一种天线短路自动保护电路与方法
【专利摘要】本发明公开了一种天线短路自动保护电路与方法，所述电路包括电源开关模块、电流检测模块和控制模块，电源开关模块的第一输入端连接供电电源，电源开关模块的输出端与电流检测模块连接，电流检测模块的第一输出端与天线连接；电流检测模块的第二输出端与控制模块连接，控制模块的输出端与电源开关模块的第二输入端连接。本发明提供了一种天线短路自动保护电路与方法，通过将电流检测信号与预设范围比较，来控制电源开关的通断，实现了天线短路的自动保护。
【专利说明】
一种天线短路自动保护电路与方法
技术领域
[0001]—种天线短路自动保护电路与方法，应用于卫星导航或通信接收机。
【背景技术】
[0002]随着北斗卫星导航系统及GPS应用的发展，卫星导航设备在各个领域得到广泛应用。为满足卫星导航接收机嵌入式应用，按应用需求不同配置有多种类型天线，如有源天线(需加电)、无源天线(不需加电)等;而多种类型天线应用涉及接收机与天线的连接，天线连接的关键在于如何实现各种类型天线自适应连接。
[0003]传统的卫星导航接收机与天线连接方式为:关机状态下设置接收机天线馈电电路选择有源天线或无源天线，连接好天线后开机，该方式操作复杂，不支持热拔插连接，使用不方便。且天线连接故障出现短路时会损坏接收机天线馈电电源电路。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种天线短路自动保护电路与方法，通过将电流检测信号与预设范围比较，来控制电源开关的通断，实现了天线短路的自动保护。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种天线短路自动保护电路，包括电源开关模块、电流检测模块和控制模块，电源开关模块的第一输入端连接供电电源，电源开关模块的输出端与电流检测模块连接，电流检测模块的第一输出端与天线连接；电流检测模块的第二输出端与控制模块连接，控制模块的输出端与电源开关模块的第二输入端连接；
所述的电流检测模块用于获取电流检测信号，并将电流检测信号传输给控制模块； 所述的控制模块用于判断天线是否短路，并根据判断结果向电源开关模块发送开关控制信号；
所述的电源开关模块用于根据开关控制信号控制电源通断。
[0006]所述的控制模块通过判断电流检测信号是否超过预设范围来判断天线是否短路:当电流检测信号超过预设范围时，认为天线短路，向电源开关模块发送低电平信号；当电流检测信号没有超过预设范围时，认为天线没有短路，向开关控制模块发送高电平信号。
[0007]所述的电源开关模块的第一输入端为电源输入端，电源开关模块的第二输入端为开关控制输入端。
[0008]所述的电流检测模块的第一输出端为电源输出端，电流检测模块的第二输出端为电流检测输出端。
[0009]所述电流检测模块包括电流检测芯片NI和用于取样的第一电阻Rl;电源开关模块的输出端分别与第一电阻Rl的一端和电流检测芯片连接;第一电阻Rl的另一端与天线连接;所述的电流检测芯片的取样端连接在第一电阻Rl的两端，电流检测芯片的输出端依次通过第二电阻R2和第五电阻R5接地，第二电阻R2和第五电阻R5的公共端输出电流检测信号并与控制模块连接。
[0010]所述的电源开关模块包括PMOS管和NPN三级管；PMOS管的源极S连接供电电源，PMOS管的漏极D分别与电流检测模块的第一电阻和电流检测芯片连接;PMOS管的源极S还通过第三电阻R3与NPN三级管的集电极C连接，PMOS管的栅极G通过第四电阻R4与NPN三级管的集电极C连接，NPN三级管的发射极E接地，NPN三级管的基极B通过第六电阻R6连接到控制模块。
[0011 ]所述的PMOS管的源极S和漏极D之间还连接有反向的TVS管。
[0012]所述的一种天线短路自动保护电路的保护方法，包括以下步骤:
51.电流检测模块实时获取电流检测信号；
52.控制模块将电流检测信号与控制模块中预设范围比较:
(1)如果电流检测信号超过预设范围，进入步骤S3;
(2)如果电流检测信号没有超过预设范围，进入步骤S4;
53.控制模块输出低电平开关控制信号给开关控制模块，低电平信号在电源开关模块中经NPN三极管反相后控制PMOS管截止，天线电源切断，并返回步骤SI;
54.控制模块输出高电平开关控制信号给开关控制模块，高电平信号在电源开关模块经NPN三极管反相后控制PMOS管导通，天线电源接通，返回步骤SI。
[0013]所述的步骤SI包括以下子步骤:
5101.电流检测芯片检测第一电阻Rl两端的压差；
5102.将检测到的压差由电流检测芯片NI中放大后，再经过第二电阻R2和第二电阻R5分压，从第二电阻R2和第二电阻R5的公共端输出电流检测信号给控制模块。
[0014]本发明的有益效果是:通过获取电流检测信号，并判读其是否超出预设范围来实现自动切断或接通天线电源，且短路或电流超出预设值消除后，能够自动恢复;能够支持外置天线热拔插，且能够有效保护接收机和天线间的馈电电源电路不受天线热拔插影响；不受无源天线的短路影响，能够自适应连接有源天线或无源天线，不需要手动选择有源天线或无源天线。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的电路原理框图；
图2为本发明的电路图；
图3为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0017]如图1所示，一种天线短路自动保护电路，包括电源开关模块、电流检测模块和控制模块，电源开关模块的第一输入端连接供电电源(一般为接收机，通过接收机向天线馈电)，电源开关模块的输出端与电流检测模块连接，电流检测模块的第一输出端与天线连接；电流检测模块的第二输出端与控制模块连接，控制模块的输出端与电源开关模块的第二输入端连接； 所述的电流检测模块用于获取电流检测信号，并将电流检测信号传输给控制模块；所述的控制模块用于判断天线是否短路，并根据判断结果向电源开关模块发送开关控制信号;在本申请中，开关控制信号为高电平信号或低电平信号。
[0018]所述的电源开关模块用于根据开关控制信号控制电源通断。
[0019]所述的控制模块通过判断电流检测信号是否超过预设范围来判断天线是否短路:当电流检测信号超过预设范围时，认为天线短路，向电源开关模块发送低电平信号；当电流检测信号没有超过预设范围时，认为天线没有短路，向开关控制模块发送高电平信号。
[0020]该预设范围可以是一个预设的阈值，电流检测信号超过预设的阈值即超过预设范围，电流检测信号未超过预设的阈值即未超过预设范围。
[0021]进一步地，电流检测信号实际上是一个电压值，该预设范围可以是一个电压阈值。
[0022]所述的电源开关模块的第一输入端为电源输入端，电源开关模块的第二输入端为开关控制输入端。
[0023]所述的电流检测模块的第一输出端为电源输出端，电流检测模块的第二输出端为电流检测输出端。
[0024]如图2所示，所述电流检测模块包括电流检测芯片NI和用于取样的第一电阻Rl;电流检测芯片NI采用MAX4372T芯片:
电源开关模块的输出端分别与第一电阻RI的一端和电流检测芯片NI的电源输入端V C C(2脚)连接;第一电阻Rl的另一端与天线连接;所述的电流检测芯片NI的取样端RS+和RS-连接在第一电阻Rl的两端，具体地，RS+(1脚)连接在第一电阻Rl靠近电源开关模块的一端，RS-(8脚)连接在第一电阻Rl靠近天线的一端，电流检测芯片NI的输出端out(5脚)依次通过第二电阻R2和第五电阻R5接地，第二电阻R2和第五电阻R5的公共端(第二电阻R2和第二电阻R5之间的一点)输出电流检测信号并与控制模块连接。
[0025]电流检测芯片NI的GND端(4脚)接地，芯片NI的NC端(3脚、6脚、7脚均悬空)。
[0026]进一步地，第一电阻Rl与天线之间还设置有接地的滤波电容C2。
[0027]所述的电源开关模块包括PMOS管Vl和NPN三级管V2;PMOS管Vl的源极S连接供电电源，PMOS管Vl的漏极D分别与电流检测模块的第一电阻Rl和电流检测芯片NI连接;PMOS管Vl的源极S还通过第三电阻R3与NPN三级管V2的集电极C连接，PMOS管Vl的栅极G通过第四电阻R4与NPN三级管V2的集电极C连接，NPN三级管V2的发射极E接地，NPN三级管V2的基极B通过第六电阻R6连接到控制模块。
[0028]所述的PMOS管Vl的源极S和漏极D之间还连接有反向的TVS管。
[0029]进一步地，本申请的控制模块采用PIC16F1508芯片，该芯片的VSS脚(20脚)接地，VDD脚(I脚)连接工作电源且与工作电源之间设置有接地的滤波电容C3;该芯片的RB5脚(12脚)连接到第二电阻R2和第五电阻R5的公共端(第二电阻R2和第二电阻R5之间的一点)，该芯片的RC7脚(9脚)连接到第六电阻R6。
[0030]如图3所示，所述的一种天线短路自动保护电路的保护方法，包括以下步骤:
51.电流检测模块实时获取电流检测信号；
52.控制模块将电流检测信号与控制模块中预设范围比较:
(1)如果电流检测信号超过预设范围，进入步骤S3;
(2)如果电流检测信号没有超过预设范围，进入步骤S4; 53.控制模块输出低电平开关控制信号给开关控制模块，低电平信号在电源开关模块中经NPN三极管反相后控制PMOS管截止，天线电源切断，并返回步骤SI;
54.控制模块输出高电平开关控制信号给开关控制模块，高电平信号在电源开关模块经NPN三极管反相后控制PMOS管导通，天线电源接通，返回步骤SI。
[0031]步骤S2中，如果电流检测信号超过预设范围，天线短路，进行电源切断后，由于电源切换后返回步骤SI继续进行电流检测和比较，故在天线短路情况消除后，(电流检测信号不超过预设范围)，能够进入步骤S4对天线电源重新接通，自动恢复对天线的供电。
[0032]步骤S2中，如果电流检测信号没有超过预设范围，则直接进入步骤S4，电源开关模块处于导通状态，由于返回步骤SI继续进行检测和比较，故在出现短路情况时，能够及时进入步骤S3切断电源。
[0033]所述的步骤SI包括以下子步骤:
5101.电流检测芯片检测第一电阻Rl两端的压差；
5102.将检测到的压差由电流检测芯片NI中放大后，再经过第二电阻R2和第二电阻R5分压，从第二电阻R2和第二电阻R5的公共端输出电流检测信号给控制模块。
[0034]上述的电流检测信号实际上是一个电压值，该预设范围是一个电压阈值。
[0035]本申请中通过获取电流检测信号，并判读其是否超出预设范围来实现自动切断或接通天线电源，且短路或电流超出预设值消除后，能够自动恢复，故防止了天线短路对电路的损坏。
[0036]因此，在热拔插连接有源天线过程中出现短路情况时，电流检测模块检测到大电流通过，产生电流检测信号输入控制模块;控制模块比较电流检测信号与预设电流范围，此时电流检测信号远超出预设电流范围，控制模块产生开关控制信号控制电源开关模块切断天线电源。而短路消除后，也能够恢复天线电源的接通。故本申请能够支持外置天线热拔插，而不担心短路问题，有效保护了接收机天线馈电电源电路不受天线热拔插影响。
[0037]并且，由于无源天线热插拔接入(会出现短路情况)，电流检测模块检测到大电流通过，产生电流检测信号输入控制模块;控制模块比较电流检测信号与预设电流范围，此时电流检测信号远超出预设电流范围，控制模块产生开关控制信号控制电源开关模块切断天线电源。由于不受无源天线的短路影响，故能够自适应连接有源天线或无源天线，不需要手动选择有源天线或无源天线;且本发明中整机电流检测及电源控制过程响应时间为ys级，能有效保护电源电路天线短路时不损坏。
【主权项】
1.一种天线短路自动保护电路，其特征在于:包括电源开关模块、电流检测模块和控制模块，电源开关模块的第一输入端连接供电电源，电源开关模块的输出端与电流检测模块连接，电流检测模块的第一输出端与天线连接；电流检测模块的第二输出端与控制模块连接，控制模块的输出端与电源开关模块的第二输入端连接； 所述的电流检测模块用于获取电流检测信号，并将电流检测信号传输给控制模块； 所述的控制模块用于判断天线是否短路，并根据判断结果向电源开关模块发送开关控制信号； 所述的电源开关模块用于根据开关控制信号控制电源通断。2.根据权利要求1所述的一种天线短路自动保护电路，其特征在于:所述的控制模块通过判断电流检测信号是否超过预设范围来判断天线是否短路:当电流检测信号超过预设范围时，认为天线短路，向电源开关模块发送低电平信号；当电流检测信号没有超过预设范围时，认为天线没有短路，向开关控制模块发送高电平信号。3.根据权利要求1所述的一种天线短路自动保护电路，其特征在于:所述的电源开关模块的第一输入端为电源输入端，电源开关模块的第二输入端为开关控制输入端。4.根据权利要求1所述的一种天线短路自动保护电路，其特征在于:所述的电流检测模块的第一输出端为电源输出端，电流检测模块的第二输出端为电流检测输出端。5.根据权利要求1所述的一种天线短路自动保护电路，其特征在于:所述电流检测模块包括电流检测芯片NI和用于取样的第一电阻Rl;电源开关模块的输出端分别与第一电阻Rl的一端和电流检测芯片连接;第一电阻Rl的另一端与天线连接;所述的电流检测芯片的取样端连接在第一电阻Rl的两端，电流检测芯片的输出端依次通过第二电阻R2和第五电阻R5接地，第二电阻R2和第五电阻R5的公共端输出电流检测信号并与控制模块连接。6.根据权利要求1所述的一种天线短路自动保护电路，其特征在于:所述的电源开关模块包括PMOS管和NPN三级管;PMOS管的源极S连接供电电源，PMOS管的漏极D分别与电流检测模块的第一电阻和电流检测芯片连接;PMOS管的源极S还通过第三电阻R3与NPN三级管的集电极C连接，PMOS管的栅极G通过第四电阻R4与NPN三级管的集电极C连接，NPN三级管的发射极E接地，NPN三级管的基极B通过第六电阻R6连接到控制模块。7.根据权利要求6所述的一种天线短路自动保护电路，其特征在于:所述的PMOS管的源极S和漏极D之间还连接有反向的TVS管。8.根据权利要求1?7中任意一项所述的一种天线短路自动保护电路的保护方法，其特征在于:包括以下步骤: S1.电流检测模块实时获取电流检测信号； S2.控制模块将电流检测信号与控制模块中预设范围比较: (1)如果电流检测信号超过预设范围，进入步骤S3; (2)如果电流检测信号没有超过预设范围，进入步骤S4; S3.控制模块输出低电平开关控制信号给开关控制模块，低电平信号在电源开关模块中经NPN三极管反相后控制PMOS管截止，天线电源切断，并返回步骤SI;S4.控制模块输出高电平开关控制信号给开关控制模块，高电平信号在电源开关模块经NPN三极管反相后控制PMOS管导通，天线电源接通，返回步骤SI。9.根据权利要求8所述的一种天线短路自动保护电路的保护方法，其特征在于:所述的步骤SI包括以下子步骤:S101.电流检测芯片检测第一电阻Rl两端的压差；S102.将检测到的压差由电流检测芯片NI中放大后，再经过第二电阻R2和第二电阻R5分压，从第二电阻R2和第二电阻R5的公共端输出电流检测信号给控制模块。
【文档编号】H02H3/06GK106058794SQ201610455875
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】刘洪利
【申请人】成都国星通信有限公司