Circuito Protege Tubos en P.A. Amplificador (Audio September 1960)

Circuito Protege Tubos en P.A. Amplificador
J. LEVITSKY - Chief Engineer, Fanon Electrobic Industries
Audio September 1960, Vol. 44, No. 9

El circuito protector simple agregado al amplificador convencional evita daños a los tubos de salida en caso de cortocircuitos en la línea del altavoz.

En la mayoría de los sistemas de megafonía comerciales e industriales que utilizan amplificadores de potencia relativamente altos, la avería de los tubos de salida del amplificador a menudo resulta de una sobrecarga corta o grave de la línea de altavoces. En muchos de estos sistemas, el amplificador alimenta energía a través de la línea de 70 voltios a numerosos altavoces distribuidos en áreas amplias, y cada altavoz cuenta con su propio transformador de adaptación independiente. En tales condiciones, debido a los largos recorridos de la línea y al gran número de componentes conectados a través de ella, pueden ocurrir cortocircuitos parciales o completos con bastante frecuencia.

La gravedad del problema se puede ver con un vistazo a los datos de la Tabla 1. Estos datos se tomaron con el amplificador Fanon de 70 vatios (modelo 3370), que emplea dos tubos de salida de potencia EL-34, que funcionan en clase AB1. Las columnas 1 y 2 muestran la salida de potencia de audio para diferentes niveles de entrada en condiciones normales sin problemas. La columna 3 muestra las disipaciones de potencia correspondientes por tubo en las mismas condiciones. La columna 4 muestra las disipaciones del tubo para los mismos niveles de señales de entrada, con la línea de 70 voltios en cortocircuito a tierra. Dado que la salida de potencia de audio promedio de un P.A. El amplificador puede estar entre el 25 y el 30 por ciento de su salida máxima, cuando se aplica la señal, los datos en la columna 4 indican que si ocurre un cortocircuito en la línea del altavoz, cada válvula está disipando aproximadamente tres veces su potencia nominal máxima. Incluso si se produce un cortocircuito de alta resistencia, digamos alrededor del 25 por ciento de la carga nominal, la disipación en cada tubo es mucho mayor que el máximo permitido, como se muestra en la Figura 4.

Tabla 1

La razón de esta disipación tan alta en un amplificador de clase B o tipo AB en condiciones de un cortocircuito en la línea de altavoces es doble. Una de las razones es que con la línea de altavoz en cortocircuito, la impedancia de placa a placa del transformador de salida primario es muy baja y, por lo tanto, la variación de voltaje de la placa de señal es bastante pequeña. Por lo tanto, la disipación de la placa es mucho más alta de lo normal, ya que en condiciones normales el voltaje de la placa varía en un amplio rango.

La segunda razón es que la mayoría de los amplificadores emplean retroalimentación negativa para mejorar la estabilidad, minimizar la distorsión, etc. Con la línea de altavoces V1, V2 y V3 forman parte del amplificador normal. V1A es un amplificador de voltaje, V1B es el inversor de fase y el controlador, y V2 y V3 son los tubos de salida push-pull. El nuevo circuito es el asociado con V4 y V5. V4 es un triodo duodiodo 6FM8 y V5 es un pentodo 6AU6.

El funcionamiento del circuito se basa en el equilibrio logrado en condiciones normales de funcionamiento entre las tensiones derivadas de las tensiones de señal en los puntos (B) y (C) de la figura 1, y en el hecho de que este equilibrio se altera cuando se produce un cortocircuito en (C ).

En la Fig. 2 se muestra un esquema equivalente. Cuando E1 = E2 y R1 = R2, la corriente de c.c. el voltaje en (A) es cero con respecto a tierra. Si E1 es mayor que E2. la corriente continua el voltaje en (A) es positivo, y con E2 mayor que E1, el voltaje de c.c. el voltaje en (A) es negativo.

Fig. 1. Esquema de las etapas finales de un P.A. típico. amplificador al que se ha agregado el "Circuit Sentry" (encerrado en líneas punteadas) para eliminar la señal en caso de que la línea del altavoz se cortocircuite

Por supuesto, es deseable que, en condiciones sin problemas, E1 = E2 en todo el rango de niveles de señal de entrada al amplificador. E1 y E2 se derivan de los voltajes en los puntos (B) y (C) de la figura 1. Dado que estos voltajes están dentro del circuito de retroalimentación negativa del amplificador, la relación Ec/Eb permanece constante en una amplia variación de niveles de señal de entrada, características del tubo, variaciones de voltaje de línea y similares.

El circuito de la Fig. 2 ahora se modifica conectando la resistencia R3 a un voltaje de suministro negativo, como se muestra en la Fig. 3.

Fig. 2. Disposición del circuito comparador simplificado.

Fig. 3. Agregar una polarización negativa fija al circuito de la Fig. 2 proporciona un voltaje de control al pentodo que se muestra.

Ahora la corriente continua el voltaje en (A) es negativo para E1 = E2 para todos los niveles de E1 y E2. En condiciones de sobrecarga corta o fuerte en (C), E1 es mucho mayor que E2, y el voltaje de polarización negativa tiene un valor tal que hace que el voltaje resultante en (A) sea cero o ligeramente positivo. la corriente continua el voltaje en (A) está conectado a la rejilla del 6AU6 y su placa está conectada a la placa del controlador del amplificador V1B (Fig. 1). En condiciones normales, el voltaje negativo en (A) es suficiente para mantener el 6AU6 mucho más allá del corte, de modo que su efecto sobre el funcionamiento del amplificador sea nulo. Con la salida en corto, la rejilla del 6AU6 está a cero voltios con respecto a tierra, el tubo consume una corriente de placa relativamente alta y es prácticamente igual que con señal de entrada cero.

Dado que, en condiciones normales, el tubo 6AU6 del circuito de protección funciona en la región de corte, no tiene ningún efecto sobre el funcionamiento del amplificador y, por lo tanto, no se requiere ningún tipo de ajuste cuando se agrega el circuito de protección al amplificador.

Si una falla en la línea del parlante es intermitente, y si se alimenta una señal continua al amplificador, como desde un fono o una radio, por ejemplo, el circuito se bloqueará en la condición de bloqueo (no hay señal en las rejillas de los tubos de salida), por lo tanto protegiendo el amplificador contra fallas recurrentes. Una vez que se soluciona la falla, es necesario mantener el control de volumen en cero durante aproximadamente diez segundos para que el circuito se restablezca a la normalidad.

La figura 4 es un gráfico que muestra el efecto del circuito de protección para diversos grados de sobrecarga. Los datos de estas curvas se tomaron con una señal de entrada constante, la entrada requerida para impulsar el amplificador a la salida máxima en condiciones normales de carga nominal. Las curvas muestran la disipación en los tubos de salida como porcentaje de la disipación máxima permitida frente a la carga como porcentaje de la carga nominal, con y sin el circuito de protección. Las curvas muestran que cuando la carga a través de la salida cae a aproximadamente el 30 por ciento de la carga nominal, existe un grave peligro de sobredisipación. Con el circuito de protección, no hay posibilidad de sobredisipación bajo ninguna condición.

Fig. 4. Curvas que muestran el efecto del circuito centinela sobre la disipación de los tubos de salida. Datos tomados con amplificador Fanon Modelo 3370 y con señal de entrada constante.

Fig. 5. El "Circuit Sentry" completo está alojado en una pequeña unidad enchufable.

Fig. 6. Amplificador Fanon modelo 3345 con módulo "Circuit Sentry" enchufado en el enchufe proporcionado.

El circuito discutido anteriormente se ofrece en forma de una unidad de montaje enchufable opcional para el Fanon P.A. amplificadores modelos 3335, 3345 y 3370. La Fig. 5 es una fotografía de esta unidad enchufable. Como se mencionó anteriormente, no es necesario realizar ningún ajuste. La unidad simplemente se enchufa en un enchufe provisto para este propósito, como se muestra en la Fig. 6.