本發(fā)明涉及托克馬克裝置診斷，更具體地說，它涉及一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路。

背景技術(shù)：

1、在聚變托卡馬克裝置中，探針是直接與等離子體接觸的診斷設(shè)備，可以直接有效的測量空間局部的等離子體參數(shù)，具有高的時間和空間分辨率，因此，目前基本所有托卡馬克裝置都在使用探針診斷。目前，探針主要的測量方式有三探針、懸浮探針、單探針以及雙探針等。對單探針來說，在探針對與某一參考電極(通常是與等離子體接觸面積較大的導(dǎo)體，如裝置壁等)施加特定的驅(qū)動電壓，檢測探針上的電流，繪制出一條伏安特性曲線進(jìn)而推算出等離子的參數(shù)。對雙探針來說，就是由兩根探針組成，處于整體懸浮狀態(tài)的探針組合，在兩根探針間施加任意波形的電壓，同樣可以檢測這兩個探針的電流，繪制雙探針伏安特性曲線，以獲取相應(yīng)的電子溫度、電子密度。由于等離子體行為很復(fù)雜，在等離子體高約束模式放電條件下可能會爆發(fā)多次邊緣局域模(edge?localized?mode,elm)，可能會在探針端出現(xiàn)很大的電流，這些電流可能比為其提提供電壓的功率放大器的額定電流高數(shù)倍，一方面這些瞬態(tài)電流會導(dǎo)致功率放大器過流，超過器件耐受能力，導(dǎo)致器件損耗，另外一個方面也可能導(dǎo)致探針燒毀。

2、目前在探針診斷中，通常采用的策略是出現(xiàn)過流后功率放大器停止輸出，在本次等離子體放電中不再投入；或保護關(guān)斷一段時間后再恢復(fù)繼續(xù)工作，直到本次放電結(jié)束，以上這兩種處理方法均會影響探針數(shù)據(jù)的獲取。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，解決現(xiàn)有托卡馬克裝置探針診斷電路在出現(xiàn)過流時，功率放大器停止工作，影響探針獲取數(shù)據(jù)的問題，通過設(shè)置線性功率放大器的電流自主保護電路，在探針診斷電路出現(xiàn)過流時，不直接關(guān)斷功率放大器，而是拉低電流，等待電流恢復(fù)正常后繼續(xù)工作，充分保證探針診斷數(shù)據(jù)的完整。

2、本申請的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)的：包括：多級放大器、乙類功率放大器、正向電流限制電路、負(fù)向電流限制電路、驅(qū)動電流限制電路、反饋電路和探針；多級放大器連接乙類功率放大器的輸入，乙類功率放大器的輸出連接驅(qū)動電流限制電路，驅(qū)動電流限制電路連接探針；驅(qū)動電流限制電路通過反饋電路連接多級放大器的輸入，驅(qū)動電流限制電路通過正向電流限制電路連接乙類功率放大器的npn晶體管，驅(qū)動電流限制電路通過負(fù)向電流限制電路連接乙類功率放大器的pnp晶體管；其中，驅(qū)動電流限制電路用于提供兩種不同的阻值。

3、采用上述技術(shù)方案，通過設(shè)置驅(qū)動電流限制電路、正向電流限制電路、負(fù)向電流限制電路組成的反饋回路配合調(diào)節(jié)乙類功率放大器的輸出電流，實現(xiàn)探針診斷回路過流情況的自主保護；采用拉低功率放大器輸出電流的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的停止功率放大器工作，保證輸出不關(guān)斷，探針不間斷采集診斷數(shù)據(jù)。

4、在一種可能的實施方式中，驅(qū)動電流限制電路包括：電阻r1、電阻r2和開關(guān)k1，電阻r1的一端連接乙類功率放大器的輸出，另一端通過電阻r2連接探針，電阻r2與開關(guān)k1并聯(lián)。

5、在一種可能的實施方式中，當(dāng)探針處于第一電流環(huán)境時，切換開關(guān)k1斷開，提供阻值r1+r2；當(dāng)探針處于第二電流環(huán)境時，切換開關(guān)k1閉合，提供阻值r1。

6、在一種可能的實施方式中，第一電流環(huán)境的電流值小于第二電流環(huán)境的電流值。

7、在一種可能的實施方式中，正向電流限制電路包括：npn三極管q2和二極管d1，npn三極管q2的集電極連接到乙類放大器npn晶體管的基級，npn三極管q2的基極連接二極管d1的陰極，二極管d1的陽極連接乙類放大器npn晶體管的發(fā)射極，npn三極管q2的發(fā)射極連接驅(qū)動電流限制電路。

8、在一種可能的實施方式中，負(fù)向電流限制電路包括：pnp三極管q4和二極管d2，pnp三極管q4的集電極連接到乙類放大器pnp晶體管的基級，pnp三極管q4的基極連接二極管d2的陽極，二極管d2的陰極連接乙類放大器pnp晶體管的發(fā)射極，pnp三極管q4的發(fā)射極連接驅(qū)動電流限制電路。

9、在一種可能的實施方式中，乙類功率放大器包括：npn晶體管q1和pnp晶體管q2，npn晶體管q1和pnp晶體管q2的基極連接作為乙類功率放大器的輸入，npn晶體管q1和pnp晶體管q2的發(fā)射極連接作為乙類功率放大器的輸出，npn晶體管q1的集電極連接正高壓，pnp晶體管q2的集電極連接負(fù)高壓。

10、在一種可能的實施方式中，多級放大器包括：級聯(lián)的第一放大器和第二放大器，第一放大器的第一輸入端連接控制信號，第二輸入端連接反饋電路，輸出端連接第二放大器，第二放大器的輸出連接乙類功率放大器的輸入。

11、在一種可能的實施方式中，還包括：第二放大器保護回路，所述第二放大器保護回路一端連接所述乙類功率放大器的輸出，另一端連接所述乙類功率放大器的參考地，所述第二放大器保護回路還連接所述第二放大器的參考地。

12、在一種可能的實施方式中，所述第二放大器保護回路包括：電阻r3和電容c1，所述電阻r3的一端連接所述乙類功率放大器的輸出，另一端連接所述第二放大器的參考地和電容c1，所述電容c1連接所述乙類功率放大器的參考地。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請具有以下有益效果：本方案創(chuàng)造性地設(shè)置由驅(qū)動電流限制電路、正向電流限制電路、負(fù)向電流限制電路組成的反饋回路，當(dāng)探針回路出現(xiàn)過流情況時，通過驅(qū)動電流限制電路分壓，通過正向電流限制電路和負(fù)向電流限制電路改變乙類功率放大器兩個晶體管的基極驅(qū)動，進(jìn)而拉低乙類功率放大器的輸出電流，在保護探針、功率放大器不因回路過流燒毀的同時保證功率放大器持續(xù)工作。

技術(shù)特征：

1.一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，所述驅(qū)動電流限制電路包括：電阻r1、電阻r2和開關(guān)k1，所述電阻r1的一端連接所述乙類功率放大器的輸出，另一端通過電阻r2連接探針，所述電阻r2與所述開關(guān)k1并聯(lián)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，當(dāng)所述探針處于第一電流環(huán)境時，切換所述開關(guān)k1斷開，提供阻值r1+r2；當(dāng)所述探針處于第二電流環(huán)境時，切換所述開關(guān)k1閉合，提供阻值r1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，所述第一電流環(huán)境的電流值小于所述第二電流環(huán)境的電流值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，所述正向電流限制電路包括：npn三極管q2和二極管d1，所述npn三極管q2的集電極連接到乙類放大器npn晶體管的基級，npn三極管q2的基極連接二極管d1的陰極，二極管d1的陽極連接乙類放大器npn晶體管的發(fā)射極，npn三極管q2的發(fā)射極連接所述驅(qū)動電流限制電路。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，所述負(fù)向電流限制電路包括：pnp三極管q4和二極管d2，所述pnp三極管q4的集電極連接到乙類放大器pnp晶體管的基級，pnp三極管q4的基極連接二極管d2的陽極，二極管d2的陰極連接乙類放大器pnp晶體管的發(fā)射極，pnp三極管q4的發(fā)射極連接所述驅(qū)動電流限制電路。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，所述乙類功率放大器包括：npn晶體管q1和pnp晶體管q2，所述npn晶體管q1和pnp晶體管q2的基極連接作為所述乙類功率放大器的輸入，所述npn晶體管q1和pnp晶體管q2的發(fā)射極連接作為所述乙類功率放大器的輸出，所述npn晶體管q1的集電極連接正高壓，所述pnp晶體管q2的集電極連接負(fù)高壓。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，所述多級放大器包括：級聯(lián)的第一放大器和第二放大器，所述第一放大器的第一輸入端連接控制信號，第二輸入端連接所述反饋電路，輸出端連接所述第二放大器，所述第二放大器的輸出連接所述乙類功率放大器的輸入。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，還包括：第二放大器保護回路，所述第二放大器保護回路一端連接所述乙類功率放大器的輸出，另一端連接所述乙類功率放大器的參考地，所述第二放大器保護回路還連接所述第二放大器的參考地。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，其特征在于，所述第二放大器保護回路包括：電阻r3和電容c1，所述電阻r3的一端連接所述乙類功率放大器的輸出，另一端連接所述第二放大器的參考地和電容c1，所述電容c1連接所述乙類功率放大器的參考地。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于線性功率放大器的電流自主保護電路，涉及托克馬克裝置診斷技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有托卡馬克裝置探針診斷電路在過流時停止功率放大器工作，影響探針數(shù)據(jù)獲取的問題，方案包括：多級放大器連接乙類功率放大器的輸入，乙類功率放大器的輸出連接驅(qū)動電流限制電路，驅(qū)動電流限制電路連接探針；驅(qū)動電流限制電路通過反饋電路連接多級放大器的輸入，驅(qū)動電流限制電路通過正向電流限制電路連接乙類功率放大器的NPN晶體管，驅(qū)動電流限制電路通過負(fù)向電流限制電路連接乙類功率放大器的PNP晶體管；驅(qū)動電流限制電路提供兩種不同的阻值；通過設(shè)置反饋回路，在探針診斷電路出現(xiàn)過流時拉低電流代替停止功率放大器，保持探針數(shù)據(jù)采集。

技術(shù)研發(fā)人員：趙偉,王雅麗,蔣富強,聶林
受保護的技術(shù)使用者：核工業(yè)西南物理研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30