无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现

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1、第39卷第6期电子科技大学学报Vol.39No.62010年11月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaNov.2010·电子信息材料与器件·无源超高频RFID低压高效电荷泵的设计与实现111121靳钊，庄奕琪，王江安，杜永乾，乔丽萍，张超(1.西安电子科技大学微电子学院西安710071;2.西藏民族学院信息工程学院陕西咸阳712082)【摘要】提出了一种适用于无源超高频射频识别(RFID)标签的低压高效电荷泵电路的设计方案，用以最大化标签的识别距离。该方案利用偏置电路为主电荷泵提供偏置电压，通过二极管连接

2、的MOSFET抑制偏置电路的负载电流来提高偏置电压，大大减小了传统电荷泵中的阈值损失，有效抑制了反向漏电流，提高了电荷泵的灵敏度和能量转换效率。该结构使用chartered0.35µmCMOS工艺进行流片验证，实测结果表明，在输入275mV负载电阻200kΩ情况下，电荷泵输出可达1.47V，能量转换效率最高可达26.2%；采用该电荷泵的RFID标签识别距离最远可达4.2m。该设计为RFID芯片的良好性能提供了可靠保证。关键词电荷泵电路;低压;能量转换效率;射频识别中图分类号TN402文献标识码Adoi:10.3969/j.issn.1001-0548.2010.06.027Desig

3、nandImplementationofaLowVoltageHighEfficiencyChargePumpforPassiveUHFRFID111121JINZhao,ZHUANGYi-qi,WANGJiang-an,DUYong-qian,QIAOLi-ping,andZHANGChao(1.SchoolofMicroelectronics,XidianUniversityXi'an710071;2.SchoolofInformationTechnology,TibetNationalitiesInstituteXianyangShanxi712082)AbstractAlow

4、voltagehighefficiencychargepumpcircuitforpassiveUHFRFIDispresentedtoincreasetheoperatingrangeoftags.ThebiasvoltagesuppliedtothemainchargepumpbythebiascircuitisraisedbysuppressingitsloadcurrentusingadiodeconnectedMOSFET,whichgreatlyreducesthethresholdvoltagedropintraditionalchargepumps,suppresse

5、sthereverseleakagecurrentandimprovesthesensitivityandpowerconversionefficiency.Thechargepumphasbeenfabricatedinchartered0.35µmCMOSprocess.Measurementresultsshowthata275mVminimuminputlevelisrequiredtogenerate1.47Vpowersupplyfor200kΩloadandefficiencyupto26.2%isachieved.Themaximumoperatingrangeoft

6、heRFIDtagwiththischargepumpis4.2m.ThisdesigneffectivelycontributestothegoodperformanceofRFIDchips.Keywordschargepumpcircuits;lowvoltage;powerconversionefficiency;RFIDRFID(radiofrequencyidentification)是近年来兴转换电路，以获取尽可能多的能量。高效率正逐渐[1][3,4]起的一种发展迅速的自动识别技术。射频识别技成为近年来芯片研究的热点，电荷泵作为芯片获术利用射频方式进行非接触双向通信，以

7、达到识别取工作能量的唯一来源，其效率更是直接影响后级的目的并交换数据，以其非接触式、存储容量大、电路所能获得的能量大小和芯片的识别距离等关识别速度快、可多卡识别等优点而备受关注，在生键性能指标。因此，提高电荷泵电路的能量转换产、零售、物流、交通等各个行业有着广阔的应用效率对无源RFID应用具有非常重要的意义。[5]前景。常见的电荷泵包括Dickson电荷泵、全波整流无源RFID标签利用电荷泵将射频电压转化为器、电荷传输开关(chargetransfersw