[发明专利]电荷泵系统及其控制方法、和包括其的射频识别标签芯片

说明书

技术领域

本发明属于射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术领域，涉及RFID标签芯片中所应用的低功耗的电荷泵(Charge Pump)系统、该电荷泵系统在电压抬升过程的控制方法、以及包括该电荷泵系统的射频识别标签芯片。

背景技术

RFID技术已经被广泛已经被广泛应用于各个领域，例如，货物销售、运输、生产、废物管理、邮政跟踪、航空行李管理、车辆收费管理等领域，传统的纸带条形码因其存储能力小、不能改写等缺点，在识别领域，其已经慢慢被RFID系统所替代。

在RFID系统中的标签芯片中，通常需要使用电荷泵电路，其能够将较小的直流或者交流电压转变为较高电平的直流电压，以满足电荷泵电路的负载端的高输入电压要求，例如，为RFID系统使用的可编程只读存储器(EEPROM)提供写操作的输入电压。

同时，业界对RFID标签芯片的低功耗的设计要求极高。特别是在超高频应用中，由于距离远，超高频RFID标签芯片能够获得的能量更少(相对于高频RFID标签芯片)。在对RFID标签芯片写入时，通常需要启动电荷泵电路，并且持续时间很长，能量消耗极大，所以，低功耗电荷泵设计成为RFID标签芯片、特别是超高频RFID标签芯片设计中的技术难点。

目前常规的电荷泵电路的平均工作电流(平均工作电流越小对外部能量需求越小)从近一百微安到几百微安不等，持续时间大约在4-6毫秒，电荷泵内部电容存储的能量远不足以维持负载(例如，EEPROM的写操作)，这就要求外部输入的能量能够完全负担写操作的功耗。这样的能量要求就使得RFID标签芯片只能在距离读卡机几十厘米以内进行写操作，限制了RFID标签芯片应用范围，也不能满足RFID标签芯片(尤其是超高频RFID标签芯片)应用需求。

有鉴于此，有必要提出一种新型的适用于RFID标签芯片中的低功耗电荷泵系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，降低RFID标签芯片中的电荷泵系统的功耗。

为实现以上目的或者其他目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种电荷泵系统，用于RFID标签芯片中，其包括：

电荷泵电路，其用于抬升输入电压以输出相对较高的输出电压；

时钟产生电路，其用于为所述电荷泵电路提供相对较快的第一时钟信号以及相对较慢的第二时钟信号；

分压电路，其用于将所述输出电压按比例地输出较低电压的分压信号；以及

分压检测电路，其根据所接收的所述分压信号控制输出时钟切换信号至所述时钟产生电路；

其中，如果所述分压信号的电压大于或等于一基准电压，则所述分压检测电路输出时钟切换信号以使所述时钟产生电路输出第二时钟信号；如果所述分压信号的电压小于一基准电压，则所述分压检测电路输出时钟切换信号以使所述时钟产生电路输出第一时钟信号。

按照本发明一实施例的电荷泵系统，其中，所述分压检测电路包括电压比较器，其用于比较所述分压信号与所述基准电压之间的大小。

较佳地，所述基准电压可以通过所述分压检测电路设置。

具体地，所述分压信号的电压小于或等于所述RFID标签芯片的电源电压。

按照本发明的又一方面，提供一种RFID标签芯片，其包括：

以上所述及的任一种电荷泵系统；以及

维持电容。

按照本发明一实施例的RFID标签芯片，优选地，所述RFID标签芯片为超高频的RFID标签芯片。

优选地，所述时钟产生电路输出第二时钟信号时，所述RFID标签芯片的外部输入能量基本用于补充所述维持电容。

按照本发明的还一方面，提供一种以上所述电荷泵系统在电压抬升过程的控制方法，所述基准电压包括N个由小到大依次设置的第1基准电压至第N基准电压；该控制方法包括以下步骤：

所述分压检测电路可操作地选择设置第M基准电压；

第一比较步骤：所述分压检测电路比较所述分压信号与所述第M基准电压；

如果所述分压信号的电压小于第M基准电压，则所述分压检测电路输出时钟切换信号以使所述时钟产生电路输出第一时钟信号，所述电荷泵电路的输出电压被继续抬升，直至使所述分压信号的电压大于或等于所述第M基准电压；

如果所述分压信号的电压大于或等于第M基准电压，则所述分压检测电路输出时钟切换信号以使所述时钟产生电路输出第二时钟信号，所述RFID标签芯片的外部输入能量基本用于补充所述RFID标签芯片的维持电容；