DE3883628T2 - Chip-Karte. - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft eine IC-Karte (Chip-Karte) gemäß der Präambel von Anspruch 1.
- Das Dokument EP-A-0167044 beschreibt eine intelligente Karte mit einem eingebauten IC, der einen externen Stromversorgungsanschluß aufweist, und mit einer Solarzelle zum Aufladen einer Sekundärbatterie, um den eingebauten IC mit Strom zu versorgen, wenn die Karte nicht an eine externe Anschlußeinrichtung angeschlossen ist.
- Das Dokument US-A-4,654,829 beschreibt ein tragbares, nichtflüchtiges Schreib-/Lese-Speichermodul, das eine monolithische integrierte Schaltung darstellt, die einen Strom-Komparator und einen Schaltkreis mit mehreren externen Anschlüssen aufweist. Einer dieser externen Anschlüsse ist zur Zuführung einer Versorgungsspannung VCCI vorgesehen, ein anderer externer Anschluß wird für die Zuführung eines Freigabesignals verwendet, und ein dritter Anschluß wird für die Zuführung einer Batteriespannung BAT verwendet, die durch eine Lithiumbatterie bereitgestellt wird. Wenn VCCI größer ist als BAT, dann wird VCCI auf den Ausgang des Strom-Komparators und des Schaltkreises gelegt. Wenn BAT größer ist als VCCI, dann wird BAT auf den Ausgang gelegt, der mit einer internen Leitung der monolithischen integrierten Schaltung verbunden ist.
- Eine IC-Karte, die eine Solarbatterie, eine Tastatur und eine Display- Einheit verwendet, ist beispielsweise in Dokument EP-A-0 167 044 beschrieben, das der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 1986/5389 entspricht. Figur 1A und Figur 1B sind Vorder- bzw. Rückansichten einer solchen IC-Karte. Diese Karte weist eine Solarbatterie oder Solarzelle und eine Sekundärbatterie auf und ermöglicht damit die Eingabe von Daten über die Tastatur, die Verarbeitung dieser Daten mit Hilfe der CPU und das Anzeigen solcher Daten mit Hilfe der Display-Einheit. Die Tastatur kann eine Transaktions-Taste (TR), eine Taste für Querverweise oder Anfragen (RE) und eine Taste für den Start (ST) haben.
- Darüberhinaus besitzt die IC-Karte einen externen Anschluß, so daß sie beispielsweise an ein Bankterminal, z.B. einen Bankautomaten angeschlossen und damit als elektronisches Sparbuch verwendet werden kann.
- Wenn die an eine externe Einrichtung wie ein Bankterminal angeschlossene IC-Karte im On-Line-Betrieb verwendet wird, dann wird der Strom für den IC, die Display-Einheit usw. der Karte von der externen Vorrichtung über den externen Stromversorgungsanschluß zugeführt. Wenn die Karte im Off-Line-Betrieb verwendet wird, in dem die Karte nicht an eine externe Vorrichtung angeschlossen ist, dann wird der Strom für den IC, die Display- Einheit usw. der Karte von der internen Solarbatterie der Karte zugeführt.
- Daher verwendet die IC-Karte normalerweise eine Konfiguration, bei der der externe Stromversorgungsanschluß direkt mit dem IC und der Display-Einheit der Karte verbunden ist, und die Solarbatterie ist ebenfalls direkt mit dem IC und der Display-Einheit der Karte und damit dem externen Stromversorgungsanschluß verbunden.
- Solarbatterien, besonders amorphe Solarbatterien, die in letzter Zeit sehr häufig benutzt werden, sind jedoch anfällig für Gegenspannungen und besonders für statische Spannungen. Die Gegen-Durchschlagspannung gegen statische Elektriziät beträgt daher in aller Regel ein Mehrfaches von 10V, was extrem gering ist verglichen mit der Spannung von ein paar hundert Volt von ICs, die aus monokristallinem Silizium gebildet und mit einem Schutz gegen statische Elektrizität versehen sind. Auch muß zusätzlich berücksichtigt werden, daß solche Karten eventuell in einer Umgebung benutzt werden, in der statische Elektrizität leicht auftritt. Die Karten werden beispielsweise als elektronische Sparbücher benutzt und in die Taschen der Kleidung gesteckt.
- Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Solarbatterie in einer IC-Karte gegen statische Elektrizität oder irgendeine andere unnormale Spannung zu schützen, die eventuell am externen Stromversorgungsanschluß auftritt. Diese Aufgabe wird durch die IC-Karte gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Dementsprechend umfaßt die vorliegende Erfindung im wesentlichen eine Spannungs-Detektionsschaltung zum Detektieren der Spannung am externen Stromversorungsanschluß, einen ersten p-Kanal MOSFET zwischen dem externen Stromversorgungsanschluß und der IC-internen Stromversorgungsleitung, und einen zweiten p-Kanal MOSFET zwischen der Solarbatterie und der IC-internen Stromversorgungsleitung, und dann das Schalten des ersten und zweiten p-Kanal MOSFET auf EIN und AUS in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Spannung am externen Stromversorgungsanschluß, so wie sie von der Spannungs-Detektionsschaltung festgestellt wurde.
- Wenn eine Spannung am externen Stromversorgungsanschluß festgestellt wird, d.h., wenn die Karte im On-Line-Betrieb verwendet wird, dann wird der erste p-Kanal MOSFET auf EIN und der zweite p-Kanal MOSFET auf AUS geschaltet. Daher wird der Strom zu der IC-internen Stromversorgungsleitung von der externen Vorrichtung, wie z.B. einem Bankterminal geliefert, und die Solarbatterie ist abgetrennt. Wenn keine Spannung am externen Stromversorgungsanschluß festgestellt wird, d.h., wenn die Karte im Off-Line-Betrieb verwendet wird, dann wird der erste p-Kanal MOSFET auf AUS und der zweite p-Kanal MOSFET auf EIN geschaltet.
- Daher wird der Strom zu der IC-internen Stromversorgungsleitung in diesem Fall von der Solarbatterie geliefert und der externe Stromversorgungsanschluß wird von der Solarbatterie getrennt. Die Karte kann nicht beschädigt werden, selbst wenn am externen Stromversorgungsanschluß statische Elektrizität erzeugt wird. Im Falle des On-Line-Betriebs ist die Solarbatterie von dem IC-internen Schaltungssystem und dem externen Stromversorgungsanschluß getrennt und vor jeder unnormalen Spannung geschützt, die eventuell an der externen Vorrichtung auftritt.
- Figur 1A und Figur 1B sind perspektivische Ansichten, die die vorderseitige und die rückwärtige Oberfläche der IC-Karte des Stands der Technik zeigen.
- Figur 2 ist ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Schaltung der vorliegenden Erfindung.
- Die Außenansichten der IC-Karte gemäß der Erfindung können mit denen von Figur 1A und Figur 1B identisch sein.
- Figur 2 ist ein Schaltdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die IC-Karte dieses Ausführungsbeispiels besitzt einen externen Stromversorgungsanschluß 1, der einen der sechs externen An schlüsse darstellt, die auf der rückseitigen Oberfläche der IC-Karte (Figur 1B) vorgesehen sind. Über diesen Anschluß wird eine +5V Stromversorgungsspannung geliefert, wenn die Karte an eine externe Vorrichtung wie z.B. ein Bankterminal angeschlossen ist.
- Ein erster p-Kanal MOSFET 3 ist zwischen den externen Stromversorgungsanschluß 1 und die IC-interne Stromversorgungsleitung 2 geschaltet. Die IC-interne Stromversorgungsleitung 2 liefert Strom an eine interne Schaltung 10 mit einer CPU, einem Speicher u.s.w. der Karte. Der Sourceanschluß des ersten p-Kanals MOSFET 3 ist mit dem externen Stromversorgungsanschluß 1 und sein Drainanschluß mit der internen Stromversorgungsleitung 2 verbunden. Der Sourceanschluß und der Gateanschluß dieses MOSFET sind miteinander über den Widerstand 4 verbunden.
- Es ist ein n-Kanal MOSFET 8 vorgesehen, dessen Drainanschluß mit dem Gateanschluß des p-Kanal MOSFET 3 verbunden und dessen Sourceanschluß geerdet ist.
- Ein zweiter p-Kanal MOSFET 6 ist zwischen die IC-interne Stromversorgungsleitung 2 und die Solarbatterie 5 geschaltet. Der Sourceanschluß des zweiten P-Kanal MOSFET 6 ist mit der Solarbatterie 5 und sein Drainanschluß mit der internen Stromversorgungsleitung 2 verbunden. Die Solarbatterie 5 ist aus amorphem Silizium gebildet und ihre Konfiguration ist zwei- bis dreischichtig, und bei Tageslicht erzeugt sie eine Spannung von 1,5V bis 2V.
- Eine Spannungs-Detektionsschaltung 7 ist mit dem externen Stromversorgunsanschluß 1 verbunden, und ihr Ausgang ist über FET 8 mit dem ersten p-Kanal MOSFET 3 und über einen Puffer 9 mit dem zweiten p-Kanal MOSFET 6 verbunden. Die Schwellenspannung der Spannungs-Detektionsschaltung 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf ungefähr 1,8V eingestellt. Die Spannungs-Detektionsschaltung 7 liefert daher am Ausgang einen "hohen" Pegel, wenn sie am externen Stromversorgungsanschluß eine größere Spannung als 1,8V feststellt, und einen "niedrigen" Pegel, wenn sie am externen Stromversorgungsanschluß 1 keine Spannung feststellt, die höher als 1,8V ist.
- Der n-Kanal MOSFET 8 empfängt das Ausgangssignal der Spannungs-Detektionsschaltung 7 an seinem Gateanschluß und wird eingeschaltet, wenn der Ausgang der Spannungs-Detektionsschaltung 7 auf "hohem" Pegel liegt, wodurch der p-Kanal MOSFET 3 eingeschaltet wird.
- Über den Puffer 9 empfängt der MOSFET 6 das Ausgangssignal der Spannungs-Detektionsschaltung und wird eingeschaltet, wenn der Ausgang der Spannungs-Detektionsschaltung 7 auf "hohem" Pegel liegt.
- Die Spannungs-Detektionsschaltung 7 des dargestellten Beispiels weist eine Serienschaltung einer Vielzahl (beispielsweise 2) von p-Kanal MOSFETs 7a und 7b auf. Der Sourceanschluß des p-Kanal MOSFET 7a am einen Ende der Serienschaltung ist mit dem externen Stromversorgungsanschluß 1 verbunden. Der Drainanschluß des p-Kanal MOSFET 7b am anderen Ende der Serienschaltung ist mit einem Ausgangsanschluß 7e der Spannungs- Detektionsschaltung verbunden. Bei jedem der p-Kanal MOSFETs 7a und 7b ist der Gateanschluß mit dem Drainanschluß verbunden.
- Die Spannungs-Detektionsschaltung 7 weist weiterhin einen n-Kanal MOSFET 7c auf, dessen Drainanschluß mit dem anderen Ende der Serienschaltung verbunden, dessen Sourceanschluß geerdet und dessen Gateanschluß mit einem Anschluß 7f verbunden ist, um eine feste Vorspannung zu empfangen, die von der internen Schaltung 10 geliefert wird. Der FET 7c stellt eine Ladungsvorrichtung dar, die es erlaubt, daß ein konstanter Strom durch seine Drain-Source-Schaltung im Einklang mit einer festen Vorspannung, z.B. 1,0V fließt.
- Wenn der Spannungspegel am externen Stromversorgungsanschluß 1 höher ist als 1,8V, dann wird der FET 8 auf EIN geschaltet und der erste P-Kanal MOSFET 3 wird ebenfalls auf EIN geschaltet, d.h. er geht in einen leitenden Zustand über. Gleichzeitig geht der Ausgang des Puffers 9 auf "hohen" Pegel, wodurch der zweite p-Kanal MOSFET 6 auf AUS geschaltet wird, und daher wird die Solarbatterie von dem externen Stromversorgungsanschluß 1 getrennt.
- Wenn der Spannungspegel am externen Stromversorgungsanschluß kleiner ist als 1,8V, dann wird der FET 8 auf AUS geschaltet, und damit wird der erste p-Kanal MOSFET auf AUS geschaltet. Gleichzeitig geht der Ausgang des Puffers 9 auf "niedrigen" Pegel, wodurch der zweite p-Kanal MOSFET 6 auf EIN geschaltet und in einen leitenden Zustand versetzt wird. In diesem Fall liefert die Solarbatterie 5 eine Spannung von 1,5 bis 2,0V an den IC 2 und wird auch von dem externen Stromversorgungsanschluß 1 getrennt.
- Die o.g. Schaltungskonfiguration schützt die Solarbatterie vor statischer Elektrizität und anderen unnormalen Spannungen, die am externen, freiliegenden Stromversorgungsanschluß 1 auftreten können. Dies wird dadurch erreicht, daß der erste p-Kanal MOSFET 3 beim Off-Line-Betrieb und der zweite p-Kanal MOSFET 6 beim On-Line-Betrieb auf AUS geschaltet werden.
- Die Schaltungskomponenten der o.g. Schaltung, d.h. die Spannungs-Detektionsschaltung 7, der erste p-Kanal MOSFET 3, der zweite p-Kanal MOSFET 6, der FET 8, der Widerstand 4 und der Inverter 9 sind alle auf dem selben Halbleiterchip mit der internen Schaltung 10, einschließlich der CPU und dem Speicher, integriert. Daher können der erste p-Kanal MOSFET 3 und der zweite p-Kanal MOSFET 6 u.s.w. durch gewöhnliche Halbleiterverfahren hergestellt werden, um eine Durchschlagspannung von einigen 100 Volt gegen statische Elektrizität zu erzielen.
- Wie oben beschrieben betrifft diese Erfindung eine IC-Karte, die einen IC, eine Solarbatterie und einen externen Stromversorgungsanschluß aufweist. Die Erfindung beinhaltet auch eine Spannungs-Detektionsschaltung, die mit dem externen Stromversorungsanschluß verbunden ist, um einen ersten und einen zweiten p-Kanal MOSFET, die mit der Solarbatterie verbunden sind, in Abhängigkeit von der Ergebnissen der Detektion der Spannung auf EIN und AUS zu schalten.
- Daher schützt diese Erfindung unter Verwendung einer extrem einfachen Schaltung die Solarbatterie vor statischen und anderen unnormalen Spannungen, die eventuell am externen Anschluß der IC-Karte erzeugt werden.
- Zusätzlich verhindert die IC-Karte dieser Erfindung auch das Anlegen von 5V-Gleichstromspannungen, die von externen Vorrichtungen im Falle des On-Line-Betriebs der Karte geliefert werden, an die Solarbatterie und verhindert somit den Energieverlust der Batterie.
Claims (4)
1. IC-Karte, die einen externen Stromversorgungsanschluß (1), eine
Solarbatterie (5) und einen eingebauten IC (2, 3, 4, 6, 7, 8, 9 und 10)
aufweist, wobei der eingebaute IC folgende Bestandteile aufweist:
eine IC-interne Stromversorgungsleitung (2),
gekennzeichnet durch einen ersten p-Kanal MOSFET (3), dessen
Sourceanschluß mit dem externen Stromversorgungsanschluß (1) und dessen
Drainanschluß mit der IC-internen Stromversorgungsleitung (2) verbunden ist;
einen zweiten p-Kanal MOSFET (6), dessen Drainanschluß mit der
IC-internen Stromversorgungsleitung (2) und dessen Sourceanschluß mit
der Solarbatterie (5) verbunden ist;
eine Spannungs-Detektionsschaltung (7), die einen Eingang, der
mit dem externen Stromversorgungsanschluß verbunden ist, einen Ausgang
(7e), eine Serienschaltung von p-Kanal MOSFETs (7a, 7b), die zwischen
dem Eingang und dem Ausgang (7e) angeordnet sind, um für einen
Spannungsabfall bezüglich der Spannung zu sorgen, die an dem externen
Stromversorgungsanschluß (1) anliegt, und einen
Stromsenkungs-Lastwiderstand (7c) aufweist, der mit dem Ausgang der
Spannungs-Detektionsschaltung verbunden ist;
einen n-Kanal MOSFET (8), dessen Gateanschluß mit dem Ausgang
(7e), dessen Drainanschluß mit dem Gateanschluß des ersten p-Kanal
MOSFET verbunden ist, und dessen Sourceanschluß geerdet ist;
einen Puffer, der zwischen den Ausgang (7e) und den Gateanschluß
des zweiten p-Kanal MOSFET (6) geschaltet ist;
wobei, wenn die Spannung am externen Stromversorgungsanschluß
(1) die Summe aus der Schwellenspannung des n-Kanal MDSFET (8) und
dem Spannungsabfall an der Serienschaltung der p-Kanal MOSFETs (7a,
7b) übersteigt, der erste p-Kanal MOSFET (3) eingeschaltet und der
zweite p-Kanal MOSFET (6) ausgeschaltet ist, und, wenn die Spannung am
externen Stromversorgungsanschluß (1) nicht größer ist als die Summe
aus der Schwellenspannung des n-Kanal MOSFET (8) und dem
Spannungsabfall an der Serienschaltung der p-Kanal MOSFETs (7a, 7b), dann ist der
erste p-Kanal MOSFET (3) aus- und der zweite p-Kanal MOSFET (6)
eingeschaltet.
2. IC-Karte gemäß Anspruch 1, in der der Gateanschluß des ersten p-Kanal
MOSFET (3) uber einen Widerstand mit dem Sourceanschluß verbunden ist.
3. IC-Karte gemäß Anspruch 1, in der die Serienschaltung von p-Kanal
MOSFETs der Spannungs-Detektionsschaltung zwei p-Kanal MOSFETs aufweist,
wobei der Sourceanschluß des einen (7a) der beiden p-Kanal MOSFETs
mit dem externen Stromversorgungsanschluß (1) und der Drainanschluß des
anderen (7b) der beiden p-Kanal MOSFETs mit dem Ausgang (7e) der
Spannungs-Detektionsschaltung verbunden ist und sein Sourceanschluß mit dem
Drainanschluß des einen (7a) der beiden p-Kanal MOSFETs verbunden ist,
und wobei bei beiden p-Kanal MOSFETs jeweils der Drainanschluß mit dem
Gateanschluß verbunden ist.
4. IC-Karte gemäß Anspruch 3, wobei der Stromsenkungs-Lastwiderstand (7c)
der Spannungs-Detektionsschaltung (7) einen n-Kanal MOSFET (7c)
aufweist, dessen Drainanschluß mit dem Ausgang (7e) der
Spannungs-Detektionsschaltung, dessen Sourceanschluß geerdet ist und dessen
Gateanschluß so geschaltet ist, daß er eine feste Vorspannung (BIAS) empfängt.
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