KR960011119B1

KR960011119B1 - 원격 감지기에 의한 전력 증폭기용 보호회로

Info

Publication number: KR960011119B1
Application number: KR1019880701418A
Authority: KR
Inventors: 죤 맥캘륨 케빈; 리랜드 암스 브루스
Original assignee: 모토로라 인코포레이티드; 빈센트 조셉 로너
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1996-08-20
Also published as: WO1988007267A1; JPH07120903B2; JPH02501522A; KR890700934A; EP0345303A4; US4939786A; EP0345303A1

Abstract

내용 없음.

Description

원격 감지기에 의한 전력 증폭기용 보호회로

도면을 참조로 하면, 여러개의 도면에서 동일한 참조숫자는 동일한 소자를 나타낸다.

제1도는 본 발명을 구체화하는 이동성 라디오의 블록 다이아그램.

제2도는 본 발명의 적합한 실시예를 도시하는 보다 상세한 블록 다이아그램.

제3도는 일정한 키상태 동안 택해지고 실제적으로 계산되며, 특정비율을 특성화하기 위해 필요할 열 모델 상수를 결정하는데 유용한, 흡열부가 장착된 RF전력 증폭기의, 기준 상태에 대한 온도/시간 특성 곡선도.

제4도는 셔트백이 발생할 때까지 일정한 전력의 출력 곡선도.

제5a 및 5b도는 제3도로부터 유도된 상수가 각각의 온/오프 또는 키/디－키 기간 동안 전력 증폭기의 열 응답을 어떻게 특성짓는가를 설명하는, 임의적으로 변하는 메시지 시퀀스에 대한 돗수 분포표.

제6a 및 6b도는 적합한 실시예의 방법을 요약하는 간략화된 플로우챠트.

제7a, 7b 및 7c도는 제6a 및 6b도에서 사용된 서브루틴을 보다 상세히 설명하는 부가적인 플로우챠트.

발명의 배경

본 발명은 일반적으로 전결 증폭기용 보호회로에 관한 것이며 특히, 비교적 작거나 유한한 흡열부를 가지며, 시간 주기를 넘어 간혈적으로 동작하는 무선 주파수(RF) 전력 증폭기로부터의 출력 전력의 양을 최대화시키는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 트랜지스터를 가지는 RF 전력 증폭기에 있어서 200℃는 상기 장치의 임계온도 레벨을 나타낸다.

더욱이, 이동성 환경에서 동작하는 라디오에 있어서, RF 전력 증폭기에 대해 과도한 냉각을 행하는 것은 종종 실행 불가능하다. 사실상 가장 큰 이동성을 가지는 라디오는 순환공기의 부족 및 비교적 작거나 유한한 사이즈의 흡열부로 인해 비교적 소규모 냉각으로 동작한다. 그 결과 상기 장치의 수명이 심각하게 감소되는 것을 피하기 위해 최대 흡열부 온도를 100℃로 한다. 따라서, RF 전력 증폭기에서 열－소비 장치는 상기 임계온도를 절대 초과하지 않는 열－보호물의 형태로 제공되어야 한다.

공지된 전력 증폭기는 전형적으로 하나 또는 두가지의 출력 전력 레벨을 가지는데, 상기 증폭기의 기본적인 열－보호회로는, 상기 소자의 온도가 임계 레벨로 증가될 때 각각의 임계소자(즉, 전력 출력 트랜지스터)의 온도를 감지하여 RF전력 증폭기로 하여금 저전력 레벨로 스위치하도록 한다.

좁은 주파수 대역에서 동작하는 라디오에 있어서, 상기 열－보호물은 종종 열－셔트벡(shut back) 스위치나 회로의 형태를 취하는 반면에, 넓은 주파수 대역에서 동작하는 라디오에 있어서, 공지된 장치는 온도 보상 회로 및 열－셔트백 회로를 사용한다. 상기 온도 보상 회로는 비교적 큰 주파수 변화에 대해서 출력전력을 평등화시키는 반면, 열－셔트백 회로는 키를 사용하는 연속적인 동작 동안에 마주치게 되는, 높은 주위온도나 송신기의 긴 동작시간에 의해 발생된 극단적인 동작 환경에서 돌발적인 열의 셔트백을 제공한다.

그러나, 전력 증폭기에 대한 상기 기본적 형태의 열－보호물은, 높은 주위 공기 온도나 극도로 긴 전송(키를 사용한) 동작시간으로 인해, 전력 증폭기가 장착되는 유한한 흡열부와 인접하는 주위의 온도가 이미 같은 상태로 되어 있을 때 심각한 문제점을 발생시킬 수 있다. 상기 환경은 최악의 동작 상태의 모든 가능한 조합에 대해 보호하기 위해 프리세트된 고정된 저레벨로 전송기를 셔트백시킨다. 상기 셔트백 상태동안, 전력 출력대 시간특성은 온도가 임계값을 넘어갈 때 링잉(ringing)을 나타내며, 더욱이 전송기는 소정의 수신기와의 통신 기능이 위험에 빠지게 되는 셔트백 동안에 매우 작은 출력 전력을 발생시킬 것이다.

따라서, 원격감지에 의한, 전력 증폭기용의 개선된 열－보호물이 필요하게 되는데, 상기 보호물은 열－보호 및 전력 최대화의 이점을 가지며, 환경 및 동작상태의 변화에 대해 동작 전력 레벨이 점진적으로 변화하는 동안, 최소의 부가적 소자를 가지는 전송기의 안전한 동작 온도를 보장할 수 있다.

발명의 요약

본 발명의 목적은, 보호온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않음을 보장하면서 허영된 최대값을 근처로 동작 전력 레벨을 자동적으로 결정하며 상술한 결점을 극복하는, 전력 증폭기용의 개선된 열－보호 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 전력 증폭기의 키 또는 디－키(De－Key)상태에 관련된 경과시간 및 기준 발진기에 설치되어 있는 원격 온도 감지기를 사용하는 상술한 형태의 전력 증폭기용의 개선된 열 보호 방법 및 장치를 제공하는 것인데, 상기 전력 증폭기는 보호 동작 온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않으며 따라서 동작 출력 전력의 최대 허용 레벨이 제공되는 동안 안전한 동작 온도를 보장하면서, 허용된 최대값근처의 값으로 동작 전력 레벨이 세트되도록 점진적으로 변화한다.

본 발명을 실행함에 있어서, 이동성 라디오는 전송기, 수신기 및 마이크로 제어기를 가지는 것으로 설명된다. 상기 전송기는 마이크로 제어기에 의해 출력 전력이 제어되는 RF 전력 증폭기와 여자기를 구비한다. 수신기는 온도 보상 기준 발진기를 포함한다. 기준 발진기의 일부인 서미스터(thermistor)는 기준 발진기의 온도 보상 기능뿐 아니라 현재의 동작 온도를 나타내는 기능을 가진다. RF 전력 증폭기의 유한한 흡열부로부터 원거리에 있을지라도, 상기 서미스터 및 포함된 계수기는 전력 증폭기에 대한 보호 온도에 도달하도록 마이크로제어기에 의해 사용된다.

마리크로 제어기는, 프리세트된 한계값내에 유지되는 보호 동작 온도를 계산하여 상응하는 허용 동작 레벨로 변환시키는 기억된 열 모델을 사용한다. 상기와 같이 실행함에 있어서, 마이크로 제어기는 동작 전력 레벨의 영역내에서 혀용 최대값 근처의 값으로 동작 전력 레벨을 유지시켜서, 보호 온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않게 함으로써 유한한 흡열부를 최대한으로 사용하는 반면 이동성의 라디오에 대해서 안전한 동작 온도를 보장한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적은 첨부된 명세서, 청구범위 및 도면을 참고로 한다면 상기 기술에 숙달한자에게는 명백해질 것이다.

적합한 실시예의 상세한 설명

도면을 참조로 하면, 제1도는 본 발명의 방법 및 장치를 수용하는 이동성라디오(100)의 블록 다이아그램을 설명한다. 전송수신(T/R)의 스위치(104)로 결합되는 안테나(102)가 포함된다. 수신기(106)는 T/R 스위치(104)에 결합되고 스피커(108)에 또한 결합된다. 기준 발진기(110)는 수신기(106)에 대한 안정된 기준신호를 공급하고, 라인(111)을 통해 내부 온도 보상 회로(110a)로부터 마이크로 제어기(112)로 현재의 동작 온도를 표시한다. 기준 발진기(110)는 또한 안정된 기준신호를 여자기(114)로 공급하는데 상기 여자기(116)는 입력부에 마이크로폰(116)과 출력부상에 전력 증폭기(118)을 가진다. 전력 증폭기의 제어 라인(118 및 118B)은 유한한 흡열부(119)상에서 억세스 가능한 포인트나 노드(node)로 끌어내어진다. 유한한 흡열부(119)는 또한 RF 입력 및 RF 출력 접속을 위해 노드(119a 및 119b)를 수용한다.

통상적으로 공지된 열－보호회로 내에 포함되는 온도 감지기는 유한한 흡열부에는 명백히 존재하지 않는다. 제어 회로(120)는 노드(120A)를 통해 마이크로 제어기(112)로 결합되고 또한 노드(118a 및 118b)를 통해 전력 증폭기(118)로 결합된다. 유한한 흡열부(119)상에 장착된 전력 증폭기(118)와 함께 (121)로서 윤곽이 그려진 블록은 제2도에서 보다 상세히 다루어진다.

제2도를 참조로 하면, 유한한 흡열부(119)내의 전력 증폭기(118)와 관계된 블록 다이아그램(200)은 소자(121)의 모범적 실시예를 설명한다. 블록(110A)에서 시작하면, 서미스터(202) 및 증폭단(204)(하나 이상의 동작 증폭기)이 라인(111)에서 사용가능한 현재의 동작 온도를 나타내는 출력 전압 또는 전류와 함께 온도 보상 기준 발진기(110)(도시되지 않음)의 일부로서 도시된다. 상기 라인(111)은 마이크로 프로세서(206)A/D 변환기(208), 리세트가 가능한 계수기로서 작용하는 타이머(210 및 212) 및, 기억된 소정의 열 모델 상수를 가지는 메모리 블록(214)을 포함하는 마이크로 제어기(112)로 결합된다. 마이크로 제어기(112)의 출력은 제어블럭(120)의 입력이 되는 노드(120A)에 이른다.

상기 제어 블록은 D/A 변환기(216), 비교기(218) 및 전압 제어 트랜지스터 증폭단(220)을 포함한다. 증폭단(220)이 단일 트랜지스터로 되어 있을 지라도, 전력 증폭기(118)에 충분한 전류의 양을 제공하기 위해 병렬로 된 다수의 유사한 트랜지스터를 포함할 수 있다. 전력 증폭기(118)는 하나 이상의 증폭단의 체인으로 이루어질 수도 있지만, 여기에서는 간략화를 위해 하나의 증폭단만으로 되어 있다.

제3도를 참조로 하면, VHF 주파수 대역에서 동작하는 전형적인 25와트의 이동성 라디오를 특정짓는 열모델 상수를 결정하는데 있어서 유용한, 온도대 시간의 그래프가 300에서 도시된다. 도시된 바와같이, 곡선(302)은 약 29분의 일정한 키시간 주기로 제어된 상태동안 유한한 흡열부에서 실제적으로 측정된 온도를 나타낸다. 곡선(304)은 전력 공급원으로부터 원거리에 있으며 기준 발진기내에 위치하는 열 감지기의 온도 응답을 나타낸다. 곡선(306)은 제3도의 곡선(302 및 304)으로부터 유도된 열 상수에 기초한 열 모델에 의해 나타내어진, 전력 증폭기에 대한 계산된 온도값을 나타낸다.

열의 흐름은 전기 회로에서 전류의 흐름을 해석하는 것과 동일한 방식으로 열적 회로에서 해석될 수 있다.

1980년 크라우스, 보스티안 및 랍에 의한 고체상태 라디오 엔지니어링의 12.9장 페이지 384－385를 참고로 하라.

그 결과 소비된 전결을 전류원에 유사하며, 온도는 전압에 유사하고 열 경로의 각 소자는 관련 열저항을 가진다. 더욱이, 상기 열 경로를 따르는 열의 축적은 열 지체 또는 시간 상수를 유도하는 관련 열 용량을 가진다.

제1열 상수, T_EQ(평형온도)는 시간 t이 무한대로 접근할 때 곡선(302 및 304)간의 온도차이, Te로부터 유도된다(시간 t＝29분일 때 Te＝55℃이며 이때 평형온도의 계산적 접근값은 T_EQ＝65℃이다). 제2열 상수, T_CAP는, 전력 증폭기(흡열부상에 장착된)에서 열－소비 장치로부터 발생되어 이동성 라디오내에서 원거리에 위치하는 온도감지기에 도달하는 온도 파형에 기인하는 온도변화와 관련된 시간지체를 설명한다. 상기 시간지체는 그리스문자 tau로 종종 표현되는 전기저항－용량 시간 상수와 유사하다. 곡선－형 루틴을 사용하여 상기 시간지체가 곡선(302)으로부터 실험적으로 결정될 수 있다는 사실은 상기 기술에 숙달된 자에게는 명백할 것이다. 간단하게 도시될 바와같이, 상기 열상수 T_EQ및 T_CAP'가 결정되면 소정의 출력 전력 및 고정된 중량을 가지는 특정 이동성 라디오에 대한 온도파형의 열응답을 특성화하는데 사용될 수 있다. 따라서 PA 및 기준 감지기간의 온도차이는 시간의 함수로서 일반적으로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

1) Ton=T_EQ(1-e^-t/T_CAP),키동안

2) Toff=T_ON(e^-t/T_CAP, 디-키동안

여기에서 T_ON은 제5a도에서 설명될 키구간의 끝부분에 존재하는 온도차이이다. 시간상수 T_CAP가 상수로서 설명되지만, 사실상 PA 및 열저항 Rth의 함수이며 Rth는 주위 온도에 의존하는 온도 가변 요소이다. 상기 의존성은 T_CAP를, T_CAP의 구성성분, 열저항 및 열용량으로 분류함으로써 쉽게 이해될 수 있다.

25와트의 이동성 라디오의 흡열부의 예로서, 열용량은 재료의 부피, 밀도 및 비열에 의해 열용량이 계산된다. 부피가 136.67, 밀도가 2.7gm/㎤인 알루미늄의 질량은 369gm이다. 알루미늄의 비열이 0.22cal/gm이므로 열용량 또는 중량 비열은

Cth＝369gm×0.22cal/gm℃＝81.2cal/℃

이며 온도에 비의존적인 상수이다.

반면에, 열저항 Rth는 이동성 라디오의 주열원과 열중량 사이에 느슨하게 결합된 열 링크에 상응한다.

상기 결합은 주위 온도에 의존적이다. 방정식(1)을 T_CAP에 대해서 풀면 Rth의 값에 관한 값이 상수 Cth에 의해 산출된다. 그 결과, ＋30℃에서 측정된 상태에서 Rth의 값 및 ＋60℃에서 측정된 상태에 대한 다른 값이 존재한다. 그러나, 각각의 상기 온도에서 Rth의 값에 있어서, ＋30℃에서 측정된 값이 양호한 근사값으로 사용될 수 있다. 따라서, Rth＝3.33일 때, T_CAP는 이동성 라디오에 있어서 －30℃ 내지 ＋60℃의 전형적 온도범위에 걸쳐서 270으로 고정되며, PA 및 기준 감지기 사이의 온도차이는 결정된 모든 상태하에서 방정식(1 및 2)으로 설명될 수 있다.

상기 방정식(1 및 2)이 여러 가지 방법으로 이동성 라디오의 마이크로 제어기에 적용될 수 있을지라도, 디지탈 마이크로 제어기가 이미 사용가능함으로 아나로그 해석은 선택되지 않는다. 따라서 양호한 결과를 주는, 디지털 제어기에 적합한 근사값이 많은 기억량 및 동작 용량을 소비함이 없이 이루어져야 했었다. 다행히도, 상기 사항이 소형 컴퓨터에서 용이하게 이루어진다. 불연속 선형을 포함하여 다양한 형태의 근사값이 시도되었지만 가장 양호한 것은 자연 로그를 기초로한 무한 수열의 근사값에서 처음 몇 개의 항에 기초로한 값이다.

3) e^x＝1＋x＋(x²/2!)＋(x³＋3!)＋…

여기에서 │x│＜∞이다. 호와드 더불유. 샘즈, 인코포레이션에 의한 1972년의 라디오 엔지니어용 기준 데이터의 P.44－26을 참고로 하라. 소정의 이동성 라디오의 하우징 및 흡열부에 있어서, 최종적으로 선택된 근사값은 최초의 두항(1＋x)을 사용하며, 가변 온도상태에 걸쳐서 개념을 테스트하기 위해 수치가 계산된다. 상기 근접의 이점은 소정의 하우징 및 흡열부가 설계자에 의한 상이한 선택을 프로그램할 수 있는 융통성을 가진다는 것이다. 상기 선택은 25와트 VHF(또는 저－대역)의 라디오 회로 대신에 불충분한 25와트 UHF 라디오 회로를 적합하게 하며, 25와트 PA용의 크기인 초기 흡열부상에 장착된 50와트 PA를 제공하다. 변동을 무시한다면, T_EQ및 T_CAP의 기억된 값이, 각 모델에 대해 필요로 하는 전부이다. 이동성 라디오의 상이한 모델에 상응하는 다수의 PA를 온도 테스트함으로써, 공통 하우징 및 흡열부를 사용하여 상기 두가지 열상수가 상기 각각의 선택에 대해서 쉽게 결정될 수 있을 것이다.

기대되는 바와같이, 이동성 라디오에서 PA의 열응답을 정확히 예견하기 위해서 몇몇의 단계에서 열상수에 도달하는 것이 요구되었다. 제4단계 이후에, 상기 변수의 값은

T_EQ＝65℃, T_CAP＝27°

이 된다. 이런 상수를 가지고, 프로그램된 마이크로 제어기는 조정된 메시지의 타입 및 성질에 의존하여 연속적으로 키이된 상태 또는 순간적으로 키이된 상태에서 동작하기 시작한다.

라디오가 처음에 주위온도에서 동작할 경우, 이동식 라디오는 전체 전력에서 동작하기 시작한다. 라디오가 긴 전송 기간에 동작되거나 고 주위온도에 따른 상황에서 동작될 시에, 온도파형은 기준 발진기 회로에서의 라디오내에 위치된 원격 온도 감지기로 유효하게 주입된다. 이와같이 교대로 상승된 온도는 마이크로 제어기가 PA에 대해 투사된 미래 온도를 계산하게 하여, 마이크로 제어기가 안정한 동작 온도에 대응하는 허용 가능한 최대 동작 전력 레벨로 컷백(cut back)하도록 이동식 라디오를 특정화하는 열 모델 및 기억된 열 상수를 이용한다. 상승 온도 및 출력간의 관계는 제4도에 도시되는 반면에 간헐적인 키이 상태동안의 동작법은 제5a및 5b도에서 기술된다.

제4도에서, 곡선(400)은 일정한 키이상태 동안의 시간 함수로서 전력 출력 와트 및 전력 증폭기 온도를 도시한 것이다. 곡선(402)은 수평축(404)을 따라 측정된 PA 온도를 나타내고, 곡선(406)은 축(408)에 대해 측정된 출력을 나타낸 것이다. 온도가 상승함에 따라, 출력은 온도가 100 내지 105℃의 안전한 동작 온도의 한계점에 도달할 시에 처음에는 천천히 그리고 신속히 감소된다. 따라서, 전술된 바와같이, 고전력 레벨에서 저전력 레벨로의 갑작스런 변화는 해소된다.

그후, 제5도에서, 온도대 시간 그래프(500)는 메시지 시퀀스를 임의로 변화시키는 막대 그래프를 나타낸 것이다.

곡선(502)은 곡선(504)으로 표시된 기준 온도에 대해 본 발명의 양호한 실시예에 의해 투사되는 계산된 PA 온도를 나타낸다. 챠트의 최하부 베이스 라인 근처에, 임의적으로 변하는 베시지 시퀀스는 온 시간 또는 키이된 시간의 구간(506) 및, 오프 시간 또는 키이되지 않은 시간의 구간(508)으로 표시된다.

실제 PA 온도는 20분의 감사 시간구간(512)을 통한 곡선(510)으로 표시된다. 플로우챠트로 진행하기 전에, 어떤 항목은 한정되고, 단부 포인트(514 및 516)로 한정된 시간 구간은 후행하는 제5b도의 곡선(502 및 504)의 확대부를 나타내도록 선택된다.

제5b도에서, 온도대 시간 그래프(520)는 단부 포인트(514 및 516) 사이의 시간구간에 대해 도시된다. 보조구간(522)은 기준 온도(524)의 상승을 나타내는 반면에, 전송기 는 키이되거나, PTT(PUSH－to talk)스위치는 활성화된다.

이런 시간의 보조 구간 동안에, 기준 온도 이상의 온도차는 기준 온도(524)에 가산될 시에 투사된 온도 또는 곡선(528)으로 표시되는 계산된 PA온도를 제공하는 (526)으로서 계산되고 도시된다.

대조적으로, 오프될 전송기(PA)에 대응하는 시간의 디－키이된(dekeyed)보조 간격 동안, 상기의 기준 온도는 곡선(532)을 따라 감소하며, 시간(T2)에서, 상기 기준 온도는 도시된 바와같이 초기 온도점 이상일 수도 있는 점(534)에 의해서 표시된다. 시간(T2)에서, 다음의 바람직한 실시예의 상기 방법은 공지하고 있는 시간간격(T1－T2)의 길이와 기억된 상수를 기초로한 Toff와 같은 온도차(536)를 결정한다. 그 뒤, 상기의 점(534)과 관련된 기준 모드와 온도차(536)를 가산할 때, 상기의 방법은 곡선(538)을 따라 어떤 점, 본 예에서는 점(540)에서 계산된 PA 온도(T_PA)를 결정한다.

다음에, 키이될 전송기에 대응하는 시간간격(542) 동안에, 기준 온도(Tref)는 시간(T2－T3)의 보조 간격 동안 원격 감지기에 의해서 측정되고, 점(546)으로 곡선(544)을 따라 변한다. 다시 말하자면, Ton과 같은 점(546) 위로 온도차(548)를 계산할 때, 계산된 PA온도는 곡선(550)을 따라 어떤 곳에도 도달될 수 있으며, 그러한 경우는 점(552)에서 표시된다. 더욱이, T2와 T3 사이에서 시간의 보조 간격이 한정된 흡열부와 상기의 PA와 관련된 열 시간 상수를 훨씬 초과한다면, 그러한 점(552)은 거의 프리세트된 한계값 또는 안전한 동작 온도와 같으며, 그 뒤 상기의 방법은 투사된 온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않도록 상기 PA의 동작 전력 레벨을 허용가능한 점에 적용시킨다.

바람직한 실시예에서, 이러한 안전온도 프리세트 한계값은 대략 100℃의 온도와 같다. 마이크로 제어기(112)에 대한 인스트럭션 셋트의 하나의 보기가 다음의 간력화된 플로우챠트 형식으로 설명될 것이다.

이제 제6a도와 제6b도를 다시 고려해 보면, 플로우－챠트(600)는 바람직한 실시예에서 이용된 상기 방법의 단계를 요약한 것이다. 전원을 인가했을 때, 상기의 방법은 각각 블록(602,604)에 의해서 표시된 변수인 모든 것을 초기화시킨다. 다음에, 상기의 방법은 블럭(606)에서 표시된 바와같이, 상긱의 PTT 상태를 보기위해 체크한다.만약 상기의 상태가 변하고, 상기의 전송기가 온(on)되면, 각각 블록(608,610)에 YES경로를 따라 표시된 바와같이, 상기의 방법은 키 서브루틴(Key subroutine)을 호출한다. 이런 키 서브루틴은 제7a도에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 그러나, 상기의 전송기가 키되지 않으면, 블록(612)에서 표시된 바와같이 상기의 디－키이 서브루틴이 호출된다. 이러한 디－키이 서브루틴(612)은 제7b도와 관련시켜 후에 설명될 것이다.

이러한 서브루틴중 하나의 서브루틴을 수행하자마자, 상기의 방법은 블록(614)에서 표시된 바와같이, 배경(back ground) 루프의 시작이후 17ms가 경과하는지를 보기 위해 체크한다. 만약 이런 양의 시간이 경과하지 않는다면, 블록(614)의 입력으로 되돌아가는 NO 경로에 의해 표시된 바와같이, 이러한 설명된 시간이 경과할 때까지 기다린다. 단순화시키기 위해, 17ms는 바람직한 실시예서 사용된 실제 16.9ms의 라운딩(rounding)을 나타낸다.

그러나, 블록(606)으로부터 NO경로를 경유하여 표시된 바와같이, 만약 그러한 PTT상태가 결정된 상기 방법이 변경되지 않는다면, 블록(616)에서 도시된 바와같이, 상기의 전송기가 키이되었는지의 여부를 보기 위해 다시 체크를 한다. 만약 상기의 전송기가 키이되지 않았다면, 블록(618)에서 도시되고, 제5b도로부터 T1－T2와 같은 시간의 간격을 트랙하는 디 키이 타이머를 갱신시킨다. 다음에, 각각 블록(620,622)에서 도시된 바와같이, 상기의 방법은 디 키이 타이머가 오버플로우 되었는지의 여부를 보기 위해 체크한후, 상기의 타이머를 최대로 세트시킨다.

상기 타이머를 최대로 세트시킬 때 또는 디－키 타이머가 오버플로우되지 않는다는 것을 알 수 있을 때 다른 가사 잡일을 하도록 처리하며, 또한 블럭(624)으로 표시되며, 블록(614)에 도시된 것과 같이 17ms가 경과되었는지를 알기 위해 체크한다. 그러나, 전송기가 블록(616) 및 YES 통로에 의해 표시된 상태 진술에서 결정된 것처럼 키이되면, 방법은 제6b도의 블록(626)에 의해 표시된 키이 타이머를 갱신한다. 그러면, 키이 타이머가 오버플로우되어 결정하는 방법은 타이머가 상태블럭(628) 및 블록(630)에 각각 도시된 것처럼 최대로 세트시킨다. 타이머가 최대로 세트될 때, 또는 키이 타이머가 오버플로우인가를 결정할 때, 상기 방법은 블록(632)에 도시된 것처럼, 현재 세트가 최대를 초과하는 제어 전압인가를 체크한다. 만약, 상기 최대가 초과된다면, 전력 출력은 블록(634)에 표시된 것 같이 여러 가능한 연상에 따라 셔트백된다. 전력출력 레벨을 셔트백할 때, 또는 제어 전압이 최대로 초과되지 않도록 결정할 때, 상기 방법은 배경 루프 카운터가 10초로 될 때를 알기 위해 체크한다.

만약 그렇게 하면, 상기 방법 전력 모니터 서브루틴으로 부르면, 상태블럭(636) 및 블록(638)에 각각 도시된 것처럼, 배경 루프 카운터를 리세트시킨다. 그러나, 만약 배경 루프 카운터가 10초가 되지 않으면, 상기 방법은 블록(640)에 나타낸 것처럼 배경 루프 카운터를 증가시키며, 제6a도의 블록(614)에 도시된 것처럼 개시때 17ms인가를 체크한다. 유사하게, 블록(638)이 도시된 것처럼 배경 루프 카운터를 리세트시킨 후에, 상기 방법은 또한 블록(614)에 표시된 것처럼 17ms인가를 또한 체크한다. 만일 상기 17ms가 경과되면, 블록(606)에 표시된 것처럼 다시 변화되어 PTT상태인가를 체크하여, YES 경로(615)를 통해 도착된다. 이러한 방식으로 상기 방법은 계산된 PA온도를 갱신하기 위해 17ms마다 PTT의 상태변화를 반복하여 체크하며, 디지털 /아나로그 변환기(DAC)(216)으로 보내지도록 적당한 전력 출력 레벨을 체크하며, 어떤 감지된 오류상태동안 전력 출력의 자동 셔트백이 제공되도록 매 10초마다 배경 루프 계수기를 체크한다.

제7도를 참조하면, 상기 방법에 도시된 키이 서브루틴(610)은 블록(702)및 블록(704)에 각각 표시된 것처럼 개시점 및 초기화 키이변수에서 시작한다. 다음, PA온도와 기준온도 사이의 온도차이가 상태 블록(706)에 표시된 것처럼 열평형 온도 차이인 T_EQ를 초과하는가를 알아보기 위해 체크한다. 상기 방법은 블록(708 및 710)에 표시된 것처럼 방정식(3)(1－(toff/T_CAP＋toff))로서 이미 주어진 지수 곡선에 대해 근사치를 기초로 한 요소에 비례하는 Toff온도의 값은 다음으로 계산한다. 열평형 상수가 블록(708)에 도시된 것처럼 초과되지 않는다면, 제2요소로서 사용된 비례요소는 블록(708)에 주어진 것처럼 Tpa－Tref이다.

그러나, 열평형 상수가 블록(710)에 도시된 것처럼 초과되면, 비례요소는 Teq와 유일하게 같다. 다음, 블록(712)에서 서술된 것처럼, 가변 Podac에 지정된 값은 Pintp에 의해 동작하는 밴드 양단에 어느 전원에 대해 주파수 변화를 조정하게 되는 주어진 주파수에 대해 공칭(또는 완전한) 전력 출력의 인스트럭션을 나타낸다. 다음 체크는 기준 온도가 조합되었는지와, 상태 블록(714)에 기술된 것처럼, OFF 온도가 상기 초과된 안전 온도 Ts_AFE를 계산하였는가를 알아보기 위한 체크이다. 만약 상기 안전 온도가 초과되면, 블록(716)에서 도시한 바와같이 인스트럭션에 전력 차단(Po_CUT)의 증가량을 유도하여 전력 출력을 새롭게 하도록 DAC로 주어진다. 만약 안전온도가 초과되어 있지 않으면, 전체 전력 컷백이 0과 동등하여, 공칭 또는 전체 전력 출력이 단지 유지된다. 블록(720)에서 도시된 바와같이 새로운 출력 전력 레벨은 2진 데이터로 DAC에 전송된다. 그다음, 블록(722) 및 블록(724)에서 도시된 바와같이 가변키 시간(ton)은 리세트되면 리턴한다.

분리키 서브루틴(612)은 제7B도에서 도시된다. 블록(732 및 734)에서 도시된 바와같이 상기 서브루틴은 시작점에서 시작하며 디－키 변수를 초기화한다. 그다음, 블록(736 및 738)에서 도시된 바와같이 0과 동등한 DAC에서부터 전력 레벨이 세트되며 상기 새로운 데이터를 DAC에 출력한다. 그다음, 블록(740 및 742)에서 도시된 바와같이 서브루틴은 디－키시간(Toff)을 리세트하며 리턴한다.

마지막으로, 전력 모니터 서브루틴은 제7C에서(750)으로 도시된다. 제6도에서 주어진 간단한 제어루프(600)의 블록(638)에서 도시된 바와같이 상기 서브루틴(750)이 인스트럭션의 일부를 형성한다. 블록(752 및 754)에서 도시된 바와같이 서브루틴은 시작점에서 시작하며 DAC의 전력 레벨을 초기화한다. 다음, DAC로 세트된 바와같이 전력 레벨은 상기 특별한 라디오 모델에 적합한 공정 플러스 보간된 전력 출력 레벨을 초과하는지 어떤지 보여지도록 서브루틴은 검사한다. 만약 현 DAC의 현 전력 레벨이 상기 특별한 라디오 모델에 대해 할당된 전력 레벨을 초과하도록 결정된다면, 블록(758)에서 도시된 바와같이 서브루틴은 적당한 전력 레벨과 동등한 DAC의 전력 레벨을 세트한다. DAC에서 적당한 전력 레벨로 블록(760 및 762)에서 도시된 바와같이 서브루틴은 가변 열합산(T_SUM)을 계산하며, 다음 단계에서 상기 가변 열합산을 동작 또는 키시간 Ton동안 온도를 결정하도록 이용된다. 그 다음에는 블록(764)에서 도시된 바와같이 PA의 온도가 다음과 같이 계산된다.

Tpa＝Ton＋Tref＋Toff

블록(766)에서 도시된 바와같이 만약 PA온도가 안정동작 온도한계(T_SAFE)를 초과하면 서브루틴은 조사하도록 검사된다.

만약 상기 안전온도 한계가 초과되지 않으면, 블록(768)에서 도시된 바와같이 서브루틴은 새로운 데이터의 출력을 DAC에 허용한다. 그러나, 만약 PA온도가 안전동작 온도를 초과하면, 블록(770)에서 도시된 바와같이 서브루틴은 DAC의 전력 레벨을 감소된 레벨에 새롭게 하며, 블록(772)에서 도시된 바와같이, 그 다음에는 DAC의 상기 새롭게 된 전력 출력 레벨이 0보다 적다면 적당한 시험을 결정하도록 인간한다. 만약 DAC의 상기 새롭게 된 전력 출력 레벨이 보다 적지 않다면, 블록(768)에서 도시된 바와같이 일정한 방법으로 새로운 데이터를 DAC에 출력하도록 진행한다. 다시말해서 만약 DAC의 상기 새롭게 된 전력 레벨이 0보다 적으면, 서브루틴은 0과 동등한 DAC의 전력 레벨을 세트하며, 블록(774)에서 도시된 바와같이 전력레벨 컷백의 양은 전체 양과 동등하다. 블록(768)에서 도시된 바와같이 새로운 전력 레벨을 DAC에 출력하여 제공된 후, 블록(776)에서 도시된 바와같이 서브루틴은 인스트럭션의 주요한 세트로 리턴되도록 진행한다.

상술한 적합한 실시예를 통해, 전력 증폭기에서 장치의 동작 온도를 투사하고, 임의적으로 변하는 메시지 시퀀스에 적합한 최대 허용 출력 전력을 발생시키기 위해, 원격 온도 감지기 및 키－디키, 또는 온/오프 시간이 소정의 열－시간 상수와 함께 사용되는 이동성 라디오의 전력 증폭기의 제어가 설명되었다. 상기 기술에 숙달된 자에게 이해될 수 있는 바와같이, 변화된 다양한 실시예가 의도될 수 있으며 예로서 오디오 전력증폭기가 원격 감지기 및 통과된 오디오 신호의 사용율에 의해 제어될 수 있다.

본 발명의 장치가 가지는 많은 부수적 이점이 충분히 기술되었을지라도, 다양한 변화와 수정이 이루어질 수 있다는 것은 상기 기술에 숙달된 자에게는 명백할 것이다. 따라서, 상술한 본 발명의 형태가 제안된다. 안과 함께 주어진 적합한 실시예일지라도, 본 발명의 영역에서 벗어남이 없이 일부분의 형태, 구성 및 배열의 또다른 변형이 가능한 것이다.

Claims

시간 주기동안 간헐적으로 동작하는 열－소비장치를 가지는 전자설비의 안전한 동작 온도를 자동적으로 보장하는 방법에 있어서, a) 열－소비 장치로부터 원거리에 있는 전자 설비내의 위치에서 기준 온도로서 현재의 동작온도 및 제1 또는 제2의 간헐적 동작상태와 관련된 경과된 시간을 측정하는 단계, b) 상기 측정된 온도 및 경과시간을 사용하는 기억된 소정의 열 모델을 기초로한 열－소비 장치에 대한 투사된 온도 및 열－소비 장치와 관련된 동작 전력 레벨을 계산하는 단계 및 c) 상기 투사된 온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않도록 하여, 최대 허용 동작 전력 레벨을 공급하면서 상기 전자 설비에 대해서 안전한 동작온도를 보장하기 위하여, 동작 전력 레벨이 영역내에서 최대 허용가능한 포인트로 동작 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 방법.
제1항에 있어서, 현재의 동작 온도를 측정하는 상기 단계는, 온도 보상 소자를 가지는 기준 발진기와 같은, 포함된 또다른 소자내의 주위공기 온도를 측정하는 단계를 포함하고, 경과된 시간을 측정하는 단계는 간헐적인 동작의 제1 또는 제2상태의 지속시간을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 방법.
제1항에 있어서, 투사된 온도를 계산하는 상기 단계는 간헐적인 동작의 상기 제1 및 2상태에 대한 제1 및 제2지수방정식,

Ton=T_EQ[1-e-^ton/T_CAP]

Toff=Ton[e-^toff/t_CAP]

을 사용하는 단계를 포함하는데 여기에서 Ton(ton－00일 때 T_EQ)은 기준 온도에 대한 상기 장치의 온도 상승분이고, Toff(toff－00일 때 0)는 기준 온도에 대한 상기 장치의 온도 하강분이며, 여기에서 유도된 열상수, T_CAP(＝RthCth)는 열시간 상수이고 Rth는 장치와 기준 사이 경로의 열저항이며 Cth는 상기 경로의 열용량인 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 방법.
제1항에 있어서, 투사된 온도를 계산하는 상기 단계는 간헐적인 동작의 제1 및 2상태동안 기준 온도 이상이 되는 투사된 온도차이에 대한 제1 및 2방정식을 근사화하는 단계,

Ton＝T_SUM[ton/(T_CAP＋ton)]

Toff＝[Tpa－Tref][1－toff/(T_CAP＋toff)]

를 구비하는데, 여기에서 Ton(ton－00일 때 T_EQ)는 기준 온도에 대한 상기 장치의 온도 상승분이고, T_SUM＝[T_EQ－T_OFF－T(P.O.감소)]이면서 수정된 평형 상수를 나타내며, 여기에서 T_EQ는 최대 전력 및 t－00에 대한 열평형 상수이고, T_OFF는 마지막 오프상태에서 기준 이상의 온도이며, T(P.O. 감소)는 전력의 감소로 인한 온도 하강분이고, T_CAP(＝RthCth)는 열시간 상수이며, Toff(toff－00일 때 0)는 기준 온도에 대한 상기 장치의 온도 하강분이고 Tpa＝Tref＋T_ON인데 여기에서 Toff는 오프상태 동안의 온도 하강분이고 T_ON은 마지막 온상태에서 기준 이상의 온도인 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 방법.
제1항에 있어서, 동작 전력 레벨을 조정하는 상기 단계는 여러 단계를 통해 열－소비장치의 동작 전력 레벨을 점감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 방법.
제1항에 있어서, 동작 전력 레벨을 조정하는 상기 단계는 열－소비장치의 동작 전력 레벨을 절감시키는 단계(128)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 방법.
간헐적으로 동작하는 열－소비장치를 가지는 전자 설비의 안전한 동작 온도를 자동적으로 보장하는 방법에 있어서, a) 열－소비 장치로부터 원거리에 위치하는 전자 설비내의 위치에서, 현재의 동작 온도 및 간헐적 동작의 제1 또는 제2의 상태와 관련된 경과시간을 측정하는 수단, b) 단계(a)에서 측정된 온도 및 경과시간을 사용하는 기억된 소정의 열 모델에 기초를 둔 열－소비 장치에 대한 투사된 온도를 계산하는 수단 및, c) 상기 투사된 온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않도록 하여 최대 허용동작 전력 레벨을 공급하면서, 전자 설비의 안전한 동작 온도를 보장하도록 하기 위해 동작 전력 레벨의 영역내에서 최대 허용가능한 포인트로 동작 전력 레벨을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 장치.
제7항에 있어서, 현재 동작 온도를 측정하는 수단은, 포함된 기준 발진기와 같은 다른 장치의 온도를 보상하기 위한 서미스터를 포함하고, 경과시간을 측정하는 수단은 간헐적인 동작의 제1 또는 2상태의 지속시간에 상응하는 시구간을 측정하기 위해 하나 이상의 리세트가능한 계수기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 장치.
제7항에 있어서, 동작 전력 레벨을 조정하는 상기 수단은 D/A 변환기, 비교기 및 전압 제어 트랜지스터 증폭단을 가지는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 안전 동작 온도 보장 장치.
유한한 흡열부상에 장착되고, 시간 주기 동안 간헐적으로 동작하는 RF 전력 장치용의 개선된 열－보호 회로를 가지는 이동성 라디오에 있어서, a) 최소한 여자기수단 및 RF전력 증폭수단을 가지는 전송수단, 수신수단, 상기 여자기 수단 및 수신수단에 결합되고 서미스터를 포함하는 온도 보상 기준 발진기 수단을 구비하는 송수신기 수단, b) RF 전력 장치에서 키이된 또는 디－키이된 상태와 관련된 경과시간을 측정하기 위한, 하나 이상의 리세트가능한 계수기, c) RF 전력 장치의 투사된 온도를 계산하기 위해, 서미스터에 의해 측정된 온도, (b) 에 의해 측정된 경과시간 및, RF 전력 장치와 관련된 동작 전력 레벨을 사용하는 기억된 소정의 열－모델을 가지며, 상기 서미스터 및 리세트가능한 계수기에 결합된 마이크로 제어기 및, d) 상기 투사된 온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않도록 하여, 시간주기에 걸쳐서 보다 높은 동작 전력 레벨을 공급하면서 현저하게 작아진 유한한 흡열부가 사용되도록 하기 위해, 동작 전력 레벨의 영역내에서 최대 허용 포인트로 동작 전력 레벨을 점차적으로 조정하며, 상기 RF 전력 증폭기 및 마이크로 제어기 사이에 위치하는 디지털 전력 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동성 라디오.
유한한 흡열부상에 장착되고 시간주기에 걸쳐서 간헐적으로 동작하는 열－소비 장치를 가지는 오디오 전력 증폭기용의 개선된 열－보호 회로에 있어서, a) 열－소비 장치로부터 원거리에 위치하는 오디오 전력 증폭기에 위치하는 서미스터, b) 열－소비 장치의 온 및 오프 상태와 관련된 경과시간을 측정하는 하나 이상의 리세트가능한 계수기, c) 열－소비 장치의 투사된 동작 온도를 계산하기 위해 (a)에 의해 측정된 온도, (b)에 의해 측정된 경과시간 및 열－소비 장치와 관련된 동작 전력 레벨을 이용하는 기억된 소정의 열－모델을 가지며, 상기 서미스터 및 최소한 하나 이상의 리세트가능한 계수기에 결합된 마이크로 제어기 및, d) 상기 투사된 온도가 프리세트된 한계값을 초과하지 않도록 하여 허용가능한 최대동작 전력 레벨을 공급하면서 오디오 전력 증폭기의 안전한 동작 온도를 보장하기 위해, 동작 전력 레벨의 영역내에서 허용가능한 최대 포인트로 동작 전력 레벨을 점차적으로 조정하며, 상기 마이크로 제어기 및 상기 장치 사이에 위치하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 열－보호 회로.