专利名称：射频能量电荷泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及射频识别技术领域，特别是涉及一种射频能量电荷泵。背景技术：
射频能量电荷泵是用来将接收到的射频信号转换为不同电平的直流。在超高频 (UHF)无源电子标签中，整个芯片的能量通过射频能量电荷泵获得；在UHF无源电子标签应用中，能量转化效率是射频能量电荷泵最重要的参数，效率越高，意味着更低的射频输入能量下，芯片可以工作。当前UHF无源电子标签产品中，电荷泵有两种实现方式含肖特基二极管结构和纯CMOS管结构。含肖特基二极管的结构，寄生效应小，结构简单，但一致性差；纯CMOS管结构一致性相对较好，但能量损耗大，寄生效应大。现有的电荷泵效率(在射频输入功率-14. 5dbm下实测)最高在20% -30%之间，效率偏低，有待进一步提高。
发明内容为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种射频电荷能量泵，其能够较现有技术而言显著提高输出功率。本发明采用如下技术方案一种射频能量电荷泵，用于将接收到的射频信号转换为直流输出，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。其中，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson结构的基本单元为半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯 PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。本发明还提供了一种UHF无源电子标签，该电子标签通过射频能量电荷泵提供能量，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。其中，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。所述MOS管采用LVT型或Native型MOS管。所述含有Dickson结构的基本单元为半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯 PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。本发明的有益效果在于，由于肖特基二极管的电学特性，导致效率随输入功率增大而明显增大(即一致性差)，引入电学特性有利于一致性提高的MOS管后，由于MOS管的栅极电压可控，提高栅极电压相当于提供了一个正偏置电压，由此可以提高输出电压，即提高了输出功率。
图1为本发明射频能量电荷泵的原理示意图。
具体实施方式下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步描述。如图1所示，为一个UHF无源电子标签中的射频能量电荷泵，其用于将接收到的射频信号转换为直流输出，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端10和直流输出端 60，所述射频能量输入端10接收射频能量，所述直流输出端40耦合到外部电路上；含有 Dickson结构的基本单元，其采用MOS管20、30、40、50分别替代Dickson结构中的二极管； 以及控制端，与上述MOS管的栅极相连，用于调整上述MOS管的栅极电压的高低。本具体实施方式
中，含有Dickson结构的基本单元为两级串联。本发明射频能量电荷泵的工作原理如下射频输入正半周时，Vkf为正，Vxi随之增大，Vx2随Vxi增大而增大。当Vx2 > VX3+Vth, Vxi > Vx3时，能量通过C3，MOS管50流向电容C5。射频输入负半周时，Vkf为负，Vxi随之变小，Vxci随Vxi的减小而减小。当V5il < 0时， 能量通过MOS管30从地流向电容C3。偏置电压Vxci，Vx2 初始时，由于G低，节点X3的负载消耗能量小，能量贮存在电容 C5中，升高。在正半周时，随的升高，MOS管50正向导通(从左向右流为正向)所需的Vxi，Vx2升高，即^；，^升高。在负半周时，随■^的升高，为克服MOS管30的阈值， 升高。随&的升高，升高，从节点X0，Xl之间的寄生电容流向电容C2和MOS管20的电荷更多流入MOS管20，最终，一个周期内流入的电荷全部流入MOS管20，^达到平衡值。 同理，■^最终达到一个平衡值。相当于给MOS管30和MOS管50加了一个正偏置电压，提高了^，即提高了效率。
Vbe二极管和MOS管的电流公式=I = i.^.Cox.(fV/L).(FGS-VJ2当采用二极管做单向开关，正向导通时，电流变化，偏压Vbe变化不大。当射频输入功率增大时，流过二极管的电流增大，但偏压Vbe变化不大。而射频输入信号的摆幅增大，有效利用的能量提高，即效率提高。当采用MOS管做单向开关，正向导通时，电流变化，偏压Ves随之变化(较二极管偏压Vbe变化大)。当射频输入功率增大时，流过二极管的电流增大，偏压Ves增大。偏压Ves 的增大一定程度上抵消了射频输入信号的摆幅增大。效率变化比用二极管时小。在其他实施方式中，含有Dickson结构的基本单元可为多级串联，MOS管可采用 LVT型或Native型MOS管，含有Dickson结构的基本单元可采用半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种射频能量电荷泵，用于将接收到的射频信号转换为直流输出，其特征在于，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。
2.根据权利要求1所述的射频能量电荷泵，其特征在于，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。
3.根据权利要求1所述的射频能量电荷泵，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。
4.根据权利要求1所述的射频能量电荷泵，其特征在于，所述含有Dickson结构的基本单元为半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。
5.一种超高频无源电子标签，其特征在于，该电子标签通过射频能量电荷泵提供能量， 所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。
6.根据权利要求5所述的超高频无源电子标签，其特征在于，所述含有Dickson结构的基本单元为若干级串联。
7.根据权利要求5所述的超高频无源电子标签，其特征在于，所述MOS管采用LVT型或 Native 型 MOS 管。
8.根据权利要求5所述的超高频无源电子标签，其特征在于，所述含有Dickson结构的基本单元为半二极管半MOS管结构、纯NMOS管结构、纯PMOS管结构或者半NMOS管半PMOS管结构。
全文摘要
本发明提供了一种射频能量电荷泵，用于将接收到的射频信号转换为直流输出，所述射频能量电荷泵包含射频能量输入端和直流输出端，所述射频能量输入端接收射频能量，所述直流输出端耦合到外部电路上；含有Dickson结构的基本单元，其采用MOS管替代或部分替代Dickson结构中的二极管；以及控制端，与所述MOS管的栅极相连，用于调整所述MOS管的栅极电压的高低。本发明有效提高了射频能量电荷泵的效率，与现有技术相比，在更低的射频输入能量下，安装有该射频能量电荷泵的芯片仍可以工作。
文档编号H02M3/07GK102237787SQ201010151430
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者杨逢春, 祝辰 申请人:苏州数伦科技有限公司