專利名稱：一種電源轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及射頻身份識別(RFID)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及射頻收發(fā)芯片的電源轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
用于移動通信的用戶識別模塊(Subscriber Identity Module,簡稱SIM卡)被廣泛應(yīng)用于移動終端上。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，通過各種方法在普通SIM卡體內(nèi)增設(shè)各種智能電路模塊，使普通SIM卡除了具有傳統(tǒng)的SIM卡功能外，還具備了一些其他功能，例如射頻識別SM卡，即RFID-S頂卡。當(dāng)在普通SM卡上稍加改造成為RFID-SM卡后，就能夠具備電子錢包等支付功能，或者門禁通行等消費應(yīng)用功能。RFID-S頂卡中集成了 2. 4GHz射頻收發(fā)芯片，增加了 SM卡的耗電量。而手機對 SIM卡的供電電流的最大值具有一定的限制，如果RFID-SIM卡中的射頻芯片功耗過高而超過手機對SIM卡的電流最大限值，就容易引起故障發(fā)生，例如手機不能開機或反復(fù)重啟等現(xiàn)象。目前市場中主流的射頻收發(fā)芯片均采用小于0.18微米線寬的先進(jìn)半導(dǎo)體工藝制程進(jìn)行設(shè)計制造，其核心電路的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓在I. 8V以下，而手機SIM卡的供電電壓在3V至5V之間，遠(yuǎn)高于芯片核心電路的供電電壓。因此在給射頻收發(fā)芯片的核心電路供電之前，需要在芯片的外圍或者內(nèi)部采用電源轉(zhuǎn)換電路將供電電壓降低到芯片核心電路工作電壓的水平，以保證芯片的正常工作?，F(xiàn)有的射頻收發(fā)芯片一般采用低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)電路來實現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換，其缺點在于電壓轉(zhuǎn)換的效率低，從而使射頻收發(fā)芯片的功耗保持在較高的水平。現(xiàn)有技術(shù)中也采用開關(guān)型的直流到直流的電源轉(zhuǎn)換器(即Drac)給芯片供電，其可以提高供電效率，但存在輸出電壓紋波較大、開關(guān)電流波動大、高品質(zhì)的電感器件難于集成在SM卡較小的空間里等弊端。具體說來，一般DCDC工作時電源輸入端表現(xiàn)為大的開關(guān)電流，滿足不了 SIM卡端口要求的電流標(biāo)準(zhǔn)，會導(dǎo)致手機死機，因為手機芯片電源解決方案要求從芯片上電到正常工作的整個期間，電源輸入端不能有持續(xù)的、大的電流；為了限定啟動和正常工作時的開關(guān)大電流，需要在直流到直流的電源轉(zhuǎn)換器DCDC的電源輸入端加上RC或LC限流結(jié)構(gòu)，但這些結(jié)構(gòu)將降低電源轉(zhuǎn)換效率，增加了電壓余度的損耗；另外，開關(guān)電源的輸出電壓紋波太大將影響芯片上RF電路工作，增加電容或增大輸出電壓的去耦電容可以減小紋波，但會增加方案成本。因此，需要提出一種低輸入電流噪聲、低輸出電壓噪聲、高效、經(jīng)濟的一種射頻收發(fā)芯片的電源轉(zhuǎn)換裝置，并供射頻識別SM卡上的RFID芯片使用。

實用新型內(nèi)容為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出一種電源轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路，用于實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，使輸出電壓Vout為輸入電壓Vin的一半;輸出電壓控制電路，接收開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓，并由第二 PMOS管、第一電阻R1、第二電阻R2和放大器實現(xiàn)，所述放大器的一個輸入端接參考電壓Vref，該電路用于通過反饋環(huán)路機制調(diào)節(jié)第二 PMOS管的壓降使輸出電壓Vout穩(wěn)定在一定的電壓值Vout= (R1+R2)/Rl^Vref ；輸入電流濾波電路，由所述第二 PM OS管和輸入電容實現(xiàn)，用來濾除輸入電流紋波以供給所述開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路；輸出電壓濾波電路，用于接收所述開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓以濾除輸出電壓紋波。進(jìn)一步，開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器電路由第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管和第一電容實現(xiàn)，其中在第一 NMOS管的源極與第三NMOS管的漏極相連，第一 PMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極相連，第一電容的兩端分別與第一 NMOS管的源極與第一PMOS管的源極相連，第一 PMOS管的漏極接輸入電壓Vin，第三NMOS管的源極與第二 NMOS管的源極相連并作為輸出電壓Vout。進(jìn)一步，在輸出電壓控制電路中，第二 PMOS管的源極和漏極分別接外接電源VDD和第一 PMOS管的漏極，第二 PMOS管的柵極接所述放大器的輸出端，第二電阻的一端接電壓輸出端，第二電阻的另一端接第一電阻以及所述放大器的另一個輸入端，第一電阻的另一端接地。進(jìn)一步，在輸入電流濾波電路中，第二 PMOS管的漏極與輸入電容的一端相連，輸入電容的另一端與電壓輸出端相連或者接地。進(jìn)一步，在輸出電壓濾波電路由輸出電容實現(xiàn)，其中輸出電容的兩端分別與電壓輸出端和地相連。本實用新型的有益效果是該電源轉(zhuǎn)換裝置提高了射頻收發(fā)芯片的電源轉(zhuǎn)換效率，有效的降低了射頻收發(fā)芯片的功耗，使其更加易于應(yīng)用在RFID-SIM卡中。具體而言，由于采用了開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路SCC (Switched Capacitors Converters),實現(xiàn)了高效率的電壓轉(zhuǎn)換；引入電壓反饋環(huán)路精確控制了輸出電壓大??；引入輸入電流濾波電路和輸出電壓濾波電路，減小了輸入電流紋波和輸出電壓紋波；復(fù)用輸入器件同時實現(xiàn)電流濾波和輸出電壓控制，減小電壓余度損耗，提高了電路效率；整體方案中無須使用電感，并采用靈活的外部電容拓展方案，更有利于應(yīng)用于SIM系統(tǒng)中。

圖I為本實用新型的一種射頻收發(fā)芯片的電源轉(zhuǎn)換裝置的電路圖。圖2為本實用新型的圖I所示電路圖對應(yīng)的工作時序圖。圖3為本實用新型另一種射頻收發(fā)芯片的電源轉(zhuǎn)換裝置的電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。本實用新型的一種射頻收發(fā)芯片的電源轉(zhuǎn)換裝置的電路圖，如圖I所示。該電源轉(zhuǎn)換裝置包括開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器電路SCC，該電路為核心電路，實現(xiàn)高效率的電壓轉(zhuǎn)換，其由第一NMOS管nl、第二 NMOS管n2、第三NMOS管n3、第一 PMOS管pi和電容Cl組成，其作用是使輸出電壓Vout為輸入電壓Vin的一半；輸出電壓控制電路，由第二 PMOS管p2、第一電阻R1、第二電阻R2和放大器Amp組成，其作用是通過反饋環(huán)路機制調(diào)節(jié)第二 PMOS管p2的壓降使輸出電壓Vout穩(wěn)定在一定的電壓值 Vout= (R1+R2) /Rl^Vref ；輸入電流濾波電路，由第二 PMOS管p2和輸入電容Cin組成，用來濾除輸入電流紋波；輸出電壓濾波電路，由輸出電容Cout實現(xiàn)，用來濾除輸出電壓紋波。開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器電路SCC的開關(guān)工作時序如下圖2所示。假設(shè)第一個周期時電壓A為低，電壓Af為高，第一 PMOS管pi和第三NMOS管n3導(dǎo)通，第一 NMOS管nl和第二 NMOS管n2關(guān)閉，第一電容Cl的負(fù)極節(jié)點C-節(jié)點電壓等于輸出電壓Vout，電壓為0，第一電容Cl的正極節(jié)點C+節(jié)點電壓將沖到輸入電壓Vin ;第二個周期，當(dāng)電壓A為高，電壓Af為低，第一 NMOS管nl和第二 NMOS管n2導(dǎo)通，第一 PMOS管pi和第三NMOS管n3關(guān)閉，第一電容Cl的負(fù)極節(jié)點C-節(jié)點拉到地gnd，第一電容Cl的正極節(jié)點C+節(jié)點存儲的電荷與輸出電容Cout進(jìn)行分配，輸出電壓Vout上升；重復(fù)上述動作，直到電壓輸出節(jié)點Vout節(jié)點電壓升到Vin/2，此時第一電容Cl將無法使第一電容Cl的正極節(jié)點C+節(jié)點電壓高于Vin/2，從電壓輸入節(jié)點Vin節(jié)點上的電荷轉(zhuǎn)移動作結(jié)束；但，當(dāng)負(fù)載時電壓輸出節(jié)點Vout節(jié)點電壓低于Vin/2,上述電荷轉(zhuǎn)移動作將繼續(xù)發(fā)生，以保證輸出電壓Vout為Vin/2。輸出電壓計算公式如下Vout=(R1+R2)/Rl^VrefVin=2*Vout其中，Vout為開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器電路SCC輸出電壓，RU R2分別為第一電阻和第二電阻，Vref為誤差放大器的輸入?yún)⒖茧妷海琕in為Vin節(jié)點電壓。此方案的結(jié)構(gòu)還可以變更為圖3所示的電路結(jié)構(gòu)將輸入電容Cin原來接到電壓輸出節(jié)點Vout節(jié)點改為接到地gnd，可以使電壓輸出節(jié)點Vout節(jié)點的輸出電壓紋波更小。本實用新型適用于一切有低輸入電流噪聲、低輸出電壓噪聲、高轉(zhuǎn)換效率、米用電容作為儲能元件等要求的直流到直流的電源轉(zhuǎn)換器DCDC電源解決方案。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種電源轉(zhuǎn)換裝置，包括 開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路，用于實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，使輸出電壓Vout為輸入電壓Vin的一半； 輸出電壓控制電路，接收開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓，并由第二 PMOS管、第一電阻R1、第二電阻R2和放大器實現(xiàn)，所述放大器的一個輸入端接參考電壓Vref，該電路用于通過反饋環(huán)路機制調(diào)節(jié)第二 PMOS管的壓降使輸出電壓Vout穩(wěn)定在一定的電壓值Vout= (R1+R2)/Rl^Vref ； 輸入電流濾波電路，由所述第二 PMOS管和輸入電容實現(xiàn)，用來濾除輸入電流紋波以供給所述開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路； 輸出電壓濾波電路，用于接收所述開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓以濾除輸出電壓紋波。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種電源轉(zhuǎn)換裝置，所述開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器電路由第一NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第一 PMOS管和第一電容實現(xiàn)，其中在第一 NMOS管的源極與第三NMOS管的漏極相連，第一 PMOS管的源極與第二 NMOS管的漏極相連，第一電容的兩端分別與第一 NMOS管的源極與第一 PMOS管的源極相連，第一 PMOS管的漏極電壓為輸入電壓Vin，第三NMOS管的源極與第二 NMOS管的源極相連并作為輸出電壓Vout。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種電源轉(zhuǎn)換裝置，在所述輸出電壓控制電路中，第二PMOS管的源極和漏極分別接外接電源VDD和第一 PMOS管的漏扱，第二 PMOS管的柵極接所述放大器的輸出端，第二電阻R2的一端接電壓輸出端，第二電阻R2的另一端接第一電阻Rl以及所述放大器的另ー個輸入端，第一電阻Rl的另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種電源轉(zhuǎn)換裝置，在所述輸入電流濾波電路中，第二PMOS管的漏極與輸入電容的一端相連，輸入電容的另一端與電壓輸出端相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種電源轉(zhuǎn)換裝置，在所述輸入電流濾波電路中，第二PMOS管的漏極與輸入電容的一端相連，輸入電容的另一端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種電源轉(zhuǎn)換裝置，在所述輸出電壓濾波電路由輸出電容實現(xiàn)，其中所述輸出電容的兩端分別與電壓輸出端和地相連。
專利摘要本實用新型提供了一種電源轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路，用于實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換；輸出電壓控制電路，由第二PMOS管、第一電阻、第二電阻和放大器實現(xiàn)，所述放大器的一個輸入端接參考電壓，該電路用于通過反饋環(huán)路機制調(diào)節(jié)第二PMOS管的壓降使輸出電壓穩(wěn)定在一定的電壓值；輸入電流濾波電路，由所述第二PMOS管和輸入電容實現(xiàn)，用來濾除輸入電流紋波；輸出電壓濾波電路，用來濾除輸出電壓紋波。該電源轉(zhuǎn)換裝置提高了射頻收發(fā)芯片的電源轉(zhuǎn)換效率，有效的降低了射頻收發(fā)芯片的功耗，使其更加易于應(yīng)用在RFID-SIM卡中。
文檔編號H02M3/155GK202475248SQ20112057197
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者周紅星, 潘文杰 申請人:國民技術(shù)股份有限公司