專利名稱：無(wú)接觸能量和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分的無(wú)接觸能量和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
這種類型的系統(tǒng)一般包括一個(gè)固定站和一個(gè)移動(dòng)部分，例如智能卡、芯片鑰匙等的形式。這里固定站向移動(dòng)部分提供能量。因此預(yù)先提供一個(gè)松耦合的線圈對(duì)，其中每個(gè)線圈分別分配給移動(dòng)部分和固定站中的諧振電路。這里通過(guò)一個(gè)移動(dòng)部分中的提供給整流單元和下行到調(diào)節(jié)單元的無(wú)線電頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)能量傳輸。
在這種類型的具有無(wú)接觸能量傳輸?shù)南到y(tǒng)中，當(dāng)主電路中的傳輸頻率與次電路中的諧振頻率一致時(shí)，效率最高。既然這樣，主電路例如構(gòu)成固定站的諧振電路和次電路構(gòu)成移動(dòng)部分的諧振電路。由于器件的不穩(wěn)定，只能在器件允許誤差總和的范圍內(nèi)滿足這個(gè)要求。功率損耗的技術(shù)要求、器件的質(zhì)量、主和次電路的耦合系數(shù)等成為調(diào)諧次電路的必要條件。
德國(guó)專利說(shuō)明書DE3810702C2說(shuō)明了無(wú)接觸能量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，其中固定站中包括一可調(diào)節(jié)的諧振電路。為調(diào)諧移動(dòng)部分中的諧振電路，通過(guò)一控制電路驅(qū)動(dòng)上述固定站中的諧振電路，因而實(shí)現(xiàn)可能的最佳接收。為這個(gè)調(diào)諧目標(biāo)，變?nèi)荻O管以并聯(lián)方式連接到靜止部分的諧振電路，并通過(guò)源自一個(gè)調(diào)節(jié)電路的數(shù)值上連續(xù)的控制電壓對(duì)其控制。通過(guò)改變控制電壓重新調(diào)整變?nèi)荻O管，因而抵消電路的失調(diào)。
本發(fā)明的目的在于給出一無(wú)接觸能量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，其以一種簡(jiǎn)單的方式滿足了上述要求并且在這個(gè)系統(tǒng)中可調(diào)諧的諧振電路位于移動(dòng)站。
此目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分解決。進(jìn)一步擴(kuò)展是從屬權(quán)利要求的特征。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是預(yù)先提供可接入的附加的除主或次電路中諧振電路中電容以外的電容，可以以一種簡(jiǎn)單的方式調(diào)諧諧振頻率。調(diào)諧可以手動(dòng)或自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明另外有益的實(shí)施結(jié)構(gòu)中，通過(guò)從一個(gè)諧振頻率中間值開始，接通或斷開附加電容實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)諧，以達(dá)到自動(dòng)調(diào)諧。
在本發(fā)明另外有益的實(shí)施結(jié)構(gòu)中，可以在移動(dòng)部分中非易失的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)這種方式確定的值，并且因而對(duì)于每個(gè)新耦合都是立即可用的。
如果可待接入的電容均可具體表現(xiàn)為兩個(gè)電容串聯(lián)的電路形式，通過(guò)一個(gè)各自的開關(guān)裝置，它們被連接到由諧振電路信號(hào)產(chǎn)生的供給電位上，那么可能使用一個(gè)較低的供給電壓控制集成的控制電路。
下面將根據(jù)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。


圖1按照本發(fā)明的系統(tǒng)的接收部分的第一種實(shí)施形式和圖2第二種實(shí)施形式在圖1的實(shí)施例中，1表示傳輸線圈，2表示一個(gè)電容，這個(gè)電容和線圈并聯(lián)連接并且和傳輸線圈共同構(gòu)成諧振電路。諧振線圈的接頭接到集成電路的接頭3、4。集成的電路包括一沒(méi)有詳細(xì)介紹一各自所要求的能量傳輸和數(shù)據(jù)傳輸電路以及其后連接的分析單元。在圖1所介紹的例子中，只顯示了諧振電路的調(diào)諧諧振頻率的匹配電路。這樣，5、6和7代表例如并聯(lián)連接的n個(gè)電容中的三個(gè)。這些電容一方面均與輸出接點(diǎn)3相連，另一方面通過(guò)一各自所屬的開關(guān)晶體管8、9和10的負(fù)載通路連接到開關(guān)接點(diǎn)4，開關(guān)晶體管8、9和10的控制接點(diǎn)均與驅(qū)動(dòng)單元11的控制輸出端相連。驅(qū)動(dòng)電路11與非易失的存儲(chǔ)器12相連。
附加的可接入的電容5、6和7用于例如調(diào)諧移動(dòng)部分的次調(diào)諧電路。在上述電容數(shù)值內(nèi)選擇電容以便可以補(bǔ)償外部器件1、2的允許誤差。電容可以和外部諧振電路1、2并聯(lián)接通或斷開，通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。為此目的，電容5、6和7中的一部分在調(diào)諧操作前已經(jīng)接通，也就是說(shuō)在上述所謂集成電路的電源閉合階級(jí)。隨著調(diào)諧過(guò)程，或者斷開上述電容器或者補(bǔ)充附加電容。調(diào)諧諧振電路所需要的電容值例如存儲(chǔ)在一個(gè)EEPROM中并且在集成電路啟動(dòng)運(yùn)行中，在調(diào)諧特定外部電路時(shí)被調(diào)用。
通過(guò)在調(diào)諧前接通電容的方法，使可調(diào)節(jié)的允許誤差范圍和諧振頻率處于中心。因此啟動(dòng)過(guò)程得以完善并且由于預(yù)調(diào)諧，允許較大的允許誤差范圍和在正的允許誤差范圍和負(fù)的允許誤差范圍內(nèi)得到擴(kuò)展。
這時(shí)，可以通過(guò)下列方式配置控制單元11例如在電源閉合過(guò)程中，通過(guò)一般已位于集成電路中的微處理器的方法驅(qū)動(dòng)控制電路，為此，當(dāng)設(shè)置最佳諧振頻率時(shí)，僅僅需要提供與處理器通信的模擬數(shù)字接口。一個(gè)這種類型的可以提供給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的信號(hào)一般可以簡(jiǎn)單地從移動(dòng)部分電壓提供中導(dǎo)出。
同樣的，也可以在固定部分中實(shí)現(xiàn)調(diào)諧，然后應(yīng)必須在啟動(dòng)同移動(dòng)部分的數(shù)據(jù)傳輸前，針對(duì)每一移動(dòng)部分分別實(shí)現(xiàn)。這種形式的設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)該是移動(dòng)部分的集成電路將占用較少的芯片面積。
在圖2所示的移動(dòng)部分的實(shí)施例中，同諧振電路1、2并聯(lián)連接的用于調(diào)諧的電容均包括一個(gè)第一和一個(gè)第二電容，它們可以通過(guò)一個(gè)開關(guān)元件互相連接并且因此可以和諧振電路1、2并聯(lián)連接。個(gè)別的講，電容105在第一個(gè)接點(diǎn)和諧振電路1、2的接頭4相連，電容205被連接到諧振電路的接點(diǎn)3上。電容105、205的接頭分別通過(guò)一個(gè)開關(guān)晶體管108和208連接到供給電位VSS的一個(gè)接點(diǎn)22。晶體管108、208的控制接點(diǎn)互相連接并且為了以上述方式來(lái)調(diào)諧諧振電路1、2到諧振頻率這一目標(biāo)，驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元11。以一種相應(yīng)的方式提供附加電容，例如具有各自所屬開關(guān)晶體管110和210的電容107、207。
供給電位VSS是在接點(diǎn)3、4取自并聯(lián)諧振電路的經(jīng)過(guò)整流和濾波過(guò)的供給電壓的負(fù)極。通過(guò)這種方法，向集成控制電路提供電壓。因此，一個(gè)橋式整流器20在輸入的一側(cè)被連接到接點(diǎn)3、4。一個(gè)濾波電容23被連接到它的輸出端。在上述濾波電容的一個(gè)接點(diǎn)22上存在著負(fù)的供給電位VSS并且在上述濾波電容器的另一接點(diǎn)21上存在著正的供給電位VDD。
在圖1中的實(shí)施例中，作為開關(guān)裝置而提供的開關(guān)晶體管8、9和10作為傳輸晶體管。為激活晶體管需要一個(gè)正的柵-源電壓。既然在接點(diǎn)4上的電位在參考點(diǎn)上不是固定的，也許出現(xiàn)各自開關(guān)晶體管不能可靠的閉合或可靠的斷開。為了可能保證晶體管正確的開或關(guān)，電路要求一個(gè)相當(dāng)高的供給電壓。這意味著在另一方面需要提高供給電壓的允許誤差范圍的要求。因而，供給電壓必須盡可能高并且盡可能穩(wěn)定。
與此相反，在圖2中的實(shí)施例的各個(gè)開關(guān)晶體管不象圖1中的情況，即以一種浮動(dòng)的方式連接到并聯(lián)諧振電路的接點(diǎn)3、4間的連接通路，而是連接到參考電位VSS。例如如果晶體管108、208閉合，在接點(diǎn)4和參考電位VSS間的電容變?yōu)槠鹱饔茫诮狱c(diǎn)3和參考電位VSS間電容205變?yōu)槠鹱饔?。在這種情況中，作為諧振電路1、2的接點(diǎn)3、4間的串聯(lián)電路，電容105、205變?yōu)槠鹱饔谩３鲇谶@些原因，電路甚至在一個(gè)相當(dāng)?shù)偷墓┙o電壓上工作。相應(yīng)地允許供給電壓較大的波動(dòng)范圍。
權(quán)利要求
1.在移動(dòng)站和固定站之間無(wú)接觸的能量和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中的一個(gè)站具有可調(diào)諧的諧振電路(1、2)，它由一個(gè)集成的控制電路(12)控制，其特征在于，在移動(dòng)站中，集成的控制電路(12)具有整個(gè)與諧振電路(1、2)并聯(lián)的通過(guò)開關(guān)裝置(8、9、10)可接入的電容(5、6、7)以及控制開關(guān)裝置(8、9、10)的裝置(11)。
2.按照權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)啟動(dòng)期間，裝置(11)從一個(gè)中間值開始，通過(guò)接入或斷開附加電容(5、6、7)的方法調(diào)諧諧振電路(1、2)。
3.按照權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，含有一個(gè)存儲(chǔ)用于調(diào)諧諧振電路(1、2)的已確定值的非易失的存儲(chǔ)裝置(12)。
4.按照權(quán)利要求1至3中任一個(gè)的系統(tǒng)，其特征在于，至少一個(gè)可接入的電容(105，205；107，207)包括一個(gè)第一部分電容和一個(gè)第二部分電容(105，205…107，207)并且部分電容(105，205；107，207)可以各自至少通過(guò)一個(gè)開關(guān)裝置(108，208；110，210)相互連接。
5.按照權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其特征在于，在第一部分和第二部分電容(105，205；107，207)間的連接節(jié)點(diǎn)可以和一個(gè)參考電位(VSS)的接點(diǎn)(22)相連。
6.按照權(quán)利要求4或5的系統(tǒng)，其特征在于，諧振電路(1、2具有一個(gè)與第一個(gè)電容(105；107)連接的第一個(gè)接頭，和與第二個(gè)電容(205；207)連接的第二個(gè)接頭；通過(guò)一個(gè)開關(guān)裝置(108，208；110，210)，第一個(gè)和第二個(gè)電容均與供給電壓(VSS)的接點(diǎn)相連，并且使用同一個(gè)偏壓可以驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置。
7.按照權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，從一個(gè)可以在諧振電路(1、2)的接頭(3，4)上拾取的電壓經(jīng)過(guò)整流裝置(20)和濾波裝置(23)獲得供給電壓(VSS)。
全文摘要
一個(gè)無(wú)接觸能量和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),其中傳輸或接收站至少有一個(gè)由可集成的控制電路驅(qū)動(dòng)的振蕩的發(fā)射或接收電路,其中集成的控制電路有數(shù)個(gè)并聯(lián)連接到振蕩電路(1、2)的電容器(5、6、7)和用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)裝置(8、9、10)的裝置(11)。
文檔編號(hào)H04B5/00GK1170467SQ95196836
公開日1998年1月14日 申請(qǐng)日期1995年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月26日
發(fā)明者M·費(fèi)爾德基勒, R·格雷德拉, K·馬夸德, J·諾列斯, R·雷納 申請(qǐng)人:西門子公司