Úvod

Proudové ochrany jsou dnes běžnou součástí většiny audio zesilovačů, zdálo by se, že je vše dokonale vyřešeno a není prostor pro další posun a pokrok, ale pod svícnem bývá největší tma a není všechno zlato co se třpytí.

Proudové omezení zesilovačů HQQF 

V článku Měření zesilovače HQQF-55-506W-5-1, malé impedance bylo nejenom popsáno, ale i měřeno proudové omezení konkrétního 5párového modulu HQQF-55-506, na obrázku je vidět naměřený průběh napětí na zátěží 200mΩ, kde je patrné omezení ±25A, což je přesně 5A na každý tranzistor.

 Proudové omezení opět na scéně

Pro proudové omezení jsem použil vlastní netradiční řešení, které se vždy nesetkalo s pochopením, přesto že je u zesilovačů Topologie Federmann jako u jediné topologie nejenom deklarováno, ale i měřeno, u jiných topologii se jen uvádí, ale nikde není doložena skutečná funkčnost.

Po úvodním článku rozsáhlé série článků o zesilovačích III. tisíciletí, o zesilovačích Topologie Federmann, se ozvala řada tazatelů s dotazem na tuto problematiku, tím se opět otevřela otázka funkčnosti proudových ochran, proudového omezení, které vesměs slouží k ochraně výkonových tranzistorů.

Proudové omezení a jeho funkčnost či nefunkčnost

Nedalo mi, abych se opět k problematice proudového omezení nevrátil, ne že bych chtěl vylepšovat dokonalost svého vlastního stokráte prověřeného a měřeného zapojení, ale spíše, abych jej podrobil srovnání s řešením konkurenčním.

Na levé straně je principiální zapojení mnou použité v Topologii Federmann, na straně pravé je běžné zapojení používané u většiny konkurenčních zesilovačů. Na odporech R₆ a R₇, které slouží jako zátěž, můžeme měřit průběh proudového omezení a kontrolovat jeho funkčnost, stejně tak na snímacích odporech R₅ a R₁.

Zdroje V₃ a V₄ slouží k nastavení klidového proudu 20mA, obě zapojení jsou přes odpory R₄ a R₃ buzeny zdrojem V₂. Odpory R₄ a R₃ představují vnitřní odpor zapojení, které budí výkonové tranzistory a právě tyto vnitřní odpory, jak se ukazuje hrají nemalou úlohu ve funkčnosti celého zapojení, ale ne u obou zapojení, ale pouze u zapojení konkurenčního.

Proudové omezení při impedanci budiče 100Ω

Červený průběh znázorňuje skutečný průběh proudového omezení konkurenčních řešení, zelený průběh odhaluje skutečný průběh proudového omezení u Topologie Federmann, obé zapojení jsou buzeny zdrojem s krokovaným napětím amplitudy po 10V a výstupní impedancí 100Ω.

Proudové omezení při impedanci budiče 1000Ω

Červený průběh znázorňuje skutečný průběh proudového omezení konkurenčních řešení, zelený průběh odhaluje skutečný průběh proudového omezení u Topologie Federmann, obé zapojení jsou buzeny zdrojem s krokovaným napětím amplitudy po 10V a výstupní impedancí 1000Ω.

Závislost omezení na výstupní impedanci budiče

Jak je s obou naměřených - nasimulovaných hodnot patrné, průběh proudového omezení u Topologie Federmann je na impedanci budiče téměř nezávislé, kdežto proudové omezení většiny konkurenčních řešení má závislost zcela astronomickou. Průběh proudového omezení u Topologie Federmann jasně deklaruje, že omezení nastupuje v blízkosti 5A a nepříliš tuto hodnotu při různých podmínkách překračuje, kdežto běžné konkurenční řešení šahá po omezení proudu již pod proudem  3A, pak dle průběhu vstupního napětí a hlavně v závislosti na velikosti impedance budiče, nemá problém ponechat proud překročit i 8A!

Z uvedeného, simulovaného a měřeného vyplývá, že funkčnost proudového omezení u Topologie Federmann je téměř dokonalá, kdežto i konkurenčního, naprosto běžného řešení se o nějakém zaručeném proudovém omezení vůbec nedá mluvit.

Proudové omezení převodní charakteristiky

Mnohem více o jednotlivých vlastnostech napoví převodní charakteristiky, kde na vodorovné ose máme vstupní napětí a na ose svislé máme výstupní proud a platí co již bylo napsáno: "Průběh proudového omezení u Topologie Federmann jasně deklaruje, že omezení nastupuje v blízkosti 5A a nepříliš tuto hodnotu při různých podmínkách překračuje, kdežto běžné konkurenční řešení šahá po omezení proudu již pod proudem  3A, pak dle průběhu vstupního napětí a hlavně v závislosti na velikosti impedance budiče, nemá problém ponechat proud překročit i 8A!"

Jednotlivé průběhy jsou seshora směrem dolů, postupně pro impedanci budičů 100Ω, 200Ω, 400Ω, 800Ω a 1600Ω, je parný vliv na proudové omezení, jen připomenu, že zelené jsou pro zesilovače HQQF Topologie Federmann, a červené pro většinu současných konkurenčních řešení.

O funkčnosti či nefunkčnosti toho či onoho řešení, nechť si každý udělá obrázek sám, každý si rovněž může sám funkčnost proudového omezení u svého zesilovače proměřit, jen je třeba postupovat tak, aby bylo něco naměřeno a zesilovač to přežil. Jednoduchá nápověda je v článku Měření zesilovače HQQF-55-506W-5-1, malé impedance.