一种AC‑DC整流器单元及其应用电路制造技术

本发明专利技术公开了一种AC‑DC整流器单元及其应用电路，该整流器单元包括：第一整流单元，用于通过输入差分对整流对管将同相射频输入信号转换为直流输出电压；第二整流单元，用于通过输入差分对整流对管反相射频输入信号转换为直流输出电压；第一偏置电路单元，利用动态偏置电路为第二整流单元整流器对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；第二偏置电路单元，利用动态偏置电路为第一整流单元整流器对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；储能电容，用于滤除直流输出电压上的交流信号以得到稳定的直流输出电压，本发明专利技术实现了提高低功率输入条件下整流器单元AC‑DC转换效率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种AC-DC整流器单元及其应用电路
本专利技术涉及一种AC-DC整流器，特别是涉及一种适用于超高频RFID的高效率AC-DC整流器单元及其应用电路。
技术介绍
随着无源超高频RFID技术应用领域快速扩展，对超高频RFID标签芯片的灵敏度的要求越来越高。无源超高频RFID标签芯片工作所需的能量完全由标签芯片读写器所发射频信号提供，整流器电路的作用是将标签天线接收到的射频信号转换为标签芯片内部电路所能工作的直流功率，能量转换效率的高低直接影响到标签芯片的灵敏度。反向漏电流和正向导通电压是影响整流器能量转换效率的两个主要方面，因此降低反向漏电和正向导通电压是高效率整流器实现的关键。采用特殊器件(如肖特基二极管、低阈值MOS管)或者电路设计来提升整流器效率是目前最常用手段，然而特殊器件往往会增加工艺复杂度，影响了RFID的成本及应用。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种适用于超高频RFID的AC-DC整流器单元及其应用电路，以降低正向导通电压和反向漏电，提高低功率输入条件下整流器单元的效率。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种AC-DC整流器单元，适用于高频RFID，包括：第一整流单元，用于通过输入差分对整流对管将同相射频输入信号RF+转换为直流输出电压Vout；第二整流单元，用于通过输入差分对整流对管反相射频输入信号RF-转换为直流输出电压Vout；第一偏置电路单元，利用动态偏置电路为第二整流单元整流对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；第二偏置电路单元，利用动态偏置电路为第一整流单元整流对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；储能电容CL，用于滤除直流输出电压Vout上的交流信号以得到稳定的直流输出电压。进一步地，该第一偏置电路单元包括第二PMOS管PM2L、第三PMOS管PM3L、第二NMOS管NM2L、第三NMOS管NM3L，该第二PMOS管PM2L与第二NMOS管NM2L分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进行分压然后通过漏端相连漏级输出第一控制电压V1L，给该第二整流单元的整流对管中的PMOS管提供偏置，第三PMOS管PM3L与第三NMOS管NM3L分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进行分压然后通过漏端相连输出输出第二控制电压V2L，给该第二整流单元的整流对管中的NMOS管提供偏置。进一步地，该第一控制电压V1L与该第二控制电压V2L通过第一加速电容C3L相连以加快电路AC-DC的转换速度。进一步地，该第一偏置电路单元还包括第三耦合电容C2L,该第三耦合电容C2L一端连接该同相射频输入信号RF+，另一端与第二NMOS管NM2L的栅极和漏极相连。进一步地，该第二偏置电路单元包括第四PMOS管PM2R、第四NMOS管NM2R、第五PMOS管PM3R、第五NMOS管NM3R，该第四PMOS管PM2R与第四NMOS管NM2R分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进行分压，然后通过漏端相连漏级输出第三控制电压V1R，给该第一整流单元的整流对管中的PMOS管提供偏置，第五PMOS管PM3R与第五NMOS管NM3R分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进行分压然后通过漏端相连输出第四控制电压V2R，给该第一整流单元的整流对管中的NMOS管提供偏置。进一步地，该第三控制电压V1R与该第二控制电压V2R通过第二加速电容C3R相连以加快电路AC-DC的转换速度。进一步地，该第二偏置电路单元还包括第四耦合电容C2R,该第四耦合电容C2R一端连接该反相射频输入信号RF-，另一端与第四NMOS管NM2R的栅极和漏极相连。进一步地，该第一整流单元包括第一PMOS管PM1L、第一NMOS管NM1L该同相射频输入信号RF+连接至该第一耦合电容C1L的一端，该第一耦合电容C1L的另一端连接至该第一PMOS管PM1L的源极和第一NMOS管NM1L的漏极，该第一PMOS管PM1L栅极接该第三控制电压V1R，该第一PMOS管PM1L的漏极与该第二PMOS管PM2L的源极、第三PMOS管PM3L的源极、第四PMOS管PM2R的源极、第五PMOS管PM3R的源极以及储能电容CL的一端相连组成直流输出节点Vout，该第一NMOS管NM1L的栅极接该第四控制电压V2R,源极接地。进一步地，该第二整流单元包括第六PMOS管PM1R、第六NMOS管NM1R和第二耦合电容C1R，该反相射频输入信号RF-连接至该第二耦合电容C1R的一端，该第二耦合电容C1R的另一端连接至该第六PMOS管PM1R的源极和第六NMOS管NM1R的漏极，该第六PMOS管PM1R栅极接该第一控制电压V1L，该第六PMOS管PM1R的漏极与第一PMOS管PM1L的漏极、该第二PMOS管PM2L的源极、第三PMOS管PM3L的源极、第四PMOS管PM2R的源极、第五PMOS管PM3R的源极以及储能电容CL的一端相连组成直流输出节点Vout，该第六NMOS管NM1R的栅极接该第二控制电压V2L,源极接地。为达到上述目的，本专利技术还提供一种AC-DC整流器单元的应用电路，该电路包括多个AC-DC整流器单元，将各AC-DC整流器单元射频端口并联，同时将第i级的直流输出端口Vout连接至第i+1级的直流输入端口Vin，第一级单元的直流输入端口Vin接地。与现有技术相比，本专利技术基于动态偏置技术实现了一种适用于超高频RFID的AC-DC整流器单元及其应用电路，降低了正向导通电压和反向漏电，极大的提高了低功率输入条件下整理器单元的效率(仿真结果表明三级该整流器单元级连而成的整流器电路，输入功率-13dBm、负载50KΩ的条件下转换效率大于50％)，对于提高超高频RFID电子标签的灵敏度和通信距离有显著作用。附图说明图1为本专利技术一种AC-DC整流器单元的电路结构图；图2为本专利技术一种AC-DC整流器单元的应用电路的结构示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例并结合附图说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。图1为本专利技术一种AC-DC整流器单元的电路结构图。如图1所示，本专利技术一种AC-DC整流器单元，适用于高频RFID，包括：第一整流单元10、第二整流单元20、第一偏置电路单元30、第二偏置电路单元40以及储能电容CL。其中，第一整流单元10，用于利用输入差分对整流对管将同相射频输入信号RF+转换为直流输出Vout，在本专利技术具体实施例中，第一整流单元10包括组成输入差分对整流对管的PMOS管PM1L、NMOS管NM1L以及第一耦合电容C1L；第二整流单元20，用于利用输入差分对整流对管将反相射频输入信号RF-转换为直流输出Vout，在本专利技术具体实施例中，第二整流单元20包括组成输入差分对整流对管的PMOS管PM1R、NMOS管NM1R以及第二耦合电容C1R；第一偏置电路单元30通过动态偏置电路为第二整流单元20的整流对管提供偏置电压，以消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种AC‑DC整流器，适用于超高频RFID，包括：第一整流单元，用于通过输入差分对整流对管将同相射频输入信号RF+转换为直流输出电压Vout；第二整流单元，用于通过输入差分对整流对管反相射频输入信号RF‑转换为直流输出电压Vout；第一偏置电路单元，利用动态偏置电路为第二整流单元整流器对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；第二偏置电路单元，利用动态偏置电路为第一整流单元整流器对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；储能电容CL，用于滤除直流输出电压Vout上的交流信号以得到稳定的直流输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种AC-DC整流器，适用于超高频RFID，包括：第一整流单元，用于通过输入差分对整流对管将同相射频输入信号RF+转换为直流输出电压Vout；第二整流单元，用于通过输入差分对整流对管反相射频输入信号RF-转换为直流输出电压Vout；第一偏置电路单元，利用动态偏置电路为第二整流单元整流器对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；第二偏置电路单元，利用动态偏置电路为第一整流单元整流器对管提供偏置电压，消除差分整流对管的阈值损耗且保持较低的反向电流；储能电容CL，用于滤除直流输出电压Vout上的交流信号以得到稳定的直流输出电压。2.如权利要求1所述的AC-DC整流器单元，其特征在于：该第一偏置电路单元包括第二PMOS管PM2L、第三PMOS管PM3L、第二NMOS管NM2L、第三NMOS管NM3L，该第二PMOS管PM2L与第二NMOS管NM2L分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进行分压然后通过漏端相连漏级输出第一控制电压V1L，给该第二整流单元的整流对管中的PMOS管提供偏置，第三PMOS管PM3L与第三NMOS管NM3L分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进行分压然后通过漏端相连输出第二控制电压V2L，给该第二整流单元的整流对管中的NMOS管提供偏置。3.如权利要求2所述AC-DC整流器单元，其特征在于：该第一控制电压V1L与该第二控制电压V2L通过第一加速电容C3L相连以加快电路AC-DC的转换速度。4.如权利要求3所述的AC-DC整流器单元，其特征在于：该第一偏置电路单元还包括第三耦合电容C2L,该第三耦合电容C2L一端连接该同相射频输入信号RF+，另一端与第二NMOS管NM2L的栅极和漏极相连。5.如权利要求2所述的AC-DC整流器单元，其特征在于：该第二偏置电路单元包括第四PMOS管PM2R、第四NMOS管NM2R、第五PMOS管PM3R、第五NMOS管NM3R，该第四PMOS管PM2R与第四NMOS管NM2R分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进行分压，然后通过漏端相连漏级输出第三控制电压V1R，给该第一整流单元的整流对管中的PMOS管提供偏置，第五PMOS管PM3R与第五NMOS管NM3R分别接成二极管形成分压电路，对直流输出Vout进...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅年松，张钊锋，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31