專利名稱：射頻能量電荷泵的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及射頻識別技術領域，特別是涉及一種射頻能量電荷泵。背景技術：
射頻能量電荷泵是用來將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為不同電平的直流。在超高頻 (UHF)無源電子標簽中，整個芯片的能量通過射頻能量電荷泵獲得；在UHF無源電子標簽應用中，能量轉(zhuǎn)化效率是射頻能量電荷泵最重要的參數(shù)，效率越高，意味著更低的射頻輸入能量下，芯片可以工作。當前UHF無源電子標簽產(chǎn)品中，電荷泵有兩種實現(xiàn)方式含肖特基二極管結構和純CMOS管結構。含肖特基二極管的結構，寄生效應小，結構簡單，但一致性差；純CMOS管結構一致性相對較好，但能量損耗大，寄生效應大?，F(xiàn)有的電荷泵效率(在射頻輸入功率-14. 5dbm下實測)最高在20% -30%之間，效率偏低，有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種射頻電荷能量泵，其能夠較現(xiàn)有技術而言顯著提高輸出功率。本發(fā)明采用如下技術方案一種射頻能量電荷泵，用于將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結構的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結構中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。其中，所述含有Dickson結構的基本單元為若干級串聯(lián)。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson結構的基本單元為半二極管半MOS管結構、純NMOS管結構、純 PMOS管結構或者半NMOS管半PMOS管結構。本發(fā)明還提供了一種UHF無源電子標簽，該電子標簽通過射頻能量電荷泵提供能量，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結構的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結構中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。其中，所述含有Dickson結構的基本單元為若干級串聯(lián)。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson結構的基本單元為半二極管半MOS管結構、純NMOS管結構、純 PMOS管結構或者半NMOS管半PMOS管結構。本發(fā)明的有益效果在于，由于肖特基二極管的電學特性，導致效率隨輸入功率增大而明顯增大(即一致性差)，引入電學特性有利于一致性提高的MOS管后，由于MOS管的柵極電壓可控，提高柵極電壓相當于提供了一個正偏置電壓，由此可以提高輸出電壓，即提高了輸出功率。

圖1為本發(fā)明射頻能量電荷泵的原理示意圖。
具體實施方式下面結合實施例并參照附圖對本發(fā)明作進一步描述。如圖1所示，為一個UHF無源電子標簽中的射頻能量電荷泵，其用于將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端10和直流輸出端 60，所述射頻能量輸入端10接收射頻能量，所述直流輸出端40耦合到外部電路上；含有 Dickson結構的基本單元，其采用MOS管20、30、40、50分別替代Dickson結構中的二極管； 以及控制端，與上述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整上述MOS管的柵極電壓的高低。本具體實施方式
中，含有Dickson結構的基本單元為兩級串聯(lián)。本發(fā)明射頻能量電荷泵的工作原理如下射頻輸入正半周時，Vkf為正，Vxi隨之增大，Vx2隨Vxi增大而增大。當Vx2 > VX3+Vth, Vxi > Vx3時，能量通過C3，MOS管50流向電容C5。射頻輸入負半周時，Vkf為負，Vxi隨之變小，Vxci隨Vxi的減小而減小。當V5il < 0時， 能量通過MOS管30從地流向電容C3。偏置電壓Vxci，Vx2 初始時，由于G低，節(jié)點X3的負載消耗能量小，能量貯存在電容 C5中，升高。在正半周時，隨的升高，MOS管50正向?qū)?從左向右流為正向)所需的Vxi，Vx2升高，即^；，^升高。在負半周時，隨■^的升高，為克服MOS管30的閾值， 升高。隨&的升高，升高，從節(jié)點X0，Xl之間的寄生電容流向電容C2和MOS管20的電荷更多流入MOS管20，最終，一個周期內(nèi)流入的電荷全部流入MOS管20，^達到平衡值。 同理，■^最終達到一個平衡值。相當于給MOS管30和MOS管50加了一個正偏置電壓，提高了^，即提高了效率。
Vbe二極管和MOS管的電流公式=I = i.^.Cox.(fV/L).(FGS-VJ2當采用二極管做單向開關，正向?qū)〞r，電流變化，偏壓Vbe變化不大。當射頻輸入功率增大時，流過二極管的電流增大，但偏壓Vbe變化不大。而射頻輸入信號的擺幅增大，有效利用的能量提高，即效率提高。當采用MOS管做單向開關，正向?qū)〞r，電流變化，偏壓Ves隨之變化(較二極管偏壓Vbe變化大)。當射頻輸入功率增大時，流過二極管的電流增大，偏壓Ves增大。偏壓Ves 的增大一定程度上抵消了射頻輸入信號的擺幅增大。效率變化比用二極管時小。在其他實施方式中，含有Dickson結構的基本單元可為多級串聯(lián)，MOS管可采用 LVT型或Native型MOS管，含有Dickson結構的基本單元可采用半二極管半MOS管結構、純NMOS管結構、純PMOS管結構或者半NMOS管半PMOS管結構。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種射頻能量電荷泵，用于將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為直流輸出，其特征在于，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結構的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結構中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。
2.根據(jù)權利要求1所述的射頻能量電荷泵，其特征在于，所述含有Dickson結構的基本單元為若干級串聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求1所述的射頻能量電荷泵，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。
4.根據(jù)權利要求1所述的射頻能量電荷泵，其特征在于，所述含有Dickson結構的基本單元為半二極管半MOS管結構、純NMOS管結構、純PMOS管結構或者半NMOS管半PMOS管結構。
5.一種超高頻無源電子標簽，其特征在于，該電子標簽通過射頻能量電荷泵提供能量， 所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結構的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結構中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。
6.根據(jù)權利要求5所述的超高頻無源電子標簽，其特征在于，所述含有Dickson結構的基本單元為若干級串聯(lián)。
7.根據(jù)權利要求5所述的超高頻無源電子標簽，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。
8.根據(jù)權利要求5所述的超高頻無源電子標簽，其特征在于，所述含有Dickson結構的基本單元為半二極管半MOS管結構、純NMOS管結構、純PMOS管結構或者半NMOS管半PMOS管結構。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種射頻能量電荷泵，用于將接收到的射頻信號轉(zhuǎn)換為直流輸出，所述射頻能量電荷泵包含射頻能量輸入端和直流輸出端，所述射頻能量輸入端接收射頻能量，所述直流輸出端耦合到外部電路上；含有Dickson結構的基本單元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson結構中的二極管；以及控制端，與所述MOS管的柵極相連，用于調(diào)整所述MOS管的柵極電壓的高低。本發(fā)明有效提高了射頻能量電荷泵的效率，與現(xiàn)有技術相比，在更低的射頻輸入能量下，安裝有該射頻能量電荷泵的芯片仍可以工作。
文檔編號H02M3/07GK102237787SQ201010151430
公開日2011年11月9日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權日2010年4月20日
發(fā)明者楊逢春, 祝辰 申請人:蘇州數(shù)倫科技有限公司