一種半有源標簽電源管理電路制造技術

一種半有源標簽電源管理電路，由單級Dickson電荷泵電路組成的整流電路、穩壓電路、模式控制電路、電壓參考源電路組成。使用二極管連接的零閾值MOS管代替二極管，大大減少了閾值損失，抑制了反向漏電，從而提高了整流器的能量轉換效率；設計了模式控制電路，使標簽的供電系統可以根據其與閱讀器的距離由外部射頻信號或內部電池供電，同時，在無源模式下關斷功耗大的模塊，加了通信距離，延長了電池壽命。

Semi active label power management circuit

The utility model relates to a semi active label power supply management circuit, comprising a rectifier circuit, a voltage stabilizing circuit, a mode control circuit and a voltage reference circuit composed of a single-stage Dickson charge pump circuit. Zero threshold MOS using diode connected tube instead of diode, greatly reducing the threshold loss, inhibit the reverse leakage current, thereby improving the energy conversion efficiency of the rectifier; design mode control circuit, the power supply system can according to the label and reader from external or internal battery powered RF signal, at the same time, power off the module in the passive mode and the communication distance, Shimonoseki, extended battery life.

【技術實現步驟摘要】
一種半有源標簽電源管理電路所屬
本專利技術涉及一種半有源標簽電源管理電路，適用于射頻領域。
技術介紹
射頻識別(RFID)是一種利用無線通信實現的非接觸式自動識別技術，具有無需人工干預、不易損壞等優點，近年來得到了迅猛發展和廣泛應用。常見的RFID系統包含閱讀器、標簽和數據處理器三個核心部分。其中，標簽是RFID系統的數據載體。根據標簽獲取電能方式的不同，可以分為無源、有源和半有源標簽。無源標簽依靠外部的電磁感應供電工作，因此數據傳輸距離和信號強度受到限制。有源標簽自帶電池，能量充足，信號傳送距離遠，但是其使用壽命受電池容量的限制。半有源標簽介于兩者之間，雖自身攜帶電池，但是該電池只用于激活系統。在系統激活后，標簽進人無源工作模式，無需電池供電。在新一代信息技術的推動下，物聯網等對標簽功能要求越來越高，半有源標簽因其工作年限長、識別距離遠等優點而受到極大的關注。工作在2.45GHz頻段的半有源標簽芯片電路中的關鍵部分---電荷泵。它負責將高頻交流信號轉換為直流電平，為整個標簽芯片供電。電荷泵決定標簽的讀取距離和感應靈敏度，是整個芯片的重要組成部分。2.45GHzRFID系統是利用閱讀器和標簽各自的天線向外發射電磁波來傳輸數據的，傳輸過程遵循電磁波的空間傳播規律。由于標簽的性能受制于通信方式，主要是最大工作距離和穩定性兩個方面。半有源標簽不同于無源標簽的地方主要在能量轉換和電源管理部分。在無源標簽中，只要輸入信號強度足夠大，能使芯片電路正常工作，標簽就會啟動。而半有源標簽自身攜帶電池，同時又從輸入射頻信號中獲得能量，因此，需要一個專門的電源管理單元，以控制供電路徑。標簽芯片電路啟動以后會迅速消耗大量能量，因此，必須設計一個準確、低功耗的電源管理電路，避免芯片電路被錯誤啟動而損失大量能量，盡可能延長電池的使用壽命。因此，研究半有源標簽電源管理電路很有必要。
技術實現思路
本專利技術提供一種半有源標簽電源管理電路，電路提高了整流器的能量轉換效率，使標簽的供電系統可以根據其與閱讀器的距離由外部射頻信號或內部電池供電，同時，在無源模式下關斷功耗大的模塊，增加了通信距離，延長了電池壽命。本專利技術所采用的技術方案是。RFID半有源標簽電源管理電路使用二極管連接的零閾值MOS管代替二極管，大大減少了閾值損失，抑制了反向漏電，從而提高了整流器的能量轉換效率；設計了模式控制電路，使標簽的供電系統可以根據其與閱讀器的距離由外部射頻信號或內部電池供電，同時，在無源模式下關斷功耗大的模塊，加了通信距離，延長了電池壽命。所述有源標簽電源管理電路中，整流器將天線接收的射頻交流信號轉換為直流電壓，經穩壓電路和電壓參考源電路處理后輸出穩定的直流電壓V。當標簽距離讀寫器較近時，Vdd-Gen大于內部電池Vdd-bat，此時標簽工作在無源模式，由外部射頻信號供電，同時，模式控制電路輸出的使能信號為0，關斷工作在有源模式下功耗大的模塊，如低噪聲放大器、調制器和功率放大器等，以節省能量。反之，標簽工作在有源模式，由內部電池供電，使能信號為1，信號通過調制器和功率放大器后由天線發射出去。由于在無源模式時關斷了功耗大的模塊，標簽的功耗大大降低，同時，又因為供電系統可以在內部電池和外部射頻信號之間切換，標簽的通信距離和使用壽命大大增加。所述單級Dickson電荷泵電路中，RF為負相時，DC導通，DR截止，CC與DC組成箝位電路，為后級電路提供DC參考。當VR為正相時，由于電容Cc兩端電壓差不能突變，DC截止，DR導通，DR與CL形成整流組合。所述穩壓電路中,R0為控制電阻，當VOH<VTHP+2VTHN時，R1上無電流通過，不產生壓降，由M3控制放電電流，M8截止。當VTHP+2VTHN<VOH<2VTHP+2VTHN時，MO～M3逐漸導通，由于R1上壓降很小，M3仍然無法導通。當VR+VTHPM0>VTHPM3時，M3導通，使M6也導通，開始泄放電流。所述模式控制電路中，一個兩級開環比較器通過比較電壓參考源產生的Vdd-Gen和內部電池的Vdd-bat產生一個二進制輸出的使能信號Enable。如果Vm大于VP,M1導通，M2截止，VGS6遠小于VTP，所以M6截止，輸出為低電平，反之輸出為高電平。所述電壓參考源的前半部分為基準電壓產生電路，得到相對穩定的電壓值，后半部分是一個運放，為后級電路提供足夠的驅動能力，起電壓跟隨的作用。輸出級的電容和電阻為保證二級運放環路穩定工作的密勒補償電容和消零電阻。本專利技術的有益效果是：電路提高了整流器的能量轉換效率，使標簽的供電系統可以根據其與閱讀器的距離由外部射頻信號或內部電池供電，同時，增加了通信距離，延長了電池壽命。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1是本專利技術的單級Dickson電荷泵。圖2是本專利技術的N級電荷泵組成的整流器。圖3是本專利技術的穩壓電路。圖4是本專利技術的模式控制電路。圖5是本專利技術的電壓參考源電路。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明。如圖1、2，單級Dickson電荷泵電路中，RF為負相時，DC導通，DR截止，CC與DC組成箝位電路，為后級電路提供DC參考。當VR為正相時，由于電容Cc兩端電壓差不能突變，DC截止，DR導通，DR與CL形成整流組合。如圖3，穩壓電路中,R0為控制電阻，當VOH<VTHP+2VTHN時，R1上無電流通過，不產生壓降，由M3控制放電電流，M8截止。當VTHP+2VTHN<VOH<2VTHP+2VTHN時，MO～M3逐漸導通，由于R1上壓降很小，M3仍然無法導通。當VR+VTHPM0>VTHPM3時，M3導通，使M6也導通，開始泄放電流。如圖4，模式控制電路中，一個兩級開環比較器通過比較電壓參考源產生的Vdd-Gen和內部電池的Vdd-bat產生一個二進制輸出的使能信號Enable。如果Vm大于VP,M1導通，M2截止，VGS6遠小于VTP，所以M6截止，輸出為低電平，反之輸出為高電平。如圖5，電壓參考源的前半部分為基準電壓產生電路，得到相對穩定的電壓值，后半部分是一個運放，為后級電路提供足夠的驅動能力，起電壓跟隨的作用。輸出級的電容和電阻為保證二級運放環路穩定工作的密勒補償電容和消零電阻。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半有源標簽電源管理電路，其特征是：所述的半有源標簽電源管理電路由單級Dickson電荷泵電路組成的整流電路、穩壓電路、模式控制電路、電壓參考源電路組成。

【技術特征摘要】
1.一種半有源標簽電源管理電路，其特征是：所述的半有源標簽電源管理電路由單級Dickson電荷泵電路組成的整流電路、穩壓電路、模式控制電路、電壓參考源電路組成。2.根據權利要求1所述的一種半有源標簽電源管理電路，其特征是：所述有源標簽電源管理電路使用二極管連接的零閾值MOS管代替二極管，大大減少了閾值損失，抑制了反向漏電，從而提高了整流器的能量轉換效率。3.根據權利要求1所述的一種半有源標簽電源管理電路，其特征是：所述的單級Dickson電荷泵電路中，RF為負相時，DC導通，DR截止，CC與DC組成箝位電路，為后級電路提供DC參考。4.根據權利要求1所述的一種半有源標簽電源管理電路，其特征是：所述的穩壓電路中,R0為控制電阻，當VOH...

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓會義，
申請(專利權)人：韓會義，
類型：發明
國別省市：遼寧,21