CN107977697A - 一种场强检测自适应能量耦合电路 - Google Patents

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刘曙斌
陈艳
杨颖�
吕瑞恩
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Abstract

本发明公开了一种射频识别卡中的场强检测自适应能量耦合电路，包括：可变谐振频率电感电容谐振电路，整流电路，场强检测电路。当检测到射频识别卡工作在特定大场强时，通过射频识别卡中电感电容谐振电路失谐的方式，减少射频识别卡耦合得到的能量，避免多余能量进入芯片内部，进而避免芯片发热，提高射频识别卡的可靠性和安全性。

Description

一种场强检测自适应能量耦合电路
技术领域
本发明涉及射频识别系统中射频识别卡设计领域，具体涉及射频识别卡中场强检测自适应能量耦合电路。
背景技术
在射频识别系统中，不同型号的读卡机发射的场强大小不同，同一读卡机不同距离处的场强也不同，因此射频识别卡耦合得到的能量分布范围很大。随着与读卡机间距离变近，射频识别卡能够耦合到的能量持续增大。在传统的射频识别卡中，芯片内部设计了电流泄放电路，将射频识别卡耦合得到的多余能量，通过电流泄放的方式泄放，将射频识别卡的工作电压限制在安全工作范围内，保证了射频识别卡的正常工作。但是由于泄放电流会流经芯片内部泄放电路，导致芯片温度快速上升，进而引入射频识别卡的可靠性和安全性问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种射频识别卡中的场强检测自适应能量耦合电路。本发明主要由可变谐振频率电感电容谐振电路，整流电路，场强检测电路组成。所述可变谐振频率电感电容谐振电路从空间场强耦合能量，能量送入所述整流电路。所述场强检测电路检测场强大小，调整所述可变谐振频率电感电容谐振电路的谐振频率，进而调整射频识别卡耦合到的能量。
所述场强检测电路通过电压或电流检测的方式实现，并有一个开启值：当场强高于某一特定场强后，所述电压检测或电流检测输出信号随着场强的增大而持续单调变化。所述可变谐振频率电感电容谐振电路，由一电感线圈和一压控电容并联实现。该压控电容容值由所述场强检测输出信号控制，改变所述可变谐振频率电感电容谐振电路的谐振频率。场强越大，所述可变谐振频率电感电容谐振电路的失谐越大，耦合到的能量变化越大。
当检测到射频识别卡工作在特定大场强时，通过射频识别卡中电感电容谐振电路失谐的方式，减少射频识别卡耦合得到的能量，避免多余能量进入芯片内部，进而避免芯片发热，提高射频识别卡的可靠性和安全性。
附图说明
图1是传统射频识别卡中的场强检测及电流泄放结构图。
图2是本发明涉及的射频识别卡中场强检测自适应能量耦合电路结构图。
具体实施方式
本发明提供一种射频识别卡中的场强检测自适应能量耦合电路。下面结合附图介绍具体实施方式。
图1是传统射频识别卡中的场强检测及电流泄放结构图，主要包括：电感电容谐振电路，整流电路，场强检测及电流泄放电路。射频识别卡通过电感电容谐振电路，从空间耦合得到能量，通过D1、D2、D3、D4组成的整流电路实现交流信号变直流信号。场强检测电路检测该直流信号电压，如果射频识别卡处于较大场强，场强检测电路输出信号开启电流泄放电路，将耦合到的多余能量，通过电流泄放方式进行泄放，将射频识别卡的工作电压限制在安全工作范围内，保证了射频识别卡的正常工作。但是由于泄放电流会流经芯片内部泄放电路，导致芯片温度快速上升，从而引入射频识别卡可靠性和安全性问题。
图2是本发明涉及的射频识别卡中场强检测自适应能量耦合电路结构图，主要包括：可变谐振频率电感电容谐振电路，整流电路，场强检测电路。
所述可变谐振频率电感电容谐振电路，电感L是金属线绕制而成的线圈，电容C由芯片内部的压控电容构成。D1、D2、D3、D4组成的整流电路完成交流信号变直流信号Vrec。所述场强检测电路由PMOS管P1、PMOS管P2和电阻R串联组成，对所述直流信号Vrec电压进行检测，输出检测信号Vctrl，用来改变所述压控电容的容值。
在场强较小的情况下，所述直流信号Vrec较低，低于由P1、P2、R组成的串联支路开启电平，所述检测信号Vctrl被电阻R下拉为低，此时所述压控电容保持初始值，使电感电容谐振电路谐振在射频识别系统工作频率13.56MHz。此时射频识别卡能够从空间耦合最大能量，保证射频识别卡能够在更小的场强下工作。
随着场强增大，所述直流信号Vrec升高。当Vrec高于由P1、P2、R组成的串联支路开启电平后，Vctrl开始上升，电压为所述P1、P2和R的分压。随着场强继续增大，所述直流信号Vrec继续升高，所述检测信号Vctrl继续上升，控制所述的压控电容C持续改变，所述电感电容谐振电路的谐振频率远离13.56MHz，射频识别卡从空间耦合得到的能量减小。场强越大，Vrec和Vctrl越高，压控电容变化越大，电感电容谐振电路的谐振频率越远离13.56MHz，失谐越严重。通过该方法，在大场强下，避免多余能量进入射频识别卡芯片内部，避免了芯片发热，进一步提高射频识别卡的可靠性和安全性。
虽然本发明利用具体的实施例进行说明，但是对实施例的说明并不限制本发明的范围。本领域内的熟练技术人员通过参考本发明的说明，在不背离本发明的精神和范围的情况下，容易进行各种修改或者可以对实施例进行组合。

Claims (6)

1.一种场强检测自适应能量耦合电路，主要由可变谐振频率电感电容谐振电路(201)，整流电路(202)，场强检测电路(203)组成，其特征在于所述可变谐振频率电感电容谐振电路(201)从空间场强耦合能量，能量送入所述整流电路(202)。所述场强检测电路(203)检测场强大小，调整所述可变谐振频率电感电容谐振电路(201)的谐振频率，进而调整射频识别卡耦合到的能量。
2.如权利要求1所述的一种场强检测自适应能量耦合电路，其特征在于，所述场强检测电路(203)通过电压或电流检测的方式，实现对场强的检测。
3.如权利要求1所述的一种场强检测自适应能量耦合电路，其特征在于，所述场强检测电路(203)的电压检测或电流检测，有一个开启值：当场强高于某一特定场强后，所述电压检测或电流检测输出信号随着场强的增大而持续单调变化。
4.如权利要求1所述的一种场强检测自适应能量耦合电路，其特征在于，所述可变谐振频率电感电容谐振电路(201)，由一电感线圈和一压控电容并联实现。
5.如权利要求1所述的一种场强检测自适应能量耦合电路，其特征在于，所述场强检测电路(203)的电压检测或电流检测输出信号，控制权利要求4所述压控电容值，改变所述可变谐振频率电感电容谐振电路(201)的谐振频率。
6.如权利要求1所述的一种场强检测自适应能量耦合电路，其特征在于，场强越大，所述可变谐振频率电感电容谐振电路(201)的失谐越大，耦合到的能量变化越大。
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