射频能量电荷泵制造技术

本发明专利技术提供了一种射频能量电荷泵，用于将接收到的射频信号转换为直流输出，所述射频能量电荷泵包含：射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。本发明专利技术有效提高了射频能量电荷泵的效率，与现有技术相比，在更低的射频输入能量下，安装有该射频能量电荷泵的芯片仍可以工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及射频识别
，特别是涉及一种射频能量电荷泵。
技术介绍
射频能量电荷泵是用来将接收到的射频信号转换为不同电平的直流。在超高频 (UHF)无源电子标签中，整个芯片的能量通过射频能量电荷泵获得；在UHF无源电子标签应用中，能量转化效率是射频能量电荷泵最重要的参数，效率越高，意味着更低的射频输入能量下，芯片可以工作。当前UHF无源电子标签产品中，电荷泵有两种实现方式含肖特基二极管结构和纯CMOS管结构。含肖特基二极管的结构，寄生效应小，结构简单，但一致性差；纯CMOS管结构一致性相对较好，但能量损耗大，寄生效应大。现有的电荷泵效率(在射频输入功率-14. 5dbm下实测)最高在20% -30%之间，效率偏低，有待进一步提高。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种射频电荷能量泵，其能够较现有技术而言显著提高输出功率。本专利技术采用如下技术方案一种射频能量电荷泵，用于将接收到的射频信号转换为直流输出，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。其中，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson结构的基本单元为半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯 PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。本专利技术还提供了一种UHF无源电子标签，该电子标签通过射频能量电荷泵提供能量，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。其中，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson结构的基本单元为半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯 PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。本专利技术的有益效果在于，由于肖特基二极管的电学特性，导致效率随输入功率增大而明显增大(即一致性差)，引入电学特性有利于一致性提高的MOS管后，由于MOS管的栅极电压可控，提高栅极电压相当于提供了一个正偏置电压，由此可以提高输出电压，即提高了输出功率。附图说明图1为本专利技术射频能量电荷泵的原理示意图。具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本专利技术作进一步描述。如图1所示，为一个UHF无源电子标签中的射频能量电荷泵，其用于将接收到的射频信号转换为直流输出，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端10和直流输出端 60，所述射频能量输入端10接收射频能量，所述直流输出端40耦合到外部电路上；含有 Dickson结构的基本单元，其采用MOS管20、30、40、50分别替代Dickson结构中的二极管； 以及控制端，与上述MOS管的栅极相连，用于调整上述MOS管的栅极电压的高低。本具体实施方式中，含有Dickson结构的基本单元为两级串联。本专利技术射频能量电荷泵的工作原理如下射频输入正半周时，Vkf为正，Vxi随之增大，Vx2随Vxi增大而增大。当Vx2 > VX3+Vth, Vxi > Vx3时，能量通过C3，MOS管50流向电容C5。射频输入负半周时，Vkf为负，Vxi随之变小，Vxci随Vxi的减小而减小。当V5il < 0时， 能量通过MOS管30从地流向电容C3。偏置电压Vxci，Vx2 初始时，由于G低，节点X3的负载消耗能量小，能量贮存在电容 C5中，升高。在正半周时，随的升高，MOS管50正向导通(从左向右流为正向)所需的Vxi，Vx2升高，即^；，^升高。在负半周时，随■^的升高，为克服MOS管30的阈值， 升高。随&的升高，升高，从节点X0，Xl之间的寄生电容流向电容C2和MOS管20的电荷更多流入MOS管20，最终，一个周期内流入的电荷全部流入MOS管20，^达到平衡值。 同理，■^最终达到一个平衡值。相当于给MOS管30和MOS管50加了一个正偏置电压，提高了^，即提高了效率。Vbe二极管和MOS管的电流公式=I = i.^.Cox.(fV/L).(FGS-VJ2当采用二极管做单向开关，正向导通时，电流变化，偏压Vbe变化不大。当射频输入功率增大时，流过二极管的电流增大，但偏压Vbe变化不大。而射频输入信号的摆幅增大，有效利用的能量提高，即效率提高。当采用MOS管做单向开关，正向导通时，电流变化，偏压Ves随之变化(较二极管偏压Vbe变化大)。当射频输入功率增大时，流过二极管的电流增大，偏压Ves增大。偏压Ves 的增大一定程度上抵消了射频输入信号的摆幅增大。效率变化比用二极管时小。在其他实施方式中，含有Dickson结构的基本单元可为多级串联，MOS管可采用 LVT型或Native型MOS管，含有Dickson结构的基本单元可采用半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。 以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围内。权利要求1.一种射频能量电荷泵，用于将接收到的射频信号转换为直流输出，其特征在于，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。2.根据权利要求1所述的射频能量电荷泵，其特征在于，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。3.根据权利要求1所述的射频能量电荷泵，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。4.根据权利要求1所述的射频能量电荷泵，其特征在于，所述含有Dickson结构的基本单元为半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。5.一种超高频无源电子标签，其特征在于，该电子标签通过射频能量电荷泵提供能量， 所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。6.根据权利要求5所述的超高频无源电子标签，其特征在于，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。7.根据权利要求5所述的超高频无源电子标签，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。8.根据权利要求5所述的超高频无源电子标签本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种射频能量电荷泵，用于将接收到的射频信号转换为直流输出，其特征在于，所述射频能量电荷泵包含：射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Ｄｉｃｋｓｏｎ结构的基本单元，其采用ＭＯＳ管替代或部分替代Ｄｉｃｋｓｏｎ结构中的二极管；以及控制端，与所述ＭＯＳ管的栅极相连，用于调整所述ＭＯＳ管的栅极电压的高低。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝辰，杨逢春，
申请(专利权)人：苏州数伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32