott területre. Az a és b pont közötti szaggatott vonallal rajzolt c görbe a túlterhelés ellen védő áramkör büle-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
