專利名稱：自適應電流平衡的穩壓電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種穩壓電路，特別是涉及一種用于非接觸式IC卡或電子標簽芯片 的穩壓電路
背景技術：
非接觸式IC卡又稱射頻卡，由IC芯片、感應天線組成，封裝在一個標準的PVC卡 片內，芯片及天線無任何外露部分。是世界上最近十年發展起來的一項新技術，它成功的將 射頻識別技術和IC卡技術結合起來，結束了無源(卡中無電源)和非接觸這一難題，是電 子器件領域的一大突破。卡片在一定距離范圍(通常為5-lOcm)靠近讀寫器表面，通過無 線電波的傳遞來完成數據的讀寫操作。圖1示出了為了完成讀寫器與非接觸式IC卡或射頻識別標簽之間正常通訊，非接 觸式IC卡或電子標簽內部射頻接口所需要的功能電路。其中整流及限幅電路一方面將天 線耦合過來的交流信號轉變為經過限幅的直流信號，然后送入后續的穩壓電路和解調電路 進行處理，另一方面通過負載調制的方式將邏輯信號d_in發射出去。時鐘產生電路生成同 步時鐘elk。穩壓電路產生穩定電壓vdd給內部電路供電。復位電路根據vdd的高低產生 復位信號por。解調電路通過對包絡信號的檢測，恢復讀寫器傳輸數據d_out。非接觸式IC卡或電子標簽，需要能夠在一定的場強范圍內與讀寫器正常通訊，所 處的場強不同，非接觸式IC卡或電子標簽的天線耦合到的能量不同，從而流入芯片的電流 不同。在較大場強下，如果天線耦合到的能量，全部進入穩壓電路，而芯片的負載電流的最 大值相對確定，那么多余的電流就需要從穩壓泄放管流到地，這樣，進入穩壓電路的大電 流，會對芯片的正常工作產生干擾。并且當芯片的負載電流變化的時候，會使芯片的天線電 壓發生變化，從而產生場強毛刺，影響讀寫器接收。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種用于非接觸式IC卡或電子標簽芯片的穩壓 電路，它能夠自適應的根據卡片內部需要的工作電流大小，為卡片提供相應的電流，使非接 觸式IC卡消耗的電流保持穩定，避免因負載電流變化而產生場強毛刺，影響讀寫器接收。為解決上述技術問題，本發明提供了一種自適應電流平衡的穩壓電路，包括電流 基準電路與電流鏡像電路的啟動電路，產生基準電流的電流基準電路，產生基準電壓的帶 隙基準電路，產生運放輸入的電阻分壓電路，產生帶自適應電流平衡功能的邏輯信號控制 的電流鏡像電路，以及差分運放電路；所述啟動電路為基準電路與電流鏡像電路提供啟動 信號，保證穩壓電路的正常上電啟動過程；所述電流基準電路為電流鏡像電路與差分運放 電路提供偏置電流；所述帶隙基準電路為差分運放電路與啟動電路提供輸入；所述電阻分 壓電路為差分運放電路提供輸入；所述邏輯信號控制的電流鏡像電路，根據非接觸式IC卡 需要的工作電流，配置不同的鏡像電流；所述差分運放電路利用帶隙基準輸出電壓與電阻 分壓輸出電壓，產生穩定的電源電壓，提供給非接觸式IC卡使用。
本發明的有益效果在于能夠自適應的根據卡片內部需要的工作電流大小，為卡 片提供相應的電流，使非接觸式IC卡消耗的電流保持穩定，避免因負載電流變化而產生場 強毛刺，影響讀寫器接收。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明圖1是非接觸式IC卡或電子標簽芯片的射頻接口電路原理框圖；圖2是本發明用于非接觸式IC卡或電子標簽的帶自適應電流平衡功能的穩壓電 路實施例的原理圖。
具體實施例方式本發明用于非接觸式IC卡或射頻識別標簽芯片的穩壓電路包括電流基準電路 與電流鏡像電路的啟動電路，產生基準電流的電流基準電路，產生基準電壓的帶隙基準電 路，產生運放輸入的電阻分壓電路，產生帶自適應電流平衡功能的邏輯信號控制的電流鏡 像電路，以及差分運放電路。所述啟動電路為基準電路與鏡像電路提供啟動信號，保證穩壓 電路的正常上電過程。所述基準電路為鏡像電路與差分運放電路提供偏置電流。所述帶隙 基準電路為差分運放電路與啟動電路提供輸入。所述電阻分壓電路為差分運放電路提供輸 入。所述邏輯信號控制的電流鏡像電路，根據非接觸式IC卡需要的工作電流，配置不同的 鏡像電流。所述差分運放電路利用帶隙輸出電壓與電阻分壓輸出電壓，產生穩定的工作電 壓，提供給非接觸式IC卡使用。啟動電路包括兩個倒比管與一個啟動使能控制管，以及兩個啟動管，啟動使能控 制管由帶隙基準電路輸出電壓控制，兩個啟動管分別啟動電流鏡像電路與電流基準電路。 電流基準電路為一個與電源電壓無關的電流基準電路，為電流鏡像電路與差分放大電路提 供偏置電流。帶隙基準電路為一個自偏置工作的帶隙基準源，為差分運放電路提供輸入，以 及為啟動電路提供使能信號，當帶隙基準電路輸出電壓穩定后，啟動電路停止工作。邏輯信 號控制的電流鏡像電路利用電流基準電路產生的偏置電流，根據IC卡需要的工作電流，配 置不同的鏡像電流。差分運放電路包括一個差分輸入級，一個源跟隨級和一個共漏級。該 放大器的正向輸入端為所述的帶隙基準電路輸出基準電壓，反向輸入端為電源經過電阻的 分壓電路輸出電平。圖2所示的是本發明的一個具體實施例。當讀寫器發送到空間的交流載波信號被 非接觸式IC卡或電子標簽的天線端耦合并送入整流電路后，產生直流包絡信號reg_in。該 包絡信號reg_in的高低直接與非接觸式IC卡或電子標簽所處的場強有關，場強越大，reg_ in越大。為適應穩壓電路工作，首先讓reg_in經過一個限幅電路，使reg_in在不同的場 強范圍內，都能保持在一個電壓范圍內，為穩壓電路提供一個適合其工作的輸入電平。所述 reg_in作為穩壓電路的輸入，晶體管MPl、MP2、麗1、麗2和麗3構成穩壓電路中的啟動電 路，MPl和MP2為倒比管，它們的柵端接地，麗1為啟動控制管，其柵端為Vbgr，Vbgr為帶隙 基準電路的輸出基準電壓。MN2和MN3分別控制電流鏡像電路和電流基準電路的啟動過程， 其漏端分別為vbl和vb2。MP3、MP4、麗4、麗5組成電流鏡像電路，MP3和MP4的柵端為vbl。 MP51P10組成邏輯信號控制電路，產生自適應電流平衡功能，根據芯片需要的工作電流，配置不同的電流大小，vdrvd3為邏輯控制信號。MP11、MP12、MN6、麗7和電阻Rl組成電流 基準電路，輸出電流偏置信號vb2，為電流鏡像電路與差分運放提供偏置電壓。MP13、MP14、 MP15、MN8、MN9和電容Cl組成單端輸出的差分運放電路，差分運放的正向輸入管為MP14， 其柵端電壓為vbgr，差分運放的反向輸入管為MP15，其柵端電壓為vdiv，vdiv為電源電壓 經過電阻分壓輸出的參考電壓信號，Cl起運放的相位補償作用，運放輸出信號為v2。MP16 和MP17構成源跟隨電路，減小芯片工作電流變化對泄放管的影響，同時增加運放輸出端的 驅動能力，源跟隨電路輸出信號為vpshimt。MP18為穩壓泄放管，其柵端電壓為vpshimt， 從reg_in經過MP4流到電源電壓vdd的電流，一部分被芯片消耗，多余的電流從泄放管流 到地。當非接觸式IC卡或電子標簽進入場強后，首先接收到讀寫器發送的天線載波信 號，載波信號經過整流與限幅電路，獲得穩定的reg_in信號。因為帶隙基準電路輸出基準 電壓的建立需要時間，在IC卡剛進入場強時，vbgr電平較低，無法使麗1打開，所以此時vl 為高電平，麗2和麗3導通，vbl和vb2輸出都為低電平，vbl為低電平時，MP4將導通，所述 reg_in信號通過MP4管，對vdd上的電容進行充電，vdd電壓將上升。隨著vdd的上升，因 為vb2被拉低，電流基準電路將建立。另外，當vdd上升到一定電壓，帶隙基準電路開始工 作，vbgr將上升，當vbgr上升到一定電壓后，啟動控制管MNl將導通，vl將變為低電平，此 后MN2和MN3將關閉，于是整個啟動過程結束。在vdd達到設計值前，帶隙基準電路輸出電 壓vbgr首先達到設計值，此時，vdiv比vbgr低，差分運放的源跟隨器輸出vpshimt信號為 高電平，泄放管關閉，電流基準電路穩定工作，輸出穩定的電流偏置信號v2，vb2經過鏡像 使電流傳輸管MP4正常工作，為vdd提供穩定的工作電流，最終，因為差分運放的作用，vbgr 電壓與vdiv基本相同，此時vdd達到設計值。對應芯片的每個不同的工作狀態，在設計初期，對其工作電流有一個預估，在其對 應的工作狀態，微處理器配置不同的鏡像電流，具體是微處理器配置VdfVd3的邏輯電平 高低，使芯片內部獲得不同的電流輸入，保證了從reg_in到vdd傳輸的電流，大多為芯片所 消耗掉，從泄放管MP18流過的電流很小。這樣就實現了電流的自適應平衡功能，從reg_in 傳輸到vdd的電流，幾乎都為芯片內部消耗掉，使芯片消耗的電流保持穩定，避免因芯片內 部消耗電流的變化而在天線端產生場強毛刺，影響讀寫器接收。本發明并不限于上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在于為了描 述和說明本發明涉及的技術方案。基于本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為 落入本發明的保護范圍。以上的具體實施方式
用來揭示本發明的最佳實施方法，以使得本 領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的 目的。
權利要求
1.一種自適應電流平衡的穩壓電路，其特征在于，包括電流基準電路與電流鏡像電路的啟動電路，產生基準電流的電流基準電路，產生基準 電壓的帶隙基準電路，產生運放輸入的電阻分壓電路，產生帶自適應電流平衡功能的邏輯 信號控制的電流鏡像電路，以及差分運放電路；所述啟動電路為基準電路與電流鏡像電路提供啟動信號，保證穩壓電路的正常上電啟 動過程；所述電流基準電路為電流鏡像電路與差分運放電路提供偏置電流；所述帶隙基準電路為差分運放電路與啟動電路提供輸入；所述電阻分壓電路為差分運放電路提供輸入；所述邏輯信號控制的電流鏡像電路，根據非接觸式IC卡需要的工作電流，配置不同的 鏡像電流；所述差分運放電路利用帶隙基準輸出電壓與電阻分壓輸出電壓，產生穩定的電源電 壓，提供給非接觸式IC卡使用。
2.如權利要求1所述的自適應電流平衡的穩壓電路，其特征在于啟動電路包括一個 倒比管串與一個啟動使能控制管，以及兩個啟動管，啟動使能控制管由帶隙基準輸出電壓 控制，兩個啟動管分別啟動電流鏡像電路與電流基準電路。
3.如權利要求1所述的自適應電流平衡的穩壓電路，其特征在于電流基準電路為一 個與電源電壓無關的電流基準電路，為電流鏡像電路與差分運放電路提供偏置電流。
4.如權利要求1所述的自適應電流平衡的穩壓電路，其特征在于帶隙基準電路為一 個自偏置工作的帶隙基準源，為差分運放電路提供輸入，以及為啟動電路提供使能信號，當 帶隙基準電路輸出電壓穩定后，啟動電路停止工作。
5.如權利要求1所述的自適應電流平衡的穩壓電路，其特征在于邏輯信號控制的鏡 像電路利用電流基準電路產生的電流偏置信號，根據卡片不同工作狀態需要的不同的工作 電流，配置不同的傳輸電流。
6.如權利要求1所述的自適應電流平衡的穩壓電路，其特征在于差分運放電路包括 一個差分輸入級，一個源跟隨級和一個共漏級；該放大器的正向輸入端為帶隙基準電路輸 出基準電壓，反向輸入端為電源經過電阻的分壓電路輸出電平。
全文摘要
本發明公開了一種帶自適應電流平衡功能的穩壓電路，包括電流基準電路與電流鏡像電路的啟動電路，產生基準電流的電流基準電路，產生基準電壓的帶隙基準電路，產生運放輸入的電阻分壓電路，產生帶自適應電流平衡功能的邏輯信號控制的電流鏡像電路，以及差分運放電路。本發明能夠自適應地根據非接觸式IC卡需要的工作電流，實時改變鏡像電流源的電流大小，使非接觸式IC卡消耗的電流保持穩定，避免因負載電流變化而產生場強毛刺，影響讀寫器接收。
文檔編號G05F3/08GK102103387SQ20091020197
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者劉曙斌, 盛榮華 申請人:上海華虹集成電路有限責任公司