一种射频前端模块的过压保护方法及电子设备与流程

本发明涉及一种射频前端模块的过压保护方法，同时也涉及相应的射频前端模块及电子设备，属于射频集成电路。

背景技术：

1、随着5g技术的快速发展，射频前端架构方案也在不断更新。主流的射频前端架构方案从phase5n演进到phase7，再到目前的phase7l和phase7le，以及正在规划的phase8，射频前端架构方案不断向着高集成度和小型化的方向演进。高集成度的射频前端模块主要体现在将功率放大器、射频开关、模拟控制单元、低噪声放大器，以及滤波器等器件都集成在一个模块芯片里面。

2、高集成度模块的优势是集成度高、射频通路损耗小，并能减少应用端器件数量和pcb面积等，其存在的主要问题是如何保证器件的可靠性。当器件的可靠性出现问题时，成本也会产生明显增加，而低成本也是射频前端模块的一个重要目标。因此，优化器件的可靠性是非常重要的一项任务。在射频前端模块中，最容易出现可靠性问题的器件是功率放大器和滤波器，功率放大器在高电压、大功率以及高温或者低温情况下容易失效，滤波器在大功率和高温下容易失效。其中，大功率的条件一般都是高电压环境，并且高温或者低温容易加速器件的失效。所以，优化器件的可靠性，需要进行高电压保护设计以及加强高温或者低温下的高电压保护。

3、在申请号为202080075821.5的中国专利申请中，公开了一种带软关断的功率放大器过电压保护电路。该过电压保护电路包括：耦接至功率放大器的变化供给电压的保护电路对到功率放大器的偏置电流进行控制，以限制通过功率放大器的功率耗散。过电压保护电路检测变化供给电压的水平，并且一旦供给电压达到可编程电压水平，就根据增加的供给电压的线性函数来减小偏置电流。

技术实现思路

1、本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种射频前端模块的过压保护方法。

2、本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种具有过压保护功能的射频前端模块。

3、本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种电子设备，其中包括上述具有过压保护功能的射频前端模块。

4、为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

5、根据本发明实施例的第一方面，提供一种射频前端模块的过压保护方法，包括如下步骤：

6、（1）实时检测射频前端模块的供电电压；

7、（2）判断所述供电电压是否达到第一电压阈值；当供电电压≥第一电压阈值时，转入下一步骤；否则转入上一步骤，继续检测所述供电电压；

8、（3）开始计时，该计时时间为第一时间，该第一时间为供电电压≥第一电压阈值的时长；

9、（4）判断所述第一时间是否达到第一时间阈值；当第一时间≥第一时间阈值时，转入下一步骤；

10、（5）射频前端模块进入过压保护模式；降低功率放大器的增益或关闭功率放大器；

11、（6）判断所述供电电压是否达到第五电压阈值；当供电电压≤第五电压阈值时，转入下一步骤；否则转入上一步骤，继续所述过压保护模式；

12、（7）开始计时，该计时时间为第二时间，该第二时间为供电电压≤第五电压阈值的时长；

13、（8）判断所述第二时间是否达到第二时间阈值；当第二时间≥第二时间阈值时，转入下一步骤；

14、（9）射频前端模块退出所述过压保护模式；功率放大器恢复低增益工作或恢复正常工作。

15、（10）返回步骤（1）；

16、其中，所述第一电压阈值＞所述第五电压阈值。

17、其中较优地，所述步骤（1）之前还包括，使能打开过压保护功能。

18、其中较优地，所述步骤（5）中，所述射频前端模块进入过压保护模式后，逻辑控制电路控制所述功率放大器的偏置电源电路关闭，使所述功率放大器停止工作；

19、所述步骤（9）中，所述射频前端模块退出过压保护模式后，逻辑控制电路控制所述功率放大器的偏置电源电路开启，使所述功率放大器恢复正常工作。

20、其中较优地，所述步骤（5）中所述射频前端模块进入过压保护模式后，衰减使能控制电路启动衰减电路，使所述功率放大器的增益降低；

21、所述步骤（9）中，所述射频前端模块退出过压保护模式后，衰减使能控制电路关闭衰减电路，使所述功率放大器恢复正常工作。

22、其中较优地，所述步骤（5）中所述射频前端模块进入过压保护模式后，

23、第一步，衰减使能控制电路启动衰减电路，使所述功率放大器的增益降低；

24、第二步，开始计时，该计时时间为第三时间；当第三时间达到第三时间阈值时，转入下一步；

25、第三步，逻辑控制电路控制所述功率放大器的偏置电源电路关闭，使所述功率放大器停止工作；

26、所述步骤（9）中，所述射频前端模块退出过压保护模式后，包括如下子步骤：

27、第一步，逻辑控制电路控制所述功率放大器的偏置电源电路开启，衰减使能控制电路启动衰减电路，使所述功率放大器恢复低增益工作；

28、第二步，开始计时，该计时时间为第四时间；当第四时间达到第四时间阈值时，转入下一步；

29、第三步，衰减使能控制电路关闭衰减电路，使功率放大器恢复正常工作，保持正常增益。

30、其中较优地，所述步骤（5）中，所述射频前端模块进入过压保护模式后，包括如下子步骤：

31、第一步，关闭所述功率放大器中前级放大器的偏置电源，使所述功率放大器的增益降低；

32、第二步，开始计时，该计时时间为第三时间；当第三时间达到第三时间阈值时，转入下一步；

33、第三步，关闭所述功率放大器中末级放大器的偏置电源，使所述功率放大器停止工作；

34、所述步骤（9）中，所述射频前端模块退出过压保护模式后，包括如下子步骤：

35、第一步，打开所述功率放大器中末级放大器的偏置电源，使功率放大器恢复低增益工作；

36、第二步，开始计时，该计时时间为第四时间；当第四时间达到第四时间阈值时，转入下一步；

37、第三步，打开所述功率放大器中前级放大器的偏置电源，使功率放大器恢复正常工作，保持正常增益。

38、其中较优地，所述步骤（1）中实时检测供电电压外，还实时检测射频前端模块的温度。

39、其中较优地，所述步骤（2）中判断供电电压和射频前端模块的温度是否达到设定阈值，包括如下子步骤：

40、第一步，判断所述供电电压是否达到所述第一电压阈值；当供电电压≥第一电压阈值时，转入下一步；否则转入上一步骤，继续检测所述供电电压和所述射频前端模块的温度；

41、第二步，判断所述射频前端模块的温度是否达到第一温度阈值或者第二温度阈值；当射频前端模块的温度≤第一温度阈值或者射频前端模块的温度≥第二温度阈值时，转入下一步骤；否则转入上一步骤，继续检测所述供电电压和射频前端模块的温度；

42、其中，所述第一温度阈值小于所述第二温度阈值。

43、其中较优地，所述步骤（2）中分别判断所述供电电压是否达到第一电压阈值或者是否达到第一电压阈值和第二电压阈值之间；其中，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值；

44、当所述供电电压≥所述第一电压阈值，或者，当所述第二电压阈值＜所述供电电压＜所述第一电压阈值时，转入下一步骤开始计时，计时时间满足时间阈值后，射频前端模块进入过压保护模式，降低所述功率放大器的增益或关闭所述功率放大器。

45、其中较优地，所述步骤（6）中分别判断所述供电电压是否达到第五电压阈值或者是否达到第四电压阈值和第五电压阈值之间；其中，第四电压阈值大于第五电压阈值；

46、当所述供电电压≤第五电压阈值，或者，当所述第五电压阈值＜所述供电电压＜所述第四电压阈值时，转入下一步骤开始计时，计时时间满足时间阈值后，射频前端模块退出过压保护模式，所述功率放大器恢复低增益工作或恢复正常工作。

47、其中较优地，所述步骤（2）中分别判断所述供电电压是否达到第一电压阈值或者是否达到第一电压阈值和第二电压阈值之间，判断射频前端模块的温度是否达到第一温度阈值或者第二温度阈值；其中，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值，第一温度阈值小于第二温度阈值；

48、当所述供电电压≥所述第一电压阈值，或者，当所述第二电压阈值＜所述供电电压＜所述第一电压阈值，并且所述射频前端模块的温度≤所述第一温度阈值或者所述射频前端模块的温度≥所述第二温度阈值时，转入下一步骤开始计时，计时时间满足时间阈值后，射频前端模块进入过压保护模式，降低所述功率放大器的增益或关闭所述功率放大器。

49、其中较优地，所述步骤（5）中所述射频前端模块进入过压保护模式后，电压钳位电路开启，为所述功率放大器提供被钳位的供电电压，使所述功率放大器的增益得到限制；

50、所述步骤（9）中所述射频前端模块退出过压保护模式后，所述电压钳位电路关闭，为所述功率放大器提供正常的供电电压，使所述功率放大器恢复正常工作。

51、其中较优地，所述步骤（5）中所述射频前端模块进入过压保护模式后，将所述功率放大器的偏置电源电路的输出电压调整为低电压档位，改变所述功率放大器的直流工作点，使所述功率放大器的增益降低。

52、根据本发明实施例的第二方面，提供一种具有过压保护功能的射频前端模块，至少包括功率放大器、输出匹配电路和模拟控制电路；模拟控制电路至少包括电压检测和比较电路、偏置电源电路和逻辑控制电路；其中，

53、所述功率放大器的输出端与所述输出匹配电路连接；

54、所述电压检测和比较电路用于检测供电电压，并与设定的阈值电压相比较，当检测电压达到电压阈值时，产生控制信号提供给所述逻辑控制电路；

55、所述偏置电源电路用于为所述功率放大器的偏置电路提供电源；

56、所述逻辑控制电路用于对射频前端模块进行功能控制以及电性参数的调节；

57、其中，当供电电压达到第一电压阈值时，射频前端模块进入过压保护模式，所述模拟控制电路使所述功率放大器增益降低或关闭所述功率放大器；当供电电压达到第五电压阈值时，射频前端模块退出过压保护模式，所述模拟控制电路使所述功率放大器恢复低增益工作或恢复正常工作，从而实现所述射频前端模块的过压保护。

58、其中较优地，所述射频前端模块还包括衰减电路，所述模拟控制电路还包括计时器和衰减使能控制电路；

59、所述衰减电路与所述功率放大器的输入端连接；

60、当供电电压达到第一电压阈值时，射频前端模块延时预设时间段进入过压保护模式，所述衰减使能控制电路控制启动衰减电路，使所述功率放大器的增益降低；

61、当供电电压达到第五电压阈值时，射频前端模块延时预设时间段退出过压保护模式，所述衰减使能控制电路控制关闭衰减电路，使所述功率放大器恢复正常工作；

62、其中较优地，所述模拟控制电路还包括温度检测电路，用于检测射频前端模块的温度，并与设定的温度阈值相比较；

63、当供电电压达到第一电压阈值，并且射频前端模块的温度达到第一温度阈值或者第二温度阈值时，射频前端模块进入过压保护模式，所述模拟控制电路使所述功率放大器增益降低或关闭所述功率放大器。

64、其中较优地，所述模拟控制电路还包括电压钳位电路，供电电源通过所述电压钳位电路为功率放大器供电；

65、当供电电压达到第一电压阈值，并且射频前端模块的温度达到第一温度阈值或者第二温度阈值时，射频前端模块进入过压保护模式，所述电压钳位电路将功率放大器的供电电压限制在第一电压阈值，使功率放大器的增益得到限制。

66、其中较优地，射频前端模块进入过压保护模式后，在由多级功率放大器组成的功率放大器电路中，关闭前级放大器的偏置电源，只保留末级放大器工作，射频信号通过反馈通路传输到末级放大器，从而实现功率放大器的增益降低。

67、其中较优地，射频前端模块进入过压保护模式后，将所述偏置电源电路输出电压调整为低电压档位，改变功率放大器的直流工作点，从而实现功率放大器的增益降低。

68、其中较优地，所述衰减电路由第一电容、第一晶体管、第一电阻和第二电阻构成；其中，第一晶体管的集电极通过第一电容与射频信号输入端连接，第一晶体管的发射极与地电位端连接；第一电阻的两端跨接于第一晶体管的集电极和基极之间；衰减使能控制信号端通过第二电阻与第一晶体管的基极连接。

69、其中较优地，所述衰减电路与射频开关支路并联连接，并联连接后的一端与射频信号输入端连接，另一端与所述功率放大器的输入端连接；射频开关支路中射频开关的控制端与衰减使能控制信号端连接。

70、根据本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，其中包括有上述具有过压保护功能的射频前端模块。

71、与现有技术相比较，本发明所提供的射频前端模块的过压保护方法，通过采用判断供电电压或者判断供电电压和射频前端模块的温度是否达到设定阈值，控制射频前端模块进入或退出过压保护模式，并在过压保护模式下控制相关单元电路，使功率放大器增益降低或关闭功率放大器的技术方案，实现了对射频前端模块的有效保护，降低了移动通信系统的失效概率，同时，提高了射频前端模块的使用寿命。