FENCE AUDIO有源低音炮过载保护电路简析

一款国内代工的挪威FENCE AUDIO品牌的有源低音炮，功率为200W/4Ω。其过载保护电路有其特点，本文根据实测整机电路图对其作简要分析。

一、前级板

实测电路如图1所示。运放U102(1/2)为缓冲放大，U102(2/2)为高通滤波，U103(1/2)、U103(2/2)为低通滤波，U104(1/2)、U105(1/2)、U104(2/2)为缓冲放大。

而U105(2/2)为过载保护电路（动态压缩）：当输入音频信号幅度较大时，流过电阻R168的电流及压降也较大，运放U105(2/2)正输入端电压（U）大于负输入端电压（U×R173/(R168+R173)）时，其输出端输出高电平驱动三极管Q103的B极，使其C、E极之间等效电阻降低。三极管Q103的C、E极之间等效电阻降低，又使得输入U104（1/2）的6脚负输入端的音频信号幅度降低。而U105(2/2)正输入端接有偏压（经R169接-15V）, U105(2/2)的输出端要经过D105、D104两个整流检波二极管，所接电容C130，C*均接有偏压（接-15V）,而这些电阻电容的大小取值决定了信号起控电平的大小范围。控制的作用最终使得从U104(2/2)输出至功放板的音频信号的最大幅度控制在一定范围内。

图1

二、功放板

实测电路如图2所示。运放U1(1/2)、U1(2/2)为缓冲放大，三极管Q4，Q*为差分输入对管，Q14是其E极恒流源；Q6、Q8、Q15为电压放大，Q7为Q6、Q8提供工作电流；推动管Q9、Q10、场效应功率管FET4与推动管Q3、Q1、场效应功率管FET2组成准互补对称电路。

而运放U2为其过载保护电路，当输出给喇叭的功率较大时，流过康铜丝电阻R4、R20的音频电流也较大。电流越大，R4、R20的电压降也越大，都会使得输入给U2正输入端的电压越高，当U2正输入端的电压大于负输入端电压时，其输出端输出高电平经过二极管D2控制三极管Q13的B极，使其C、E极之间等效电阻降低，其作用使得Q14的B、E极之间电压降低，从而Q14的 C、E极之间等效电阻变大，故使得Q4，Q*的E极静态电流变小，最终导致功率管FET2、FET4的输出电流变小，降低输出功率在一定允许范围内。

当输出给喇叭的功率达到功放极限值，运放U2经D2输出的电压使Q13的C、E极之间能够饱和导通时，其作用使得Q14的B、E极之间电压为零，导致Q14的 CE极之间截止，故使得Q4，Q*的E极无静态电流，最终功率管FET2、FET4无输出电流，无功率输出。同时，运放U2经D2输出的电压使Q18的C、E极之间能够饱和导通时，Q17的B极为低电平，Q17的E、C极饱和导通。Q16的作用是使得Q17的导通能够自保持，故Q17的C极输出高电平经二极管D10使得前级板上保护指示灯LED点亮，也控制Q100饱和导通，使工作指示灯LED熄灭。Q100的C、E极饱和导通后，使得功放板Q#的B极为低电平（Q#的另一个作用是开机时延时给Q6、Q8提供工作电流，关机时立即切断Q6、Q8的工作电流，达到防止开关机冲击喇叭的作用。），Q#的C、E极截止，Q7的B极变为高电平，Q7的CE极截止，Q7就无电流提供给Q6、Q8, 起的作用同样也是使功率管FET2、FET4无输出电流，无功率输出。

而运放U2的正输入端接有偏压（由R123、D17A2、D17A1组成），负输入端接有偏压（运放正电源-29V与负电源-40V经R118、R119的分压值），有关元件的大小取值决定保护起控电平的大小范围。

图2

三、开关电源板

实测电路如图3所示。高压侧由两个IRF740功率管推挽工作在开关状态，低压侧的3个绕组：一组经D13、D15全波整流后产生正负40V供应功放电路；一组经D8-～D11全波整流及Q1、Q2稳压后输出正负15V供应运放电路；另一组经整流滤波后与正40V叠加产生57V供应功放部分。当功率管击穿损坏，前面提到的过载保护电路无法起作用时，电源板正负40V的保险丝FUSE1、FUSE2就会熔断，保护电路及喇叭。

图3