CN106372711A - 射频供电电路和超高频无源电子标签 - Google Patents
射频供电电路和超高频无源电子标签 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106372711A CN106372711A CN201610783634.8A CN201610783634A CN106372711A CN 106372711 A CN106372711 A CN 106372711A CN 201610783634 A CN201610783634 A CN 201610783634A CN 106372711 A CN106372711 A CN 106372711A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charge pump
- voltage
- radio frequency
- output end
- diode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 30
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 10
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 5
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 3
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 3
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- RGCLLPNLLBQHPF-HJWRWDBZSA-N phosphamidon Chemical compound CCN(CC)C(=O)C(\Cl)=C(/C)OP(=O)(OC)OC RGCLLPNLLBQHPF-HJWRWDBZSA-N 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
- G06K19/0772—Physical layout of the record carrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
本发明提出了一种射频供电电路和超高频无源电子标签，其中，所述射频供电电路包括：电荷泵；所述电荷泵包括：射频能量输入端、第一直流输出端和第二直流输出端，其中，所述射频能量输入端，连接至所述超高频无源电子标签的天线，以接收超高频信号中的射频能量，所述第一直流输出端和所述第二直流输出端分别用于输出将所述射频能量转换后生成的第一直流电压和第二直流电压，其中，所述第二直流电压小于所述第一直流电压。通过本发明的技术方案，可以更加简单、高效地在消除相关技术中由于串接稳压电路等产生的电压消耗，并能够输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，显著地降低功耗。
Description
技术领域
本发明涉及无线射频和电子标签技术领域，具体而言，涉及一种射频供电电路和超高频无源电子标签。
背景技术
目前，在无线充电技术领域，存在多种熟知的通过射频电磁波方式传递能量的技术手段，典型应用包括无线充电移动设备和无源RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)芯片等。具体地，在使用非接触式无线充电移动设备充电时，由无线充电台(站)提供射频能量，而在无源RFID芯片应用中，则由读写器或询问器提供射频能量，进一步地，射频电磁波由接收设备天线接收并经整流后产生所需的直流工作电压。
如图1所示，为无源超高频RFID标签，其包括天线和RFID标签芯片，该天线一般为偶极子天线或者偶极子天线变种，一般通过印刷或蚀刻在天线基板上，RFID标签芯片通过有线绑定或倒封装方式连接到天线，且为无源芯片，不包含任何如电池等形式的电源，必须通过接收阅读器或询问器发送的射频波束并整流形成工作所需电压。而图2为图1所示的RFID标签芯片的结构示意，其中超高频整流器连接天线端，用于将天线接收到的超高频电磁波(即射频能量)整流生成直流供电电压Vdd，以提供给RFID标签芯片的逻辑电路、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、晶体振荡器、上电复位电路等电路工作；以及采用并联稳压器对为RFID标签芯片提供的直流供电电压Vdd进行稳压。
另外，还可以在超高频整流器后连接一个或多个串联稳压器，以给接收装置中如数字部分、模拟部分及NVM(NonVolatile Memory，非易失性存储器)等不同部分提供特定的工作电压。如图3所示，为在超高频整流器后连接一个串联稳压器的RFID标签芯片的结构示意，以产生直流供电电压Vdd2，用以给RFID标签芯片的逻辑电路及振荡器供电，且Vdd2的电压值低于Vdd的电压值；另外，还可以通过二极管压降、发射极或源极跟随晶体管等方式来产生第二电源电压Vdd2。然而，在这些现有应用中，由于串接了稳压电路，存在如串联稳压器本身消耗电源，不同的电源需要和地之间需要进行单独去耦等缺点。
进一步，由于接收信号功率与接收机与发射机之间的距离平方成反比，所以接收装置收到的射频信号一般非常微弱，一般小于-20dBm，那么，如果采用简单的半波整流器、全波整流器及桥式整流器，通常无法从微弱的射频信号中获取所需的工作电压，则为了解决该问题，一般无源超高频RFID标签的射频供电电路会采用电荷泵，如图4所示，电荷泵连接至天线且产生供电电压Vdd，该Vdd进一步经去耦电容CL和并联稳压器实现抗干扰和稳压，即超高频整流器部分采用电荷泵，比如迪克森(Dickson)电荷泵，如图5所示，Dickson电荷泵包含一连串二极管(或者晶体管)，电荷泵的每一级均由两只二极管构成，天线通过耦合电容连接到两只串接的二极管中间，而电荷泵的每一级的输出各连接一个储能电容，从而产生比输入信号更高的电压信号，并且上一级的输出作为下一级的参考输入，这样，通过多级升压产生最终的输出电压Vdd。
然而，Dickson电荷泵存在升压极限、体效应补偿等各种缺点，目前通常采用不同形式的Dickson电荷泵的变种形式，以弥补各种缺陷，也可以采用和Dickson电荷泵类似的桥式整流器堆等形式的电荷泵电路。然而，这些电路结构都是通过多级叠加以产生单级所不能达到的较高电压，电路结构复杂。
另外，若RFID标签芯片的逻辑电路工作在较低的工作电压下，可以降低功耗，而逻辑电路的功耗通常与工作电压的平方成正比，所以降低工作电压可以显著的降低功耗。然而，如图3所示的串联稳压器电路本省也要消耗电能，导致在电源利用效率方面提高效果比预期要小。举例来说，如果逻辑电路的供电电压为Vdd，平均电流消耗为I1时，其功耗为Vdd×I1，而当逻辑电路的供电电压为Vdd2，平均电流消耗为I2时，其功耗为Vdd2×I2，其中，Vdd2<Vdd且I2<I1，但此时逻辑电路及串联稳压器的功耗总计为Vdd×I2，那么(Vdd–Vdd2)×I2部分就白白浪费掉了。
因此，如何在消除相关技术中由于串接稳压电路产生的电压消耗的同时能够输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，显著地降低功耗成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出了一种新的射频供电电路，可以更加简单、高效地在消除相关技术中由于串接稳压电路等产生的电压消耗，并能够输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，显著地降低功耗。
本发明的另一个目的在于提出了一种具有该射频供电电路的超高频无源电子标签。
为实现上述至少一个目的，根据本发明的第一方面，提出了一种射频供电电路，包括：电荷泵；以及所述电荷泵包括：射频能量输入端、第一直流输出端和第二直流输出端，其中，所述射频能量输入端，连接至所述超高频无源电子标签的天线，以接收超高频信号中的射频能量，所述第一直流输出端和所述第二直流输出端分别用于输出将所述射频能量转换后生成的第一直流电压和第二直流电压，其中，所述第二直流电压小于所述第一直流电压。
根据本发明的射频供电电路，仅通过电荷泵即可将超高频无源电子标签的天线接收到的射频能量分别转换成第一直流电压和第二直流电压，供给超高频无源电子标签使用，其中第二直流电压小于第一直流电压，即通过更加简单的电路结构即可实现输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，同时消除了由于串接稳压电路(比如稳压器)等产生的电压消耗，显著地降低了功耗。
根据本发明的上述实施例的射频供电电路，还可以具有以下技术特征：
在上述技术方案中，优选地，所述电荷泵包括串联连接的多级Dickson电荷泵基本单元，以及所述第一直流输出端从所述多级Dickson电荷泵基本单元中的最后一级Dickson电荷泵基本单元的输出端引出，所述第二直流输出端从所述多级Dickson电荷泵基本单元中除所述最后一级Dickson电荷泵基本单元外的其他中间级Dickson电荷泵基本单元的输出端引出。
在该技术方案中，所采用的电荷泵优选地为Dickson电荷泵，其包括多级Dickson电荷泵基本单元，而为了得到多种压值不同的直流输出电压，则控制在该电荷泵的多级Dickson电荷泵基本单元中的最后一级的输出端输出第一直流电压、中间级的输出端输出第二直流电压，即从该最后一级的输出端引出第一直流输出端、从该中间级的输出端引出第二直流输出端，比如，若电荷泵包括8级Dickson电荷泵基本单元，则第一直流输出电压可以从第8级Dickson电荷泵基本单元的输出端输出，而第二直流输出电压则可以从第6级Dickson电荷泵基本单元的输出端输出，由于电荷泵实现的升压的过程，则显然从中间级第6级Dickson电荷泵基本单元的输出端输出的第二直流电压小于从最后一级第8级Dickson电荷泵基本单元的输出端。如此，通过采用从电荷泵中间级直接输出的方式，以替代串联稳压电压或简单的二极管压降电路等，从而获取较低的第二直流电压进行供电，可以有效地降低电路消耗，从而降低电源电压损耗。
在上述实施例中，所采用的电荷泵可以为简单的Dickson电荷泵，也可以为采取偏置补偿或体效应补偿后改进的Dickson电荷泵。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：第一二极管，其正极连接至所述第一直流输出端、负极连接至所述第二直流输出端。
在该技术方案中，还可以在第一直流输出端和第二直流输出端之间连接一个或多个第一二极管，具体地，第一二极管的正极连接至输出高电压的第一直流输出端、负极连接至输出低电压的第二直流输出端，以使得第二直流电压固定在比第一直流电压低的电压值上；而且该第一二极管的电路消耗非常小，从而使得电源损耗很小，以及当第二直流输出端需要输出比平时更多的电流时，可以通过该第一二极管获得。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：并联稳压器，连接至所述第一直流输出端，用于对所述第一直流电压和所述第二直流电压进行稳压。
在该技术方案中，通过连接至第一直流输出端的并联稳压器实现对第一直流电压和第二直流电压的稳压作用，具体地，当第一直流电压超过并联稳压器的电压时，则此时并联稳压器开始从电荷泵吸收电流，从而降低电荷泵的供电效率，以实现对从电荷泵的中间级输出的第二直流电压的稳压作用，以提供稳定的供电电压。
在上述任一技术方案中，优选地，还包括：第一去耦电容，连接至所述第一直流输出端，并与所述并联稳压器并联；第二去耦电容，连接至所述第二直流输出端。
在该技术方案中，通过分别在输出第一直流电压的第一直流输出端和输出第二直流电压的第二直流输出端连接至一个去耦电容，在确保可以提供较稳定的供电电压的同时，也可以起到抗干扰的作用，即降低其他元件耦合到直流电压输出端的噪声，滤除输出的直流电压中的干扰，从而降低下游元件受直流电压中的干扰影响的概率。
在上述任一技术方案中，优选地，每级Dickson电荷泵基本单元包括串联连接的第二二极管和第三二极管，以及所述天线接入所述射频能量输入端后，通过耦合电容连接至每级所述Dickson电荷泵基本单元的所述第二二极管和所述第三二极管的中间，所述耦合电容的数量与所述多级Dickson电荷泵基本单元的数量相等。
在该技术方案中，天线接入射频能量输入端，并经耦合电容将射频能量输入至每级Dickson电荷泵基本单元，以通过该耦合电容隔离直流并去除低频干扰，具体地，每级Dickson电荷泵基本单元均包括串联连接的两个二极管，而天线经每个耦合电容分别连接至每级Dickson电荷泵基本单元的两个二极管的中间。
在上述任一技术方案中，优选地，所述电荷泵还包括：多个储能电容，所述多个储能电容分别对应连接至所述多级Dickson电荷泵基本单元各自的输出端。
在该技术方案中，通过在每级Dickson电荷泵基本单元的输出端连接一个储能电容，从而产生比每级输入高的直流电压输出，且上一级Dickson电荷泵基本单元的输出可以作为下一级Dickson电荷泵基本单元的输入，如此，通过多级Dickson电荷泵基本单元升压作用后即可产生较高的直流输出电压。
在上述任一技术方案中，优选地，所述第二二极管和所述第三二极管包括：肖特基二极管。
在该技术方案中，每级Dickson电荷泵基本单元中的每对第二二极管和第三二极管可以为开关频率高、正向压降低的肖特基二极管，通过肖特基二极管可以获取0.4V左右的正向导通压降；当然，也可以为其他类型的二极管而并不限于肖特基二极管。
在上述任一技术方案中，优选地，每级所述Dickson电荷泵基本单元，其采用CMOS晶体管代替所述第二二极管和/或所述第三二极管。
在该技术方案中，可以采用CMOS晶体管代替每级Dickson电荷泵基本单元中的第二二极管和第三二极管中的一个或多个。
根据本发明的第二方面，提出了一种超高频无源电子标签，包括：天线、标签芯片和如上技术方案中任一项所述的射频供电电路，其中，所述天线连接至所述射频供电电路的所述射频能量输入端，所述射频供电电路输出的所述第一直流电压和所述第二直流电压用于为所述标签芯片供电。
在该实施例中，该超高频无源电子标签具有如上技术方案中任一项所述的射频供电电路的所有有益效果，总而言之，通过上述射频供电电路，可以更加简单、高效地在消除相关技术中由于串接稳压电路等产生的电压消耗，并能够输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，显著地降低功耗。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了相关技术中的超高频RFID标签的结构示意图；
图2示出了相关技术中的第一实施例的超高频RFID标签的芯片结构示意图；
图3示出了相关技术中的第二实施例的超高频RFID标签的芯片结构示意图；
图4示出了相关技术中的超高频RFID标签的射频供电电路的原理示意图；
图5示出了相关技术中的射频供电电路中的电荷泵的原理示意图；
图6示出了根据本发明的实施例的射频供电电路的示意框图；
图7示出了图6所示的电荷泵的示意框图；
图8示出了图7所示的Dickson电荷泵基本单元的示意框图；
图9示出了根据本发明的实施例的射频供电电路的原理示意图；
图10示出了根据本发明的实施例的射频供电电路中的电荷泵的原理示意图；
图11示出了根据本发明的实施例的超高频RFID标签的芯片结构示意图。
具体实施方式
为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图6示出了根据本发明的实施例的射频供电电路的示意框图。
如图6所示，根据本发明的实施例的射频供电电路10，包括：电荷泵102；以及所述电荷泵102包括：射频能量输入端1020、第一直流输出端1022和第二直流输出端1024，如图7所示。
其中，所述射频能量输入端1020，连接至所述超高频无源电子标签的天线，以接收超高频信号中的射频能量，所述第一直流输出端1022和所述第二直流输出端1024分别用于输出将所述射频能量转换后生成的第一直流电压和第二直流电压，其中，所述第二直流电压小于所述第一直流电压。
根据本发明的射频供电电路10，仅通过电荷泵102即可将超高频无源电子标签的天线接收到的射频能量分别转换成第一直流电压和第二直流电压，供给超高频无源电子标签使用，其中第二直流电压小于第一直流电压，即通过更加简单的电路结构即可实现输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，同时消除了由于串接稳压电路(比如稳压器)等产生的电压消耗，显著地降低了功耗。
在上述实施例中，进一步地，所述电荷泵102包括串联连接的多级Dickson电荷泵基本单元1026，以及所述第一直流输出端1022从所述多级Dickson电荷泵基本单元1026中的最后一级Dickson电荷泵基本单元1026的输出端引出，所述第二直流输出端1024从所述多级Dickson电荷泵基本单元1026中除所述最后一级Dickson电荷泵基本单元1026外的其他中间级Dickson电荷泵基本单元1026的输出端引出。
在该实施例中，所采用的电荷泵102优选地为Dickson电荷泵102，其包括多级Dickson电荷泵基本单元1026，而为了得到多种压值不同的直流输出电压，则控制在该电荷泵102的多级Dickson电荷泵基本单元1026中的最后一级的输出端输出第一直流电压、中间级的输出端输出第二直流电压，即从该最后一级的输出端引出第一直流输出端1022、从该中间级的输出端引出第二直流输出端1024，比如，若电荷泵102包括8级Dickson电荷泵基本单元1026，则第一直流输出电压可以从第8级Dickson电荷泵基本单元1026的输出端输出，而第二直流输出电压则可以从第6级Dickson电荷泵基本单元1026的输出端输出，由于电荷泵102实现的升压的过程，则显然从中间级第6级Dickson电荷泵基本单元1026的输出端输出的第二直流电压小于从最后一级第8级Dickson电荷泵基本单元1026的输出端。如此，通过采用从电荷泵102中间级直接输出的方式，以替代串联稳压电压或简单的二极管压降电路等，从而获取较低的第二直流电压进行供电，可以有效地降低电路消耗，从而降低电源电压损耗。
在上述实施例中，所采用的电荷泵102可以为简单的Dickson电荷泵102，也可以为采取偏置补偿或体效应补偿后改进的Dickson电荷泵102。
在上述任一实施例中，所述射频供电电路10还包括：第一二极管104，其正极连接至所述第一直流输出端1022、负极连接至所述第二直流输出端1024。
在该实施例中，还可以在第一直流输出端1022和第二直流输出端1024之间连接一个或多个第一二极管104，具体地，第一二极管104的正极连接至输出高电压的第一直流输出端1022、负极连接至输出低电压的第二直流输出端1024，以使得第二直流电压固定在比第一直流电压低的电压值上；而且该第一二极管104的电路消耗非常小，从而使得电源损耗很小，以及当第二直流输出端1024需要输出比平时更多的电流时，可以通过该第一二极管104获得。
在上述任一实施例中，所述射频供电电路10还包括：并联稳压器106，连接至所述第一直流输出端1022，用于对所述第一直流电压和所述第二直流电压进行稳压。
在该实施例中，通过连接至第一直流输出端1022的并联稳压器106实现对第一直流电压和第二直流电压的稳压作用，具体地，当第一直流电压超过并联稳压器106的电压时，则此时并联稳压器106开始从电荷泵102吸收电流，从而降低电荷泵102的供电效率，以实现对从电荷泵102的中间级输出的第二直流电压的稳压作用，以提供稳定的供电电压。
在上述任一实施例中，所述射频供电电路10还包括：第一去耦电容108和第二去耦电容110。
其中，所述第一去耦电容108连接至所述第一直流输出端1022，并与所述并联稳压器106并联；所述第二去耦电容110连接至所述第二直流输出端1024。
在该实施例中，通过分别在输出第一直流电压的第一直流输出端1022和输出第二直流电压的第二直流输出端1024连接至一个去耦电容，在确保可以提供较稳定的供电电压的同时，也可以起到抗干扰的作用，即降低其他元件耦合到直流电压输出端的噪声，滤除输出的直流电压中的干扰，从而降低下游元件受直流电压中的干扰影响的概率。
如图8所示，在上述任一实施例中，优选地，每级Dickson电荷泵基本单元1026包括串联连接的第二二极管10262和第三二极管10264，以及所述天线接入所述射频能量输入端1020后，通过耦合电容1030连接至每级所述Dickson电荷泵基本单元1026的所述第二二极管10262和所述第三二极管10264的中间，所述耦合电容1030的数量与所述多级Dickson电荷泵基本单元1026的数量相等。
在该实施例中，天线接入射频能量输入端1020，并在将射频能量通过耦合电容1030输入至每级Dickson电荷泵基本单元1026，以通过该耦合电容1030隔离直流并去除低频干扰，具体地，每级Dickson电荷泵基本单元1026均包括串联连接的两个二极管，而天线经每个耦合电容1030分别连接至每级Dickson电荷泵基本单元1026的两个二极管的中间。
其中，每级Dickson电荷泵基本单元1026中的每对第二二极管10262和第三二极管10264可以为开关频率高、正向压降低的肖特基二极管，通过肖特基二极管可以获取0.4V左右的正向导通压降；当然，也可以为其他类型的二极管而并不限于肖特基二极管。
而且，可以采用CMOS晶体管代替每级Dickson电荷泵基本单元1026中的第二二极管10262和第三二极管10264中的一个或多个。
在上述任一实施例中，所述电荷泵102还包括：多个储能电容1028，所述多个储能电容1028分别对应连接至所述多级Dickson电荷泵基本单元1026各自的输出端。
在该实施例中，通过在每级Dickson电荷泵基本单元1026的输出端连接一个储能电容1028，从而产生比每级输入高的直流电压输出，且上一级Dickson电荷泵基本单元1026的输出可以作为下一级Dickson电荷泵基本单元1026的输入，如此，通过多级Dickson电荷泵基本单元1026升压作用后即可产生较高的直流输出电压。
上述任一实施例中所述的射频供电电路10的原理示意如图9所示，其中，电荷泵102的原理示意如图10所示。
如图9所示，射频供电电路10的电荷泵102的射频能量输入端1020和天线相连，电荷泵102产生两个供电电压Vdd和Vdd2，分别由第一直流输出端1022和第二直流输出端1024输出，且Vdd连接第一去耦电容108，Vdd2连接第二去耦电容110，并采用一个连接至第一直流输出端1022的并联稳压器106对两个电源电压进行稳压。
如图10所示，在本实施例中，电荷泵102包含四级Dickson电荷泵基本单元1026，而该级数可以是任意级数，如8或16级，也可以采用任何其他形式的电荷泵102。每一级均包含两个二极管，即第二二极管10262和第三二极管10264，天线通过一个耦合电容1030分别连接至两个二极管之间，其中二极管可以采用肖特基二极管、二极管连接式NMOS晶体管或二极管连接式自然NMOS晶体管，如图10所示，第一直流电压由最后一级Dickson电荷泵基本单元1026输出，第二直流电压由第三级Dickson电荷泵基本单元1026输出。进一步地，正极接第一直流电压、负极接第二直流电压的第一二极管104前向压降约0.4V，如二极管连接式NMOS晶体管，在大部分情况下第二直流电压的电流主要由第三级Dickson电荷泵基本单元1026输出提供，正常工作状态下，仅仅很小一部分电流从第一二极管104输出，从而使得该第一二极管104消耗非常低的电源消耗。
进一步的，如果为包含八级Dickson电荷泵基本单元1026的电荷泵102，则第二直流电压可以从比如第6级输出，而在包含十六级Dickson电荷泵基本单元1026的电荷泵102中，第二直流电压可从第12级或其他级输出。
通过上述实施例，可以有效地消除串联稳压电路等带来的能量损耗，且由于电荷泵102的最后级(或第二直流电压后面几级)的电流减小，使得该部分电荷泵102电路工作效率更高；而由于第一二极管104限定了第一直流电压和第二直流电压之间的压降约为0.4V，第一直流电压和第二直流电压采用一个并联稳压器106，则当第一直流电压超过并联稳压器106的电压时，并联稳压器106将开始从电荷泵102吸收电流，从而降低电荷泵102的整体效率，从而实现对第二直流电压的稳压作用。
在本发明的射频供电电路的其他实施例中，所述电荷泵可以包括至少三个直流输出端，具体可以根据实际供电需求以及该电荷泵所包含的多级Dickson电荷泵基本单元的数量等而定，其中，所述至少三个直流输出端中的一个直流输出端从多级Dickson电荷泵基本单元的最后一级Dickson电荷泵基本单元的输出端引出，而所述至少三个直流输出端中的其他剩余直流输出端分别从多级Dickson电荷泵基本单元的除最后一级Dickson电荷泵基本单元外的其他中间级Dickson电荷泵基本单元的的输出端引出，以实现更加多样化的直流输出，满足更加多样化的用电需求。
作为本发明的一个实施例，可以将上述射频供电电路应用在超高频无源电子标签中，具体地，该超高频无源电子标签还包括天线和标签芯片，则其中，所述天线连接至所述射频供电电路的所述射频能量输入端，所述射频供电电路输出的所述第一直流电压和所述第二直流电压用于为所述标签芯片供电。
在该实施例中，该超高频无源电子标签具有如上实施例中任一项所述的射频供电电路的所有有益效果，总而言之，通过上述射频供电电路，可以更加简单、高效地在消除相关技术中由于串接稳压电路等产生的电压消耗，并能够输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，显著地降低功耗。
而上述实施例中的标签芯片的具体结构示意如图11所示，其中超高频整流器即是电荷泵，共输出两个供电电压，第一直流电压Vdd和第二直流电压Vdd2，二者均直接由超高频整流器产生，而不需要额外的串联稳压器，其中，Vdd2用以给逻辑电路和振荡器供电，Vdd用以给上电复位电路和EEPROM供电。本实施例中，EEPROM需要1.1V工作，而振荡器和逻辑电路需要0.7V的低压工作，即由射频供电电路的第一二极管限定了第一直流电压Vdd和第二直流电压Vdd2之间的压降为0.4V，使第二直流电压Vdd2与第一直流电压Vdd之间的差值固定，这样的改进设计，明显降低了电源消耗，而当逻辑电路需要比平时消耗更多的电流时，可以通过该二极管获得。同时，逻辑电路和振荡器由射频供电电路中的两个去耦电容(即第一去耦电容和第二去耦电容)和共同有效完成去耦。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过本发明的技术方案，可以更加简单、高效地在消除相关技术中由于串接稳压电路等产生的电压消耗，并能够输出多种供电电压，以满足不同的使用需求，显著地降低功耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种射频供电电路，用于为超高频无源电子标签供电，其特征在于，包括：电荷泵；以及
所述电荷泵包括：射频能量输入端、第一直流输出端和第二直流输出端，其中，
所述射频能量输入端，连接至所述超高频无源电子标签的天线，以接收超高频信号中的射频能量，
所述第一直流输出端和所述第二直流输出端分别用于输出将所述射频能量转换后生成的第一直流电压和第二直流电压，其中，所述第二直流电压小于所述第一直流电压。
2.根据权利要求1所述的射频供电电路，其特征在于，所述电荷泵包括串联连接的多级Dickson电荷泵基本单元，以及
所述第一直流输出端从所述多级Dickson电荷泵基本单元中的最后一级Dickson电荷泵基本单元的输出端引出，
所述第二直流输出端从所述多级Dickson电荷泵基本单元中除所述最后一级Dickson电荷泵基本单元外的其他中间级Dickson电荷泵基本单元的输出端引出。
3.根据权利要求2所述的射频供电电路，其特征在于，还包括：第一二极管，其正极连接至所述第一直流输出端、负极连接至所述第二直流输出端。
4.根据权利要求2所述的射频供电电路，其特征在于，还包括：
并联稳压器，连接至所述第一直流输出端，用于对所述第一直流电压和所述第二直流电压进行稳压。
5.根据权利要求4所述的射频供电电路，其特征在于，还包括：
第一去耦电容，连接至所述第一直流输出端，并与所述并联稳压器并联；
第二去耦电容，连接至所述第二直流输出端。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的射频供电电路，其特征在于，每级Dickson电荷泵基本单元包括串联连接的第二二极管和第三二极管，以及
所述天线接入所述射频能量输入端后，通过耦合电容连接至每级所述Dickson电荷泵基本单元的所述第二二极管和所述第三二极管的中间，所述耦合电容的数量与所述多级Dickson电荷泵基本单元的数量相等。
7.根据权利要求6所述的射频供电电路，其特征在于，所述电荷泵还包括：多个储能电容，所述多个储能电容分别对应连接至所述多级Dickson电荷泵基本单元各自的输出端。
8.根据权利要求6所述的射频供电电路，其特征在于，所述第二二极管和所述第三二极管包括：肖特基二极管。
9.根据权利要求6所述的射频供电电路，其特征在于，每级所述Dickson电荷泵基本单元，其采用CMOS晶体管代替所述第二二极管和/或所述第三二极管。
10.一种超高频无源电子标签，其特征在于，包括：天线、标签芯片和如权利要求1至9中任一项所述的射频供电电路，其中，
所述天线连接至所述射频供电电路的所述射频能量输入端，所述射频供电电路输出的所述第一直流电压和所述第二直流电压用于为所述标签芯片供电。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610783634.8A CN106372711B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 射频供电电路和超高频无源电子标签 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610783634.8A CN106372711B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 射频供电电路和超高频无源电子标签 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106372711A true CN106372711A (zh) | 2017-02-01 |
| CN106372711B CN106372711B (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=57900569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610783634.8A Active CN106372711B (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 射频供电电路和超高频无源电子标签 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106372711B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108933133A (zh) * | 2017-05-25 | 2018-12-04 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 肖特基二极管及其制造方法、电荷泵电路以及eeprom |
| CN109629338A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-16 | 晓函安全(北京)科技有限公司 | 一种票据纸张及其制造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070153561A1 (en) * | 2006-01-05 | 2007-07-05 | University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education | Multiple antenna energy harvesting |
| CN202019298U (zh) * | 2010-12-17 | 2011-10-26 | 数伦计算机技术（上海）有限公司 | 射频能量电荷泵及应用该电荷泵的无源电子标签 |
| CN102237787A (zh) * | 2010-04-20 | 2011-11-09 | 苏州数伦科技有限公司 | 射频能量电荷泵 |
| CN204068692U (zh) * | 2014-08-01 | 2014-12-31 | 爱康普科技（大连）有限公司 | 一种rfid eeprom 电荷泵 |
| CN206193873U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-05-24 | 爱康普科技（大连）有限公司 | 射频供电电路和超高频无源电子标签 |
-
2016
- 2016-08-31 CN CN201610783634.8A patent/CN106372711B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070153561A1 (en) * | 2006-01-05 | 2007-07-05 | University Of Pittsburgh-Of The Commonwealth System Of Higher Education | Multiple antenna energy harvesting |
| CN102237787A (zh) * | 2010-04-20 | 2011-11-09 | 苏州数伦科技有限公司 | 射频能量电荷泵 |
| CN202019298U (zh) * | 2010-12-17 | 2011-10-26 | 数伦计算机技术（上海）有限公司 | 射频能量电荷泵及应用该电荷泵的无源电子标签 |
| CN204068692U (zh) * | 2014-08-01 | 2014-12-31 | 爱康普科技（大连）有限公司 | 一种rfid eeprom 电荷泵 |
| CN206193873U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-05-24 | 爱康普科技（大连）有限公司 | 射频供电电路和超高频无源电子标签 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 徐国鑫 等: "超高频无源电子标签芯片的模拟电路设计", 中兴通讯技术 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108933133A (zh) * | 2017-05-25 | 2018-12-04 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 肖特基二极管及其制造方法、电荷泵电路以及eeprom |
| CN109629338A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-04-16 | 晓函安全(北京)科技有限公司 | 一种票据纸张及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106372711B (zh) | 2024-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103699929B (zh) | 一种开关信号控制的整流与限幅电路与无源射频标签 | |
| CN104283324B (zh) | 电力接收装置和非接触供电系统 | |
| EP1607900B1 (en) | Rectifier circuit and radio communication device | |
| US9898631B2 (en) | Intelligent energy management system and energy management method for passive radio frequency tag | |
| US20070013486A1 (en) | Radio frequency identification and communication device | |
| CN1956289B (zh) | 半导体集成电路器件及使用该器件的非接触电子装置 | |
| CN104319996A (zh) | 一种具有高精度电流检测的同步整流降压转换器芯片 | |
| CN103699928B (zh) | 一种可连续调整整流信号幅度的限幅电路与无源射频标签 | |
| CN101937519A (zh) | 可以无线充电的rfid电子标签 | |
| US8186601B2 (en) | Non-volatile memory charge pump for radio frequency identification (RFID) system | |
| KR101843433B1 (ko) | 전압 조정 회로, 이를 포함하는 비접촉식 카드, 및 비접촉식 카드 시스템 | |
| CN102073902A (zh) | 一种应用于低功耗射频通讯芯片的高效率整流系统 | |
| CN101373524A (zh) | 一种射频识别标签电路系统结构及其工作方法与应用 | |
| CN101212174A (zh) | 一种应用于无源射频身份识别系统的电荷泵电路 | |
| CN206193873U (zh) | 射频供电电路和超高频无源电子标签 | |
| CN102868237A (zh) | 一种用于提高非接触式ic卡能量传输效率的电路 | |
| WO2019076366A1 (zh) | 具有能量管理功能的nfc接口 | |
| CN106372711A (zh) | 射频供电电路和超高频无源电子标签 | |
| CN104182791B (zh) | 芯片卡 | |
| CN103280996A (zh) | 多电荷泵结构的整流电路 | |
| CN102103387A (zh) | 自适应电流平衡的稳压电路 | |
| CN102137515A (zh) | 一种ic卡装置 | |
| CN201741174U (zh) | 可以无线充电的rfid电子标签 | |
| CN115085770B (zh) | 无源nfc接口及设备 | |
| Bakhtiar et al. | An RF power harvesting system with input-tuning for long-range RFID tags |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |