本文描述的發(fā)明的實(shí)施例涉及電子設(shè)備的無線充電，電子設(shè)備例如是如下的設(shè)備，它們是有近場通信(nfc)能力的設(shè)備，并且特別涉及可操作為保護(hù)那些設(shè)備或其他設(shè)備免受強(qiáng)電磁場的接收器電路。

背景技術(shù)：

電子設(shè)備的無線充電是一種合意的便利性，因?yàn)樵诔潆姇r(shí)將設(shè)備物理連接到電線、充電座或其他物理組件的要求被消除。

一些有近場通信能力的設(shè)備(被稱為近場通信nfc標(biāo)簽或射頻識別rfid標(biāo)簽)可以與標(biāo)簽閱讀器進(jìn)行通信，并且也可以使用從自閱讀器設(shè)備接收的信號所提取的能量而被供電。標(biāo)簽具有在一個(gè)頻率處諧振的天線，在該頻率上，通信從閱讀器被發(fā)射以便能夠從信號接收盡可能多的能量。這允許了可靠的通信以及操作標(biāo)簽所需要的功率的提取。

一些具有nfc或rfid能力的設(shè)備還可以包括電池，從而當(dāng)它們未由閱讀器供電時(shí)它們可以操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一方面，提供了一種接收器電路，其包括：第一整流器，被布置為從天線接收信號；第二整流器，被布置為從天線接收信號；以及第一耗盡型nmos晶體管開關(guān)，連接在第一整流器與接收器電路的第一輸出之間，其中第一晶體管開關(guān)的漏極連接到第一整流器的第一輸出，第一晶體管開關(guān)的源極包括接收器電路的第一輸出，并且第一晶體管開關(guān)的柵極被布置為接收基于第二整流器的輸出的電壓，以使得晶體管開關(guān)在來自天線的信號的電平超過預(yù)定電平時(shí)被開路。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二方面，提供了一種設(shè)備，其包括天線、接收器電路、以及通信電路，其中接收器電路包括：第一整流器，被布置為從天線接收信號；第二整流器，被布置為從天線接收信號；第一耗盡型nmos晶體管開關(guān)，連接在第一整流器與接收器電路的第一輸出之間，其中第一晶體管開關(guān)的漏極連接到第一整流器的第一輸出，第一晶體管開關(guān)的源極包括接收器電路的第一輸出，并且第一晶體管開關(guān)的柵極被布置為接收基于第二整流器的輸出的電壓，以使得晶體管開關(guān)在來自天線的信號的電平超過預(yù)定電平時(shí)被開路。在一些實(shí)施例中，通信電路被布置為從接收器電路的第一輸出接受信號。

本發(fā)明的這些和/或其他特征、方面和實(shí)施例在本文中并且在所附權(quán)利要求中被描述。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過示例的方式來描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1示出了在無線充電器的范圍內(nèi)具有兩個(gè)設(shè)備的無線充電場景的示例；

圖2示出了設(shè)備(諸如nfc或rfid設(shè)備)的實(shí)施例；以及

圖3示出了設(shè)備(諸如nfc或rfid設(shè)備)的另一實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

nfc無線充電(nfcwc)可以用來向也包括電池的有nfc或rfid能力的設(shè)備充電。nfc無線充電設(shè)備(其也可以是nfc或rfid閱讀器)可以發(fā)射具有相對高的功率(例如10w)的無線充電信號。nfc和rfid標(biāo)簽(也就是說，包括能夠根據(jù)nfc和/或rfid標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行發(fā)射和/或接收的通信電路的設(shè)備)通常被設(shè)計(jì)為操作在相對低的輸入功率和低電壓。如果標(biāo)簽未專門被設(shè)計(jì)為接收或以其他方式容忍充電信號，可能由這樣的信號在nfc和rfid標(biāo)簽中感生的大電壓(也就是說，比被用于與標(biāo)簽的通信的電壓和功率電平顯著更高的電壓和功率電平)可能使得標(biāo)簽被損壞或甚至引起火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要保護(hù)nfc和rfid標(biāo)簽和其他nfc和rfid設(shè)備免受在nfc/rfid頻率(例如13.56mhz)處發(fā)射的無線充電信號的負(fù)面影響。后文描述的具體實(shí)施例參考nfc標(biāo)簽，但是本文所發(fā)現(xiàn)的原理可以等同地被應(yīng)用到rfid標(biāo)簽和對它們的保護(hù)。另外，具體實(shí)施例中指定的充電單元是在nfc或rfid標(biāo)簽的頻率范圍內(nèi)(例如在13.56mhz處)操作的nfc無線充電單元，但是可以是任何其他類型的無線充電單元或強(qiáng)電磁輻射的任何其他源。

圖1示出了包括nfc無線充電器102和nfc設(shè)備106的nfc無線充電系統(tǒng)100的示例，nfc設(shè)備106能夠通過nfc無線充電信號被充電。另一nfc設(shè)備108也在充電場中。nfc無線充電器102包括用于生成充電信號的信號生成器110以及天線，該天線包括串聯(lián)連接在信號生成器110與接地之間的電容器112和電感器114。nfc設(shè)備106包括天線，該天線包括連接在節(jié)點(diǎn)124與126之間的電感器120和電容器122。節(jié)點(diǎn)124和126連接到相應(yīng)的整流器128和130，它們每個(gè)包括半波整流二極管。這些二極管的輸出被提供給濾波器，該濾波器包括連接在這些二極管與接地之間的電感器132和電容器134。表示負(fù)載(電池充電電路)的電阻136與電容器134并聯(lián)連接。

nfc標(biāo)簽108包括天線和負(fù)載144(表示nfc通信電路)，該天線包括并聯(lián)連接的電感器140和電容器142，負(fù)載144與電容器142并聯(lián)連接。nfc通信電路實(shí)施nfc標(biāo)簽108的所要求的功能，諸如與nfc閱讀器的通信以及數(shù)據(jù)處理。

當(dāng)nfc設(shè)備106處于充電器102的貼近近處時(shí)，nfc無線通信信號可以由充電單元接收并且足夠的功率從其被提取以向電池(未示出)充電。然而，如果標(biāo)簽108也處于充電器102的貼近近處，則這可能使得大電壓在標(biāo)簽108內(nèi)被感生。作為結(jié)果，這可能損壞該標(biāo)簽。設(shè)備108可以是與nfc設(shè)備106的分離設(shè)備，并且因此充電單元也可以包括nfc通信電路。在其他實(shí)施例中，設(shè)備108可以形成具有nfc設(shè)備106的單個(gè)設(shè)備的一部分，并且因此處于nfc設(shè)備106的貼近近處。在這種情況下，當(dāng)充電單元處于無線充電器102的貼近近處時(shí)，設(shè)備108也處于貼近近處。然而，在任一情況下，并且此外在設(shè)備108處于充電器102的貼近近處內(nèi)而不存在nfc設(shè)備106的情況下，可能合意的是保護(hù)設(shè)備108免受無線充電信號的損壞。

圖2示出了設(shè)備200(諸如nfc或rfid設(shè)備)的示例實(shí)施例。設(shè)備200包括一般被指示為202的天線、一般被指示為204的接收器電路、以及通信設(shè)備206。

天線202被表示為與電容210并聯(lián)的電感208。例如，天線202具有在感興趣頻率處的諧振頻率，諸如13.56mhz。天線202的其他實(shí)施方式在其他實(shí)施例中是可能的。電感208被示出為具有連接到接地的中心抽頭。天線202接收信號(例如nfcrfid通信信號或無線充電信號)并且在節(jié)點(diǎn)212和214上提供差分輸出，其中電感208和電容210被示出為連接在節(jié)點(diǎn)212與214之間。

接收器電路204包括第一整流器，第一整流器包括二極管216和218。第一二極管216連接在節(jié)點(diǎn)212與第一晶體管220的漏極之間。第二二極管218連接在節(jié)點(diǎn)214與第二晶體管222的漏極之間。二極管216和218的陰極連接到相應(yīng)的漏極。

接收器電路204還包括第二整流器，第二整流器包括二極管224和226。二極管224連接在節(jié)點(diǎn)228與節(jié)點(diǎn)212之間，而二極管226連接在節(jié)點(diǎn)228與節(jié)點(diǎn)214之間。二極管224和226的陽極連接到節(jié)點(diǎn)228。包括串聯(lián)電阻器230和232的分壓器連接在節(jié)點(diǎn)228與接地之間，并且在電阻器230與232之間的分壓器的中點(diǎn)連接到晶體管220和222的柵極(可選地分別經(jīng)由二極管236和238，參見下文)。電容器234連接在分壓器的中點(diǎn)與接地之間。

晶體管220和222的源極可以被考慮為是接收器電路204的輸出并且被示出為連接到通信電路206。晶體管220和222是耗盡型nmos晶體管，例如igfet。也就是說，這些晶體管通常處于“接通”狀態(tài)，除非足夠負(fù)而“關(guān)斷”晶體管的電壓被呈遞到柵極，從而晶體管220和222充當(dāng)利用足夠負(fù)的電壓(例如晶體管的閾值電壓)來“開路”的開關(guān)。例如，在一些實(shí)施例中，將晶體管開關(guān)開路所要求的電壓相對于接地大約是-3v或更低。

在操作中，例如當(dāng)設(shè)備200正接收nfc或rfid通信信號(其與無線通信信號相比處于相對低的電平)時(shí)，第一整流器的二極管216和218每個(gè)都對來自天線202的所接收的信號進(jìn)行半波整流，從而半波信號可以被組合以形成大體上全波的經(jīng)整流的信號。這一組合可以由通信電路206來執(zhí)行，或者電路206可以按其他方式來使用半波信號，但是在其他實(shí)施例中，接收器電路204可以包括用以組合信號以形成大體上全波的經(jīng)整流的信號的部件。因此，通信電路接收所接收的信號的經(jīng)整流的版本。通信電路可以處理所接收的信號，和/或可以按已知方式從該信號提取功率以向電路206和/或其他電路供電。二極管216和218被示出為以一個(gè)極性被連接，該極性相對于接地提供大體上正的經(jīng)整流的信號。盡管未示出在圖2中，但是接收器電路204和/或通信電路206可以包括濾波器以使經(jīng)整流的波形平滑。

包括二極管224和226的第二整流器也對所接收的信號進(jìn)行整流，但是由于二極管224和226與二極管216和218以相反極性被連接，所以第二整流器在節(jié)點(diǎn)228處提供大體上負(fù)的大體上全波的經(jīng)整流的信號。電阻器230和232以及電容器234包括分壓器和濾波器，該濾波器使經(jīng)整流的信號平滑并且向晶體管220和222的柵極提供電壓，該電壓是經(jīng)電壓平滑的經(jīng)整流的信號的分?jǐn)?shù)(fraction)。電阻器230和/或232的電阻可以被選擇以定義向晶體管的柵極提供的該分?jǐn)?shù)。

這一分?jǐn)?shù)被選擇以使得在正常操作中，當(dāng)設(shè)備例如正接收nfc或rfid通信信號時(shí)，向晶體管220和222的柵極提供的負(fù)電壓在量值上不足夠大以使晶體管開關(guān)開路。因此，來自二極管的經(jīng)整流的信號傳遞經(jīng)過晶體管并且被提供給通信設(shè)備206。例如，利用具有-3v的閾值電壓的晶體管，向晶體管220和222的柵極提供的電壓不會下降到低于-3v。

當(dāng)設(shè)備200接收無線充電信號(例如處于發(fā)射無線充電信號的無線充電器的貼近近處)時(shí)，由接收器電路的第一整流器提供的經(jīng)整流的信號的電壓可能超過針對通信電路206的安全電平并且可能損壞通信電路206。因此，可能合意的是保護(hù)電路206免受損壞。

當(dāng)所接收的信號的電平增大時(shí)，晶體管220和222的柵極處的電壓的量值增大—也就是說，電壓變得更加負(fù)。在所接收的信號的某個(gè)電平處，柵極處的電壓相對于源極電壓(它們關(guān)于接地不會變得大體上為負(fù))將達(dá)到晶體管220和222的閾值電壓，諸如-3v。使得柵極電壓越過閾值電壓的所接收的信號的電平可以通過選擇電阻器230和/或232的電阻而被選取，并且可以被選取以確保通信電路206不會被呈遞損壞性電壓。這一電平也可以被選取以使得晶體管開關(guān)220和222在正常操作中不會開路，其否則可能中斷通信設(shè)備206與另一設(shè)備(諸如nfc或rfid閱讀器)之間的正常通信。

當(dāng)所接收的信號電平足夠大時(shí)，晶體管開關(guān)220和222被開路，因此防止大電壓到達(dá)和損壞通信電路206。替代地，向通信電路206提供的信號(在所示出的示例中，是晶體管220和222的源極處的電壓)將保持接近于接地電壓或零伏。當(dāng)所接收的信號保持在高電平時(shí)，晶體管220和222的柵極處的電壓保持低于閾值電壓并且開關(guān)保持開路。當(dāng)所接收的信號電平最終下降時(shí)，柵極電壓也在量值上減小，并且當(dāng)閾值電壓再次被越過時(shí)，晶體管開關(guān)閉合。所接收的信號然后可以再一次被傳遞到通信電路206而不會損壞電路206。以這種方式，通信電路206被保護(hù)而免受大電壓的損壞。通信電路206不需要主動地監(jiān)測所接收的信號電平或采取任何動作來保護(hù)它自己。特別地，通信電路206(其例如在一些實(shí)施例中可以存在于與圖2的其他組件不同的集成電路(ic)或芯片封裝上)不要求任何連接或者信號輸入或輸出專門用于監(jiān)測所接收的信號電平或控制保護(hù)組件。無線充電信號或其他相對高的功率(例如10w)信號可能使得大電壓在設(shè)備內(nèi)被感生，即使信號的頻率從設(shè)備的諧振頻率被偏移，并且實(shí)施例可以保護(hù)電路免受這些信號的損壞。

一些實(shí)施例中使用的晶體管可能具有從漏極和源極到柵極的大寄生電容。在這些情況下，無線充電中使用的相對高頻信號(或許大至13.56mhz)將會從向圖2中的通信電路206的輸入經(jīng)由電容器234被轉(zhuǎn)移到接地。在一些實(shí)施例中，如圖2中示出的，二極管236、238因此可以分別與晶體管220、222的柵極串聯(lián)地被插入，由此i/v傳輸特征確保在低偏置補(bǔ)償?shù)膔f電阻足夠高以減小rf旁路效應(yīng)。

本文描述的nfc或rfid設(shè)備可以被使用以代替圖1中示出的nfc標(biāo)簽108。因此，在一些實(shí)施例中，nfc無線充電單元和nfc設(shè)備可以共存于彼此的貼近近處(例如，作為單個(gè)設(shè)備的一部分)，而不具有nfc無線充電信號損壞nfc設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。在其他實(shí)施例中，本文描述的用于電路保護(hù)的原理可以被應(yīng)用到除了rfid和nfc之外的其他通信技術(shù)。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)高功率nfc無線充電信號在天線處被接收時(shí)，在整流器的輸出處可能產(chǎn)生高電壓信號。因此，在一些實(shí)施例中，這一信號可以被提供給nfc無線充電單元并且由該單元用來向例如電池充電。因此，在一些實(shí)施例中，無線充電單元和nfc設(shè)備可以共享單個(gè)天線，從而與諸如圖1中示出的布置相比減少天線的數(shù)目。

圖3示出了包括通信電路302的設(shè)備300的替換性實(shí)施例，通信電路302使用單端輸入以使得外部組件計(jì)數(shù)能夠被減少，因此減少制造成本。設(shè)備300包括與圖2的設(shè)備200共同的若干組件，這樣的組件被給予相似的參考標(biāo)號。然而，在圖3中示出的示例中，二極管218的輸出連接到二極管216的輸出并且連接到晶體管220的漏極。晶體管222和可選的二極管238不存在于這一示例中。晶體管220的源極連接到單端通信電路302的僅有輸入。設(shè)備300的操作原理類似于上文關(guān)于圖2的設(shè)備200所描述的那些原理。

除非上下文清楚地另有要求，貫穿本描述和權(quán)利要求，詞語“包括”、“包括有”、“包括了”、“包括著”等將在包含性意義上被解釋，與排他性或窮舉性意義相反；也就是說，在“包括，但不限于”的意義上。如本文一般性地使用的詞語“耦合的”或“連接的”指代可以直接連接或者通過一個(gè)或多個(gè)中間元件的方式被連接的兩個(gè)或更多元件。另外，詞語“本文”、“高于”、“低于”、以及類似含義的詞語，在這一申請中被使用時(shí)，應(yīng)該作為整體指代這一申請并且不指代這一申請的任何特定部分。在上下文準(zhǔn)許的場合，詳細(xì)描述中使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的詞語也可以分別包括復(fù)數(shù)和單數(shù)。參考兩個(gè)或更多項(xiàng)目的列表的詞語“或”意圖覆蓋該詞語的所有的以下解釋：列表中的項(xiàng)目中的任何項(xiàng)目、列表中的所有項(xiàng)目、以及列表中的項(xiàng)目的任何組合。本文提供的所有數(shù)值和距離意圖包括測量誤差內(nèi)的類似值。

盡管方法、設(shè)備和電子組件已經(jīng)在某些優(yōu)選實(shí)施例和示例的上下文中被公開，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，這一公開延伸超出具體公開的實(shí)施例到其他替換性實(shí)施例和/或使用以及它們的修改和等價(jià)物。另外，雖然若干變化已經(jīng)詳細(xì)地被示出和描述，但是在這一公開的范圍內(nèi)的其他修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是容易明顯的。還考慮到實(shí)施例的具體特征和方面的各種組合或子組合可以被做出并且仍然落在本公開的范圍之內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解，所公開的實(shí)施例的各種特征和方面可以彼此組合或代替以便形成所公開的實(shí)施例的變化模式。因此，所意圖的是，本文公開的本發(fā)明的范圍不應(yīng)當(dāng)限制于上文描述的特定的所公開的實(shí)施例，而是應(yīng)當(dāng)通過對隨后的權(quán)利要求的合理解讀來確定。