JP2019528672A - 低電力磁気セキュア伝送のための回路およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年8月28日に出願された米国特許出願第15/688,682号明細書と、2016年8月29日に出願された米国仮特許出願第62/380,962号明細書と、2017年4月5日に出願された米国仮特許出願第62/481,864号明細書とに基づく優先権を主張し、これらの内容が、全体において、すべての目的について、参照により本明細書に援用される。
本発明の諸態様によれば、磁気データを伝送するためのシステムは、第1出力および第2出力を駆動する回路と、制御信号に応じ、コイルを介して第1出力を第2出力に結合するスイッチとを含む。スイッチは制御信号を受信し、制御信号に応じて第1出力をコイルに結合する。コイルの反対側は第2出力に結合される。
‐MSTドライバ回路330のLX端子から流れ出てインダクタ344の第1リードに流れ込む電流を表すIBUCKに対する波形と、
‐FET353〜356の各ゲートを駆動するためにMSTコントローラ357によってそれぞれ提供される信号VGS1、VGS2、VGS3およびVGS4と、
‐MSTコイル310を通る電流をブロックするためにMSTコントローラ357によって提供される信号VGSBLOCKと、
‐MST IN端子に提供される電圧に対応する信号VC2と、
‐MSTコイル310を通る電流およびMSTコイル310によって放射される磁界に対応するICOILと、
を含む。図4は動作領域を3つ含む。すなわち、ソフトスタート(TSoft_Start)と、これに続くビット0およびビット1の伝送である。
‐ドライバ回路のVBATT端子に供給される電圧を表すVBATTに対する波形と、
‐MSTコントローラによる、FET531および532の各ゲートを駆動するための信号VGS1およびVGS2と、
‐FET533およびシャント抵抗器535と、FET534およびシャント抵抗器537との動作をそれぞれ制御するために用いられる信号IQREF3およびIQREF4と、
‐端子AC1およびAC2をそれぞれ通って流れ出る電流に対応するIQ3およびIQ4と、
‐MSTコイル510を通る電流およびMSTコイル510によって放射される磁界に対応するICOILと、
を含む。図6は動作領域を3つ含む。すなわち、ソフトスタート(TSoft_Start)と、これに続くビット0およびビット1の伝送である。Reは、MSTコイル410のコイル抵抗と、ドライバ回路の全スイッチ抵抗との和に対応し、MSTコイル510を通る電流の大きさが最大値VBATT/Reに達するようになっている。
Claims (28)
- 磁界を放射するためのシステムであって、
電圧を出力するためのバックコンバータと、
前記バックコンバータが出力する前記電圧に結合されるドライバであって、前記ドライバは、フルブリッジドライバに結合されるブリッジを介して第1インダクタを通る電流の極性を制御するよう構成される、ドライバと、
前記ドライバを保護するように構成される過電圧保護回路と、
を備える、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記バックコンバータは、
第1回路ノードにバッテリを結合するよう構成される第1スイッチと、
前記第1回路ノードとグランドとの間に結合される第2スイッチと、
前記第1回路ノードに結合される第1リードを持つ第2インダクタと、
前記第2インダクタの第2リードに結合される第1リード、および、グランドに結合される第2リードを持つコンデンサと、
前記バックコンバータに充電モードと放電モードとを交互にさせるために、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御するよう構成される、コントローラと、
を備え、
前記バックコンバータが出力する前記電圧は、前記コンデンサの前記第1リードにおいて提供される、システム。 - 請求項2に記載のシステムであって、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチはMOSFETである、システム。
- 請求項2に記載のシステムであって、前記コントローラは、さらに、前記バックコンバータの電圧変化レートを調節するよう構成される、システム。
- 請求項1に記載のシステムであって、
前記ドライバは、
前記バックコンバータが出力する前記電圧と、第1回路ノードとの間に結合される、第1スイッチと、
前記バックコンバータが出力する前記電圧と、第2回路ノードとの間に結合される、第2スイッチと、
前記第1回路ノードとグランドとの間に結合される、第3スイッチと、
前記第2回路ノードとグランドとの間に結合される、第4スイッチと、
前記第1〜第4スイッチを制御するよう構成されるコントローラと、
を備え、
前記第1回路ノードは、前記過電圧保護回路を介して前記第1インダクタの第1リードに結合され、
前記第2回路ノードは、前記第1インダクタの第2リードに結合される、
システム。 - 請求項5に記載のシステムであって、前記第1スイッチ、第2スイッチ、第3スイッチおよび第4スイッチはMOSFETである、システム。
- 請求項5に記載のシステムであって、前記コントローラは、さらに、前記第1インダクタを通る電流のスルーレートを調節するために、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチを通る電流を制御するよう構成される、システム。
- 請求項5に記載のシステムであって、スルーレート回路が前記第3スイッチおよび前記第4スイッチに結合される、システム。
- 請求項8に記載のシステムであって、前記スルーレート回路が生成する前記スルーレートはプログラム可能である、システム。
- 請求項5に記載のシステムであって、前記コントローラは、さらに、前記磁界を用いてデータが伝送される前に、前記バックコンバータが出力する前記電圧と、前記第1インダクタを通る電流とを、前記バックコンバータがランプアップできるようにするために、前記フルブリッジドライバをソフトスタートモードで動作させるよう構成される、システム。
- 請求項1に記載のシステムであって、
前記過電圧保護回路は、
第1スイッチと、
第2スイッチと、
共用制御信号を用いて、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御するよう構成される、コントローラと、
を備え、
前記第1スイッチは、前記第1インダクタの第1リードと、前記第2スイッチとの間に結合され、
前記第2スイッチは、前記第1スイッチと前記フルブリッジドライバとの間に結合される、
システム。 - 請求項11に記載のシステムであって、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチはMOSFETである、システム。
- インダクタのためのドライバ回路であって、前記回路は、
電圧を出力するためのバックコンバータと、
前記バックコンバータが出力する前記電圧に結合されるフルブリッジドライバであって、前記フルブリッジドライバに結合される第1インダクタを通る電流の極性を制御するよう構成される、フルブリッジドライバと、
前記フルブリッジドライバを保護するよう構成される過電圧保護回路と、
を備える、ドライバ回路。 - 請求項13に記載の回路であって、
前記バックコンバータは、
バッテリを第1回路ノードに結合するよう構成される第1スイッチと、
前記第1回路ノードとグランドとの間に結合される第2スイッチと、
前記バックコンバータに充電モードと放電モードとを交互にさせるために、前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御するよう構成される、コントローラと、
を備え、
前記第1回路ノードは、第2インダクタおよびコンデンサが直列接続されたものに結合されるよう構成され、
前記バックコンバータが出力する前記電圧は、前記第2インダクタと前記コンデンサとの間に結合されるよう構成される第2回路ノードにおいて提供される、
回路。 - 請求項14に記載の回路であって、前記コントローラは、さらに、前記バックコンバータの電圧変化レートを調節するよう構成される、回路。
- 請求項13に記載の回路であって、
前記フルブリッジドライバは、
前記バックコンバータが出力する前記電圧と、第1回路ノードとの間に結合される、第1スイッチと、
前記バックコンバータが出力する前記電圧と、第2回路ノードとの間に結合される、第2スイッチと、
前記第1回路ノードとグランドとの間に結合される、第3スイッチと、
前記第2回路ノードとグランドとの間に結合される、第4スイッチと、
前記第1〜第4スイッチを制御するよう構成されるコントローラと、
を備え、
前記第1回路ノードは、前記過電圧保護回路を介して、前記第1インダクタの第1リードに結合され、
前記第2回路ノードは、前記第1インダクタの第2リードに結合される、
回路。 - 請求項16に記載の回路であって、前記コントローラは、さらに、前記第1インダクタを通る電流のスルーレートを調節するために、前記第3スイッチおよび前記第4スイッチを通る電流を制御するよう構成される、回路。
- 請求項16に記載の回路であって、前記コントローラは、さらに、磁界を用いてデータが伝送される前に、前記バックコンバータが出力する前記電圧と、前記第1インダクタを通る電流とを、前記バックコンバータがランプアップできるようにするために、前記フルブリッジドライバをソフトスタートモードで動作させるよう構成される、回路。
- 請求項13に記載の回路であって、
前記過電圧保護回路は、
第1スイッチと、
第2スイッチと、
共用制御信号を用いて前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御するよう構成されるコントローラと、
を備え、
前記第1スイッチは、前記第1インダクタの第1リードと、前記第2スイッチとの間に結合され、
前記第2スイッチは、前記第1スイッチと前記フルブリッジドライバとの間に結合される、
回路。 - インダクタのためのドライバ回路であって、前記回路は、
入力電圧をインダクタの第1リードに結合するための第1スイッチと、
前記入力電圧を前記インダクタの第2リードに結合するための第2スイッチと、
前記インダクタの前記第1リードとグランドとの間に結合される第3スイッチと、
前記インダクタの前記第2リードとグランドとの間に結合される第4スイッチと、
前記第3スイッチを通る第1電流と、第1基準電流とに基づき、前記第3スイッチを制御するための第1増幅器と、
前記第4スイッチを通る第2電流と、第2基準電流とに基づき、前記第4スイッチを制御するための第2増幅器と、
前記第1スイッチ、前記第2スイッチ、前記第1閾値および前記第2閾値を制御するためのコントローラと、
を備える、ドライバ回路。 - 請求項20に記載の回路であって、前記回路は、
第1抵抗器および第5スイッチが直列接続されたものであって、前記第1抵抗器および第5スイッチが直列接続されたものは、前記第3スイッチと並列に接続される、第1抵抗器および第5スイッチが直列接続されたものと、
第2抵抗器および第6スイッチが直列接続されたものであって、前記第2抵抗器および第6スイッチが直列接続されたものは、前記第4スイッチと並列に接続される、第2抵抗器および第6スイッチが直列接続されたものと、
を備え、
前記第5スイッチは、前記第1増幅器によって制御され、
前記第6スイッチは、前記第2増幅器によって制御される、
回路。 - 請求項20に記載の回路であって、前記コントローラは、さらに、
前記インダクタを通る電流における極性変化の間、前記第1基準電流および前記第2基準電流をランプし、
前記第1閾値および前記第2閾値の前記ランプを、互いに対してスタガリングさせる
ように構成される、回路。 - 第1出力および第2出力を駆動するドライバ回路と、
コイルであって、前記コイルを通る電流を前記ドライバ回路が制御信号に応じて駆動するように、前記第1出力と前記第2出力との間に結合されるコイルと、
前記ドライバ回路に結合されるプログラム可能なスルー回路と、
を備える、システム。 - 請求項23に記載のシステムであって、前記第1出力と前記コイルとの間に結合されるスイッチをさらに含む、システム。
- 請求項24に記載のシステムであって、前記スイッチは、前記制御信号を受信し、前記制御信号に応じて前記第1出力を前記コイルに結合し、前記コイルの反対側は前記第2出力に結合される、システム。
- 請求項23に記載のシステムであって、前記ドライバ回路は、
第1信号に応じ、第1電圧を前記第1出力に結合する第1トランジスタと、
第2信号に応じ、前記第1電圧を前記第2出力に結合する第2トランジスタと、
前記プログラム可能なスルー回路からの第1スルー信号に応じ、前記第1出力をグランドに結合する第3トランジスタと、
前記プログラム可能なスルー回路からの第2スルー信号に応じ、前記第2出力をグランドに結合する第4トランジスタと、
を含む、システム。 - 請求項26に記載のシステムであって、前記第1電圧は、バッテリによって電源を供給される逆ブースト回路から提供される、システム。
- 請求項23に記載のシステムであって、さらに、前記ドライバ回路を保護するよう構成される過電圧保護回路を含む、システム。
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