CN109950982A - 具有无线取电功能的智能证卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有无线取电功能的智能证卡，其包括本体、无线取电模块以及功能模块；无线取电模块设置在本体内，用于接收外部的无线信号，并将无线信号转换为设定电压的供电信号进行输出；功能模块设置在本体内，用于接收供电信号，并在供电信号的驱动下与外部终端进行通信。本发明的具有无线取电功能的智能证卡通过无线取电模块的设置，实现了使用无线信号的能量来驱动智能证卡的功能模块，且取电方式不会影响智能证卡的寿命；解决了现有的智能证卡的寿命较短的技术问题。同时智能证卡对供电信号的存储量由功能模块的通信需求来确定，因此在功能模块通信完毕后，智能证卡对功能模块进行断电处理，从而保证了智能证卡在非通信时间的数据安全性。

Description

具有无线取电功能的智能证卡

技术领域

本发明涉及智能证卡领域，特别是涉及一种具有无线取电功能的智能证卡。

背景技术

RFID(radio frequency identification，射频识别)标签是一种非接触式的自动识别技术。其通过射频信号自动化识别目标对象并获取相关数据，无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，识别工作更无需人工干预，故可工作于各种恶劣环境。

智能证卡即应用上述自动识别技术实现信息的快速传递。智能证卡分为主动卡和被动卡，其中被动卡由通信终端进行供电驱动。主动卡自身带有电池进行供电。

由于主动智能证卡的工作电源完全由内部电池提供，而智能证卡的电池一般为一次性电池，无法进行充电以及更换，因此现有的主动智能证卡的使用寿命一般与内部电池的电量相关，相对较短。

故，有必要提供一种具有无线取电功能的智能证卡，以解决现有技术所存在的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种寿命相对较长且具有无线取电功能的智能证卡；以解决现有的智能证卡的寿命较短的技术问题。

本发明实施例提供一种具有无限取电功能的智能证卡，其包括：

本体；

无线取电模块，设置在所述本体内，用于接收外部的无线信号，并将所述无线信号转换为设定电压的供电信号进行输出；以及

功能模块，设置在所述本体内，用于接收所述供电信号，并在所述供电信号的驱动下与外部终端进行通信。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述无线驱动模块包括：

天线，用于接收外部的设定频率的无线信号；

升压单元，用于对所述无线信号进行升压操作；

存储单元，用于将升压操作后的无线信号转换为设定电压的供电信号，并对所述供电信号进行存储操作；

管理单元，用于控制所述存储单元中的供电信号输出至所述功能模块；以及

稳压单元，用于对所述输出至所述功能模块的供电信号进行稳压操作。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述天线包括但不限于高频天线、甚高频天线、特高频天线以及超高频天线中的至少一个。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述升压单元包括多个第一升压电容、多个第二升压电容、多个第一升压二极管以及多个第二升压二极管；

所述第一升压电容与所述第二升压电容一一对应；所述第二升压电容与所述第一升压二极管一一对应；所述第一升压二极管和所述第二升压二极管一一对应；

第一个所述第一升压电容的一端与所述天线的第一输出端连接，第n个所述第一升压电容的另一端分别与所述第n+1个所述第一升压电容的一端、第n个所述第一升压二极管的负极以及第n个所述第二升压二极管的正极连接；

第一个所述第一升压二极管的正极与所述天线的第二输出端连接；

第一个所述第二升压电容的一端与所述天线的第二输出端连接，第n个所述第二升压电容的另一端分别与所述第n+1个所述第二升压电容的一端、第n个所述第二升压二极管的负极以及第n+1个所述第一升压二极管的正极连接；

第一个所述第一升压二极管的正极与所述升压单元的第二输出端连接，最后一个所述第二升压二极管的负极与所述升压单元的第一输出端连接。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述存储单元为电容器，所述电容器的负极与所述升压单元的第二输出端连接，所述电容器的正极与所述升压单元的第一输出端连接。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述存储单元还包括与所述电容器并联，用于防止所述供电信号电压过高的稳压二极管。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述管理单元包括：

供电子单元，用于向所述功能模块输出供电信号；

供电开启子单元，用于启动所述供电子单元；以及

供电断开子单元，用于断开所述供电子单元。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述供电开启子单元包括第一分压电阻、第二分压电阻以及第一开关管；所述供电断开子单元包括第三分压电阻、第四分压电阻以及第二开关管；所述供电子单元包括第三开关管；

所述第一分压电阻的一端与所述存储单元的正极连接，所述第一分压电阻的另一端分别与所述第二分压电阻的一端以及所述第一开关管的控制端连接；所述第二分压电阻的另一端与所述存储单元的负极连接；

所述第一开关管的输入端分别与所述第三开关管的控制端以及所述存储单元的正极连接；所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接；

所述第三分压电阻的一端与所述第三开关管的输出端连接，所述第三分压电阻的另一端分别与所述第四分压电阻的一端以及所述第二开关管的控制端连接；所述第四分压电阻的另一端与所述存储单元的负极连接；

所述第二开关管的输出端与所述存储单元的负极连接；

所述第三开关管的输入端与所述存储单元的正极连接。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述稳压单元为低压差线性稳压器；所述功能模块包括但不限于蓝牙通信模块、键盘输入模块、触控输入模块、音视频输出模块和音视频输入模块中至少一个。

在本发明所述的具有无线取电功能的智能证卡中，所述存储单元根据所述功能模块的通信需求设定供电信号的存储量。

相较于现有技术，本发明的具有无线取电功能的智能证卡通过无线取电模块的设置，实现了使用无线信号的能量来驱动智能证卡的功能模块，且取电方式不会影响智能证卡的寿命；解决了现有的智能证卡的寿命较短的技术问题。

同时智能证卡对供电信号的存储量由功能模块的通信需求来确定，因此在功能模块通信完毕后，智能证卡对功能模块进行断电处理，从而保证了智能证卡在非通信时间的数据安全性。

附图说明

图1为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的结构示意图；

图2为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的结构示意图；

图3为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的升压单元的结构示意图；

图4为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的管理单元的结构示意图；

图5为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的存储单元、管理单元以及稳压单元的电路结构示意图；

图6为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的电容器的电压变化、第三开关管的输出电压变化以及稳压单元的输出电压变化的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的结构示意图。该智能证卡10包括本体11、无线取电模块12以及功能模块13。其中无线取电模块12设置在本体11内，用于接收外部的无线信号，并将无线信号转换为设定电压的供电信号进行输出；功能模块13设置在本体11内，用于接收供电信号，并在供电信号的驱动下与外部终端进行通信。

请参照图2，图2为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的结构示意图。该无线取电模块12包括天线121、升压单元122、存储单元123、管理单元124以及稳压单元125。天线121用于接收外部的设定频率的无线信号；升压单元122用于对无线信号进行升压操作；存储单元123用于将升压操作后的无线信号转换为设定电压的供电信号，并对供电信号进行存储操作；管理单元124用于控制存储单元中的供电信号输出至功能模块13；稳压单元125用于对输出至功能模块13的供电信号进行稳压操作。

其中天线121包括但不限于高频天线、甚高频天线、特高频天线以及超高频天线中的至少一个。其中高频天线的接收无线信号的频率范围为3MHz至30MHz，甚高频天线接收无线信号的频率范围为30MHz至300MHz，特高频天线接收无线信号的频率为300MHz、至3000MHz，超高频天线接收无线信号的频率范围为3GHz至30GHz。

请参照图3，图3为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的升压单元的结构示意图。该升压单元122包括多个第一升压电容C1、多个第二升压电容C2、多个第一升压二极管D1以及多个第二升压二极管D2。第一升压电容C1与第二升压电容C2一一对应；第二升压电容C2与所述第一升压二极管D1一一对应；第一升压二极管D1和第二升压二极管D2一一对应；

第一个升压电容C1的一端与天线121的第一输出端连接，第n个第一升压电容C1的另一端分别与第n+1个第一升压电容C1的一端、第n个第一升压二极管C1的负极以及第n个第二升压二极管D2的正极连接。第一个第一升压二极管D1的正极与天线121的第二输出端连接；第一个第二升压电容C2的一端与天线121的第二输出端连接，第n个第二升压电容C2的另一端分别与第n+1个第二升压电容C2的一端、第n个第二升压二极管D2的负极以及第n+1个第一升压二极管D1的正极连接。第一个第一升压二极管D1的正极与升压单元122的第二输出端A1连接，最后一个第二升压二极管D2的负极与升压单元122的第一输出端A2连接，其中n为非零整数。

图3中示出了四个第一升压电容C1、四个第二升压电容C2、四个第一升压二极管D1以及四个第二升压二极管D2的结构，这里当然也可设置其他数量的第一升压电容C1、第二升压电容C2、第一升压二极管D1以及第二升压二极管D2。

请参照图4，图4为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的管理单元的结构示意图。该管理单元124包括供电子单元1241、供电开启子单元1242以及供电断开子单元1243。

供电子单元1241用于向功能模块输出供电信号；供电开启子单元1242用于启动供电子单元；供电断开子单元1243用于断开供电子单元。

请参照图5，图5为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的无线取电模块的存储单元、管理单元以及稳压单元的电路结构示意图。该存储单元123包括电容器C3以及稳压二极管D3，电容器C3的负极与升压单元122的第二输出端A1连接，电容器C3的正极与升压单元122的第一输出端A2连接。稳压二极管D3与电容器C3并联，用于防止供电信号电压过高。

供电开启子单元1242包括第一分压电阻R1、第二分压电阻R2以及第一开关管Q1；供电断开子单元1243包括第三分压电阻R3、第四分压电阻R4以及第二开关管Q2；供电子单元包括第三开关管Q3。

第一分压电阻R1的一端与存储单元123的正极连接，第一分压电阻R1的另一端分别于第二分压电阻R2的一端以及第一开关管Q1的控制端连接；第二分压电阻R2的另一端与存储单元123的负极连接；第一开关管Q1的输入端分别与第三开关管Q3的控制端以及存储单元123的正极连接，第一开关管Q1的输出端与第二开关管Q2的输入端连接；第三分压电阻R3的一端与第三开关管Q3的输出端连接，第三分压电阻R3的另一端分别与第四分压电阻R4的一端以及第二开关管Q2的控制端连接；第四分压电阻R4的另一端与存储单元123的负极连接；第二开关管Q2的输出端与存储单元123的负极连接；第三开关管Q3的输入端与存储单元123的正极连接。

稳压单元125为低压差线性稳压器LDO，可以对管理单元124输出的供电信号进行稳压操作。

本发明的功能模块13可为蓝牙通信模块、键盘输入模块、触控输入模块、音视频输出模块或音视频输入模块等高功耗的功能模块。存储单元123可根据功能模块的通信需求设定供电信号的存储量，使得存储单元123的供电信号存储量大致满足功能模块的通信需求，即无线取电模块12停止工作后设定时间内，功能模块13即停止工作。其中触控输入莫夸可为触摸屏或触摸板等由于被接触而导致的电阻、压力、电容等等的变化的触敏组件。视频输出模块可为液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等的显示组件。音频输出模块可为扬声器或蜂鸣器等音频输出组件。音视频输入组件可为相机或麦克风等AV输入组件。本优选实施例的具有无线取电功能的智能证卡10使用时，当智能证卡的功能模块13启动时，无线取电模块12的天线121可在移动终端等终端设备的射频信号覆盖范围内感应出微小的无线信号，这里为了提高无线取电模块12的接收无线信号的范围，可以在本体11内设置多个不同设定频率的天线121，以接收不同设定频率的无线信号。

随后升压单元122对天线121感应出的无线信号进行升压操作，以满足存储单元的存储电压要求。如图3所示，如V_ab为V_m，则V_cd为2V_m，V_ce为iV_m，i为第一升压电容和第二升压电容的数量之和。

然后存储单元123的电容器C3对升压单元122升压操作后的无线信号进行存储操作，同时稳压二极管D3还可防止电容器C3存储的供电信号的电压过高。

随后管理单元124对存储单元124的电容器C3的电压进行监控，电容器C3的电压高于第一阈值时，存储单元124才通过稳压单元125向功能模块13输出电流，电容器C3的电压低于第二阈值时，存储单元124停止通过稳压单元125向功能模块13输出电流；从而达到对电容器C3小电流涓流充电，对功能模块13大电流放电的目的。

具体请参照图5，当V_in小于第一阈值时，第一开关管Q1处于断开状态，第三开关管Q3的控制端处于高电平状态，第二开关管Q2的控制端处于低电平状态，因此第二开关管Q2和第三开关管Q3均处于断开状态，V_in对电容器C3小电流充电，V_in逐渐升高，管理单元124停止向稳压单元125输出电流。

当V_in升高超过第一阈值时，V_in经第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的分压后驱动第一开关管Q1导通，从而第三开关管Q3的控制端处于低电平状态，第三开关管Q3导通，V_in经第三分压电阻R3和第四分压电阻R4的分压后驱动第二开关管Q2导通，从而电容器C3通过管理单元124向稳压单元125输出大电流，V_in开始降低。同时第二开关管Q2的导通进一步降低了第一开关管Q1的导通电压。

电容器C3向稳压单元125输出大电流的过程中，V_in逐渐降低，当V_in低于第二阈值时，第二开关管Q2在V_in分压后的驱动下断开，第二开关管Q2的断开提升了第一开关管Q1的导通电压，从而第一开关管Q1也断开，第三开关管Q3的控制端重新恢复到高电平状态，V_in恢复对电容器C3的小电流充电，V_in逐渐升高，管理单元124停止向稳压单元125输出电流。

电容器C3的电压V_in变化、第三开关管Q3的输出电压V_q3变化以及稳压单元125的输出电压V_out变化详见图6。图6为本发明的具有无线取电功能的智能证卡的优选实施例的电容器的电压变化、第三开关管的输出电压变化以及稳压单元的输出电压变化的示意图。

最后稳压单元125将稳压操作后的供电信号输出至功能模块13，以便功能模块13与外部终端进行通信。该稳压单元125优选为低压差线性稳压器(LDO，low dropoutregulator)。该功能模块13可为蓝牙通信模块、键盘输入模块、触控输入模块、音视频输出模块或音视频输入模块等高功耗的功能模块。

这样即完成了本优选实施例的具有无线取电功能的智能证卡的功能模块的驱动过程。

本优选实施例的智能证卡的存储单元设计时，存储单元的电容器的供电信号存储量与功能模块的通信需求相应。这样即实现了使用无线信号的能量来驱动智能证卡的功能模块，提升了智能证卡的寿命；有保证了在功能模块通信完毕后，对功能模块进行及时处理，保证了智能证卡在非通信时间的数据安全性。

本优选实施例的智能证卡的充电电压低，只需要无线信号的峰峰值大于一个二极管的导通电压即可实现充电操作。小电流充电和大电流供电分开进行时，保证大电流供电的稳定性。通过多天线的设置可以提升无线信号的频率接收范围。同时本优选实施例的智能证卡的内部电路简单易于实施，无电感器件，便于做成卡片产品。

本发明的具有无线取电功能的智能证卡通过无线取电模块的设置，实现了使用无线信号的能量来驱动智能证卡的功能模块，且取电方式不会影响智能证卡的寿命；解决了现有的智能证卡的寿命较短的技术问题。同时智能证卡对供电信号的存储量由功能模块的通信需求来确定，因此在功能模块通信完毕后，智能证卡对功能模块进行断电处理，从而保证了智能证卡在非通信时间的数据安全性。

本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的方法。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，包括：

本体；

无线取电模块，设置在所述本体内，用于接收外部的无线信号，并将所述无线信号转换为设定电压的供电信号进行输出；以及

功能模块，设置在所述本体内，用于接收所述供电信号，并在所述供电信号的驱动下与外部终端进行通信。

2.根据权利要求1所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述无线取电模块包括：

天线，用于接收外部的设定频率的无线信号；

升压单元，用于对所述无线信号进行升压操作；

存储单元，用于将升压操作后的无线信号转换为设定电压的供电信号，并对所述供电信号进行存储操作；

管理单元，用于控制所述存储单元中的供电信号输出至所述功能模块；以及

稳压单元，用于对所述输出至所述功能模块的供电信号进行稳压操作。

3.根据权利要求2所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述天线包括但不限于高频天线、甚高频天线、特高频天线以及超高频天线中的至少一个。

4.根据权利要求2所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述升压单元包括多个第一升压电容、多个第二升压电容、多个第一升压二极管以及多个第二升压二极管；

所述第一升压电容与所述第二升压电容一一对应；所述第二升压电容与所述第一升压二极管一一对应；所述第一升压二极管和所述第二升压二极管一一对应；

所述第一升压电容、所述第二升压电容、所述第一升压二极管以及所述第二升压二极管一一对应；

第一个所述第一升压电容的一端与所述天线的第一输出端连接，第n个所述第一升压电容的另一端分别与所述第n+1个所述第一升压电容的一端、第n个所述第一升压二极管的负极以及第n个所述第二升压二极管的正极连接；

第一个所述第一升压二极管的正极与所述天线的第二输出端连接；

第一个所述第二升压电容的一端与所述天线的第二输出端连接，第n个所述第二升压电容的另一端分别与所述第n+1个所述第二升压电容的一端、第n个所述第二升压二极管的负极以及第n+1个所述第一升压二极管的正极连接；

第一个所述第一升压二极管的正极与所述升压单元的第二输出端连接，最后一个所述第二升压二极管的负极与所述升压单元的第一输出端连接。

5.根据权利要求4所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述存储单元为电容器，所述电容器的负极与所述升压单元的第二输出端连接，所述电容器的正极与所述升压单元的第一输出端连接。

6.根据权利要求5所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述存储单元还包括与所述电容器并联，用于防止所述供电信号电压过高的稳压二极管。

7.根据权利要求2所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述管理单元包括：

供电子单元，用于向所述功能模块输出供电信号；

供电开启子单元，用于启动所述供电子单元；以及

供电断开子单元，用于断开所述供电子单元。

8.根据权利要求7所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述供电开启子单元包括第一分压电阻、第二分压电阻以及第一开关管；所述供电断开子单元包括第三分压电阻、第四分压电阻以及第二开关管；所述供电子单元包括第三开关管；

所述第一分压电阻的一端与所述存储单元的正极连接，所述第一分压电阻的另一端分别与所述第二分压电阻的一端以及所述第一开关管的控制端连接；所述第二分压电阻的另一端与所述存储单元的负极连接；

所述第一开关管的输入端分别与所述第三开关管的控制端以及所述存储单元的正极连接；所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接；

所述第三分压电阻的一端与所述第三开关管的输出端连接，所述第三分压电阻的另一端分别与所述第四分压电阻的一端以及所述第二开关管的控制端连接；所述第四分压电阻的另一端与所述存储单元的负极连接；

所述第二开关管的输出端与所述存储单元的负极连接；

所述第三开关管的输入端与所述存储单元的正极连接。

9.根据权利要求2所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述稳压单元为低压差线性稳压器；所述功能模块包括但不限于蓝牙通信模块、键盘输入模块、触控输入模块、音视频输出模块和音视频输入模块中至少一个。

10.根据权利要求2所述的具有无线取电功能的智能证卡，其特征在于，所述存储单元根据所述功能模块的通信需求设定供电信号的存储量。