JP6884281B2

JP6884281B2 - Ｎｆｃアンテナの電力取得装置

Info

Publication number: JP6884281B2
Application number: JP2020527997A
Authority: JP
Inventors: 柳章 ▲陳▼
Original assignee: エクセルセク・データ・テクノロジー・カンパニー・リミテッド
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2018-08-01
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2038-08-01
Also published as: CN107872101A; KR20200056466A; US20200280217A1; KR102185930B1; WO2019100744A1; JP2021503873A; EP3713044A4; CN107872101B; EP3713044A1; US10826333B2; EP3713044B1

Description

本発明は通信の分野に属し、特にＮＦＣアンテナの電力取得装置に関する。

従来のアンテナの電力取得装置では、アンテナは、受け取った電磁界のエネルギーを第１の電圧に変換する。整流モジュールは、第１の電圧を整流して第２の電圧を取得する。第２の電圧はエネルギー貯留モジュールを直接的に充電する。第２の電圧がエネルギー貯留モジュールの電圧より低い場合に、エネルギー貯留モジュールは、外部に放電することにより電源の安定を維持し、回路が正常に動作することを確保する。

従来のアンテナの電力取得装置では、エネルギー貯留モジュールの容量が小さいと、良好なフィルタリング効果を提供することができず、システム負荷が重い場合には、エネルギー貯留モジュールが大きな瞬間出力を与えることができず、システム動作が不安定になる。また、フィールドにＮＦＣデバイスが無かったら、ＮＦＣカードリーダは消費電力を低減するために間欠的な問合せ状態になる場合もあり、ＲＦフィールドは存在したり、消えたりするので、小容量エネルギー貯留モジュールは長時間の給電ができず、次回のＲＦフィールドの確立前に電量が切れてしまう。エネルギー貯留モジュールの容量が大きいと、ＮＦＣデバイスをフィールドに入れた瞬間に、エネルギー貯留モジュールがフィールドからエネルギーを大量取得し、フィールドにおけるＮＦＣカードリーダの負荷が大きくなり、ＮＦＣデバイスの正常な通信に影響を与え、ＮＦＣデバイスがＮＦＣカードリーダに認識できなくなり、システムが確実に動作できなくなる場合もある。

このため、従来のアンテナの電力取得装置は、エネルギー貯留モジュールの容量が大きいと正常なＮＦＣ通信に影響を与えるという問題があった。

本発明はＮＦＣアンテナの電力取得装置を提供し、従来のＮＦＣアンテナの電力取得装置にエネルギー貯留モジュールの容量が大きい時に正常なＮＦＣ通信に影響を与えるという問題を解決することを目的とする。

本発明は、ＮＦＣアンテナの電力取得装置であって、アンテナ、整流モジュール、エネルギー貯留モジュール及び電流調節モジュールを含み、

前記アンテナの第１の給電端は前記整流モジュールの第１の入力端に接続され、前記アンテナの第２の給電端は前記整流モジュールの第２の入力端に接続され、前記整流モジュールの出力端は前記電流調節モジュールの第１の入出力端に接続され、前記電流調節モジュールの第２の入出力端は前記エネルギー貯留モジュールの入出力端に接続され、

前記アンテナは、受け取った電磁界のエネルギーを第１の電圧に変換し、前記整流モジュールは、前記第１の電圧を整流して第２電圧を取得し、前記第２の電圧は前記電流調節モジュールを介して前記エネルギー貯留モジュールを充電し、前記電流調節モジュールは充電電流を調節し、電磁界が弱まることにより前記第２の電圧が弱くなる傾向があるとき、前記エネルギー貯留モジュールは、外部に放電することにより電源の安定を維持し、回路が正常に動作することを確保する。

第２の電圧が電流調節モジュールを介してエネルギー貯留モジュールを充電する過程において、電流調節モジュールが充電電流を調節するため、大容量エネルギー貯留モジュールを使っても、ＮＦＣデバイスがフィールドに入った瞬間に、エネルギー貯留モジュールが多すぎるエネルギーを取得することによりＮＦＣのフィールドにおける負荷が過大になるという問題を避けることができ、ＮＦＣデバイスは正常に通信し、さらにＮＦＣカードリーダにより認識され安定して動作することができる。

本発明の実施例における技術発明をより明確に説明するために、以下では実施例を説明するために必要な図面を簡単に紹介する。また、以下の図面は、本発明の実施の形態の一部を示すに過ぎないことは勿論である。当業者であれば、創造的な労力を要することなく、これらの図に基づいて他の図面を得ることができる。

本発明の一実施例が提供するＮＦＣアンテナの電力取得装置の全体的なアーキテクチャ模式図である。本発明の一実施例が提供するＮＦＣアンテナの電力取得装置のモジュール構造模式図である。図２に示す実施例の回路構造模式図である。本発明の一実施例が提供するＮＦＣアンテナの電力取得装置のモジュール構造模式図である。図４に示す実施例の回路構造模式図である。

本発明の目的、技術手段及び利点をより明らかにするために、以下に図面を参照しながら本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例が提供するＮＦＣアンテナの電力取得装置の全体的なアーキテクチャを示し、説明の便宜上、本発明の実施例に関係する部分のみを示し、以下に詳述する。

ＮＦＣアンテナの電力取得装置はアンテナ０１、整流モジュール０２、エネルギー貯留モジュール０３及び電流調節モジュール０４を含む。

ここで、アンテナ０１の第１の給電端は整流モジュール０２の第１の入力端に接続され、アンテナ０１の第２の給電端は整流モジュール０２の第２の入力端に接続され、整流モジュール０２の出力端は電流調節モジュール０４の第１の入出力端に接続され、電流調節モジュール０４の第２の入出力端はエネルギー貯留モジュール０３の入出力端に接続される。

上記ＮＦＣアンテナの電力取得装置において、アンテナ０１は、受け取った電磁界のエネルギーを第１の電圧に変換する。整流モジュール０２は、第１の電圧を整流して第２の電圧を取得する。第２の電圧は電流調節モジュール０４を介してエネルギー貯留モジュール０３を充電する。電流調節モジュール０４は充電電流を調節する。電磁界が弱まることにより第２の電圧が弱くなる傾向があると、エネルギー貯留モジュール０３は、外部に放電することにより電源の安定を維持し、回路が正常に動作することを確保する。

電磁界が弱まることにより第２の電圧が弱くなる傾向があると、エネルギー貯留モジュール０３は、外部に放電することにより電源の安定を維持するのは、具体的には以下のとおりである。第２の電圧がエネルギー貯留モジュール０３の電圧より低い場合、エネルギー貯留モジュール０３は外部に放電することによりＮＦＣアンテナの電力取得装置の外部給電の安定性を維持する。

第２の電圧が電流調節モジュール０４を介してエネルギー貯留モジュール０３を充電する過程において、電流調節モジュール０４が充電電流を調節するため、大容量エネルギー貯留モジュール０３を使っても、ＮＦＣデバイスがフィールドに入った瞬間に、エネルギー貯留モジュール０３が多すぎるエネルギーを取得することによりＮＦＣのフィールドにおける負荷が過大になるという問題を避けることができ、ＮＦＣデバイスは正常に通信し、さらにＮＦＣカードリーダにより認識され安定して動作することができる。

具体的に、ＮＦＣアンテナの電力取得装置は、２つの実施形態がある。

第１の実施形態は、図２に示すように、電流調節モジュール０４が、第１の電流制限モジュール０４１と、単方向導通モジュール０４２とを含む。

第１の電流制限モジュール０４１の入力端と単方向導通モジュール０４２の出力端は共に電流調節モジュール０４の第１の入出力端を構成し、第１の電流制限モジュール０４１の出力端と単方向導通モジュール０４２の入力端は共に電流調節モジュール０４の第２の入出力端を構成する。

第２の電圧は電流調節モジュール０４を介してエネルギー貯留モジュール０３を充電し、電流調節モジュール０４は充電電流を調節し、第２の電圧がエネルギー貯留モジュール０３の電圧より低い場合に、エネルギー貯留モジュール０３は電流調節モジュール０４を介して放電するのは具体的に以下のとおりである。

第２の電圧は第１の電流制限モジュール０４１を介してエネルギー貯留モジュール０３を充電し、第１の電流制限モジュール０４１は充電電流を調節し、第２の電圧がエネルギー貯留モジュール０３の電圧より低い場合に、エネルギー貯留モジュール０３は単方向導通モジュール０４２を介して放電する。

エネルギー貯留モジュール０３を充電する時、第１の電流制限モジュール０４１は充電電流を調節するため、大容量エネルギー貯留モジュール０３を使っても、ＮＦＣデバイスがフィールドに入った瞬間に、エネルギー貯留モジュール０３が多すぎるエネルギーを取得することによりＮＦＣのフィールドにおける負荷が過大になるという問題を避けることができる。

図３は、図２に示した実施例の回路構成を示したものであり、説明の便宜上、本発明の実施例に関係する部分のみを示し、以下に詳述する。

第１の電流制限モジュール０４１は第１の抵抗Ｒ１である。

第１の抵抗Ｒ１の第１端と第１の抵抗Ｒ１の第２端はそれぞれ第１の電流制限モジュール０４１の入力端と第１の電流制限モジュール０４１の出力端である。

単方向導通モジュール０４２は第１のダイオードＤ１である。

第１のダイオードＤ１のアノードと第１のダイオードＤ１のカソードはそれぞれ単方向導通モジュール０４２の入力端と単方向導通モジュール０４２の出力端である。
整流モジュール０２は第２のダイオードＤ２、第３のダイオードＤ３、第４のダイオードＤ４及び第５のダイオードＤ５を含む。

第２のダイオードＤ２のアノードと第４のダイオードＤ４のカソードは共に整流モジュール０２の第１の入力端を構成する。第３のダイオードＤ３のアノードと第５のダイオードＤ５のカソードは共に整流モジュール０２の第２の入力端を構成する。第２のダイオードＤ２のカソードと第３のダイオードＤ３のカソードは共に整流モジュール０２の出力端を構成する。第４のダイオードＤ４のアノードと第５のダイオードＤ５のアノードは共に電源のグランドに接続される。

エネルギー貯留モジュール０３は第１のコンデンサＣ１である。

第１のコンデンサＣ１の第１端は、エネルギー貯留モジュール０３の入出力端であり、第１のコンデンサＣ１の第２端は電源のグランドに接続される。

以下、動作原理を参照して図３に示す回路をさらに説明する。

具体な実施では、アンテナ０１は、受け取った電磁界のエネルギーを第１の電圧に変換する。第２のダイオードＤ２〜第５のダイオードＤ５は、第１の電圧を整流して第２の電圧を取得する。第２の電圧は、第１の抵抗Ｒ１を介して第１のコンデンサＣ１を充電する。第１の抵抗Ｒ１は充電電流を調節する（第１の抵抗Ｒ１は電流制限抵抗として機能するため、充電電流が低減される）。第２の電圧が第１のコンデンサＣ１の電圧より低いと、第１のコンデンサＣ１は第１のダイオードＤ１を介して放電し、電源の安定を維持し、回路が正常に動作することを確保する。

上記の実施形態は二つの欠点がある。
１）第１のコンデンサＣ１を充電する時には、第１のコンデンサＣ１の両端の電圧が高くなるほど、第１の抵抗Ｒ１を流れる充電電流が小さくなり、充電レートが遅くなる。
２）第１のコンデンサＣ１が放電すると、第１のダイオードＤ１に降圧が生じ、給電効率に影響する。

そこで、以下の２つ目の実施形態が提案されており、上述した２つの欠点が解消されている。

第２の実施形態は、図４に示すように、電流調節モジュール０４が、第２の電流制限モジュール０４３と、切替制御モジュール０４４と、切替モジュール０４５とを含む。

第２の電流制限モジュール０４３の入力端、切替モジュール０４５の第１の入出力端及び切替制御モジュール０４４の入力端は共に電流調節モジュール０４の第１の入出力端を構成する。切替モジュール０４５の第２の入出力端は電流調節モジュール０４の第２の入出力端である。切替制御モジュール０４４の出力端は切替モジュール０４５の制御端に接続される。第２の電流制限モジュール０４３の出力端は切替モジュール０４５の入力端に接続される。

第２の電圧が電流調節モジュール０４を介してエネルギー貯留モジュール０３を充電し、電流調節モジュール０４が充電電流を調節するのは具体的に以下のとおりである。

第２の電圧は第２の電流制限モジュール０４３を介してエネルギー貯留モジュール０３を充電し、切替制御モジュール０４４は制御電圧を出力し、切替モジュール０４５は制御電圧が電圧閾値を超えたと判断すると、第２の電圧が直接にエネルギー貯留モジュール０３を充電するように切替モジュール０４５は充電チャンネルの切替を行う。

第２の電圧がエネルギー貯留モジュール０３の電圧より低い場合、エネルギー貯留モジュール０３が電流調節モジュール０４を介して放電するのは具体的には以下のとおりである。第２の電圧がエネルギー貯留モジュール０３の電圧より低い場合、エネルギー貯留モジュール０３は切替モジュール０４５を介して直接に外部に放電する。

エネルギー貯留モジュール０３を充電する時、第２の電流制限モジュール０４３が充電電流を調節するため、大容量エネルギー貯留モジュール０３を使っても、ＮＦＣデバイスがフィールドに入った瞬間に、エネルギー貯留モジュール０３が多すぎるエネルギーを取得することによりＮＦＣのフィールドにおける負荷が過大になるという問題を避けることができ、ＮＦＣデバイスは正常に通信し、さらにＮＦＣカードリーダにより認識され安定して動作することができる。

図５は、図４に示した実施例の回路構成を示したものであり、説明の便宜上、本発明の実施例に関係する部分のみを示し、以下に詳述する。

第２の電流制限モジュール０４３は第２の抵抗Ｒ２である。

第２の抵抗Ｒ２の第１端と第２の抵抗Ｒ２の第２端はそれぞれ第２の電流制限モジュール０４３の入力端と第２の電流制限モジュール０４３の出力端である。

切替制御モジュール０４４は第３の抵抗Ｒ３と第２のコンデンサＣ２を含む。

第３の抵抗Ｒ３の第１端は切替制御モジュール０４４の入力端であり、第３の抵抗Ｒ３の第２端と第２のコンデンサＣ２の第１端は共に切替制御モジュール０４４の出力端を構成し、第２のコンデンサＣ２の第２端は電源のグランドに接続される。

切替モジュール０４５はアナログ切替スイッチＵ１である。

アナログ切替スイッチＵ１の電源端ＶＣＣとアナログ切替スイッチＵ１の第１の入出力端Ｂ１とは共に切替モジュール０４５の第１の入出力端を構成する。アナログ切替スイッチＵ１の入力端Ｂ０は切替モジュール０４５の入力端である。アナログ切替スイッチＵ１の論理制御端Ｓは切替モジュール０４５の制御端である。アナログ切替スイッチＵ１の第２の入出力端Ａは切替モジュール０４５の第２の入出力端である。アナログ切替スイッチＵ１のグランド端は、電源のグランドに接続される。

整流モジュール０２は第２のダイオードＤ２、第３のダイオードＤ３、第４のダイオードＤ４及び第５のダイオードＤ５を含む。

第１のコンデンサＣ１の第１端は、エネルギー貯留モジュール０３の入出力端であり、第１のコンデンサＣ１の第２端は、電源のグランドに接続される。

以下、動作原理を参照して図５に示す回路をさらに説明する。

具体な実施では、アンテナ０１は、受け取った電磁界のエネルギーを第１の電圧に変換する。第２のダイオードＤ２〜第５のダイオードＤ５は、第１の電圧を整流して第２の電圧を取得する。このとき、第２のコンデンサＣ２の電圧は電圧閾値を超えない。アナログ切替スイッチＵ１の入力端Ｂ０は、アナログ切替スイッチＵ１の第２の入出力端Ａに接続される。第２の電圧は、第２の抵抗Ｒ２を介して第１のコンデンサＣ１を充電する。第２のコンデンサＣ２の電圧が電圧閾値を超えると、アナログ切替スイッチＵ１は充電チャンネルの切替を行う。アナログ切替スイッチＵ１の第１の入出力端子Ｂ１は、アナログ切替スイッチＵ１の第２の入出力端子Ａに接続され、第２の電圧は直接に第１のコンデンサＣ１を充電し、充電レートは高まる。第２の電圧が第１のコンデンサＣ１の電圧より低い場合、第１のコンデンサＣ１はアナログ切替スイッチＵ１を介して放電し、電源の安定を維持し、回路が正常に動作することを確保し、余分な降圧は生じない。

以上の記載は、本発明の好適な実施例にすぎず、本発明はこれに制限されなく、本発明の精神と原則の内のあらゆる修正、均等置換、改良等は、全て本発明の範囲内に含まれるものである。

０１アンテナ
０２整流モジュール
０３エネルギー貯留モジュール
０４電流調節モジュール

Claims

ＮＦＣアンテナの電力取得装置であって、アンテナ、整流モジュール、エネルギー貯留モジュール及び電流調節モジュールを含み、
前記アンテナの第１の給電端は前記整流モジュールの第１の入力端に接続され、前記アンテナの第２の給電端は前記整流モジュールの第２の入力端に接続され、前記整流モジュールの出力端は前記電流調節モジュールの第１の入出力端に接続され、前記電流調節モジュールの第２の入出力端は前記エネルギー貯留モジュールの入出力端に接続され、
前記アンテナは、受け取った電磁界のエネルギーを第１の電圧に変換し、前記整流モジュールは、前記第１の電圧を整流して第２の電圧を取得し、前記第２の電圧は前記電流調節モジュールを介して前記エネルギー貯留モジュールを充電し、前記電流調節モジュールは充電電流を調節し、電磁界が弱まることにより前記第２の電圧が弱くなる傾向があるとき、前記エネルギー貯留モジュールは、外部に放電することにより電源の安定を維持し、回路が正常に動作することを確保し、
前記電流調節モジュールは第２の電流制限モジュール、切替制御モジュール、及び切替モジュールを含み、
前記第２の電流制限モジュールの入力端、前記切替モジュールの第１の入出力端と前記切替制御モジュールの入力端は共に前記電流調節モジュールの第１の入出力端を構成し、前記切替モジュールの第２の入出力端は前記電流調節モジュールの第２の入出力端であり、前記切替制御モジュールの出力端は前記切替モジュールの制御端に接続され、前記第２の電流制限モジュールの出力端は前記切替モジュールの入力端に接続され、
前記第２の電圧は前記第２の電流制限モジュールを介してエネルギー貯留モジュールを充電し、前記切替制御モジュールは制御電圧を出力し、前記切替モジュールは制御電圧が電圧閾値を超えたと判断すると、前記第２の電圧が直接に前記エネルギー貯留モジュールを充電するように前記切替モジュールは充電チャンネルの切替を行い、
前記第２の電圧が前記エネルギー貯留モジュールの電圧より低い場合、前記エネルギー貯留モジュールは前記切替モジュールを介して直接に外部に放電する、
ことを特徴とするＮＦＣアンテナの電力取得装置。
前記第２の電流制限モジュールは第２の抵抗であり、
前記第２の抵抗の第１端と前記第２の抵抗の第２端はそれぞれ前記第２の電流制限モジュールの入力端と前記第２の電流制限モジュールの出力端である、
ことを特徴とする請求項１に記載のＮＦＣアンテナの電力取得装置。
前記切替制御モジュールは第３の抵抗と第２のコンデンサを含み、
前記第３の抵抗の第１端は前記切替制御モジュールの入力端であり、前記第３の抵抗の第２端と前記第２のコンデンサの第１端は共に前記切替制御モジュールの出力端を構成し、前記第２のコンデンサの第２端は電源のグランドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＮＦＣアンテナの電力取得装置。
前記切替モジュールはアナログ切替スイッチであり、
前記アナログ切替スイッチの電源端と前記アナログ切替スイッチの第１の入出力端とは共に前記切替モジュールの第１の入出力端を構成し、前記アナログ切替スイッチの入力端は前記切替モジュールの入力端であり、前記アナログ切替スイッチの論理制御端は前記切替モジュールの制御端であり、前記アナログ切替スイッチの第２の入出力端は前記切替モジュールの第２の入出力端であり、前記アナログ切替スイッチのグランド端は電源のグランドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＮＦＣアンテナの電力取得装置。
前記整流モジュールは第２のダイオード、第３のダイオード、第４のダイオード及び第５のダイオードを含み、
前記第２のダイオードのアノードと前記第４のダイオードのカソードは共に前記整流モジュールの第１の入力端を構成し、前記第３のダイオードのアノードと前記第５のダイオードのカソードは共に前記整流モジュールの第２の入力端を構成し、前記第２のダイオードのカソードと前記第３のダイオードのカソードは共に前記整流モジュールの出力端を構成し、前記第４のダイオードのアノードと前記第５のダイオードのアノードは共に電源のグランドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＮＦＣアンテナの電力取得装置。
前記エネルギー貯留モジュールは第１のコンデンサであり、
前記第１のコンデンサの第１端は、前記エネルギー貯留モジュールの入出力端であり、前記第１のコンデンサの第２端は電源のグランドに接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載のＮＦＣアンテナの電力取得装置。