功放設計中的檢測及保護電路

3 功率放大器的保護模型
通過對各種功放的保護電路分析，一個完整保護電路基本上可以通過如圖1所示的模型進行描述。該模型由以下幾部分構成：
(1)狀態監測部分。通過傳感器實時跟蹤相關狀態的變化，為保護提供實時數據；
(2)比較判斷部分。讓來自狀態監測的數據與預設的保護／告警／恢復門限進行比較，根據比較結果輸出相應的數據到告警顯示、保護執行機構或者通過通信口上報后臺等；
(3)保護執行部分。根據來自比較判斷的數據做出相應的保護動作。保護執行動作就是狀態異常時，執行保護：狀態恢復正常時，解除保護即自恢復。
此模型的基本工作原理為：狀態監測部分通過傳感器實時跟蹤功率放大器相關狀態變化，并將反映該變化的數據傳給比較判斷部分；比較判斷部分對檢測得到的數據與預設的告警、保護門限、自恢復門限進行比較，根據比較結果，輸出命令至保護執行機構或者告警顯示部分，另外將信息通過通信口上報后臺。

以上是一個完整、系統的保護電路模型，即按該模型去設計保護電路能夠達到目的，但是實際應用中很多并非有一個如上完整的模型而只有其中幾部分，甚至有時只是單個器件構成。比如限幅器件的本身特性就包含了狀態檢測、判斷比較、執行保護，只不過是這些過程不是靠其他器件完成，而是靠器件本身的特性完成的。類似的器件還有鉗位二極管、壓敏電阻、PPTC(polymeric positivetemperature coeffic-ient)自恢復電流保護器件等。

4 功放的狀態監測
功率放大器的狀態監測是功放保護設計的一個非常重要的環節，能否正確、有效、及時檢測出狀態變化，是能否有效進行保護的關鍵。
4．1 狀態監測分類
功率放大器有很多狀態，但根據系統保護設計方面的需求，并非對每個狀態進行狀態監測，而是對一些關鍵狀態進行檢測。根據監測的狀態的不同，將狀態監測分類為：
(1)激勵狀態監測，監測輸入功率變化；
(2)電流流狀態監測，監測功放的工作電流變化；
(3)電壓狀態監測，監測功率放大器的功率管或者其他電路的某些電壓變化；
(4)匹配配狀態監測，監測功放輸出負載匹配情況；
(5)增益狀態監測，監測整個功放的增益變化；
(6)輸出功率狀態監測，監測功放的輸出功率變化；
(7)溫度／熱狀態檢測，監測功率的溫度和熱變化。
4．2 狀態監測的檢測電路
功率放大器的狀態監測是通過各種檢測電路實現的，實現上述狀態監測的檢測電路有：
(1)功率檢測電路。功率檢測電路可用作激勵狀態監測、匹配狀態監測、輸出功率狀態監測、增益狀態檢測的基本檢測單元；
而功率檢測電路根據要檢測的功率類型不同可分為：a．峰值功率檢測電路，反映載波包絡變化的功率檢測電路。目前比較成熟的峰值檢波電路模塊有AD公司的AD8313、AD8307等。AD8313的典型應用電路，如圖2所示；b．平均功率檢測電路，反映載波平均功率變化的功率檢測電路。平均功率檢測電路一般在峰值功率檢測的基礎上加上平滑濾波電路即可；c．RMS功率檢測電路，反映載波均方差功率變化的功率檢測電路。對于如CDMA等變包絡調制功率信號，RMS功率檢測電路能夠真實的反映其功率變化。目前應用比較多的電路是基于AD公司的AD8361、AD8362等電路。
根據檢測電路輸入和輸入的對應關系，可將功率檢測電路分為：a．對數功率檢測電路，即檢波輸出電平與輸入功率的對數呈線性變化關系的功率檢測電路。該電路適于檢測dB變化要求情況：b．線性功率檢測電路，即檢波輸出電平與輸入功率呈線性變化關系的功率檢測電路。該電路適于檢測W變化要求的情況。

(2)電壓取樣電路。電壓取樣電路可作為電流狀態監測、電壓狀態監測的基本電路。
(3)電流檢測電路。或者電路是檢測電流變化的基本電路。可以用電流檢測進行電流狀態監測。目前電流檢測電路應用比較多的是霍爾電路，尤其是大電流檢測。