BOSTON HPS 8WI 有源低音炮电路原理分析及维修实例

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BOSTON  HPS 8WI 有源低音炮电路原理分析及维修实例
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BOSTON（波士顿）是欧美中高端音箱品牌，2005年后被D&M（天龙·马兰士）集团公司收购。HPS 8WI就是一款由波士顿负责设计，天龙·马兰士在中国代工工厂生产的无线有源低音炮。本文介绍该型号有源低音炮整机电路原理（含实测电路图）及维修实例。由于波士顿系列低音炮的电路设计具有通用性，故本低音炮的电路分析也适用于波士顿其他多个型号的低音炮。

一 前置板 (适用于BOSTON音箱型号：HPS 8WI、HPS 10SE、HPS10HO、HPS12HO)


   线路输入：信号由L、R端口输入后经过R216、R217混合后输入运放U201(B)缓冲。
无线输入：无线音频模块解码后的音频信号分全频或低音2路由P1A插座输入：1路全频信号经过运放U201(C)缓冲后经过R256后输入运放U201(B)缓冲。另1路低音信号经过运放U201(D)缓冲后经过R258输入。
低音输入：信号由LFE端口经过R230输入。


低音转折频率选择电路：由运放U201(B)缓冲后的全频信号输入运放U202(A)缓冲。信号由运放U202(B)与外围元件组成的低通电路滤除中高频信号，再经过由运放U202(D)与外围元件（包括电位器VR200）组成频率可调的低通电路选择低音信号的转折频率（40-180HZ）。
均衡电路：由经过运放U202(B)与运放U202(D)低通电路滤波后的低音信号和由R258过来的纯低音信号或R230过来的纯低音信号输入运放U203(A)缓冲，信号由运放U203(B)与外围元件组成的高通电路滤除超低频信号（滤除喇叭不能出声的信号，以防功放及喇叭过载失真），信号再经过由运放U202(C)与外围元件组成的低通电路滤波（本低通电路通带内频响曲线不平坦，用于调整低音炮音色音质），信号再由运放U203(C)缓冲输出。
相位选择电路：由运放U203(C)缓冲输出的信号输入由运放U204(D) 与外围元件（包括开关S203）组成的相位选择电路选择低音信号的相位（开关S203合上时，运放U204(D)反向放大；开关S203断开时，运放U204(D)正向放大）。信号再经过音量电位器VR201调整音量后输入压限板。
自动静噪电路：有信号输入时，由R249过来的全频信号或R250过来的低音信号输入运放U204(A)放大，放大后的信号经过D216整流后驱动Q204及Q205饱和导通，C233被充电为高电位。运放U204(B)的正输入端由R260及D215限制电压在0.6V，运放U204(B)的负输入端接静噪选择开关S204。S204开关有3个位置：S204打在MUTE位置时，运放U204(B)的负输入端经过R266接低电平，而正输入端由R260及D215限制电压在0.6V，运放输出端输出正电压，指示灯D209指示待机（红灯）；MUTE输出端有高电平输出。S204打在ON位置时，运放U204(B)的负输入端经R267接高电平，而正输入端由R260及D215限制电压在0.6V，运放输出端输出负电压，指示灯D209指示开机（绿灯）；MUTE输出端无电压输出。S204打在AUTO（自动）位置时, 运放U204(B)的负输入端电压由C233的电压决定，而正输入端由R260及D215限制电压在0.6V，在有音频信号输入而C233有高电平时，运放输出端输出负电压，指示灯D209指示开机（绿灯）；MUTE输出端无电压输出；无音频信号输入故C233无高电平时，则反之。

二 .压限板 (适用于BOSTON音箱型号：MCS100、MCS130、HPS 8WI、HPS 10SE、HPS10HO、HPS12HO)


音量电位器过来的低音信号输入运放U03缓冲，低音信号再经过运放U02(A)放大。运放U02(A)放大后的低音信号：一路经过运放U02(B)缓冲放大后输出压限板；一路输入运放U02(C)的负输入端、 运放U02(D)的正输入端。而运放U02(C)的正输入端接有偏压（-54V经R63与R64的分压值）、 运放U02(D)的负输入端接有偏压（+54V经R61与R62的分压值）。输入运放U02(C)的负输入端的音频电压与运放U02(C)的正输入端接有的负偏压比较，若输入运放U02(C)的负输入端的音频电压低于运放U02(C)的正输入端接有的负偏压时，U02(C)的输出端输出高电平。输入运放运放U02(D)的正输入端的音频电压与运放U02(D)的负输入端接有的正偏压比较，若输入运放U02(D)的正输入端的音频电压高于运放U02(D)的负输入端接有的正偏压时，U02(D)的输出端输出高电平。U02(C)、U02(D)的输出端输出的高电平经D21、D22、R66、D25、R70后驱动Q7的G极，使得Q7的D、S极间等效电阻降低。以此降低输入运放U02(A)的负输入端的信号电平。所以, U02(A)输出端输出的低音电平越高，则U02(C)、U02(D)的输出的控制电平越高，使得Q7的D、S极间等效电阻越低，结果使得输入运放U02(A)的负输入端的信号电平越低，达到压缩限制低音最大电平的目的。而R69、C31、R68接有-15V,其取值与R63与R64及R61与R62的的取值决定音箱的最大不削波电平。而D23、R79、R80及D24、R81、R82也是起到限幅的作用。压限板使低音炮在小音量时低音充足，在大音量时则可减少低音的削波失真。

三 功放板


本音箱功放是D类功放电路，工作于开关状态，具有150w（RMS）输出功率。功放电路没有采用常见的D类功放集成电路，采用的是分立元件构成的电路。
运放IC1（B）与外围元件组成方波发生电路，产生100KHZ频率的方波信号。输入到功放板的低音音频信号以及运放IC1（B）产生的方波信号在运放IC1（A）的负输入端混合，运放IC1（A）的输出端输出调制后的开关方波信号给对称互补功放电路。
Q2、Q4、Q5、Q6、Q10与Q3、Q7、Q8、Q9、Q11组成对称互补功放电路。与一般功放电路不同的是，功放管不是工作在AB类线性状态下，而是工作在D类开关状态下。Q2、Q4、Q5、Q6、Q10输出开关方波的正半波，Q3、Q7、Q8、Q9、Q11输出开关方波的负半波。功放管Q10、Q11输出的开关方波电压经C18、L、C19滤波后，输出音频电压给喇叭。

四 电源及保护板(适用于BOSTON音箱型号：MCS130、PS 8、PS 10、PS12)


电源：变压器的高压侧绕组为110V，变压器的低压侧2个绕组为交流双40V和双20V。双40V经D01整流、C03、C04滤波后输出正负54V供应功放电路。双20V经D02整流、C05、C06滤波后输出正负28V。正负28V经Q01、Q02稳压后输出正负15V供应运放电路。正28V还供应喇叭保护继电器电路。
   过流保护：供应功放的正负54V线路中串有R14、R15检测电阻。当功放电路过流时，R14、R15电阻上的压降也变大，使得Q09、Q07的BE极之间电流也增大。当Q09 的BE极之间电流大到使得Q09的CE极之间饱和导通时，Q09的C极输出高电平。Q08的B极变为高电平，使得Q08的CE极饱和导通，将Q16的B极下拉为低电平，又使得Q16的CE极饱和导通，Q16的C极输出高电平。当Q07的 BE极之间电流大到使得Q07的CE极之间饱和导通时，Q07的C极输出负电压，将Q16的B极下拉为低电平，又使得Q16的CE极饱和导通，Q16的C极输出高电平。
   中点保护：功放输出的电压经R31、C15、C16滤波后加到Q12、Q13的B极。一般正常情况下，功放输出的中点电压为0V。当功放异常，输出的中点电压为正电压时，高电平加到Q12的B极。使得Q12的CE极之间饱和导通，将Q16的B极下拉为低电平，又使得Q16的CE极饱和导通，Q16的C极输出高电平。当功放异常，输出的中点电压为负电压时，负电压加到Q13的B极。使得Q13的CE极之间饱和导通，将Q14的B极下拉到地，又使得Q14的CE极饱和导通，Q14的C极变为为负电压。也将Q16的B极下拉为低电平，又使得Q16的CE极饱和导通，Q16的C极输出高电平。
    温度保护：在功放散热片上紧贴有三极管Q11，正常温度下Q11的CE极截至，当温度过高时，热量使得Q11的CE极饱和压降变小，CE极之间等效电阻变低。当Q11的CE极之间等效电阻小到使得Q10的BE极之间电压大于0.6V,， Q10的BE极电流使得Q10的CE极饱和导通。也将Q16的B极下拉为低电平，又使得Q16的CE极饱和导通，Q16的C极输出高电平。
    开关机防冲击保护：接通电源开机时，由于R09和C11的取值较大，+28V电压经R09和C11充电延时后，才使得Q04、Q03的CE极饱和导通后给喇叭保护继电器供电，使喇叭避开开机时的冲击。而变压器低压绕组经D08、R12给C12充电后，C12有19V电压。工作时，C11电压为5.6V+0.6V。C12电压比C11高，所以C11的电荷不会经D07、R11放掉，工作时继电器不会失电。
断电关机时，由于C12容量很小，C12的电荷立即放掉。C11电压比C12高，C11存的电荷就通过D07、R11放掉。C11为低电平使得Q04、Q03的CE极立即截至，停止给喇叭保护继电器供电，使喇叭避开关机时的冲击。                                                     
     共用部分：过流保护、中点保护、温度保护，均是在保护动作时使得Q16的C极输出高电平。此高电平经过D11使得Q17的DS极导通，使得压限板、前级板过来输往功放板的低音信号下拉到地而静噪；经过D15使得功放板静噪输入端也为高电平，功放板也为静噪状态。此高电平也使得Q15、Q05的CE极饱和导通，C11变为低电平使得Q04、Q03的CE极立即截至，停止给喇叭保护继电器供电，在上述保护动作时断开喇叭与功放电路的连接。
    直流伺服：功放板的中点直流电压值经R51输入运放U01，经过U01与外围元件组成的直流伺服电路放大后的，重新输入功放板低音信号输入端，由于功放板是纯直流电路，输入端是反向输入端，所以直流伺服电路起的是反向校正作用，稳定功放的中点电压接近0V。
静噪控制：自动静噪电路在静噪状态时，过来的静噪信号加到Q18的B极，使得Q18的CE极饱和导通，将直流伺服电路的信号下拉到地，关闭直流伺服的工作；静噪信号还经过D12加到功放静噪输入端，使功放板也处于静噪状态。

维修实例
1   一台该型号低音炮，由于误接220V电源，导致不开机。将烧断的保险丝换新后，把音箱接在110V电源上，保险丝仍旧烧断。看来，电路有严重故障。
拔下变压器到线路板的连线，单独给变压器供电，测得变压器输出电压均正常。测量电源板，发现功放主电压—54V对地短路。测量功放管正常。仔细排查出是—54V主电压的C02  0.1UF瓷片滤波电容击穿短路，用耐压100V的0.1UF瓷片电容代换后，音箱恢复正常工作。

2   一台该型号低音炮，与一台回音壁主音箱配合使用。由于回音壁功放喇叭灵敏度较高，觉得本低音炮的低音效果不明显。
   在低音炮的前置板运放的各个耦合电容并联上正常好的电解电容做试验，结果是原机各路运放及耦合电容均正常。看电路可知，前级板各级运放都无增益，只有压限板的运放和功放板的运放才有增益。增加低音炮音量的办法可以改变压限板和功放板的增益。由于功放板是D类功放，改动后担心不稳定，所以决定改压限板的增益。
    具体做法：将R72由9.5K改为1.5K，这样U02(A)的增益是原来的5倍（原来120k/10K=12倍，改后120K/2K=60倍）。另外，由于U02(A)的增益由U02(C) U02(D)及Q7动态控制，所以，改后实际效果较好。

云贵桂粤

谢谢分享~

雄歌音响

谢谢楼主分亨，