功放设计中的检测及保护电路

3 功率放大器的保护模型
通过对各种功放的保护电路分析，一个完整保护电路基本上可以通过如图1所示的模型进行描述。该模型由以下几部分构成：
(1)状态监测部分。通过传感器实时跟踪相关状态的变化，为保护提供实时数据；
(2)比较判断部分。让来自状态监测的数据与预设的保护／告警／恢复门限进行比较，根据比较结果输出相应的数据到告警显示、保护执行机构或者通过通信口上报后台等；
(3)保护执行部分。根据来自比较判断的数据做出相应的保护动作。保护执行动作就是状态异常时，执行保护：状态恢复正常时，解除保护即自恢复。
此模型的基本工作原理为：状态监测部分通过传感器实时跟踪功率放大器相关状态变化，并将反映该变化的数据传给比较判断部分；比较判断部分对检测得到的数据与预设的告警、保护门限、自恢复门限进行比较，根据比较结果，输出命令至保护执行机构或者告警显示部分，另外将信息通过通信口上报后台。

以上是一个完整、系统的保护电路模型，即按该模型去设计保护电路能够达到目的，但是实际应用中很多并非有一个如上完整的模型而只有其中几部分，甚至有时只是单个器件构成。比如限幅器件的本身特性就包含了状态检测、判断比较、执行保护，只不过是这些过程不是靠其他器件完成，而是靠器件本身的特性完成的。类似的器件还有钳位二极管、压敏电阻、PPTC(polymeric positivetemperature coeffic-ient)自恢复电流保护器件等。

4功放的状态监测
功率放大器的状态监测是功放保护设计的一个非常重要的环节，能否正确、有效、及时检测出状态变化，是能否有效进行保护的关键。
4．1 状态监测分类
功率放大器有很多状态，但根据系统保护设计方面的需求，并非对每个状态进行状态监测，而是对一些关键状态进行检测。根据监测的状态的不同，将状态监测分类为：
(1)激励状态监测，监测输入功率变化；
(2)电流流状态监测，监测功放的工作电流变化；
(3)电压状态监测，监测功率放大器的功率管或者其他电路的某些电压变化；
(4)匹配配状态监测，监测功放输出负载匹配情况；
(5)增益状态监测，监测整个功放的增益变化；
(6)输出功率状态监测，监测功放的输出功率变化；
(7)温度／热状态检测，监测功率的温度和热变化。
4．2 状态监测的检测电路
功率放大器的状态监测是通过各种检测电路实现的，实现上述状态监测的检测电路有：
(1)功率检测电路。功率检测电路可用作激励状态监测、匹配状态监测、输出功率状态监测、增益状态检测的基本检测单元；
而功率检测电路根据要检测的功率类型不同可分为：a．峰值功率检测电路，反映载波包络变化的功率检测电路。目前比较成熟的峰值检波电路模块有AD公司的AD8313、AD8307等。AD8313的典型应用电路，如图2所示；b．平均功率检测电路，反映载波平均功率变化的功率检测电路。平均功率检测电路一般在峰值功率检测的基础上加上平滑滤波电路即可；c．RMS功率检测电路，反映载波均方差功率变化的功率检测电路。对于如CDMA等变包络调制功率信号，RMS功率检测电路能够真实的反映其功率变化。目前应用比较多的电路是基于AD公司的AD8361、AD8362等电路。
根据检测电路输入和输入的对应关系，可将功率检测电路分为：a．对数功率检测电路，即检波输出电平与输入功率的对数呈线性变化关系的功率检测电路。该电路适于检测dB变化要求情况：b．线性功率检测电路，即检波输出电平与输入功率呈线性变化关系的功率检测电路。该电路适于检测W变化要求的情况。

(2)电压取样电路。电压取样电路可作为电流状态监测、电压状态监测的基本电路。
(3)电流检测电路。或者电路是检测电流变化的基本电路。可以用电流检测进行电流状态监测。目前电流检测电路应用比较多的是霍尔电路，尤其是大电流检测。