一种半有源标签电源管理电路制造技术

一种半有源标签电源管理电路，由单级Dickson电荷泵电路组成的整流电路、稳压电路、模式控制电路、电压参考源电路组成。使用二极管连接的零阈值MOS管代替二极管，大大减少了阈值损失，抑制了反向漏电，从而提高了整流器的能量转换效率；设计了模式控制电路，使标签的供电系统可以根据其与阅读器的距离由外部射频信号或内部电池供电，同时，在无源模式下关断功耗大的模块，加了通信距离，延长了电池寿命。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种半有源标签电源管理电路所属
本专利技术涉及一种半有源标签电源管理电路，适用于射频领域。
技术介绍
射频识别(RFID)是一种利用无线通信实现的非接触式自动识别技术，具有无需人工干预、不易损坏等优点，近年来得到了迅猛发展和广泛应用。常见的RFID系统包含阅读器、标签和数据处理器三个核心部分。其中，标签是RFID系统的数据载体。根据标签获取电能方式的不同，可以分为无源、有源和半有源标签。无源标签依靠外部的电磁感应供电工作，因此数据传输距离和信号强度受到限制。有源标签自带电池，能量充足，信号传送距离远，但是其使用寿命受电池容量的限制。半有源标签介于两者之间，虽自身携带电池，但是该电池只用于激活系统。在系统激活后，标签进人无源工作模式，无需电池供电。在新一代信息技术的推动下，物联网等对标签功能要求越来越高，半有源标签因其工作年限长、识别距离远等优点而受到极大的关注。工作在2.45GHz频段的半有源标签芯片电路中的关键部分---电荷泵。它负责将高频交流信号转换为直流电平，为整个标签芯片供电。电荷泵决定标签的读取距离和感应灵敏度，是整个芯片的重要组成部分。2.45GHzRFID系统是利用阅读器和标签各自的天线向外发射电磁波来传输数据的，传输过程遵循电磁波的空间传播规律。由于标签的性能受制于通信方式，主要是最大工作距离和稳定性两个方面。半有源标签不同于无源标签的地方主要在能量转换和电源管理部分。在无源标签中，只要输入信号强度足够大，能使芯片电路正常工作，标签就会启动。而半有源标签自身携带电池，同时又从输入射频信号中获得能量，因此，需要一个专门的电源管理单元，以控制供电路径。标签芯片电路启动以后会迅速消耗大量能量，因此，必须设计一个准确、低功耗的电源管理电路，避免芯片电路被错误启动而损失大量能量，尽可能延长电池的使用寿命。因此，研究半有源标签电源管理电路很有必要。
技术实现思路
本专利技术提供一种半有源标签电源管理电路，电路提高了整流器的能量转换效率，使标签的供电系统可以根据其与阅读器的距离由外部射频信号或内部电池供电，同时，在无源模式下关断功耗大的模块，增加了通信距离，延长了电池寿命。本专利技术所采用的技术方案是。RFID半有源标签电源管理电路使用二极管连接的零阈值MOS管代替二极管，大大减少了阈值损失，抑制了反向漏电，从而提高了整流器的能量转换效率；设计了模式控制电路，使标签的供电系统可以根据其与阅读器的距离由外部射频信号或内部电池供电，同时，在无源模式下关断功耗大的模块，加了通信距离，延长了电池寿命。所述有源标签电源管理电路中，整流器将天线接收的射频交流信号转换为直流电压，经稳压电路和电压参考源电路处理后输出稳定的直流电压V。当标签距离读写器较近时，Vdd-Gen大于内部电池Vdd-bat，此时标签工作在无源模式，由外部射频信号供电，同时，模式控制电路输出的使能信号为0，关断工作在有源模式下功耗大的模块，如低噪声放大器、调制器和功率放大器等，以节省能量。反之，标签工作在有源模式，由内部电池供电，使能信号为1，信号通过调制器和功率放大器后由天线发射出去。由于在无源模式时关断了功耗大的模块，标签的功耗大大降低，同时，又因为供电系统可以在内部电池和外部射频信号之间切换，标签的通信距离和使用寿命大大增加。所述单级Dickson电荷泵电路中，RF为负相时，DC导通，DR截止，CC与DC组成箝位电路，为后级电路提供DC参考。当VR为正相时，由于电容Cc两端电压差不能突变，DC截止，DR导通，DR与CL形成整流组合。所述稳压电路中,R0为控制电阻，当VOH<VTHP+2VTHN时，R1上无电流通过，不产生压降，由M3控制放电电流，M8截止。当VTHP+2VTHN<VOH<2VTHP+2VTHN时，MO～M3逐渐导通，由于R1上压降很小，M3仍然无法导通。当VR+VTHPM0>VTHPM3时，M3导通，使M6也导通，开始泄放电流。所述模式控制电路中，一个两级开环比较器通过比较电压参考源产生的Vdd-Gen和内部电池的Vdd-bat产生一个二进制输出的使能信号Enable。如果Vm大于VP,M1导通，M2截止，VGS6远小于VTP，所以M6截止，输出为低电平，反之输出为高电平。所述电压参考源的前半部分为基准电压产生电路，得到相对稳定的电压值，后半部分是一个运放，为后级电路提供足够的驱动能力，起电压跟随的作用。输出级的电容和电阻为保证二级运放环路稳定工作的密勒补偿电容和消零电阻。本专利技术的有益效果是：电路提高了整流器的能量转换效率，使标签的供电系统可以根据其与阅读器的距离由外部射频信号或内部电池供电，同时，增加了通信距离，延长了电池寿命。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术的单级Dickson电荷泵。图2是本专利技术的N级电荷泵组成的整流器。图3是本专利技术的稳压电路。图4是本专利技术的模式控制电路。图5是本专利技术的电压参考源电路。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1、2，单级Dickson电荷泵电路中，RF为负相时，DC导通，DR截止，CC与DC组成箝位电路，为后级电路提供DC参考。当VR为正相时，由于电容Cc两端电压差不能突变，DC截止，DR导通，DR与CL形成整流组合。如图3，稳压电路中,R0为控制电阻，当VOH<VTHP+2VTHN时，R1上无电流通过，不产生压降，由M3控制放电电流，M8截止。当VTHP+2VTHN<VOH<2VTHP+2VTHN时，MO～M3逐渐导通，由于R1上压降很小，M3仍然无法导通。当VR+VTHPM0>VTHPM3时，M3导通，使M6也导通，开始泄放电流。如图4，模式控制电路中，一个两级开环比较器通过比较电压参考源产生的Vdd-Gen和内部电池的Vdd-bat产生一个二进制输出的使能信号Enable。如果Vm大于VP,M1导通，M2截止，VGS6远小于VTP，所以M6截止，输出为低电平，反之输出为高电平。如图5，电压参考源的前半部分为基准电压产生电路，得到相对稳定的电压值，后半部分是一个运放，为后级电路提供足够的驱动能力，起电压跟随的作用。输出级的电容和电阻为保证二级运放环路稳定工作的密勒补偿电容和消零电阻。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半有源标签电源管理电路，其特征是：所述的半有源标签电源管理电路由单级Dickson电荷泵电路组成的整流电路、稳压电路、模式控制电路、电压参考源电路组成。

【技术特征摘要】
1.一种半有源标签电源管理电路，其特征是：所述的半有源标签电源管理电路由单级Dickson电荷泵电路组成的整流电路、稳压电路、模式控制电路、电压参考源电路组成。2.根据权利要求1所述的一种半有源标签电源管理电路，其特征是：所述有源标签电源管理电路使用二极管连接的零阈值MOS管代替二极管，大大减少了阈值损失，抑制了反向漏电，从而提高了整流器的能量转换效率。3.根据权利要求1所述的一种半有源标签电源管理电路，其特征是：所述的单级Dickson电荷泵电路中，RF为负相时，DC导通，DR截止，CC与DC组成箝位电路，为后级电路提供DC参考。4.根据权利要求1所述的一种半有源标签电源管理电路，其特征是：所述的稳压电路中,R0为控制电阻，当VOH...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩会义，
申请(专利权)人：韩会义，
类型：发明
国别省市：辽宁,21