專利名稱：使用感應(yīng)充電的去活器的制作方法
背景技術(shù)：
電子物品監(jiān)視(EAS)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為防止在沒有授權(quán)的情況下從受控區(qū)域取走貨品。典型的EAS系統(tǒng)可包含監(jiān)視系統(tǒng)和一個(gè)或更多個(gè)安全標(biāo)簽。監(jiān)視系統(tǒng)可在受控區(qū)域的入口點(diǎn)創(chuàng)建詢問區(qū)。安全標(biāo)簽可被固定到諸如衣服物品的貨品上。如果帶標(biāo)簽的貨品進(jìn)入詢問區(qū)域，那么警報(bào)會(huì)被觸發(fā)，以指示帶標(biāo)簽的貨品在沒有授權(quán)的情況下從受控區(qū)域被取走。
當(dāng)顧客給出物品用于在結(jié)帳柜臺(tái)上進(jìn)行支付時(shí)，結(jié)帳店員或者從物品上去除安全標(biāo)簽，或者通過使用去活(deactivation)裝置使安全標(biāo)記去活。在后一種情況下，去活裝置的改進(jìn)可有利于去活操作，由此同時(shí)為顧客和店員提供更大的方便。因此，存在對(duì)于EAS系統(tǒng)中的去活技術(shù)的改進(jìn)的需要。


在說明書的結(jié)論部分中特別指出作為實(shí)施例的主題并明確要求其權(quán)利。但是，當(dāng)參照附圖閱讀以下詳細(xì)說明時(shí)，可以最好地理解關(guān)于組織和操作方法的實(shí)施例及其目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中，圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有直流(DC)電源的去活器(deactivator)；圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有DC電源的去活天線中的電流波形的圖；圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有DC電源的用于充電開關(guān)和去活開關(guān)的感應(yīng)去活控制電路中的定時(shí)波形的圖；圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的去活電容器和具有DC電源的一組大容量電容器中的電壓波形的圖；
圖5示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有連續(xù)衰蕩(ring down)電流波形的去活天線中的電流波形的圖；圖6示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有連續(xù)衰蕩電流波形的用于充電開關(guān)和去活開關(guān)的感應(yīng)去活控制電路中的定時(shí)波形的圖；圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的去活電容器和具有連續(xù)衰蕩電流波形的一組大容量電容器中的電壓波形的圖；圖8示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有交流(AC)電源的去活器；圖9示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源的去活天線中的電流波形的圖；圖10示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源的用于充電開關(guān)和去活開關(guān)的去活控制電路中的定時(shí)波形的圖；圖11示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源的去活電容器上的電壓波形的圖；圖12示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源和零電壓開關(guān)的去活天線中的電流波形的圖；圖13示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有零電壓開關(guān)的用于充電開關(guān)和去活開關(guān)的去活控制電路中的定時(shí)波形的圖；圖14示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有零電壓開關(guān)的AC電源和去活電容器上的電壓波形。
具體實(shí)施例方式
這里會(huì)闡述大量的特定細(xì)節(jié)，以提供對(duì)實(shí)施例的透徹理解。但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以在沒有這些特定的細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施這些實(shí)施例。在其它的情況下，公知的方法、過程、部件和電路沒有被詳細(xì)說明，以不致使實(shí)施例模糊不清?？梢岳斫?，這里公開的特定結(jié)構(gòu)性和功能性細(xì)節(jié)是代表性的，并且不必限制實(shí)施例的范圍。
值得注意的是，在說明書中提到任何“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”都意味著與實(shí)施例相關(guān)聯(lián)說明的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書各處出現(xiàn)短語“在一個(gè)實(shí)施例中”不必均指同一實(shí)施例。
實(shí)施例可針對(duì)用于EAS系統(tǒng)的去活器。去活器可被用于使EAS安全標(biāo)簽去活。安全標(biāo)簽可包含例如嵌入硬或軟外殼中的EAS標(biāo)記。去活器可產(chǎn)生去活場(deactivation field)。標(biāo)記可穿過去活場以使標(biāo)記去活。一旦被去活，EAS安全標(biāo)簽就可穿過詢問區(qū)而不會(huì)觸發(fā)報(bào)警。
用于安全標(biāo)簽的標(biāo)記的例子可以是磁機(jī)械標(biāo)記。磁機(jī)械標(biāo)記可具有兩個(gè)部件。第一部件可以是由表現(xiàn)出磁機(jī)械諧振現(xiàn)象的高磁導(dǎo)率磁性材料的一個(gè)或更多個(gè)條帶制成的諧振器。第二部件可以是由硬磁材料的一個(gè)或更多個(gè)條帶制成的偏磁(bias)元件。偏磁元件的狀態(tài)設(shè)置標(biāo)記的操作頻率?；钚詷?biāo)記(active marker)使其偏磁元件被磁化，從而將其操作頻率設(shè)置在EAS檢測系統(tǒng)的范圍內(nèi)。通過對(duì)偏磁元件退磁由此將標(biāo)記的操作頻率移至EAS檢測系統(tǒng)的范圍以外，實(shí)現(xiàn)標(biāo)記的去活。對(duì)偏磁元件退磁的技術(shù)通常包含施加強(qiáng)度逐漸降低到接近零的點(diǎn)的AC磁場。為了有效地對(duì)偏磁元件退磁，必須在降低強(qiáng)度之前施加強(qiáng)度足以克服偏磁材料的矯頑力的磁場。
一種產(chǎn)生這種逐漸降低的AC磁場的技術(shù)使用電感器-電容器(LC)諧振電路。去活電容器可以在去活周期開始之前被充電。當(dāng)去活周期開始時(shí)，開關(guān)將充電的電容器連接到去活線圈上。由于該線圈具有感應(yīng)性，因此它與充電的去活電容器形成諧振電路。線圈繞組中的電阻、開關(guān)和去活電容器的有效串聯(lián)電阻(ESR)和電路中的其它損耗形成LC諧振電路中的電阻成分。如果諧振電路中的電阻足夠低，那么得到的LCR電路將處于欠阻尼狀態(tài)，并且逐漸減小的AC電流將流過去活器線圈。該電流流過去活器線圈的繞組，從而在去活區(qū)域中產(chǎn)生逐漸減小的AC磁場。當(dāng)線圈中的電流和去活磁場已衰減到相對(duì)較低的水平時(shí)，去活周期結(jié)束。在去活周期結(jié)束后，去活電容器被再充電。一旦去活電容器被完全再充電，去活器就為另一去活周期準(zhǔn)備就緒。
當(dāng)去活電容器正在再充電時(shí)，去活器不能被用于使任何標(biāo)記去活。因此，希望減少這種再充電時(shí)間，特別是對(duì)于顧客希望在較短的時(shí)間周期內(nèi)使產(chǎn)品上的許多安全標(biāo)簽去活的大體積應(yīng)用。這種要求會(huì)影響用于去活器的電源的設(shè)計(jì)。例如，典型的完全充電的去活電容器會(huì)具有約100微法(μF)的電容，并被充電到約500伏(V)。存儲(chǔ)在電容器中的能量的量可以為約12.5焦。在大體積應(yīng)用中，必須在少于250毫秒的時(shí)間內(nèi)對(duì)電容器再充電。這種應(yīng)用的電源會(huì)需要在250毫秒的充電時(shí)間內(nèi)傳輸平均50瓦的功率，以滿足這種要求。由于當(dāng)電容器接近0伏時(shí)需要的突入電流限制，對(duì)于電源的峰值功率要求常常高得多。對(duì)于該應(yīng)用，電源會(huì)被要求傳輸100瓦的峰值功率。雖然峰值功率要求相對(duì)較高，但平均功率要求會(huì)低得多。例如，去活器會(huì)被要求平均每秒僅執(zhí)行一個(gè)去活周期。在具有12.5焦的去活能量要求的去活器中，是12.5瓦或峰值功率要求的1/8。
出于許多原因，對(duì)去活電容器再充電的常規(guī)技術(shù)是不令人滿意的。例如，去活電容器可從能夠?qū)⒏叻逯倒β蕚鬏數(shù)诫娙萜鞯腄C電源被直接充電，以滿足再充電時(shí)間要求。但是，這種方法會(huì)增加電源的尺寸和成本。在另一例子中，可以使用大容量電容器。大容量電容器可保持被充電到比去活電容器電壓高的電壓。在再充電時(shí)間內(nèi)，開關(guān)被接通，并且電流通過限流電阻器流入去活電容器中。限流電阻器的電阻被選擇為限制電容器再充電過程中的峰值電流。如果不在大容量電容器和諧振電容器之間使用開關(guān)，那么當(dāng)去活電容器關(guān)于大容量電容器被加負(fù)偏壓(negatively biased)時(shí)，限流電阻器還必須被定尺寸為在去活周期的一部分中限制通過電源輸出整流器的電流。
雖然大容量電容器與限流電容器一起使用會(huì)有助于減少電源的峰值功率需求，但存在幾個(gè)缺點(diǎn)。例如，使用大容量電容器降低去活電容器可被再充電的速率。當(dāng)去活電容器電壓接近大容量電容器上的電壓時(shí)，該速率在再充電周期結(jié)束時(shí)特別慢?？梢酝ㄟ^使大容量電容器的電壓升高到大大高于去活電容器電壓的電壓，或通過增加開關(guān)和電源整流器和限流電阻器上的電流額定值，提高再充電速率，但這會(huì)增加部件的成本。在另一例子中，使用大容量電容器的常規(guī)技術(shù)可能是無效的。限流電阻器在再充電過程中消耗大量的電力。這降低去活器的效率并增加電源的平均功率。在另一例子中，限流電阻器通常需要散熱片，這也增加去活器的成本。
實(shí)施例可通過使用將能量從諸如電力線的AC電源或從DC電源或大容量電容器轉(zhuǎn)移到去活電路中的感應(yīng)充電技術(shù)，解決這些和其它問題。這可在不需要諸如電阻器或晶體管的消耗性的限流控制元件的情況下迅速實(shí)現(xiàn)。一些實(shí)施例可使用去活器天線的感應(yīng)電抗，以在沒有限制電阻器或其它限流調(diào)節(jié)器的較高的電阻損失的情況下限制輸入電流。這可導(dǎo)致較高的效率和較少的復(fù)雜能量轉(zhuǎn)移。
在一些實(shí)施例中，感應(yīng)充電技術(shù)將能量存儲(chǔ)在去活天線中。該能量然后被轉(zhuǎn)移到去活電容器中，從而不需要對(duì)去活電容器進(jìn)行再充電的高壓電源。相反，常規(guī)的去活器集中于在去活周期開始之前用去活所需的能量對(duì)去活電容器進(jìn)行充電。
實(shí)施例可使用至少兩個(gè)輸入電源。例如，一些實(shí)施例可使用諸如大容量電容器、電池等的DC電源。在另一例子中，一些實(shí)施例可使用諸如零售店、家庭或辦公室用AC電源線的AC電源。
當(dāng)使用AC電源時(shí)，關(guān)于充電開關(guān)的斷開的定時(shí)，至少存在兩種可能的可被使用的實(shí)現(xiàn)。第一是使用零電壓開關(guān)用于充電開關(guān)斷開。第二不是使用零電壓開關(guān)用于充電開關(guān)斷開，而是給定實(shí)現(xiàn)所希望的一些其它定時(shí)機(jī)構(gòu)。
關(guān)于能量轉(zhuǎn)移，一些實(shí)施例可包含至少兩種可能的實(shí)現(xiàn)。第一是在單個(gè)周期內(nèi)將所有的能量轉(zhuǎn)移到去活電路中。第二是使用多個(gè)周期以將能量轉(zhuǎn)移到去活電路中。
關(guān)于對(duì)去活包絡(luò)(envelope)進(jìn)行整形的放電/再充電定時(shí)，一些實(shí)施例可包含至少兩種可能的實(shí)現(xiàn)。第一是允許去活包絡(luò)根據(jù)LCR電路的自然衰減衰蕩(ring down)的情形。第二是通過在去活周期中的一處或更多處斷開去活開關(guān)，以中止自然衰蕩LCR電路并用一個(gè)或更多個(gè)再充電周期執(zhí)行去活電路的部分再充電，來修改去活包絡(luò)的情形。這可允許LCR電路的衰減率降低。
現(xiàn)在詳細(xì)參照附圖，其中，類似的部分可由類似的附圖標(biāo)記表示，在圖1中示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有直流(DC)電源的去活器。圖1示出去活器100。去活器100可包含大量的不同的元件?？梢岳斫?，其它的元件可被添加到去活器100中，或者替換圖1中所示的代表性的元件，并且仍落在實(shí)施例的范圍中。實(shí)施例不限于本上下文。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活器100可具有去活周期和充電周期。在去活周期中，去活器100可被用于使EAS標(biāo)記去活。在充電周期中，去活器100可在下一個(gè)去活周期之前被充電。雖然充電周期可發(fā)生在去活周期之前的任何時(shí)間，但是如以下詳細(xì)討論的那樣，將去活控制裝置106配置為在去活周期之前并緊挨去活周期對(duì)去活電容器114進(jìn)行充電會(huì)是有利的。
在一個(gè)實(shí)施例中，諸如一組大容量電容器104的DC電源可被用作用于去活器100的電源?？梢杂肈C電壓對(duì)大容量電容器104進(jìn)行充電。相對(duì)較大的大容量電容允許電源的額定值降低以僅供給平均去活功率而不是峰值功率。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活電路102可與電源104連接。去活電路102可被配置為在充電周期中使用電源104對(duì)去活電容器114進(jìn)行感應(yīng)充電，并產(chǎn)生具有去活包絡(luò)的磁場，以在去活周期中使安全標(biāo)簽去活。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活電路102可包含與充電開關(guān)108和去活開關(guān)110連接的去活控制裝置106。充電開關(guān)108可被連接在電源104和去活天線112之間。去活天線112可與去活電容器114并聯(lián)連接?；貟?flyback)二極管116可被連接在去活天線112和去活電容器114之間，并與去活開關(guān)110并聯(lián)。
在一個(gè)實(shí)施例中，可以用許多不同類型的半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)充電開關(guān)108和去活開關(guān)110。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，可以通過使用可控硅整流器(SCR)、雙極晶體管、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、具有串聯(lián)二極管的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和繼電器(relay)等實(shí)現(xiàn)充電開關(guān)108。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，可以通過使用三端雙向可控硅開關(guān)元件(Triac)、并聯(lián)逆變SCR、IGBT、MOSFET和繼電器等實(shí)現(xiàn)去活開關(guān)110。實(shí)施例不限于本上下文。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活控制裝置106可接通充電開關(guān)108以開始充電周期。接通充電開關(guān)108可使電源104對(duì)去活天線112充電。充電開關(guān)108可在電流達(dá)到預(yù)定的閾值之前保持接通狀態(tài)。如下面進(jìn)一步討論的那樣，預(yù)定的閾值可根據(jù)給定的實(shí)現(xiàn)改變。斷開充電開關(guān)108可使去活天線112將存儲(chǔ)的能量轉(zhuǎn)移到去活電容器114中。斷開充電開關(guān)108可使去活天線112上的電壓逆轉(zhuǎn)并對(duì)回掃二極管116加正向偏壓?；貟叨O管116的正向偏壓可使存儲(chǔ)在去活天線112中的能量流入去活電容器114中。存儲(chǔ)在去活天線112中的能量可連續(xù)流入去活電容器114中，直到去活天線112的電流大致為零，此時(shí)回掃二極管116可被斷開。
為了詳細(xì)說明充電周期，當(dāng)充電開關(guān)108被接通時(shí)，電流開始通過充電開關(guān)108流入去活天線112中。如果源電壓在充電間隔中保持恒定，那么電感器中的電流的變化速率隨源電壓和天線的電感變化，如下式(1)所示dIdt=VsourceLantenna(1)]]>存儲(chǔ)在電感器中的能量由下式(2)給出E=12LIpk2---(2)]]>去活控制裝置106可被設(shè)計(jì)為當(dāng)電流達(dá)到向去活電路102提供適當(dāng)?shù)哪芰康乃綍r(shí)斷開充電開關(guān)108。當(dāng)充電開關(guān)108被斷開時(shí)，去活天線112上的電壓迅速逆轉(zhuǎn)并對(duì)去活電路102中的回掃二極管116加正向偏壓。這會(huì)使存儲(chǔ)在去活天線112的電感中的能量開始流入去活電容器114中。隨著回掃二極管116被加正向偏壓，去活天線112的電感和去活電容器114的電容可形成諧振電路。假定去活天線112的串聯(lián)電阻中的損失、回掃二極管116和去活電容器114的ESR的損失可忽略不計(jì)，那么存儲(chǔ)在去活天線112的電感中的能量中的大部分或全部會(huì)被轉(zhuǎn)移到去活電容器114中。去活電容器114的電壓可以為由下式(3)給出的值E=12CVpk2---(3)]]>當(dāng)去活天線112的電流降至接近零時(shí)，回掃二極管116可被斷開。這樣就結(jié)束了感應(yīng)充電周期。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活EAS標(biāo)簽或標(biāo)記所需要的所有能量都可在單個(gè)充電周期中被傳輸給去活電容器114。替代性實(shí)施例可在兩個(gè)或更多個(gè)充電周期中提供要被傳輸?shù)娜セ頔AS標(biāo)簽或標(biāo)記所需要的所有能量。實(shí)施例不限于本上下文。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活控制裝置106可接通去活開關(guān)110以開始去活周期。去活開關(guān)110和回掃二極管116可與去活天線112和去活電容器114一起形成諧振電路。如果去活天線112和回掃二極管116、去活電容器114的ESR和去活開關(guān)110的組合電阻被設(shè)為足夠低，那么諧振電路會(huì)以欠阻尼諧振振蕩，以形成通過去活天線112的衰減電流。衰減電流可使去活天線112根據(jù)去活包絡(luò)形成衰減磁場。
圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有DC電源的去活天線中的電流波形圖。圖2表示通過參照?qǐng)D1說明的去活天線的電流波形。當(dāng)充電開關(guān)108被接通時(shí)，感應(yīng)充電電流在去活天線112中斜線上升。當(dāng)去活天線112中的電流達(dá)到適當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，充電開關(guān)108可被斷開。適當(dāng)?shù)闹档睦涌砂瑢?duì)于12.5焦的存儲(chǔ)能約79安培通過4mH電感。這可使去活天線112中的電流對(duì)回掃二極管116加正向偏壓，并且感應(yīng)電流可放電到去活電容器114中。短時(shí)之后，去活天線112中的感應(yīng)放電電流可降為接近零。在斷開充電開關(guān)108之后的一些時(shí)間，去活開關(guān)110可被接通。在這種情況下，例如，去活開關(guān)110可在約11毫秒(ms)內(nèi)被接通，并且存儲(chǔ)在去活電容器114中的能量通過與去活天線112形成RLC諧振電路的去活開關(guān)110和回掃二極管116放電。該諧振電路中的電流形成圖2中所示的諧振衰蕩電流。
雖然本實(shí)現(xiàn)表示存儲(chǔ)在去活天線112中的所有能量均在斷開去活開關(guān)110之間被耗散，但其它的實(shí)現(xiàn)可允許一些或全部能量在另一充電周期之前在RLC電路中衰蕩。在其它的實(shí)現(xiàn)中，可以通過斷開衰蕩周期之間的衰蕩開關(guān)添加衰蕩波形的延遲和中止。其它的實(shí)現(xiàn)可允許諧振電路在衰蕩周期之間被部分充電，以考慮到衰蕩包絡(luò)的更慢的有效衰減。
圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有DC電源的去活天線中的定時(shí)波形圖。圖3表示來自去活控制裝置106的定時(shí)波形。如圖3所示，第一脈沖可接通充電開關(guān)108。第二脈沖可接通去活開關(guān)110，以使得去活電容器114中的能量通過去活天線112衰蕩。
圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的去活電容器和具有DC電源的一組大容量電容器中的電壓波形圖。圖4表示去活電容器114上的電壓和大容量電容器104上的電壓。在對(duì)去活天線112充電后，去活控制裝置106可斷開充電開關(guān)108。存儲(chǔ)在去活天線112中的能量可迅速從去活天線112中被轉(zhuǎn)移到去活電容器114中。本例子中的去活電容器114在約1ms內(nèi)被充電到約490伏。
圖4還示出大容量電容器104上的電壓波形。在電流在去活天線112中斜線上升的過程中，電壓會(huì)在大容量電容器104中下降。此時(shí)，大容量電容器104的電壓可從300伏降至約230伏。大容量電容器104的更大的電容值會(huì)允許更低的電壓降。并且，并聯(lián)放置的更大數(shù)量的大容量電容器可在單個(gè)電容器中的每一個(gè)中允許更低的充電脈沖電流。實(shí)施例不限于本上下文。
在以上說明的實(shí)現(xiàn)中，在去活天線112中充電的所有能量都被轉(zhuǎn)移到去活電容器114后，存在去活天線112中的電流降至接近零的時(shí)間周期。這在接通去活開關(guān)110之前中止，并且當(dāng)單個(gè)充電周期被用于對(duì)去活電路102充電時(shí)，去活周期的開始不是必須的。以下的附圖表示替代性實(shí)現(xiàn)的波形，在該替代性實(shí)現(xiàn)中，去活開關(guān)110在充電開關(guān)108已被斷開之后、感應(yīng)放電電流已降至大約零之前被接通。這樣，一些實(shí)施例可提供連續(xù)的衰蕩電流波形。
圖5～7表示當(dāng)用被配置為提供連續(xù)衰蕩電流的去活控制裝置106實(shí)現(xiàn)時(shí)的去活天線電流波形、充電開關(guān)108和去活開關(guān)110的控制波形以及去活電容器114和大容量電容器104上的電壓。具體而言，圖5示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有連續(xù)衰蕩電流波形的去活天線中的電流波形的圖。圖6示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于連續(xù)衰蕩電流波形的去活天線中的定時(shí)波形的圖。圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的去活電容器和具有連續(xù)衰蕩電流波形的一組大容量電容器中的電壓波形的圖。這些實(shí)施例不限于本上下文。
圖8示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源的去活器。圖8可示出將感應(yīng)充電電路連接到諸如電力電源線的AC電源上的替代性實(shí)現(xiàn)。具體而言，圖8可示出去活器800。去活器800可包含大量的不同的元件?？梢岳斫?，其它的元件可被添加到去活器800上，或者替代圖8中所示的代表性的元件，并仍落在實(shí)施例的范圍內(nèi)。實(shí)施例不限于本上下文。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活器800可與參考圖1描述的去活器100類似。例如，元件102、108、110、112、114和116可與相應(yīng)的元件802、808、810、812、814和816類似。但是，去活器800可與AC電源804而不是圖1中所示的DC電源104連接。并且，去活器控制裝置806可使用不同的定時(shí)波形，以相對(duì)于AC電源804控制充電開關(guān)808和去活開關(guān)810。
在操作中，去活控制裝置806可在AC電源804的一個(gè)或更多個(gè)正周期中接通充電開關(guān)808。雖然充電開關(guān)808可在AC電源804的正周期中的任何點(diǎn)上被接通，但一種可能的實(shí)現(xiàn)可在AC電源804的正向過零點(diǎn)接通充電開關(guān)808。以下的附圖詳細(xì)說明與該實(shí)現(xiàn)有關(guān)的波形。
圖9示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源的去活天線中的電流波形的圖。圖9表示在正向線交叉(positive line crossing)上(例如，在這種情況下為在0毫秒上)使用接通的去活天線812中的電流波形和用于連續(xù)衰蕩電流波形的去活開關(guān)810定時(shí)。
圖10示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于AC電源的定時(shí)波形的圖。圖10表示用于在正向線交叉上接通的充電開關(guān)808的接通的定時(shí)波形。
圖11示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源的去活電容器上的電壓波形的圖。圖11表示一個(gè)實(shí)施例的AC電源804和去活電容器814上的電壓。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活天線812的電感在單個(gè)充電周期中被完全充電到充分去活EAS標(biāo)簽或標(biāo)記所需要的能量水平。在與上面類似的實(shí)現(xiàn)中，去活天線812可在兩個(gè)或更多個(gè)連續(xù)的周期中被部分充電，使得能量能夠在各個(gè)充電周期結(jié)束時(shí)流入去活電容器814中。一旦去活電容器814完全充電足夠的去活用能量，去活開關(guān)810就可被接通，以允許去活能量通過去活天線812衰蕩。
在一個(gè)實(shí)施例中，去活開關(guān)810可在去活電路802完全放電之前被斷開，并且一個(gè)或更多個(gè)充電周期可被執(zhí)行以允許去活電路802的部分充電。該技術(shù)可被用于對(duì)去活衰蕩包絡(luò)進(jìn)行整形。
當(dāng)與AC電源804連接時(shí)，另一實(shí)現(xiàn)是可能的。在該實(shí)現(xiàn)中，充電開關(guān)808的接通和斷開被去活控制裝置806定時(shí)，使得適當(dāng)?shù)哪芰勘淮鎯?chǔ)在去活天線812中，并且充電開關(guān)808的斷開發(fā)生在AC電源804的過零點(diǎn)或其附近。例如，去活控制裝置806可在AC電源804的正向過零點(diǎn)或者有時(shí)在其附近接通充電開關(guān)808，并可在AC電源804的負(fù)向過零點(diǎn)中斷開充電開關(guān)808。后一種情況可使充電開關(guān)808的斷開在其兩端的電壓非常低時(shí)發(fā)生。這種控制技術(shù)具有大大減少充電開關(guān)808的斷開損失的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例不限于本上下文。
圖12～14可示出與使用零電壓開關(guān)(ZVS)的AC源連接的感應(yīng)充電去活電路。具體而言，圖12示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有AC電源和零電壓開關(guān)的去活天線中的電流波形的圖。圖13示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于具有零電壓開關(guān)的充電開關(guān)和去活開關(guān)的定時(shí)波形的圖。圖14示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有零電壓開關(guān)的AC電源和去活電容器上的電壓波形。
實(shí)施例可相對(duì)于常規(guī)去活器提供幾種優(yōu)點(diǎn)。例如，一些實(shí)施例可在用于能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移的電路中使用去活線圈的感應(yīng)元件。這允許在不需要附加的昂貴的感應(yīng)元件的情況下實(shí)現(xiàn)去活電路。在另一例子中，一些實(shí)施例可減少或消除對(duì)于用于對(duì)去活電容器進(jìn)行再充電的高壓電源的需要。這一般降低去活器的成本。在另一例子中，去活電容器上的操作電壓不必受AC或DC源電壓的限制。例如，一些實(shí)施例可與在約500伏下工作使得源電壓低于200伏的去活電容器一起使用，諸如在美國使用AC線電壓的操作。在另一例子中，能量可在去活周期開始的單個(gè)充電周期或幾個(gè)充電周期中被非常有效和迅速地轉(zhuǎn)移到去活電路中。由于這可幾乎同時(shí)發(fā)生，因此去活電容器可在去活周期的開始被非常迅速地再充電。這樣可消除對(duì)于去活器不能被使用的再充電周期的需要。由于去活電容器在再充電狀態(tài)中處于空閑狀態(tài)，因此這也可延長電容器的壽命。
雖然如這里說明的那樣解釋了實(shí)施例的某些特征，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到許多修改、替代、變化和等同方案。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所附的權(quán)利要求目的在于覆蓋落在實(shí)施例的真實(shí)精神中的所有這些修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括電源；和與所述電源連接的去活電路，所述去活電路用于在充電周期中使用所述電源對(duì)去活天線進(jìn)行感應(yīng)充電，并產(chǎn)生具有去活包絡(luò)以在去活周期中對(duì)安全標(biāo)簽進(jìn)行去活的磁場。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述去活電路包括與充電開關(guān)和去活開關(guān)連接的去活控制裝置，所述充電開關(guān)連接在所述電源和所述去活天線之間，所述去活天線與去活電容器并聯(lián)連接；和連接在所述去活天線和所述去活電容器之間并與所述去活開關(guān)并聯(lián)連接的回掃二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述去活控制裝置接通所述充電開關(guān)以開始所述充電周期，并使所述電源對(duì)所述去活天線進(jìn)行充電，以及斷開所述充電開關(guān)以使所述去活天線將所述能量轉(zhuǎn)移到所述去活電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述充電開關(guān)在電流達(dá)到預(yù)定的閾值之前保持接通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述去活控制裝置斷開所述充電開關(guān)，以使所述去活天線上的電壓逆轉(zhuǎn)，并對(duì)所述回掃二極管加正向偏壓，所述正向偏壓使存儲(chǔ)在所述去活天線中的能量流入所述去活電容器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，所述存儲(chǔ)在所述去活天線中的能量流入所述去活電容器中，直到所述去活天線的電流近似達(dá)到零并且所述回掃二極管被斷開。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，所述去活控制裝置接通所述去活開關(guān)以開始去活周期，所述去活開關(guān)和所述回掃二極管與所述去活天線和所述去活電容器一起形成諧振電路，使得所述諧振電路以欠阻尼諧振狀態(tài)振蕩以通過所述去活天線形成衰減電流，所述衰減電流使所述去活天線根據(jù)所述去活包絡(luò)形成衰減磁場。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述電源是直流電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中，所述直流電源包含多個(gè)大容量電容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述電源是交流電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中，所述去活電路被配置為在每個(gè)去活周期之前通過在多個(gè)充電周期中使用所述電源對(duì)所述去活電容器進(jìn)行感應(yīng)充電。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中，所述去活控制裝置斷開所述去活開關(guān)以結(jié)束所述去活周期。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中，當(dāng)所述存儲(chǔ)在所述去活天線中的全部能量都已耗散時(shí)，所述去活控制裝置斷開所述去活開關(guān)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中，當(dāng)所述存儲(chǔ)在所述去活天線中的一些能量已耗散時(shí)，所述去活控制裝置斷開所述去活開關(guān)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中，所述去活控制裝置在部分充電周期和部分去活周期之間切換，以形成具有更慢的衰減率的所述去活包絡(luò)。
16.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，在所述充電開關(guān)被斷開并且所述存儲(chǔ)在所述去活天線中的全部能量都流入所述去活電容器中之后，所述去活控制裝置接通所述去活開關(guān)以開始所述去活周期。
17.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其中，在所述充電開關(guān)被斷開并且所述存儲(chǔ)在所述去活天線中的一些能量流入所述去活電容器中之后，所述去活控制裝置接通所述去活開關(guān)以開始所述去活周期，所述去活開關(guān)和所述回掃二極管與所述去活天線和所述去活電容器一起形成諧振電路，使得所述諧振電路以欠阻尼諧振狀態(tài)振蕩以通過所述去活天線形成衰減電流，所述衰減電流使所述去活天線根據(jù)所述去活包絡(luò)形成連續(xù)的衰減磁場。
18.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述電源是交流電源，并且所述去活控制裝置在所述交流電源的一個(gè)或更多個(gè)正周期中接通所述充電開關(guān)。
19.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述電源是交流電源，并且所述去活控制裝置在所述交流電源的正向過零期間接通所述充電開關(guān)。
20.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述電源是交流電源，并且所述去活控制裝置在所述交流電源的正向過零之后同時(shí)AC電壓為正的某時(shí)接通所述充電開關(guān)。
21.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其中，所述電源是交流電源，并且所述去活控制裝置在所述交流電源的負(fù)向過零期間斷開所述充電開關(guān)。
22.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述充電開關(guān)包含可控硅整流器、雙極晶體管、絕緣柵雙極晶體管、具有串聯(lián)二極管的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和繼電器中的一個(gè)。
23.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述去活開關(guān)包含三端雙向可控硅開關(guān)元件、并聯(lián)逆變可控硅整流器、絕緣柵雙極晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和繼電器中的一個(gè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中，所述去活天線和所述去活電容器被配置為形成電感器-電容器諧振電路。
25.一種系統(tǒng)，包括安全標(biāo)簽；和去活器，所述去活器包含與去活電路連接的電源，所述去活電路通過在充電周期中使用所述電源對(duì)去活天線進(jìn)行感應(yīng)充電，并產(chǎn)生具有去活包絡(luò)以在去活周期中對(duì)所述安全標(biāo)簽進(jìn)行去活的磁場。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，所述去活電路包括與充電開關(guān)和去活開關(guān)連接的去活控制裝置，所述充電開關(guān)連接在所述電源和所述去活天線之間，所述去活天線與去活電容器并聯(lián)連接；以及連接在所述去活天線和所述去活電容器之間并與所述去活開關(guān)并聯(lián)連接的回掃二極管。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述去活控制裝置接通所述充電開關(guān)以開始所述充電周期，并使所述電源對(duì)所述去活天線進(jìn)行充電，并斷開所述充電開關(guān)以使所述去活天線將所述能量轉(zhuǎn)移到所述去活電容器中。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述充電開關(guān)在電流達(dá)到預(yù)定的閾值之前保持接通。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的系統(tǒng)，其中，所述去活控制裝置斷開所述充電開關(guān)，以使所述去活天線上的電壓逆轉(zhuǎn)，并對(duì)所述回掃二極管加正向偏壓，所述正向偏壓使存儲(chǔ)在所述去活天線中的能量流入所述去活電容器中。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)在所述去活天線中的能量流入所述去活電容器中，直到所述去活天線的電流近似達(dá)到零并且所述回掃二極管被斷開。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中，所述去活控制裝置接通所述去活開關(guān)以開始去活周期，所述去活開關(guān)和所述回掃二極管與所述去活天線和所述去活電容器一起形成諧振電路，使得所述諧振電路以欠阻尼諧振狀態(tài)振蕩以通過所述去活天線形成衰減電流，所述衰減電流使所述去活天線根據(jù)所述去活包絡(luò)形成衰減磁場。
32.根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，所述電源是直流電源。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的系統(tǒng)，其中，所述直流電源包含多個(gè)大容量電容器。
34.根據(jù)權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其中，所述電源是交流電源。
35.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述充電開關(guān)包含可控硅整流器、雙極晶體管、絕緣柵雙極晶體管、具有串聯(lián)二極管的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和繼電器中的一個(gè)。
36.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述去活開關(guān)包含三端雙向可控硅開關(guān)元件、并聯(lián)逆變可控硅整流器、絕緣柵雙極晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管和繼電器中的一個(gè)。
37.根據(jù)權(quán)利要求25的系統(tǒng)，其中，所述去活天線和所述去活電容器被配置為形成電感器-電容器諧振電路。
38.一種方法，包括接收在去活器上對(duì)標(biāo)記進(jìn)行去活的信號(hào)；在所述去活器的充電周期中，從電源對(duì)去活天線進(jìn)行充電；和在所述去活器的去活周期中產(chǎn)生對(duì)所述標(biāo)記進(jìn)行去活的去活場，所述去活場用于產(chǎn)生具有去活包絡(luò)以去活所述標(biāo)記的磁場。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的方法，其中，所述充電步驟包括接通充電開關(guān)，以將所述電源連接到所述去活天線上，并用能量對(duì)所述去活天線進(jìn)行充電；和斷開充電開關(guān)以將能量從所述去活天線轉(zhuǎn)移到去活電容器中。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的方法，其中，所述產(chǎn)生步驟包含接通去活開關(guān)以將電流從所述去活電容器傳送給所述去活天線；和根據(jù)所述去活包絡(luò)通過所述去活天線產(chǎn)生交流磁場。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，還包括通過去活控制裝置產(chǎn)生控制信號(hào)以控制所述充電開關(guān)和所述去活開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用感應(yīng)充電的去活器。公開了用于使用感應(yīng)充電技術(shù)的去活器的方法和裝置。
文檔編號(hào)G08B13/24GK101031941SQ200580027084
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者斯圖爾特·E·哈爾, 史蒂芬·V·萊昂 申請(qǐng)人:傳感電子公司