功放設(shè)計中的檢測及保護(hù)電路

3 功率放大器的保護(hù)模型
通過對各種功放的保護(hù)電路分析，一個完整保護(hù)電路基本上可以通過如圖1所示的模型進(jìn)行描述。該模型由以下幾部分構(gòu)成：
(1)狀態(tài)監(jiān)測部分。通過傳感器實時跟蹤相關(guān)狀態(tài)的變化，為保護(hù)提供實時數(shù)據(jù)；
(2)比較判斷部分。讓來自狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的保護(hù)／告警／恢復(fù)門限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)到告警顯示、保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或者通過通信口上報后臺等；
(3)保護(hù)執(zhí)行部分。根據(jù)來自比較判斷的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的保護(hù)動作。保護(hù)執(zhí)行動作就是狀態(tài)異常時，執(zhí)行保護(hù)：狀態(tài)恢復(fù)正常時，解除保護(hù)即自恢復(fù)。
此模型的基本工作原理為：狀態(tài)監(jiān)測部分通過傳感器實時跟蹤功率放大器相關(guān)狀態(tài)變化，并將反映該變化的數(shù)據(jù)傳給比較判斷部分；比較判斷部分對檢測得到的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的告警、保護(hù)門限、自恢復(fù)門限進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，輸出命令至保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(tǒng)的保護(hù)電路模型，即按該模型去設(shè)計保護(hù)電路能夠達(dá)到目的，但是實際應(yīng)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(gòu)成。比如限幅器件的本身特性就包含了狀態(tài)檢測、判斷比較、執(zhí)行保護(hù)，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(fù)電流保護(hù)器件等。

4 功放的狀態(tài)監(jiān)測
功率放大器的狀態(tài)監(jiān)測是功放保護(hù)設(shè)計的一個非常重要的環(huán)節(jié)，能否正確、有效、及時檢測出狀態(tài)變化，是能否有效進(jìn)行保護(hù)的關(guān)鍵。
4．1 狀態(tài)監(jiān)測分類
功率放大器有很多狀態(tài)，但根據(jù)系統(tǒng)保護(hù)設(shè)計方面的需求，并非對每個狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，而是對一些關(guān)鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測。根據(jù)監(jiān)測的狀態(tài)的不同，將狀態(tài)監(jiān)測分類為：
(1)激勵狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測輸入功率變化；
(2)電流流狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測功放的工作電流變化；
(3)電壓狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)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(tài)監(jiān)測，監(jiān)測功放輸出負(fù)載匹配情況；
(5)增益狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測整個功放的增益變化；
(6)輸出功率狀態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測功放的輸出功率變化；
(7)溫度／熱狀態(tài)檢測，監(jiān)測功率的溫度和熱變化。
4．2 狀態(tài)監(jiān)測的檢測電路
功率放大器的狀態(tài)監(jiān)測是通過各種檢測電路實現(xiàn)的，實現(xiàn)上述狀態(tài)監(jiān)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(tài)監(jiān)測、匹配狀態(tài)監(jiān)測、輸出功率狀態(tài)監(jiān)測、增益狀態(tài)檢測的基本檢測單元；
而功率檢測電路根據(jù)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(luò)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(yīng)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(chǔ)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(luò)調(diào)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(yīng)用比較多的電路是基于AD公司的AD8361、AD8362等電路。
根據(jù)檢測電路輸入和輸入的對應(yīng)關(guān)系，可將功率檢測電路分為：a．對數(shù)功率檢測電路，即檢波輸出電平與輸入功率的對數(shù)呈線性變化關(guān)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(guān)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(tài)監(jiān)測、電壓狀態(tài)監(jiān)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(jìn)行電流狀態(tài)監(jiān)測。目前電流檢測電路應(yīng)用比較多的是霍爾電路，尤其是大電流檢測。