[发明专利]具有能量管理功能的NFC接口

说明书

本发明公开了一种具有能量管理功能的NFC接口，所述NFC接口具有独立的能量天线，所述NFC接口包括能量管理模块和储能模块，能量管理模块与储能模块电连接，能量管理模块用于根据能量天线采集的电能对储能模块充电，还用于在储能模块将能量天线采集到的电压拉低到第一电压阈值时，切断对储能模块的充电。本发明通过增加能量管理模块来动态管理所采集到的能量，既可大大提高NFC接口的能量接收功率，还对这些电能进行存储管理，从而允许具有这样NFC接口的装置采集到更多能量，并可向外输出更多NFC能量，使得NFC接口具有更广泛的用途。

技术领域

本发明涉及无线通信与无线充电领域，涉及一种具有能量管理功能的NFC接口。

背景技术

NFC(Near Field Communication，近场通信)由于使用了磁场作为信息载体，实现了比传统无线通信短得多的通信距离(几厘米)，具有安全性高、使用方便等优点。NFC标准中的一个重要部分是对高频RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)无源接口的继承，允许NFC读写器接口与NFC被动接口之间的通信。如图1所示，NFC读写器101发送的NFC射频信号104给NFC被动标签102。通过NFC射频信号104，NFC读写器101与NFC被动标签102可实现双向半双工通信105，以及单向无线能量传输103。NFC被动标签102接收来自NFC读写器101的射频能量后整流稳压，以维持设备内部运算及外部通信供电需要。然而，传统NFC被动接口的设计源自RFID，信号的接收、发送及能量耦合均通过同一副天线，所以能量转换效率很低，仅能从NFC读写器接口取得很少的能量(大约10mW至20mW)，只能维持无源装置的简单操作，如读写内部内存等。目前，NFC被动接口已被广泛应用于无线支付、蓝牙配对、点对点传输、无源标签等应用，特别是目前以及未来几年内NFC被动接口将被大量应用于如银行双界面卡、新型可视银行卡、智能穿戴式设备、传感网络、未来物联网等对功耗有一定要求的应用，如此低的接收功率将极大地限制了这些应用以及应用可以提供的功能及性能。

现有技术中CN105897312A已公布一种为能量采集和小尺寸优化的NFC标签接口，如图2所示，包括天线201、可调匹配电路202、解调器203、NFC数据接口204、负载调制电路205、整流稳压电路206和能量采集接口207，其中可调匹配电路202能够匹配天线201实现数据传输时天线201具有低Q值以保证通信带宽，无数据传输时具有高Q值从而让整流稳压电路206整流出更多电能，NFC数据接口204在解调器203解调出数据后通过总线向外部传输NFC数据，能量采集接口207在采集能量后向外部传输电能。这是通过可调匹配电路202来改变天线201的Q值状态来使得NFC标签接口获取更多能量的一种方案，缺点是电路形式复杂，成本高，无法储存能量，不能充分利用能量，而且也要求获取NFC能量的外部设备的负载特性为连续、稳定，否则由于负载突变的瞬间(约几十微秒)将拉低整流稳压电路206的输出电压，使得整流稳压电路206不能正常工作而影响整个NFC标签接口的正常工作。

现有技术中CN105099527A已公布一种具有独立能量接收天线的无源NFC通信接口，如图3所示，NFC通信接口包括通信天线301、能量天线302、通信天线匹配电路303、NFC收发器304、能量天线匹配电路305、桥式整流306和DC/DC(直流转换直流)307，其中通信天线301、通信天线匹配电路303、NFC收发器304完成NFC收发通信并向外输出NFC数据，能量天线匹配电路305、桥式整流306和DC/DC307完成较多的能量采集及向外输出NFC能量。这是通过增加天线的方式，即通信天线301仍为低Q值天线保证通信带宽，能量天线302为高Q值天线来独立采集能量，从而实现更多能量的获取，但缺点是无法储存能量，不能充分利用能量，而且也要求获取NFC能量的外部设备的负载特性为连续、稳定，否则由于负载突变的瞬间(约几十微秒)将拉低DC/DC电路307的输出电压，使得DC/DC电路307不能正常工作而影响整个NFC通信接口的正常工作。

发明内容