前端模块保护电路和电子设备

技术领域

本申请涉及通信领域，尤其涉及一种前端模块保护电路和电子设备。

背景技术

在通信领域中，信号的接收和发射至关重要。例如，在通讯设备的射频信号发射测试过程中，通讯设备需要随着发射测试而不断切换信号。而在该通讯设备不断切换信号的时候，因为信号的频繁切换，导致该通讯设备的基带芯片突发一个大功率的信号进入前端模块的射频信号发射端(TX端)进行放大，以使得该通讯设备内部电流过大，从而烧毁前端模块。因此，随着发射测试过程不断切换信号，烧毁前端模块的情况的出现概率较高，从而需要对前端模块进行保护。

目前，前端模块的保护措施只是在供电电源电路或供电设备(如DCDC/LDO电路等)的使能引脚处提供固定的RC滤波电路以延时开启供电电源，而无法提供大信号功率输入下的前端模块的保护，从而无法实现前端模块的实时保护。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有技术存在的问题，本申请实施例提供了一种前端模块保护电路和电子设备。

第一方面，本申请提供一种前端模块保护电路，包括依次连接的电流实时检测模块、延时模块、处理模块；

所述电流实时检测模块用于检测所述前端模块保护电路的工作电流；其中，所述电流实时检测模块包括电流检测单元，所述电流检测单元用于检测流经所述电流实时检测模块的电流大小，并放大输出流经所述电流检测单元的输出电压；

所述延时模块用于根据所述输出电压的电平状态，向所述处理模块输入相应的电平信号；

所述处理模块包括第一级处理单元和第二级处理单元；其中，所述第一级处理单元用于在所述电平信号为高电平时，向外接的前端模块输入低电平信号，以实现对所述前端模块的过流保护；所述第二级处理单元用于根据所述电平信号的电平状态以触发计数。

在可选的实施方式中，所述延时模块包括第一级延时单元和第二级延时单元，所述第一级延时单元连接所述第二级延时单元；

所述延时模块用于在所述输出电压为高电平时，导通所述第一级延时单元内部的开关管，并向所述第二级延时单元输入高电平信号，以使得所述第二级延时单元的开关管导通，并使得所述第二级延时单元向所述处理模块输出高电平信号；

所述延时模块还用于在所述输出电压为低电平时，断开所述第一级延时单元内部的开关管，以使得所述第二级延时单元内部的开关管断开；

所述延时模块还用于在接收到高电平的输出电压后，又接收到低电平的输出电压时，以使得所述第一级延时单元和所述第二级延时单元内部的开关管延时断开，以实现对所述前端模块的延时保护。

在可选的实施方式中，所述第一级延时单元包括第一至第四电阻、第一开关管；

第一电阻的一端连接所述电流实时检测模块，所述第一电阻的另一端分别连接所述第一开关管的第一端、第二电阻的一端和所述第二级延时单元，所述第二电阻的另一端接地；

所述第一开关管的第二端分别连接第三电阻的一端和所述第二级延时单元，所述第三电阻的另一端用于接入参考电压；

所述第一开关管的第三端通过第四电阻接地。

在可选的实施方式中，所述第二级延时单元包括第二开关管、第一电容、第五电阻和第六电阻；

所述第二开关管的第一端连接所述第一级延时单元，所述第二开关管的第二端用于接入参考电压，所述第二开关管的第三端通过所述第一电容连接所述第一级延时单元；

所述第二开关管的第三端还通过所述第五电阻连接所述处理模块，并通过所述第六电阻接地。

在可选的实施方式中，所述第一级处理单元包括第三开关管、第四开关管和第七电阻；

所述第三开关管的第一端分别连接所述第四开关管的第一端和所述延时模块；

所述第三开关管的第二端连接所述第七电阻，并用于外接所述前端模块，所述第三开关管的第三端接地；

所述第四开关管的第二端连接所述第七电阻，所述第四开关管的第三端用于接入参考电压。

在可选的实施方式中，所述第二级处理单元包括计数器；

所述计数器的一端连接所述延时模块，所述计数器的另一端用于外接电源复位模块。

在可选的实施方式中，所述计数器采用二进制计数器。

在可选的实施方式中，所述电流检测单元包括第八至第十电阻、放大器；

第八电阻的两端分别连接第九电阻和第十电阻，其中，所述第八电阻的一端用于外接电源，所述第八电阻的另一端用于外接所述前端模块；

所述第九电阻和第十电阻均连接所述放大器的输入端。

在可选的实施方式中，所述电流实时检测模块还包括放大单元，所述放大单元连接所述电流检测单元，用于调节所述输出电压的放大倍数；

所述放大单元包括第五开关管、第十一电阻；

所述第五开关管的第一端和第二端分别连接所述电流检测单元；所述第五开关管的第三端分别连接所述第十一电阻和所述延时模块。

第二方面，本申请提供一种电子设备，包括如前述所述的前端模块保护电路以及前端模块；

所述前端模块保护电路连接所述前端模块，用于对所述前端模块进行电流检测以及过流保护。

本申请实施例具有如下有益效果：

本申请实施例提供了一种前端模块保护电路，该电路包括依次连接的电流实时检测模块、延时模块、处理模块；电流实时检测模块包括电流检测单元，用于检测流经电流实时检测模块的电流大小，并放大输出流经电流检测单元的输出电压；延时模块用于根据输出电压的电平状态，输出相应的电平信号；处理模块包括第一级处理单元和第二级处理单元；第一级处理单元用于在电平信号为高电平时，向外接的前端模块输入低电平信号，以实现对前端模块的过流保护；第二级处理单元用于根据电平信号的电平状态以触发计数。本申请实施例实时检测前端模块的工作电流，并在监测到电路中出现大功率信号(高电平信号)时，触发延时模块和处理模块工作，使得前端模块的使能信号保持为低电平，实现前端模块的实时过流保护，从而避免前端模块在大功率信号输入条件下被烧毁的情况，相应提高了具备该前端模块的电子设备的可靠性和竞争优势。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本申请实施例中电子设备的第一种结构示意图；

图2示出了本申请实施例中前端模块的结构示意图；

图3示出了本申请实施例中前端模块保护电路的结构示意图；

图4示出了本申请实施例中电子设备的第二种结构示意图。

主要元件符号说明：100-前端模块保护电路；200-前端模块；110-电流实时检测模块；120-延时模块；130-处理模块；111-电流检测单元；112-放大单元；121-第一级延时单元；122-第二级延时单元；131-第一级处理单元；132-第二级处理单元；1321-计数器。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，所述术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

请参阅图1，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括前端模块保护电路100和前端模块200，该前端模块200与前端模块保护电路100连接。

可选的，该电子设备可以为如终端设备等具有信号收发等通信功能的设备。该前端模块200(Front-end Modules，FEM)，用于完成射频信号的发送放大以及接收放大(withbypass)、滤波，甚至包含功率检测、控制和开关的作用，简言之，该前端模块200用于实现信号在不同频率下的收发。

可选的，如图2所示，该前端模块200包括射频信号接收电路(RX通道)、射频信号发射电路(TX通道)、功率放大器使能引脚(PA_EN引脚)、C1引脚、C2引脚、天线输入通道(ANT)。该图2所示的前端模块200仅为一种示例，本实施例并不对该前端模块200的具体结构进行限定。

而前端模块保护电路100可用于对前端模块200进行电流检测，并实现对前端模块200的过流保护，避免电路中瞬间出现的大功率尖峰电压毁坏该前端模块200。

基于此，如图3、图4所示，本申请实施例还提供了一种前端模块保护电路100，该电路包括依次连接的电流实时检测模块110、延时模块120、处理模块130。

示范性地，电流实时检测模块110用于检测前端模块保护电路100的工作电流；其中，电流实时检测模块110包括电流检测单元111，电流检测单元111用于检测流经电流实时检测模块110的电流大小，并放大输出流经电流检测单元111的输出电压；延时模块120用于根据输出电压的电平状态，向处理模块130输入相应的电平信号；处理模块130包括第一级处理单元131和第二级处理单元132；其中，第一级处理单元131用于在电平信号为高电平时，向外接的前端模块200输入低电平信号，以实现对前端模块200的过流保护；第二级处理单元132用于根据电平信号的电平状态以触发计数。

本申请实施例通过该电流实时检测模块110对前端模块200工作状态下的工作电流进行实时检测和监控，并将所检测的工作电流转换为电压信号(电信号)输出，并根据该电压信号对应的电平信号，通过延时模块120和处理模块130执行相应处理，以实现对前端模块200的实时过流保护。

在一实施方式中，电流实时检测模块110包括电流检测单元111和放大单元112，该电流检测单元111和放大单元112连接。

其中，电流检测单元111包括第八至第十电阻R10、放大器U1；第八电阻R8的两端分别连接第九电阻R9和第十电阻R10，其中，第八电阻R8的一端用于外接电源，第八电阻R8的另一端用于外接前端模块200；第九电阻R9和第十电阻R10均连接放大器U1的输入端。

该放大单元112用于调节输出电压的放大倍数。其中，放大单元112包括第五开关管Q5、第十一电阻R11；第五开关管Q5的第一端和第二端分别连接电流检测单元111，其中，第五开关管Q5的第一端连接第九电阻R9，第五开关管Q5的第二端连接放大器U1的输出端；第五开关管Q5的第三端分别连接第十一电阻R11和延时模块120。

进一步地，如图4所示，前端模块200在工作时，流经第八电阻R8(阻值很小)的工作电流，在两端形成两个电压差(V0、V1)；前端模块200在保持正常工作时，V0、V1的分压值进入放大器U1的电平相等，此时，放大器U1输出的输出电压的电平信号为低电平，并不触发后续电路工作(放大单元112、延时模块120和处理模块130)；而当流经第八电阻R8的工作电流变大时，V0、V1两端的分压值进入放大器U1的电平不再相等，V0端此时输出为高电平的电平信号，从而触发后续电路工作。根据电路参数，可以计算出电流实时检测模块110的输出电压(Vout)，Vout＝I0*R8*R11/R9；其中，I0表示所检测到的工作电流，R9＝R10。

可以理解，电流实时检测模块110用于对工作中的电流实时检测，并对检测结果转化成电压输出，第十一电阻R11可以改变输出电压放大倍数，在输出电压为高电平时，触发延时模块120工作。

其中，电流检测单元111可根据实际的前端模块200工作状态设定参数(如电阻阻值)，以达到保护不同的前端模块200的目的，具有可移植性。

示范性地，延时模块120包括第一级延时单元121和第二级延时单元122，第一级延时单元121连接第二级延时单元122。

示范性地，第一级延时单元121包括第一至第四电阻R4、第一开关管Q1；第一电阻R1的一端连接电流实时检测模块110，即第一电阻R1连接第五开关管Q5的第三端，第一电阻R1的另一端分别连接第一开关管Q1的第一端、第二电阻R2的一端和第二级延时单元122，第二电阻R2的另一端接地；第一开关管Q1的第二端分别连接第三电阻R3的一端和第二级延时单元122，第三电阻R3的另一端用于接入参考电压；第一开关管Q1的第三端通过第四电阻R4接地。

第二级延时单元122包括第二开关管Q2、第一电容C1、第五电阻R5和第六电阻R6；第二开关管Q2的第一端连接第一级延时单元121，第二开关管Q2的第二端用于接入参考电压，第二开关管Q2的第三端通过第一电容C1连接第一级延时单元121；第二开关管Q2的第三端还通过第五电阻R5连接处理模块130，并通过第六电阻R6接地。

可选的，第一开关管Q1、第二开关管Q2和第五开关管Q5均可选用绝缘栅双极晶体管(IGBT)。进而，上述的第一开关管Q1的第一端为第一开关管Q1的基极(B级)，第一开关管Q1的第二端为集电极(C级)，第一开关管Q1的第三端为发射极(E级)；第二开关管Q2的第一端为第二开关管Q2的基极，第二开关管Q2的第二端为发射极，第二开关管Q2的第三端为集电极；第五开关管Q5的第一端为第五开关管Q5的集电极，第五开关管Q5的第二端为基极，第五开关管Q5的第三端为发射极。

在本实施例中，延时模块120用于在输出电压为高电平时，导通第一级延时单元121内部的开关管(第一开关管Q1)，并向第二级延时单元122输入高电平信号，以使得第二级延时单元122的开关管(第二开关管Q2)导通，从而为第一电容C1充电，并使得第二级延时单元122向处理模块130输出高电平信号。

延时模块120还用于在输出电压为低电平时，断开第一级延时单元121内部的开关管(第一开关管Q1)，以使得第二级延时单元122内部的开关管(第二开关管Q2)断开。

延时模块120还用于在接收到高电平的输出电压后，又接收到低电平的输出电压时，以使得第一级延时单元121和第二级延时单元122内部的开关管延时断开，以实现对前端模块200的延时保护。

具体地，延时模块120用于在输入高电平的电平信号时，也同步输出高电平；但是输入由高转低电平时(即延时模块120先输入了高电平信号，而后又输入了低电平信号)，电平信号的输出会经过一段时间的延迟后才由输出高电平转到低电平输出。延时模块120输入高电平时，同时给第一电容C1充电，输入由高转低电平时，第一电容C1通过第二电阻R2放电，因此，仍能保持第一开关管Q1在短时间内的高电平信号，以避免前端模块200的PA_EN引脚的频繁切换，进而保护该前端模块200不会被瞬间的大功率信号所损坏，从而通过电平信号的延迟变化实现对前端模块200的过流保护。

进一步地，延时模块120用于当电流检测单元111输出低电平的电平信号时，第一开关管Q1不导通，此时第一开关管Q1的C极(集电极)保持为高电平，第二开关管Q2也不导通，因此，其处理模块130未被触发工作，不起作用；当电流检测单元111输出高电平时，第一开关管Q1导通将第一开关管Q1的集电极(C极)拉低为低电平，第二开关管Q2也跟着导通，此时电路给第一电容C1充电，即第二开关管Q2输出高电平与电流实时检测模块110输出高电平同步；当大功率信号(高电平的输出电压)消失，电流检测单元111输出低电平，由于第一电容C1通过第二电阻R2放电，仍能保持第一开关管Q1短时间的高电平，即由高电平转低电平时，具有延时功能，目的是避免因前端模块200的PA_EN引脚的频繁切换(以切换信号)，从而使得前端模块200在频繁切换信号时因过流而导致前端模块200被烧毁的情况。

另外，该延时模块120的延时间隔，可根据实际需要来设定第一电容C1和第二电阻R2的值，以达到不同的时延需求。

处理模块130包括连接的第一级处理单元131和第二级处理单元132。

示范性地，第一级处理单元131包括第三开关管Q3、第四开关管Q4和第七电阻R7；第三开关管Q3的第一端分别连接第四开关管Q4的第一端和延时模块120；第三开关管Q3的第二端连接第七电阻R7，并用于外接前端模块200，第三开关管Q3的第三端接地；第四开关管Q4的第二端连接第七电阻R7，第四开关管Q4的第三端用于接入参考电压。第二级处理单元132包括计数器1321；计数器1321的一端连接延时模块120，计数器1321的另一端用于外接电源复位模块(图未示)。可选的，计数器1321采用二进制计数器1321，该二进制计数器1321包括但不限于二位二进制计数器，可按照实际需求进行相应调整或设置该二进制计数器1321，如采用D触发器或者JK触发器或者单片机，简单高效。

可选的，第三开关管Q3和第四开关管Q4均选用绝缘栅双极晶体管。进而，上述的第三开关管Q3的第一端为第三开关管Q3的基极，第三开关管Q3的第二端为集电极，第三开关管Q3的第三端为发射极；第四开关管Q4的第一端为第四开关管Q4的基极，第四开关管Q4的第二端为发射极，第四开关管Q4的第三端为集电极。

第一级处理单元131用于在输入高电平的电平信号时，第三开关管Q3、第四开关管Q4导通，此时第三开关管Q3的集电极(C极)被强制拉为低电平，使得前端模块200的PA_EN引脚的使能信号保持为低电平，达到保护前端模块200不被大功率信号烧毁的目的；其中，第四开关管Q4的作用是在第二级处理单元132输出的电平信号(Vout2)为低电平时，第四开关管Q4不导通，保持第三开关管Q3的集电极的高阻态。

另外，第一级处理单元131可根据具体需求，将该第一级处理单元131的控制线端接到前端模块200的供电使能端，也能达到保护效果。

第二级处理单元132用于当输入由低转高电平时(即先输入低电平的电平信号，而后再输入高电平的电平信号)，其输入的电平信号的上升沿触发了第二级处理单元132中的计数器1321进行一次计数；从而可以通过该计数器1321统计预定时间周期内的计数，该计数即为电路中的电平信号的异常次数。统计异常计数的目的是，在预定的短时间内达到设定的异常次数时(例如，三次或五次等)，提供电子设备或相应的控制系统对异常状态的操作依据以及处理措施，例如，复位电子设备中的基带芯片或者关断电子设备的供电电源；进而，该计数器1321所外接的电源复位模块用于复位电子设备中的基带芯片或者关断电子设备的供电电源，从而达到保护前端模块200不被大功率信号烧毁的目的。

可以理解，处理模块130用于当延时模块120输入的电平信号为高电平时，第一级处理单元131的第三开关管Q3、第四开关管Q4导通，将前端模块200的PA_EN引脚的使能电平拉低，使其使能电平为低电平，从而使得前端模块200的TX通道关闭，起到保护前端模块200的目的；而第二级处理单元132的目的是，记录电路中电平信号异常发生的次数，协助电子设备或相应的控制系统进行复位或者关闭供电电源。

本申请实施例通过所构建的电流实时检测模块110、延时模块120、处理模块130之间的协同合作，以对应构建在前端模块200工作状态下的电平信号的实时监控流程，对工作电流实时检测。当出现大功率信号时，回路的电流突然增大，导致电流实时检测模块110的两输入端出现电压差而输出高电平信号，触发延时模块120工作，以对应输出高电平信号，且延时模块120输出的高电平信号分成两路输出，一路输入至第一级处理单元131，进而输入至前端模块200的PA_EN引脚对应的控制电路；一路输入至第二级处理单元132以触发计数，统计电路中电平信号的异常次数，由此通过该异常次数反映该电平信号对电路的持续影响；从而避免前端模块200在大功率信号输入条件下被烧毁的情况，相应提高了具备该前端模块200的电子设备的可靠性和竞争优势。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。