Circuito protector para bocinas con 4 funciones. Diagrama, explicación y diseño.

Circuito de protección completa para cualquier tipo de bocina o subwoffer de hasta 200 Watts. Armarlo es fácil. 

Para los que estén dispuestos a agregar una protección igual de buena que la encontrada en equipos de sonido de gama alta en nuestros parlantes, aquí ofrezco un circuito diseñado para proteger nuestras bocinas de 4 típicos factores que las estropean: 

Cuando hablamos de equipos de sonido, está de sobra entender que las bocinas (parlantes) son una de las partes más importantes. Sobre todo si se trata de sistemas costosos de gama alta, pues su diseño y desempeño es el responsable de garantizar la calidad de sonido ofrecida por el circuito amplificador. Y por supuesto, el costo de dichas bocinas es proporcional a la calidad y potencia del sonido entregado. " Pues no es la misma música en unas bocinas económicas en comparación con unas profesionales.  Aun conectándolas en el mismo amplificador. Y aunque muchos amplificadores de sonido comerciales ya cuentan con sistemas de protección para cuidar las bocinas. muchísimos otros de gama media y baja no disponen de dichos sistemas que protegen a las bocinas de:

• La corriente directa. que normalmente ocurre cuando el circuito integrado amplificador se daña y termina por quemar el delicado bobinado de los altavoces.
• Los picos de tensión que ocurren con altas potencias y que, por segundos, sobrepasan el límite que soporta la bocina.
• El molesto “POP” que ocurre cuando se prende el amplificador.
• El segundo molesto “POP” de apagado, que ocurre cuando se apaga el amplificador. Este último no es tan común, pero a veces ocurre.

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Lo más extraño es que pese a que son la parte más importante de un equipo de sonido (obvio), la mayoría, si no es que ninguno de los fabricantes de equipos caseros de gama media, ofrezca una protección confiable para estos componentes, más allá del ofrecido por el circuito integrado amplificador dentro del equipo (CHIP). Lo cual es más mercadotecnia que garantía, pues cuando dicho circuito amplificador se daña, las primeras en recibir el daño colateral son las bocinas. Salvo, y otra vez, los equipos de gama alta, que ofrecen una seguridad adicional extra. Aunque es raro que ese tipo de equipos usen chips como amplificador principal.

DIAGRAMA ELECTRONICO PARA UN CIRCUITO PROTECTOR DE BOCINAS CON 4 FUNCIONES.

Diagrama esquemático del protector para bocinas, dividido por módulos para su explicación mas adelante.

CARACTERISTICAS ELECTRICAS DEL CIRCUITO:

• Alimentación del circuito: 12 volts 300 mA. 
• Potencia máxima de protección: Hasta 200 watts.
• Protección para un solo canal de Audio. (Subwoofers incuidos) próximamente una versión Estéreo.

El diseño del circuito protector está pensado, por el momento, para un solo canal de audio; incluidas esas enormes y costosas bocinas que vienen en equipos de sonido actuales. Me refiero a los Subwoofers. Pues este tipo de bocinas, son los que más daño sufren debido al tipo de frecuencias que manejan y la potencia. 

EXPLICACION DE FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO PROTECTOR.

El circuito está divido en 3 partes:

LA PRIMERA PARTE: Indicada dentro de la zona amarilla del diagrama, corresponde a la fuente de alimentación principal. Consta del típico puente rectificador con 4 diodos y sus respectivos condensadores de filtraje. Nada nuevo al respecto y no creo necesario dar detalles; salvo J1 que es un puente necesario para el diseño de la PCB. Fuera de esta nota, no creo necesario profundizar sobre esta parte del circuito. dicha fuente requiere 12 volts de CA con una intensidad de 500 miliamperios. Un típico trasformador de núcleo de ferrita que ofrezca esta tensión, será mas que suficiente para alimentar todo el circuito.

LA SEGUNDA PARTE: Indicada dentro de la zona azul del diagrama, se encarga de eliminar el POP de encendido y proteger contra CD a las bocinas, Además de cortar la señal de sonido cuando los cables de estas se juntan (entran en corto circuito).

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Funcionamiento de la sección azul:

El circuito comienza a limitar la corriente proveniente de la señal de audio, con R2 (10k). Y está calculada para funcionar con potencias de hasta 200watts, si la potencia de salida del amplificador es de mas de 200 watts, deberá usarse una resistencia de entre 15k y 22k. dicha señal llega al rectificador de onda completa compuestos por otros 4 diodos (D5, D6, D7, D8) y que se encargan de convertir la señal de corriente alterna de sonido, en corriente directa.  El transistor T1 funciona como interruptor, que al momento de presentarse un voltaje CD en las salidas de audio, carga el condensador de 220µF y acciona los transistores T2 y T3, que están con un arreglo Darlington, los cuales actúan como “Driver” de corriente, activando las bobinas del relé (relay-1). Este relé está en posición normalmente abierto. Cuando el circuito es alimentado, el relé entran en posición de normalmente cerrados y la bocina quedan conectados a las salidas del amplificador. El potenciómetro (POT1) sirve para aumentar o disminuir el tiempo de retardo de conexión de la salida al momento de encender el amplificador, evitando el molesto “POP” que produce el amplificador al encender, mientras se cargan los condensadores. Además, se protegen los parlantes de voltajes que se producen en las salidas al momento del encendido, ya que el amplificador debe estabilizarse antes de enviar señal a los parlantes.

LA TERCERA PARTE: Indicada dentro de la zona roja del diagrama, es la que se encarga de evitar el  “POP”: El de apagado.

Funcionamiento de la sección Roja:

Cuando se apaga el amplificador, se produce este “POP” por la descarga de los condensadores de la fuente que lo alimenta, que siempre son de un valor muy alto. Para evitar esto, es necesario desconectar la señal de la bocina con el relé (RELAY1)  lo más rápido posible, antes de que este “POP” ocurra y así, obtener un apago silencioso. Para esto, un segundo puente rectificador con un condensador de filtraje con un valor muy pequeño (C5), proporciona una señal de CD apenas suficiente para excitar la base de T4 con el arreglo de R10 y R11. El transistor tiene un arreglo de llave. Y mientras su base esté polarizada por la segunda fuente antes mencionada, actuara como un nodo más a tierra, permitiendo que la corriente del relé fluya por el colector y el emisor de dicho transistor.  Cuando el amplificador se apaga, la tensión de CD, cae machismo más rápido por este segundo puente rectificador, debido al muy bajo valor de su condensador de filtraje, que por el que alimenta al resto del circuito y al del amplificador mismo, entonces la base de T4 deja de excitarse y el transistor actúa como una “llave abierta”  obligando a que la tensión del relé disminuya más abajo de 5 volts, a causa de R8 y R9, que son de un valor muy bajo causando la desactivación inmediata del mismo, incluso cuando los demás condensadores aun estén descargándose. R8 y R9 suman 35 Ohms, y puse estas dos resistencias porque, hasta donde pude descubrir, 35 Ohm no es un valor comercial que se pueda encontrar en las tiendas de componentes.

La condición para que este segundo anti POP de apagado funcione, es que la alimentación de CA de 110v o 220v (dependiendo del pais) del trasformador de nuestro circuito protector, este en paralelo con la alimentación de CA del amplificador. Es decir, que cuando se apague la señal de CA del amplificador (ya sea 110 o 220v) también, y al mismo tiempo, se apague la señal de 12 volts de CA que alimentará a nuestro circuito. Pues si se apaga la alimentación de CA de amplificador y se deja la alimentación de CA de este circuito protector, no se evitará esté segundo “POP”.

Conexión en paralelo del circuito protector para evitar el POP de apagado.

La placa de circuito impreso (PCB) junto con la identificación de componentes, tiene medidas de 10 cmts x 5 cmts.  Y está lista para trasferir a la placa fenólica:

Plantillas para PCB del circuito protector de bocinas 200W.

Pueden descargar los archivos con todo lo necesario para poder construir el circuito desde el siguiente link:

ARCHIVO CON PLANTILLAS PARA IMPRIMIR PCB DE CIRCUITO PROTECTO DE BOCINAS.:

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El archivo de descarga contiene las hojas para impresión de la plantilla del circuito protector de bocinas.

Como recomendación: Si piensan usar el circuito protector en bocinas o woffers de mas de 150 watts, estañen las pistas que que llevan la señal de sonido. garantiza manejar esas potencias sin riesgo de que se "abran" a causa de algún corto circuito o por la misma potencia que se este manejando.

Pistas estañadas en el PCB para manejar potencias grandes.

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