功放机的过热保护机制主要是为了防止功放机内部元件因温度过高而损坏,其工作过程涉及温度监测和保护动作两个主要环节。
一、温度监测
温度传感器的应用:功放机内部通常安装有温度传感器,常见的是热敏电阻。热敏电阻分为正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)两种。在功放机的过热保护中,NTC 热敏电阻使用更为普遍。它的阻值会随着温度的升高而降低。这些温度传感器一般被放置在功放机的关键发热部位,如功率放大器芯片、功率晶体管的散热器附近。
监测电路原理:温度监测电路与温度传感器相连。当功放机工作时,温度传感器会随着周围环境温度的变化而改变自身阻值。以 NTC 热敏电阻为例,在正常温度下,它有一个相对较高的阻值。随着功放机内部温度的升高,热敏电阻的阻值会按照其特定的温度 - 阻值特性曲线下降。监测电路会将热敏电阻阻值的变化转换为电信号(通常是电压信号)的变化。例如,通过一个简单的分压电路,将热敏电阻与一个固定电阻串联,当热敏电阻阻值下降时,其两端的分压也会随之降低。这个变化的电压信号就被送到比较器电路中。
比较器的作用:比较器电路会将这个代表温度变化的电压信号与一个预设的参考电压进行比较。这个参考电压对应的是设定的温度阈值,一般在 70 - 90 摄氏度之间。如果温度传感器传来的电压信号低于参考电压(意味着温度超过了阈值),比较器就会输出一个信号,表示温度过高。
二、保护动作
降低功率输出:当比较器输出温度过高的信号后,功放机首先可能采取的措施是降低输出功率。这是通过控制功放机的功率放大电路来实现的。例如,在一些数字功放机中,可以通过调整数字信号处理器(DSP)中的功率控制参数,减少输入到功率放大器的信号强度,从而降低功放机的输出功率。这样做的目的是减少功放机内部元件的发热,尤其是功率放大器元件,因为它们是主要的发热源。
启动散热措施:同时,功放机可能会启动额外的散热措施。如果功放机本身带有散热风扇,此时会提高风扇的转速,以加快空气流动,增强散热效果。对于一些带有散热鳍片的功放机,增加空气流动可以更有效地将热量从散热鳍片中带走。有些高端功放机还可能会调整散热系统的其他参数,比如改变散热风道等。
完全关闭输出(紧急情况):如果降低功率输出和启动散热措施后,温度仍然持续升高,功放机就会采取更为严格的保护措施,即完全关闭输出。这是为了防止内部元件因过热而造成永久性损坏。在完全关闭输出后,功放机的大部分电路会停止工作,只有一些基本的监测电路和电源管理电路可能还在运行,等待温度下降。当温度下降到安全范围后,一些功放机可以自动恢复工作,而另一些可能需要用户手动重启。