DIGMEX AUDIO(锐高)DCX702大功率专业功放整机电路具体典型性与代表性,市场有一定占有量,特分析供同行参考。
0、前言
        DIGMEX AUDIO(锐高)DCX702大功率专业功放采用H类功放电路,在低功率和高功率输出时,功放管分别采用低电压(±60V)和高电压(±120V )两种不同电压供电,其最大输出功率为750Wx2。该机没有采用笨重的工频变压器,而是采用重量轻效率 高的开关电源,以适用于巡演用途。
1、电路原理分析
1.1音频信号电路

        从后面板+INPUT、-INPUT端输入的音频信号,分别送给运放U1(1/2)的正输入端3脚和负输入端2脚,如图1所示。从U1(1/2)的1脚输出单端音频信号,送给运放U1(2/2)的正输入端5脚,U1(2/2)的7脚输出音频信号,送给前面板音量电位器。

        U1(2/2)负输入端6脚和7脚之间的切换开关K2用以改变u1(2/2)的放大倍数。音量电位器送出的信号经过模式转换开关K1 (PA单声道、ST立体声、BR桥接)转换后,送给运放U2(1/2)的正输入端3脚,经过U2(1/2)缓冲后,通过C11、R23送给运放u2(2/2)负输入端6脚,U2(2/2)的7脚输出信号驱动功放电路。R31和R23的阻值决定后级功放电路的增益。
        在功放电路中,正半周信号由Q20、Q19、Q26进行电压放大,Q10、Q8、Q34、Q36、Q39进行功率放大;负半周信号由Q21、Q22、Q27进行电压放PAD大,Q12、Q29、Q35、Q37、Q40进行功率放大。可调电阻VR160用于调整该级功放管的偏置电流。因Q10发射极电压可反映正半周信号输出电流的大小,所以该电压作为正半周信号的限流检测信号,加到Q24的b极,然后用Q24的c极电压控制Q18的导通程度,即改变Q18的c-e极间等效电阻,从而改变加到Q26的b.e极间电压,最终改变功放管的输出电流,达到限制功放管最大输出电流及功率的目的。同理,Q12发射极电压可反映负半周信号输出电流的大小,Q12发射极电压越大,加到Q27的b、e极间的电压就越低。
1.2供电转换电路

        相关电路如图2所示。

1.2.1正半周信号的供电转换电路
        喇叭输出信号E经R48、R52送给U4(LM311)的正输入端2脚,U4的负输入端3脚经R54接正参考电压(POSREF)。当喇叭输出信号增大,使U4的2脚电压高于3脚电压时,U4的7脚输出高电平,Q30导通,其e极输出高电平,Q41导通,正半周信号的功放管由H(+120V)供电。当喇叭输出信号较小,U4②脚电压低于③胜电压时,U4⑦脚输出低电平,Q31导通,其e极转出低电平,Q41截止,正半周信号功放管由+MII( +60V )供电。
1.2.2负半周信号的供电转换电路
         喇叭输出信号E经R48、R58送给U1(LM311)的负输入端③脚,U5的正输入端②脚经R57接负参考电压(NEGREF)。当喇叭输出信号增大,使U5③脚电压低于②脚电压时,U5⑦脚输出高电平,Q32导通,其e极输出高电平,Q38导通,负半周信号功放管由-H1(-120V)供电。当喇叭输出信号较小,使U5③脚电压高于②脚电压时,U5⑦脚输出低电平,Q33导通,其e极输出低电平,Q38截止,负半周信号功放管由-MID(-60V )供电。
         因本机左右两个声道电路一致,本文只介绍一个声道,下同。
1.3电源电路
1.3.1 副电源

         交流220V整流滤波所得的310V电压(H点)经过开关变压器T1初级绕组加到电源芯片U16(TOP22IPN)5脚,如图3所示。

         T1低压绕组I输出的电压经D7、C85整流滤波后输出18V电压,先经D1、D3、D22降压后输出16V,再经稳压管D202、D200、电阻R205加到U16的4脚,以稳定输出电压。正常工作时,U16的4脚电压为5V。T1低压绕组I输出的电压,经D2、EC6整流滤波后输出6.8V电压,再经D23-D25降压后输出5.8V。

1.3.2主电源电路
         芯片U14 (1/2)LM556 内部电路与其外接元件组成时钟振荡电路,产生250KHz脉冲,从5脚输出经Q1放大后送给IC6 (SG525AN)3 脚(SYNC),IC6的11脚(OUT A)输出125kHz 正脉冲,送给IC801 (IR2110)14 脚;IC6的14脚(OUT B)输出125kHz负脉冲,送给IC801的12脚。IC801 对驱动信号进行缓冲放大,从8脚(HO )输出正脉冲,驱动IGBT功率管Q4;从1脚(IO )输出负脉冲,驱动IGBT功率管Q5。
         主变压器T2的高压绕组一端接155V(310V电压的一半),另一端经过C3、L6与Q4、Q5相连,组成谐振电路。在T2次级绕组的输出电压中,一组电压经D14、D15、D20、D21整流和电容c7、C8滤波,输出土HI电压(±120V);另一组电压经全桥整流电容滤波后,输出tMID电压(±60V);第3组电压经D4-D6,D27整流和电容E4、E5滤波后输出±15V电压。
1.4保护电路
1.4.1 功放中点保护

          当功放电路正常时,扬声器输出端E点电压(中点电压 )为0V。当功放电路异常使E点电压不为0V时,E点电压经过R13、R14、C41滤波后,一路经D36加到电压比较器Ic2(1/2)的正输入端3脚,另一路经过D37加到IC2(1/2)的负输入端2脚,如图4所示。

         此时不管E点电压是正还是负,IC2的1脚均输出低电平,光耦OK的1.2脚内部的发光二极管发光,其3、4脚内部的光敏三极管饱和导通,4脚输出低电平。OK2的3.4脚并联温度开关KSD-01F,该开关其紧贴主开关变压器,当主开关变压器表面温度超过85°C时,KSD-01F闭合,OK2的4脚为低电平。

1.4.2市电低压保护
        市电(I点)经D10半波整流,R23-R25分压后送给电压比较器U13(3/4)的正输入端9脚,市电全波整流滤波所得的310V电压(H点)经R42、R27和R26分压后送给U13(3/4)的负输入端8脚,当市电下降过多,U13(3/4)9脚电压低于8脚电压时其输出端14脚输出低电平,Q200因b极低电平而饱和导通(参见图3),稳压二极管D202与电阻R324(536Ω)并联,U16的4脚电压大幅下降,副电源进入待机状态,18V输出电压降至8V。
1.4.3主电压低压保护
        主电压310V(H点)经R42、R27和R26分压后经过R30送给电压比较器U13(4/4)的正输入端11脚,U13(4/4)的负输入端10脚接5V VREF电压(IC6的16脚输出的5V)。当主电压310V下降过多,U13(4/4)11脚电压低于10脚电压时,其13脚输出低电平。
1.4.4功放过流保护
        电流互感器L6与主开关变压器T2的初级绕组串联,L6的次级绕组的感应电压基本与T2的工作电流成正比。该感应电压一路经R336送给电压比较器U13(1/4)的负输入端4脚,另一路经R336送给U13(2/4)的正输入端7脚。U13的3、5脚外接分压电阻R85X. R858、R859、R860,对46V电压分压,当T2的工作电流过大,使得U13的4脚、7脚电压分别高于5、6脚电压时,U13的2脚和1脚输出低电平。

         上述功放中点保护、市电低压保护、主电压低压保护、功放过流保护中电路任何一个动作,均导致J点为低电平,使得U14(2/2)8脚为低电三如图5所示。

        同时,T7饱和导通,12、13脚为低平,则U14(2/2)9脚输出高电平,一路使三极TP1饱和导通,T19截止,功放电源继电器线圈电,开关断开;另一路使IC6(SG3525AN)10脚高电平,IC6停止输出脉冲,主电源停止工作。当上述保护解除后,U14(2/2)⑧脚电压恢为高电平,同时T7截止,经过3s以上延时后,U14(2/2)⑨脚重新输出低电平,功放电源继电器闭合,IC6和主电源重新启动工作。延时启动可有效降低开机时的冲击电流。

1.5静噪电路
1.5.1 开/关机静噪

         6.8V电压经D34及R85、R100分压后送给电压比较器IC2(2/2)的正输入端5脚,+15VNTC电压经R86、R82分压后通过R89送给IC2(2/2)的负输入端6脚,参见图6。

        由于IC2(2/2 )6脚通过D38 - -路经R229接-15V,另一路经D45接15V-SW电压。开机后,因为15V-SW电压经D45.E65整流滤波后才会输出正电压,同时+15VNTC电压经过R89对E66充电,在此过程中,IC2(2/2 )6脚电压低于5脚电压,IC2(2/2)7脚输出高电平,此时功放板上的MUTE+端为高电平,功放电路处于静音状态。几秒后IC2(2/2 )6脚电压高于5脚电压,7脚输出低电平,功放电路进入正常工作状态。

          关机时,15V-SW电压消失,D38负端电压被下拉至-15V,IC2 (2/2)6 脚电压低于5脚电压,IC2(2/2)的7脚立即输出高电平,功放静音,达到关机静音的目的。
1.5.2功放板超温保护
        在功放板的散热器上安装有热敏电阻R30,参见图1。当散热器的温度在正常范围内时,因R30阻值较大,则二极管D3的负端电压较高,则NTCBUS端电压也较高,三极管Q10截止,不影响Q15、Q91的工作状态,如图6所示。此时,风扇按正常速度运行。
        当功放板的散热器超温时,NTCBUS端电压降低,Q10导通,其c极电压升高,Q15.Q91的导通程度加深,Q91的c极电压升高,风扇高速运行。Q90用于限制风扇最大转速,以免损坏风扇。
1.5.3过流静噪
         若T2的工作电流过大,L6次级绕组的感应电压经D824、R851、E55整流滤波后,通过T15驱动光耦OK01的1、2脚内部的发光二极管发光,OK01的3脚输出高电平,即MUTE+端为高电平,功放电路进入静音状态。相关电路参见图4。此时功放管也就无输出电流。
1.6削波限幅电路

         限幅电路以U3(LM13600M)为核心组成,如图7所示。

         U2(2/2)7脚输出的音频信号(A点)经Q9、Q10放大后加到Q6的b极,Q6的c极输出控制电压,R24、C13的值决定控制时间。Q6的e极外接限幅控制开关K2,用于削波保护的开启或关闭。u2(1/2)1 脚(C点)输出的音频信号送给U3 的负输入端4脚。U3内部运放的增益与1脚对地电压成正比,即1脚电压越高,U3的5脚(即D点)的电压也越高。
         由此可见,A点电压越高,U3内部运放的增益也越高U3的5脚输出(D点)的反相音频信号电平也越高,与C点输入的正相音频信号的抵消作用越明显,送给后级功放的信号幅度就越小,达到限幅的目的。当信号幅度达到削波设定值时,Q12导通,其c极输出高电平,点亮CLIP LED指示灯。
2、故障维修实例
        例1:一台该型号功放,开机后无规律自动关机。分析检修:拆机检查,实测功放管阻值正常。由于本机电源板可以在不接功放板的状态下独立工作,所以断开功放板通电,故障依旧,由此判定故障点在电源板上。先补焊电路板,再更换易老化的电解电容,还是未能修好,怀疑保护电路异常。
        该机电路板上有多路保护,汇集到J点,接到U14(2/2)8脚, 参见图5补焊U14(2/2)外围电路后试机,故障排除,但第二天故障又重现。更换C21后试机,故障依旧。将U14(2/2)9脚接地后试机,继电器没有延时,立即吸合,长时间试机,电源板输出各路的电压均正常,据此判断U14(2/2)性能不良。

       由于U14内部用于产生方波的电路正常,性能不良的只是延时启动这部分电路,所以用分立元件搭棚焊接一下简单延时电路,如图8所示。

        装机试验通电延时3s后继电器吸合,功放输出正常。触发市电低压保护电路输入端,继电器也能自动端开,并在延时3s后重新恢复工作。

        例2:一台该型号功放,通电后不开机。分析检修:实测电源板副电源电路正常,而主电源电路中的IC801 IC6、Q4、Q5均击穿(参见图3),3个风扇中有2个缺油不转,功放板上5对功放管均击穿,供电电压转换电路中的功率管Q41、Q38击穿(参见图2),怀疑功率管系散热不良而损坏。将上述损坏元件和风扇全部换新,为可靠起见,将功放推动管Q26、Q27电源转换推动电路中U4、U5、Q30~Q33也一并换新。上电开机,功放输出正常。接上信号源试验,音箱发出“咔咔”音后,机器自动保护,并能闻到煳味。
        再次拆机检查发现,功放板上新换的元件没有烧坏,但运放u2(2/2)击穿,其供电限流电阻R249、R248,正半周推动管Q19的基极电阻R381 ,Q20的发射极限流电阻R70伺服电路中的Q1、Q2及R24烧坏,参见图1。将上述损坏元件全部换新,为了防止再损坏,对两块功放(两个声道的电路一样)的所有元件进行在路对比测量,发现功放静噪管Q16、Q17之间的电阻R65阻值不稳定,Q15的b、e极间电阻偏小。拆下Q15测量,Q15已损坏。拆下Q17再测,R65阻值正常,判断Q17漏电,为防止故障复发,将Q15~Q17全部换新。通电试机,故障排除。
        Q17的b、e极漏电导致Q15饱和导通,使得负半周信号功放电路不工作,而只有正半周功放电路工作,则功放输出中点电压不等于0V。功放输出负反馈电压送给u2(2/2),导致U2(2/2)击穿,Q1、Q2、R24烧坏,同时也造成R381、R70烧坏。
        虽然Q17、Q16的型号不明,但其c、e极间电压最高为120V ,所以换上耐压为300V的MMB-TA42、MMBTA92型三极管。
        提示:在大功率功放电路中,工作在高电压电路中的晶体管易劣化漏电,此时用万用表难以判断其性能好坏,建议换新,以便快速排除故障。