专利名称：用于rfid读写器的电源及rfid读写器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及无线通讯领域，更具体地说，涉及一种用于RFID读写器的电源及RFID读写器。
背景技术：
目前，应用于射频识别领域的便携式RFID读写器都是使用单个可反复充电的锂电池供电，在配置黑白显示屏且只实现读标签功能的情况下，功耗较小，电池容量一般可以满足用户需求。但随着RFID产品的不断升级换代，高端的便携式RFID读写设备均配置了 彩色显示屏，且硬件配置大幅度提升、集成功能不断增强，随之功耗相应提高。另外，便携式RFID读写器在工业应用过程中，难免经常跌落，单电池配置的便携式RFID读写器极易在发生跌落之后关机，需要重启，而重启在某些情况下，可能导致整个业务流程的重新操作，另外在更换电池时也存在关机操作的缺陷，不能贴近用户需求。虽然现有技术中也有通过增加单电池体积的方式来扩充，但由于大容量的电池的体积较大、成本较高，使得采用这种便携式RFID读写器本身的体积增大、成本增加、无法解决上述的重启问题。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述体积增大、成本增加、可能在一些情况下出现重启问题的缺陷，提供一种体积较小、成本较低、不会出现重启问题的用于RFID读写器的电源及RFID读写器。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种用于RFID读写器的电源，包括用于连接外接直流电源的直流电压输入端，所述直流电压输入端与所述电源输出端连接，所述电源输出端与所述RFID读写器的主控制单元连接并为其供电，所述电源还包括用于连接外接电池的第一电池连接端，所述第一电池连接端通过第一开关单元连接在所述电源输出端，所述第一开关单元还与依据所述直流电源输入端电压、第一电池连接端电压以及所述主控制单元输出的电源使能控制电压控制所述第一开关单元的通断状态的第一控制单元连接。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，所述第一开关单元包括第一受控开关、第二受控开关和第三受控开关；所述第一受控开关的一个开关端与所述第一电池连接端连接，所述第一受控开关的另一个开关端与所述第二受控开关的一个开关端连接，所述第二受控开关的另一个开关端与所述电源输出端连接；所述第一受控开关的控制端与所述第一控制单元的一个输出端连接；所述第二受控开关的控制端与所述第三受控开关的一个开关端连接，所述第三受控开关的另一个开关端接地；所述第三受控开关的控制端与所述第一控制单元的另一个输出端连接。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，所述第一、第二受控开关是P沟道、带内置二极管的M0SFET，其两个漏极连接，两个源极分别连接所述第一电池连接端和电源输出端；所述第三受控开关是N沟道、带内置二极管的M0SFET，其源极接地，漏极与所述第二受控开关的栅极连接，其栅极与所述第一控制单元的另一输出端连接；所述第一受控开关的栅极与所述第一控制单元的一输出端连接；所述第三受控开关漏极还通过并接的电阻和电容与所述电源输出端连接。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，所述第一控制单元包括均为NPN型的第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，所述第四晶体管的集电极通过第八电阻连接在所述第一电池连接端，同时还与所述第一受控开关的控制极连接，其发射极与所述第五晶体管发射极连接后接地，其基极与所 述第五晶体管集电极连接并与所述主控制单元输出的电源使能控制电压连接；所述第六晶体管的发射极接地，其集电极与所述第三受控开关的控制极连接，所述第一电池连接端依次通过第四电阻及第五电阻分压后连接在所述第六电阻集电极；所述第一电池连接端还通过启动轻触开关连接在所述第四晶体管基极。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，还包括用于连接设置在所述电源内的第二电池的第二电池连接端，所述第二电池连接端通过第二开关单元与所述电源输出端连接；所述第二开关单元还与依据所述直流电源输入端电压、第一电池连接端电压以及所述主控制单元输出的转换控制电压控制所述第二开关单元的通断状态的第二控制单元连接。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，还包括用于检测所述第一电池连接端电压并在其电压低于设定值时输出指定电平的第一电池电压检测单元。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，所述第二开关单元包括第七受控开关、第八受控开关和第九受控开关；所述第七受控开关的一个开关端与所述第二电池连接端连接，其另一个开关端与所述第八受控开关的一个开关端连接，其控制端与所述第二控制单元输出端连接；所述第八受控开关的另一个开关端与所述电源输出端连接，其控制端与所述第九受控开关的一个开关端连接，所述第九受控开关的另一个开关端接地，所述第二电池连接端还经过两个串接的电阻到地，所述第九受控开关的控制端连接在所述两个电阻的连接的分压点。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，所述第七、第八受控开关是P沟道的M0SFET，其两个漏极连接，两个源极分别连接所述第二电池连接端和电源输出端；所述第九受控开关是N沟道、带内置二极管的M0SFET，其源极接地，漏极与所述第八受控开关的栅极连接，其栅极与所述分压点连接；所述第七受控开关的栅极与所述第二控制单元的输出端连接；所述第九受控开关漏极还通过一电阻和所述电源输出端连接。在本实用新型所述的一种用于RFID读写器的电源中，所述第二控制单元包括反相器、或非门、第二二极管、第三二极管以及第十晶体管；所述反相器输入端与第一电池电压检测单元输出端连接，其输出端依次通过第二二极管的正极、负极连接到所述第十晶体管基极，所述第十晶体管的发射极接地，其集电极与所述第七受控开关的控制极连接，所述第十晶体管的集电极还通过电阻与所述第二电池连接端连接；所述或非门一端输入所述直流输入端电压的分压值，另一输入端与所述第二电池连接端连接，该另一输入端还输入所述主控制单元输出的转换控制电压；所述或非门的输出依次通过第三二极管的正极、负极连接到所述第十晶体管基极。本实用新型还涉及一种 RFID读写器，包括电源部分，所述电源部分为上述任意一种用于RFID读写器的电源。实施本实用新型的用于RFID读写器的电源及RFID读写器，具有以下有益效果由于使用了外接的第一电池，其与RFID读写器的连接通过第一电池连接端，所以其连接较为牢固；同时，由于没有使用单个的大容量电池的电源，而是使用较大外接第一电池和较小的内置第二电池，所以其成本较低、体积较小、不会出现由于电池问题而导致的重启。
图I是本实用新型用于RFID读写器的电源及RFID读写器实施例中用于RFID读写器的电源的结构示意图；图2是所述实施例中第一开关单元和第一控制单元结构示意图；图3是所述实施例中第二开关单元和第二控制单元结构示意图；图4是所述实施例中用于RFID读写器的电源的电原理图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。如图I所示，在本实用新型用于RFID读写器的电源及RFID读写器实施例中用于RFID读写器的电源包括用于连接外接直流电源的直流电压输入端(在图I中标记为VCC_5V)，该直流电压输入端与电源输出端连接，电源输出端与RFID读写器的主控制单元连接并为其供电(为简便起见，图I中均只标记处电源输出的正端，未标记负端；实际上，图I中的所有单元的负端都是接地的)，该电源还包括用于连接外接电池的第一电池连接端11、第一开关单元12、第一控制单元13、RFID的主控制单元14、第二开关单元15、第二开关单元16以及第二控制单元17 ;其中，第一电池连接端11通过第一开关单元12连接在电源输出端，第一开关单元12还与依据直流电源输入端电压、第一电池连接端11电压以及主控制单元14输出的电源使能控制电压(图I中标记为POWER EN)控制第一开关单元12的通断状态的第一控制单元13连接；第二电池连接端15用于连接设置在上述电源内的第二电池(图中未示出)，第二电池连接端15通过第二开关单元16与电源输出端连接；第二开关单元16还与依据直流电源输入端电压、第一电池连接端电压以及主控制单元14输出的转换控制电压(图I中标记为SWITCH EN)控制第二开关单元16的通断状态的第二控制单元17连接。在本实施例中，如图2所示，第一开关单元12包括第一受控开关121、第二受控开关122和第三受控开关123 ;第一受控开关121的一个开关端与第一电池连接端11连接，第一受控开关121的另一个开关端与第二受控开关122的一个开关端连接，第二受控开关122的另一个开关端与电源输出端连接；第一受控开关121的控制端与第一控制单元13的一个输出端连接；第二受控开关122的控制端与第三受控开关123的一个开关端连接，第三受控开关123的另一个开关端接地；第三受控开关123的控制端与第一控制单元13的另一个输出端连接。在本实施例中，如图3所示，第二开关单元16包括第七受控开关161、第八受控开关162和第九受控开关163 ;第七受控开关161的一个开关端与第二电池连接端15连接，其另一个开关端与第八受控开关162的一个开关端连接，其控制端与第二控制单元17输出端连接；第八受控开关162的另一个开关端与电源输出端连接，其控制端与第九受控开关163的一个开关端连接，第九受控开关163的另一个开关端接地，第二电池连接端15还经过两个串接的电阻到地，第九受控开关163的控制端连接在这两个电阻的连接的分压点。在本实施例中，图4是上述电源的电原理图。如图4所示，第一电池连接端11的标记为J1，第一开关单元包括带有内置二极管的P沟道场效应管Ql (第一受控开关)、带有内置二极管的P沟道场效应管Q2 (第二受控开关)、N沟道场效应管Q3 (第三受控开关);第一控制单元包括NPN型三极管Q4 (第四三极管)、Q5 (第五三极管)、Q6 (第六三极管)组成的电路及其周边元件；在图4中，还包括第一电池装入状态检测电路(即由Rl和R6组成的电路)和第一电池电压检测电路(即由电阻R7和电压比较器Ul组成的第一电池电压检测单元，用于检测所述第一电池连接端电压并在其电压低于设定值时输出指定电平)；第二电池接入端15是J2 (图4中并未示出第二电池)，第二开关单元16包括P沟道场效应管Q7 (第七受控开关)、P沟道场效应管Q8 (第八受控开关)、N沟道场效应管Q9 (第九受控开关);第二控制单元17包括NPN型三极管QlO (第十三极管)、第二二极管D2、第三二极管D3、反相 器、或非门及其周边元件组成的电路，在图4中还包括第二电池装入状态检测电路(由R12和Rl3组成的电路)和第二电池电压检测电路(由电阻R125和电压比较器U2组成的电路)。外接直流电源的直流输入端标记为VCC_5V，图4中还包括外部直流电源装入检测电路(由电阻R15、R20和电容Cl组成的电路，也就是为第二控制单元17中或非门提供一个输入的电路)。在图 4 中，master_plug_detect、Low_Inte;r;ruptl、slave_plug_detect、Low_Interrupt2、power En和Switch EN等标记均为主控制单元14的输入端或输出端,主控制单元14利用这些表示电路中各节点的状态使其输出正确的控制信号(由其输出端)，是电源正常工作。图4中相互并联的电容ECl、EC2为储能电容，正极接于电源输出端VCC_Main，负极接地，确保电路切换瞬间VCC_Main节点的电压保持平稳。图4中的master_plug_detect连接到主控制单元14,具体是连接到主控制单元14的ADC功能引脚上，master_plug_detect信号起到两个作用，一个是作为第一电池是否装入检测引脚；二是作为主控制单元14软件检测第一电池电压的采样引脚；Low_Interruptl连接到主控制单元14，作为第一电池电压低于设定门限值时候的中断信号输A ；slave_plug_detect连接到主控制单元14,具体是连接到主控制单元14的ADC功能引脚上，slave_plug_detect节点起到两个作用，一是作为第二电池是否装入检测引脚；二是作为主控制单元14软件检测第二电池电压的采样引脚；Low_Interrupt2连接到主控制单元14，作为第二电池电压低于设定门限值时候的中断信号输入。在图4中，该电源的工作原理如下开机过程图4中开机按键SI被按下，第一电池连接端11的输出节点VCC_4V2_1的电压经过电阻R30和R31分压之后，Q4的基极得到偏置电压，Q4饱和导通；这样P沟道场效应管Ql的栅极被拉为低电平，从而P沟道场效应管Ql导通，并将电池电压VCC_4V2_1节点处电压传递到后级P沟道场效应管Q2的漏极；Q2的漏极内部二极管将电压加载到Q2的源极，即节点VCC_Main处，电阻R2和R3将电压加载到N沟道场效应管Q3的源极处，而N沟道场效应管Q3的栅极一直有连接端11的VCC_4V2_1的电压经过电阻R4、R5分压之后加载偏置电压，故Q3导通，将Q2的栅极拉为低电平，极大的加深Q2导通程度，从而将节点VCC_4V2_1节点电压基本无损的传递到节点VCC_Main给后级负载供电；主控制单元14得电工作，并将Power En设置为高电平输出，通过R9将高电平偏置到三极管Q4的基极，这样保持Q4的饱和导通，这样即使松开按键S1，Q1、Q2、Q3三个场效应管也可以维持导通，持续地将节点VCC_4V2_1的电压无损的传递到节点VCC_Main，实现电路的开机过程。在平常状态下，第二开关单元16处于关闭状态，第二控制单元17的NPN型三极管QlO和的基极一直处于低电平状态，从而QlO处于截止状态,导致P型场效应管Q7的栅极电平等于源极电平，等于SVCC_4V2节点的电平，故Q7处于截止状态，切断了第二电池和后级负载的联系。在平常状态下，后级负载都由第一电池110供电。外接直流电源插入之后(S卩外接直流电源连接端连接后)，电路自动断开第一开关单元12和第二开关单元16，后级电路负载由外接直流电源供电。电路工作原理如下当外接直流电源插入之后，VCC_5V节点为直流电压电平，VCC_5V节点通过RlO和Rll电路形成分压电路，分压电压分别同时加载到NPN型三极管Q5和Q6的基极，由于三极管Q5和Q6的集电极一直都有高电平电压偏置加载，故三极管Q5和Q6会进入饱和导通状态；Q5强行的 将Q4的基极拉为低电平，Q6强行将N沟道场效应管Q3的栅极拉为低电平，这样Q4和Q3都进入截止状态；而Q4进入截止状态，导致N型沟道场效应管Ql的栅极电平等于VCC_4V2_1节点电压，这样Ql进入截止状态，从而切断了第一电池和后级负载供电节点VCC_Main的联系；N沟道场效应管Q3截止，这样导致P沟道场效应管Q2的栅极和源级的电压相同，Q2也进入了截止状态；外部直流电源的电压通过整流二极管D2加载到后级负载供电节点VCC_Main，给后级负载供电，同时由于Q2进入了截止状态，内部二极管也处于反偏置状态，从而防止外部直流电源通过场效应管Ql和Q2内部二极管加电池电压加载到第一电池；外部直流电源同时还通过电阻R15、R20分压，分压之后的电压大于3. 3V加载到2输入或非门U4的输入端第2脚，这样或非门U4就输出低电平，即STAT_Switchl节点变为低电平，从而不影响处于截止状态的NPN型三极管Q10，从而对第二开关单元也没有什么影响。主控制单元14得电工作以后,通过master_plug_detect节点检测到第一电池是否装入；通过slave_plug_detect节点检测第二电池是否装入；两个节点的判断逻辑关系
如下
权利要求1.一种用于RFID读写器的电源，包括用于连接外接直流电源的直流电压输入端，所述直流电压输入端与所述电源输出端连接，所述电源输出端与所述RFID读写器的主控制单元连接并为其供电，其特征在于，所述电源还包括用于连接外接电池的第一电池连接端，所述第一电池连接端通过第一开关单元连接在所述电源输出端，所述第一开关单元还与依据所述直流电源输入端电压、第一电池连接端电压以及所述主控制单元输出的电源使能控制电压控制所述第一开关单元的通断状态的第一控制单元连接。
2.根据权利要求I所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，所述第一开关单元包括第一受控开关、第二受控开关和第三受控开关；所述第一受控开关的一个开关端与所述第一电池连接端连接，所述第一受控开关的另一个开关端与所述第二受控开关的一个开关端连接，所述第二受控开关的另一个开关端与所述电源输出端连接；所述第一受控开关的控制端与所述第一控制单元的一个输出端连接；所述第二受控开关的控制端与所述第三受控开关的一个开关端连接，所述第三受控开关的另一个开关端接地；所述第三受控开关的控制端与所述第一控制单元的另一个输出端连接。
3.根据权利要求2所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，所述第一、第二受控开关是P沟道、带内置二极管的MOSFET，其两个漏极连接，两个源极分别连接所述第一电池连接端和电源输出端；所述第三受控开关是N沟道、带内置二极管的MOSFET，其源极接地，漏极与所述第二受控开关的栅极连接，其栅极与所述第一控制单元的另一输出端连接；所述第一受控开关的栅极与所述第一控制单元的一输出端连接；所述第三受控开关漏极还通过并接的电阻和电容与所述电源输出端连接。
4.根据权利要求3所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，所述第一控制单元包括均为NPN型的第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，所述第四晶体管的集电极通过第八电阻连接在所述第一电池连接端，同时还与所述第一受控开关的控制极连接，其发射极与所述第五晶体管发射极连接后接地，其基极与所述第五晶体管集电极连接并与所述主控制单元输出的电源使能控制电压连接；所述第六晶体管的发射极接地，其集电极与所述第三受控开关的控制极连接，所述第一电池连接端依次通过第四电阻及第五电阻分压后连接在所述第六电阻集电极；所述第一电池连接端还通过启动轻触开关连接在所述第四晶体管基极。
5.根据权利要求4所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，还包括用于连接设置在所述电源内的第二电池的第二电池连接端，所述第二电池连接端通过第二开关单元与所述电源输出端连接；所述第二开关单元还与依据所述直流电源输入端电压、第一电池连接端电压以及所述主控制单元输出的转换控制电压控制所述第二开关单元的通断状态的第二控制单元连接。
6.根据权利要求5所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，还包括用于检测所述第一电池连接端电压并在其电压低于设定值时输出指定电平的第一电池电压检测单元。
7.根据权利要求6所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，所述第二开关单元包括第七受控开关、第八受控开关和第九受控开关；所述第七受控开关的一个开关端与所述第二电池连接端连接，其另一个开关端与所述第八受控开关的一个开关端连接，其控制端与所述第二控制单元输出端连接；所述第八受控开关的另一个开关端与所述电源输出端连接，其控制端与所述第九受控开关的一个开关端连接，所述第九受控开关的另一个开关端接地，所述第二电池连接端还经过两个串接的电阻到地，所述第九受控开关的控制端连接在所述两个电阻的连接的分压点。
8.根据权利要求7所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，所述第七、第八受控开关是P沟道的MOSFET，其 两个漏极连接，两个源极分别连接所述第二电池连接端和电源输出端；所述第九受控开关是N沟道、带内置二极管的MOSFET，其源极接地，漏极与所述第八受控开关的栅极连接，其栅极与所述分压点连接；所述第七受控开关的栅极与所述第二控制单元的输出端连接；所述第九受控开关漏极还通过一电阻和所述电源输出端连接。
9.根据权利要求8所述的用于RFID读写器的电源，其特征在于，所述第二控制单元包括反相器、或非门、第二二极管、第三二极管以及第十晶体管；所述反相器输入端与第一电池电压检测单元输出端连接，其输出端依次通过第二二极管的正极、负极连接到所述第十晶体管基极，所述第十晶体管的发射极接地，其集电极与所述第七受控开关的控制极连接，所述第十晶体管的集电极还通过电阻与所述第二电池连接端连接；所述或非门一端输入所述直流输入端电压的分压值，另一输入端与所述第二电池连接端连接，该另一输入端还输入所述主控制单元输出的转换控制电压；所述或非门的输出依次通过第三二极管的正极、负极连接到所述第十晶体管基极。
10.一种RFID读写器，包括电源部分，其特征在于，所述电源部分为权利要求1-9任意一项所述的用于RFID读写器的电源。
专利摘要本实用新型涉及一种用于RFID读写器的电源，所述电源还包括用于连接外接电池的第一电池连接端，所述第一电池连接端通过第一开关单元连接在所述电源输出端，所述第一开关单元还与依据所述直流电源输入端电压、第一电池连接端电压以及所述主控制单元输出的电源使能控制电压控制所述第一开关单元的通断状态的第一控制单元连接。本实用新型还涉及一种RFID读写器。实施本实用新型的用于RFID读写器的电源及RFID读写器，具有以下有益效果其成本较低、体积较小。
文档编号G06K17/00GK202535140SQ20112049546
公开日2012年11月14日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者罗雄剑, 陈勇智 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司