[发明专利]一种非接触智能卡芯片快速报警电路

说明书

本发明提供了一种非接触智能卡芯片快速报警电路。所述快速报警电路包括天线网络、整流电路、限幅电路、电流采样器、电流源和电流比较器，其中，限幅电路包括第一采样电阻、第二采样电阻、放大器、参考电压和NMOS晶体管；天线网络连接整流电路和限幅电路，电流源连接到整流电路的输出端，电流采样器连接限幅电路中NMOS晶体管，电流比较器连接电流采样器和电流源，电流比较器输出控制信号；该非接触智能卡芯片快速报警电路，显著提升了报警灵敏度，且不需要填充较大的去耦电容，与传统的报警电路相比，新设计的限幅电路，采用电流比较器的方式，在不会产生误报警的情况下，提高了报警灵敏度，且没有增加卡片模拟前端去耦电容的容值，节省了芯片面积。

技术领域

本发明涉及非接触智能卡技术领域， 尤其涉及一种非接触智能卡芯片快速报警电路。

背景技术

在非接触智能卡应用中，分为有源卡片和无源卡片。有源卡片通过自身带有的电池等设备获取能量，不依赖于卡机的能量发射，因此工作距离可以很远。而无源卡片的能量则依赖于卡机发射的能量。对于符合ISO 14443 13.56MHz系统的非接触卡片，主要通过电感耦合的方式从卡机获取能量。工作距离的远近取决于卡机发射的能量的大小、卡片自身功耗等因数。

在某一通信距离上卡机辐射的能量是有限的，为了能够维持卡片的正常工作，当卡片的功耗大于卡机所能提供功耗时，需要及时产生报警信号，降低卡片的功耗才能保证卡片不会下电复位。因此针对这种功能的报警电路的报警速度显得尤为重要，较快的报警速度能够成功降低卡片复位的风险。

在传统的非接触卡片设计中，如图1所示，为现有的非接触卡片模拟前端电路结构框架图。整流电路将天线网络耦合到的交流电源转化为可供芯片使用的直流电压VRF，驱动电流为IRF。限幅电路将直流电压VRF电压值限定在一定的幅度以下，保护后续电路不被高压击穿。C1为去耦电容，滤除直流电压VRF中高频杂波。当能量不足时，去耦电容C1中存储的电荷还可以给后续电路供电，直到电压复位。低压差稳压器将直流电压VRF转换为可供数字电路使用的核心电压VDD。电压检测电路完成对直流电压VRF电压值的检查，当直流电压VRF低于阈值电压时，控制信号VC为高，降低数字电路功耗Iload，保证直流电压VRF和核心电压VDD电压值的可靠性。

在非接触卡片工作中，为了获取更多的电流通常直流电压VRF的电压值会被限幅电路限定在2.4V左右，VDD电压值为1.8V，两者有0.6V的压差。电压检测器的阈值一般选取在2.0V，当卡片功耗大于天线能够获取的能量，即IloadIRF时，直流电压VRF的电压值就会从2.4V开始下降，直至2.0V，电压检测电路发出报警信号VC，报警信号VC控制芯片的功耗电流Iload的电流值下降，确保核心电压VDD的电压值大于1.62V，系统不会下电复位。

电压检测报警的缺陷是报警时间慢，在卡片处于弱场环境中，当功耗电流Iload有较大冲击时，往往不能及时给出报警信号，如图2所示，为现有的非接触卡片模拟前端电路大功耗冲击时序图。功耗电流Iload在1mA情况下突然产生了10mA的电流冲击，此时由于整流电路的驱动电流IRF的电流值小于10mA，直流电压VRF的电压开始下降，下降的速度取决于去耦电容C1的大小。当直流电压VRF的电压值低于2V时，电压检测电路一般要经过0.1uS以上才能给出报警信号VC，控制功耗电流Iload的电流值下降。但核心电压VDD的电压值已经低于报警电压1.62V，系统复位，不能正常工作。

在这种情况下可以通过加大去耦电容C1的来减缓VRF下电速度，保证核心电压VDD的电压值大于1.62V，缺点是需要大片的电容，浪费了芯片面积。也可以通过增大电压检测电路报警阈值，让报警信号VC提前产生。但由于直流电压VRF电压本身会有10%的误差，过高的阈值会导致过多的误报警，降低了数字电路执行的效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种非接触智能卡芯片快速报警电路，采用电流比较器的方式，提高了报警灵敏度，节省了芯片面积。