CN109192234A - 一种保护电路及通信模块 - Google Patents

一种保护电路及通信模块 Download PDF

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Abstract

本发明实施例涉及通讯技术领域，公开了一种保护电路及通信模块。该保护电路包括：电压监控模块、Nand‑flash存储器和延时保护模块；电压监控模块的电源端与恒压电源连接，电压监控模块的第一控制端与Nand‑flash存储器的写动作保护引脚连接，电压监控模块的第二控制端与Nand‑flash存储器的电源引脚连接；延时保护模块的电源端与恒压电源连接，延时保护模块的输出端与电压监控模块的电源端电连接；其中，在电压监控模块的电源端电压值的控制下通过第一控制端控制写动作保护引脚为使能状态或失能状态，若写动作保护引脚为使能状态，Nand‑flash存储器禁止被写入数据，若写动作保护引脚为失能状态，Nand‑flash存储器被写入数据。本发明中，在Nand‑flash存储器发生异常掉电时控制Nand‑flash存储器禁止被写入数据。

Description

一种保护电路及通信模块
技术领域
本发明实施例涉及通讯技术领域，特别涉及一种保护电路及通信模块。
背景技术
Nand-flash(中文名称：NAND闪存)存储器是flash存储器的一种，其内部采用非线性宏单元模式，为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。Nand-flash存储器具有容量大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储，因而在业界得到了越来越广泛的应用，如嵌入式产品中包括数码相机、随身听记忆卡、体积小巧的U盘等都设置有Nand-flash存储器。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：Nand-flash存储器在应用中会存在异常掉电的情况，由于Nand-flash存储器在写入或擦除数据时对系统异常掉电非常敏感，这种异常掉电情况若发生在擦写Nand-flash存储器的过程，可能会因异常掉电损坏Nand-flash存储器中存储的内容，也会导致设置该Nand-flash存储器的模块工作异常。现有的防止Nand-flash存储器发生异常掉电方式主要是：添加电源电路和软件备份的方式，该电源电路也可用超级电容或备份电池代替，但是，增加电源电路会增大成本，也会因为电源电路增大设备的体积；软件备份也会增加成本，且软件备份只能减少损坏的概率，备份的区域依然可能由于断电被擦写。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种保护电路及通信模块，在Nand-flash存储器发生异常掉电时控制Nand-flash存储器禁止被写入数据，使得Nand-flash存储器在掉电时数据不会被篡改。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种保护电路，包括：电压监控模块、Nand-flash存储器和延时保护模块；
电压监控模块的电源端与恒压电源连接，电压监控模块的第一控制端与Nand-flash存储器的写动作保护引脚连接，电压监控模块的第二控制端与Nand-flash存储器的电源引脚连接；
延时保护模块的电源端与恒压电源连接，延时保护模块的输出端与电压监控模块的电源端电连接；
其中，在电压监控模块的电源端电压值的控制下通过第一控制端控制写动作保护引脚为使能状态或失能状态，若写动作保护引脚为使能状态，Nand-flash存储器禁止被写入数据，若写动作保护引脚为失能状态，Nand-flash存储器被写入数据。
本发明的实施方式还提供了一种通信模块，包括上述的保护电路。
本发明实施方式相对于现有技术而言，电压监控模块的电源端分别与恒压电源和延时保护模块的输出端连接，恒压电源发生异常掉电时，延时保护模块的输出端输出电压值到电压监控模块，通过电压监控模块的第一控制端控制Nand-flash存储器的写动作保护引脚的状态，使得Nand-flash存储器在发生异常掉电时写动作保护引脚处于使能状态，进而保证Nand-flash存储器中的数据不会因为异常掉电发生丢失，不需要设置备用电源有效减小了保护电路所占的空间，降低了成本，且能够为Nand-flash存储器提供有效的掉电保护。
另外，电压监控模块包括第一选通元件和第二选通元件；
若电压监控模块的电源端的电压值大于预设电压值，第一选通元件处于导通状态，第二选通元件处于截止状态，写动作保护引脚在第一控制端的输出电压的控制下处于写保护失能状态，Nand-flash存储器被写入数据；
若电压监控模块的电源端的电压值小于或等于预设电压值，第一选通元件处于截止状态，第二选通元件处于导通状态，写动作保护引脚在第一控制端的输出电压的控制下处于写保护使能状态，Nand-flash存储器禁止被写入数据。
该实施方式中，电压监控模块通过第一选通元件和第二选通元件的配合，控制与电压监控模块的第一控制端连接的写动作保护引脚的状态，降低了电压监控模块的设计难度。
另外，第一选通元件为绝缘栅型场效应管，第二选通元件为三极管。
另外，电压监控模块还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
第一电阻的第一端和第二电阻的第一端为电压监控模块的电源端，第一电阻的第二端与绝缘栅型场效应管的栅极连接；第二电阻的第二端与绝缘栅型场效应管的漏极以及三极管的基极连接；第三电阻的第一端与绝缘栅型场效应管的栅极连接，第三电阻的第二端与绝缘栅型场效应管的源极连接并接地；第四电阻的第一端与三极管的集电极连接处为电压监控模块的第一控制端，三极管的发射极接地，第四电阻的第二端为电压监控模块的第二控制端。
该实施方式中，电压监控模块的电路元件较少，使得电压监控模块的体积减小，也进一步降低了保护电路的成本。
另外，延时保护模块包括第三选通元件，第三选通元件的第一端为延时保护模块的电源端；若第三选通元件的第一端的电压值大于第三选通元件第二端的电压值，第三选通元件处于导通状态；若第三选通元件的第一端的电压值小于第三选通元件第二端的电压值，第三选通元件处于截止状态。
另外，第三选通元件为二极管。
另外，延时保护模块还包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；
二极管的第一端为延时保护模块的电源端，第一电容、第二电容、第三电容和第四电容并联连接于二极管的第二端和接地点之间；其中，二极管的第二端为延时保护模块的输出端。
该实施方式中，延时保护模块中设置多个电容并列，且电容是储能元件，使得在恒压电源出现异常掉电时，通过延时保护模块的电容放电进而为电压监控模块提供电源，为保护电路中的Nand-flash存储器提供高效的保护。
另外，预设电压值为3伏特。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明第一实施方式中保护电路的结构示意图；
图2是本发明第一实施方式中另一保护电路的结构示意图；
图3是本发明第二实施方式中保护电路的结构示意图；
图4是本发明第四实施方式中通信模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种保护电路。具体如图1所示。包括：电压监控模块10、Nand-flash存储器20和延时保护模块30。
电压监控模块10的电源端与恒压电源连接，电压监控模块10的第一控制端与Nand-flash存储器20的写动作保护引脚(图1中用WP#表示)连接，电压监控模块10的第二控制端与Nand-flash存储器20的电源引脚(图1中用VBAT表示)连接；延时保护模块30的电源端与恒压电源连接，延时保护模块30的输出端与电压监控模块10的电源端电连接。
其中，在电压监控模块10的电源端电压值的控制下通过第一控制端控制写动作保护引脚为使能状态或失能状态，若写动作保护引脚为使能状态，Nand-flash存储器20禁止被写入数据，若写动作保护引脚为失能状态，Nand-flash存储器20被写入数据。
具体地说，电压监控模块10的电源端获取到的电压值不同，第一控制端能够根据电源端获取的电压值控制Nand-flash存储器的写动作保护引脚为不同的状态，写动作保护引脚控制的状态使Nand-flash存储器为能被写入数据或不能被写入数据。
需要说明的是，电压监控模块10的电源端分别与恒压电源和延时保护模块30的输出端连接，也就是说，恒压电源输出的电压值和延时保护模块30的输出端电压值共同控制电压监控模块10的电源端电压值。
具体地说，若电压监控模块10的电源端电压值大于预设电压值，则写动作保护引脚在第一控制端的输出电压值的控制下处于写保护失能状态，Nand-flash存储器20被写入数据；若电压监控模块10的电源端的电压值小于或等于预设电压值，则写动作保护引脚在第一控制端的输出电压值的控制下处于写保护使能状态，Nand-flash存储器20禁止被写入数据。
一个具体实现中，预设电压值设置为3V(伏特)。若电源监控模块的电压值大于3V，Nand-flash存储器被写入数据；若电源监控模块的电压值小于或等于3V，Nand-flash存储器禁止被写入数据。此处对预设电压值的设置是举例说明，具体不做限制。
值得一提的是，电压监控模块10的电源端获取到的电压值不同，通过控制第一控制端的电压值使得写动作保护引脚处于不同的状态。如，电压监控模块10中的电路可能是逻辑电路，也可能是设置有选通元件的转换电路。
具体地说，若电压监控模块10是设置选通元件的转换电路，电压监控模块10包括第一选通元件和第二选通元件。具体的，若电压监控模块10的电源端电压值大于预设电压值，第一选通元件处于导通状态，第二选通元件处于截止状态，第二选通元件的输出端为第一控制端，则写动作保护引脚在第一控制端的输出电压值的控制下处于写保护失能状态，Nand-flash存储器20被写入数据；若电压监控模块10的电源端的电压值小于或等于预设电压值，第一选通元件处于截止状态，第二选通元件处于导通状态，则写动作保护引脚在第一控制端的输出电压值的控制下处于写保护使能状态，Nand-flash存储器20禁止被写入数据。
在一个具体实现中，第一选通元件为绝缘栅型场效应管，第二选通元件为三极管。电压监控模块10的具体结构如图2所示，第一选通元件Q1为N沟道增强型绝缘栅场效应管，第二选通元件Q2为NPN型三极管，该电压监控模块10还包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；第一电阻R1的第一端和第二电阻R2的第一端为电压监控模块10的电源端，第一电阻R1的第二端与绝缘栅型场效应管Q1的栅极连接；第二电阻R2的第二端与绝缘栅型场效应管Q1的漏极以及三极管Q2的基极连接；第三电阻R3的第一端与绝缘栅型场效应管Q1的栅极连接，第三电阻R3的第二端与绝缘栅型场效应管Q1的源极连接并接地；第四电阻R4的第一端与三极管Q2的集电极连接处为电压监控模块10的第一控制端，三极管Q2的发射极接地，第四电阻R4的第二端为电压监控模块10的第二控制端。
具体地说，R1的电阻值为200kΩ(千欧)，R2的电阻值为10kΩ，R3的电阻值为100kΩ，R4的电阻值为10kΩ；若电压监控模块10的电源端的电压值大于预设电压值，则Q1的栅极和源极之间的电压值Ugs大于1V(伏特)，也就是栅极和源极之间的电压值为开启电压，Q1处于导通状态，由于Q1的漏极与Q2的基极连接，则基极和射极之间的电压值Ube为0，所以，Q2处于截止状态，R4的第二端为第二控制端与Nand-flash存储器的电源端连接，R2的电阻值较大，第一控制端处于高电平状态，写动作保护引脚在高电平信号的作用下处于失能状态，可以对Nand-flash存储器进行正常的擦写操作。若电压监控模块10的电压值小于或等于预设电压值，则Q1的Ugs小于1V，此时Q1处于截止状态，Q2的基极存在一个极小的电压值，控制Q2处于导通状态，则Q2的集电极的电压值降低，使得第一控制端输出为低电平，写动作保护引脚在低电平信号的作用处于使能状态，禁止对Nand-flash存储器进行写操作。
需要说明的是，电压监控模块10监控的是恒压电源的电压值，发生异常掉电也就是在恒压电源的电压值低于预设电压值时，为避免Nand-flash存储器因为突然的掉电产生数据被篡改的情况，通过第一选通元件和第二选通元件在恒压电源降低时控制写动作保护引脚为使能状态，从而禁止对Nand-flash存储器进行写操作，使得在发生异常掉电时，能够保护Nand-flash存储器的内容不被篡改。
值得一提的是，上述对电压监控模块10的具体说明仅是一种举例说明，如电压监控模块10可以设置为电压检测芯片监控电压，此处不做具体限定，实际中电压监控模块10还可设计为逻辑电路，通过逻辑电路输出高电平或低电平对写动作保护引脚进行控制，进而在发生异常掉电的时候保护Nand-flash存储器的内容，具体不再赘述。
具体地说，恒压电源与电压监控模块10的电源端连接，在发生异常掉电时，电压监控模块10若不能够及时获取到电压值的变化，恒压电源直接降为0V使Nand-flash存储器的内容发生篡改，或者，设置Nand-flash存储器的模块中可能存在其他的储能元件，如电容，会在系统发生异常掉电之后释放存储的电量，使得Nand-flash存储器中的内容发生改变。因此，设置延时保护模块30的输出端与电压监控模块10的电源端连接，在恒压电源的电压值下降时，延时保护模块30的输出端能够输出一个延时电压值，使Nand-flash存储器的写动作保护引脚处于使能状态，保护Nand-flash存储器的内容不被篡改。
具体地说，延时保护模块30在电压监控模块10的电源端电压值下降时，提供一个延时电压值用于使写动作保护引脚处于使能状态，进而为电压监控模块10在恒压电源下降时争取到极短时间内的一个电压值，有效保护了Nand-flash存储器中的内容。实际中延时保护模块30也可为电池或电源逻辑电路，用于为异常掉电情况下电压监控模块10提供一个延时电压值，此处仅是举例说明，不做具体限制。
一个具体的实现中，延时保护模块30中设置有储能原件，在电压监控模块10的电压值将为0V，储能元件放电，提供一个临时的延时电压，电压监控模块10则根据延时电压的电压值控制与第一控制端连接的写动作保护引脚，使Nand-flash存储器的写动作保护引脚处于使能状态，保护Nand-flash存储器的内容不被篡改。
相对于现有技术而言，电压监控模块10的电源端分别与恒压电源和延时保护模块30的输出端连接，恒压电源发生异常掉电时，延时保护模块30的输出端输出电压值到电压监控模块10，通过电压监控模块10的第一控制端控制Nand-flash存储器的写动作保护引脚的状态，使得Nand-flash存储器在发生异常掉电时写动作保护引脚处于使能状态，进而保证Nand-flash存储器中的数据不会因为异常掉电发生丢失，不需要设置备用电源有效减小了保护电路所占的空间，降低了成本，且能够为Nand-flash存储器提供有效的掉电保护。
本发明的第二实施方式涉及一种保护电路。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在本发明第二实施方式中，具体说明了延时保护模块的具体结构。
延时保护模块30包括第三选通元件Q3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；其中，以第三选通元件Q3为二极管为例，其结构如图3所示。
具体地说，二极管Q3的正极为延时保护模块30的电源端，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4并联连接于二极管Q3的负极和接地点之间；其中，二极管Q3的负极为该延时保护模块30的输出端。
需要说明的是，四个电容并联容量会增大，在延时保护模块30中设置四个电容并联，如，第一电容的电容量为1000μF(微法)，第二电容的电容量为10μF(微法)，第三电容的电容量为33pF(皮法)，第四电容的电容量为10pF(皮法)。延时保护模块30中的四个电容并联不是为了提高容量，主要是滤波，延时保护模块30的输出端与恒压电源的电源端连接，使得电压监控模块10获取到的电压值更稳定。第一电容的电容量最大主要是为了减少电压信号中的纹波，电容量较小的是为了滤除高频的杂波。对电容的电容量的说明只是一种示例性说明，此处不做具体限制。
值得一提的是，二极管为单向导通元件，恒压电源的电源端与二极管的正极连接，若二极管的正极的电压值大于负极的电压值，二极管处于导通状态；若二极管的正极的电压值小于负极的电压值，二极管处于截止状态。
需要说明的是，第三选通元件还可以为三极管或其他的单向导通的元件，且该第三选通元件的第一端为延时保护模块30的电源端与恒压电源连接，若第三选通元件的第一端的电压值大于第三选通元件第二端的电压值，第三选通元件处于导通状态；若第三选通元件的第一端的电压值小于第三选通元件第二端的电压值，第三选通元件处于截止状态。此处对第三选通元件的举例仅是示例说明，不做具体限定。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本发明第三实施方式涉及一种通讯模块，如图4所示，包括上述第一或第二实施方式中提到的保护电路。
具体地说，图示中Nand-flash存储器是设置在通讯模块内部的存储器，将电压监控模块10集成在通讯模块的内部，能够有效减少保护电路所占的空间。若将电压监控模块10集成在通信模块的内部，则电压监控模块10的电源端需设置为通信模块的一个引脚(如图4中VBAT_DET)，延时保护模块30的第二输出端与通信模块的一个电源引脚(如图4中VBAT_MOUDEL)连接。
需要说明的是，上述的通信模块仅是使用Nand-flash存储器的一种，对保护电路的设置方式仅是举例说明，具体不做限制。对于其他的设置有Nand-flash存储器的模块或设备，可适应性的调节保护电路的结构和设置方式，此处不再赘述。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种保护电路，其特征在于，包括：电压监控模块、Nand-flash存储器和延时保护模块；
所述电压监控模块的电源端与恒压电源连接，所述电压监控模块的第一控制端与所述Nand-flash存储器的写动作保护引脚连接，所述电压监控模块的第二控制端与所述Nand-flash存储器的电源引脚连接；
所述延时保护模块的电源端与所述恒压电源连接，所述延时保护模块的输出端与所述电压监控模块的电源端电连接；
其中，在所述电压监控模块的电源端电压值的控制下通过所述第一控制端控制所述写动作保护引脚为使能状态或失能状态，若所述写动作保护引脚为使能状态，所述Nand-flash存储器禁止被写入数据，若所述写动作保护引脚为失能状态，所述Nand-flash存储器被写入数据。
2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述电压监控模块包括第一选通元件和第二选通元件；
若所述电压监控模块的电源端的电压值大于预设电压值，所述第一选通元件处于导通状态，所述第二选通元件处于截止状态，所述写动作保护引脚在所述第一控制端的输出电压的控制下处于写保护失能状态，所述Nand-flash存储器被写入数据；
若所述电压监控模块的电源端的电压值小于或等于所述预设电压值，所述第一选通元件处于截止状态，所述第二选通元件处于导通状态，所述写动作保护引脚在所述第一控制端的输出电压的控制下处于写保护使能状态，所述Nand-flash存储器禁止被写入数据。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的保护电路，其特征在于，所述延时保护模块包括第三选通元件，所述第三选通元件的第一端为所述延时保护模块的电源端；
若所述第三选通元件的第一端的电压值大于所述第三选通元件第二端的电压值，所述第三选通元件处于导通状态；
若所述第三选通元件的第一端的电压值小于所述第三选通元件第二端的电压值，所述第三选通元件处于截止状态。
4.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述第一选通元件为绝缘栅型场效应管，所述第二选通元件为三极管。
5.根据权利要求4所述的保护电路，其特征在于，所述电压监控模块还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端为所述电压监控模块的电源端，所述第一电阻的第二端与所述绝缘栅型场效应管的栅极连接；
所述第二电阻的第二端与所述绝缘栅型场效应管的漏极以及所述三极管的基极连接；
所述第三电阻的第一端与所述绝缘栅型场效应管的栅极连接，所述第三电阻的第二端与所述绝缘栅型场效应管的源极连接并接地；
所述第四电阻的第一端与所述三极管的集电极连接处为所述电压监控模块的第一控制端，所述三极管的发射极接地，所述第四电阻的第二端为所述电压监控模块的第二控制端。
6.根据权利要求3所述的保护电路，其特征在于，所述第三选通元件为二极管，所述二极管的第一端为正极，所述二极管的第二端为负极。
7.根据权利要求6所述的保护电路，其特征在于，所述延时保护模块还包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；
所述二极管的正极为所述延时保护模块的电源端，所述第一电容、第二电容、第三电容和第四电容并联连接于所述二极管的负极和接地点之间；其中，所述二极管的负极为所述延时保护模块的输出端。
8.根据权利要求2所述的保护电路，其特征在于，所述预设电压值为3伏特。
9.一种通信模块，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的保护电路。
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