CN1242885A - 一种保护电路 - Google Patents
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Abstract
在功率放大器(1)中采用一种保护电路。它是通过限制功率放大器(1)的最大输出电流和使功率放大器(1)中的补偿电容(C1,C2,C3)迅速再充电,限制在功率放大器(1)过激励时功率放大器(1)中功耗的数量和持续时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种保护电路，更具体地说涉及这样一种保护电路，它用于保护用户线接口电路中的功率放大器，以防止在有关的电话线上例如由闪电触发引起的突然电压变化。
发明的背景
当突然的电压变化出现在功率放大器的输出端时，该功率放大器将被过激励并产生最大的输出电流和功率损耗直到所有功率放大器中的补偿电容已被再充电到在输出端出现的新电压时为止。这就导致功率放大器损坏。
在功率放大器中的电流限制以这样一个本身已知的方式来实现，即用一个电阻与放大器中的功率晶体管相串联。当在这样的一个电阻中的电流成为足够大时，引起晶体管导通以致驱动电流经该功率晶体管被分流。利用这些串联电阻的问题是，在正常条件下它们也需要额外的过冲电压，该电压不是总可容易得到的。
发明概要
本发明的目的是将功率放大器中的输出电流限制到在过激励情况持续期间外的数值。一般这样来达到，即使功率放大器中补偿电容在过激励时按照本发明比已有的功率放大器中的更快地被再充电。因此，故障期间，高输出电流将被抑制。
附图的简要说明
下面参照附图来详细说明本发明。唯一的一个图示出一个按照本发明的保护电路实施例的本身已知的功率放大器。
优选实施例
图上示出一个按照本发明的具有保护电路的本身已知的功率放大器。该功率放大器总的被标示为1并有依次为2和3的两个输入端以及一个输出端4。
按本身已知的方式，功率放大器1包含一个有两个输入端和一个输出端的跨导放大器A1。跨导放大器A1的输入端被连接到功率放大器1的输入端2、3，于是同时构成所示的功率放大器的输入端。跨导放大器A1的输出端连到积分器耦合放大器F1的输入端。在积分器耦合放大器的输入端和输出端之间连接一个补偿电容C1。
放大器F1的输出端经结点N连到跨导放大器A2的第一输入端5，跨导放大器A2的另一输入端6连到功率放大器1的输出端4。
跨导放大器A2有两个输出端7和8；输出端7连到积分器耦合放大器F2的输入端，在积分器耦合放大器F2的输入端和输出端之间连接一个补偿电容C2，积分器耦合放大器F2的输出端连到功率放大器1的输出端4。放大器F2的电源电压端接地。
按相应的方式，跨导放大器A2的输出端8连到积分器耦合放大器F3的输出端，在积分器耦合放大器F3的输入端和输出端之间连接一个补偿电容C3，积分器耦合放大器的输出端也连到功率放大器1的输出端4。放大器F3的电源电压端连到电源电压VBAT。
至此所述的包含在功率放大器1中元件为通常包含在这样放大器中的元件。
附图上所示的按照本发明的保护电路的实施例包括第一电阻R1，它连接在功率放大器1的输出端4和接线端9之间。经接线端9的线接口电路(未详细示出)被用作馈送2线电话线路(未示出)的一线。
成反向串接的齐纳二极管Z1和Z2被连在接线端9和结点N之间。结点N也就是放大器F1的输出端和跨导放大器A2的输入端5之间的互连点。
电阻R2被互连在放大器F1的电源电压端和电源电压VBAT之间。此外，放大器F1的电源电压端又被连到两个晶体管T1和T2的基极上，晶体管T1和T2的发射极被连到电源电压VBAT。
晶体管T1的收集被一方面连到放大器F1的输入端。另一方面连到晶体管T3的发射极。晶体管T3的基极连到电源电压VBAT，而它的收集极一方面连到放大器F2的输入端，另一方面连到二极管D1的阳极，二极管的阴极接地。
晶体管T2的收集极一方面连到放大器F3的输入端，另一方面连到二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连到电源电压VBAT。
在图上所示的实施例中，功率放大器1的输入端2和3一方面分别连到各自的电流发生器I1和I2，另一方面经各自的电阻R3和R4分别连到功率放大器1的接线端9和输出端4。
在正常工作时，来自功率放大器1的输出电流是输入电流I1和I2之差的放大仿形。在这种条件下，在接线端9上的电压等于在结点N，亦即在放大器F1的输出端，跨导放大器A2的输入端5以及齐纳二极管Z2的阳极之间的互连点的电压。
在接线端9上的电压突然作正的或负的变化时，在结点N的电压将几乎不作突然变化，这因为在结点N的电压受到放大器F1的转换速率的限制。
接线端9和结点N间的电压差与齐纳二极管Z1或Z2的齐纳电压相对应。当这个电压差等于齐纳二极管Z1或Z2的齐纳电压时，在结点N的电压将被迫按在接线端9上的电压改变而改变。于是，接线端9和结点N间的电压差将保持恒定在Z1或Z2的齐纳电压上，借此功率放大器1的最大输出电流被限制到齐纳电压除以电阻R1的电阻值。
如果在接线端9上的电压变化大于齐纳二极管Z1或Z2的齐纳电压，在结点N的电压也将被迫改变。
在结点N的一个快速正电压变化时，通过电阻R2的电流将如此大以致晶体管T1开始导通。因此，跨在放大器F1上的电容C1将被迅速充电到出现在结点N的电压。以相同的方式跨在放大器F3上的电容C3将经晶体管T2被充电，晶体管T2也因在电阻R2上的电压降成为导通的。
跨在放大器F2上的电容C2也经二极管D1被充电，但这不是临界的，因为鉴于其电源电压端接地这一实际情况，放大器F2不是有源的。
在结点N，电压作快速负变化时，电容C1将试图使晶体管T3的发射极电压低于电源电压VBAT。因此，晶体管T3成为导通的，电容C1被迅速充电到出现在结点N上的电压。经晶体管T3为电容C1充电的电流也被用于对电容C2快速充电。经过二极管D2电容器C3被再充电，但这个充电不是临界的，因为放大器F3在该情况下不是有源的。
于是，通过按照本发明的保护电路向包含在功率放大器中的补偿电容快速再充电，在过激励时一方面能由功率放大器输出的最大输出电流，另一方面在功率放大器过激励和输出最大输出电流时的时间都被限制。
上述为保护功率放大器1防止出现在其输出端4上的突然的正和负的电压变化的保护电路根据本发明适宜于向包含在功率放大器1中的补偿电容C1、C2、C3迅速再充电。通过对电容C1、C2和C3的迅速再充电，在功率放大器1中的各个单独的放大器F1、F2和F3因此被保护。所以，功率放大器的保护是基于各个放大器F1、F2和F3的保护。
于是，按上述晶体管T1成为导通并建立到电源电压VBAT的电流通路以致电容C1被迅速再充电，放大器F1被保护以防出现在其输出端、亦即结点N上的突然的正电压变化。
按上述晶体管T3成为导通并建立经二极管D1到地的电流通路以致电容C1被再充电，放大器F1被保护防止出现在其输出端、亦即结点N上的突然的负电压变化。
应该指出，晶体管T1和T3在一般情况下可由其他本身已知的开关代替。
在附图上所示的功率放大器1和保护电路的实施例中，放大器F2和F3按上述的内容被保护，保护是分别通过经由二极管D1建立的到地电流通路和经由晶体管T2建立的到电源电压VBAT的电流通路分别对相关的电容C2和C3再充电实现的。鉴于放大器F2和F3的输出端互连这一事实，电容C2将在突然负电压变化时因此被充电，而电容C3将在突然正电压变化时被充电。
Claims (2)
1.在其输入端和输出端之间有互连的电容(C1)的放大器(F1)中为保护放大器(F1)以防在其输出端上出现突然的电压变化的保护电路，特征是，
-为在突然的正电压变化时建立从放大器(F1)的输入端到第一电源电压源(VBAT)的第一电流通路而采用的第一开关(T1)，以及
-为在突然的负电压变化时建立从放大器(F1)的输入端到第二电源电压源的第二电流通路而采用的第二开关(T3)。
2.适用于在经接线端(9)馈送电话线的一线路的接口电路中有两个输入端(2、3)和一个输出端(4)的功率放大器(1)的保护电路，该功率放大器(1)包括
-有两个输入端和一个输出端的第一跨导放大器(A1)，跨导放大器(A1)的输入端构成功率放大器(1)的输入端，跨导放大器(A1)的输出端被连到第一放大器(F1)的输入端，在其输入端和输出端之间连接第一电容(C1)，
-有两个输入端(5，6)和两个输出端(7，8)的第二跨导放大器(A2)，第一输入端(5)被连到第一放大器(F1)的输出端，第二输入端(6)被连到功率放大器(1)的输出端(4)，
-第二放大器(F2)，在其输入端和输出端之间连接第二电容(C2)，其输入端被连到第二跨导放大器(A2)的第一输出端(7)，其输出端被连到功率放大器(1)的输出端(4)，而其电源电压端被接地，
-第三放大器(F3)，在其输入端和输出端之间连接第三电容(C3)，其输入端被连到第二跨导放大器(A2)的第二输出端(8)，其输出端被连到功率放大器(1)的输出端(4)，而其电源电压端被连到电源电压(VBAT)，保护电路的特征是它包括
-互连在功率放大器(1)的输出端(4)和接线端(9)之间的第一电阻(R1)，
-互连在接线端(9)和第一放大器(F1)的输出端之间的两个反向串接的齐纳二极管(Z1、Z2)，
-互连在第一放大器(F1)的电源电压端和电源电压(VBAT)之间的第二电阻(R2)，电源电压端被连到第一和第二晶体管(T1、T2)的基极，晶体管的发射极被连到电源电压(VBAT)，第一晶体管(T1)的收集极一方面被连到第一放大器(F1)的输入端，另一方面又被连到第三晶体管(T3)的发射极，第三晶体管(T3)的基极被连到电源电压(VBAT)，第三晶体管的收集极一方面被连到第二放大器(F2)的输入端，另一方面又被连到第一二极管(D1)的阳极，第一二极管(D1)的阴极被接地，同时第二晶体管(T2)的收集极一方面被连到第三放大器(F3)的输入端，另一方面又被连到第二二极管(D2)的阴极，第二二极管的阳极被连到电源电压(VBAT)。
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