[发明专利]一种恒流源供电电路

说明书

本发明提出了一种恒流源供电的新型电路，该电路可以产生恒流源供电电源，并应用于恒流源供电场合。电路主要包括了：可调电流源(101)、电流精确复制电路模块(102)、泄流稳压电流检测(103)和负载(104)四部分。可调电流源(101)输入参考电流Iref、数字配置信号Iset，输出Iadjust电流大小随数字配置信号Iset的改变而改变。电流精确复制电路模块(102)输入Iadjust电流，并对此电流进行大比例镜像，并实现精确镜像输出Isource恒流源。恒流源Isource驱动负载(104)的同时，驱动泄流稳压电流检测电路(103)，使得输出电源VPP稳定在某一个电压点。泄流稳压电流检测电路同时还具有剩余电流检测能力，输出剩余电流量采样电流Isample。

技术领域

本发明为磁场耦合无线通讯中的射频前端电路中一种新型的电源系统电路。适合RFID标签电路、以及非接触智能卡、充电器等领域。

背景技术

非接触卡属于无电源供电的SoC芯片。非接触卡利用线圈电感从外部磁场耦合获取交变能量，经过整流滤波等方式形成芯片内部的较为稳定的电源。非接触无源芯片的电源具有以下特点：(1)读卡器和卡片两个线圈通过耦合，利用交变磁场传递能量，也利用变化的磁场相互发送数据信息；(2)从卡片到读卡器数据传递是通过负载调制的方式进行，通过调节线圈两端的负载电阻大小，影响耦合场的变化发送数据；(3)如果芯片正常运行时功耗波动较大，就会等价为负载调制，从而在不需要给阅读器做应答的时候，反倒给阅读器发送了数据，此时会造成读卡器和卡片主从设备之间的命令与数据交互错误。

针对这种卡片正常工作期间功耗波动可能造成发送数据的错误，为了避免这种错误的发生，用恒流源给工作电路供电，是解决读卡器和卡片之间错误通讯的根本方法之一。

发明内容

恒流源供电的最大优点就是供电电流几乎没有波动，即便电源电压变化，其输出的电流也几乎没有变化，理论上可以认为恒流源的输出阻抗非常大。如图1所示，在非接触无线通讯系统中，非接触的磁场耦合可以近似认为次级线圈的负载阻抗非常大，使得次级线圈对主线圈的瞬态响应非常稳定，从而不会发生负载功耗变化使得主线圈耦合发生变化。

恒流源供电电路输出的恒流源，不同的负载电路需要不同的电流大小，因此恒流源大小应该具有可调整功能。恒流源为负载电路供电，应该工作在一个合适的工作电压，因此需要稳压电路来实现稳定可靠的输出电压。如图2所示，恒流源供电电路包括了四个主要模块：可调电流源、电流精确复制电路、泄流稳压与电流检测、负载电路。可调电流源具有数字配置调整输出的电流源大小的能力；电流精确复制电路能够大比例精确复制参考电流；泄流稳压电路使得恒流源供电输出合适的工作电压，并且可以评估泄流电流的大小；工作在合适电压的恒流源电源用来驱动负载电路。

恒流源供电电路工作原理为：(1)根据负载电路的功耗电流评估需要的恒流源供电能力，(2)根据负载电路需要的工作电源电压，确定泄流稳压VPP的电压值；(3)根据需要的供电能力，确定配置输出的恒流源大小；(4)根据泄流稳压电路中泄露的电流的大小动态的调整负载电路的功耗电流。可调电流源有输入参考电流Iref、数字配置信号Iset，可调电流源输出可调整的电流源Iadjust给电流精确复制电路，Iadjust电流的大小随数字配置信号Iset的改变而改变；电流精确复制电路模块对Iadjust电流进行大比例镜像，并实现精确镜像输出恒流源Isource；Isource驱动负载的同时，驱动泄流稳压电流检测电路，使得输出电源VPP稳定在某一个电压点。

附图说明

图1磁场耦合与电源系统

图2恒流源供电电路

图3直接镜像电流源

图4折叠共源共栅电流源

图5电流精确复制电路

图6可调电流源电路

图7泄流稳压电路