[发明专利]一种锂电池供电的半双工RFID芯片及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种射频芯片，尤其涉及一种锂电池供电的半双工RFID芯片，并涉及采用了该半双工RFID芯片的半双工RFID系统。

背景技术

随着RFID技术的应用越来越广泛，一种可在接收价格范围内、中远距离、可用于恶劣环境的RFID需求也越来越大；低频RFID由于采用低频作为能量和数据的载体，穿透性好，防水，因此被大量的用在动物管理和恶劣环境的物流系统上；但是常规的无源全双工RFID尽管可以做到价格低廉，但在读写距离上很难满足实际的需求，对读写器的要求也很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是需要提供一种低频的、具备无线充电功能的锂电池供电的半双工RFID芯片。

对此，本发明提供一种锂电池供电的半双工RFID芯片，包括：

RFID模拟电路，所述RFID模拟电路用于实现整流、稳压、限压、时钟提取、ASK信号调解以及FSK调制；

RFID数字电路，所述RFID数字电路用于实现整个芯片的控制和处理；

锂电池充电电路，所述锂电池充电电路根据锂电池的电压进行恒流和恒压充电；

电压保护电路，所述电压保护电路用于实现对锂电池的工作状态的控制；

以及，用于存储用户数据和UID信息的EEPROM存储模块，所述RFID数字电路对EEPROM存储模块进行读写操作；

其中，所述半双工RFID芯片采用低频作为能量和数据传输的载体；所述电压保护电路设置电压保护门限值，当锂电池电压低于该电压保护门限值时，所述电压保护电路停止锂电池对半双工RFID芯片的供电，进而由射频无线信号对半双工RFID芯片供电。

本发明内部集成了RFID模拟电路、RFID数字电路、锂电池充电电路、电压保护电路以及EEPROM存储模块；所述RFID模拟电路具备整流、稳压、限压、ASK信号调解、时钟提取以及FSK调制所对应的功能逻辑模块；所述RFID数字电路具备信号解调、数据处理、EEPROM读写接口以及数据调制所对应的功能逻辑模块；所述锂电池充电电路具备带隙基准、恒流充电模块以及恒压充电模块所对应的功能逻辑模块；所述电压保护电路包括低压保护。

与现有技术相比，本发明具备功耗低、性能好和成本低的优点，通讯距离比常规的低频RFID芯片提高一倍以上。其中，功耗低体现在80mA锂电池充满后可使用至少读写500次数据；性能好体现在与现有技术同样尺寸的读写器上，本发明比常规的低频RFID通讯距离提高了一倍以上；而且该半双工RFID芯片内部集成了RFID通讯和锂电池充电的功能，成本低；使得本发明所述的由锂电池供电、具备充电功能的半双工RFID芯片的低频RFID更为稳定，增加了通讯距离的同时还很好地控制成本和功耗。

加之，半双工RFID芯片的优势还在于，读写器在接收数据的时候关闭了自身的载波，把自身的干扰减少到了0，接收数据的灵敏度高，距离比同尺寸的现有读写器所读取的距离远。而决定半双工RFID芯片性能的因素是在充电期间能否给电容足够的能量，使得芯片的FSK调制有足够的能量返回数据。

本发明的进一步改进在于，所述电压保护门限值为2.7V；所述半双工RFID芯片采用100KHz~150 KHz的低频作为能量和数据传输的载体。当锂电池的电压低于2.7V的时候，停止锂电池对半双工RFID芯片的供电，该半双工RFID芯片的工作能量改由RF无线信号供电，进而根据该芯片的使用环境实现低压保护，保证半双工RFID芯片的性能。

本发明的进一步改进在于，当锂电池电压低于2.7V时，停止锂电池的供电，通过外接的储能电容对FSK调制进行供电，确保FSK调制有足够的能量返回数据。

本发明的进一步改进在于，所述EEPROM存储模块包括相互连接的EEPROM存储器核、高压产生电路、寄存器和灵敏低功耗读取电路。

本发明还提供一种锂电池供电的半双工RFID系统，包括以下步骤：

将上述的半双工RFID芯片置入读写器工作范围内，读写器开启载波；

半双工RFID芯片对交流载波整流后，先对外置的储能电容进行充电；

读写器在充电完成后，发送数据，发送数据完成后，经过3ms-15ms，关闭载波，并通过FSK解调半双工RFID芯片返回的数据；

其中，读写器在接收数据之前关闭自身的载波。