CN109952714B - 标签电路 - Google Patents

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Abstract

提供标签电路，该标签电路的可连接的负载的消耗电力范围、可使用的输入电力范围更宽。标签电路具有：控制部，其针对从天线所接收到的电波中获取的命令，控制负载进行响应；以及整流部，其通过将天线所接收到的电波转换为直流电力，生成供给到控制部的直流电力和供给到所述负载的直流电力，并且该整流部能够变更将天线所接收到的电波转换为供给到负载的直流电力的电力转换特性。

Description

标签电路
技术领域
本发明涉及与天线和负载连接的标签(tag)电路。
背景技术
为了能够进行基于无线的控制(使用)，通过将负载(传感器、LED、IC、微计算机等)与标签电路连接起来而进行无线控制，其中，该标签电路以天线所接收到的电波为能量源来进行动作(例如，参照专利文献1、2)。
在以天线所接收到的电波为能量源来进行动作的标签电路中搭载有将天线的输出(交流电力)转换为直流电力的整流电路，但在整流电路中存在电力转换特性不同的各种电路。具体来说，如图1所示，在整流电路中存在当输入功率较大时转换效率(＝输出功率/输入功率)较高的整流电路(结构A)、当输入功率较小时转换效率较高的整流电路(结构B)。
而且，由于整流电路的转换效率也根据负载的消耗电力而改变，所以目前的状况是标签电路的整流电路按照标签电路的使用环境(来自天线的输入电力或所连接的负载的消耗电力)来设计、制造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5147345号公报
专利文献2：美国专利第8081043号说明书
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述现状而完成的，本发明的课题在于，提供可连接的负载的消耗电力范围、可使用的输入电力范围更宽的标签电路。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的与天线和负载连接的标签电路具有：控制部，其针对从所述天线所接收到的电波中获取的命令，控制所述负载进行响应；以及整流部，其通过将所述天线所接收到的电波转换为直流电力而生成供给到所述负载的直流电力，并且该整流部能够变更将所述电波转换为供给到所述负载的直流电力的电力转换特性。
即，本发明的标签电路具有整流电路，该整流电路能够变更将天线所接收到的电波转换为供给到负载的直流电力的电力转换特性。并且，能够与标签电路连接的负载的消耗电力范围、可使用标签电路的来自天线的输入电力范围基本上根据整流电路的电力转换特性来确定。因此，与使用了电力转换特性不可变的整流电路的以往的标签电路相比，本发明的标签电路作为可连接的负载的消耗电力范围、可使用的输入电力范围更宽的电路来发挥功能。
作为本发明的标签电路的整流部，可以采用具体结构不同的各种整流部。例如，整流部可以包含：多级整流电路，其是将N(≥2)个单位整流电路多级连接起来而成的，并构成为能够从包含最后一级的多个中间级进行输出；以及输出供给电路，其将所述多级整流电路的输出选择性地供给到所述负载。
整流部也可以包含：N(≥2)个整流电路，它们的电力转换特性相互不同；以及输出供给电路，其将所述N个整流电路的输出选择性地供给到所述负载。另外，整流部也可以包含：电荷泵，其由二极管和电容器构成；以及多个导通电阻降低用元件，它们与所述电荷泵的各二极管并联连接，并且是将开关和二极管串联连接而成的。另外，构成电荷泵的二极管也可以是二极管连接而成的晶体管。
本发明的标签电路也可以作为具有手动开关的电路来实现，该手动开关用于变更(设定)整流部的电力转换特性。
另外，本发明的标签电路也可以作为使控制部具有对整流部的电力转换特性进行变更(设定)的功能的电路来实现。例如，也可以向控制部赋予如下的功能：对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得从所述整流部供给到所述负载的直流电力成为最大电力。
在具有包含输出供给电路的整流部的标签电路中，也可以向控制部赋予如下的功能：对所述输出供给电路进行控制，使得供给到所述负载的直流电力成为最大电力。另外，在具有包含多个导通电阻降低用元件的整流部的标签电路中，也可以向控制部赋予如下的功能：对与所述电荷泵的各二极管并联连接的所述多个导通电阻降低用元件内的开关进行控制，使得供给到所述负载的直流电力成为最大电力。
也可以向本发明的标签电路的控制部赋予如下的功能：对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得成为与向所述整流部输入的交流电力值对应的电力转换特性。
另外，本发明的标签电路也可以采用如下的控制部：在从所述天线所接收到的电波中获取的命令是包含所述整流部的电力转换特性的指定信息的电力转换特性指定命令的情况下，所述控制部对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得成为该电力转换特性指定命令中的指定信息所指定的电力转换特性。
此外，本发明的标签电路也可以采用如下的控制部，该控制部具有可改写的非易失性存储器，该非易失性存储器用于预先存储指定所述整流部的电力转换特性的指定信息，所述控制部在能够通过来自所述整流部的直流电压的供给进行动作时，对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得成为存储于所述非易失性存储器的所述指定信息所指定的电力转换特性。另外，如果采用这样的控制部，则只要在非易失性存储器中设定适当的指定信息，便能够获得可以不必在每次启动时(中止读写器装置对电波的发送，然后，再次开始时)都将整流部的电力转换特性变更为适当的电力转换特性的标签电路。
为了防止能量传输效率由于天线与标签电路内的电路的阻抗不匹配而降低，也可以在本发明的标签电路中附加匹配电路部，该匹配电路部用于取得所述天线与所述标签电路内的电路之间的阻抗匹配，能够对阻抗匹配特性进行调整。在将这样的匹配电路部附加于本发明的标签电路的情况下，可以预先向控制部赋予如下的功能：将所述匹配电路部的所述阻抗匹配特性调整为与所述整流部的所述电力转换特性对应的阻抗匹配特性。
发明效果
根据本发明，能够提供可连接的负载的消耗电力范围、可使用的输入电力范围更宽的标签电路。
附图说明
图1是用于说明整流电路的电流转换特性的基于结构的差异的图。
图2是本发明第1实施方式的标签电路的概略结构以及使用方式的说明图。
图3是第1实施方式的标签电路所具有的整流电路的结构图。
图4是由第1实施方式的标签电路所具有的控制部来执行的命令响应处理的流程图。
图5是在图4的命令响应处理中执行的特性自动调整处理的流程图。
图6是本发明第2实施方式的标签电路所具有的整流电路的框图。
图7是图6所示的整流电路的具体电路例的说明图。
图8是本发明第3实施方式的标签电路的概略结构的说明图。
图9是第3实施方式的标签电路所具有的整流电路的结构图。
图10是用于说明图9所示的整流电路的功能的V-I特性图。
图11是由第3实施方式的标签电路所具有的控制部来执行的命令响应处理的流程图。
图12A是能够对阻抗匹配特性进行调整(变更)的匹配电路的结构例的说明图。
图12B是能够通过控制信号来变更电容的可变电容器的结构例的说明图。
图13是由本发明第4实施方式的标签电路所具有的控制部执行的命令响应处理的流程图。
图14是第1、第2实施方式的标签电路的变形例的说明图。
图15是第1、第2实施方式的标签电路的变形例的说明图。
图16A是能够作为整流电路的结构要素来使用的电路的结构图。
图16B是将图16A所示的电路多级连接而成的整流电路的结构图。
图17A是能够作为整流电路的结构要素来使用的电路的结构图。
图17B是将图17A所示的电路多级连接而成的整流电路的结构图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
《第1实施方式》
在图2中示出了本发明第1实施方式的标签电路10的概略结构以及使用方式。首先，使用该图对本实施方式的标签电路10的概要进行说明。
本实施方式的标签电路10是用于构建使读写器装置40能够以无线方式使用传感器、LED、IC、微计算机等负载30的系统的电路。另外，标签电路10作为IC芯片、将分立部件组合起来而得的电路、以及将IC芯片与分立部件组合起来而得的电路中的任意部件来实现。另外，读写器装置40是指在计算机等上位装置43上连接了安装有天线41的读写器(R/W)42的装置。
如图所示，标签电路10是与天线20和负载30连接而使用的电路，其中，该天线20用于接收来自读写器装置40(天线41)的电波，该负载30被读写器装置40所使用。另外，标签电路10具有匹配电路11、解调电路12、整流电路13、调制电路14、电压测量电路15以及控制部18。
匹配电路11是用于使天线20与标签电路10内的电路的阻抗进行匹配的电路，从天线20输出的交流电力输入到该标签电路10。解调电路12是如下的电路：通过对经由匹配电路11而输入的天线20的输出进行解调，从天线20所接收到的电波中获取读写器装置40(上位装置43)所发送的命令。
调制电路14是用于对从读写器装置40发送的载波的反射波进行调制的电路。
整流电路13是如下的电路：通过对接收了电波的天线20所输出的交流电力进行整流，生成用于使负载30以及标签电路10内的各部分(解调电路12、调制电路14以及控制部18)进行动作的直流电力。详细内容在后面进行详述，整流电路13构成为独立地输出用于使负载30进行动作的直流电力Out1、和用于使标签电路10内的各电路进行动作的直流电力Out2。此外，整流电路13还构成为能够从外部变更将来自天线20的交流电力转换为直流电力Out1的电力转换特性。另外，将来自天线20的交流电力转换为直流电力Out1的电力转换特性(以下，简称为电力转换特性)是指与输入电力(来自天线20的交流电力)和输出电力(直流电力Out1)的对应关系相关的特性(该对应关系本身、转换效率的输入电力依赖性等)。
电压测量电路15是对从整流电路13输出的直流电力Out1的电压进行测量的电路。
控制部18是对负载30和调制电路14进行控制以响应由解调电路12获取的命令的单元。该控制部18被赋予了对整流电路13的电力转换特性进行设定/变更的功能。
以上述内容为前提，以下，对本实施方式的标签电路10的结构、动作进一步进行具体说明。
图3示出了整流电路13的结构。另外，在该图3及以下的说明中，VREF是输入到整流电路13的交流电压。
如图3所示，整流电路13基本上是将单位整流电路21进行N级连接而成的二极管电荷泵，其中，该单位整流电路21由两个二极管D(D1和D2等)和电容器C(C1和C2等)构成。其中，整流电路13分别具有用于使单位整流电路211～单位整流电路21N的输出为Out1的开关S1～SN。并且，整流电路13构成为使单位整流电路21N的输出成为Out2而进行输出。
即，整流电路13是如下的电路：通过变更要接通的开关，能够作为连接级数从1级到N级的N个整流电路(即，电力转换特性不同的N个整流电路)中的任一个来发挥功能。
并且，控制部18构成为当从整流电路13被供给动作所需的电力时，开始图4所示的过程的命令响应处理。另外，在该图4及以下的说明中，‘使开关Sy接通’是指‘形成仅开关Sy处于接通的状态’。另外，为了方便说明，以下，将整流电路13的输出Out1的部分简称为整流电路13。
即，由于从整流电路13被供给了电力而开始该命令响应处理的控制部18首先从特性指定值用存储器读出特性指定值x(步骤S101)。这里，特性指定值是指根据待接通的开关的识别信息(1～N的整数值)来指定整流电路13(整流电路13的输出Out1的部分)的电力转换特性的信息。另外，特性指定值用存储器是为了预先存储特性指定值而设置在控制部18内的、可改写的非易失性存储器。另外，在特性指定值用存储器中写入了1以上且N以下的初始值的状态下出厂标签电路10。
结束了步骤S101的处理的控制部18使由读出的特性指定值x指定的整流电路13内的开关Sx接通(步骤S102)。然后，控制部18在步骤S103中等待接收命令(从解调电路12输入命令)。然后，在接收到某些命令的情况下(步骤S103；是)，控制部18判断所接收到的命令是特性变更指示命令、还是自动调整指示命令、还是其他命令(步骤S104)。
自动调整指示命令是指示整流电路13的特性指定值的自动调整的命令。在所接收到的命令是自动调整指示命令的情况下(步骤S104；自动调整)，控制部18在步骤S108中执行特性自动调整处理。
控制部18所执行的特性自动调整处理是图5所示的过程的处理。即，开始了该特性自动调整处理的控制部18首先将变量k设置为“0”(步骤S201)。接着，控制部使变量k加“1”(步骤S202)，然后，在形成了仅开关Sk处于接通的状态之后，进行使负载30进行规定的动作的处理(步骤S106)。这里，规定的动作是指以负载30到完成该动作为止的耗电量与响应命令时的负载30的平均耗电量一致的方式预先确定了其内容的动作。
当步骤S106的处理完成时(当负载30的规定的动作完成时)，控制部18将电压测量电路15所测量出的输出电力设为VK而存储在内部(步骤S204)。即，控制部18将因负载30的动作(电力消耗)而降低的整流电路13(整流电路13内的单位整流电路21k)的输出电压设为VK而存储在内部。
结束了步骤S204的处理的控制部18判断k＜N是否成立(步骤S206)。在k＜N成立的情况下(步骤S206；是)，控制部18再次开始步骤S202之后的处理。
控制部18反复进行上述处理，直到k＝N成立为止。然后，在k＝N成立的情况下(步骤S205；否)，控制部18根据V1～VN来确定可得到最大输出电压的k值即kmax，将特性指定值用存储器上的特性指定值改写为所确定的kmax(步骤S206)。然后，控制部18使开关Skmax接通(步骤S207)。
即，整流电路13(整流电路13的输出Out1的部分)的电力转换效率越高，使负载30进行了规定的动作后的整流电路13的输出电压越高。因此，在上述过程中，能够将整流电路13的电力转换特性调整为符合现状。
结束了步骤S207的处理的控制部18将kmax作为对自动调整指示命令的响应而发送(回送)到读写器装置40(步骤S208)。然后，控制部18结束特性自动调整处理，返回到步骤S103(图4)而等待(监视)接收命令。
特性变更指示命令是包含特性指定值x作为运算符的规定内容的命令。标签电路10的用户在知道了适当的特性指定值的情况下等，对读写器装置40进行操作以发送该特性变更指示命令。
在所接收到的命令是特性变更指示命令的情况下(步骤S104；特性变更)，控制部18将特性指定值用存储器上的特性指定值改写为该特性变更指示命令中所包含的特性指定值z(步骤S105)。接着，控制部18使整流电路13内的开关Sz接通(步骤S106)。然后，控制部18返回到步骤S103而等待接收命令。
在所接收到的命令既不是特性变更指示命令也不是自动调整指示命令的情况下(步骤S104；其他)，控制部18在步骤S107中执行与所接收的命令对应的处理(使负载30进行动作的处理、回送通过使负载30进行动作而得到的信息的处理)。然后，结束了步骤S107的处理的控制部18返回到步骤S103而等待接收命令。
以上，如所说明的那样，本实施方式的标签电路10具有能够从N种电力转换特性中选择电力转换特性的整流电路13(参照图3)。并且，能够与标签电路10那样的电路连接的负载的消耗电力范围、能够使用该电路的来自天线的输入电力范围基本上是根据整流电路的电力转换特性而确定的。因此，与使用了电力转换特性不可变的整流电路的以往的标签电路相比，本实施方式的标签电路10是可连接的负载的消耗电力范围、可使用的输入电力范围更宽的电路。
《第2实施方式》
以下，使用与在说明第1实施方式的标签电路10时使用的标号相同的标号，以与第1实施方式的标签电路10不同的部分为中心对第2实施方式的标签电路10的结构、动作进行说明。另外，在以下的各实施方式的说明中，将第L实施方式的标签电路10、该标签电路10的整流电路13分别记载为第L标签电路10、第L整流电路13。
第2标签电路10是将第1标签电路10的整流电路13(图3)置换为图6所示的结构的整流电路13的电路。
即，第2整流电路13(第2实施方式的标签电路10的整流电路13)具有第1整流电路221～第N整流电路22N和开关S1～SN，该开关S1～SN分别用于使N个第1整流电路221～第N整流电路22N的输出成为Out1。并且，第2整流电路13是构成为第1整流电路221～第N整流电路22N的电力转换特性相互不同并且将第1整流电路221的输出作为Out2而输出的电路。另外，第2整流电路13的第1整流电路221～第N整流电路22N只要电力转换特性相互不同，则可以是任意的电路结构。因此，作为第1整流电路221～第N整流电路22N，例如，如图7所示意性地示出那样，能够采用级数相互不同的二极管电荷泵电路。
具有上述结构的第2整流电路13也是能够从N种电力转换特性中选择电力转换特性的电路。另外，第2整流电路13能够进行与第1整流电路13相同的控制(参照图4和图5)。因此，与使用了电力转换特性不可变的整流电路的以往的标签电路相比，本实施方式的标签电路10也作为可连接的负载的消耗电力范围、可使用的输入电力范围更宽的电路来发挥功能。
《第3实施方式》
以下，使用与在说明第1实施方式的标签电路10时使用的标号相同的标号，以与第1实施方式的标签电路10不同的部分为中心对本发明第3实施方式的标签电路10的结构、动作进行说明。
图8示出了本发明第3实施方式的标签电路10的概略结构。
第3标签电路10(第3实施方式的标签电路10)的匹配电路11、解调电路12、调制电路14分别是与第1标签电路10的匹配电路11、解调电路12、调制电路14相同的电路。
第3整流电路13(第3标签电路10的整流电路13)是具有图9所示的结构的电路。即，第3整流电路13具有在二极管电荷泵的各二极管(D11、D12等)上并联连接了“N-1”个将开关和二极管串联连接起来的导通电阻降低用元件的结构。并且，第3整流电路13是为了使负载30以及第3标签电路10内的各电路进行动作而使用二极管电荷泵的最后一级的输出Out的电路。
这里，预先对第3整流电路13的功能进行说明。
第3整流电路13的并联连接了二极管和N-1个导通电阻降低用元件的各部分的V-I特性为：根据开关SP2～SPN(P＝1～N)中的处于接通的开关数量而如图11所示那样变化。即，随着接通的开关数量(处于接通状态的开关数量)增加，各部分的导通电阻减小。不过，当接通的开关数量(处于接通的开关数量)增加时，各部分的反向偏置时的损失增大。
并且，在低输入电力时，如果反向偏置时的损失较大则转换效率变差，但在高输入电力时，即使反向偏置时的损失增大也不会对转换效率带来很大的不良影响。因此，具有上述结构的第3整流电路13如果在减少了接通的开关数量的状态下使用，则作为能够将低输入电力高效地转换为直流电力的整流电路来发挥功能。另外，第3整流电路13如果在增加了接通的开关数量的状态下使用，则作为能够将高输入电力高效地转换为直流电力的整流电路来发挥功能。
回到图8，继续进行第3标签电路10的说明。
由于第3整流电路13是上述那样的电路，所以在第3标签电路10中设置有用于测量向第3整流电路13输入的输入功率的输入功率测量电路16。该输入功率测量电路16可以对交流的电压和电流进行测量而根据测量结果来计算输入功率，也可以将交流转换为直流而根据转换后的直流的电压和电流来计算输入功率。
另外，第3标签电路10的控制部18(以下，也称为第3控制部18)构成为当从第3整流电路13被供给动作所需的电力时，开始图11所示的过程的命令响应处理。另外，在该图11及以下的说明中，开关Sy(y＝2～N)是指开关Sy1～Sy2n(参照图9)。
如图11所示，开始了该命令响应处理的控制部18首先从特性指定值用存储器读出特性指定值x(步骤S301)。
接着，控制部18使第3整流电路13的开关S2到开关Sx接通(步骤S302)。另外，在该步骤S302及后述的步骤S306、S307的处理中，也进行使待接通的开关以外的处于接通的各开关断开的处理。
然后，控制部18在步骤S303中等待接收命令。然后，在接收到某些命令的情况下(步骤S303；是)，控制部18判断所接收到的命令是特性变更指示命令、还是自动调整指示命令、还是其他命令(步骤S304)。
在所接收到的命令是特性变更指示命令的情况下(步骤S304；特性变更)，控制部18将特性指定值用存储器上的特性指定值改写为该特性变更指示命令中所包含的特性指定值z(步骤S305)。接着，控制部18使整流电路13内的开关S2-Sz接通(步骤S306)。然后，控制部18返回到步骤S303而等待接收命令。
在所接收到的命令是自动调整指示命令的情况下(步骤S304；自动调整)，控制部18从输入功率测量电路16得到输入功率的测量结果，并将特性指定值用存储器上的特性指定值改写为与该测量结果相对应的特性指定值w(步骤S308)。
然后，控制部18在进行了使整流电路13内的开关S2-Sw接通的处理(步骤S309)之后，返回到步骤S303而等待接收命令。
在所接收到的命令既不是特性变更指示命令也不是自动调整指示命令的情况下(步骤S304；其他)，控制部18在步骤S307中执行与所接收到的命令对应的处理(使负载30进行动作的处理、回送通过使负载30进行动作而得到的信息的处理)。然后，结束了步骤S307的处理的控制部18返回到步骤S303而等待接收命令。
以上，如所说明的那样，本实施方式的标签电路10也具有能够从N种电力转换特性中选择电力转换特性的整流电路13。并且，能够与标签电路10那样的电路连接的负载的消耗电力范围、可使用该电路的来自天线的输入电力范围基本上是根据整流电路的电力转换特性而确定的。因此，与使用了电力转换特性不可变的整流电路的以往的标签电路相比，本实施方式的标签电路10也作为可连接的负载的消耗电力范围、可使用的输入电力范围更宽的电路来发挥功能。
《第4实施方式》
以下，使用与在说明第3实施方式的标签电路10时使用的标号相同的标号，对本发明第4实施方式的标签电路10的结构和动作进行说明。
在上述各实施方式的标签电路10中，整流电路13的阻抗会根据电力转换特性的变更而发生变化，但当整流电路13的阻抗发生变化时，标签电路10内的电路的阻抗(整流电路13和解调电路12的合成阻抗)会发生变化。并且，当天线20与标签电路10内的电路之间的阻抗不匹配由于标签电路10内的电路的阻抗变化而变大时，从天线20到标签电路10内的电路的能量传输效率降低。
本实施方式的标签电路10为了不产生这样的问题，对上述第3实施方式的标签电路10进行了变形。
具体来说，第4标签电路10(第4实施方式的标签电路10)基本上是与第3标签电路10(第3实施方式的标签电路10；图8)相同结构的电路。不过，在第4标签电路10中，作为匹配电路11，使用了能够通过来自控制部18的控制信号对阻抗匹配特性进行调整的电路。另外，第4标签电路10的控制部18构成为进行与第3标签电路10的控制部18所进行的命令响应处理不同的命令响应处理。
能够通过来自控制部18的控制信号对阻抗匹配特性进行调整的匹配电路11(以下，也称为匹配特性可变匹配电路11)的具体电路结构并没有特别地限定。例如，如图12A所示，可以使用将两个电感器51和52以及能够通过来自控制部18的控制信号对电容进行变更的可变电容器53组合起来的电路，作为匹配特性可变匹配电路11。另外，作为能够通过来自控制部18的控制信号对电容进行变更的可变电容器53，例如，可以使用将电容相互不同的电容器C1～C5和开关SC1～SC5如图12B所示那样组合起来的电路。另外，匹配特性可变匹配电路11也可以是构成为能够对电感器的电容进行变更的电路。
第4标签电路10的控制部18所进行的命令响应处理是图13所示的过程的处理。
该命令响应处理的步骤S401～S409的处理分别是与第4标签电路10的控制部18所进行的命令响应处理(图11)的步骤S301～S309的处理相同的处理。
在步骤S402、S406、S409的处理(即，对整流电路13的电力转换特性进行变更的处理)后的步骤S411和S412中执行的阻抗匹配处理是对匹配特性可变匹配电路11进行控制以使向整流电路13输入的输入功率最大的处理。在匹配特性可变匹配电路11是图12A和图12B所示的结构的电路的情况下，作为阻抗匹配处理，进行如下的处理：一边将开关SC1～SC5一个个地接通，一边存储输入功率测量电路16对整流电路13的输入功率的测量结果，使可得到最大输入功率的开关接通。
以上，如所说明的那样，本实施方式的标签电路10具有能够对阻抗匹配特性进行调整的匹配电路11(匹配特性可变匹配电路11)。并且，在本实施方式的标签电路10中，在变更整流电路13的电力转换特性时，该匹配电路11的阻抗匹配特性被调整为最适合变更后的状态的阻抗匹配特性。因此，根据本实施方式的标签电路10，通过整流电路13的电力转换特性的变更，能够抑制天线20与标签电路10内的电路之间的阻抗不匹配增大的情况。
《变形方式》
上述各实施方式的标签电路10可进行各种变形。例如，如图14所示，也可以在第1、第2实施方式的标签电路10中追加用于预先储存向负载30供给的电力的电池(电容器等)25。此外，如图15所示，也可以在第1、第2实施方式的标签电路10中追加用于接通或断开从整流电路13向电池25的电力供给的开关26、用于接通或断开从电池25向负载30的电力供给的开关27。另外，当采用图15所示的结构时，通常在不使负载进行动作的情况下，开关26为接通，开关27为断开。并且，在使负载进行动作的情况下，开关26为断开，开关27为接通。因此，优选使控制部18构成为进行与上述内容不同的特性自动调整处理(例如，求出电池25的充电速度最快的特性指定值的处理)。
另外，也可以使第3、第4实施方式的标签电路10变形为具有电池等。也可以在各实施方式的标签电路10中采用具体结构与上述不同的整流电路13。具体来说，也可以采用将图16A所示的结构的电路如图16B所示那样多级连接而成的电路来作为整流电路22(图7)、整流电路13的基本电路(追加开关前的整流电路13)。另外，也可以采用将图17A所示的结构的电路如图17B所示那样多级连接而成的电路来作为整流电路22、整流电路13的基本电路。
也可以在第1、第2实施方式的标签电路10中采用匹配特性可变匹配电路11(能够通过来自控制部18的控制信号对阻抗匹配特性进行调整的匹配电路11)。在该情况下，只要使标签电路10构成为在步骤S106(图4)的处理后或步骤S203和/或S207的(图5)的处理后，进行对匹配特性可变匹配电路11进行控制以使电压测量电路15的测量电压最大的阻抗匹配处理即可。
也可以将各实施方式的标签电路10变形为具有用于变更(选择)电力转换特性的手动开关。另外，虽然无法自动取得阻抗匹配，但也可以在各实施方式的标签电路10中搭载能够通过机械操作来调整阻抗匹配特性的匹配电路11(使用了微调电容器等的匹配电路11)。
也可以将第1实施方式的标签电路10的整流电路13(图3)变形为使用最后一级以外的单位整流电路21的输出来作为Out2的电路。各实施方式的标签电路10的整流电路13内的二极管可以是由二极管连接而成的晶体管，当然也可以将各实施方式的标签电路10变形为更低功能的(例如，控制部18不进行特性自动调整处理)的电路。
标号说明
10：标签电路；11：匹配电路；12：解调电路；13、22：整流电路；14：调制电路；15：电压测量电路；16：输入功率测量电路；18：控制部；20、41：天线；21：单位整流电路；30：负载；26、27：开关；40：读写器装置；42：读写器；43：上位装置。

Claims (8)

1.一种标签电路，该标签电路与天线和负载连接，其特征在于，具有：
控制部，其针对从所述天线所接收到的电波中获取的命令，控制所述负载进行响应；以及
整流部，其通过将所述天线所接收到的电波转换为直流电力而生成供给到所述负载的直流电力，并且该整流部能够变更将所述电波转换为供给到所述负载的直流电力的电力转换特性，
所述整流部包括第1整流部、第2整流部以及第3整流部中的任意一个，
所述第1整流部包含：
多级整流电路，其是将N个单位整流电路多级连接起来而成的，并构成为能够从包含最后一级的多个中间级进行输出；以及
输出供给电路，其将所述多级整流电路的输出选择性地供给到所述负载，
其中，N≥2，
所述第2整流部包含：
N个整流电路，它们的电力转换特性相互不同；以及
输出供给电路，其将所述N个整流电路的输出选择性地供给到所述负载，
其中，N≥2，
所述第3整流部包含：
电荷泵，其由二极管和电容器构成；以及
多个导通电阻降低用元件，它们与所述电荷泵的各二极管并联连接，并且是将开关和二极管串联连接而成的，
所述控制部具有如下的功能：对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得从所述整流部供给到所述负载的直流电力成为最大电力。
2.根据权利要求1所述的标签电路，其特征在于，
所述控制部具有如下的功能：对所述输出供给电路进行控制，使得供给到所述负载的直流电力成为最大电力。
3.根据权利要求1所述的标签电路，其特征在于，
所述控制部具有如下的功能：对与所述电荷泵的各二极管并联连接的所述多个导通电阻降低用元件内的开关进行控制，使得供给到所述负载的直流电力成为最大电力。
4.根据权利要求1所述的标签电路，其特征在于，
所述控制部具有如下的功能：对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得成为与向所述整流部输入的交流电力值对应的电力转换特性。
5.根据权利要求1所述的标签电路，其特征在于，
在从所述天线所接收到的电波中获取的命令是包含所述整流部的电力转换特性的指定信息的电力转换特性指定命令的情况下，所述控制部对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得成为该电力转换特性指定命令中的指定信息所指定的电力转换特性。
6.根据权利要求1所述的标签电路，其特征在于，
所述控制部具有可改写的非易失性存储器，该非易失性存储器用于预先存储指定所述整流部的电力转换特性的指定信息，
所述控制部在能够通过来自所述整流部的直流电压的供给进行动作时，对所述整流部的所述电力转换特性进行变更，使得成为存储于所述非易失性存储器的所述指定信息所指定的电力转换特性。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的标签电路，其特征在于，
该标签电路还具有匹配电路部，该匹配电路部用于取得所述天线与所述标签电路内的电路之间的阻抗匹配，并且该匹配电路部能够对阻抗匹配特性进行调整。
8.根据权利要求7所述的标签电路，其特征在于，
所述控制部具有如下的功能：将所述匹配电路部的所述阻抗匹配特性调整为与所述整流部的所述电力转换特性对应的阻抗匹配特性。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6969531B2 (ja) * 2018-10-10 2021-11-24 オムロン株式会社 電子機器
CN115104234A (zh) * 2019-09-20 2022-09-23 艾诺格思公司 使用多个整流器保护无线电力接收器以及使用多个整流器建立带内通信的系统和方法
EP3819905A1 (en) * 2019-11-05 2021-05-12 EM Microelectronic-Marin SA Gate controller for a change pump converter
EP4055602A1 (en) * 2019-11-05 2022-09-14 EM Microelectronic-Marin SA Automatch in open loop
CN111262045B (zh) * 2019-12-27 2021-05-18 四川大学 一种宽动态输入功率范围的紧凑型整流天线

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002064402A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 非接触応答装置
CN102073902A (zh) * 2011-01-17 2011-05-25 复旦大学 一种应用于低功耗射频通讯芯片的高效率整流系统
US8115597B1 (en) * 2007-03-07 2012-02-14 Impinj, Inc. RFID tags with synchronous power rectifier
CN106026722A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 北京智芯微电子科技有限公司 一种整流电路和具有该整流电路的特高频标签

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5147345B2 (zh) 1971-12-08 1976-12-14
JP3125383B2 (ja) 1991-11-30 2001-01-15 王子製紙株式会社 感圧複写用呈色紙
JP3403006B2 (ja) * 1997-06-24 2003-05-06 株式会社東芝 半導体集積回路装置
KR100407100B1 (ko) * 2001-02-01 2003-11-28 산요덴키가부시키가이샤 차지 펌프 회로
WO2007072345A2 (en) 2005-12-20 2007-06-28 Nxp B.V. Circuit and data carrier with radio frequency interface
US7764046B2 (en) 2006-08-31 2010-07-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device and semiconductor device provided with the power storage device
US7839124B2 (en) 2006-09-29 2010-11-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Wireless power storage device comprising battery, semiconductor device including battery, and method for operating the wireless power storage device
JP5147345B2 (ja) 2006-09-29 2013-02-20 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
US7586385B2 (en) 2006-11-18 2009-09-08 Rfmicron, Inc. Method and apparatus for varying an impedance
WO2009106911A2 (en) * 2008-02-27 2009-09-03 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung A method of protection from over-temperature and corresponding arrangement
US7768406B1 (en) * 2008-06-24 2010-08-03 Impinj, Inc. RFID tag circuit rectifier with controlled backflow reduction
US8326256B1 (en) * 2008-07-15 2012-12-04 Impinj, Inc. RFID tag with MOS bipolar hybrid rectifier
EP2408357A4 (en) 2009-03-19 2014-12-17 Univ Florida ENABLE OR BODY IMPLANTABLE ELECTRONIC MINIATURE DEVICE
KR101065325B1 (ko) * 2010-02-03 2011-09-16 국방과학연구소 다단 맥류와 선택스위치를 이용한 교류-직류 변환 장치 및 방법
JP2014045565A (ja) * 2012-08-27 2014-03-13 Mitsubishi Electric Corp 切替形ダイオード及び高周波整流器
US9923384B2 (en) * 2014-05-20 2018-03-20 Mediatek Inc. Method for performing efficiency optimization of an electronic device, and associated apparatus
JP6347179B2 (ja) * 2014-08-25 2018-06-27 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置
KR20160097403A (ko) * 2015-02-06 2016-08-18 에스케이하이닉스 주식회사 내부 전압 생성 회로 및 그의 동작 방법
US9542639B1 (en) * 2015-06-29 2017-01-10 Em Microelectronic-Marin Sa RFID transponder with rectifier and voltage limiter
KR102443842B1 (ko) * 2015-09-14 2022-09-16 삼성전자주식회사 Nfc 장치의 태그 감지기, nfc 장치 및 이를 포함하는 모바일 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002064402A (ja) * 2000-08-23 2002-02-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 非接触応答装置
US8115597B1 (en) * 2007-03-07 2012-02-14 Impinj, Inc. RFID tags with synchronous power rectifier
CN102073902A (zh) * 2011-01-17 2011-05-25 复旦大学 一种应用于低功耗射频通讯芯片的高效率整流系统
CN106026722A (zh) * 2016-06-28 2016-10-12 北京智芯微电子科技有限公司 一种整流电路和具有该整流电路的特高频标签

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