JP2006228233A - 整流装置及び無線認証用タグ - Google Patents

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Abstract

【課題】倍電圧を印加することができ、過電圧による過電流が素子に流入するのを防止でき、より優れた駆動クロックを提供する整流装置及びこれを適用した無線認証用タグを提供すること。
【解決手段】本発明に係る整流装置は、受信されたRF信号により入力端I‐Iに誘起される入力電圧を充電する充電部130と、入力端に誘起された入力電圧と充電部130に充電された充電電圧との和に該当する和電圧を電源電圧に充電し、充電した電源電圧を放電しながら、外部電気素子に直流電源を提供する電源提供部160と、所定の第1のインターバルとの間には、入力端I‐Iに誘起される入力電圧が充電部に印加されるようにスイッチング動作を行い、所定の第2のインターバルとの間には、和電圧が電源提供部160に印加されるようにスイッチング動作を行うスイッチング部140と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、整流装置及びこれを適用した無線認証用タグに関し、さらに詳細には、倍電圧を印加できる整流装置及びこれを適用した無線認証用タグに関する。
無線技術が発達した現在、簡単には、先払いバスカードから駐車場出入証や研究所の出入カードに至るまで、種々の無線認証(Radio Frequency Identification、以下、「RFID」と記す。)システムが用いられている。
RFIDシステムは、RFIDリーダー(Reader)とRFIDタグ(Tag)とから構成され、RFIDタグは、ユーザの便宜及び使用用途によって、カードやステッカーなどの形態で多様に製造できる。無線認証手順は、基本的にRFIDリーダーとRFIDタグとの間のRF(Radio Frequency)信号交換により行われる。すなわち、RFIDタグに装着されたメモリに格納された認証に必要な情報をRF信号形態で出力すれば、RFIDリーダーがこれを受信して確認する手順からなる。
RFIDタグは、RFIDリーダーから受信したRF信号を利用して、必要な電源を充当しなければならない。一方、RF信号により誘起される電源は、交流電源であるため、これを直流電源に変換する整流装置がRFIDタグに装着されなければならない。
RFIDタグに装着される整流装置は、以下の事項を充たさなければならない。
まず、整流装置は、RFIDタグに受信されるRF信号の大きさが小さくて、誘起される交流電源の大きさが小さな場合であっても、比較的大きな大きさの直流電源をRFIDタグに装着された他の電気素子に提供できなければならない。
また、整流装置は、RFIDタグがRFIDリーダーに極めて近く位置して、大きさが極めて大きなRF信号が受信されることによって、誘起される交流電源の大きさが極めて大きい場合、RFIDタグに設けられた素子を破損させないための対策を講じておく必要があるである。
なお、整流装置は、RFIDタグに装着された電気素子のうち、駆動クロックを必要とする素子に、より優れた駆動クロックを提供できなければならない。
これらの条件を充たす整流装置の開発及び提供が熱望されている。
本発明は、前記の従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、倍電圧を印加でき、過電圧による過電流が素子に流入するのを防止でき、より優れた駆動クロックを提供する整流装置及びこれを適用した無線認証用タグを提供することにある。
前記の目的を達成する、本発明に係る整流装置は、受信されたRF(Radio Frequency)信号により入力端に誘起される入力電圧を充電する充電部と、前記入力端に誘起された前記入力電圧と前記充電部に充電された充電電圧との和に該当する和電圧を電源電圧に充電し、充電した前記電源電圧を放電しながら、外部電気素子に直流電源を提供する電源提供部と、所定の第1のインターバルの間には、前記入力端に誘起される前記入力電圧が前記充電部に印加されるようにスイッチング動作を行い、所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うスイッチング部とを備える。
そして、前記充電部は、前記入力端を構成する入力端子のうちのいずれか一つの端子に一方の端部が接続し、前記スイッチング部に他方の端部が接続した第1キャパシタを備え、前記電源提供部は、前記スイッチング部と電源出力端子と、に一方の端部が接続し、他方の端部が接地された第2キャパシタを備えることができる。
また、前記スイッチング部は、前記入力端子のうちの他の一つに一方の端部が接続し、前記充電部に他方の端部が接続した第1ショットキーダイオードと、前記充電部と前記第1ショットキーダイオードの他方と、に一方の端部が接続し、前記電源提供部と前記電源出力端子に他方の端部が接続した第2ショットキーダイオードと、を備えることができる。
そして、本発明に係る整流装置は、前記入力端に誘起された前記入力電圧が、所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記充電部に印加されないように、スイッチング動作を行う第1の保護部と、前記入力端に誘起された前記入力電圧が、所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記スイッチング部に印加されないように、スイッチング動作を行う第2の保護部と、をさらに備えることが好ましい。
また、前記第1の保護部は、一方の端部が接地され、前記入力端を構成する入力端子のうち、いずれかの端子と前記充電部とに他方の端部が接続した第4ショットキーダイオードを備え、前記第2の保護部は、一方の端部が接地され、前記入力端を構成する入力端子のうち、他の一つと前記スイッチング部とに他方の端部が接続した第5ショットキーダイオードを備えることができる。
そして、本発明に係る整流装置は、前記和電圧を利用して駆動クロックを生成し、生成された前記駆動クロックを前記外部電気素子に提供する駆動クロック提供部をさらに備え、前記スイッチング部は、前記所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部及び前記駆動クロック提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うことが好ましい。
そして、前記駆動クロック提供部は、前記スイッチング部と駆動クロック出力端子と、に一方の端部が接続し、他方の端部が接地された第3キャパシタを備え、前記スイッチング部は、前記入力端子のうち、他の一つに一方の端部が接続し、前記充電部に他方の端部が接続した第1ショットキーダイオードと、前記充電部と前記第1ショットキーダイオードとの他方の端部に一方の端部が接続し、前記電源提供部と前記電源出力端子とに他方の端部が接続した第2ショットキーダイオードと、前記充電部、前記第1ショットキーダイオードの他方の端部、及び前記第2ショットキーダイオードの一方の端部に一方の端部が接続し、前記駆動クロック提供部に他方の端部が接続した第3ショットキーダイオードと、を備えることができる。
一方、本発明に係る無線認証用リーダーとRF(Radio Frequency)信号を送受信する無線認証用タグにおいて、前記無線認証用リーダーから受信したRF信号により、入力端に誘起される入力電圧を充電する充電部と、前記入力端に誘起された前記入力電圧と前記充電部に充電された充電電圧との和に該当する和電圧を、電源電圧に充電し、充電された前記電源電圧を放電しながら、外部電気素子に直流電源を提供する電源提供部と、所定の第1のインターバルの間には、前記入力端に誘起される前記入力電圧が前記充電部に印加されるようにスイッチング動作を行い、所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うスイッチング部と、を備える。
そして、本発明に係る無線認証用タグは、前記入力端に誘起された前記入力電圧が所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記充電部に印加されないようにスイッチング動作を行う第1の保護部と、前記入力端に誘起された前記入力電圧が所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記スイッチング部に印加されないようにスイッチング動作を行う第2の保護部と、をさらに備えることが好ましい。
また、本発明に係る無線認証用タグは、前記和電圧を利用して駆動クロックを生成し、生成された前記駆動クロックを前記外部電気素子に提供する駆動クロック提供部をさらに備え、前記スイッチング部は、前記所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部及び前記駆動クロック提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うことが好ましい。
本発明によれば、RFIDタグに受信されるRF信号の大きさが弱くて、誘起される交流電源の大きさが小さな場合にも、比較的大きな直流電源をRFIDタグに装着された他の電気素子に提供できるという効果がある。
また、RFIDタグがRFIDリーダーと極めて近く位置して、大きさが極めて大きなRF信号が受信されることによって、誘起される交流電源の大きさが極めて大きい場合であっても、RFIDタグに設けられた素子を破損させないという効果がある。
また、RFIDタグに装着された電気素子のうち、駆動クロックを必要とする素子には、より優れた駆動クロックが提供されるという効果がある。
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図1は、本発明の一実施形態に係る整流装置のブロック図である。
本発明に係る整流装置は、無線認証用(Radio Frequency Identification:以下、「RFID」と記す。)タグに装着され、RFIDタグに設けられた他の電気素子に直流電源を提供する。電源提供時、本発明に係る整流装置は、RFIDリーダー(Reader)から受信したRF(Radio Frequency)信号により、誘起される入力電圧の倍電圧(double voltage)を提供できる。
また、本発明に係る整流装置は、入力電圧として過電圧が誘起された場合、その過電圧による過電流が素子に流入するのを防止できる。それだけでなく、本発明に係る整流装置は倍電圧を利用してより優れた駆動クロックを生成することができる。
図1に示すように、本発明に係る整流装置は、第1の保護部110、第2の保護部120、充電部130、スイッチング部140、駆動クロック提供部150、及び電源提供部160を備える。
本発明に係る整流装置の入力端I‐Iには、RFIDリーダーから受信したRF信号により入力電圧が誘起される。そして、駆動クロック出力端子Oでは、駆動クロックが出力され、電源出力端子Oでは、直流電源が出力される。出力される駆動クロックと直流電源は、それぞれ異なる電気素子に印加される。
第1の保護部110は、入力端I‐Iに過電圧が誘起されれば、その過電圧が後述する充電部130に印加されないようスイッチング動作を行う。そして、第2の保護部120は、入力端I‐Iに過電圧が誘起されると、その過電圧が後述するスイッチング部140に印加されないようにスイッチング動作を行う。
第1の保護部110と第2の保護部120とは、入力電圧として過電圧が誘起された場合、過電圧による過電流が他の素子に流入しないようにすることで他の素子を保護する。
充電部130は、入力端I‐Iに誘起された入力電圧を充電する。そして、充電部130は、充電電圧をスイッチング部140を介して後述する駆動クロック提供部150と電源提供部160に提供する。
駆動クロック提供部150は、入力端I‐Iに誘起された入力電圧と充電部130に充電された充電電圧との和に該当する電圧(以下、「和電圧」と記す。)(入力電圧+充電電圧)を利用して、駆動クロックを生成する。
充電部130の充電電圧が入力電圧と同一である場合、駆動クロックの電圧は、入力電圧の2倍となる。そして、駆動クロック提供部150は、生成される駆動クロックを駆動クロック出力端子Oを介して外部電気素子に提供する。
電源提供部160は、和電圧を電源電圧に充電する。そして、電源提供部160は、充電した電源電圧を放電しながら、電源出力端子Oを介して外部電気素子に直流電源を提供する。
スイッチング部140は、「第1のインターバル」との間では、入力電圧が充電部130に印加されるようスイッチング動作を行い、「第2のインターバル」との間では、和電圧が駆動クロック提供部150と電源提供部160とに印加されるようスイッチング動作を行う。
ここで、「第1のインターバル」とは、入力端I‐Iに負の入力電圧が誘起される区間を意味し、「第2のインターバル」とは、入力端I‐Iに正の入力電圧が誘起される区間を意味する。
以下、本発明に係る整流装置の回路的構成に対して、図2に基づいて詳細に説明する。なお、図2は、図1に示した整流装置の回路図である。
図2に示すように、第1の保護部110は、一方の端部が接地され、第1入力端子IとキャパシタC30に他方の端部が接続したショットキーダイオード(Schottky diode)D10で具現される。そして、第2の保護部120は、一方の端部が接地され、第2入力端子IとショットキーダイオードD41とに他方の端部が接続したショットキーダイオードD20で具現される。本発明で用いるショットキーダイオードは、金属と半導体の接合面で生じる整流作用(ショットキー効果)を利用したダイオードであればどのようなものでも好適に用いることができる。なお、図2に示す第1入力端子Iと第2入力端子Iが入力端I‐Iを構成する。
充電部130は、第1入力端子IとショットキーダイオードD10とに一方の端部が接続し、ショットキーダイオードD41に他方の端部が接続したキャパシタC30で具現される。
スイッチング部140は、3つのショットキーダイオードD41、ショットキーダイオードD42、ショットキーダイオードD43で具現される。
ショットキーダイオードD41は、IとショットキーダイオードD20とに一方の端部が接続し、キャパシタC30、ショットキーダイオードD42、ショットキーダイオードD43に他方の端部が接続している。
そして、ショットキーダイオードD42は、キャパシタC30、ショットキーダイオードD41、ショットキーダイオードD43に一方の端部が接続し、キャパシタC60と電源出力端子Oとに他方の端部が接続している。
また、ショットキーダイオードD43は、キャパシタC30、ショットキーダイオードD41、ショットキーダイオードD42に一方の端部が接続し、キャパシタC50と駆動クロック出力端子Oとに他方の端部が接続している。
駆動クロック提供部150は、ショットキーダイオードD43と駆動クロック出力端子Oとに一方の端部が接続し、他方の端部が接地されたキャパシタC50で具現される。
そして、電源提供部160は、ショットキーダイオードD42と電源出力端子Oとに一方の端部が接続し、他方の端部が接地されたキャパシタC60で具現される。
以下、本発明に係る整流装置の回路的動作に対して図2に基づいて詳細に説明するが、入力端I‐Iには、図3に示したような交流の入力電圧Vが誘起されると仮定する。なお、図3は、本整流装置に誘起される入力電圧の一例を示した図である。
まず、負の入力電圧Vが誘起される第1のインターバルTの間には、ショットキーダイオードD41がオン(ON)となって、キャパシタC30には、入力電圧Vが充電される。
一方、正の入力電圧Vが誘起される第2のインターバルTの間には、ショットキーダイオードD41は、オフ(OFF)となり、ショットキーダイオードD42とショットキーダイオードD43とは、オンとなる。したがって、和電圧(入力電圧V+キャパシタC30に充電された入力電圧V=2V)が、キャパシタC50とキャパシタC60とに提供される。したがって、キャパシタC50には、和電圧2Vが充電され、キャパシタC60にも和電圧2Vが充電される。
また、負の入力電圧Vが誘起される第1のインターバルTになれば、ショットキーダイオードD41がオンとなるので、充電した入力電圧VがキャパシタC30に再び充電される。このとき、キャパシタC50は、充電された和電圧2Vを放電し、キャパシタC60もまた充電された和電圧2Vを放電する。
キャパシタC50が和電圧2Vの充電と放電を繰り返すと、駆動クロック出力端子Oでは、駆動クロックが出力されるようになり、駆動クロックの電圧は、和電圧2Vである。駆動クロックの電圧が和電圧2Vで入力電圧Vの2倍であるため、雑音により駆動クロックが損傷されるのを減少できる。
一方、キャパシタC60は、キャパシタC50に比べて容量の大きなキャパシタで具現することが好ましい。すると、キャパシタC60が和電圧2Vの充電と放電を繰り返す場合において、電源出力端子Oから直流電源が出力されるためである。出力される直流電源の電圧は、和電圧2Vである。これにより、本発明に係る整流装置が提供する直流電源の電圧は、本発明に係る整流装置に誘起された入力電圧Vの2倍となる。
仮に、入力端I‐Iに極めて高い正の入力電圧Vが誘起された場合、それにより発生される過電流は、ショットキーダイオードD10を介して接地端に向かうようになる。また、入力端I‐Iに極めて高い負の入力電圧Vが誘起される場合、それにより発生される過電流は、ショットキーダイオードD20を介して接地端に向かうようになる。すなわち、ショットキーダイオードD10とショットキーダイオードD20とは、静電気放電(ESD:Electro-Static Discharge)の保護機能を行うものである。
本発明は前記した特定の実施形態に限定されるものではない。実際、当業者であれば、前記の説明に基づき、特許請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱することなく、本発明の実施形態に対し、種々の変更及び修正を施すことが可能であろう。従って、そのような変更及び修正は当然に、本発明の技術的範囲に含まれるべきである。
本発明の一実施形態に係る倍電圧を印加できる整流装置のブロック図である。 図1に示した整流装置の回路図である。 本整流装置に誘起される入力電圧の一例を示した図である。
符号の説明
‐I 入力端
第1入力端子
第2入力端子
110 第1の保護部
120 第2の保護部
130 充電部
140 スイッチング部
150 駆動クロック提供部
160 電源提供部
30,C50,C60 キャパシタ
10,D20,D41,D42,D43 ショットキーダイオード
駆動クロック出力端子
電源出力端子
負の入力電圧
入力電圧

Claims (10)

  1. 受信されたRF信号により入力端に誘起される入力電圧を充電する充電部と、
    前記入力端に誘起された前記入力電圧と前記充電部に充電された充電電圧との和に該当する和電圧を電源電圧に充電し、充電した前記電源電圧を放電しながら、外部電気素子に直流電源を提供する電源提供部と、
    所定の第1のインターバルの間には、前記入力端に誘起される前記入力電圧が前記充電部に印加されるようにスイッチング動作を行い、所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うスイッチング部と、
    を備えることを特徴とする整流装置。
  2. 前記充電部は、
    前記入力端を構成する入力端子のうちのいずれか一つの端子に一方の端部が接続し、前記スイッチング部に他方の端部が接続した第1キャパシタを備え、
    前記電源提供部は、
    前記スイッチング部と電源出力端子と、に一方の端部が接続し、他方の端部が接地された第2キャパシタを備えることを特徴とする請求項1に記載の整流装置。
  3. 前記スイッチング部は、
    前記入力端子のうちの他の一つに一方の端部が接続し、前記充電部に他方の端部が接続した第1ショットキーダイオードと、
    前記充電部と前記第1ショットキーダイオードの他方と、に一方の端部が接続し、前記電源提供部と前記電源出力端子に他方の端部が接続した第2ショットキーダイオードと、
    を備えることを特徴とする請求項2に記載の整流装置。
  4. 前記入力端に誘起された前記入力電圧が、所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記充電部に印加されないように、スイッチング動作を行う第1の保護部と、
    前記入力端に誘起された前記入力電圧が、所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記スイッチング部に印加されないように、スイッチング動作を行う第2の保護部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の整流装置。
  5. 前記第1の保護部は、
    一方の端部が接地され、前記入力端を構成する入力端子のうち、いずれかの端子と前記充電部とに他方の端部が接続した第4ショットキーダイオードを備え、
    前記第2の保護部は、
    一方の端部が接地され、前記入力端を構成する入力端子のうち、他の一つと前記スイッチング部とに他方の端部が接続した第5ショットキーダイオードを備えることを特徴とする請求項4に記載の整流装置。
  6. 前記和電圧を利用して駆動クロックを生成し、生成された前記駆動クロックを前記外部電気素子に提供する駆動クロック提供部をさらに備え、
    前記スイッチング部は、
    前記所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部及び前記駆動クロック提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うことを特徴とする請求項1に記載の整流装置。
  7. 前記駆動クロック提供部は、
    前記スイッチング部と駆動クロック出力端子と、に一方の端部が接続し、他方の端部が接地された第3キャパシタを備え、
    前記スイッチング部は、
    前記入力端子のうち、他の一つに一方の端部が接続し、前記充電部に他方の端部が接続した第1ショットキーダイオードと、
    前記充電部と前記第1ショットキーダイオードとの他方の端部に一方の端部が接続し、前記電源提供部と前記電源出力端子とに他方の端部が接続した第2ショットキーダイオードと、
    前記充電部、前記第1ショットキーダイオードの他方の端部、及び前記第2ショットキーダイオードの一方の端部に一方の端部が接続し、前記駆動クロック提供部に他方の端部が接続した第3ショットキーダイオードと、
    を備えることを特徴とする請求項6に記載の整流装置。
  8. 無線認証用リーダーとRF信号を送受信する無線認証用タグにおいて、
    前記無線認証用リーダーから受信したRF信号により、入力端に誘起される入力電圧を充電する充電部と、
    前記入力端に誘起された前記入力電圧と前記充電部に充電された充電電圧との和に該当する和電圧を、電源電圧に充電し、充電された前記電源電圧を放電しながら、外部電気素子に直流電源を提供する電源提供部と、
    所定の第1のインターバルの間には、前記入力端に誘起される前記入力電圧が前記充電部に印加されるようにスイッチング動作を行い、所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うスイッチング部と、
    を備えることを特徴とする無線認証用タグ。
  9. 前記入力端に誘起された前記入力電圧が所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記充電部に印加されないようにスイッチング動作を行う第1の保護部と、
    前記入力端に誘起された前記入力電圧が所定レベルを超過したときに、前記入力電圧が前記スイッチング部に印加されないようにスイッチング動作を行う第2の保護部と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の無線認証用タグ。
  10. 前記和電圧を利用して駆動クロックを生成し、生成された前記駆動クロックを前記外部電気素子に提供する駆動クロック提供部をさらに備え、
    前記スイッチング部は、
    前記所定の第2のインターバルの間には、前記和電圧が前記電源提供部及び前記駆動クロック提供部に印加されるようにスイッチング動作を行うことを特徴とする請求項8に記載の無線認証用タグ。
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