CN101425680A

CN101425680A - 一种过激励保护方法和电路

Info

Publication number: CN101425680A
Application number: CNA2008102393029A
Authority: CN
Inventors: 孙果英; 蒋岳忱
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2009-05-06

Abstract

本发明公开了一种过激励保护电路，由耦合器、功率检测模块、电压比较模块、开关/衰减模块和延时模块组成。耦合器将输入的主信号的一部分进行耦合，得到功率信号传输给功率检测模块；功率检测模块将功率信号的幅度转化为相应的电压提供给电压比较模块；电压比较模块将接收到的电压与设置的门限电压进行比较，以产生控制信号；开关/衰减模块根据控制信号的高低电平控制链路的导通和断开，从而实现对后级设备的保护。延时模块，用于根据耦合器、功率检测模块和电压比较模块的响应时间总和设置延时时间，防止主信号在控制信号之前到达开关/衰减模块。本发明还公开了一种过激励保护方法，以达到在过激励保护时响应迅速、稳定性高和应用灵活的目的。

Description

一种过激励保护方法和电路

技术领域

本发明涉及电子设备的过激励保护技术，尤其涉及一种对电子设备的过激励保护方法和电路。

背景技术

任何电子设备和器件对供电电压、电流及输入信号都有一定的承受能力，在过压、过流或过激励的情况下很容易损坏。传统的保护电路对电子设备和器件的供电做过压和过流保护的较多，而对过激励的保护措施则较少。通常的过激励保护主要分为全硬件方式和软硬结合的方式。

全硬件保护中传统的保护方法是采用限幅器作为保护电路，限幅器由两个PIN二极管组成。如图1所示，将限幅器并联到信号链路上，A点与电路相连，B、C点接地，当链路上的功率很大的时候，反应到限幅器上就是AB或者CA上的电压较高；当这个电压超过二极管的导通电压时，二极管会导通，从而达到控制链路上的信号功率的目的。在A、C点加上不同的正电压，可以改变对链路上信号通过的最大值。但是，限幅器的限幅特性会因二极管的导通特性有差异而存在不确定性，而且这种保护电路也无法灵活设置保护门限。

传统的软硬结合的过激励保护方式，如图2所示，保护电路由检波模块21、信号处理模块22和开关23这三个主要功能模块组成。检波模块21检测输入信号P_in的大小，并输出一个与P_in大小一一对应的电压值V_ctrl上报到信号处理模块22；信号处理模块22根据链路允许的最大功率值对上报的V_ctrl进行运算处理，并输出控制信号S_ctrl给开关23；开关23根据V_ctrl控制链路开关或者链路的衰减状态以达到对设备保护的目的。这其中各个功能模块实现的方式不同，就产生了不同的保护电路，而在传统的保护电路中，信号处理模块的功能通常由软件来实现。例如，现有技术中提到的一种功率器件的保护方法，功率比较模块对输入信号和门限信号进行比较，输出保护信号；逻辑计数器以固定的时钟周期对比较模块输出的保护信号进行计数，当数据器溢出时，输出off信号控制开关断开，保护后级器件。这类采用硬件方式获取信号能量，由软件方式将能量值与门限值进行比较计算，然后由软件发出控制指令来控制开关状态的保护方式，其结构比较复杂，器件较多，不易做成一个通用的装置，应用不方便，而且对过激励信号的响应慢。另外，软硬件结合的保护方法不适合需要快速响应的器件保护，例如一般功率放大器在过激励情况下，几百纳秒的时间就会导致功放损坏，而软硬件结合的保护方法很难达到在几百纳秒做出响应的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种过激励保护方法和电路，以达到在过激励保护时响应迅速、稳定性高和应用灵活的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种过激励保护电路，该电路包括：耦合器、功率检测模块、电压比较模块、开关/衰减模块和延时模块；其中，

所述耦合器，用于将从输入端口输入的主信号的一部分进行耦合，得到功率信号，并将所述功率信号传输给所述功率检测模块；

所述功率检测模块，用于根据所述耦合器提供的功率信号，将信号幅度转化为相应的电压提供给所述电压比较模块；

所述电压比较模块，用于将来自所述功率检测模块的电压信号与设置的门限电压进行比较，以产生低电平或高电平的控制信号传递给所述开关/衰减模块；

所述开关/衰减模块，用于根据来自所述电压比较模块的控制信号，控制链路的断开和导通

所述延时模块，用于根据所述耦合器、功率检测模块和电压比较模块的响应时间总和设置延时时间，防止所述主信号在控制信号之前到达所述开关/衰减模块。

所述电路进一步包括设置端口，连接所述电压比较模块，用于设置所述门限电压。

所述功率检测模块由宽带、大动态范围的功率检测芯片及相应的***电路组成。

所述电压比较模块为迟滞电压比较器结构。

本发明还提供了一种过激励保护方法，该方法包括：

耦合器对输入主信号的一部分进行耦合，得到功率信号，并将所述功率信号传输给功率检测模块；

所述功率检测模块将接收的功率信号的信号幅度转化为相应的电压提供给电压比较模块；

所述电压比较模块将得到的电压与设置的门限电压进行比较，以产生低电平或高电平的控制信号传递给开关/衰减模块；

所述开关/衰减模块根据所述低电平或高电平的控制信号，控制链路的断开和导通。

该方法进一步包括：根据所述耦合器、功率检测模块和电压比较模块的响应时间总和设置延时时间，防止所述主信号在控制信号之前到达所述开关/衰减模块。

所述将得到的电压与设置的门限电压进行比较，以产生低电平或高电平的控制信号，具体包括：

当所述得到的电压大于门限电压时，产生低电平的控制信号；当所述得到的电压小于门限电压时，产生高电平的控制信号。

所述耦合在低频段通过电阻耦合的方式实现，在高频段通过微带线的方式实现。

本发明所提供的过激励保护方法和电路，将各个功能模块全部是由硬件来实现，所有功能模块都集成到一个通用的封装内，使得本发明的过激励保护电路具有很强的通用性，配置好***的驱动后串联到信号链路上即可方便使用，并能用于多种链路的保护。另外，将各个功能模块集成到一个封装，不仅能更好的确保保护链路的一致性和稳定性，还能确保保护电路具有灵活方便的特点。各功能模块采用全硬件的方式实现，保证了过激励保护电路的快速响应；门限电压可以根据实际需要进行设置，确保保护电路的更灵活应用。

附图说明

图1为现有技术中限幅器的组成结构示意图；

图2为现有技术中软硬结合的保护电路结构示意图；

图3为本发明一种过激励保护电路的组成结构示意图；

图4为本发明一种过激励保护方法的流程图；

图5为本发明电压比较模块的电路结构示意图；

图6为本发明电压比较模块的电压传输特性曲线的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。

本发明所提供的一种基于全硬件的过激励保护电路，如图3所示，主要由耦合器31、功率检测模块32、电压比较模块33、开关/衰减模块34、延时模块35和三个端口Port1、Port2和Port3组成。

其中，耦合器31，用于将从Port1输入的主信号P_in的一部分进行耦合，得到功率信号P_coup，并将得到的功率信号P_coup传输给功率检测模块32。需要指出的是，在满足保护电路精确作用的条件下，耦合度尽量取上限，因为耦合度越大，对主信号功率的影响就越小。对P_in的一部分进行耦合，而不是对P_in的全部进行耦合，目的是为了不影响P_in的能量。耦合器31在低频段(小于2GHz)可以用电阻耦合的方式实现，在高频段可以用微带线的方式实现。

功率检测模块32，连接耦合器31，用于根据耦合器31提供的功率信号P_coup，将信号幅度(dBm)转化为相应的电压V_out提供给电压比较模块33。功率检测模块32由宽带、大动态范围的功率检测芯片及相应的***电路组成，功率检测芯片输出的电压V_out和输入的信号幅度在一定范围内存在一定的线性对应关系。

电压比较模块33，连接功率检测模块32，用于将来自功率检测模块32的电压信号中的电压值V_out与设置的门限电压V_ref进行比较，如果电压信号中的电压值V_out大于门限电压V_ref，则输出低电平控制开关/衰减模块34断开链路，以保护后级设备；如果电压信号中的电压值V_out小于门限电压V_ref，则输出高电平控制开关/衰减模块34导通链路，以保证信号正常通过。

开关/衰减模块34，连接电压比较模块33，用于根据来自电压比较模块33的低电平或高电平的控制信号V_ctrl，控制链路的断开和导通，以实现对后级设备的保护。

延时模块35，连接耦合器31和开关/衰减模块34，用于根据耦合器31、功率检测模块32和电压比较模块33的响应时间总和来设置延时时间，以防止链路的主信号P_in在控制信号V_ctrl之前到达开关/衰减模块34。

三个端口中，Port1为主信号P_in的输入端口，Port2为主信号P_out的输出端口，Port3为门限电压V_ref的设置端口，通过Port3可以根据实际需要灵活设置门限电压V_ref的大小，从而实现更灵活的过激励保护。

需要指出的是，本发明的过激励保护电路中的各个功能模块全部是由硬件来实现的，所有功能模块都集成到一个通用的封装内，使得本发明的过激励保护电路具有很强的通用性，配置好***的驱动后串联到信号链路上即可方便使用，并能用于多种链路的保护。另外，将各个功能模块集成到一个封装，不仅能更好的确保保护链路的一致性和稳定性，还能确保保护电路具有灵活方便的特点。

下面结合图3所示的过激励保护电路，对其所实现的过激励保护方法进行详细阐述，如图4所示，本发明的过激励保护方法主要包括以下步骤：

步骤401，耦合器对输入主信号P_in的一部分进行耦合，得到功率信号P_coup，并将得到的功率信号P_coup传输给功率检测模块。

步骤402，功率检测模块将接收的功率信号P_coup的信号幅度转化为相应的电压_Vout提供给电压比较模块。

功率检测模块输出的电压V_out和输入的信号幅度在一定范围内存在一定的线性对应关系，因此功率检测模块只需根据功率信号P_coup的信号幅度查找线性对应关系，即可得到对应的电压V_out。

步骤403，电压比较模块将得到的电压值V_out与设置的门限电压V_ref进行比较，以产生低电平或高电平的控制信号V_ctrl传递给开关/衰减模块。

根据比较结果，如果V_out大于V_ref，则输出低电平控制开关/衰减模块断开链路，以保护后级设备；如果V_out小于V_ref，则输出高电平控制开关/衰减模块导通链路，以保证信号正常通过。

电压比较模块的电路结构，如图5所示，本发明的电压比较模块为迟滞电压比较器的结构，迟滞电压比较器有两个阈值电压：

V_{th 1} = \frac{R_{2}}{R_{2} + R_{1}} \times V_{ref} - \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}} \times U_{z} - - - (1)

V_{th 2} = \frac{R_{2}}{R_{2} + R_{1}} \times V_{ref} + \frac{R_{1}}{R_{1} + R_{2}} \times U_{z} - - - (2)

(1)、(2)两式中的

反应的是电压比较器的抗干扰能力，可以通过调整R₁和R₂的大小来设置抗干扰能力。实际应用中，R₁远小于R₂，因此V_th1和V_th2分别位于V_ref的两边，并且V_th1、V_th2与V_ref的差值约等于

U_z为稳压管的稳定电压。

结合图6所示电压比较模块的电压传输特性曲线进一步分析。由于功率检测模块输出的都是正电压，所以在设置V_ref时，其值也是一个大于零的值。如图6中实线箭头所示，在从电压比较模块输入的电压V_out由小变大的过程中，当V_out超过阀值电压V_th2时，V_ctrl输出由高电平变为低电平，控制链路断开，对后级设备起到保护作用；如图6中虚线箭头所示，在输入的电压V_out由大变小的过程中，当V_out低于阀值电压V_th1时，V_ctrl输出由低电平变为高电平，控制链路导通，确保信号的正常通过；当V_out位于V_th1与V_th2之间时，V_ctrl则不会发生变化。

步骤404，开关/衰减模块根据低电平或高电平的控制信号V_ctrl，控制链路的断开和导通，以实现对后级设备的保护。

如果开关/衰减模块接收到的是低电平的控制信号V_ctrl，则断开链路，使得后续从延时单元过来的主信号P_in无法从输出端口Port2输出，从而起到保护后级设备的作用；如果开关/衰减模块接收到的是高电平的控制信号V_ctrl，则控制链路导通，使得后续从延时单元过来的主信号P_in顺利从输出端口Port2输出，以保证信号的正常传输。

其中，延时模块的作用是根据耦合器、功率检测模块和电压比较模块的响应时间总和来设置延时时间，使得链路的主信号P_in在控制信号V_ctrl之后达到开关/衰减模块。只有这样，才能确保控制信号V_ctrl对主信号P_in输出的有效控制。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims

1、一种过激励保护电路，其特征在于，该电路包括：耦合器、功率检测模块、电压比较模块、开关/衰减模块和延时模块；其中，

所述开关/衰减模块，用于根据来自所述电压比较模块的控制信号，控制链路的断开和导通；

2、根据权利要求1所述过激励保护电路，其特征在于，所述电路进一步包括设置端口，连接所述电压比较模块，用于设置所述门限电压。

3、根据权利要求1或2所述过激励保护电路，其特征在于，所述功率检测模块由宽带、大动态范围的功率检测芯片及相应的***电路组成。

4、根据权利要求1或2所述过激励保护电路，其特征在于，所述电压比较模块为迟滞电压比较器结构。

5、一种过激励保护方法，其特征在于，该方法包括：

6、根据权利要求5所述过激励保护方法，其特征在于，该方法进一步包括：根据所述耦合器、功率检测模块和电压比较模块的响应时间总和设置延时时间，防止所述主信号在控制信号之前到达所述开关/衰减模块。

7、根据权利5所述过激励保护方法，其特征在于，所述将得到的电压与设置的门限电压进行比较，以产生低电平或高电平的控制信号，具体包括：

8、根据权利要求5所述过激励保护电路，其特征在于，所述耦合在低频段通过电阻耦合的方式实现，在高频段通过微带线的方式实现。