射频功率放大器随处可见,其中的一些可能释放过高的射频输出功率而对人体造成伤害。这些射频功率放大器中很多是固态放大器,但真正大功率级别的大多使用真空管。无论哪种类型的射频放大器,都有可能碰到放大器设计者有时没有做出明确说明的故障。这种故障类型为电容短路故障,请看图1和图2两个电路图中的电容“C1”。
图1:固态射频功率放大器。
图2:真空管射频功率放大器。
在这两个电路中,如果C1短路,+Vcc(或+Vplate)就会被加到RF输出。如果放大器的负载对直流是开路的,就像半波直偶极子或四分之一波接地层那样,那么直流电压将会危险地加在负载上。
如果是固态放大器,50V左右的电压或会对人体造成一定程度的伤害,但如果把几百到几千伏的直流电压加到射频输出端,就会置人于死地。
可怕的是,即使C1出现短路故障,放大器也有可能在C1的问题不被察觉的情况下继续工作。为了防止这种情况发生,图1和图2中“something missing(缺了元器件)”的地方必须变成“something included(加上元器件)”,如图3和图4所示。
图3:固态射频功率放大器修正图。
图4:真空管射频功率放大器修正图。
在这两个修正电路图中,射频输出端跨接了一个射频扼流圈(RFC)。如果这时C1再出现短路故障,+Vcc(或+Vplate)将直流短路到地。然后会出现火花(咦,这是什么奇怪的气味?),但是放大器将明显处于故障状态,而且射频输出端也不会再出现致命的直流电。
图3所示为包含了一个RFC(即RFC3)的原理图,以便进一步说明。
图5:包含RFC安全设计的电路示例(来源:Amplifier Circuit Design)
你肯定看出来了,在这个电路图中,我前面提到的C1现在是C4。
(原文刊登于ASPENCORE旗下EDN英文网站,参考链接:RF power amplifier safety。)
本文为《电子技术设计》2019年4月刊杂志文章。