Koelplaattermicator
Men kan de temperatuur van een koelplaat van een eindversterker letterlijk en figuurlijk met de natte vinger meten: stijgt er bij aanraking stoom op, dan is die temperatuur minstens 100°C en dus te hoog. Figuur 1 levert een oplossing zonder brandwonden. Er is gebruik gemaakt van een termisch verkeerslicht. Een groene LED ("alles OK") licht op zolang de koelplaat-temperatuur lager is dan 50°C, een oranje LED ("oppassen") licht op bij een temperatuur tussen 50°C en 75°C en een rode LED ("gevaar") licht op indien de temperatuur van de koelplaat 75°C of hoger is.
Figuur 1.
De schakeling is simpel. Twee in serie geschakelde speciale zenerdioden D1 en D2 zorgen voor een nauwkeurige totale zenerspanning van 5,96 V (bij 25°C); per C temperatuursstijging stijgt de totale zenerspanning met 20 mV. De met de koelplaat-temperatuur samenhangende spanning wordt via de komparatoren IC1 en IC2 vergeleken met een tweetal referentiespanningen. De spanningsdeler R2... R7 is zodanig gedimensioneerd dat de uitgang van IC2 hoog is (dan geleidt T3 en licht D4 op; T4 spert en D5 is gedoofd) bij een temperatuur van 50°C en hoger, en dat tevens de uitgang van IC1 hoog wordt bij een temperatuur van 75°C en hoger. In dat geval geleiden T2 en T3. Omdat D3 en D4 weerstand R12 gemeenschappelijk hebben en omdat de spanning bij oplichten over D4 hoger is dan die over D3, zal bij een temperatuur van 75°C of hoger de rode LED D3 oplichten en de oranje LED doven; T3 blijft in geleiding, de groene LED D5 blijft gedoofd.
Onder normale omstandigheden, bij een voldoende grote koelplaat, zal een temperatuur van 75°C nooit worden bereikt. In figuur 2 ziet u die normale omstandigheden geïllustreerd: de vermogensdissipatie Pd/Po max van een klasse B-versterker, uitgezet tegen de mate van uitsturing, Po/Po max, waarbij Po het uitgangsvermogen is. De grafiek geldt voor sinusvormige uitsturing; de invloed van de ruststroom op de dissipatie is verwaarloosd. We zien dat de hoogste temperatuur niet bij volle uitsturing optreedt, maar bij ca. 40%-uitsturing (ter vergelijking: bij een klasse A-eindversterker is de dissipatie maximaal zonder uitsturing en minimaal bij volledige uitsturing).
Figuur 2.
Tot zover de normale omstandigheden. Onder abnormale omstandigheden kan de dissipatie, met de bijbehorende koelplaat-temperatuur, hoog oplopen. Bij een kortgesloten uitgang bijvoorbeeld is Po nul; de uitgangswisselstroom echter is verre van nul en het volledige door de eindtrap opgenomen (hoge) voedingsvermogen gaat in warmte op.
Ziedaar de achtergrond van T1. Indien we aannemen dat een extreem hoge koelplaat-temperatuur het gevolg is van een op de versterker-uitgang aangesloten extreem laagohmige belasting, kan T1, die geleidt bij een temperatuur van 75°C en hoger, worden gebruikt om die belasting van de versterkeruitgang te ontkoppelen. Indien men de kollektor van T1 namelijk verbindt met de basis van T5 van de inschakel-vertraging en DC-beveiliging (Elektuur, januari 1983), zal het door T5 gestuurde luidspreker-relais afvallen. De print van de koelplaat-termicator (figuur 3) is klein en probleemloos op te bouwen. De temperatuursensors D1 en D2 moeten met de grote platte kant op de te bewaken koelplaat worden gelijmd. Monteer D1 en D2 op enige afstand van elkaar en in de buurt van de eindtorren; daar is de temperatuur het hoogst. Indien men de beide kanalen van een stereo-versterker (bijv. de stereouitvoering van de Crescendo uit Elektuur dec. '82) apart wil bekijken kan men de termicator-schakeling geheel of gedeeltelijk dubbel uitvoeren. Een gedeeltelijke verdubbeling houdt in dat D3, D4, D5 en R12 eenmaal worden uitgevoerd; de LED's worden gestuurd uit de parallel geschakelde transistoren T4, resp. T3, resp. T2. In dat geval bepaalt de hoogste van twee koelplaat-temperaturen welke van de drie LED's oplicht.
Figuur 3.
| R1 | 22k |
| R2 | 5k6 |
| R3,R 12 | 820 Ω |
| R4 | 220 Ω |
| R5 | 180 Ω |
| R6 | 470 Ω |
| R7 | 4k7 |
| R8,R9,R10,R11 | 15 k |
| D1,D2 | LM335 (National Semiconductor) |
| D3 | LED rood |
| D4 | LED oranje (geel) |
| D5 | LED groen |
| T1,T2,T3,T4 | BC547B |
| IC1,IC2 | 3140 |
| EPS 83563 |
Het is betrekkelijk eenvoudig om, indien dat gewenst wordt, de oranje-en de rood-temperatuur te wijzigen. Uit de temperatuur volgt de referentiespanning van een komparator volgens de formule:
Met de zes weerstanden R2 ... R7 is het mogelijk om de twee referentiespanningen zeer nauwkeurig vast te leggen.