CN113515979B - 感应式电子识别装置及其供电补偿电路 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种感应式电子识别装置及其供电补偿电路，该供电补偿电路包含有供电单元及补偿电路，其连接一负载单元以供该负载单元运作，该补偿电路接收来自该负载单元的补偿信号，使得该补偿电路的电压调整单元控制该补偿电路的电容元件的一端电压升降，则该电容元件因应负载单元的耗电而切换为充电或放电模式，借此在负载单元耗电较小时储存电荷，而在负载单元耗电较大时提供补偿电流，以维持负载单元的运作正常。

Description

感应式电子识别装置及其供电补偿电路
技术领域
本发明有关于一种感应式电子识别装置，尤指其中具有供电补偿能力的供电补偿电路。
背景技术
人们日常生活中充斥着许多感应式电子识别装置(如芯片卡、智能卡等)的使用，感应式电子识别装置具有磁条、条形码、芯片等电子记录介质，使得识别装置能携带更多信息、也能应用于更多的场合，例如身份识别、无纸币支付等，进而提升了识别装置的使用率。但随着识别装置使用的普及，逐渐出现不肖之徒盗取进而冒用他人识别装置的现象，同时人们也无可避免的会不经意的遗失识别装置，因此识别装置本身的验证功能也相形重要，现有技术中，已有将生物特征感应器整合于识别装置上，进而提供使用者在使用识别装置时作为额外的身份验证使用。
而在使用现有技术的感应式电子识别装置时，需要供电以执行处理程序，供电的模式不外乎接触供电(例如智能卡***读卡机时)、电池供电(智能卡本身内建电池)或感应供电(智能卡通过非接触式感应时一并取电)等途径，特别是感应供电的情况，除了无须内建电池外，也具有使用快速、方便的特性，故在现有技术中的使用比例逐渐提高。然而，由于感应供电所能产生的电流随着其与读取设备之间的距离而有所变化，当二者之间距离较大时感应供电所能产生的电流较小，如此一来，在前述感应式电子识别装置进行生物特征识别时，其所需的瞬间负载电流较大，当前述所需的负载电流大于因距离较远的感应供电所产生的电流时，则容易产生电子识别装置无法顺利运作或进行生物特征识别的情形。
发明内容
有鉴于前述的现有技术，本发明用以解决现有技术中因瞬间负载高过供给电流，而导致电子识别装置无法顺利运作的问题。
为实现上述的发明目的，本发明所采用的技术手段为提供一种感应式电子识别装置的供电补偿电路，其连接一负载单元，以供该负载单元运作，其包括一供电单元及一补偿电路；该供电单元分别与该负载单元及该补偿电路相连接，其中该补偿电路包括至少一电容元件及至少一电压调整单元，该电容元件的第一端分别与该供电单元及该负载单元相连接，该电容元件的第二端与该电压调整单元相连接，该电压调整单元用以改变该电容元件的第二端的电压；其中该电压调整单元为电连接该负载单元，并从该负载单元接收至少一补偿信号，该电压调整单元依据该补偿信号调整该电容元件的第二端的电压。
另一方面，本发明亦提供一种感应式电子识别装置，其包含有前述的供电补偿电路及一本体，该供电补偿电路及该负载单元设置于该本体中。
本发明的有益效果在于，通过电压调整单元来控制电容元件为充电或放电状态，当负载单元所需电流较小时，则控制电容元件来储存多余的电荷，当负载单元所需电流较大时，则控制电容元件来释放电荷，以补充供电单元所不足的供电，而维持负载单元的运作状态。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的供电补偿电路的第一实施例的电路示意图。
图2为本发明的负载单元的方块示意图。
图3为本发明的供电补偿电路的电路示意图，其中供电单元为另一实施方式。
图4为本发明的供电补偿电路及负载单元使用时的电流与电压变化比较图。
图5为本发明的补偿电路充电时的电路示意图。
图6为本发明的补偿电路放电时的电路示意图。
图7为本发明的供电补偿电路的第二实施例的电路示意图。
图8为本发明的供电补偿电路的第三实施例的电路示意图。
图9为本发明的供电补偿电路的第四实施例的电路示意图。
图10为本发明的供电补偿电路的第五实施例的电路示意图。
图11为本发明的感应式电子识别装置的外观示意图。
附图标记
10:供电补偿电路
11:供电单元
111:感应线圈
112:能量转换电路
20:负载单元
21:控制器
22:指纹传感器
23:检测电路
13、13A、13B、13C、13D:补偿电路
131、131A、131D:电容元件
132、132A:电压调整单元
133:第一端
134、134B、134C:第二端
135B:数模转换器
136C、136D:反相器
30:本体
31:指示区域
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
以下配合附图及本发明的实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段，其中附图仅为了说明目的而已被简化，并通过描述本发明的元件和组件之间的关系来说明本发明的结构或方法发明，因此，图中所示的元件不以实际数量、实际形状、实际尺寸以及实际比例呈现，尺寸或尺寸比例已被放大或简化，借此提供更好的说明，已选择性地设计和配置实际数量、实际形状或实际尺寸比例，而详细的元件布局可能更复杂。
请参阅图1及图2所示，本发明的感应式电子识别装置的供电补偿电路10包含有一供电单元11及一补偿电路13，其连接一负载单元20，以供负载单元20运作。负载单元20与供电单元11电连接，负载单元20包含一控制器21及一指纹传感器22，指纹传感器22与控制器21电连接，指纹传感器22用以获得使用者的指纹特征信息，以供控制器21进一步处理或判断使用者身份。
供电单元11可藉由多种形式供电，请参阅图3所示，在一实施例中，供电单元11包含有一感应线圈111及一能量转换电路112，感应线圈111电连接能量转换电路112，当靠近相对应的读取设备时，感应线圈11会产生感应电流，并通过能量转换电路112供应电流。另外，供电单元11亦可如图1所示，为一电压源，例如：电池等其他供电设备等。
补偿电路13与供电单元11电连接且与负载单元20并联，补偿电路13包含至少一电容元件131及至少一电压调整单元132，电容元件131的第一端133分别与供电单元11及负载单元20相连接，电容元件131的第二端134与电压调整单元132相连接，电压调整单元132依据负载单元20的控制器21所输出的补偿信号，来调整电容元件131的第二端134的电压。
当电压调整单元132调整电容元件131的第二端134的电压，使其随着时间而下降时，电荷将储存于电容元件131中而使电容元件131为充电状态；当电压调整单元132调整电容元件131的第二端134的电压，使其随着时间而上升时，电容元件131将释放所储存的电荷而使电容元件131为放电状态。
具体而言，请参阅图4所示，假设负载单元20的运作期间t0至t7时间中所需的电流量如I_Load折线所示，供电单元11在t0至t7时间中提供的电流量如I_supply虚线所示，而电容元件131在此其期间所获得或释放的电流量如I_Cap折线所示，电压调整单元132调整电容元件131的第二端134的电压变化如V_Adj折线所示。当负载单元20开始运作时，在t1至t2时间之间、t3至t4时间之间、t5至t6时间之间(请配合参阅图5所示)，负载单元20所需的电流量I_Load小于供电单元11所能提供的电流量I_supply，此时电容元件131的第二端134的电压V_Adj被调整降低，而使得电容元件131进行充电；在t2至t3时间之间、t4至t5时间之间、t6至t7时间之间(请配合参阅图6所示)，负载单元20所需的电流量I_Load大于供电单元11所能提供的电流量I_supply，此时电容元件131的第二端134的电压V_Adj被调整提升，而使得电容元件131进行放电，以将储存于电容元件131中的电荷释放，供给负载单元20维持其运作。
因此，电压调整单元132可依据来自控制器21的补偿信号，而使得电容元件131在负载单元20所需电流较小时，能充电来储存电荷，而在负载单元20所需电流较大时，能放电来补偿供电单元11的不足，以维持负载单元20可正常运作。
在一实施例中，由于负载单元20运作时的工作流程通常为预设，意即当负载单元20开始运作后，控制器21已知每个时间区段所需的电流量大小，故控制器21所发送的补偿信号可为一预设信号，即依据已知的所需电流量大小，来通知电压调整单元132如何调整电容元件131的第二端134的电压值，以控制电容元件131何时进行充电或放电。
请参阅图2所示，在一实施例中，亦可于负载单元20中设置一检测电路23，由检测电路23来检测负载单元20当下的整体负载电流，并反馈告知控制器21，控制器21依据反馈的负载电流，来决定补偿信号，以通知电压调整单元132如何调整第二端134的电压值，进而动态且实时的控制电容元件131何时充电或放电。
补偿电路13具有多种实施方式，以下列举数种实施例，但本发明不限于此。
请参阅图1所示，补偿电路13具有一电容元件131及一电压调整单元132，藉由单一电压调整单元132来调整电容元件131的第二端134的电压。
请参阅图7所示，补偿电路13A具有多个电容元件131A及一电压调整单元132A，电压调整单元132A连接多个电容元件131A的第二端134A，藉由单一电压调整单元132A来分别或统一调整所有电容元件131A的第二端134A的电压。
请参阅图8所示，其中本实施方式与前述图1所示的实施方式大致上相同，其二者差异在于图8的补偿电路13B的电压调整单元为一数模转换器135B(Digitaltoanalogconverter,DAC)，藉由数模转换器135B依据来自该控制器21的补偿信号来调整电容元件131B的第二端134B的电压，而数模转换器135B可调整电压为多段电位变化，使得本发明在充放电的电位选择上有多种弹性选择。
请参阅图9所示，其中本实施方式与前述图1所示的实施方式大致上相同，其二者的差异在于图9的补偿电路13C的电压调整单元为一反相器136C，藉由反相器136C依据来自控制器21的补偿信号来调整电容元件131C的第二端134C的电压，而反相器136C可调整电压为一高电位或一低电位。
请参阅图10所示，其中本实施方式与前述图9所示的实施方式大致上相同，其二者的差异在于图10的补偿电路13D包含有多个反相器136D及多个电容元件131D，其中一个反相器136D搭配一个电容元件131D，藉由各反向器136D依据来自控制器21的补偿信号来分别调整各电容元件131D的第二端134D的电压，而各反相器136D可调整电压为一高电位或一低电位，在实际应用上各反相器136所调整的高电位或低电位可为不同，借此可控制不同数量的电容元件131D进行充电或放电，达到让充放电的电位选择上有多种弹性选择，以便调节所储存或释放的电荷量呈不同变化。
请参阅图11所示，本发明的感应式电子识别装置具有前述的供电补偿电路10、负载单元20(图中未示出)及一本体30，供电补偿电路10及负载单元20设置于本体30中。在一实施例中，本体30的表面可设有一指示区域31，用以标示指纹传感器的位置，以便于使用者可进行指纹识别操作。
在一实施例中，感应式电子识别装置为一智能卡，以此为例，当使用者将智能卡靠近相对应的装置时，智能卡启动其指纹识别功能而使得负载单元20开始运作，而供电补偿电路10的感应线圈111也产生感应供电，过程中负载单元20依据预设的工作流程或前述检测电路的反馈来输出补偿信号，电压调整单元132则依据补偿信号改变电容元件131的第二端134的电压，进而控制电容元件131为充电或放电状态，以维持负载单元20的运作状态。再者，由于补偿电路13可在供电单元11所提供的电流小于负载单元20的所需电流时提供补偿电流，使得纵然在智能卡与读取设备之间的距离较大而供电单元11所能产生的感应电流较小的情况下，仍然能藉由补偿电路13所提供的补偿电流来维持负载单元20的运作状态，其有助于提升感应式电子识别装置的使用距离。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种感应式电子识别装置的供电补偿电路，其连接一负载单元，以供该负载单元运作，其特征在于，该供电补偿电路包括：
一供电单元；及
一补偿电路，分别与该负载单元及该供电单元电连接，其中该补偿电路包括至少一电容元件及至少一电压调整单元，该电容元件的第一端分别与该供电单元及该负载单元电连接，该电容元件的第二端与该电压调整单元电连接，该电压调整单元用以改变该电容元件的第二端的电压；
其中，该电压调整单元电连接该负载单元，并从该负载单元接收至少一补偿信号，该电压调整单元依据该补偿信号调整该电容元件的第二端的电压。
2.如权利要求1所述的感应式电子识别装置的供电补偿电路，其特征在于，其中该电压调整单元为数模转换器或反相器。
3.如权利要求1或2所述的感应式电子识别装置的供电补偿电路，其特征在于，其中该补偿电路包含有一电容元件及一电压调整单元。
4.如权利要求1或2所述的感应式电子识别装置的供电补偿电路，其特征在于，其中该补偿电路包含有多个电容元件及一电压调整单元，其中该电压调整单元分别连接该多个电容元件的第二端。
5.如权利要求1或2所述的感应式电子识别装置的供电补偿电路，其特征在于，其中该补偿电路包含有多个电容元件及多个电压调整单元，其中每个该电容元件对应连接一个该电压调整单元。
6.一种感应式电子识别装置，其特征在于，包含：
一本体；
一负载单元，设置于该本体上并包含有一控制器；
一供电补偿电路，设置于该本体上，包括：
一供电单元，与该负载单元电连接；
一补偿电路，分别与该负载单元及该供电单元电连接，其中该补偿电路包括至少一电容元件及至少一电压调整单元，该电容元件的第一端分别与该供电单元及该负载单元电连接，该电容元件的第二端与该电压调整单元电连接，该电压调整单元用以改变该电容元件的第二端的电压；
其中该电压调整单元电连接该负载单元的控制器，并从该负载单元接收至少一补偿信号，该电压调整单元依据该补偿信号调整该电容元件的第二端的电压。
7.如权利要求6所述的感应式电子识别装置，其特征在于，其中该电压调整单元为数模转换器或反相器。
8.如权利要求6或7所述的感应式电子识别装置，其特征在于，其中该补偿电路包含有一电容元件及一电压调整单元。
9.如权利要求6或7所述的感应式电子识别装置，其特征在于，其中该补偿电路包含有多个电容元件及一电压调整单元，其中该电压调整单元分别连接该多个电容元件的第二端。
10.如权利要求6或7所述的感应式电子识别装置，其特征在于，其中该补偿电路包含有多个电容元件及多个电压调整单元，其中每个该电容元件对应连接一个该电压调整单元。
11.如权利要求6或7所述的感应式电子识别装置，其特征在于，其中该负载单元包含一指纹传感器，该指纹传感器与该控制器电连接。
12.如权利要求6或7所述的感应式电子识别装置，其特征在于，其中该控制器所输出的补偿信号为依据该控制器已知该负载单元于各时间区段所需的电流而决定。
13.如权利要求6或7所述的感应式电子识别装置，其特征在于，其中该控制器所输出的补偿信号依据检测该负载单元的负载电流而决定。
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