CN106326964B - 远程供电的非接触式卡 - Google Patents

Abstract

本公开涉及远程供电的非接触式卡。该非接触式卡由被连接至整流器的输入的天线供电。整流器的输出被耦合至消耗输出自整流器的第一电流的处理单元。电流调节电路被连接至整流器的输出。电流调节电路操作以吸收来自整流器的输出的第二电流使得第一电流和第二电流的总和是恒定电流。

Description

远程供电的非接触式卡

优先权要求

本申请要求2015年7月3日提交的法国专利申请No.1556345的优先权权益，该申请的内容在法律允许的最大程度上通过整体引用并入于此。

技术领域

本公开涉及远程供电的非接触式卡，也就是旨在与它们从其汲取它们的电源的终端交换数据的卡。

背景技术

图1A示出被布置在终端3附近的远程供电的非接触式卡1。终端3包括天线5和电子电路7。非接触式卡1包括经由整流器13被连接至数据处理单元11的天线9。单元11和整流器被连接至卡的接地。

终端永久地发射出一个场。因此，当卡靠近终端时，它由天线9供电并且能够接收信号15和发射信号17。

图1B示出作为时间的函数的由终端的天线5发射的信号15。图1C示出由卡的天线9发射的信号17。可以区分出四个阶段。

在初始阶段P0期间，卡从终端接收使得能够激活处理单元11的功率。卡的存在由终端进行感测。终端接着在由卡进行的接收的阶段P1期间将数据信号结合至它所发射出的电源场，并且数据由卡的天线9接收并且被发射至单元11。单元11接着在数据处理阶段P2期间对数据进行处理以准备响应。响应在阶段P3期间由卡发送至终端。

为了发送响应，单元11使其消耗的电流I变化。天线9上的电流变化23接着由终端进行检测。

问题是，在数据处理阶段P2期间，由单元11消耗的电流I归因于数据处理而随时间变化。这引起天线9上的电流的变化25。这样的变化可能会由终端不正确地解释为卡的响应，这会导致错误。

发明内容

因此，实施例提供一种非接触式卡，被配置成由连接至整流器的输入的天线供电，整流器使其输出被耦合至可消耗第一电流的处理单元，非接触式卡包括：电流调节电路，也被连接至整流器的输出，能够吸收第二电流，使得第一电流和第二电流的总和是恒定电流。

根据实施例，恒定电流由电流源设定。

根据实施例，非接触式卡包括：第一电流镜，其产生等于第一电流除以常数K2的第三电流；第二电流镜，具有接收第三电流的第一分支并且具有被耦合至与电流源耦合的节点的第二分支；和第三电流镜，具有被耦合至与电流源耦合的节点的第一分支并且具有被耦合至所述整流器的输出的第二分支。

根据实施例，常数K2大于10，优选地在从50到200的范围内。

根据实施例，处理单元能够提供用于启用和禁用电流调节电路的信号。

根据实施例，启用信号在其中非接触式卡准备响应信号的阶段期间激活电流调节电路。

根据实施例，电流源被与由天线接收到的功率成正比地控制。

根据实施例，所述电流源包括：阻抗调节电路，被耦合至整流器的输出和所述天线的两个端部，阻抗调节电路能够限制整流器的输出电压；和电流发生电路，被配置成由阻抗调节电路控制。

根据实施例，阻抗调节电路包括：第一N沟道MOS晶体管和第二N沟道MOS晶体管，能够吸收与由天线接收到的功率相关的电流，使其栅极被耦合到一起并且使其漏极被耦合至所述天线的端部；电流发生电路包括：第三N沟道MOS晶体管，使其栅极被耦合至第一晶体管和第二晶体管的栅极；以及电流发生电路还包括：第四电流镜，具有被耦合至第三晶体管的漏极的第一分支，并且具有供应所述电流源的电流的第二分支。

附图说明

前述和其他特征及优点将在与附图有关的具体实施例的以下非限制性描述中详细地讨论，其中：

先前描述的图1A示出被布置在终端附近的远程供电的非接触式卡；

先前描述的图1B和图1C示出在图1A的卡与终端之间交换的信号；

图2A是远程供电的非接触式卡的实施例的简化表示；

图2B示出实施图2A的实施例的电路的示例；

图3是非接触式卡的另一示例的简化表示。

具体实施方式

相同元件在不同附图中用相同附图标记指定出。为了清楚起见，仅示出并详述了对于理解所描述的实施例有用的那些元件。

图2A是远程供电的非接触式卡100的实施例的简化表示。天线9被耦合至整流器13的输入。整流器13的输出通过导体30耦合至数据处理单元32，数据处理单元32被耦合至卡接地。电路34被耦合至卡接地、导体30和数据处理电路32。

电路34是能够从导体30采样调节电流I1的电流调节电路，使得由整流器供应的电流I2在上面提到的阶段P2期间是恒定的，电流I2是电流I1与由数据处理电路消耗的电流I3的总和。

电路34可以通过源自数据处理单元32的信号VAL被激活或者被去激活。当其电路34初始被去激活的卡在终端的附近时，与图1B有关地描述的阶段P0至P4被相继地执行。电路34在初始阶段P0期间和在由卡进行接收的阶段P1期间保持被去激活。

当阶段P1结束时，单元32激活电流调节电路34，这在数据处理阶段P2期间保持有效。因此，在阶段P2期间，由整流器13供应的电流是恒定的，由天线9感应的电流的幅值保持恒定，并且没有阻抗变化可以由终端检测到。天线9于是未发射信号。

单元32在卡的对终端做出响应的阶段P3期间将电路34再次去激活。

图2B示出实施图2A的卡的实施例的电路的示例。

数据处理单元32包括被耦合在导体30与处理电路40的输入端子38之间的电压调节器36。

电压调节器36包括运算放大器42，运算放大器42使其反相输入被耦合至参考电压Vref并且使其非反相输入被耦合至端子38。放大器42的输出被耦合至P沟道MOS晶体管PM1的栅极G1，该晶体管使其源极S1被连接至导体30并且使其漏极D1被连接至端子38。在操作中，电压调节器确定处理电路的输入端子38上的电压保持等于Vref。

P沟道MOS晶体管PM2与晶体管PM1作为电流镜进行组装。晶体管PM2的源极S2和栅极G2被分别连接至源极S1和栅极G1。在操作中，流过晶体管PM1的电流I5与流过晶体管PM2的电流I4的比率是恒定的并且等于比10大、优选地在从50至200的范围内的值K1，以降低功率消耗。

在操作中，由单元32消耗的电流I3是电流I5与I4的总和，并因此电流I4等于I3/K2，其中K2是等于K1+1的常数。

电流调节电路34包括电流源44、两个电流镜46和48及受控开关50。电流源44供应恒定电流I0并且被连接至端子52。两个电流镜46和48与受控开关50的组件利用参考标记54来指定。

电流镜46包括两个同样的N沟道MOS晶体管NM3和NM4，N沟道MOS晶体管NM3和NM4使其源极S3和S4被连接至卡接地。晶体管NM3和NM4的栅极G3和G4被一起连接至晶体管NM3的漏极D3和晶体管PM2的漏极D2。晶体管NM4的漏极D4被连接至端子52。在操作中，流过两个晶体管NM3和NM4的电流具有相同的强度。

电流镜48包括两个同样的N沟道MOS晶体管NM5和NM6，N沟道MOS晶体管NM5和NM6使其源极S5和S6被连接至卡接地。晶体管NM5和NM6的栅极G5和G6被一起连接至晶体管NM5的漏极D5和端子52。晶体管NM6的漏极D6被连接至导体30。在操作中，流过晶体管NM6的调节电流I1与流过晶体管NM5的电流I7的比率是恒定的并且等于上面提到的值K2。

开关50由信号VAL控制。该开关在该示例中被布置在晶体管NM3的漏极D3与卡接地之间。

当由信号VAL控制电路34的激活时，开关50被切断并且电流I4流过晶体管NM3。通过电流镜46的作用，电流强度I4被从源44所供应的电流I0中采样。流过晶体管NM5的电流I7使得I7＝I0－I3/K2。因此，通过电流镜48的作用，I1＝K2×I7＝K2×I0－I3，并因此I2＝K2×I0，也就是整流器的输出电流I2是恒定的并且等于用常数因子K2乘电流源44的恒定电流I0。

当信号VAL将电流调节电路34去激活时，它吸收等于K2×I0的恒定电流I1，并且在整流器13的输出处的电流I2的变化与电流I3的变化相关。

在与图2B有关地描述的实施例中，如果电流I0被设定使得调节电路在卡靠近终端时正常地操作，则这导致当卡远离终端时，由电流调节电路34消耗的功率限制了可用于数据处理单元32的功率。于是，使得卡可以操作的在终端与卡之间的限制距离被减小。

图3是非接触式卡的另一示例的简化表示。在该实施例中，电流调节电路的电流源被控制成与由非接触式卡100接收到的功率相关的值。

图3详细地图示出电流源44的实施例。该图示出了图2B的元件，将不会对其再次描述。

电流源44包括阻抗调节电路60和受控电流源62。

阻抗调节电路60包括运算放大器64，运算放大器64使其反相输入被耦合至电压参考Vref2。放大器64的非反相输入被连接至分压器66。放大器输出被连接至两个同样的N沟道MOS晶体管NM7和NM8的栅极G7和G8。晶体管NM7和NM8的源极S7和S8被连接至卡接地。晶体管NM7的漏极D7被连接至天线的端部中的一个70，并且晶体管NM8的漏极D8被连接至天线的另一端部68。

分压器66包括被连接至放大器64的非反相输入的两个电阻器72和74。电阻器74被接地并且电阻器72被连接至整流器13的输出。

在操作中，阻抗调节电路60迫使调节器的输出电压保持等于用由电阻器72和74所限定的常数乘恒定电压Vref2。电路60避免了由整流器接收到的功率过大并且避免了出现太高的电压。为了实现这一目标，根据由天线接收到的功率，电路60凭借晶体管NM8和NM7使天线中所感应的电流的一部分朝向接地偏离。

受控电流源62包括N沟道MOS晶体管NM9，其与晶体管NM7和NM8形成电流镜。晶体管NM9的栅极G9被连接至栅极G7和G8并且其源极G9接地。在操作中，流过晶体管NM9的电流与流过晶体管NM7和NM8的电流的比率等于由晶体管表面区域所限定的常数。

受控电流源62还包括被组装为电流镜的两个同样的P沟道MOS晶体管PM10和PM11。晶体管PM10的漏极D10被连接至晶体管NM9的漏极D9。晶体管PM10和PM11的源极S10和S11被连接至电压源VDC，并且它们的栅极G10和G11彼此连接并连接至漏极D10。

当卡被供电时，源自电压源VDC并流过晶体管PM11的电流I0与流过晶体管PM10和NM9的电流相同。电流I0因此与流过阻抗调节电路的晶体管NM7和NM8的作为接收到的功率的函数的电流成正比。因此，电流I0在接收到的功率高时高，并且在接收到的功率低时低。

已描述了具体实施例。本领域技术人员将会想到各种更改、修改和改进。特别地，对于本领域技术人员而言应该清楚的是，使得能够激活和去激活电流调节电路34的开关50可以被放在电路中的其他位置。作为非限制性示例，开关50可以被放在电流源44的输出与接地之间。信号VAL也可以直接激活和去激活电流源。

虽然所描述的电路使用了MOS型晶体管，但是对于本领域技术人员而言应该清楚的是，可以用双极型晶体管部分地或全部替换MOS晶体管。

虽然电流调节电路34的所描述的电流镜46和48的比率分别等于1和K2，但是对于本领域技术人员而言应该清楚的是，可以选择具有乘积为K2的比率的电流镜的其他组合。

虽然等于数据处理单元的输入电流除以常数K2并且由电流调节电路34所使用的电流I4是通过被布置在基于P型MOS晶体管的电压调节器上的电流镜获得的，但是本领域技术人员将会想到其他实施例以产生该电流。作为非限制性示例，电流I4可以由基于N沟道MOS晶体管的电压调节器产生，或者呈独立于电压调节的电流镜的形式。

这样的更改、修改和改进意在作为该公开的一部分，并意在处于本发明的精神和范围内。于是，前述描述是仅通过示例的方式并且不意在限制性的。本发明仅如下面的权利要求及其等效方案中所限定地受限。

Claims (11)

1.一种非接触式卡，被配置成由被连接至整流器的输入的天线供电，所述整流器具有被耦合至被配置成消耗第一电流的处理单元的输出，所述非接触式卡包括：电流调节电路，也被连接至所述整流器的所述输出并且被配置成吸收第二电流，使得所述第一电流和所述第二电流的总和是恒定电流，其中所述恒定电流由电流源设定；并且

其中所述非接触式卡还包括：

第一电流镜，被配置成生成等于所述第一电流除以常数的第三电流；

第二电流镜，具有接收所述第三电流的第一分支并且具有被耦合至与所述电流源耦合的节点的第二分支；以及

第三电流镜，具有被耦合至与所述电流源耦合的所述节点的第一分支并且具有被耦合至所述整流器的所述输出的第二分支。

2.根据权利要求1所述的非接触式卡，其中所述常数大于10。

3.根据权利要求2所述的非接触式卡，其中所述常数在从50到200的范围内。

4.根据权利要求1所述的非接触式卡，其中所述处理单元被配置成生成用于启用和禁用所述电流调节电路的信号。

5.根据权利要求4所述的非接触式卡，其中所述信号在其中所述非接触式卡操作以准备响应信号的阶段期间激活所述电流调节电路。

6.根据权利要求1所述的非接触式卡，其中所述电流源被与由所述天线接收到的功率成正比地控制。

7.根据权利要求6所述的非接触式卡，其中所述电流源包括：

阻抗调节电路，被耦合至所述整流器的所述输出和所述天线的两个端部，所述阻抗调节电路被配置成限制所述整流器的输出电压；和

电流发生电路，被配置成由所述阻抗调节电路控制。

8.根据权利要求7所述的非接触式卡，其中

所述阻抗调节电路包括：第一N沟道MOS晶体管和第二N沟道MOS晶体管，被配置成吸收与由所述天线接收到的功率相关的电流，并且具有被耦合到一起的栅极且具有被分别耦合至所述天线的端部的漏极；以及

所述电流发生电路包括：

第三N沟道MOS晶体管，具有被耦合至所述第一N沟道MOS晶体管和所述第二N沟道MOS晶体管的所述栅极的栅极；和

第四电流镜，具有被耦合至所述第三N沟道MOS晶体管的漏极的第一分支并且具有供应所述电流源的电流的第二分支。

9.一种电路，包括：

整流器电路，具有被耦合至天线的输入和供应第一电流的输出以及被耦合至被配置成消耗第四电流的处理单元的输出；

电压调节器电路，由所述第一电流供电并且被配置成生成经调节的电压和供应电流；

处理单元，由所述经调节的电压和供应电流供电；

电流传感器，被配置成感测所述供应电流并且生成感测电流；

电流调节电路，被配置成将第二电流施加至所述整流器电路的所述输出，所述第二电流等于由电流源供应的第三电流与所述感测电流之间的差；

第一电流镜，被配置成生成等于所述第四电流除以常数的第五电流；

第二电流镜，具有接收所述第五电流的第一分支并且具有被耦合至与电流源耦合的节点的第二分支；以及

第三电流镜，具有被耦合至与所述电流源耦合的所述节点的第一分支并且具有被耦合至所述整流器电路的所述输出的第二分支。

10.根据权利要求9所述的电路，其中所述电流调节电路在当所述处理是执行数据处理操作而不是在所述天线上通信时的时间期间由所述处理单元选择性地启动。

11.根据权利要求9所述的电路，其中所述电流源包括：

第一晶体管，被耦合在所述整流器电路的第一输入与参考节点之间；

第二晶体管，被耦合在所述整流器电路的第二输入与所述参考节点之间；

其中所述第一晶体管和所述第二晶体管的控制端子被连接到一起；

电流发生器电路，具有被耦合至所述第一晶体管和所述第二晶体管的所述控制端子的控制输入和生成所述第三电流的输出；和

放大器，具有被耦合至所述整流器电路的所述输出的输入和被耦合至所述第一晶体管和所述第二晶体管的所述控制端子以及所述电流发生器电路的所述控制输入的输出。

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