【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，属于无线自供电。
技术介绍
1、随着万物互联时代的到来，无线通信、物联网、智能家居等领域的蓬勃发展使得人们的生活朝着更加智能化、信息化的方向发展，也促使便携式电子设备成为生活中不可或缺的一部分。以人体可穿戴电子设备和植入式医疗电子设备等为代表的便携式电子设备也为人体健康监测、环境指标获取等提供更加智慧化的解决方案，由于这些便携式电子设备有着数量多、体积小等特点，高效供电是亟待解决的问题之一。
2、传统的电池供电在重量、续航能力、环境污染和更换成本等方面有着诸多不足，而无线能量传输的方式提供了一个优越的供电方案，根据能量传输的距离不同，主要分为电磁耦合原理的近场高效率传输和使用天线加整流器实现射频能量传输及转换的远场传输方案。
3、对于无线能量传输系统而言，rf-dc整流器起到了将射频能量转换成直流电能的重要作用，影响着整个无线能量传输系统的效率。而传统的rf-dc整流器有着反向泄露电流较大和阈值电压较高的问题，不能较好地满足远场情况下微弱射频能量的接收。对于传统的rf-dc整流器的改进，主要可以从减少反向泄露电流和增大正向电流两个角度入手。
4、综上所述，现有远场的无线能量传输系统中rf-dc整流器应用场景能量密度较低，能量波动范围较大的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，能够对低功耗电子设备实现长时间、全方位供电，具有实现高转换
2、本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，包括输入侧单元、输出侧单元、以及中间射频电源单元，其中，输入侧单元包括由两个主nmos整流管分别结合其所对应nmos自偏置电路构成的两个输入子单元，两个输入子单元的输入端彼此对接构成rf-dc整流器的输入端，两个输入子单元的输出侧彼此交叉耦合构建输入侧单元的两组输出端；中间射频电源单元包括两个分别外接差分射频电源正极、差分射频电源负极的耦合电容组；输出侧单元包括由两个主nmos整流管分别结合其所对应基于栅极电压提升的辅助电路构成的两个输出子单元；
3、输入侧单元的其中一组输出端经中间射频电源单元的其中一耦合电容组、对接输出侧单元的其中一输出子单元的输入端；输入侧单元的另一组输出端经中间射频电源单元的另一耦合电容组、对接输出侧单元的另一输出子单元的输入端；输出侧单元中两个输出子单元的输出端对接、构成rf-dc整流器的输出端；
4、rf-dc整流器的输入端接地或接上一级的输出侧，中间射频电源单元通过外接差分射频电源接收射频电源单元交流电压，并经输入侧单元、输出侧单元进行整流处理，由rf-dc整流器的输出端输出直流电压，完成对射频电源单元交流电压的整流操作。
5、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述输入侧单元包括主nmos整流管mn1、主nmos整流管mn2，以及由nmos整流管mb1、nmos整流管mb2分别构成的nmos自偏置电路，其中，各nmos整流管的衬底端分别与其漏极相连接，且nmos整流管mb1的栅极、nmos整流管mb2的栅极分别与其漏极相连接，主nmos整流管mn1的漏极、nmos整流管mb1的漏极、nmos整流管mb2的漏极、主nmos整流管mn2的漏极四者相连构成输入侧单元的输入端，即rf-dc整流器的输入端，用于接地或者连接上一级的输出端；主nmos整流管mn1的源极构成输入侧单元的第一输出端，主nmos整流管mn1的栅极与nmos整流管mb1的源极相连构成输入侧单元的第二输出端，主nmos整流管mn2的栅极与nmos整流管mb2的源极相连接构成输入侧单元的第三输出端，主nmos整流管mn2的源极构成输入侧单元的第四输出端；输入侧单元的第一输出端与第三输出端构成输入侧单元的其中一组输出端，输入侧单元的第二输出端与第四输出端构成输入侧单元的另一组输出端。
6、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述中间射频电源单元包括耦合电容c1、耦合电容c2、耦合电容c3、耦合电容c4，其中，耦合电容c1的其中一端与耦合电容c2的其中一端彼此相连、并外接差分射频电源正极 vrfp，耦合电容c1与耦合电容c2构成中间射频电源单元的其中一组耦合电容组，输入侧单元的其中一组输出端与中间射频电源单元的其中一组耦合电容组之间的连接结构：耦合电容c1的另一端对接输入侧单元的第三输出端，耦合电容c2的另一端与输入侧单元的第一输出端相连、并构成中间射频电源单元的其中一输出端；
7、耦合电容c3的其中一端与耦合电容c4的其中一端彼此相连、并外接差分射频电源负极 vrfn，耦合电容c3与耦合电容c4构成中间射频电源单元的另一组耦合电容组，输入侧单元的另一组输出端与中间射频电源单元的另一组耦合电容组之间的连接结构：耦合电容c3的另一端对接输入侧单元的第二输出端，耦合电容c4的另一端与输入侧单元的第四输出端相连、并构成中间射频电源单元的另一输出端。
8、作为本专利技术的一种优选技术方案：所述输出侧单元包括主nmos整流管mn3、主nmos整流管mn4、耦合电容c5、耦合电容c6、以及由nmos整流管mb3、nmos整流管mb4分别构成基于栅极电压提升的辅助电路，其中，各nmos整流管的衬底端分别与其漏极相连接，并且nmos整流管mb3的栅极、nmos整流管mb4的栅极分别与其漏极相连接；主nmos整流管mn3、耦合电容c5、nmos整流管mb3三者构成输出侧单元的其中一输出子单元，其中，耦合电容c5的其中一端与主nmos整流管mn3的漏极相连、构成该输出子单元的输入端，耦合电容c5的另一端、主nmos整流管mn3的栅极、nmos整流管mb3的漏极三者相连接，主nmos整流管mn3的源极与nmos整流管mb3的源极相连接、构成该输出子单元的输出端；主nmos整流管mn4、耦合电容c6、nmos整流管mb4三者构成输出侧单元的另一输出子单元，其中，耦合电容c6的其中一端与主nmos整流管mn4的漏极相连、构成该输出子单元的输入端，耦合电容c6的另一端、主nmos整流管mn4的栅极、nmos整流管mb4的漏极三者相连接，主nmos整流管mn4的源极与nmos整流管mb4的源极相连接、构成该输出子单元的输出端；输出侧单元中两个输出子单元的输出端对接、构成rf-dc整流器的输出端。
9、本专利技术所述一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
10、（1）本专利技术所设计一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，设计包括输入侧单元、输出侧单元、以及中间射频电源单元，rf-dc整流器的输入端接地或接上一级的输出侧，中间射频电源单元通过外接差分射频电源接收射频电源单元交流电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无线自供电系统下的RF-DC整流器，其特征在于：包括输入侧单元、输出侧单元、以及中间射频电源单元，其中，输入侧单元包括由两个主NMOS整流管分别结合其所对应NMOS自偏置电路构成的两个输入子单元，两个输入子单元的输入端彼此对接构成RF-DC整流器的输入端，两个输入子单元的输出侧彼此交叉耦合构建输入侧单元的两组输出端；中间射频电源单元包括两个分别外接差分射频电源正极、差分射频电源负极的耦合电容组；输出侧单元包括由两个主NMOS整流管分别结合其所对应基于栅极电压提升的辅助电路构成的两个输出子单元；
2.根据权利要求1所述一种无线自供电系统下的RF-DC整流器，其特征在于：所述输入侧单元包括主NMOS整流管MN1、主NMOS整流管MN2，以及由NMOS整流管MB1、NMOS整流管MB2分别构成的NMOS自偏置电路，其中，各NMOS整流管的衬底端分别与其漏极相连接，且NMOS整流管MB1的栅极、NMOS整流管MB2的栅极分别与其漏极相连接，主NMOS整流管MN1的漏极、NMOS整流管MB1的漏极、NMOS整流管MB2的漏极、主NMOS整流管MN2的漏极四者相连构成输入
3.根据权利要求2所述一种无线自供电系统下的RF-DC整流器，其特征在于：所述中间射频电源单元包括耦合电容C1、耦合电容C2、耦合电容C3、耦合电容C4，其中，耦合电容C1的其中一端与耦合电容C2的其中一端彼此相连、并外接差分射频电源正极VRFP，耦合电容C1与耦合电容C2构成中间射频电源单元的其中一组耦合电容组，输入侧单元的其中一组输出端与中间射频电源单元的其中一组耦合电容组之间的连接结构：耦合电容C1的另一端对接输入侧单元的第三输出端，耦合电容C2的另一端与输入侧单元的第一输出端相连、并构成中间射频电源单元的其中一输出端；
4.根据权利要求1所述一种无线自供电系统下的RF-DC整流器，其特征在于：所述输出侧单元包括主NMOS整流管MN3、主NMOS整流管MN4、耦合电容C5、耦合电容C6、以及由NMOS整流管MB3、NMOS整流管MB4分别构成基于栅极电压提升的辅助电路，其中，各NMOS整流管的衬底端分别与其漏极相连接，并且NMOS整流管MB3的栅极、NMOS整流管MB4的栅极分别与其漏极相连接；主NMOS整流管MN3、耦合电容C5、NMOS整流管MB3三者构成输出侧单元的其中一输出子单元，其中，耦合电容C5的其中一端与主NMOS整流管MN3的漏极相连、构成该输出子单元的输入端，耦合电容C5的另一端、主NMOS整流管MN3的栅极、NMOS整流管MB3的漏极三者相连接，主NMOS整流管MN3的源极与NMOS整流管MB3的源极相连接、构成该输出子单元的输出端；主NMOS整流管MN4、耦合电容C6、NMOS整流管MB4三者构成输出侧单元的另一输出子单元，其中，耦合电容C6的其中一端与主NMOS整流管MN4的漏极相连、构成该输出子单元的输入端，耦合电容C6的另一端、主NMOS整流管MN4的栅极、NMOS整流管MB4的漏极三者相连接，主NMOS整流管MN4的源极与NMOS整流管MB4的源极相连接、构成该输出子单元的输出端；输出侧单元中两个输出子单元的输出端对接、构成RF-DC整流器的输出端。
...【技术特征摘要】
1.一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，其特征在于：包括输入侧单元、输出侧单元、以及中间射频电源单元，其中，输入侧单元包括由两个主nmos整流管分别结合其所对应nmos自偏置电路构成的两个输入子单元，两个输入子单元的输入端彼此对接构成rf-dc整流器的输入端，两个输入子单元的输出侧彼此交叉耦合构建输入侧单元的两组输出端；中间射频电源单元包括两个分别外接差分射频电源正极、差分射频电源负极的耦合电容组；输出侧单元包括由两个主nmos整流管分别结合其所对应基于栅极电压提升的辅助电路构成的两个输出子单元；
2.根据权利要求1所述一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，其特征在于：所述输入侧单元包括主nmos整流管mn1、主nmos整流管mn2，以及由nmos整流管mb1、nmos整流管mb2分别构成的nmos自偏置电路，其中，各nmos整流管的衬底端分别与其漏极相连接，且nmos整流管mb1的栅极、nmos整流管mb2的栅极分别与其漏极相连接，主nmos整流管mn1的漏极、nmos整流管mb1的漏极、nmos整流管mb2的漏极、主nmos整流管mn2的漏极四者相连构成输入侧单元的输入端，即rf-dc整流器的输入端，用于接地或者连接上一级的输出端；主nmos整流管mn1的源极构成输入侧单元的第一输出端，主nmos整流管mn1的栅极与nmos整流管mb1的源极相连构成输入侧单元的第二输出端，主nmos整流管mn2的栅极与nmos整流管mb2的源极相连接构成输入侧单元的第三输出端，主nmos整流管mn2的源极构成输入侧单元的第四输出端；输入侧单元的第一输出端与第三输出端构成输入侧单元的其中一组输出端，输入侧单元的第二输出端与第四输出端构成输入侧单元的另一组输出端。
3.根据权利要求2所述一种无线自供电系统下的rf-dc整流器，其特征在于：所述中间射频电源单元包括耦合电容c1、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，王科平，
申请(专利权)人：南京美辰微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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