技术领域
[0001] 本
发明属于非接触式供电技术领域，尤其涉及一种非接触式供电的自适应调节系统及其调节方法。
背景技术
[0002] 双界面卡是一种集接触式通信模式与非接触式通信模式于一体的
智能卡，其被广泛应用在公交支付等小额支付的各个领域。
[0003] 基于安全和降低干扰的
角度出发，目前的双界面卡普遍选用基于恒流型低压差线性稳压器的电源架构。在非接触式通信模式下，双界面卡采用非接触式供电，如图1示出了基于恒流型低压差线性稳压器的非接触式供电的电源结构，其工作原理为：天线从外界电
磁场获取
能量，输出的能量
信号经过整流
限幅单元进行整流及限幅处理，得到稳定的
电压VDDH，恒流型低压差线性稳压器对电压VDDH进行稳压后，输出恒定工作电源给核心
电路，以维持核心电路以一定的工作
频率工作，且恒流型低压差线性稳压器可输出的最大
电流越大，核心电路的工作频率可越快。
[0004] 由此可见，外界
电磁场的能量大小决定了整流限幅单元输出的电流大小，若整流限幅单元输出的电流不能被恒流型低压差线性稳压器充分利用，则剩余的电流将通过整流限幅单元泄放入地；同样地，恒流型低压差线性稳压器输出的电流大小决定了核心电路的工作频率大小，若核心电路工作频率较低而消耗电流较少，则剩余的电流会通过恒流型低压差线性稳压器泄放入地。
[0005] 在实际应用中，由于外界电磁场的强弱有差，为了保证兼容性，
现有技术是通过配置恒流型低压差线性稳压器输出电流的档位较低，使得恒流型低压差线性稳压器的输出电流较低，同时，配置核心电路的工作频率较低，以保证外界电磁场较弱的情况下，核心电路仍旧可以正常工作。此种方式下，双界面卡的工作能
力无法完全释放，双界面卡的性能较差。
发明内容
[0006] 本发明
实施例的目的在于提供一种非接触式供电的自适应调节系统，旨在解决现有双界面卡的非接触式供电电源中，需设置恒流型低压差线性稳压器的输出电流较低且设置核心电路工作频率较低，以保证磁场兼容性，导致双界面卡性能较差的问题。
[0007] 本发明实施例是这样实现的，一种非接触式供电的自适应调节系统，所述系统包括：
[0008] 整流限幅单元，用于对外界电磁场的能量进行整流及限幅处理；
[0009] 恒流电源模
块，用于对所述整流限幅单元处理后的电压进行稳压处理后，输出恒定工作电源给核心电路；
[0010] 磁场检测单元，用于实时检测所述整流限幅单元的剩余电流，并输出第一检测信号；
[0011] 剩余电流检测单元，用于实时检测所述恒流电源模块的剩余电流，并输出第二检测信号；
[0012] 控制单元，用于根据所述第一检测信号和所述第二检测信号，确定所述整流限幅单元的剩余电流满足要求、而所述恒流电源模块的剩余电流不满足要求时，自适应调整核心电路的工作频率。
[0013] 本发明实施例的另一目的在于提供一种如上所述的非接触式供电的自适应调节系统的调节方法，所述方法包括：
[0014] 磁场检测单元实时检测整流限幅单元的剩余电流，并输出第一检测信号；
[0015] 剩余电流检测单元实时检测恒流电源模块的剩余电流，并输出第二检测信号；
[0016] 控制单元根据所述第一检测信号，确定所述整流限幅单元的剩余电流是否满足要求，若所述控制单元确定所述整流限幅单元的剩余电流满足要求，则所述控制单元根据所述第二检测信号，确定所述恒流电源模块的剩余电流是否满足要求，若所述控制单元确定所述恒流电源模块的剩余电流不满足要求，则所述控制单元自适应调整核心电路的工作频率。
[0017] 本发明提供的非接触式供电的自适应调节系统及其调节方法通过检测整流限幅单元的剩余电流和恒流电源模块的剩余电流的大小，自适应调节核心电路的工作频率，从而实现了外界电磁场强度与核心电路的工作频率之间的自适应调节，既保证了能量的充分利用而不浪费，也保证了核心电路在外界电磁场强度一定的条件下，发挥出最佳的性能。
附图说明
[0018] 图1是现有技术提供的基于恒流电源模块的非接触式供电的电源结构图；
[0019] 图2是本发明实施例一提供的非接触式供电的自适应调节系统的原理结构图；
[0020] 图3是现有技术提供的恒流电源模块的典型结构；
[0021] 图4是现有技术提供的整流限幅单元的典型结构；
[0022] 图5是本发明实施例二中，剩余电流检测单元的电路图；
[0023] 图6是本发明实施例三提供的非接触式供电的自适应调节系统的调节方法的
流程图。
具体实施方式
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025] 针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种非接触式供电的自适应调节系统，该系统通过检测整流限幅单元的剩余电流和恒流电源模块的剩余电流的大小，自适应调节核心电路的工作频率。本发明中，核心电路是指在非接触式供电中，利用恒流电源模块的输出电流作为供电电源而完成一定功能的电路；恒流电源模块优选是一恒流型低压差线性稳压器。
[0026] 以下结合实施例详细说明本发明的实现方式：
[0027] 实施例一
[0028] 本发明实施例一提出了一种非接触式供电的自适应调节系统，如图2所示，包括：整流限幅单元14，用于对外界电磁场的能量进行整流及限幅处理；恒流电源模块15，用于对整流限幅单元14处理后的电压进行稳压处理后，输出恒定工作电源给核心电路；磁场检测单元11，用于实时检测整流限幅单元14的剩余电流，并输出第一检测信号；剩余电流检测单元12，用于实时检测恒流电源模块15的剩余电流，并输出第二检测信号；控制单元13，用于根据第一检测信号和第二检测信号，确定整流限幅单元14的剩余电流满足要求时，而恒流电源模块15的剩余电流不满足要求时，自适应调整核心电路的工作频率。
[0029] 详细而言，控制单元13根据第一检测信号确定整流限幅单元14的剩余电流是否满足要求，若满足要求，则根据第二检测信号确定恒流电源模块15的剩余电流是否满足要求。若控制单元13确定恒流电源模块15的剩余电流高于一定值时，则以第一步长值逐步提高核心电路的工作频率，直至根据第二检测信号确定恒流电源模块15的剩余电流满足要求为止；若控制单元13确定恒流电源模块15的剩余电流低于一定值时，则以第二步长值逐步提高核心电路的工作频率，直至根据第二检测信号确定恒流电源模块15的剩余电流满足要求为止。这样，便实现了外界电磁场强度与核心电路的工作频率之间的自适应调节，而不必牺牲核心电路的性能。
[0030] 进一步地，控制单元13还用于根据第一检测信号，确定整流限幅单元14的剩余电流不满足要求时，自适应调整恒流电源模块的输出电流档位，档位越高，恒流电源模块15的输出电流越大。若控制单元13确定整流限幅单元14的剩余电流高于一定值时，则提高恒流电源模块15的输出电流档位；若控制单元13确定整流限幅单元14的剩余电流低于一定值时，则降低恒流电源模块15的输出电流档位。从而保证了恒流电源模块15可完全且充分地利用整流限幅单元14输出的电流，进一步实现了外界电磁场强度与核心电路的工作频率之间的自适应调节，提高了核心电路的性能。
[0031] 本发明实施例一提出的非接触式供电的自适应调节系统通过检测整流限幅单元14的剩余电流和恒流电源模块15的剩余电流的大小，自适应调节核心电路的工作频率，从而实现了外界电磁场强度与核心电路的工作频率之间的自适应调节，既保证了能量的充分利用而不浪费，也保证了核心电路在外界电磁场强度一定的条件下，发挥出最佳的性能。
[0032] 实施例二
[0033] 本发明实施例二提出了一种非接触式供电的自适应调节系统。与实施例一不同，在实施例二中，对当恒流电源模块15、整流限幅单元14以及剩余电流检测单元12的结构进行了细化，当恒流电源模块15具有如图3所示的结构且整流限幅单元14具有如图4所示的结构时，剩余电流检测单元12的电路如图5所示。
[0034] 详细而言，如图3所示，恒流电源模块15包括：P
沟道的第五MOSFET管PM0、P沟道的第六MOSFET管PM1、P沟道的第七MOSFET管PM2、误差
放大器EA、
电阻R1、电阻R2和程控电流源。第五MOSFET管PM0的源极连接第六MOSFET管PM1的源极，并连接整流限幅单元的输出端；第五MOSFET管PM0的栅极连接第六MOSFET管PM1的栅极，并连接程控电流源；第五MOSFET管PM0的漏极连接第五MOSFET管PM0的栅极，第六MOSFET管PM1的漏极连接第七MOSFET管PM2的源极，第七MOSFET管PM2的漏极连接程控电流源；第七MOSFET管PM2的栅极连接误差放大器EA的输出端；误差放大器EA的
反相输入端-通过电阻R1连接电源VDD，误差放大器EA的反相输入端-同时通过电阻R2接地，误差放大器的正相输入端+连接基准电压Vref。其中，恒流电源模块15的剩余电流流经第七MOSFET管PM2；程控电流源具有输出可调的多档基准电流，且档位越高，程控电流源输出的基准电流越大。
[0035] 图3所示的电路在工作时，假设流经第六MOSFET管PM1的电流为I0，程控电流源输出的基准电流为Iref1，流经第七MOSFET管PM2的电流为I1，流经核心电路的等效负载的电流为I2，则互为镜像电流的I0与基准电流Iref1之间成正比，且有I0=I1+I2。即是说，该恒流电源模块15的输出电流I0的大小可通过调节程控电流源的档位进行调节，档位越高，恒流电源模块15的输出电流I0越大。
[0036] 如图4所示，整流限幅单元14包括：电压检测电路、N沟道的第四MOSFET管NM0。第四MOSFET管NM0的源极接地，第四MOSFET管NM0的漏极连接低压差线性稳压器，第四MOSFET管NM0的漏极连接整流限幅单元整流后的电源，第四MOSFET管NM0的栅极连接电压检测电路。其中，整流限幅单元14的剩余电流流经第四MOSFET管NM0。
[0037] 如图5所示，剩余电流检测单元12包括：P沟道的第一MOSFET管PM3、N沟道的第二MOSFET管NM1、N沟道的第三MOSFET管NM2、
反相器U1、反相器U2。第一MOSFET管PM3的源极连接第七MOSFET管PM2的源极，第一MOSFET管PM3的栅极连接第七MOSFET管PM2的栅极，第一MOSFET管PM3的漏极连接第二MOSFET管NM1的漏极，第二MOSFET管NM1的源极接地，第二MOSFET管NM1的栅极连接第三MOSFET管NM2的栅极和漏极，第三MOSFET管NM2的源极接地，第三MOSFET管NM2的漏极连接参考电流；反相器U1的输入端连接第一MOSFET管PM3的漏极，反相器U1的输出端连接反相器U2的输入端，反相器U2的输出端连接控制单元13。剩余电流检测单元12通过反相器U2的输出端向控制单元13输出第二检测信号。
[0038] 图5所示的电路的检测原理是：
[0039] 第三MOSFET管NM2的漏极电流与第二MOSFET管NM1的漏极电流互为镜像，其间的镜像比例的变化用以实现高低电流的检测档位，假设检测档位包括两个可调档位，分别为高档位IDH_s和低档位IDL_s，在档位IDH_s下、第二MOSFET管NM1的漏极电流大于在低档位IDL_s下、第二MOSFET管NM1的漏极电流。检测开始后，控制单元13设置镜像比例分别为高档位IDH_s或低档位IDL_s。
[0040] 在高档位IDH_s下，流经第七MOSFET管PM2的电流为I1，假设流经第一MOSFET管PM3的电流为I3、流经第二MOSFET管NM1的电流为I4，则互为镜像的电流I3与电流I1成正比，互为镜像的电流I4与参考电流成正比；若I3小于I4，则反相器U2输出的第二检测信号ID=0，若I3大于或等于I4，则反相器U2输出的第二检测信号ID=1。同理，在低档位IDH_s下，根据I3与I4之间比较结果的不同，第二检测信号可以是ID=0或ID=1。
[0041] 若控制单元13设置镜像比例为高档位IDH_s时，第二检测信号ID=1，且控制单元13设置镜像比例为低档位IDL_s时，第二检测信号ID=1，则说明恒流电源模块15的剩余电流高于一定值，此时，控制单元13控制核心电路的工作频率提高第一步长值，使得核心电路消耗的电流增加，以充分利用恒流电源模块15的输出电流；若控制单元13设置镜像比例为高档位IDH_s时，第二检测信号ID=1，而控制单元13设置镜像电流为低档位IDL_s时，第二检测信号ID=0，则说明核心电路的工作频率设置合理，保持核心电路的工作频率不变；若控制单元13设置镜像电流为高档位IDH_s时，第二检测信号ID=0，而控制单元13设置镜像电流为低档位IDL_s时，第二检测信号ID=0，则说明恒流电源模块15的剩余电流低于一定值，此时，控制单元13控制核心电路的工作频率降低第二步长值，使得核心电路消耗的电流降低。
[0042] 本发明实施例二中，磁场检测单元11的结构与图5类似，在此不赘述。磁场检测单元11的输入端连接第四MOSFET管NM0的栅极，磁场检测单元11的输出端连接控制单元13。
[0043] 同样地，假设磁场检测单元11中的第三程控电流源包括两个可调档位，分别为高档位IDH和低档位IDL，在档位IDH下，第三程控电流源输出的基准电流为Iref31，在档位IDL下，第二程控电流源输出的基准电流为Iref32，且有Iref31大于Iref32。检测开始后，控制单元13设置第三程控电流源分别为高档位IDH或低档位IDL。磁场检测单元11输出的第一检测信号可以是ID=0或ID=1。
[0044] 若控制单元13设置第三程控电流源为高档位IDH时，第一检测信号ID=1，且控制单元13设置第三程控电流源为低档位IDL时，第一检测信号ID=1，则说明整流限幅单元14的剩余电流高于一定值，此时，控制单元13提高恒流电源模块15中程控电流源的档位，使得恒流电源模块15的输出电流Iref1增大，以充分利用整流限幅单元14的输出电流；若控制单元13设置第三程控电流源为高档位IDH时，第一检测信号ID=1，而控制单元13设置第三程控电流源为低档位IDL时，第一检测信号ID=0，则说明恒流电源模块15中程控电流源的当前档位设置合理，保持不变；若控制单元13设置第三程控电流源为高档位IDH时，第一检测信号ID=0，而控制单元13设置第三程控电流源为低档位IDL时，第一检测信号ID=0，则说明整流限幅单元14的剩余电流低于一定值，此时，控制单元13减小恒流电源模块15中程控电流源的档位，使得恒流电源模块15的输出电流Iref1降低，以充分利用整流限幅单元14的输出电流。
[0045] 实施例三
[0046] 本发明实施例三提出了一种如上实施例一或实施例所述的非接触式供电的自适应调节系统的调节方法，如图6所示。详细而言，该方法包括以下步骤：
[0047] 步骤S1：磁场检测单元实时检测整流限幅单元的剩余电流，并输出第一检测信号。
[0048] 步骤S2：剩余电流检测单元实时检测恒流电源模块的剩余电流，并输出第二检测信号。
[0049] 步骤S3：控制单元根据第一检测信号，确定整流限幅单元的剩余电流是否满足要求，是则说明恒流电源模块中程控电流源的当前档位设置合理，进而执行步骤S5，否则执行步骤S4。
[0050] 步骤S4：控制单元自适应调整恒流电源模块的输出电流档位。
[0051] 本发明实施例三中，步骤S4进一步包括：
[0052] 步骤S41：若控制单元根据第一检测信号，确定整流限幅单元的剩余电流高于一定值，则控制单元提高恒流电源模块中程控电流源的档位，使得恒流电源模块的输出电流增大，以充分利用整流限幅单元的输出电流，之后返回步骤S3。
[0053] 步骤S42：若控制单元根据第一检测信号，确定整流限幅单元的剩余电流低于一定值，则控制单元减小恒流电源模块中程控电流源的档位，使得恒流电源模块的输出电流降低，以充分利用整流限幅单元的输出电流，之后返回步骤S3。
[0054] 步骤S5：控制单元根据第二检测信号，确定恒流电源模块的剩余电流是否满足要求，是则说明核心电路的工作频率设置合理，无需对核心电路的工作频率进行调整，进而结束程序，否则执行步骤S6。
[0055] 步骤S6：控制单元自适应调整核心电路的工作频率。
[0056] 本发明实施例三中，步骤S6进一步包括：
[0057] 步骤S61：若控制单元根据第二检测信号，确定恒流电源模块的剩余电流高于一定值，则控制单元控制核心电路的工作频率提高第一步长值，使得核心电路消耗的电流增加，以充分利用恒流电源模块的输出电流，之后返回步骤S5。
[0058] 步骤S62：若控制单元根据第二检测信号，确定恒流电源模块的剩余电流低于一定值，则控制单元控制核心电路的工作频率降低第二步长值，使得核心电路消耗的电流降低，之后返回步骤S5。其中，第二步长值大于第一步长值。
[0059] 综上所述，本发明提供的非接触式供电的自适应调节系统及其调节方法通过检测整流限幅单元的剩余电流和恒流电源模块的剩余电流的大小，自适应调节核心电路的工作频率，从而实现了外界电磁场强度与核心电路的工作频率之间的自适应调节，既保证了能量的充分利用而不浪费，也保证了核心电路在外界电磁场强度一定的条件下，发挥出最佳的性能。
[0060] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来控制相关的
硬件完成，所述的程序可以存储于一芯片的存储介质中，所述的存储介质，如ROM、EEPROM、或Flash。
[0061] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
