Зачем нужна защита в усилителе?

ТEКСТ: Комментарии (39)
70 дБ

Решил разобраться с тем, зачем защищают выход на усилителе на самом деле... С позиций практики, маректинга и юриспруденции.

Все мы слышали, что в усилителях часто стоит модуль защиты, он усложняет схемотехнику, причем порой основательно вмешиваясь аж двумя, а то и тремя транзисторами в тракт усилиения полезного сигнала, т.е. музыки. Причем чем бюджетнее усиитель тем активнее туда данное вмешательство происходит. И зачем же это нужно? Давайте разбираться!


Изначально известно, что защита в усилителях срабатывает в четырех случаях:


1. Короткое замыкание на выходе УНЧ,

2. Сила тока превывшающая установленный порог на выходе УНЧ(или его потреблении - данный вариант на системах подороже),

3. Постоянное напряжение на выходе УНЧ,

4. Постоянное напряжение на входе УНЧ.


Первый пункт-то и натолкнул меня на размышения по данной теме, а часто ли у меня дома замыкает выход в усилителе? И как вообще такое может быть? Ответ на данный момент один - ни разу не было! Но чисто теоретически такое случиться может: робот пылесос например вирус словит и кабель засосет так что из колонки вырвет а потом на свой корпус намотает пока концы не замкнет; или вариант ребенок изучающий все и вся посредством канцелярской скрепки, что-нить гениальное сообразит...


Но тут меня дернула мысль в стиле "злостный маркетолог" - ну и что будет? Правильно! Ему ведь выгодно!!! Пользователь понесет аппарат или в фирменный ремонт, или за новым пойдет. Так и зачем же тогда защита от этой ситуации? Можно конечно предоположить, что производитель автомобилей например Форд придет к Сони и скажет "ребят при сгорании ваших усилков люди покупают ваши усилки снова а денег на новый авто у них от этого меньше, а так как я у вас один из самых крупных клиентов то давайте-ка вы туда защиту вставите а то я к Филипсу уйду". Но если даже такое предположить, то все равно не стыкуется, в дорогом ламповом Хай Энде защиты нет, а в бюджетном сегменте она самая навороченная. А ведь в этом сегменте аудитория в первую очередь покупает машину а уже потом об усилителе думает. Что-то не сходится. И тут я вдруг подумал, что есть страны где юридическая машина настолько сурова, что владелец бюджетного усилителя в случае если тот загорится даже адвоката искать не будет - они ему сами телефон оборвут с готовностью работать за проценты от суммы "выигрыша". И тут ведь получается, что чем бюджетнее усилитель тем сильнее его владелец может быть заинтересован в недосмотре за ребенком или с робота-пылесоса на какой сайт с бесплатными приложениями про боулинг зайти...


Вот и получается, что производитель работая заодно и на те рынки делает технику с повышенной защитой от такого инцидента.


Но хорошо. С первым пунктом разобрались. А что с остальными?


С постоянным напряжением на входе пожалуй отнесем к инцидентам первого пункта. С одной поправкой если на усилитель что-то случайно пролить, то внутри него может произойти замыкание которой приведет к похожей ситуации. Но тут вроде как явно не гарантийный случай будет. У производителя на тех рынках тоже юристы с экспетрами имеются.


Третий случай как мы знаем из некоторых статей на данном сайте, написанных солидным авторами, физически невозможен. На выходных каскадах усилителей всегда есть некоторое напряжение и оно отсекается выходным конденсатором а то и трансформатором. Но пролить кофе на усилитель все таки можно. Но это опять не гарантийный случай.


А что же у нас со вторым пунктом? Он-то тут самый интересный и он-то и призван обеспечить максимум безопасности. Дело в том, что людям помимо простого прслушивавния музыки иногда еще хочется включить погромче, позвать гостей, и пойти на улицу баркюшничиать. При этом аппарат оказывается в не зоны визуального конроля, а ароматический контроль так вообще временно отключен. Так еще и гости с хозяевами слегка на веселе, и если даже и увидят что усилитель помимо все прочего показывает синее плямя, то в панике могут запросто забыть его из розетки выдернуть прежде чем начать его поливать подручными средствами для розжига костров и каминов или еще чем хорошо проводящим электричество от внутренностей УНЧ к ногам окружающих. И тут уже как с подушками безопасности. Принудительная защита в т.ч. и виновника инцидента.


Но почему такое шоу может случится оттого, что владелец решил включить музыку погромче? Дело в том, что в этот момент начнут нагреваться катушки на динамиках в колонках. А когда они как следует нагреются они начнут неспеша перегреваться. Неспешный перегрев плох тем, что он приводит не резкому сгоранию проводника как в лампочке, а к плавному его нагреву до температуры ниже сгорания провода но выше чем выдерживает его изоляция. Было бы наоборот так и проблемы бы никакой не было. Но вот в этом режиме сопротивление катушки может может резко понизиться, что приведет к тому, что через усилитель потечет повышенный ток, он начнет искажать сигнал(чего разуместя никто на веселе не заметит) и активно греться, причем активнее чем это способна выдержать плата на которой он собран. А она кстати сделана из спресованной ткани и некоторой специальной смолы. Само название ТЕКСТОЛИТ содержит в себе текстильный корень. И вот когда плата загорается. Вот тогда-то все и начинается. И чтобы именно вероятность этого шоу понизить ставится защита. При этом становится очевидным, что аудиофильский сетап в этом режиме никто гонять не будет. Владелец который может его себе его позволить заодно прикупит для барбекюшных дел что-нить бюджетное, чтобы не жалко было на всю громкость навалить.


Вот и получается что а аудиофильских решениях защиты нет потому, что:

1. Никто не гоняет их на пределе громкости, мощности и терморежима,

2. Она портит звук,

3. Разумный компромисс гласит что без нее лучше звук, а риски изначально минимальны.


В бюджетных же решениях все с точностю до наоборот: звук не так принципиален, да и подпортить чуток "маректолог право имеет", а вот риски устроить пожар за который потом платить страховой по недвижимости, в странах с суровой юридической системой, которая по совместительству тот же самый банк, что и кредиты населению выдает, который как и Форд давить на Сони ресурсы сбыта имеет...


Вывод.


Защита в усилителе нужна в первую очередь не для того, чтобы спасти колонки от поломки внутри усилителя, а для того, чтобы прослушивание музыки на повышенной громкости не привело к поломкам последствием которых будет возгорание усилителя. Но т.к. возгарания все таки случаются, то правильнее говорить вместо "не привело", миинимизировало риски возгорания усилителя при эксплуатации его на повышенной громокости. Ну и заодно, минимизировать случаи полива горящего усилителя, водой из жезеленой кастрюли нетрезвым владельцем.


70 дБ +

Комментарии

#
Вот и получается что а аудиофильских решениях защиты нет потому, что:1. Никто не гоняет их на пределе громкости, мощности и терморежима,2. Она портит звук


Что за ерунда? Не портит защита звук. Вы так говорите, как будто защита придумана для дураков. Фактор невнимательности и неопытности вы исключаете? Хорошо-то как... отдал за новую игрушку стоимость бэушной тойоты, перепутал штекеры по рассеянности - сам дурак. Идеальный клиент, давайте следующего.... красота

- 36.99 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

Ну вообще то так и есть - защита придумана в основном для дураков, или от дураков.

- 59.54 дБ +
⇡ в ответ @Katerina #

Дурак будет тот, кто купит усилитель за большие деньги без защиты

- 40 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

У умных есть голова на плечах ☝️

- 60.41 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

ну вообще-то портит... в том то и дело... она вмешивается в процессы(токовый шунт это как бы не самая полезная для передачи звука примочка... особенно бюджетный тоненький с большим по меркам данного решения сопротивлением чтобы лишний каскад усиления сигнала с него на полевике не ставить) и порой срабатывает об безобидных щелчков чуть громче серднего на виниле...

- 59.03 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

Попрошу не путать аудиофила с параноиком. Этак про районную электроподстанцию напишете статью, что она вам звук портит

- 36.58 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

все еще хуже... я сейчас планирую дизайн системы моделить в 3д редакторе так у нее на мощнике будет индикатор напряжения питания, частоты сети, и коэффициента гармоник... ну проще говоря уровня посторонних частот помех и тд... так что да... районную подстанцию хороший аудиофильский усилитель мониторить должен!!!

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

Представляю себе картину этого "мониторинга". На индикаторе коэффициента гармоник "хорошего аудиофильского мощника" вдруг наблюдается резкий рост гармоник. И владелец аппаратуры берет телефон и звонит на "районную подстанцию". - "что это это у вас тут происходит, у меня из-за вас гармоники выросли!" И на подстанции все так переглядываются и понимающе кивают...

- 50 дБ +
⇡ в ответ @Rolanddark #

напоминаю технологию измерения гармоник на выходе усилителя... подаете на вход его с генератора идеальный синус после чего обыкновенным вольтметром измеряете напряжение на выходе... далее берете фильтр отсекаюищй строго частоту которую подаете на вход усилителя подключаете его к выходу унч и снова этим же самым вольтметром меряете напряжение на выходе этого фильтра... после чего постредством некоторых математических процессов основанных на делении одного напряжения на другое получаете коэффициент гармоник... никто не мешает про делать такое же занятие с сетевым напряжением... все помехи шумы и прочие пилы и меандры по питанию и будут гармониками питающего напряжения... и соответственно отображаться данным индикатором...

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

Есть разные способы измерения искажений усиителей. Я например, при настройке усилителей, пользуюсь программами RMAA или Visual Analyzer. Наблюдая на экране компьютера результаты измерений и анализируя их, можно изменить схему усилителя и снизить уровень искажений.
Но как можно повлиять на параметры электроэнергии, получаемые с "районной подстанции" с помощью "мониторинга" - мне не понятно.

- 50 дБ +
⇡ в ответ @Rolanddark #

а я не говорил что это для влияния на них!!! это чтобы знать что они норм при включении музыки... а если соседи сеть портят в Контру с 5 компов в одной комнате зарубившись то или подождать когда устанут или как минимум любимый винил не ставить а басовитыми флаками свою позицию по воросу задекларировать!!!

- 50 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

и прошу не путать аудиофила как человека слушающего звук от инженера который его анализирует методом "иду про приборам"...

- 50 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

как вы вообще собираетесь продать человеку например сетевой кабель по высокой цене если вы его подключаете в салоне чтобы он сначала разницу услышал а потом заплатил? как же он его купит то не услышав разницы??? вот этот момент в процессе продажи у вас из поля зрения упущен да? как вы продадите аудиофилу особенно среденего ценового диапазона(когда цена уже большая но и для него еще ощутимая) что-то что он не выбрал на слух?


вот как маркетолог как вы это сделаете?

- 60 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

Вот именно ☝️

- 50 дБ +
⇡ в ответ @GennadyK #

а на счет защита для дураков... по моему там написано что она призвана сохранить жилище здоровье и нервы владельца его семьи друзей и детей когда он на расслабоне... ведь если ребенок туда скрепку таки сунет а усилитель не сгорит сколько ремня он недополучит? вот вот!!! выходит защита всем во благо... ну кроме звука...

- 50 дБ +
#

Хороший размышлизм🤔

- 50 дБ +
⇡ в ответ @Katerina #

спасибо!

- 50 дБ +
#

Забыли еще один момент. Переходные процессы во время включения питания усилителя. Очень неприятный момент для акустики.

Насчет портит звук - зависит от входного сопротивления датчика, который реагирует на порог срабатывания. Его можно сделать при желании очень большим.


- 50 дБ +
⇡ в ответ @alexgenator #

согласен... совсем про них забыл... а они в усилителях без задержки включения нагрузки порой так сурово звучат...


на счет сделать датчик... можно то можно... можно например токовые клещи нацепить на один из выходных разъемов изнутри...ну или на провод к нему тянущийся... вообще бесконтактное решение... но тут ведь вопрос стоимости... можно сделать дешево и по всем правилам рынка а можно сделать хорошо и дорого... и тут все упирается в то для кого мы это делаем? для мирного юзверя или эксклюзив где неспешная ручная сборка девушками в вип макияже рентабельнее конвеерной?

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

Насчет мирного юзверя. Есть еще и юридический аспект. Из-за внутреннего дефекта в одном из выходных транзисторов попёрло полное питание на акустику. НЧ динамик втянуло внутрь, и так он там и остался. Кому претензии предъявлять? Чья репутация пострадает? Поэтому сложно представить усилитель ответственного производителя без защиты усилителя от постоянного напряжения на выходе.

Хотя, с другой стороны - вопрос уверенности производителя в качестве применяемых комплектующих и в качестве своей сборки.

- 50 дБ +
⇡ в ответ @alexgenator #

ну по идее все что не касается сгоревшей катушки динамика есть вина производителя динамика... катушка должна была упереться в ограничитель недопускающий повржедения подвесов в случае движения в глубину и выехать из манитного поля в случае избыточного движения вперед ...опять таки раньше чем возникнет поврдеждение подвесов...

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

Да... Не видели вы НЧ динамика, на который попало постоянное напряжение. Много не надо, 15 вольт более чем достаточно. При выходе из строя оконечного каскада усилителя на выход легко может попасть полное напряжение питания. А питание усилителей мощности от +- 27 вольт и выше, +- 50 - не такая и редкость.

Достаточно полсекунды.

Звуковая обмотка сгорает сразу. Сильно прогорает бумажный цилиндр, на котором она намотана. Вплоть до разделения этого цилиндра на две части и повисания витков обмотки в воздухе. Естественно, в этом случае, диффузор остается либо внутри, либо снаружи, и его не сдвинуть с места.

Интересно, каким образом Вы предлагаете защитить динамик в этой ситуации?

Гораздо дешевле и проще встроить эту защиту в усилитель.

- 50 дБ +
⇡ в ответ @alexgenator #

и правда не видел! хоть бы кто видосик показал... или фотки...


как я выше написал все что касается сгоревшей катушки на совести усилителя... если дефект по другой причине и катушка осталась исправна тогда виноват производитель динамика... хотя в случае вч динамиков возможно что катушка окажется прочнее подвеса... а виноват будет инженер что кроссовер расчитывал... или юзверь что эквалайзером в зоне стыка игрался...

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

А ведь действительно полно в Инете и видосиков и фото. Ладно, вдруг Вы серьезно :)

Высокочастотному и среднечастотному динамику постоянное на выходе усилителя не страшно. Они отделены от выхода УНЧ фильтром, в котором почти всегда встретится последовательный конденсатор.

От постоянного на выходе страдают только НЧ динамики. СЧ и ВЧ, конечно, на совести потребителя.

- 50 дБ +
⇡ в ответ @alexgenator #

ну да... в поле моих интересов обычно или исправная техника или новые разработки... :) даже в голову не приходило погуглить про сгоревшие динамики... спасибо что показали! :) буду знать как они себя ведут...


а вот на счет постоянного на выходе я чуток не понял... если на выходе стоит конденсатор чтобы постоянку в а-классе и аб-классе убрать то как она может в колонки пролезть? разве что конденсатор приличный электролит и пока заряжаться будет успеет делов натворить... но в таком случае и вч и сч звенья в колонках тоже от постоянки не защищены... тоже могут подгореть успеть?

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

Когда на выходе стоит электролит, тогда постоянное напряжение в нагрузку никак не попадет. Элетролит от этого полностью защищает. Но с другой стороны, он ограничивает воспроизведение самых нижних частот, то есть слегка сужает АЧХ снизу. Что, кстати, согласуется с тем, что защита влияет на технические параметры усилителя. Хотя надо оговориться: хорошая защита оказывает влияние только при приближении усилителя к критическим режимам эксплуатации, и не должна влиять при малой и средней амплитуде сигнала.

Собственно, поэтому, электролиты на выходе чаще не ставят, чем ставят. И чтобы обеспечить полную полосу пропускания снизу, применяют усилители постоянного тока с непосредственной связью с нагрузкой и двухполярным питанием. Ноль на выходе обеспечивается обратной связью по постоянному току.

А здесь ситуация хуже. Пробой выходного или предвыходного транзистора, обрыв в цепи обратной связи и некоторые другие неисправности могут привести к тому, что на выходе усилителя появляется полное напряжение питания, положительное либо отрицательное. В этом случае низкочастотному динамику, который не отделен от выхода усилителя никакими емкостями, примерно в течение секунды-двух придет конец, который показан на картинке.


- 50 дБ +
⇡ в ответ @alexgenator #

я тут в эмуляторе баловался с этим электролитом на выходе... если он 100мф то завал децибелл в 20 в диапазоне от 20 до 100гц... если он 1000мф то завал уже децибелл 6... а его такой уже можно устранить методом коррекции ачх в других частях усилителя...


то что их чаще не ставят... хмм... на усилителе Худа стоит... а вот сколько он будет заряжаться если транзистор пробьет... может эти 1-2 секунды и получится... а может и все 5-10? я бы сказал что цифры актуальные для установки защиты...

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #

Реальная практика: при нагрузке 4 Ом ставят не менее 4000 мкФ. В этом случае завал частотной характеристики на 6 дБ будет на частоте f=1/(2*пи*RC) примерно 10 Гц. На 20 Гц соответственно завал будет гораздо меньше, но чувствительный для радикального аудиофила.

По поводу времени заряда. При резком скачке напряжения на выходе емкость за время t=3RC (то есть 50 мс) зарядится на 90%. То есть речь идет о сотнях миллисекунд, не более.

Так что конденсатор на выходе усилителя защищает нагрузку очень хорошо. А что касается завала на НЧ, можно ведь и 10000 мкФ поставить. Да и нагрузка сейчас редко когда 4 Ом бывает.

Кстати, конденсатор на выходе бывает и во благо. Например, если виниловый вертак имеет значительный рокот на инфранизких частотах.

- 50 дБ +
⇡ в ответ @alexgenator #

агааа! или техника расставлена так что вообще акустическое замыкание возникает... правда тут такой момент... из моих эспериментов молодости... если микрофон поднести к басовику то частота "свиста" будет с явными басовыми нотками, если к сч то будет среднечастотной а если к вч то свист будет похлеще чем стеклом по стеклу... т.е. получается что с одной стороны конденсатор отфильтрует рокот но с другой может сместить частоту акустического замыкания в слышимый диапазон?

- 50 дБ +
#

В усилителях используются и пяти выводные радиоэлементы - в кристалле: транзистор + датчик температуры (тока через транзистор) кристалла. По информации с датчика идет управление усилителем через контроллер (обратная связь). Нет резистивных элементов в выходных звуковых цепях - усилитель получает коэффициент демпфирования больше 1000. Поскольку есть переходные процессы (заряд мощного блока электролитов в источнике питания, электролитов в других цепях), как совершенно справедливо отметил (выше) Александр, для нейтрализации их влияния используется, видимо, тот же контроллер + реле - запуск усилителя растягивают во времени.

- 53.01 дБ +
⇡ в ответ @Gray #

используются! но не так часто... частенько особенно в бюджетных решениях 20 летней давности использовалась отдельная микросхемка которая выдавала управляющие импульсы на реле а другими выводами подтыкалась ко входам и выходам усилителя... прям отдельно так и стояла... а датчик термостабилизации правда в решениях 40 летней давности в аппаратуре начального уровня частенько в виде терморезистора который даже к радиатору не прикручен... стоит рядом с ним и вроде этого его хватает...

- 50 дБ +
#

Берите ламповый усилитель. У него нет потребности в защите АС.

- 50 дБ +
⇡ в ответ @Wadim #

согласен... лампу не так то просто перегреть... а вот если она смонтирована на текстолите то вопросы все таки имеются... что будет с ламповым усилителем если в колонках что-то пойдет не так? все таки лучшая защита это не выкручивать громкость выше аудиофильского порога! согласны?

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #
лампу не так то просто перегреть

Мощную лампу легко, особенно, если поместить в закрытое пространство

если она смонтирована на текстолите то вопросы все таки имеются

В топку текстолит, лучший монтаж для ламповика - навесной

что будет с ламповым усилителем если в колонках что-то пойдет не так?

Да ничего не будет, хоть КЗ в колонках

все таки лучшая защита это не выкручивать громкость

Лампу можно и нужно выкуручивать!

согласны?

нет!)


- 50 дБ +
⇡ в ответ @allkef #

т.е. лампу нужно выкручивать громче аудиофильского порога? так тааааак... я почему-то думал что мы сейчас на аудиофильском ресурсе...

- 50 дБ +
⇡ в ответ @AnegiN #
согласны?

нет.

Лампа не боится КЗ, если такое произойдет в акустике, Ни разу не видел защиту в ламповом усилителе. Есть один момент и он касается наличия "прямых" рук. Но это не проблема усилителя, а проблема пользователя.

- 50 дБ +
⇡ в ответ @Wadim #

а что происходит с лампой в случае перегрева? ведь при кз она все равно будет греться сильнее чем надо?

- 50 дБ +
#

ИМХО. Выскажу свой бред :

1. Пункт первый и не только - требования некоторых регламентов и соглашений (дорогие компоненты). Навязывают : страховые компании, национальные и международные ассоциативные договоры.

2. Охват "земного шара" авторизованными СЦ. Защита дает возможность снять часть юридической ответственности. Как с недостатком охвата СЦ, так и с хорошим покрытием СЦ. Все зависит от маркетинга конкретного производителя.

3. В ряде случаев, для получения преференций дистрибуции в конкретной стране, учитывая её хотелки. Местечковость. Модели могут быть и с защитой и без защиты. Кроме того, в этом варианте могут предложить выбор модификации: надо или не надо? И гарантия разная.

С автором согласен. Насчет портит или нет - вопрос спорный, в спор вступать не буду. Лень и не уверен в своих знаниях электроники.

- 50 дБ +
#

Все прочитал, но так и не понял, что такое "аудиофильский порог"?

- 50 дБ +
Чтобы оставить комментарий, войдите, пожалуйста.