音响保护的创新性设计

摘  要： 介绍了一种低功耗的音响保护系统。通过单片机控制晶闸管的导通角完成功率放大器的软启动。采用三端双向可控硅光耦合器实现对扬声器的短路保护、过载保护、零点漂移保护、过热保护等。检测电路和控制电路光电隔离，避免了控制电路对放大器的干扰，使扬声器可直接与放大器相连，以获得更好的频率响应。
关键词： 软启动；冲击电流；光耦合器；继电器
   　音响主要由音源、功率放大器和音箱组成。这些设备往往都比较昂贵，因此在设计高品质音响设备时，其保护电路的优良是不容忽视的。根据设备的不同，其保护措施也略有不同，如录音设备保护多采用限幅方式[1]，音箱常见保护措施有延时闭合和输出直流保护，而功率放大器的保护相对较少，很少带有软启动功能。这些保护电路基本上是采用电阻、电容、三极管、RC延时电路实现，因此，自身电路损耗大、电路复杂、保护功能不全面、不可靠。针对这些问题，本文设计了一种基于光耦合器和单片机的智能保护系统，具有保护功能全面可靠、电路功耗低等优点，并且可直接嵌入到功放电路中使用。
1 系统组成
　系统由控制电路、检测电路、软启动电路、扬声器保护电路组成。控制电路包含人机接口电路(液晶LCD工作于串行模式)、欠压(过压)电路、温度采样电路、电源电路和串行接口电路。单片机选用STC-12C5410AD，具有低功耗、宽电压、高速度、带8通道10 bit A/D等优点，其接口如图1所示。
2 检测电路
　温度采样原理是根据半导体PN结温度特性与电压电流之间关系设计的：

　式中，Is为反向饱和电流，k为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，q为电子电量，u为正向电压。当正向电流i一定时，PN结的电压随温度升高而下降，但不是线性关系，在25℃附近，每升高1℃，其正