CN219611786U - 无源nfc芯片及无源电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开一种无源NFC芯片及无源电子设备，包括能量获取电路，用于与天线配合采集外部设备发出的无线能量并产生电能；能量存储器，用于存储电能；第一比较器，第一比较器的两个输入端分别输入第一基准电压和能量存储器的电能，用于在能量存储器的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至第一驱动电路，以启动第一驱动电路；第二比较器，第二比较器的两个输入端分别输入第二基准电压和能量存储器的电能，用于在能量存储器的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至第二驱动电路，以启动第二驱动电路，第二基准电压高于所述第一基准电压，通过分阶段启动第一驱动电路和第二驱动电路，缩短无源NFC芯片的启动时间。

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。

为了节约电量消耗，无源NFC芯片在不需要进行数据传输时通常会下电以进入深度待机状态，而当需要数据传输时，则需要唤醒并启动无源NFC芯片，进而使无源NFC芯片恢复至正常工作状态。现有技术中，无源NFC芯片需要较长的时间才能启动并恢复至正常工作常态，从而影响用户使用。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，以解决现有技术中无源NFC芯片启动时间长而影响用户使用的问题。

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；

能量存储器，与所述能量获取电路连接，所述能量存储器用于存储所述电能；

第一比较器，所述第一比较器的两个输入端分别输入第一基准电压和所述能量存储器的电能，所述第一比较器用于在所述能量存储器的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至第一驱动电路，以启动所述第一驱动电路；

第二比较器，所述第二比较器的两个输入端分别输入第二基准电压和所述能量存储器的电能，所述第二比较器用于在所述能量存储器的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至第二驱动电路，以启动所述第二驱动电路，其中所述第二基准电压高于所述第一基准电压。

在一些实施例中，所述无源NFC芯片还包括第一开关，所述第一开关与所述能量存储器、所述第一比较器的输出端以及所述第一驱动电路连接，所述第一开关用于根据所述第一比较器输出的第一高电平信号控制所述能量存储器与所述第一驱动电路的导通。

在一些实施例中，所述无源NFC芯片还包括第二开关，所述第二开关与所述能量存储器、所述第二比较器的输出端以及所述第二驱动电路连接，所述第二开关用于根据所述第二比较器输出的第二高电平信号控制所述能量存储器与所述第二驱动电路的导通。

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第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端、所述第一驱动电路以及所述第二驱动电路连接，所述处理器用于根据所述第一高电平信号控制所述第一驱动电路启动，以及根据所述第二高电平信号控制所述第二驱动电路启动。

在一些实施例中，所述处理器与所述第一开关和所述第二开关连接，所述处理器还用于根据所述第一高电平信号控制所述第一开关导通，以及根据所述第二高电平信号控制所述第二开关导通。

在一些实施例中，所述第一开关和所述第二开关均为场效应管。

在一些实施例中，所述能量存储器包括多个电容器，多个所述电容器并联设置。

在一些实施例中，所述能量存储器包括独立设置的第一电容器和第二电容器，所述第一比较器的两个输入端分别输入第一基准电压和所述第一电容器的电能，所述第一比较器用于在所述第一电容器的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至第一驱动电路，以启动所述第一驱动电路；所述第二比较器的两个输入端分别输入第二基准电压和所述第二电容器的电能，所述第二比较器用于在所述第二电容器的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至第二驱动电路，以启动所述第二驱动电路。

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，由于第一比较器的两个输入端分别输入第一基准电压和能量存储器的电能，当能量存储器的电压值高于第一基准电压时，第一比较器的输出端输出第一高电平信号至第一驱动电路，以启动第一驱动电路，第二比较器的两个输入端分别输入第二基准电压和能量存储器的电能，当能量存储器的电压值高于第二基准电压时，第二比较器的输出端输出第二高电平信号至第二驱动电路，以启动第二驱动电路，其中第二基准电压高于第一基准电压，因此可以根据能量存储器存储的电能的不同电压值，分阶段启动第一驱动电路和第二驱动电路，可以缩短无源NFC芯片的启动时间，从而提高无源NFC芯片唤醒速率。

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，以解决现有技术中无源NFC芯片启动时间长而影响用户使用的问题。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、能量存储器20、第一比较器31以及第二比较器32。

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；能量存储器20与能量获取电路10电连接，能量存储器20用于存储所述电能；第一比较器31的两个输入端分别输入第一基准电压和能量存储器20的电能，第一比较器31用于在能量存储器20存储的电能的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至第一驱动电路41，以启动第一驱动电路41；第二比较器32的两个输入端分别输入第二基准电压和能量存储器20的电能，第二比较器32用于在能量存储器20存储的电能的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至第二驱动电路42，以使第二驱动电路42导通，其中，第二基准电压高于第一基准电压。基于此，本申请可以根据能量存储器20存储的电能的不同电压值，分阶段启动第一驱动电路41和第二驱动电路42，可以缩短无源NFC芯片100的启动时间，从而提高无源NFC芯片100的唤醒速率。

本申请中的天线210可以为NFC接收天线，NFC接收天线可以与外部设备如移动终端的NFC发射天线进行配合，以从外部设备获取能量。即无源NFC芯片100和NFC接收天线基于NFC技术从外部设备中获取能量。

需要说明的是，能量获取电路10通过天线210获取的电能可以存储到能量存储器20中，能量存储器20为无源NFC芯片100供电。当无源NFC芯片100在不需要进行数据传输时通常会下电以进入深度待机状态，以节约电能，而当需要数据传输时，通常需要能量存储器20给无源NFC芯片100进行供电，以唤醒并启动无源NFC芯片100，使其进入工作状态。

其中，无源NFC芯片100的启动电路包括第一驱动电路41和第二驱动电路42。示例性的，第一驱动电路41主要是用来驱动内部电路，比如内核、通信模块等；第二驱动电路42主要是用来驱动外部电路，例如无源NFC锁的电机、电子纸刷新显示等。需要说明的是，第二驱动电路42启动所需要的电压值要高于第一驱动电路41启动需要的电压值，也即第二驱动电路42需要较高的供电电压才能被启动。

本申请实施例中，能量存储器20分别与第一比较器31的输入端和第二比较器32的输入端连接，当能量存储器20存储的电能的电压值高于第一基准电压时，第一比较器31的输出端输出第一高电平信号至第一驱动电路41，即能量存储器20的电压值高于第一驱动电路41启动所需要的电压值，第一驱动电路41根据比较器输出的第一高电平信号启动，此时第二驱动电路42因启动电压不足仍处于下电状态。

由于能量获取电路10通过天线210获取的电能可以存储于能量存储器20中，从而使得能量存储器20的电压值升高，当能量存储器20存储的电能的电压值高于第二基准电压时，第二比较器32的输出端输出第二高电平信号至第二驱动电路42，即能量存储器20的电压值高于第二驱动电路42启动所需要的电压值，第二驱动电路42根据比较器输出的第二高电平信号启动，此时无源NFC芯片100可以正常工作。因此，本申请中的无源NFC芯片100可以根据能量存储器20存储的电能的不同电压值，分阶段启动第一驱动电路41和第二驱动电路42，从而缩短无源NFC芯片100的启动时间，提高无源NFC芯片100唤醒速率。

请继续参考图1，其中，无源NFC芯片100还包括第一开关51，第一开关51分别与能量存储器20、第一比较器31的输出端以及第一驱动电路41连接，第一开关51用于控制能量存储器20与第一驱动电路41之间的通断。可以理解的，当第一开关51导通时，能量存储器20可以向第一驱动电路41供电；当第一开关51关断时，能量存储器20与第一驱动电路41断开。需要说明的是，当能量存储器20存储的电能的电压值高于第一基准电压时，第一比较器31的输出端输出第一高电平信号至第一开关51，以使第一开关51导通，能量存储器20可以向第一驱动电路41供电，第一驱动电路41启动；否则第一比较器31的输出端输出低电平信号至第一开关51，以使第一开关51关断，能量存储器20与第一驱动电路41断开。

在一些实施例中，无源NFC芯片100还包括第二开关52，第二开关52分别与能量存储器20、第二比较器32的输出端以及第二驱动电路42连接，第二开关52用于控制能量存储器20与第二驱动电路42之间的通断。可以理解的，当第二开关52导通时，能量存储器20可以向第二驱动电路42供电；当第二开关52关断时，能量存储器20与第二驱动电路42断开。需要说明的是，当能量存储器20存储的电能的电压值高于第二基准电压时，第二比较器32的输出端输出第二高电平信号至第二开关52，以使第二开关52导通，能量存储器20可以向第二驱动电路42供电，第二驱动电路42启动；否则第二比较器32的输出端输出低电平信号至第二开关52，以使第二开关52关断，能量存储器20与第二驱动电路42断开。

在一些实施例中，第一开关51和第二开关52可优选如MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)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信号还包括处理器60，处理器60分别与第一比较器31的输出端、第二比较器32的输出端、第一驱动电路41以及第二驱动电路42连接。第一比较器31在能量存储器20存储的电能的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至处理器60，处理器60根据第一高电平信号控制第一驱动电路41启动；第二比较器32在能量存储器20存储的电能的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至处理器60，处理器60还可以根据第二高电平信号控制第一驱动电路41启动。即根据能量存储器20的电压值高低，处理器60可以分阶段启动第一驱动电路41和第二驱动电路42，从而缩短无源NFC芯片100的启动时间，提高无源NFC芯片100的唤醒速率。

其中，处理器60还与第一开关51和第二开关52连接，处理器60用于根据第一高电平信号控制第一开关51导通，以使能量存储器20通过第一开关51向第一启动电路供电。同时，处理器60还用于根据第二高电平信号控制第二开关52导通，以使能量存储器20通过第二开关52向第二启动电路供电。

在一些实施例中，能量存储器20包括多个电容器，且多个电容器并联设置。其中，每个电容器的具体电容值可以根据实际需要进行选择，容量越大的电容器可存储的电能越多，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。

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。在该实施例中，能量存储器20包括独立设置的第一电容器21和第二电容器22，第一比较器31的两个输入端分别输入第一基准电压和第一电容器21的电能，第一比较器31用于在第一电容器21存储的电能的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至第一驱动电路41，以使第一驱动电路41导通；第二比较器32的两个输入端分别输入第二基准电压和第二电容器22的电能，第二比较器32用于在第二电容器22存储的电能的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至第二驱动电路42，以使第二驱动电路42导通。

可以理解的是，由于第一电容器21和第二电容器22独立设置，能量获取电路10可以分别向第一电容器21和第二电容器22充电，第一电容器21存储的电能用于启动第一驱动电路41，第二电容器22存储的电能用于启动第二驱动电路42。当第一电容器21存储的电能的电压值高于第一基准电压时，第一比较器31的输出端输出第一高电平信号至第一开关51和第一启动电路，第一开关51导通，第一电容器21向第一启动电路供电，此时第一启动电路导通；当第二电容器22存储的电能的电压值高于第二基准电压时，第二比较器32的输出端输出第二高电平信号至第二开关52和第二启动电路，第二开关52导通，第二电容器22向第二启动电路供电，此时第二启动电路导通。

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包括第一天线211和第二天线212，其中第一天线211用于与外部设备建立通信连接，第二天线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，通过使用第一天线211与外部设备建立通信连接，使用第二天线212采集外部设备发出的无线能量，可以对第一天线211和第二天线212分别进行优化，在保证第一天线211的通信性能的前提下，尽可能的提高第二天线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芯片及无源电子设备，由于第一比较器的两个输入端分别输入第一基准电压和能量存储器的电能，当能量存储器存储的电能的电压值高于第一基准电压时，第一比较器的输出端输出第一高电平信号至第一驱动电路，以启动第一驱动电路，第二比较器的两个输入端分别输入第二基准电压和能量存储器的电能，当能量存储器存储的电能的电压值高于第二基准电压时，第二比较器的输出端输出第二高电平信号至第二驱动电路，以启动第二驱动电路，其中第二基准电压高于第一基准电压，因此可以根据能量存储器存储的电能的不同电压值，分阶段启动第一驱动电路和第二驱动电路，可以缩短无源NFC芯片的启动时间，从而提高无源NFC芯片唤醒速率。

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；

能量存储器，与所述能量获取电路连接，所述能量存储器用于存储所述电能；

第一比较器，所述第一比较器的两个输入端分别输入第一基准电压和所述能量存储器的电能，所述第一比较器用于在所述能量存储器的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至第一驱动电路，以启动所述第一驱动电路；

第二比较器，所述第二比较器的两个输入端分别输入第二基准电压和所述能量存储器的电能，所述第二比较器用于在所述能量存储器的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至第二驱动电路，以启动所述第二驱动电路，其中所述第二基准电压高于所述第一基准电压。

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芯片还包括第一开关，所述第一开关与所述能量存储器、所述第一比较器的输出端以及所述第一驱动电路连接，所述第一开关用于根据所述第一比较器输出的第一高电平信号控制所述能量存储器与所述第一驱动电路的导通。

3.根据权利要求2所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述无源NFC芯片还包括第二开关，所述第二开关与所述能量存储器、所述第二比较器的输出端以及所述第二驱动电路连接，所述第二开关用于根据所述第二比较器输出的第二高电平信号控制所述能量存储器与所述第二驱动电路的导通。

4.根据权利要求3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第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端、所述第一驱动电路以及所述第二驱动电路连接，所述处理器用于根据所述第一高电平信号控制所述第一驱动电路启动，以及根据所述第二高电平信号控制所述第二驱动电路启动。

5.根据权利要求4所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述处理器与所述第一开关和所述第二开关连接，所述处理器还用于根据所述第一高电平信号控制所述第一开关导通，以及根据所述第二高电平信号控制所述第二开关导通。

6.根据权利要求3所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关均为场效应管。

7.根据权利要求1至6任一项所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述能量存储器包括多个电容器，多个所述电容器并联设置。

8.根据权利要求1所述的无源NFC芯片，其特征在于，所述能量存储器包括独立设置的第一电容器和第二电容器，所述第一比较器的两个输入端分别输入第一基准电压和所述第一电容器的电能，所述第一比较器用于在所述第一电容器的电压值高于第一基准电压时，输出第一高电平信号至第一驱动电路，以启动所述第一驱动电路；所述第二比较器的两个输入端分别输入第二基准电压和所述第二电容器的电能，所述第二比较器用于在所述第二电容器的电压值高于第二基准电压时，输出第二高电平信号至第二驱动电路，以启动所述第二驱动电路。

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。