專(zhuān)利名稱：一種大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻放大器領(lǐng)域，尤其涉及一種大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大功率音頻放大器因其輸出功率大而伴隨發(fā)熱及可靠性的問(wèn)題，它的一個(gè)重要環(huán)節(jié)是圍繞在大功率放大器電路方面的各種保護(hù)措施。傳統(tǒng)的大功率音頻放大器通常對(duì)功放的短路過(guò)流、輸出直流偏移、溫度升高這幾項(xiàng)設(shè)置起控點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，這些參數(shù)會(huì)超過(guò)所設(shè)定的電路閥值，當(dāng)達(dá)到閥值后電路的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，控制相應(yīng)的電路模塊，從而起到這部分電路被保護(hù)的目的。但是，這種方式的缺點(diǎn)1)電路通常都在自身閉環(huán)狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)監(jiān)控的參數(shù)點(diǎn)很多時(shí)，不能一一引出這些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控；2)基本上都以閥值點(diǎn)為參考標(biāo)準(zhǔn)，不能對(duì)連續(xù)變化的重要參數(shù)進(jìn)行有效監(jiān)控；3)各種保護(hù)設(shè)置之間不能構(gòu)成復(fù)雜的邏輯關(guān)系，不能做到智能化的監(jiān)控；4)生產(chǎn)調(diào)試時(shí)需要事先一一模擬這些參數(shù)調(diào)試，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)調(diào)試和實(shí)際工作狀態(tài)有差異時(shí)無(wú)法精準(zhǔn)判斷保護(hù)電路的正常與否；5)不能實(shí)時(shí)記錄重要參數(shù)的變化相關(guān)函數(shù)，尤其在老化產(chǎn)品時(shí)不能做相應(yīng)的跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，以起到對(duì)電路智能保護(hù)的目的。一種大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，包括音頻信號(hào)輸入電路、輸入電平檢測(cè)電路、電子音量控制電路、功率放大電路及微處理器MCU，輸入電平檢測(cè)電路輸入端接音頻信號(hào)輸入電路輸出端，輸入電平檢測(cè)電路輸出端接微處理器MCU，電子音量控制電路輸入端接音頻信號(hào)輸入電路輸出端，其輸出端經(jīng)信號(hào)緩沖器后與功率放大電路輸入端相連， 電子音量控制電路接口接微處理器MCU，功率放大電路輸出端經(jīng)繼電器保護(hù)電路接揚(yáng)聲器輸出。優(yōu)選的，所述輸入電平檢測(cè)電路的輸入級(jí)為一個(gè)由運(yùn)放(UlA)組成的平衡電路輸入級(jí)，輸入電平檢測(cè)電路為一種半波整流電路，由三級(jí)管(Q1)、二極管(Dl)組成，用于監(jiān)視輸入信號(hào)的大小及有無(wú)。優(yōu)選的，所述功率放大電路包括溫度檢測(cè)電路、短路保護(hù)觸發(fā)電路，所述溫度檢測(cè)電路、短路保護(hù)觸發(fā)電路分別與微處理器MCU相連。優(yōu)選的，所述溫度檢測(cè)電路包括運(yùn)放(U2A)、硅二極管(D100)、電阻R31及二極管 D6，通過(guò)硅二極管(D100)做溫度傳感器，利用硅二極管溫度上升，其飽和壓降降低的特性， 再將這個(gè)隨溫度而變化信號(hào)由組成的放大器加于放大，由微處理器MCU來(lái)讀取。優(yōu)選的，所述短路保護(hù)觸發(fā)電路包括三級(jí)管Q21、三級(jí)管Q22、三級(jí)管Q23、三級(jí)管 Q24、二極管D11、二極管D12、電阻R29、電阻R44、電阻R45及光電隔離管(Q100)，所述電阻R29、電阻R44、電阻R45組成正向過(guò)流取樣電路，當(dāng)過(guò)流出現(xiàn)，三級(jí)管Q21導(dǎo)通，并同時(shí)導(dǎo)致三級(jí)管Q22、三級(jí)管QM互鎖導(dǎo)通，再分別通過(guò)二極管Dll和二極管D12鉗位功放差分推動(dòng)級(jí)的輸出，使得該輸出被迅速限制，同時(shí)造成光電隔離耦合(Q100)截止輸出低電平輸出至微處理器MCU。優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括直流偏移檢測(cè)電路，其輸入端接功率放大電路的輸出端，其輸出端接微處理器MCU，所述直流偏移檢測(cè)電路包括雙向閥值比較器，運(yùn)放(U2B)，當(dāng)電路偏移超出所設(shè)定的閥值時(shí)，單路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括輸出電平檢測(cè)電路，其輸入端接功率放大電路的輸出端，其輸出端接微處理器MCU。優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括分別與微處理器MCU相連的多級(jí)風(fēng)量風(fēng)扇控制電路、繼電器控制電路、發(fā)熱部件溫度檢測(cè)電路及市電電壓報(bào)警檢測(cè)電路。優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括與微處理器MCU相連的顯示控制電路及遠(yuǎn)程通訊接口。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于本發(fā)明在大功率音頻放大器系統(tǒng)中引入單片機(jī)微處理器(MCU)，把大功率音頻放大器系統(tǒng)的各種保護(hù)檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)相關(guān)的匹配電路送給MCU，所有的程序控制完全由MCU完成，從而實(shí)現(xiàn)智能化功放保護(hù)系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)大功率音頻放大器在保護(hù)電路上的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)原理框圖。圖2是本發(fā)明輸入電平測(cè)量電路圖。圖3是本發(fā)明溫度檢測(cè)電路圖。圖4是本發(fā)明短路保護(hù)觸發(fā)電路圖。圖5是本發(fā)明直流偏移檢測(cè)電路圖。圖6是本發(fā)明多級(jí)風(fēng)量風(fēng)扇控制電路圖。圖7是本發(fā)明繼電器控制電路圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)包括音頻信號(hào)輸入電路101、輸入電平檢測(cè)電路102、電子音量控制電路103、微處理器MCU 108，輸入電平檢測(cè)電路102輸入端接音頻信號(hào)輸入電路101輸出端，輸入電平檢測(cè)電路102輸出端接微處理器MCU 108，電子音量控制電路103輸入端接音頻信號(hào)輸入電路101輸出端，其輸出端經(jīng)信號(hào)緩沖器后與功率放大電路104輸入端相連，電子音量控制電路103接口接微處理器 MCU 108，功率放大電路104輸出端經(jīng)繼電器保護(hù)電路107接揚(yáng)聲器輸出。其中，輸入電平檢測(cè)電路102的電路圖如圖2所示，電路的輸入級(jí)是一個(gè)由運(yùn)放 UlA組成的平衡電路輸入級(jí)，電平檢測(cè)電路是一種半波整流電路，由Q1、D1等組成。把音頻信號(hào)整理成隨音頻信號(hào)大小變化的直流信號(hào)，再送給MCU讀取其值。輸入電平測(cè)量有兩個(gè)作用，第一監(jiān)視輸入信號(hào)的大小、有無(wú)；第二當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)控制電子音量控制電路103 適當(dāng)減小系統(tǒng)的輸出音量，起到類(lèi)似限幅器的效果，防止功放電路過(guò)載的現(xiàn)象發(fā)生。功率放大電路104包括溫度檢測(cè)電路、短路保護(hù)觸發(fā)電路，分別與微處理器MCU 108相連，其中，溫度檢測(cè)電路圖如圖3所示，用硅二極管DlOO做溫度傳感器，利用硅二極管溫度上升，其飽和壓降降低的特性，再將這個(gè)隨溫度而變化信號(hào)由U2A組成的放大器加于放大，由MCU來(lái)讀取。電路中的R31和D6是MCU端口保護(hù)電路。當(dāng)MCU檢測(cè)到溫度較高時(shí)，首先啟動(dòng)或加強(qiáng)散熱風(fēng)扇的風(fēng)量，如果仍然持續(xù)溫度升高，通過(guò)電子音量控制電路103 將適當(dāng)減低系統(tǒng)輸出音量；溫度升高最極端狀態(tài)下將切斷功放的輸出。其中，短路保護(hù)觸發(fā)電路圖如圖4所示，該電路用來(lái)保護(hù)功率管，電路對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)要求較高，否則起不到保護(hù)功率管的作用，因此當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流現(xiàn)象時(shí)電路內(nèi)部一方面自身限制其輸出，在電路中R29、R31、R44、R45組成正向過(guò)流取樣電路，一旦過(guò)流出現(xiàn)，Q21導(dǎo)通， 并同時(shí)導(dǎo)致Q22、QM互鎖導(dǎo)通，再分別通過(guò)Dll和D12鉗位功放差分推動(dòng)級(jí)的輸出，這級(jí)輸出被迅速限制，反向過(guò)流限制的情形和上述類(lèi)似。另一方面通過(guò)信號(hào)隔離QlOO把過(guò)流狀態(tài)信號(hào)送到MCU，由MCU再根據(jù)短路的嚴(yán)重程度適當(dāng)減小系統(tǒng)輸出音量(通過(guò)電子音量控制電路)，持續(xù)嚴(yán)重的過(guò)流最極端狀態(tài)下將切斷功放的輸出。該系統(tǒng)還包括直流偏移檢測(cè)電路105，其輸入端接功率放大電路的輸出端，其輸出端接微處理器MCU 108，直流偏移檢測(cè)電路105的電路圖如圖5所示，該電路是一個(gè)雙向閥值比較器，由運(yùn)放U2B等元件組成，當(dāng)電路偏移超出所設(shè)定的閥值時(shí)，電路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)，圖中， 正反向的閥值分別由Rl5、R16和Rl7、R18決定，一旦出現(xiàn)偏移現(xiàn)象，U2B從低電平翻轉(zhuǎn)到高電平，R19、D3是MCU端口保護(hù)電路。MCU檢測(cè)到直流偏移后可以根據(jù)功率輸出端的信號(hào)大小等條件來(lái)判斷是否切斷功放輸出，極端情況下會(huì)切斷功放輸出。該系統(tǒng)還包括輸出電平檢測(cè)電路106，其輸入端接功率放大電路的輸出端，其輸出端接微處理器MCU 108，輸出電平檢測(cè)電路106和輸入電平檢測(cè)電路102電路相同，MCU讀取該值后，可以實(shí)時(shí)地顯示功放電路的輸出狀況。該系統(tǒng)還包括分別與微處理器MCU 108相連的多級(jí)風(fēng)量風(fēng)扇控制電路109、繼電器控制電路110、發(fā)熱部件溫度檢測(cè)電路111及市電電壓報(bào)警檢測(cè)電路112。系統(tǒng)中，如電源變壓器、整流功率管等容易發(fā)熱的器件所包含的發(fā)熱部件溫度檢測(cè)電路111，檢測(cè)電路和傳感器與溫度檢測(cè)電路圖3相同，對(duì)容易發(fā)熱的器件設(shè)定監(jiān)視保護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)得到全面的保護(hù)。功放系統(tǒng)使用的市電電壓報(bào)警檢測(cè)電路112，由外界引起的交流市電波動(dòng)，MCU只需檢測(cè)變壓器次級(jí)電源電壓即可實(shí)現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)輸入交流市電電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，停止本功放系統(tǒng)的正常工作，并通過(guò)顯示器來(lái)進(jìn)行報(bào)警提示，另一層面，由于是檢測(cè)變壓器傳輸后的次級(jí)電源電壓值，系統(tǒng)空載下基本上反映交流市電輸入狀況，而在滿負(fù)荷運(yùn)行下會(huì)被拉低電壓，因此本發(fā)明系統(tǒng)可以檢測(cè)系統(tǒng)空載和系統(tǒng)有負(fù)載的情況下電壓的變化率，來(lái)近似估算系統(tǒng)的綜合負(fù)荷情況。多級(jí)風(fēng)量風(fēng)扇控制電路109如圖6所示，MCU將根據(jù)器件溫度和輸出狀態(tài)的大小綜合判斷和考慮輸出風(fēng)量，既要保證有效的散熱，又要做到輸出小音量時(shí)的安靜(音量較小時(shí)，將適當(dāng)減小風(fēng)扇風(fēng)量)。繼電器控制電路110如圖7所示，除了當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常，用來(lái)切斷整機(jī)的工作之外，還對(duì)開(kāi)關(guān)機(jī)沖擊、待機(jī)等狀態(tài)進(jìn)行控制，圖中R147、R148、C92組成延時(shí)電路，MCU 口線通過(guò)Q17可以控制所有的繼電器供電電源。微處理器MCU 108為典型的單片機(jī)處理器系統(tǒng)，電路具有多路模擬量輸入檢測(cè)， 可以對(duì)連續(xù)的信號(hào)大小進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)根據(jù)需要可以把所有的信息顯示出來(lái)，由于MCU軟件控制特性，在系統(tǒng)上是綜合的、智能的，可以大大提升功率放大器的保護(hù)時(shí)效，從而和傳統(tǒng)的功放保護(hù)電路相比有本質(zhì)的提升。該系統(tǒng)還包括與微處理器MCU 108相連的顯示控制電路114及遠(yuǎn)程通訊接口 115。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括音頻信號(hào)輸入電路、輸入電平檢測(cè)電路、電子音量控制電路、功率放大電路及微處理器MCU，輸入電平檢測(cè)電路輸入端接音頻信號(hào)輸入電路輸出端，輸入電平檢測(cè)電路輸出端接微處理器MCU，電子音量控制電路輸入端接音頻信號(hào)輸入電路輸出端，其輸出端經(jīng)信號(hào)緩沖器后與功率放大電路輸入端相連，電子音量控制電路接口接微處理器MCU，功率放大電路輸出端經(jīng)繼電器保護(hù)電路接揚(yáng)聲器輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入電平檢測(cè)電路的輸入級(jí)為一個(gè)由運(yùn)放(UlA)組成的平衡電路輸入級(jí)，輸入電平檢測(cè)電路為一種半波整流電路，由三級(jí)管(Q1)、二極管(Dl)組成，用于監(jiān)視輸入信號(hào)的大小及有無(wú)。
3..如權(quán)利要求1所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述功率放大電路包括溫度檢測(cè)電路、短路保護(hù)觸發(fā)電路，所述溫度檢測(cè)電路、短路保護(hù)觸發(fā)電路分別與微處理器MCU相連。
4..如權(quán)利要求3所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度檢測(cè)電路包括運(yùn)放(U2A)、硅二極管(D100)、電阻R31及二極管D6，通過(guò)硅二極管(D100) 做溫度傳感器，利用硅二極管溫度上升，其飽和壓降降低的特性，再將這個(gè)隨溫度而變化信號(hào)由組成的放大器加于放大，由微處理器MCU來(lái)讀取。
5..如權(quán)利要求3所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，所述短路保護(hù)觸發(fā)電路包括三級(jí)管Q21、三級(jí)管Q22、三級(jí)管Q23、三極管Q24、二極管D11、二極管 D12、電阻R29、電阻R44、電阻R45及光電隔離管(Q100)組成，所述電阻R29、電阻R44、電阻 R45組成正向過(guò)流取樣電路，當(dāng)過(guò)流出現(xiàn)，三級(jí)管Q21導(dǎo)通，并同時(shí)導(dǎo)致三級(jí)管Q22、三級(jí)管 Q24互鎖導(dǎo)通，再分別通過(guò)二極管Dll和二極管D12鉗位功放差分推動(dòng)級(jí)的輸出，使得該輸出被迅速限制，同時(shí)造成光電隔離耦合(Q100)截止輸出低電平輸出至微處理器MCU。
6..如權(quán)利要求1所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括直流偏移檢測(cè)電路，其輸入端接功率放大電路的輸出端，其輸出端接微處理器MCU， 所述直流偏移檢測(cè)電路包括雙向閥值比較器，運(yùn)放(U2B)，當(dāng)電路偏移超出所設(shè)定的閥值時(shí)，單路狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。
7..如權(quán)利要求1所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括輸出電平檢測(cè)電路，其輸入端接功率放大電路的輸出端，其輸出端接微處理器MCU。
8..如權(quán)利要求1所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括分別與微處理器MCU相連的多級(jí)風(fēng)量風(fēng)扇控制電路、繼電器控制電路、發(fā)熱部件溫度檢測(cè)電路及市電電壓報(bào)警檢測(cè)電路。
9.如權(quán)利要求1所述的大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括與微處理器MCU相連的顯示控制電路及遠(yuǎn)程通訊接口。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種大功率音頻放大器的智能監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，包括音頻信號(hào)輸入電路、輸入電平檢測(cè)電路、電子音量控制電路、功率放大電路及微處理器MCU，輸入電平檢測(cè)電路輸入端接音頻信號(hào)輸入電路輸出端，輸入電平檢測(cè)電路輸出端接微處理器MCU，電子音量控制電路輸入端接音頻信號(hào)輸入電路輸出端，其輸出端經(jīng)信號(hào)緩沖器后與功率放大電路輸入端相連，電子音量控制電路接口接微處理器MCU，功率放大電路輸出端經(jīng)繼電器保護(hù)電路接揚(yáng)聲器輸出。本發(fā)明把大功率音頻放大器系統(tǒng)的各種保護(hù)檢測(cè)點(diǎn)通過(guò)相關(guān)的匹配電路送給MCU，所有的程序控制完全由MCU完成，從而實(shí)現(xiàn)智能化功放保護(hù)系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)大功率音頻放大器在保護(hù)電路上的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H03F1/52GK102403961SQ201110367259
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者沈奕 申請(qǐng)人:沈奕