CN219437163U - 无源nfc芯片及无源电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种无源NFC芯片及无源电子设备，包括：能量获取电路，用于与天线连接，并与天线配合采集外部设备发出的无线能量并产生电能；储能电路，与能量获取电路电连接，储能电路用于存储所述电能；比较器，比较器的两个输入端分别输入基准电压和储能电路的电能，比较器用于在储能电路存储的电能的电压值低于基准电压时，输出低电平信号；计时器，与比较器的输出端电连接，计时器用于根据低电平信号开启计时，若时间超过预设时间阈值，无源NFC芯片向外部发出电量预警信号，以使外部负载能够及时处理和保存数据，从而避免数据丢失。

Description

无源NFC芯片及无源电子设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无源NFC芯片及无源电子设备。

背景技术

无源电子设备通常内置有无源NFC芯片，当与外部设备靠近时，无源电子设备的天线能够与外部设备进行电磁耦合，以对无源NFC芯片进行无线供电，从而维持无源NFC芯片的内部运算及外部通信。

现有技术中，无源NFC芯片当检测到供电电压较低时，会直接下电复位，使得当前的读写操作立即中断，很容易引起部分数据丢失，影响用户使用体验。因而现有技术还有待改进和提高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种无源NFC芯片及无源电子设备，以解决现有的无源NFC芯片的供电电压较低时直接下电复位而导致部分数据易丢失的问题。

本申请实施例提供一种无源NFC芯片，所述无源NFC芯片包括：

能量获取电路，用于与天线连接，并与所述天线配合采集外部设备发出的无线能量并产生电能；

储能电路，与所述能量获取电路电连接，所述储能电路用于存储所述电能；

比较器，所述比较器的两个输入端分别输入基准电压和所述储能电路的电能，所述比较器用于在所述储能电路存储的电能的电压值低于基准电压时，输出低电平信号；

计时器，与所述比较器的输出端电连接，所述计时器用于根据所述低电平信号开启计时，若时间超过预设时间阈值，则所述无源NFC芯片向外部发出电量预警信号。

在一些实施例中，所述无源NFC芯片还包括场效应晶体管，所述场效应晶体管与所述比较器的输出端以及所述计时器电连接，当所述比较器输出低电平信号时，所述场效应晶体管导通，以使所述计时器开启计时。

在一些实施例中，所述无源NFC芯片还包括反相器，所述反相器电连接于所述比较器的输出端和所述计时器之间，所述反相器用于将所述比较器输出的低电平信号转换成第一高电平信号，以控制所述计时器开启计时。

在一些实施例中，所述无源NFC芯片还包括放电开关，所述放电开关用于控制所述储能电路的供电电路的通断，所述放电开关与所述储能电路以及所述比较器的输出端电连接，所述比较器还用于在所述储能电路存储的电能的电压值高于所述基准电压时，输出第二高电平信号至放电开关，以使所述放电开关导通。

在一些实施例中，所述无源NFC芯片还包括处理器，所述处理器分别与所述比较器的输出端、所述计时器以及所述放电开关电连接，所述处理器用于根据所述比较器输出的低电平信号控制所述计时器开启计时，以及根据所述比较器输出的第二高电平信号控制所述放电开关导通。

在一些实施例中，所述储能电路包括第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容和所述第二储能电容并联设置。

在一些实施例中，所述储能电路还包括ADC采样模块和第一切换开关，所述ADC采样模块与所述第一储能电容电连接，所述ADC采样模块用于检测所述第一储能电容的电压，所述第一切换开关连接于能量获取电路和第二储能电容之间，所述第一切换开关用于在所述ADC采样模块检测所述第一储能电容的电压高于电压阈值时，切换至与所述第二储能电容导通，以使所述能量获取电路能够向所述第二储能电容充电。

在一些实施例中，所述储能电路还包括第二切换开关，所述第二切换开关连接于所述第一储能电容和所述第二储能电容之间，所述第二切换开关用于在所述第一储能电容和所述第二储能电容之间循环切换，以使所述第一储能电容和所述第二储能电容交替供电。

本申请实施例还提供一种无源电子设备，所述无源电子设备包括：

天线，所述天线用于与外部设备建立通信连接，以及采集所述外部设备发出的无线能量并产生电能；

无源NFC芯片，与所述天线电连接，所述无源NFC芯片用于与外部设备进行数据传输，其中，所述无源NFC芯片为上述任一实施例所述的无源NFC芯片。

在一些实施例中，所述天线包括第一子天线和第二子天线，所述第一子天线用于与外部设备建立通信连接，所述第二子天线用于采集所述外部设备发出的无线能量并产生电能。

本申请实施例提供的无源NFC芯片及无源电子设备，通过将比较器的两个输入端分别输入基准电压和储能电路的电能，当储能电路存储的电能的电压值低于基准电压时，比较器输出低电平信号，计时器根据比较器输出的低电平信号开启计时，若时间超过预设时间阈值，则无源NFC芯片向外部发出电量预警信号，因此在储能电路停止向外部负载放电前，无源NFC芯片可以给出预警，以使外部负载能够及时处理和保存数据，从而避免数据丢失；同时无源NFC芯片还可以根据该电量预警信号降低外部负载的功耗，以延长工作时间，使得无源NFC芯片能够及时完成当前数据传输。

附图说明

图1为本申请实施例提供的无源NFC芯片的第一种结构示意图。

图2为本申请实施例提供的无源NFC芯片的第二种结构示意图。

图3为本申请实施例提供的无源NFC芯片的第三种结构示意图。

图4为本申请实施例提供的无源电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请的保护范围。

本申请实施例提供一种无源NFC芯片及无源电子设备，以解决现有的无源NFC芯片的供电电压较低时直接下电复位而导致部分数据易丢失的问题。以下将结合附图进行说明。

示例性的，请参阅图1，图1为本申请实施例提供的无源NFC芯片的第一种结构示意图。本申请实施例提供的无源NFC芯片100包括能量获取电路10、储能电路20、比较器30以及计时器40。

其中，能量获取电路10用于与天线210连接，并与天线210配合采集外部设备发出的无线能量并产生电能；储能电路20与能量获取电路10电连接，储能电路20用于存储所述电能；比较器30的两个输入端分别输入基准电压V0和储能电路20的电能，比较器30的输出端与计时器40电连接。比较器30用于在储能电路20存储的电能的电压值低于基准电压V0时，比较器30的输出端输出低电平信号至计时器40，计时器40用于根据所述低电平信号开启计时，若时间超过预设时间阈值，无源NFC芯片能够向外部发出电量预警信号，这样在停止向外部负载放电前，给出预警，让外部负载能够及时处理和保存数据，以避免数据丢失；同时无源NFC芯片100还可以根据该电量预警信号降低外部负载的功耗，以延长工作时间，使得无源NFC芯片100能够及时完成当前数据传输。

需要说明的是，储能电路20可以向无源NFC芯片100进行供电，以维持无源NFC芯片100的内部运算以及外部通信所需要的电量。当储能电路20存储的电能的电压值低于基准电压V0时，储能电路20的剩余电量较低，无源NFC芯片100的供电可能出现不足，此时比较器30的输出端输出低电平信号至计时器40，计时器40则根据该低电平信号开启计时，若时间超过预设时间阈值，则无源NFC芯片100向外部发出电量预警信号，以提醒外部负载及时处理和保存数据。

可以理解的，当无源NFC芯片100向外部发出电量预警信号后，若天线210能够采集到外部设备发出的无线能量并产生电能，以及时向储能电路20进行充电，使得储能电路20存储的电能的电压值高于基准电压V0时，比较器30的输出端输出高电平信号，无源NFC芯片100可以停止向外部发出电量预警信号。

在一些实施例中，储能电路20包括第一储能电容和第二储能电容，第一储能电容和第二储能电容并联设置。其中，第一储能电容和第二储能电容的具体电容值可以根据实际需要进行选择，容量越大的电容可存储的电能越多，平滑效果也更好，但上电时充电时间更长，用户需要等待的时间也更长。第一储能电容的电容值与第二储能电容的电容值可以相同，也可以不同，本申请不做具体限定。

在一些实施例中，储能电路20还包括ADC采样模块和第一切换开关，ADC采样模块与第一储能电容电连接，ADC采样模块用于检测第一储能电容的电压，第一切换开关连接于能量获取电路10和第二储能电容之间，当ADC采样模块检测第一储能电容的电压高于电压阈值时，控制第一切换开关切换至与第二储能电容导通，以使能量获取电路10能够向第二储能电容充电。可以理解的，当ADC采样模块检测第一储能电容的电压低于电压阈值时，此时第一切换开关与第二储能电容为导通截止，即能量获取电路10向第一储能电容充电。

在一些实施例中，储能电路20还包括第二切换开关，第二切换开关连接于第一储能电容和第二储能电容电之间，第二切换开关用于在第一储能电容和第二储能电容之间循环切换，以使第一储能电容和第二储能电容交替供电，以防止第一储能电容和第二储能电容出现老化。

在一些实施例中，如图1所示，无源NFC芯片100还包括场效应晶体管51，场效应晶体管51与比较器30的输出端以及计时器40电连接。当储能电路20存储的电能的电压值低于基准电压V0时，比较器30的输出端输出低电平信号至场效应晶体管51，以使场效应晶体管51导通，电源VCC可以经过场效应晶体管51给计时器40供电，以使计时器40开启计时，若时间超过预设时间阈值，无源NFC芯片能够向外部负载发出电量预警信号，这样在停止向外部负载放电前，给出预警，让外部负载能够及时处理和保存数据；同时无源NFC芯片100还可以根据该电量预警信号降低外部负载的功耗，以延长工作时间，使得无源NFC芯片100能够及时完成当前数据传输。

请继续参考图2，图2为本申请实施例提供的无源NFC芯片的第二种结构示意图。在该实施例中，无源NFC芯片100包括能量获取电路10、储能电路20、比较器30、反相器52以及计时器40。

其中，能量获取电路10用于与天线210连接，并与天线210配合采集外部设备发出的无线能量并产生电能；储能电路20与能量获取电路10电连接，储能电路20用于存储所述电能，比较器30的两个输入端分别输入基准电压V0和储能电路20的电能，比较器30的输出端与反相器52的输入端电连接，反相器52的输出端与计时器40电连接。

当储能电路20存储的电能的电压值低于基准电压V0时，比较器30的输出端输出低电平信号至反相器52，反相器52用于将比较器30输出的低电平信号转换成反向信号，即将比较器30输出的低电平信号转换成第一高电平信号。

示例性的，比较器30输出的低电平信号的可以选为-5V，该低电平信号经过反相器52后可以转换成第一高电平信号，电平值可以为5V。在另一些实施例中，该低电平信号经过反相器52后转换成第一高电平信号，电平值可以为10V。除此之外，也可以根据实际需要设定低电平信号和第一高电平信号的电平值。

反相器52输出的第一高电平信号可以控制计时器40开启计时，若时间超过预设时间阈值，无源NFC芯片100向外部发出电量预警信号，以提醒外部负载及时处理和保存数据，同时无源NFC芯片100还可以根据该电量预警信号降低外部负载的功耗，以延长工作时间，使得无源NFC芯片100能够及时完成当前数据传输。

请继续参考图1和图2，其中，无源NFC芯片100还包括放电开关60，放电开关60用于控制储能电路20的供电电路的通断，放电开关60与储能电路20以及比较器30的输出端电连接，比较器30还用于在储能电路20存储的电能的电压值高于基准电压V0时，输出第二高电平信号至放电开关60，以使放电开关60导通。

需要说明的是，储能电路20通过放电开关60与外部负载(图中未示出)电连接，若放电开关60导通则向外部负载供电，若放电开关60关断则停止向外部负载供电。当储能电路20存储的电能的电压值高于基准电压V0时，储能电路20存储的电能较充足，比较器30的输出端输出第二高电平信号至放电开关60，以使放电开关60导通，此时储能电路20通过放电开关60向外部负载供电。

优选的，放电开关60均可优选如MOSFET等具有导通阻抗小、响应速度快的器件，这样可保证开关具有较快的响应速度。

请参考图3，图3为本申请实施例提供的无源NFC芯片的第三种结构示意图。其中，无源NFC芯片100还包括处理器70，处理器70分别与比较器30的输出端、计时器40以及放电开关60连接，处理器70用于根据比较器30输出的低电平信号控制计时器40开启计时，以及根据所述比较器30输出的第二高电平信号控制放电开关60导通。

其中，处理器70还用于当计时器40的计时时间超过预设时间阈值时，向外部发出电量预警信号，从而提醒外部负载及时处理和保存数据，以避免数据丢失。

请参考图4，图4为本申请实施例提供的无源电子设备的结构示意图。本申请实施例还提供一种无源电子设备200，该无源电子设备200可以为电子锁，NFC标签、门禁卡等。所述无源电子设备200包括天线210和无源NFC芯片100，天线210用于与外部设备建立通信连接，以及采集外部设备发出的无线能量并产生电能；无源NFC芯片100与天线210电连接，无源NFC芯片100能够获取天线210采集的外部设备发出的无线能量并产生的电能，从而维持无源NFC芯片100的内部运算以及外部通信所需要的能量。其中，所述无源NFC芯片100为上述任一实施例所述的无源NFC芯片。

如图4所示，在一些实施例中，天线210包括第一子天线211和第二子天线212，其中第一子天线211用于与外部设备建立通信连接，第二子天线212用于采集外部设备发出的无线能量并产生电能。需要说明的是，由于无源通信电路与射频能量接收电路对天线有着截然不同的要求，对于NFC无源通信电路来说，为了达到必要的通信带宽，必须使用Q值较低的天线(例如Q<20)，Q值越高，天线选择性就越强，带宽也越低。相反，对于射频能量接收电路来说，为了提升在13.56Mhz的接收效率与功率，必须使用Q值很高的天线(例如Q>50)。

本申请实施例中的无源电子设备200，通过使用第一子天线211与外部设备建立通信连接，使用第二子天线212采集外部设备发出的无线能量，可以对第一子天线211和第二子天线212分别进行优化，在保证第一子天线211的通信性能的前提下，尽可能的提高第二子天线212接收的能量，从而提高无源电子设备200的性能。

综上，本申请实施例提供的无源NFC芯片100及无源电子设备200，通过将比较器30的两个输入端分别输入基准电压和储能电路20的电能，当储能电路20存储的电能的电压值低于基准电压时，比较器30输出低电平信号，计时器40根据比较器30输出的低电平信号开启计时，若时间超过预设时间阈值，则无源NFC芯片100向外部发出电量预警信号，因此在储能电路20停止向外部负载放电前，无源NFC芯片100可以给出预警，以使外部负载能够及时处理和保存数据，从而避免数据丢失；同时无源NFC芯片100还可以根据该电量预警信号降低外部负载的功耗，以延长工作时间，使得无源NFC芯片100能够及时完成当前数据传输。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

以上对本申请实施例所提供的无源NFC芯片及无源电子设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种无源NFC芯片，其特征在于，包括：

能量获取电路，用于与天线连接，并与所述天线配合采集外部设备发出的无线能量并产生电能；

储能电路，与所述能量获取电路电连接，所述储能电路用于存储所述电能；

比较器，所述比较器的两个输入端分别输入基准电压和所述储能电路的电能，所述比较器用于在所述储能电路存储的电能的电压值低于基准电压时，输出低电平信号；

计时器，与所述比较器的输出端电连接，所述计时器用于根据所述低电平信号开启计时，若时间超过预设时间阈值，则所述无源NFC芯片向外部发出电量预警信号。

2.根据权利要求1所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述无源NFC芯片还包括场效应晶体管，所述场效应晶体管与所述比较器的输出端以及所述计时器电连接，当所述比较器输出低电平信号时，所述场效应晶体管导通，以使所述计时器开启计时。

3.根据权利要求1所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述无源NFC芯片还包括反相器，所述反相器电连接于所述比较器的输出端和所述计时器之间，所述反相器用于将所述比较器输出的低电平信号转换成第一高电平信号，以控制所述计时器开启计时。

4.根据权利要求1所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述无源NFC芯片还包括放电开关，所述放电开关用于控制所述储能电路的供电电路的通断，所述放电开关与所述储能电路以及所述比较器的输出端电连接，所述比较器还用于在所述储能电路存储的电能的电压值高于所述基准电压时，输出第二高电平信号至放电开关，以使所述放电开关导通。

5.根据权利要求4所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述无源NFC芯片还包括处理器，所述处理器分别与所述比较器的输出端、所述计时器以及所述放电开关电连接，所述处理器用于根据所述比较器输出的低电平信号控制所述计时器开启计时，以及根据所述比较器输出的第二高电平信号控制所述放电开关导通。

6.根据权利要求1至5任一项所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述储能电路包括第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容和所述第二储能电容并联设置。

7.根据权利要求6所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述储能电路还包括ADC采样模块和第一切换开关，所述ADC采样模块与所述第一储能电容电连接，所述ADC采样模块用于检测所述第一储能电容的电压，所述第一切换开关连接于能量获取电路和第二储能电容之间，所述第一切换开关用于在所述ADC采样模块检测所述第一储能电容的电压高于电压阈值时，切换至与所述第二储能电容导通，以使所述能量获取电路能够向所述第二储能电容充电。

8.根据权利要求6所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述储能电路还包括第二切换开关，所述第二切换开关连接于所述第一储能电容和所述第二储能电容之间，所述第二切换开关用于在所述第一储能电容和所述第二储能电容之间循环切换，以使所述第一储能电容和所述第二储能电容交替供电。

9.一种无源电子设备，其特征在于，包括：

天线，所述天线用于与外部设备建立通信连接，以及采集所述外部设备发出的无线能量并产生电能；

无源NFC芯片，与所述天线电连接，所述无源NFC芯片用于与外部设备进行数据传输，其中，所述无源NFC芯片为权利要求1至8任一项所述的无源NFC芯片。

10.根据权利要求9所述的无源电子设备，其特征在于，所述天线包括第一子天线和第二子天线，所述第一子天线用于与外部设备建立通信连接，所述第二子天线用于采集所述外部设备发出的无线能量并产生电能。