【自作】ミニM-22の自作　プロテクタの設計【5回目】

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どうもtakaです。

2カ月も空いてしまいました・・・

実は子供（初子）を授かり、仕事のミスで残業が続き、資格や語学の勉強、コロナで遅れに遅れた結婚式（結局中止になりフォトウェディングに切り替え）、M-22の修理依頼を受け、親友の実家のアンプメンテナンスを受けたりと多忙を極めておりました。

自作アンプの続きです！

それではいってみよ～

将来的には自作アンプにDALIのOBERON3を接続したいのでプロテクタも入れておきます。

とはいえスキルが無いため平滑キャパシタの遅延回路とDC検出のみです。

本家M-22は当然ながらICは使用しておりませんが基板スペースと設計者のスキルの関係でコンパレータICを使用することとしました。また、プロテクタの状況が分かりやすいようにフルカラーLEDで状態が一目で分かるようにします。通常は緑=>青の順番で点灯し使用可能を通知します。

青：準備完了（DC漏れなし&遅延リレーOFF）

緑：電源キャパシタ充電中（遅延リレーON）

赤：DC漏れあり（出力リレーカットオフ）

凝った回路は不要と思いシンプルなRCの遅延回路です。

設計要素は$C_4$$R_{15}$だけです。コンパレータで充電電圧(+入力)を監視し、規定値以上に到達したら出力をHiにします。電源電圧は12[V]です。

　時定数（$C_4$の電圧が電源電圧の約63%に到達する時間）が$\tau=C_4R_{15} [s]$で決まります。基準電位(-入力)を電源電圧の63%に固定してやれば、時定数だけ=$C_4$$R_{15}$だけで設計ができます。

　$D_4$と$R_{14}$は$C_4$の放電回路です。使用したコンパレータLM393はオープンコレクタのため$R_{16}$で吊ります。

M-22を参考にしました。下記図がM-22のDC検出回路で、下部に等価回路を示しています。

詳細は図中の説明をご覧ください。ざっくりと説明すると差動増幅回路で直流成分を検出し直流量が規定量以上だとプロテクトします。これを参考にし、遅延回路と同様にコンパレータと差動増幅回路はICを用い実装規模を最小限にしています。

　本家をそのまま踏襲しております。オペアンプ($U_1$)と$C_1$で直流を検出します。そして$U_2$で直流量と基準値を比較しリレーを作動させます。余談ですが2つのコンパレータ$U_{2-1}$と$U_{2-2}$で構成されているこの回路はウィンドウコンパレータと呼ばれています。入力電圧がある範囲内にあるかどうかを判定するコンパレータです。

　ブログを書いていて気が付いたのですがダイオードブリッジを用いればウィンドウコンパレータは不要でしたね(;'∀')

冒頭でも述べた通り、アンプのステータスをLEDで視覚的に分かるようにしてやります。私はマイコン脳のためマイコンを使いたくて仕方がないのですが、スキルアップのためにディスクリートのデジタル回路を設計してみました！

AコモンのフルカラーLEDを用います。RとGはそれぞれDC検出信号と遅延信号を接続するだけです。Bはプロテクタリレーと同様の信号を接続します。この信号はD1とD2でAND回路を構成しており、DC検出がOFFかつ遅延回路がOFFの場合のみ作動する信号です。

案外シンプルに構成できました！

初めはPICを使用しようと思ったのですがアナログ回路には意地でもマイコンを使用したくなかったため頑張りました・・・