WO2002023471A1

WO2002023471A1 - Kontatkloser datenträger

Info

Publication number: WO2002023471A1
Application number: PCT/DE2001/003497
Authority: WO
Inventors: Robert Reiner; Werner Schroeder
Original assignee: Infineon Technologies Ag
Priority date: 2000-09-15
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2002-03-21
Also published as: WO2002023471A8; TW543006B; DE10045695C1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen kontaktlosen Datenträger (2) mit einem Koppelelement (L1), einer ersten und einer zweiten Gleichrichterschaltung und einem Umschalter (S1), der mit einer Modulatorsteuerschaltung verbunden ist, zur Umschaltung zwischen den beiden Gleichrichterschaltungen, so dass eine Gleichspannung UV durch die eine und/oder die andere Gleichrichterschaltung erzeugt wird. Ausserdem weist der Datenträger (2) eine Spannungsregelschaltung (DZ)auf, die mit den Ausgängen beider Gleichrichterschaltungen verbunden ist. Die beiden Gleichrichterschaltungen stellen unterschiedliche Belastungen dar, so dass durch das Umschalten von einer Gleichrichterschaltung auf die andere eine Lastmodulation realisiert ist.

Description

Beschreibung

Kontaktloser Datenträger

Die Erfindung betrifft einen kontaktlosen Datenträger, der passiv betrieben wird.

Ein solcher Datenträger besteht üblicherweise aus einem Koppelelement sowie aus einem elektronischen Mikrochip. Außer- halb des Ansprechbereichs eines Lesegeräts verhält sich der Datenträger, der in der Regel keine eigene Spannungsversorgung besitzt, vollkommen passiv. Erst innerhalb des Ansprechbereichs eines Lesegeräts wird der Datenträger aktiviert . Die zum Betrieb des Datenträgers benötigte Energie wird, eventu- eil ebenso wie Takt und Daten, durch das Koppelelement kontaktlos zum Datenträger übertragen.

Wird ein resonanter Datenträger, bei dem also die Eigenresonanzfrequenz des Datenträgers etwa der Sendefrequenz des Le- segerätes entspricht, in das magnetisch Wechselfeld der Antenne des Lesegeräts gebracht, so entzieht der Datenträger dem magnetischen Feld Energie. Über den Speisestrom der Antenne des Lesegerätes kann diese zusätzlich entnommene Energie als Spannungsabfall am Innenwiderstand des Lesegerätes gemessen werden. Das Ein-, und Ausschalten eines Lastwiderstandes an dem Koppelelement des Datenträgers bewirkt Spannungsänderungen in Betrag und/oder Phase an der Antenne des Lesegerätes und entspricht damit einer Modulation der Antennenspannung durch den entfernten Datenträger. Steuert man das An- und Ausschalten des Lastwiderstandes durch Daten, so können diese Daten vom Datenträger zum Lesegerät übertragen werden. Diese Form der Datenübertragung wird als Lastmodulation bezeichnet. Eine entsprechende Anordnung ist beispielsweise aus Klaus Finkenzeller : RFID-Handbuch, Karl Hansa Verlag, 2. Auflage, München 2000, bekannt. H P. fc

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- einer Gleichrichterschaltung zur Gewinnung einer Gleichspannung aus einer in dem Koppelelement erzeugten Wechselspannung,

- einem mit einer Modulatorsteuerschaltung verbundenen Schalter, durch den ein Energiespeicher in einer Ladephase mit dem Koppelelement verbindbar ist, wobei der Energiespeicher eine Last darstellt, und

- einer SpannungsregelSchaltung, die mit der Gleichrichterschaltung und dem Energiespeicher verbunden ist, wobei die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie in einer Entladephase in eine mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung verbundene Senke entladbar ist.

Da der Energiespeicher mit der SpannungsregelSchaltung ver- bunden ist, kann die in dem Energiespeicher gespeicherte

Energie zur Spannungsversorgung des Datenträgers nutzbar gemacht werden .

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- Spieles näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen kontaktlosen Datenträger nach dem Stand der Technik,

Figur 2 das Schaltbild eines kontaktlosen Datenträgers mit einer Spannungsverdopplungsschaltung,

Figur 3 eine Erweiterung der Schaltungsanordnung von Figur 2 zur Abschaltung der Spannungsverdopplungsfunktion,

Figur 4 einen erfindungsgemäßen kontaktlosen Datenträger als Erweiterung der Schaltungsanordnung von Figur 3,

Figur 5 ein Oszillogramm des Datenträgers nach dem Stand der Technik und u ) DO DO P¹ P¹ in o in o in o ( l

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ihrer Kathode an der Kathode der Gleichrichterdiode D2 liegt. Während der negativen Halbwelle kann so der Kondensator C3 nicht mehr aufgeladen werden, sondern es ergibt sich eine normale Brückengleichrichterschaltung. Der Kondensator C3 stört nicht in dieser Anordnung, da an ihm keine Gleichspannung mehr aufgebaut wird.

Die erfindungsgemäße Umschaltung zwischen den beiden Gleichrichterschaltungen erfolgt gemäß Figur 4 durch einen Schalter Sl, der die dritte Diode D3 überbrückt und der durch eine Modulatorsteuerschaltung MSS angesteuert wird.

Auf der Ausgangsseite der Gleichrichterschaltungen ist neben dem Glättungskondensator C2 ein Widerstand R2 und eine Zener- diode DZ bzw. ein Parallel-Spannungsregler vorgesehen, so daß unabhängig davon, ob die normale Brückengleichrichterschaltung oder die Spannungsverdopplungsgleichrichterschaltung aktiv ist, am Ausgang die gleiche VersorgungsSpannung Uy zur Verfügung steht. Die Spannungsregelung über die Zenerdiode greift erst, wenn die Spannung über den gewünschten Wert steigt. Dann ist es auch nicht störend, wenn in der Zenerdiode DZ eine Verlustleistung erzeugt wird. Zur Modulation selber wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung des Datenträgers aber kein Belastungswiderstand eingeschaltet .

Die Figuren 5 und 6 zeigen Oszillogramme eines Datenträgers nach dem Stand der Technik und eines erfindungsgemäßen Datenträgers. Aufgetragen ist jeweils der Strom ILH bzw. i^ in dem Koppelelement, also der Spule Lll bzw. Ll, die Versor- gungsspannung Uy am Ausgang der Gleichrichterschaltungen und das Datensignal 12. Während nach dem Stand der Technik die VersorgungsSpannung Uy während der Zuschaltung der Last stark abfällt, ist die VersorgungsSpannung bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung des Datenträgers nur unwesentlich ge- ringer. Die Amplitude des Spulenstromes differiert aber in beiden Fällen um ungefähr 2,5 mA, so daß sich für das Lesegerät bei der Erkennung des modulierten Signals keine Nachteile ergeben. Während bei Figur 5 nach Abschalten der Last die Amplitude des Stromes ΪLH ^nur langsam ansteigt, steigt die Amplitude des Stromes i_j.ι_ in der Figur 6, also bei dem erfindungsgemäßen Datenträger, schnell auf seinen Maximalwert an. Auch dies ist ein weiterer Vorteil bei der Ausgestaltung eines Datenträgers nach der Erfindung.

Claims

Patentansprüche

1. Kontaktloser Datenträger mit - einem Koppelelement (Ll) , - einer ersten und einer zweiten Gleichrichterschaltung, die unterschiedliche Eingangswiderstände aufweisen und deren Eingänge mit dem Koppelelement (Ll) verbunden oder verbindbar sind, zur Gewinnung einer Gleichspannung (Uy) aus einer in dem Koppelelement (Ll) erzeugten Wechselspannung, - einem Umschalter (Sl) , der mit einer Modulatorsteuerschaltung (MSS) verbunden ist, zur Umschaltung zwischen den beiden Gleichrichterschaltungen, so daß die Gleichspannung Uy durch die eine und/oder die andere Gleichrichterschaltung erzeugt wird und - einer Spannungsregelschaltung (DZ) , die mit Ausgängen beider Gleichrichterschaltungen verbunden oder verbindbar ist .

2. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste und die zweite Gleichrichterschaltung gemeinsam genutzte Komponenten (Dl, D2) aufweisen.

3. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine der Gleichrichterschaltungen eine spannungsvervielfa- chende Gleichrichterschaltung ist.

4. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Spannungsregler (DZ) ein Parallelregler ist.

5. Kontaktloser Datenträger nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spannungsvervielfachende Schaltung eine Villard-Schaltung ist, bei der ein erster Anschluß einer das Koppelelement bil- denden Spule (Ll) mit einem ersten Anschluß eines ersten Kondensators (C3) verbunden ist, ein zweiter Anschluß der Spule (Ll) über eine erste Diode (Dl) mit einem zweiten Anschluß des ersten Kondensators (C3) verbunden ist, der zweite Anschluß des ersten Kondensators (C3) über eine zweite Diode (D2) mit einem ersten Gleichspannungsausgang verbunden ist, wobei zwischen den zweiten Anschluß der Spule (Ll) und die erste Diode (Dl) eine dritte Diode (D3) geschaltet ist, die durch einen von der Modulatorsteuerschaltung (MSS) steuerbaren Schalter überbrückbar ist, und wobei zwischen dem zweiten Anschluß der Spule und den ersten Gleichspannungsausgang eine vierte Diode (D4) geschaltet ist und wobei die Verbindung zwischen der dritten und der ersten Diode einen zweiten Gleichspannungsausgang bildet.

6. Kontaktloser Datenträger mit - einem Koppelelement (Ll) ,

- einer Gleichrichterschaltung zur Gewinnung einer Gleichspannung (UV) aus einer in dem Koppelelement (Ll) erzeugten WechselSpannung,

- einem mit einer Modulatorsteuerschaltung (MSS) verbundenen Schalter, durch den ein Energiespeicher in einer Ladephase mit dem Koppelelement (Ll) verbindbar ist, wobei der Energiespeicher eine Last darstellt, und

- einer SpannungsregelSchaltung (DZ) , die mit der Gleichrichterschaltung und dem Energiespeicher verbunden ist, wobei die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie in einer Entladephase in eine mit dem Ausgang der Gleichrichterschaltung verbundene Senke entladbar ist.