CN107967435B - 电子装置和功率管理方法 - Google Patents

电子装置和功率管理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107967435B
CN107967435B CN201710895213.9A CN201710895213A CN107967435B CN 107967435 B CN107967435 B CN 107967435B CN 201710895213 A CN201710895213 A CN 201710895213A CN 107967435 B CN107967435 B CN 107967435B
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
amount
output
electronic device
field
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.)
Active
Application number
CN201710895213.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107967435A (zh
Inventor
扎尹帝普·吉里什卡马·达勒瓦迪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NXP BV
Original Assignee
NXP BV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NXP BV filed Critical NXP BV
Publication of CN107967435A publication Critical patent/CN107967435A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107967435B publication Critical patent/CN107967435B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/20—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using microwaves or radio frequency waves
    • 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
    • G06K19/0701—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management
    • G06K19/0707—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement being capable of collecting energy from external energy sources, e.g. thermocouples, vibration, electromagnetic radiation
    • G06K19/0708—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement being capable of collecting energy from external energy sources, e.g. thermocouples, vibration, electromagnetic radiation the source being electromagnetic or magnetic
    • G06K19/0709—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement being capable of collecting energy from external energy sources, e.g. thermocouples, vibration, electromagnetic radiation the source being electromagnetic or magnetic the source being an interrogation field
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/0008—General problems related to the reading of electronic memory record carriers, independent of its reading method, e.g. power transfer
    • 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
    • G06K19/0701—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management
    • G06K19/0712—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement being capable of triggering distinct operating modes or functions dependent on the strength of an energy or interrogation field in the proximity of the record carrier
    • 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
    • G06K19/0701—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management
    • G06K19/0715—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 at least one of the integrated circuit chips comprising an arrangement for power management the arrangement including means to regulate power transfer to the integrated circuit
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10009—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves
    • G06K7/10158—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves methods and means used by the interrogation device for reliably powering the wireless record carriers using an electromagnetic interrogation field
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode
    • H02M7/08—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

根据本公开的第一方面，提供一种电子装置，所述电子装置包括：第一功率提取单元，所述第一功率提取单元被配置成从RF天线上存在的RF场提取第一功率量，并将所述第一功率量提供给所述电子装置的一个或多个电路；第二功率提取单元，所述第二功率提取单元被配置成从所述RF场提取第二功率量，并将所述第二功率量提供给所述电子装置的输出；控制单元，所述控制单元被配置成控制提供给所述输出的所述第二功率量。根据本公开的第二方面，构想一种用于电子装置中的对应功率管理方法。根据本公开的第三方面，提供一种包括指令的对应非暂时性计算机可读介质。

Description

电子装置和功率管理方法
技术领域
本公开涉及一种电子装置。此外，本公开涉及一种用于电子装置中的功率管理方法，且涉及一种对应非暂时性计算机可读介质。
背景技术
例如射频识别(RFID)标记或近场通信(NFC)标记等电子装置通常包括耦合到射频(RF)天线的集成电路(标记电路)。集成电路可经由RF天线接收数据和能量(功率)。具体地说，集成电路可由场供电，即，可从RF天线上存在的RF场提取集成电路的操作所需要的功率。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供一种电子装置，所述电子装置包括：第一功率提取单元，所述第一功率提取单元被配置成从RF天线上存在的RF场提取第一功率量，并将所述第一功率量提供给所述电子装置的一个或多个电路；第二功率提取单元，所述第二功率提取单元被配置成从所述RF场提取第二功率量，并将所述第二功率量提供给所述电子装置的输出；控制单元，所述控制单元被配置成控制提供给所述输出的所述第二功率量。
在一个或多个实施例中，所述输出是用于将所述第二功率量供应给外部装置的输出引脚。
在一个或多个实施例中，所述控制单元被配置成取决于所述RF场的强度而控制提供给所述输出的所述第二功率量。
在一个或多个实施例中，所述装置是射频识别标记或近场通信标记。
在一个或多个实施例中，所述第二功率提取单元是能量收集电路。
在一个或多个实施例中，所述第二功率提取单元包括多个二极管，且所述控制单元被配置成通过从所述二极管吸收电流来控制提供给所述输出的所述第二功率量。
在一个或多个实施例中，所述控制单元被配置成取决于控制电压而从所述二极管吸收所述电流，所述控制电压是基于所述电路的整流供应电压与所述电路的参考供应电压之间的差。
在一个或多个实施例中，所述控制单元包括被配置成倍增从所述二极管吸收的所述电流的电流镜。
在一个或多个实施例中，所述控制单元包括被配置成将所述输出上的过量电流吸收到接地的限制器。
在一个或多个实施例中，一种系统包括所阐述种类的电子装置和耦合到所述电子装置的所述输出的供电装置。
根据本公开的第二方面，构想一种用于电子装置中的功率管理方法，所述方法包括：通过所述电子装置的第一功率提取单元从射频(RF)天线上存在的RF场提取第一功率量，并将所述第一功率量提供给所述电子装置的一个或多个电路；通过所述电子装置的第二功率提取单元从所述RF场提取第二功率量，并将所述第二功率量提供给所述电子装置的输出；通过所述电子装置的控制单元控制提供给所述输出的所述第二功率量。
在一个或多个实施例中，所述控制包括取决于所述RF场的强度而控制提供给所述输出的所述第二功率量。
在一个或多个实施例中，所述控制包括从所述第二功率提取单元的多个二极管吸收电流。
在一个或多个实施例中，所述控制包括通过所述控制单元的限制器将所述输出上的过量电流吸收到接地。
根据本公开的第三方面，提供一种非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质包括在被执行时执行、进行或控制所阐述种类的方法的可执行指令。
附图说明
将参考附图更详细地描述实施例，在附图中：
图1示出RFID标记的例子；
图2示出包括能量收集功能的RFID标记的例子；
图3示出电子装置的说明性实施例；
图4示出用于电子装置中的功率管理方法的说明性实施例；且
图5示出RFID标记的说明性实施例。
具体实施方式
图1示出RFID标记100的例子。具体地说，其示出包括于RFID标记100中的系统的例子。RFID标记100包括以操作方式耦合到主整流器104和感测整流器106的RF天线102。主整流器104以操作方式耦合到主低压差调节器(LDO)110，LDO 110被配置成将电压VDDA供应给标记100的模拟电路114和数字电路116。感测整流器106以操作方式耦合到感测和限制器块108。感测和限制器块108以操作方式耦合到开关112。RF天线102经由天线引脚LA和LB连接到标记100的其它组件(即，连接到标记的集成电路)。主整流器104被配置成将RF天线102上存在的RF场整流，并将整流电压供应给主LDO 110。主LDO 110被配置成将电压VDDA供应给内部系统，即，供应给模拟电路114和数字电路116。感测和限制器块108被配置成感测来自感测整流器106中的二极管的整流输出电压，并将天线引脚LA和LB上的电压维持在RF前端的最大绝对额定电压内。RF前端包括连接到天线引脚LA和LB的所有电路。
如上文所提及，可从RF天线102上存在的RF场提取操作标记100的模拟电路114和数字电路116所需要的功率。标记100的内部系统(即，模拟电路114和数字电路116)通常消耗介于数十微安到数百微安之间的功率量。可用的RF场可在约0.15A/m到12A/m(根据ISO15693标准)到1.5A/m到18A/m(根据ISO 14443标准)的范围内变化。也就是说，可通常从RF场提取到比操作标记100的内部系统所需要更多的电流，且因此会浪费一些电流。如图1中所示出，典型的RFID标记100包括主整流器104，随后是为内部系统产生电源的主LDO 110。存在平行于主整流器104的感测整流器110，感测整流器110的输出由感测和限制器电路108使用，感测和限制器电路108将用以从LA和LB吸收电流的开关112的栅极控制驱动到GND，以便将LA和LB上的电压维持在连接到天线102的电路的最大绝对额定电压内。
图2示出包括能量收集功能的RFID标记的例子。标记包括经由天线终端222、224(即，天线引脚LA和LB)耦合到RF天线226的集成电路200。集成电路200包括以操作方式耦合于天线终端222、224与标记系统204之间的功率管理单元202。标记系统204可包括由功率管理单元202供电的模拟电路和数字电路。功率管理单元可从RF天线226上存在的RF场提取操作标记系统204所需要的第一功率量。具体地说，天线102上存在的RF场可产生存在于终端222、224之间的电压，且功率管理单元202可将所述电压整流，并将对应于整流电压的供应电压或电流提供给标记系统204。此外，集成电路200包括感测和限制器块206，感测和限制器块206又包括感测整流二极管210、212和电压感测限制器控制块208。除了从场提取为标记的内部系统204供电的第一功率量以外，集成电路200还能够经由能量收集二极管214、216从RF场提取第二功率量。能量收集二极管214、216以操作方式耦合到能量收集LDO或能量收集电流源218。能量收集LDO或能量收集电流源218被配置成将对应于第二功率量的电压或电流提供给集成电路200的输出终端或引脚220。因此，从RF场提取到的第二功率量可用以向外部装置(未示出)供电。
在图2中，I_SOURCE表示由RF场提供的源电流。包括能量收集功能的完整标记200应在一个实施例中在此限度内起作用。此外，I_SYS表示操作标记系统204(即，模拟和数字电路)所需要的电流。此外，I_SINK表示在终端LA与LB之间所吸收的电流，所述电流被吸收以便将LA与LB之间的电压维持在用于可靠地操作RF前端(即，连接到终端LA和LB的电路)的最大绝对额定电压内。应注意，片上接地最终连接到完整标记200的最后连接到机载接地的接地引脚(未示出)。此外，I_EH表示由外部装置(未示出)的机载电路需要以便使用能量收集输出来操作的负载电流。如所提及，块218可以是LDO或固定电流源。在操作中，能量收集二极管214、216将终端LA和LB上的电压整流，并将整流电压供应给LDO 218，LDO 218又在输出引脚220处产生经调节电压。在VOUT下降或过冲的状况下，LDO 218尝试将将更多电流流出到VOUT/从VOUT吸收更多电流。另一架构可使用耦合到输出引脚220的固定电流源218。举例来说，电流源218可以是使用恒定电流源参考IREF并在任何RF场条件下将固定电流置于输出引脚220上的电流镜。
在一个示例实施例中，为了实现具有能量收集功能的RFID标记的正确操作，确保内部供应不会由于场减小或能量收集负载电流增大而降低是重要的。也就是说，RFID标记不应由于外部条件而阻止执行其主要功能(例如对外部读取器作出响应)。然而，现有能量收集RFID标记具有一些缺点。
第1种状况：能量收集LDO(在本文中被称作EH LDO)通常尝试在所有场和所有负载条件下调节VOUT。这具有以下缺点：
-对于VOUT上的给定固定负载电流，当场减小时，EH LDO不适于更低的场。这意味着虽然VOUT下降，但是LDO尝试拉动来自LA和LB的相同电流以便调节VOUT。但在这样做时，LDO会最终会拉低LA和LB(由于减小的RF场)，且最后作为供应给标记的内部系统的功率的主内部LDO输出(电压VDDA)会下降。这又可例如引起内部系统的重设和标记与外部读取器的持续通信的中断。
-对于固定RF场，当负载电流增大超出RF场的容量时，将存在VOUT的下降，EH LDO将尝试通过向上拉动VOUT来校正VOUT的下降。然而，同样地，在这样做时，EH LDO将会拉低LA和LB，且最终到标记的内部系统的内部供应(VDDA)将下降。这又可例如引起内部系统的重设和标记与外部读取器的持续通信的中断。
-此外，实施与可用RF场成正比的电流限度是极其复杂的，这是因为EH LDO必须极快速地适于变化的条件。
第2种状况：VOUT引脚上的固定电流源具有以下缺点：
-由于此技术使用固定电流源，因此置于VOUT(来源于LA和LB)上的电量不随着场改变。
-此技术在某些高场强度下良好地起作用，在所述高场强度下来自RF场(即，LA和LB)的I_SOURCE足够高以供应标记的内部系统以及能量收集负载电流。
总之，所有可用技术的主要缺点是：在现有能量收集架构中输出电流不在内部受可用RF场限制。此又可引起能量收集块对RF场的过负载，且因此只要VOUT上的负载电流增大且RF场弱，标记就会经历频繁重设。
因此，根据本公开的第一方面，提供一种电子装置，其包括：射频(RF)天线；第一功率提取单元，其被配置成从RF天线上存在的RF场提取第一功率量并将所述第一功率量提供给电子装置的一个或多个电路；第二功率提取单元，其被配置成从RF场提取第二功率量并将所述第二功率量提供给电子装置的输出；控制单元，其被配置成控制提供给所述输出的第二功率量。通过控制提供给输出的第二功率量，可确保提供给电子装置的电路的功率量(即，第一功率量)保持足够高。举例来说，倘若电子装置是RFID标记或NFC标记，那么通过控制提供给输出的第二功率量，可确保提供给标记的内部系统(例如模拟和数字电路)的功率量保持足够高。举例来说，第二功率提取单元可以是能量收集电路，能量收集电路被配置成出于为外部装置供电的目的而从RF场提取第二功率量。
因此，呈现一种架构，其旨在确保具有所谓能量收集功能的NFC或RFID标记不会出故障，甚至在能量收集输出上的负载电流波动下也是如此(例如，这是因为标记的内部功率供应由于RF场减小或能量收集负载电流增大而下降)。能量收集是指使用由来自RF场的标记提取的未利用额外能量来(除了为标记自身以外，还)为外部装置供电。标记通常具有限制器，限制器吸收不由标记利用的任何另外的电流，并使天线电压保持在针对前端使用的CMOS技术的可靠性限度内。根据本公开，此另外的电流被分流到标记的能量收集输出，由此执行限制器功能以及经由输出引脚连同极稳定的经调节输出电压提供由标记未利用的全部额外电流量来为外部装置供电。具体地说，可实现以下优点：1)内部标记功能性完全与能量收集输出上的任何外部负载电流波动隔离，且因此此架构实现持续的标记操作不会由于此外部波动而失败；2)可通过将所有额外电流用于能量收集来实现极高效的能量收集架构，否则将会在限制器中浪费所述电流；3)执行限制器的功能，因此会将天线电压箝位到特定技术的可容许限度内，由此保护RF前端；4)在RF场改变之后，能量收集块可立刻适于可用电流能力。
在实际且高效的实施方案中，电子装置的输出是用于将第二功率量供应给外部装置的输出引脚。举例来说，外部装置可以是经由所述输出引脚耦合到电子装置的主机装置。此外，在一个或多个实施例中，控制单元被配置成取决于RF场的强度而控制提供给输出的第二功率量。以此方式，可避免能量收集电路的输出电流(即，第二功率量)不在内部受可用RF场限制。举例来说，可使提供给输出的第二功率量与RF场的强度成正比。
图3示出电子装置的说明性实施例。电子装置在此例子中体现为集成电路(IC)302。电子装置(即，IC 302)经由天线终端或引脚314、316以操作方式耦合到RF天线304。具体地说，IC 302的第一功率提取单元306经由所述引脚314、316以操作方式耦合到RF天线304、316，且IC 302的第二功率提取单元310经由所述引脚314、316以操作方式耦合到RF天线304。第一功率提取单元306被配置成从RF天线304上存在的RF场提取第一功率量，并将所述第一功率量提供给IC 302的模拟和数字电路308。第二功率提取单元310被配置成从RF天线304上存在的RF场提取第二功率量，并将所述第二功率量提供给IC 302的输出引脚318。此外，IC 302包括被配置成控制提供给输出引脚318的第二功率量的控制单元312。
图4示出用于所阐述种类的电子装置中的功率管理方法400的说明性实施例。功率管理方法400包括在402处从RF天线304上存在的RF场提取第一功率量和第二功率量。具体地说，第一功率量由IC 302的第一功率提取单元306提取，且第二功率量由IC 302的第二功率提取单元310提取。此外，功率管理方法400包括在404处将第一功率量提供给IC 302的模拟和数字电路308，并将第二功率量提供给输出，具体地说，提供给输出引脚318。具体地说，第一功率量由IC 302的第一功率提取单元306提供，且第二功率量由IC 302的第二功率提取单元310提供。此外，功率管理方法400包括在406处控制提供给输出的第二功率量。具体地说，提供给输出的第二功率量由IC 302的控制单元312控制。
图5示出RFID标记的说明性实施例。具体地说，其示出所阐述种类的电子装置的示例实施方案。RFID标记包括经由天线引脚520、522以操作方式耦合到RF天线502的标记电路500(即，集成电路)。此外，标记电路500经由输出引脚524耦合到由外部负载526表示的供电装置。除了如图2中所示出的功率管理单元(未示出)和内部系统(未示出)以外，标记电路500还包括一对感测整流二极管504、506和一对能量收集二极管508、510。感测整流二极管504、506和能量收集二极管508、510两者以操作方式耦合到电流源块512。电流源块512包括被配置成从感测整流二极管504、506接收整流供应电压的电压感测电路514。此外，电流源块512包括电流镜516，电流镜516包括电晶体M2和M3，且被配置成接收对应于由能量收集二极管508、510输出的电压VEH的输入电流。标记电路500还包括以操作方式耦合于电流源块512与输出引脚524之间的电压限制器518。应注意，片上接地最终连接到RFID标记500的最后连接到机载接地的接地引脚(未示出)。
在图5中，I_SOURCE表示由可用RF场提供的电流，I_EH_SOURCE表示总能量收集电流，I_EH表示由VOUT上的机载负载电路消耗的负载电流，I_SINK表示由VOUT电压限制器518吸收的电流，I_EH_TOTAL表示能量收集输出级的总电流消耗，且Vctrl表示晶体管M1的栅极控制电压。电压Vctrl由电压感测电路514输出。感测整流二极管504、506用以感测LA和LB上的电压。此外，能量收集二极管508、510用以携载用于能量收集块的总电流。电压感测电路514用以感测LA/LB上的整流电压与参考供应电压VREF之间的差，并取决于所述差而产生Vctrl。
具体地说，感测整流二极管504、506产生输入到电压感测电路514的电压Vrectified。基于所需最大电压LA和LB而产生参考VREF；此电压VREF形成电压感测电路514的第二输入。适合地放大Vrectified与VREF之间的差并将其作为Vctrl应用于晶体管M1。应注意，可使用比较器来代替放大器。晶体管M1开始经由晶体管M2从能量收集二极管508、510吸收电流I_CTRL，晶体管M2可以是PMOS装置。晶体管M2中的电流经由晶体管M3到输出引脚524按因数M在电流镜516中成镜像。电流镜516连同电压感测电路514被称作电流源块(ISOURCE_BLOCK)512，这是因为电流源块512将与可用RF场成正比的电流流出到输出引脚524。此外，电压限制器518的功能是吸收超过能量收集负载要求的任何电流，并通过这样做来将输出引脚524上的电压VOUT调节为所需值。参考图5，由电压限制器518吸收的电流等于：I_SINK＝I_EH_TOTAL-I_EH。
因此，在实际且高效的实施方案中，第二功率提取单元包括多个二极管(即，能量收集二极管508、510)，且包括电流源块512和电压限制器518的控制单元被配置成通过从所述二极管吸收电流来控制提供给输出(即，输出引脚524)的第二功率量。此外，在实际且高效的实施方案中，控制单元被配置成取决于控制电压(Vctrl)而从所述二极管吸收电流，所述控制电压是基于标记的电路的整流供应电压(即，由感测整流二极管504、506产生的电压Vrectified)与所述电路的参考供应电压(VREF)之间的差。此外，在实际且高效的实施方案中，控制单元包括被配置成倍增从二极管(即，能量收集二极管508、510)吸收的电流的电流镜(即，电流镜516)。此外，在实际且高效的实施方案中，控制单元包括被配置成将(即，输出引脚524)输出上的过量电流吸收到接地的限制器(即，电压限制器518)。
应注意，感测整流二极管504、506和能量收集二极管508、510可形成经典的基于二极管的整流器的部分。感测整流二极管504、506不需要许多面积，这是因为所述二极管必须支持电压感测电路514的静态电流。除了在VOUT电压限制器518中所吸收的电流I_SINK以外，能量收集二极管508、510还支持针对在标记外部的机载负载电路系统(即，外部负载526)所指定的总负载电流。电压感测电路514可以是放大VREF与Vrectified之间的差的快速高增益级；此级的输出按几微安的数量级驱动NMOS吸收电流。应注意，电压感测电路514还可实施为比较器，比较器提供快速的响应和良好的准确性。电流镜516倍增感测到的电流，并从能量收集二极管508、510汲取所述电流。能量收集二极管508、510的输出可与在图5中示出为Crect的电容解耦，这是因为在没有电容的情况下，此输出可具有大的纹波。流出到电流镜516晶体管M3之外的电流可以是纹波电流。还可有必要将来自电晶体M2和M3的栅极的电容器连接到其源；此电容器执行供应抑制的功能且在图5中示出为Cpsrr。电流镜516的失配在此处不具有意义，这是因为电压Vctrl将最终在某一值处稳定，使得LA/LB箝位到所需电压。电压限制器518是使输出电压VOUT箝位并吸收任何过量电流以便调节输出电压VOUT的电路。此电压限制器电路518可最终基于输出引脚524上的负载电流的减小/增大而吸收更多/更少电流。电压限制器电路518可实施为经典的电流吸收调节器。
应注意，已经参考不同主题描述了以上实施例。具体来说，一些实施例可能已参考方法类的权利要求来描述，而其它实施例可能已参考设备类的权利要求来描述。然而，本领域技术人员将从上述内容了解到，除非另有指示，否则除属于一种类型主题的特征的任意组合外，与不同主题相关的特征的任意组合，特别是方法类的权利要求的特征和设备类的权利要求的特征的组合，也视为与此文档一起被公开。
此外，应注意，图式是示意性的。在不同图式中，用相同的附图标记表示类似或相同元件。此外，应注意，为了提供说明性实施例的简洁描述，可能并未描述属于技术人员的习惯做法的实施细节。应了解，在任何此类实施方案的发展中，如在任何工程或设计项目中，必须制定大量实施方案特定的决策以便实现研发者的特定目标，例如遵守系统相关的和业务相关的约束条件，这可能在不同的实施方案中是不同的。此外，应了解，此类发展工作可能是复杂且耗时的，但只是本领域技术人员进行设计、制造和生产的例行任务而已。
最后，应注意，技术人员将能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于圆括号之间的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词“包括”不排除在权利要求中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的词“一”不排除多个此类元件的存在。权利要求书中叙述的措施可借助包括若干不同元件的硬件和/或借助适当编程的处理器来实施。在列出若干装置的装置权利要求中，可以通过硬件中的同一个物件实施若干这些装置。仅凭在彼此不同的从属权利要求中叙述了某些措施这一事实，并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
附图标记列表
100 RFID标记
102 RF天线
104 主整流器
106 感测整流器
108 感测和限制器块
110 主LDO
112 开关
114 模拟电路
116 数字电路
200 集成电路
202 功率管理单元
204 标记系统
206 感测和限制器块
208 电压感测限制器控制
210 感测整流二极管
212 感测整流二极管
214 能量收集二极管
216 能量收集二极管
218 能量收集LDO或能量收集电流源
220 输出引脚
222 天线引脚
224 天线引脚
226 RF天线
302 集成电路
304 RF天线
306 第一功率提取单元
308 模拟和数字电路
310 第二功率提取单元
312 控制单元
314 天线引脚
316 天线引脚
318 输出引脚
400 功率管理方法
402 从RF天线上存在的RF场提取第一功率量和第二功率量
404 将第一功率量提供给模拟和数字电路，并将第二功率量提供给输出
406 控制提供给输出的第二功率量
500 标记电路
502 RF天线
504 感测整流二极管
506 感测整流二极管
508 能量收集二极管
510 能量收集二极管
512 电流源块
514 电压感测电路
516 电流镜
518 电压限制器
520 天线引脚
522 天线引脚
524 输出引脚
526 外部负载

Claims (9)

1.一种电子装置，其特征在于，包括：
第一功率提取单元，所述第一功率提取单元被配置成从RF天线上存在的RF场提取第一功率量，并将所述第一功率量提供给所述电子装置的一个或多个电路；
第二功率提取单元，所述第二功率提取单元被配置成从所述RF场提取第二功率量，并将所述第二功率量提供给所述电子装置的输出；
控制单元，所述控制单元被配置成控制提供给所述输出的所述第二功率量，其中，所述控制单元被配置成取决于所述RF场的强度通过使提供给所述输出的所述第二功率量与所述RF场的强度成正比而控制提供给所述输出的所述第二功率量。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出是用于将所述第二功率量供应给外部装置的输出引脚。
3.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置是射频识别标记或近场通信标记。
4.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述第二功率提取单元是能量收集电路。
5.根据在前的任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述第二功率提取单元包括多个二极管，且所述控制单元被配置成通过从所述二极管吸收电流来控制提供给所述输出的所述第二功率量。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制单元被配置成取决于控制电压而从所述二极管吸收所述电流，所述控制电压是基于所述电路的整流供应电压与所述电路的参考供应电压之间的差。
7.一种系统，其特征在于，包括根据在前的任一项权利要求所述的电子装置和耦合到所述电子装置的所述输出的供电装置。
8.一种用于电子装置中的功率管理方法，其特征在于，包括：
通过所述电子装置的第一功率提取单元从射频RF天线上存在的RF场提取第一功率量，并将所述第一功率量提供给所述电子装置的一个或多个电路；
通过所述电子装置的第二功率提取单元从所述RF场提取第二功率量，并将所述第二功率量提供给所述电子装置的输出；
通过所述电子装置的控制单元控制提供给所述输出的所述第二功率量，其中，所述控制包括取决于所述RF场的强度通过使提供给所述输出的所述第二功率量与所述RF场的强度成正比而控制提供给所述输出的所述第二功率量。
9.一种非暂时性计算机可读介质，其特征在于，包括在被执行时执行、进行或控制根据权利要求8所述的方法的可执行指令。
CN201710895213.9A 2016-10-20 2017-09-27 电子装置和功率管理方法 Active CN107967435B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16194743.7A EP3312773B1 (en) 2016-10-20 2016-10-20 Electronic device and power management method
EP16194743.7 2016-10-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107967435A CN107967435A (zh) 2018-04-27
CN107967435B true CN107967435B (zh) 2023-08-01

Family

ID=57286215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710895213.9A Active CN107967435B (zh) 2016-10-20 2017-09-27 电子装置和功率管理方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10243410B2 (zh)
EP (1) EP3312773B1 (zh)
CN (1) CN107967435B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3091794B1 (fr) * 2019-01-16 2021-08-06 Commissariat Energie Atomique Interface electronique pour recuperation d’energie electromagnetique
EP3734512A1 (en) * 2019-04-30 2020-11-04 EM Microelectronic-Marin SA Dual frequency hf-uhf identification integrated circuit
EP4009234A4 (en) * 2019-08-02 2023-08-09 Alps Alpine Co., Ltd. COMMUNICATION SYSTEM AND INFORMATION TERMINAL DEVICE
US11146299B2 (en) * 2019-09-09 2021-10-12 Everactive, Inc. Wireless receiver apparatus and method
US11758480B2 (en) 2020-02-14 2023-09-12 Everactive Inc. Method and system for low power and secure wake-up radio

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101931429A (zh) * 2009-06-19 2010-12-29 意法半导体(鲁塞)公司 电磁应答器中的功率管理
CN102799844A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 Nxp股份有限公司 用于控制电子装置的功耗的控制系统

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6289237B1 (en) * 1998-12-22 2001-09-11 University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education Apparatus for energizing a remote station and related method
US6615074B2 (en) * 1998-12-22 2003-09-02 University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education Apparatus for energizing a remote station and related method
US6373447B1 (en) * 1998-12-28 2002-04-16 Kawasaki Steel Corporation On-chip antenna, and systems utilizing same
US6127799A (en) * 1999-05-14 2000-10-03 Gte Internetworking Incorporated Method and apparatus for wireless powering and recharging
US6882128B1 (en) * 2000-09-27 2005-04-19 Science Applications International Corporation Method and system for energy reclamation and reuse
US7084605B2 (en) 2003-10-29 2006-08-01 University Of Pittsburgh Energy harvesting circuit
US8045947B2 (en) * 2004-09-17 2011-10-25 Massachusetts Institute Of Technology RF power extracting circuit and related techniques
US7598792B2 (en) * 2005-01-31 2009-10-06 Queen's University At Kingston Resonant gate drive circuits
US20070281760A1 (en) * 2006-05-23 2007-12-06 Intermec Ip Corp. Wireless, batteryless, audio communications device
US8035335B2 (en) 2008-01-09 2011-10-11 Symbol Technologies, Inc. Energy harvesting in RFID systems
DE102009019657A1 (de) * 2009-04-30 2011-08-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 Vorrichtung und Verfahren zur Energieversorgung eines RFID-Bauteils
US20110181399A1 (en) 2010-01-28 2011-07-28 Dvm Systems, Llc Energy harvesting with rfid tags
JP5614335B2 (ja) 2011-03-01 2014-10-29 株式会社リコー Ｒｆｉｄタグ及びｒｆｉｄタグを搭載した電子機器
US20130299593A1 (en) * 2012-05-14 2013-11-14 Robert Mason Glidden III Parallel stage power output rectifier for radio-frequency identification (rfid) devices, and related components and methods
WO2014102768A1 (en) * 2012-12-31 2014-07-03 Given Imaging Ltd. Methods and systems for controlling an on/off switch
KR102072522B1 (ko) * 2013-03-07 2020-02-03 삼성전자주식회사 비접촉 통신 장치 및 그것을 포함한 유저 장치
WO2015058082A1 (en) * 2013-10-18 2015-04-23 Board Of Trustees Of Michigan State University Near field communication system and method for controlling transmission power of near field communication system
CN104113145B (zh) * 2014-07-24 2017-01-25 杭州柯茂睿海科技有限公司 接收装置以及同时进行射频能量提取和数据通信方法
GB2531378B (en) * 2014-10-10 2019-05-08 Zwipe As Power harvesting

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101931429A (zh) * 2009-06-19 2010-12-29 意法半导体(鲁塞)公司 电磁应答器中的功率管理
CN102799844A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 Nxp股份有限公司 用于控制电子装置的功耗的控制系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
超高频RFID读写器系统的设计与实现;夏宏;吴济文;;计算机应用(08);54-57 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107967435A (zh) 2018-04-27
US10243410B2 (en) 2019-03-26
EP3312773A1 (en) 2018-04-25
EP3312773B1 (en) 2021-02-17
US20180115195A1 (en) 2018-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107967435B (zh) 电子装置和功率管理方法
EP2235839B1 (en) Near field rf communicators
EP1929452B1 (en) Voltage regulation circuit for rfid systems
KR100939293B1 (ko) 션트 레귤레이터 및 전자 기기
EP3208748B1 (en) Power switching circuit
US8111057B2 (en) Cascode current mirror circuit, bandgap circuit, reference voltage circuit having the cascode current mirror circuit and the bandgap circuit, and voltage stabilizing/regulating circuit having the reference voltage circuit
US20150168969A1 (en) Accurate power-on detector
US20160124454A1 (en) Low quiescent current voltage regulator with high load-current capability
CN108023581B (zh) 小面积低功率上电复位电路
US9178362B2 (en) Voltage adjusting circuit and contactless card and contactless card system which include the same
US20150090798A1 (en) Electronic document with two antennas
US10432107B2 (en) Rectifier circuit and electronic device
Liu et al. RFID regulator design insensitive to supply voltage ripple and temperature variation
CN103853221B (zh) 禁止信号发生电路、集成电路及开关电源
CN112311423B (zh) 增补电源电路、电路装置和用于提供增补电源电压的方法
Fricke et al. CMOS voltage regulator for RF energy harvester
Adiono et al. Highly stable analog front-end design for NFC smart card
Sun et al. A fully integrated hybrid power management unit for passive UHF RFID in 130-nm process
Menssouri et al. Design of VDD generator circuit for a passive UHF RFID tag in 180nm CMOS
Fahsyar et al. A proposed low power voltage multiplier for passive UHF RFID transponder
US11886216B2 (en) Voltage regulator circuit and method for regulating a voltage
EP4235500A1 (en) Ic card regulator
Li et al. Design and implementation of a high sensitivity fully integrated passive UHF RFID tag
US9921592B2 (en) Bandgap reference circuit with low output impedance stage and power-on detector
CN117013512A (zh) 用于rfid标签的电压限制器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 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