[实用新型]一种非接触智能卡自适应能量转换电路

说明书

本实用新型提供了一种非接触智能卡自适应能量转换电路，所述自适应能量转换电路包括天线网络、整流电路、电压检测电路和控制电路，其中，天线网络由第一可变电感、第二可变电感、第一电容和第二电容共同构成，第一可变电感和第二可变电感串联连接，第一电容和第二电容并联连接。实时调节第一可变电感和第一电容构成网络的非接触智能卡的谐振频率，使得非接触智能卡的网络失谐远离或靠近读卡器的谐振频率，降低能量转换效率，实现非接触智能卡接收线圈两端之间电压峰值稳定。由于转换效率变低，智能卡芯片获得的能量减少，芯片发热也会相应的减少，解决了传统智能卡芯片的热损伤问题。

技术领域

本实用新型涉及智能卡技术领域， 尤其涉及一种非接触智能卡自适应能量转换电路。

背景技术

在通用型的非接触智能卡应用中，读卡器(Proximity Coupling Device，PCD)发射13.56MHz的载波信号和通信信号，非接触智能卡(Proximity Integrated CircuitCard，PICC)放置在读卡器PCD的电磁场中，由于非接触智能卡PICC没有供电装置，非接触智能卡PICC通过转化读卡器PCD发射的电磁场能量来获得电源，以实现数据接收和处理，并与读卡器PCD进行通信。所以非接触智能卡PICC芯片中的能量转换和稳压电路就是非接触智能卡PICC的重要组成部分。

常规的非接触智能卡PICC能量转换电路结构图，如图1中所示。在该非接触智能卡PICC能量转换电路中，电感L0是读卡器PCD的发射线圈，电感L1是非接触智能卡PICC的接收线圈，电感L1和电容C1组成谐振网络，从电感L0发射的电磁场中获得能量。为了获得最好的转换效率，电感L1和电容C1所组成谐振网络的谐振频率需要与读卡器PCD的谐振频率保持一致。非接触智能卡PICC芯片中所获得的能量与读卡器PCD的发射能量和互感系数M相关，互感系数M是非接触智能卡PICC和读卡器PCD之间的互感，互感系数M与读卡器PCD的发射线圈和非接触智能卡PICC的接收线圈大小，形状，以及发射线圈与接收线圈之间距离和相对位置有关。

通常情况下，当读卡器PCD的发射功率大，或者非接触智能卡PICC与读卡器PCD的距离近时，非接触智能卡PICC获得的能量也大，此时，非接触智能卡PICC的接收线圈两端之间的电压u2峰值电压变高，经过整流电路之后的电压VRF变高。图1中，非接触智能卡PICC的接收线圈两端之间的电压u2表达式见公式1：

从公式1可以看出，M为非接触智能卡PICC和读卡器PCD的互感系数，i0为读卡器PCD的发射线圈的电流值。互感系数M和电流i0电流值越大，非接触智能卡PICC感应到电压u2峰值电压越高。为了保证电压u2峰值电压不超过芯片的承受电压，需要根据非接触智能卡PICC转换的电压u2电压值大小来调节可变电阻Rm电阻值，使得电压u2峰值电压值保持在一定的电压之内。可变电阻Rm越小，电压u2峰值电压值越低。为了保证把电压u2峰值电压值控制在一定的电压范围内，付出的代价是可变电阻Rm上产生热量，读卡器PCD的电流值i0越大，互感系数M越大，产生的热量越大。当热量超过芯片和卡片能够承受的范围，芯片和卡片就会损坏。

集成电路芯片的内部器件，在工作时需要安全的工作电压，当非接触智能卡PICC的接收线圈两端之间的电压u2峰值电压或者经过整流电路整流之后的电压VRF超过安全工作电压时，芯片就会产生功能、性能、使用寿命的下降，以及不可恢复的物理性损伤。为了避免这个问题，通常的非接触智能卡PICC芯片需要检测电压u2和电压VRF，当发现电压u2和电压VRF超过标准规定的安全工作电压时，通过调节可变电阻Rm的阻值，使得多余的能量通过可变电阻Rm消耗掉，来保证电压u2和电压VRF处于标准规定的正常工作电压范围之内。