一种非接触卡芯片自动温度保护电路制造技术

本发明专利技术提供了一种非接触卡芯片自动温度保护电路，所述非接触卡芯片自动温度保护电路包括温度检测电路和谐振电路，其中，温度检测电路包括温度检测模块和电压转换模块；谐振电路由可变电容并联谐振电容与并联天线组成；由于谐振电路中加入了可变电容，温度检测电路的输出电压上升后，输出电压控制可变电容的容值变大，谐振电路的谐振频率下降；当谐振电路的谐振频率偏离13.56MHz时，非接触卡接收到的能量就会降低，则非接触卡芯片温度下降，因此，该自动温度保护电路能够有效保护曝露在大场强中的非接触智能卡芯片不会受到高温损坏，与传统智能卡相比，提高了非接触卡芯片适用的场强范围，增强了非接触卡芯片的性能稳定性和使用可靠性。可靠性。可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触卡芯片自动温度保护电路


[0001]本专利技术涉及非接触卡
，尤其涉及一种非接触卡芯片自动温度保护电路。

技术介绍

[0002]在13.56MHz高频智能卡应用中，无源卡片通过电感耦合的方式从读卡器获取能量，能量获取的大小直接决定了卡片的运行频率、响应时间等核心性能。能量越大，卡片的性能越好，能量越小，卡片性能越差。在智能卡芯片设计中，通常会通过调整谐振频率、提高整流电路效率等方式获取更多的能量，但是过多的能量也会对芯片造成一定的损伤。
[0003]参看图1为常见的非接触智能卡芯片模拟前端电路框图，主要包含三个部分：谐振电路、整流电路和限幅电路。谐振电路将读卡器发射的集中在13.56Mhz附近的能量耦合到卡片中；整流电路将耦合到的交流电源转换为可以使用的直流电源；限幅电路则旁路多余的电流Ipass，限定整流输出电压VRF，保护芯片安全。
[0004]为了提升能量获取效率，在智能卡芯片设计上主要有两种方法：第一种方法是调整谐振电路的频率与读卡器一致，即调整谐振电路的频率为13.56MHz；第二种方法是提高整流电路的整流效率。但是，在读卡器的发射场强很大情况下，有着较高能量获取效率的卡片反而会因为过多的能量而产生发热现象。如图1中所示，在大场强下，多余的能量会以电流的形式被限幅电路旁路。通常当场强大于7A/m时，旁路电流Ipass可能会达到60mA以上，卡片会因为功率过大而发热。
[0005]过高的温度会降低卡片芯片的工作性能和可靠性，甚至会损坏卡片的封装。因此，如何在提升卡片获取能量效率的情况下，规避强场下的发热现象成为智能卡芯片设计的难点之一。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种非接触卡芯片自动温度保护电路，包括温度检测电路和谐振电路，其中，谐振电路中加入了可变电容，温度检测电路的输出电压上升后，输出电压控制可变电容的容值变大，谐振电路的谐振频率下降；当谐振电路的谐振频率偏离13.56MHz时，非接触卡接收到的能量就会降低，则非接触卡芯片温度下降，从而达到了保护芯片的目的。
[0007]为了达到上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种非接触卡芯片自动温度保护电路，所述非接触卡芯片自动温度保护电路包括温度检测电路和谐振电路，其中，温度检测电路包括温度检测模块和电压转换模块；谐振电路由可变电容并联谐振电容与并联天线组成；温度检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一三极管，第一电阻连接第二电阻，第二电阻连接第三电阻，第三电阻连接第一三极管，第一三极管连接第四电阻，第四电阻连接第一电阻；电压转换模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第
五电阻、电流源IB和参考电压VREF，其中，流过第一PMOS管和第二PMOS管的总电流为电流源IB，第一NMOS管的栅端接温度检测模块输出端的芯片电压信号Vtemp，第二NMOS管的栅端接参考电压VREF，第一PMOS管、第二PMOS管与第三PMOS管的比例为1:1:1；电压转换模块将芯片温度电压信号转换为控制信号，谐振电路中的可变电容连接温度检测电路输出端的控制信号。
[0008]本专利技术的非接触卡芯片自动温度保护电路由于采用了温度检测电路和谐振电路的电路结构，谐振电路中加入了可变电容，所获得的有益效果是，该自动温度保护电路能够有效保护曝露在大场强中的非接触智能卡芯片不会受到高温损坏，与传统智能卡相比，提高了非接触卡芯片适用的场强范围，增强了非接触卡芯片的性能稳定性和使用可靠性。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0010]图1是现有的非接触卡片芯片模拟前端电路框图。
[0011]图2是本专利技术具体实施的非接触卡芯片自动温度保护电路的模拟前端电路框图。
[0012]图3是本专利技术具体实施的非接触卡芯片自动温度保护电路图。
[0013]图4是本专利技术具体实施的控制信号VC电压值与温度关系图。
[0014]图5是本专利技术具体实施的可变电容Cvar容值与控制信号VC电压值关系图。
[0015]图6是本专利技术具体实施的可变电容Cvar容值与温度关系图。
[0016]图7是本专利技术具体实施的谐振频率fosc与温度关系图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0019]参看图2，是本专利技术具体实施的自动温度保护电路的模拟前端电路框图。图2所示的具体实施例中，虚线框中为本专利技术具体实施的非接触卡芯片自动温度保护电路设计方案。非接触卡芯片自动温度保护电路包括温度检测电路和谐振电路，其中，谐振电路由可变电容Cvar并联谐振电容Cant并联天线Lant组成；温度检测电路由系统电压VDD供电，实时监控芯片温度，并产生控制信号VC，谐振电路中的可变电容Cvar受控制信号VC的控制，控制信号VC电压上升时，可变电容Cvar容值增大，控制信号VC电压减小时，可变电容Cvar容值减小。
[0020]本专利技术具体实施例中，卡片天线网络LC的谐振频率fosc如下式：
fosc=
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(1)在非接触卡芯片正常工作时，天线Lant、谐振电容Cant与可变电容Cvar谐振在频率13.56MHz的最佳状态，非接触卡卡片获取的能量最大。当能量过大，非接触卡芯片温度超过一定阈值并持续升高时，温度检测电路输出的控制信号VC电压上升，控制信号VC控制可变电容Cvar的容值变大，卡片天线网络LC的谐振频率下降。当谐振频率偏离谐振频率13.56MHz时，非接触卡卡片接收到的能量就会降低，则非接触卡芯片温度下降，从而达到了保护芯片的目的。
[0021]参看图3，本专利技术具体实施的非接触卡芯片自动温度保护电路图。非接触卡芯片自动温度保护电路包括温度检测电路和谐振电路，其中，温度检测电路包括温度检测模块和电压转换模块；谐振电路由可变电容Cvar并联谐振电容Cant并联天线Lant组成；温度检测模块将芯片温度转换为芯片温度电压信号Vtemp，电压转换模块连接到温度检测模块的输出端，将芯片温度电压信号Vtemp转换为适合可变电容Cvar使用的控制信号VC；可变电容Cvar连接到温度检测电路的输出端，并受到控制信号VC的控制改变可变电容Cva本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非接触卡芯片自动温度保护电路，其特征在于，所述非接触卡芯片自动温度保护电路包括温度检测电路和谐振电路，其中，温度检测电路包括温度检测模块和电压转换模块；谐振电路由可变电容并联谐振电容与并联天线组成；温度检测模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一三极管，第一电阻连接第二电阻，第二电阻连接第三电阻，第三电阻连接第一三极管，第一三极管连接第四电阻，第四电阻连接第一电阻；电压转换模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永成，霍俊杰，孙志亮，
申请(专利权)人：紫光同芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：