KR20000029776A - 접촉그리고비접촉동작모드의마이크로회로 - Google Patents

Abstract

비접촉 동작 모드에 특정된 통신 수단(2), 접촉 동작 모드에 특정된 통신 수단(3), 두 가지 동작 모드들에 공통인 전자적인 수단(4), 유도 현상에 의해 교류 전압(Va)을 수신하는 코일(L), 첫 번째 마이크로 회로 전력 공급 전압(Vcc1)을 생성하기 위해 상기 교류 전압(Va)을 정류하는 회로(Pd), 두 번째 마이크로 회로 공급 전압(Vcc2)을 수신하기 위한 최소한 한 개의 전력 공급 접촉점(p1), 첫 번째 전력 공급 전압(Vcc1) 혹은 두 번째 전력 공급 전압(Vcc2)을 분배하기 위한 배전선(5),전력 공급 접촉점(p1)과 배전선(5) 사이의 스위칭 수단(6, 13) 및 스위칭 수단을 제어하기 위한 수단(7, 8)을 포함하며, 상기 수단(7, 8)은 코일(L)의 단자들 사이에서 상기 교류 전압(Va)을 검출하기 위해 그리고 두 번째 전력 공급 전압(Vcc2)이 전력 공급 접촉점에 존재하면 상기 스위칭 수단(6, 13)을 통전시키거나 혹은 전압(Va)이 코일 단자들 사이에 존재하면 상기 스위칭 수단을 개방시키는 우선 순위를 주기 위해 배열된, 두 가지 접촉 그리고 비접촉 동작 모드의 마이크로 회로.

Description

접촉 그리고 비접촉 동작 모드의 마이크로 회로 {Microcircuit with contact and non-contact operating modes}

현재, 칩 카드(chip card)들의 시장 그리고 휴대용 지지대에 장착된 전자 칩들의 일반적인 시장은 두 가지 분야를 포함한다: 즉 "접촉 응용"이라고 불리는 응용 분야와 "비접촉 응용"이라고 불리는 응용 분야를 포함한다. 가까운 장래에, 비접촉 칩 카드들은 중요한 발전을 할 것이며, 그러면서, 동시에 많은 접촉 카드들도 여전히 사용될 것이다. 그러므로, 칩 카드들의 시장을 합리적으로 하려면, 어떤 종류의 칩 카드 판독기와도 통신할 수 있는 접촉 혹은 비접촉의 두 가지 동작 모드들을 지닌 마이크로 회로들을 개발하는 것이 고려되어 왔다.

미국 특허 5,206,495는 접촉 혹은 비접촉의 두 가지 동작 모드들을 가진, 그 구조는 다시 언급될, 칩 카드 마이크로 회로를 개시한다. 꺾쇠괄호 사이의 참조 번호들은 이 미국 특허의 도 3에 관련된 것이다.

종래 기술의 마이크로 회로[2]는 접촉의 동작 모드를 위한 접촉점들[3]과 비접촉 동작 모드를 위한 유도 코일들[4, 5]을 포함한다. 이 유도 코일들은 비접촉 동작 모드의 직류 공급 전압 U1을 제공하는 정류 회로[2.1.1]와 연결된다. 접촉 동작 모드에서는, 직류 공급 전압 U2 가 공급 접촉점[I6]에 의해 제공된다.

본래, 상기 종래 기술의 미국 특허는 접촉점들[3]에 의해 수신된 신호들과 코일들[4, 5]에 의해 수신된 신호들을 멀티플렉서[2.1.3]에 의하여 마이크로 컴퓨터[2.2]에 전송하는 것을 제안한다. 코일들[4, 5]에 의해 수신된 신호들은 컨버터[2.1.4]에 의해서 멀티플렉서[2.1.3]에 인가된다. 마이크로 컴퓨터[2.2]는 두 동작 모드들에 공통인 신호를 처리하는 수단을 구성하고, 그러면 멀티플렉서[2.1.3]는 마이크로 컴퓨터가 접촉점들[3]이나 혹은 컨버터[2.1.4]에 접속하는 것을 허용하는 스위칭 유니트를 그 마이크로 회로의 동작 모드에 따라 구성한다. 멀티플렉서[2.1.3]를 제어하기 위해 동작 모드를 구별하는 것은 두 입력단[E1, E2]을 가지며 그 출력단[E3]에서 멀티플렉서[2.1.3]에 인가되는 구별 신호를 공급하는 비교기[2.1.2]에 의해 실행된다. 비교기[2.1.2]는 첫 번째 입력단[E2]에서 공급 접촉점[I6]으로부터 오는 직류 전압 U2를 수신하고 두 번째 입력단[E1]에서는 정류기[2.1.1]로부터 오는 직류 전압 U1을 수신한다.

언뜻 보면 만족스럽지만, 상기 종래 기술의 마이크로 회로는 실제적인 면에서 여러 가지 약점들을 나타낸다.

첫 번째 약점은 위에 언급된 비교기[2.1.2]에 의해서 동작 모드를 검출하는데 있는데, 이 비교기는 그 입력단[E1, E2]에서 공급 전압들 U1, U2를 수신한다. 그 전압들 U1, U2는 또한 두 비교 입력단들[E1, E2] 사이의 단락을 방지하기에 필수적인 다이오드들[D1, D2]를 통해 비교기[2.1.2]의 공급 입력단[E4]으로 인가된다. 이제, 이 다이오드들은 비교기에 의해 수신된 공급 전압에 실질적인 감소, 예를 들면 CMOS 집적 회로에서 1 V의 감소를 초래한다. 그러므로, 비교기[2.1.2]가 동작할 수 있기 위해서, 마이크로 회로의 최소 공급 전압 U1 혹은 U2는 비교기의 최소 공급 전압보다 1 V 이상 높아야 한다. 비접촉 모드에서 정류기[2.1.1]에 의해 제공되는 전압 U1은 코일들[4, 5]에서 유도된 전압의 진폭과 마이크로 회로와 자장원(유도성 결합)과의 거리에 의존하기 때문에, 다이오드[D1]에서의 전압 감소는 유도성 결합의 증가에 의해 보상되어야 하며 그 자장의 출력이 동일하다면 칩 카드와 카드 판독기 간에 허용될 수 있는 최대 통신 거리의 실질적인 감소를 의미한다. 더 나은 아이디어를 위해, 13.56 MHz의 표준 주파수에서 유도에 의해 전원을 공급받으며 약 1 V의 아주 낮은 전압에서 동작할 수 있는(CMOS 기술) 비접촉 카드에서, 다이오드[D1]에서의 1 V의 전압 강하는 카드/판독기 간의 최대 거리의 수 센치미터의 감소를 의미하며, 비교기의 공급 입력단[E4]에의 1 V가 있기 위해서 공급 전압(U1)은 최소한 2 V와 같다.

상기 종래 기술의 마이크로 회로의 다른 약점은 접촉 모드와 비접촉 모드의 공급 전압들 U1, U2 간에 일어날 수 있는 모호성을 처리하는 방법에 있다. "모호성"은 공급 전압들 U1과 U2가 동시에 존재하는 경우를 의미한다. 특히, 출원인은 비접촉 모드 동안에 접촉점들을 건드리는 사용자의 손가락들이 회로의 동작을 방해할 수 있고 심지어는 그 동작을 막을 수도 있는 정전 전하들을 마이크로 회로에 주입한다는 것을 발견했다. 상기 종래 기술의 미국 특허에서는, 동작 모드를 구별하는 신호를 생성하는 비교기의 출력단[E3]이 전압들 U1, U2의 값에 관해서는 모호하지 않은 것이 바람직하다고 제시된다. 그러나, 본 발명은 다음의 주장을 기초로 한다 : 전압들(U1, U2)이 동시에 존재하고 높은 레벨일 때에 비교기[2.1.2]의 출력이 모호하지 않기 위해 두 전압들 중 하나에만 임의적인 우선 순위를 주는 것이 필요하다. 만일 접촉점들에 정전 전압이 간섭하는 것에 연관된 모호한 경우를 해결하기 위해 비접촉 모드의 전압 U1에 우선 순위가 주어지면, 전압 U2가 어떻게되던, 전압 U1이 존재하면 비교기의 출력은 1이 되어야 한다. 만일 비교기의 출력이 전압 U1에만 의존한다면, 비교기를 제공하는 것은 아무 소용이 없는 것이라고 결론 내릴 수 있다. 마지막으로, 동작 모드를 결정하기 위한 모호하지 않은 비교기를 사용하는 아이디어는 그것을 구현하는 것에 대한 몇 가지 의문점을 수반한다.

상기 종래 기술의 마이크로 회로의 다른 약점은 컨버터[2.1.4]의 출력단[K1-K5]에 존재하는 비접촉 모드의 신호들이 접촉점들[I1-I6]로부터 오는 신호들과 완전히 호환하기 위해서, 종래 기술에 표시된 것처럼, 컨버터[2.1.4]는 이 신호들을 접촉 모드의 통신 프로토콜에 따라 수신된 신호들로 변환해야 할 필요가 있다는 사실에 있다. 더 자세하게는, 칩 카드의 여러 접촉점들에 수신된 신호들은, ISO 7816의 표준에 따라, 각각 직렬의 모습의 데이터, 클락 신호, 리셋(reset) 신호, 공급 전압을 포함하므로, 컨버터[2.1.4]는 이 신호들 각각을 그 대응하는 출력단들[K1-K6]에 표준의 직렬의 모습으로 제공해야 한다는 것이 뒤따른다. 그러므로, 실제적으로는 그 컨버터[2.1.4]는 아주 복잡하고 높은 제조 단가를 가지는 "프로토콜 변환기" 혹은 "어댑터"이어야 한다. 또한, 입력 신호들을 통신을 처리하기 위한 공통의 수단을 향해서 멀티플렉스한다는 생각을 구현하는 것은 상당한 실제적인 어려움들을 초래하기 쉽다.

본 발명은 두 가지 동작 모드, 즉 접촉 모드와 비접촉 모드의 마이크로 회로에 관련된다.

도 1은 본 발명에 따른 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로의, 칩 카드나 다른 휴대용 지지대를 위한 일반적인 구조를 도시한 것이다.

도 2는 도 1의 마이크로 회로의 공급 전압을 분배하기 위한 본 발명에 따른 시스템을 블록의 형태로 개략적으로 도시한 것이다.

도 3은 도 2에 블록 형태로 도시된 스위치 제어를 위한 회로의 전기적인 다이아그램이다.

도 4는 도 3의 제어 회로의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도 5는 도 4에 블록의 모습으로 도시된 증폭 회로의 전기적인 다이아그램이다.

도 6a 내지 도 6e는 도 5의 증폭 회로의 동작을 도시한 것이다.

도 7은 도 2에 블록의 모습으로 도시된 교류 전압 검출기의 전기적인 다이아그램이다.

도 8은 도 7의 검출기의 다른 실시예를 도시한 것이다.

본 발명은 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로를 제공하려는 목적을 가진다. 이 두 가지 동작 모드는 :

- 비접촉형과 접촉형의 통상적인 인터페이스 회로들을 사용하여 간단한 방법으로 구현될 수 있다.

- 위에 언급된 약점들을 가지지 않고 동작 모드를 검출하는 수단을 포함한다.

- 접촉 모드와 비접촉 모드 전압들간에, 스위치가 켜질 때에, 일어날 수 있는 충돌을 처리할 수 있는 공급 전압을 분배하는 회로를 포함하며, 이는 정전 방전을 방지하는 것을 맡은 것이다.

일반적인 방법으로, 본 발명은 다음과 같은 마이크로 회로를 제공한다 :

- 입력 신호들을 멀티플렉싱하지 않고, 접촉 모드와 비접촉 모드를 위한 통신(혹은 인터페이싱) 수단은 실질적으로 다르다.

- 접촉 모드에서 공급 전압을 수신하는 접촉점과 연관된 스위치를 포함하는데, 이때에 비접촉 모드의 공급 전압이 마이크로 회로의 내부 공급선에 직접적으로, 전압 손실 없이 전송될 수 있다.

- 동작 모드를 구별하는 것은, 정류된 교류 전압을 검출하는 것에 의해 실행되는 것 대신에, 유도 코일의 단자들에서의 교류 전압을 검출함으로써 실행된다.

- 교류 전압이 나타나면 비접촉 모드에 우선 순위가 주어진다.

더 특별하게는, 본 발명은 비접촉 동작 모드에 특정된 통신 수단, 접촉 동작 모드에 특정된 통신 수단, 두 가지 동작 모드들에 공통인 전자적인 수단, 유도 현상에 의해 교류 전압을 수신하는 코일, 첫 번째 마이크로 회로 공급 전압을 생성하기 위해 상기 교류 전압을 정류하는 회로, 두 번째 마이크로 회로 공급 전압을 수신하기 위한 최소한 한 개의 공급 접촉점, 첫 번째 공급 전압과 두 번째 공급 전압을 위한 배전선, 공급 접촉점과 배전선 사이에 배열된 스위칭 수단 및 코일의 단자들에서 상기 교류 전압을 검출하고, 공급 접촉점에 두 번째 공급 전압이 존재하면 스위칭 수단을 통전시키거나 혹은 코일 단자들에 교류 전압이 존재하면 우선 순위에 따라 스위칭 수단을 개방시키도록 설계된 스위칭 수단을 제어하는 수단을 포함하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로를 제공한다.

일 실시예에 따르면, 정류 회로의 출력은 배전선에 직접적으로 그리고 연속적으로 연결된다.

일 실시예에 따르면, 스위칭 수단을 제어하는 수단은 교류 전압의 발진을 검출하는 검출기를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 스위칭 수단을 제어하는 수단은 교류 전압의 임계값 검출기를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 스위칭 수단을 제어하는 수단은 스위칭 수단을 통전하기 위한 전압을 제공하는 증폭 회로를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 그 증폭 회로는 첫 번째 충전 펌프의 위상에 따라 동작하는 두 번째 충전 펌프에 의해 구동되는 트랜지스터를 통하여 그 출력이 저장용 정전 용량에 인가되는 첫 번째 충전 펌프를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 스위칭 수단은 직렬로 배열되어 포지티브(positive)와 네거티브(negative)의 정전 방전을 방지하는 NMOS 트랜지스터와 PMOS 트랜지스터를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 접촉 모드에 특정된 통신 수단은 공급 접촉점으로부터 직접적으로 전원을 공급받으며, 두 가지 동작 모드들에 공통인 수단은 배전선으로부터 전원을 공급받는다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 마이크로 회로를 포함하는 칩 카드에도 관련된다.

본 발명의 다른 특성들과 같이 이러한 특성들은 본 발명에 따른 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로와 그 마이크로 회로에 공급 전압을 분배하는 시스템 그리고 분배 시스템의 몇몇 구성 요소들의 다양한 실시예들의 구조에 대한 다음의 설명에서, 첨부된 도면과 함께 더 자세히 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로의 일반적인 구조를 아주 간략한 방법으로 도시한 것인데, 이는 칩 카드나 집적 회로의 다른 휴대용 지지대에 적합하다. 마이크로 회로(1)에 있는 전자 수단은 세 개의 블록들(2, 3, 4)의 모습으로 표현된다. 참조 번호 2의 블록은 비접촉 모드의 통신에 특정된 전자 수단의 전체를 나타내고, 참조 번호 3의 블록은 접촉 모드의 통신에 특정된 전자 수단의 전체를 나타내며 그리고 참조 번호 4의 블록은 두 가지 동작 모드에 공통된 수단을 나타내며, 각 수단은 다른 수단들과는 기능적으로 물리적으로 서로 다르다.

비접촉 모드에서, 마이크로 회로는 예를 들면 칩 카드 판독기에 의해 방사된 발진 자장에 의해 둘러싸여 있다. 참조 번호 2의 블록은 진폭 혹은 주파수 변조된 교류 전압(Va)이 전자기 유도에 의해 나타나는 단자들에서 코일(L)에 의해 디지털 데이터를 수신한다. 그러므로, 예를 들면, 참조 번호 2의 블록은 복조 회로, 클락 신호를 생성 혹은 추출하는 회로 및 비접촉 통신 프로토콜의 관리를 확실하게 하는 회로를 포함하며, 선택적으로는 통신에서의 충돌을 관리하는 것을 포함한다. 참조 번호 2의 블록에 의해 수행되는 기능들은 마이크로 회로에서 비접촉 모드만으로 동작하는 경우에는 통상적이다. 게다가, 교류 전압(Va)은 필터링 정전 용량(Cf)을 통해 비접촉 모드에서 공급 전압(Vcc1)을 생성하는 다이오드들이나 트랜지스터들을 사용하는 정류 브리지(Pd)에 의해 정류된다. 물론, 실제로는, 그 코일(L)은 한번 혹은 여러 번 감긴 모습으로 설계될 수 있으며 예를 들면, 통상적인 방법으로, 전기 에너지를 수신하는 첫 번째 코일과 데이터 전송을 위한 두 번째 코일을 포함할 수 있다.

접촉 모드에서, 마이크로 회로는 공급 접촉점(p1)과 접지된 접촉점(p2)에 의해 일반적으로 직류 전압인 공급 전압(Vcc2)을 수신한다. 그 전압(Vcc2)은 칩 카드 판독기 같은 외부 장치나 마이크로 회로 지지대에 장착된 배터리에 의해 그 접촉점(p1)에 인가될 수 있다. 통상적으로 참조 번호 3의 블록은 접촉점(p3)을 통해 디지털 데이터를 수신하고 방출한다. 도 1에 도시되지 않은 다른 표준의 접촉점들은 참조 번호 3의 블록에 클락 신호와 리셋 신호(RST)를 인가하기 위해 제공될 수 있다. 참조 번호 3의 블록은 접촉 모드에서의 통신 프로토콜의 관리와 데이터 동기화, 등등을 맡으며, 이런 기능들은 비접촉 칩 카드 마이크로 회로에서는 그 자체가 일상적인 것이다.

끝으로, 참조 번호 4의 블록은 두 가지 동작 모드 사이를 중재하며, 두 동작 모드에 공통되는 수단을 포함하는데, 그 예로는 인식 데이터, 트랜젝션(transaction) 데이터 등을 저장하는 전기적으로 지워지고 프로그램 가능한 EEPROM 메모리가 있다. 참조 번호 4의 블록은 또한 통상적인 높은 수준의 작업들, 예를 들면 암호 작성법에 의한 인증 코드 생성, 카드 판독기에 의해 제시된 비밀 코드 확인, 데이터를 메모리에 기록 등을 수행하는 마이크로 프로세서나 배선된 논리 수단을 포함할 수 있으며, 이러한 수단들의 일부는 참조 번호 2 와 3의 블록으로 돌려질 수 있다.

참조 번호 4의 블록과 참조 번호 2 와 3의 블록간의 데이터 통신은 어떤 방법에 의해서도 얻어질 수 있다. 예를 들면 버퍼 회로들을 통해 병렬 데이터의 패킷(packet)을 교환하는 방법이 있다. 본 발명에 따른 회로에서, 참조 번호 4의 블록과 다른 블록들간의 데이터 전송을 표준화하는 것과 프로토콜의 변환을 제공하는 것은 필수적인 것이 아니다. 또한, 참조 번호 4의 블록은, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람의 선택에 따라서, 참조 번호 3의 블록으로부터의 데이터를 위한 입출력 포트와 참조 번호 2의 블록으로부터의 데이터를 위한 다른 입출력 포트 등을 포함할 수 있다.

참조 번호 2, 3 과 4의 블록에 전기적인 공급 전압들(Vcc1 혹은 Vcc2)의 하나를, 내부 배전선(5)을 통해, 분배하는 것은 본 발명에 따른 분배 시스템(10)에 의해 맡아지며, 도 2에서 더 상세하게 제시된다.

그 시스템(10)은 접촉점(p1)과 배전선(5) 사이에 위치한 스위치(6)를 포함하며, 이때에 정류 브리지(Pd)의 출력은 배전선(5)에 직접적으로 연결된다. 그 스위치(6)는 전압(Vcc2)을 첫 번째 입력단에서 그리고 CTL 신호를 두 번째 입력단에서 수신하는 회로(7)에 의해 제어된다. CTL 신호는 교류 전압(Va) 검출기(8)에 의해 생성되고, 코일(L)의 단자들에 연결되며 전압 Vccint 에 의해 전원 공급을 받는다. 통상적으로, 검출기(8)에 의해 생성된 신호 CTL은 교류 전압(Va)이 코일(L)에 존재하면 1이고, 반대의 경우에는 0이라고 다음의 설명에서 간주될 것이다. 제어 회로(7)의 동작은 다음과 같다:

1) 전압(Vcc2)이 0이 아니고 신호 CTL이 0이면(코일(L)에는 전압(Va)이 없음), 회로(7)는 스위치(6)를 통전시키고 그러면 전압(Vcc2)은 배전선(5) 상에 존재한다.

2) 신호 CTL이 1이면(코일(L)에는 전압(Va)이 검출된다), 회로(7)는, 전압(Vcc2)이 0 이거나 아닌 것에 따라, 우선 순위에 따라 스위치(6)를 개방시키며 그래서 전압(Va)을 정류해서 생성된 전압(Vcc1)만이 배전선(5)에 존재한다.

2차적인 세 번째 경우는 접촉점(p1)의 전압(Vcc2)은 0이고 신호 CTL은 0일 때이다. 두 개의 전압(Vcc1 혹은 Vcc2)중의 어느 것도 존재하지 않으면, 스위치(6)의 상태가 중요하지 않으며 전원 공급이 부족하기 때문에 스위치는 일반적으로 통전될 것이다.

그러므로, 전압들(Vcc1과 Vcc2)이 0이 아니면, 제어 회로(7)는 스위치(6)를 개방하여 Vcc1 전압에 우선 순위를 준다. 본 발명에 따른 시스템(10)은, 마이크로 회로가 켜질 때에, 전압들(Vcc1과 Vcc2)간에 일어날 수 있는 충돌을 관리하는 것을 허용하며 또한 접촉점(p1)으로부터 오는 발생할 수 있는 정전 방전에 대해 배전선(5)을 보호한다.

물론, 시스템(10)은 마이크로 회로가 켜질 때에만 동작한다. 일단 공급 전압이 안정화되면, 시스템(10)의 상태는 어떤 수단, 예를 들면 대부분의 접촉 혹은 비접촉 마이크로 회로들에 존재하는 통상적인 신호인 POR(Power On Reset)에 의해 고정될 수 있다.

더욱이, 코일(L)의 전압(Va)을 직접 검출하여 비접촉 모드를 구별하는 것은 유도 자장이 존재하는데 코일(L)이 있으면 그 순간 스위치(6)를 신속하게 개방하도록 하는 본 발명의 한 모습이다. 특히, 검출기(8)는 임계값 검출기보다 더 빠른 발진 검출기의 모습으로 설계될 수 있으며, 이는 다음에 보여질 것이다.

도 3은 스위치(6)와 제어 회로(7)의 일 실시예를 제시한다. 여기에서 스위치는 드레인(D)이 접촉점(p1)에 연결되고 소스(S)가 배전선(5)에 연결된 NMOS 트랜지스터(13)이다. 그 제어 회로는 입력단에서 신호 CTL을 수신하고 그 출력을 트랜지스터(13)의 게이트(G)에 공급하는 인버팅 게이트(14)의 모습을 지닌다. 전압(Vcc2)이 나타나면(즉, 전압(Vcc2)이 배전선(5)에 존재하기 전에) 트랜지스터(13)의 통전을 확실하게 하기 위해, 인버팅 게이트(14)의 공급 단자는 접촉점(p1)에 연결되고 전압(Vcc2)을 직접 수신한다. 또한, 논리 게이트(14)의 입력은 큰 값을 가진 안정용 저항(15)을 통해 접지되어 신호 CTL이 없을 때에 0으로 유지된다. 점선 내에 표시된 저항(15)은 게이트(14)의 출력과 전압(Vcc2) 사이에 위치될 수도 있다. 끝으로, 전압(Va)이 코일(L)에서 검출될 때에 반대의 표기 방법 때문에 신호 CTL이 1 대신 0이어야하면, 다른 인버팅 게이트가 참조 번호 14의 게이트에 직렬로 더해져야 한다.

방금 설명된 실시예에서, 배전선(5)에 존재하는 전압(Vccint)은 트랜지스터(13)의 임계 전압(VT) 때문에 대체로 전압 Vcc2 보다 낮은데, 일반적으로 MOS 트랜지스터에서는 약 1 볼트이다. 이 문제는 비접촉 모드에서의 공급 전압의 전압 감소보다는 덜 치명적이다. 왜냐하면 칩 카드 판독기의 전압 수준을 단순하게 조절하면 접촉 모드에서의 전압(Vcc2)을 증가시키는 것이 가능하기 때문이며, 이 경우 비접촉 모드의 전압(Vcc1)은 칩 카드와 카드 판독기간의 거리에 의존한다. 그러나, 그러한 전압 감소는 공급되는 전압(Vcc2)이 다소 낮을 때, 예를 들면 카드 판독기와 접촉점(p1)간의 부유 접촉 저항 때문에 혹은 전압(Vcc2)이 배터리에 의해 공급될 때에는 바람직하지 않을 수 있다.

도 4는 이런 약점의 감소를 허용하는 제어 회로의 일 실시예(20)를 제시한다. 그 제어 회로(20)는 전압 Vcc2를 증폭하고 그 출력으로 전압 Vhv를 생성하는 회로(21)를 포함한다. 바람직하게는, 트랜지스터(13)의 임계 전압(VT)을 보상하기 위해 전압 Vhv는 최소한 [Vcc2 + VT]와 같다. 전압 Vhv는 그 논리 레벨 "1"이 Vhv와 같아지게 되는 인버팅 게이트(14)의 공급 단자에 인가된다.

더욱이, 도 4에 제시된 제어 회로(20)는 신호 CTL의 논리 레벨 "1"을 나타내는 전압 Vccint에 대한 전압 Vhv의 절연을 확실하게 하도록 설계된다. 이런 목적으로, 인버팅 게이트(14)의 출력은 그 출력이 게이트(14)의 입력으로 들어오는 다른 인버팅 게이트(16)로 입력으로 공급되어, 전체적으로는 소위 양방향 인버팅 게이트를 이룬다. 게이트들(14와 16)의 각 입력은 그 소스(S)가 접지된 NMOS 참조 트랜지스터(17과 18) 각각의 드레인(D)에 연결된다. 끝으로, 트랜지스터(18)의 게이트(G)는 신호 CTL에 의해 제어되고 트랜지스터(17)의 게이트(G)는 신호 CTL이 인버팅 게이트(19)에 의해 만들어진 역전된 신호에 의해 제어된다.

제어 회로(20)는 인버팅 게이트처럼 동작한다 : 0인 CTL 신호는 참조 번호 19의 게이트를 통해 트랜지스터(17)를 온(ON) 시키고, 전기가 통하게 된 트랜지스터(17)는 게이트(14)의 입력을 0으로 하며, 게이트(14)의 출력단은 트랜지스터(13)의 게이트(G)에 전압 Vhv를 생성한다.

도 5는 증폭 회로(21)의, 단순성 때문에 유리한 일 실시예를 나타내는데, 여기에 충전 펌프의 원리에 따라 동작하는 전압 배가 회로가 있다. 회로(21)는 발진기(22)에 의해 생성된, 진폭은 Vcc2이며 위상이 반대인 두 개의 사각 신호 H1, H2에 의해 구동된다. 발진기(22)는 통상의 방법으로 직렬의 홀수개의 인버팅 게이트들의 폐 루프(closed loop)를 포함한다. 도 6a 와 도 6b에 신호들 H1과 H2의 모습이 도시된다. 증폭 회로(21)는 두 개의 충전 펌프들(23, 24)을 포함하며, 각각은 그 드레인(D)에서 전압(Vcc2)을 수신하는 NMOS 트랜지스터(23-1, 24-1) 및 그 트랜지스터의 소스(S)에 연결된 정전 용량(23-2, 24-2)을 포함한다. 트랜지스터들(23-1, 24-1)의 게이트(G)는 신호 H1에 의해 입력을 받고 정전 용량들(23-2, 24-2)의 자유단은 신호 H2에 의해 입력을 받는다. 충전 펌프들(23, 24)의 노드 NA와 NB로 표시된 출력단에서, 안정화 시간 후에, 다음의 수학식의 n1과 n2의 레벨 사이의 전압 발진이 보여진다.

H1 = 1 그리고 H2 = 0 일 때에,

H1 = 0 그리고 H2 = 1 일 때에,

위의 식에서 VT는 NMOS 트랜지스터의 임계 전압이다.

더 낳은 아이디어를 위해, 노드들 NA와 NB에서의 전압이 도 6c에 도시되어 있다.

노드 NB의 전압은 그 소스(S)가 전압 Vhv를 공급하는 저장용 정전 용량(Cst)에 연결된 NMOS 트랜지스터(25)의 드레인(D)에 인가된다. 트랜지스터(25)의 게이트는 전압 VG에서 자신의 게이트(G)에서 전압(Vcc2)을 수신하는 PMOS 트랜지스터(26)를 통해 노드 NA에 의해 구동되는데, 트랜지스터(26)의 역할은 신호 H1이 1 일 때에 노드 NA로부터 전압 VG를 절연하는 것이다. 그러므로 전압 VG가 노드 NA로부터 절연되면, 신호 H1에 의해 구동된 NMOS 트랜지스터(27)는 트랜지스터(25)의 게이트(G)를 접지시켜 이 트랜지스터가 오프(OFF)되면 전압 Vhv가 노드 NB로 누설되는 것을 막는다. 이런 방법으로 제어되면, 트랜지스터(25)는 노드 NB의 전압의 레벨(n2)을 통과시킬 뿐이며 정전 용량(Cst)이 그 값에서 트랜지스터(25)의 임계 전압(VT)이 빼지는 레벨 n2와 같은 값으로 신속하게 충전되는 것을 보장하며, 그러므로 다음 수학식 3이 성립한다.

더 낳은 아이디어를 위해, 도 6d는 전압 VG의 모습을 표시하며 도 6e는 증폭된 전압 Vhv의 자취를 그래프로 도시한 것이다.

도 7은 검출기(8)의 유리한 일 실시예를 발진 검출기(30)의 형태로 나타낸다. 검출기(30)는 두개의 인버팅 게이트들(32, 33)로 구성되어, 위에서 밑으로 배열된, 양방향 인버팅 게이트(31)를 포함하며, 게이트들의 입력과 출력은 전압 Va의 반 파형(half wave)인 포지티브 Va1과 네거티브 Va2에 의해 각각 구동되는 두개의 MOS 트랜지스터(34, 35)에 의해 0으로 지정될 수 있다. 두 개의 보완적인 클락 입력 CK와 /CK를 가진 D 플립-플롭(36)이 입력 CK에 의해 양방향 게이트(31)로 연결되고, 입력 CK는 인버팅 게이트(37)를 통해 입력 /CK로 궤환된다. 플립-플롭(36)의 입력(D)은 1로 유지되고(그것은 전압 Vccint이다) 출력(Q)은 신호 CTL을 공급한다. 그러므로, 코일(L)의 단자들에 발진이 나타날 때에, 트랜지스터들(34, 35)은 차례로 온(ON)으로 바뀐다. 플립-플롭(D)은 그 입력 CK에서 상승하는 전면을 우선 보고 다음 입력 /CK에서 상승하는 전면을 본다. 그러면 출력(Q)은 입력(D)을 복사하며 신호 CTL은 1로 전환된다.

위에서 지적된 것처럼, 분배 시스템(10)의 상태는 일단 공급 전압 Vcc1 혹은 Vcc2가 안정화되면 고정될 수 있다. 예를 들면, 도 7에서, 신호 CTL은 그 입력단(D)에서 신호 CTL을 수신하고 그 클락 입력단에서 POR 신호에의 통상적인 스위칭을 수신하는 두 번째 D 플립-플롭에 의해 고정될 수 있다.

방금 설명된 발진 검출기(30)는 특히 신속하다는 이점을 가지는데, 전압 Va(그것은 두 개의 반 파형 Va1과 Va2이다)만의 하나의 완전한 발진은 신호 CTL을 1로 설정하기에 충분하다. 도 8에서, 검출기(8)의 다른 실시예가 임계값 검출기(40)의 모습으로 제시된다. 비록 더 느리게 활성화되지만, 참조 번호 40의 회로 또한 사용될 수 있다. 전압 Va의 반 파형, 예를 들면 Va1은 다이오드를 통해 정전 용량(41)으로 인가되며, 이 정전 용량은 작은 값으로 선택되는 것이 바람직할 것이다. 정전 용량(41)은 NMOS 트랜지스터(42)의 게이트로 공급된다. 트랜지스터(42)는 접지면과 양방향 인버팅 게이트(43)의 입력과의 사이에 연결되는데, 인버팅 게이트의 출력은 신호 CTL을 공급한다. 정전 용량(41)의 전하가 트랜지스터(42)의 임계 전압(VT)에 도달하면, 트랜지스터(42)는 온(ON)으로 바뀌고 그 출력 CTL이 1로 전환되는 게이트(43)의 입력을 리셋 시킨다. 신호 RST에 의해 구동되는 리셋 트랜지스터(43)는 양방향 게이트(43)의 출력단에 제공될 수 있다.

앞에서, 본 발명의 다양한 실시예가 설명되었으며, 도 2의 스위치(6)는 NMOS 트랜지스터의 모습을 가진다. 그러나 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람에게는 다양한 트랜지스터들이나 어떤 다른 정류 수단이 스위칭 기능을 수행하기 위해 제공될 수 있다는 것은 자명하다. 특히, 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람은 개방 상태(전기 불통)의 NMOS 스위칭-트랜지스터는 접지에 대한 포지티브 전압 정전 방전을 막을 수 있게 하지만, 네거티브 전압 정전 방전이 되게 하는 것에 주목할 것이다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따라 PMOS 트랜지스터가 NMOS 트랜지스터에 직렬로 더해지고, 그러면 네거티브 전압에서 정전 방전이 멈춘다.

본 발명은 스위치 제어 회로, 코일 단자들에서의 교류 전압 검출기 등에 관해서 다수의 다른 태양의 실시예들과 개량점들을 가질 수 있다.

더욱이, 본 발명은 다양한 응용 분야를 가질 수 있다. 그러므로, 도 1과 도 2를 참조하면, 마이크로 회로의 참조 번호 4의 블록이 마이크로 회로(1)의 두 가지 동작 모드에 전원을 공급받기 위해 내부의 배전선(5)에 연결되는 것이 필수적인 것이라면, 예를 들면 참조 번호 3의 블록의 전기적인 특성이 정류된 전압(Vcc1)과 호환되지 않는다면, 참조 번호 3의 블록의 전원 공급 입력은 반대로 접촉점(p1)에 직접적으로 연결될 수 있다.

끝으로, 설명된 전압 공급 시스템이 최소의 비용과 마이크로 회로의 실리콘 표면의 크기를 축소하면서 그 조사된 결과를 달성하게 하는 최소한의 구성 요소를 포함한다는 것은 주목될 수 있다. 그러나, 칩 카드와 그 판독기간의 비접촉 통신 범위를 줄이지 않기 위해 증폭 회로에 의해 다른 스위칭 수단, 예를 들면 정류된 전압(Vcc1)을 생성하는 다이오드 브리지(Pd)의 출력과 배전선(5) 사이에 배열된 하나의 스위치가 제공되고, 본 발명의 목적의 하나에 따라 이 스위치가 제어된다는 사실에 반대되는 것은 아무것도 없다. 이 추가의 스위치는, 예를 들면, 전압 Vcc1이 나타나면 통전 될 것이고 다른 경우에는 개방되며, 비접촉 동작 모드에 특정된 회로가 전압 Vcc2로부터 절연되도록 할 것이다.

Claims (11)

1. 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로에 있어서,

   비접촉 동작 모드에 특정된 통신 수단(2);

   접촉 동작 모드에 특정된 통신 수단(3);

   두 가지 동작 모드들에 공통인 전자적인 수단(4);

   유도 현상에 의해 교류 전압(Va)을 수신하는 코일(L);

   마이크로 회로의 첫 번째 공급 전압(Vcc1)을 생성하기 위해 상기 교류 전압(Va)을 정류하는 회로(Pd);

   마이크로 회로의 두 번째 공급 전압(Vcc2)을 수신하기 위한 최소한 한 개의 공급 접촉점(p1);

   첫 번째 공급 전압(Vcc1) 혹은 두 번째 공급 전압(Vcc2)을 분배하기 위한 배전선(5);

   공급 접촉점(p1)과 배전선(5) 사이에 배열된 스위칭 수단(6, 13); 및

   코일(L)의 단자들에서 상기 교류 전압(Va)을 검출하고, 공급 접촉점에 두 번째 공급 전압(Vcc2)이 존재하면 스위칭 수단(6, 13)을 통전시키거나 혹은 코일 단자들에 전압(Va)이 존재하면 우선 순위에 따라 스위칭 수단을 개방시키도록 설계된 스위칭 수단을 제어하는 수단(7, 8, 20, 21, 30, 40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 정류 회로(Pd)의 출력은 배전선(5)에 직접적으로 그리고 영구적으로 연결된 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   스위칭 수단을 제어하는 수단(7, 8, 20, 21, 30, 40)은 교류 전압(Va)의 발진 검출기(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   스위칭 수단을 제어하는 수단(7, 8, 20, 21, 30, 40)은 교류 전압(Va)의 임계값 검출기(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 한 항에 있어서,

   스위칭 수단(6, 13)을 제어하는 수단(7, 8, 20, 21, 30, 40)은 스위칭 수단(6, 13)을 통전시키기 위한 전압(Vhv)을 생성하는 증폭 회로(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
6. 제 5항에 있어서, 상기 증폭 회로(21)는,

   첫 번째 충전 펌프의 위상에 따라 동작하는 두 번째 충전 펌프(23)에 의해 구동되는 트랜지스터 수단(25)을 통하여 그 출력이 저장용 정전 용량(Cst)에 인가되는 첫 번째 충전 펌프(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단(6, 13)은

   도전 임계 전압(VT)을 가지는 트랜지스터(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
8. 제 7항에 있어서, 상기 스위칭 수단(6)은

   직렬로 배열된 NMOS 트랜지스터(16)와 PMOS 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
9. 제 1항 내지 제 8항 중 한 항에 있어서, 상기 스위칭 수단(13)은

   두 번째 직류 공급 전압(Vcc2)에 의해 전원 공급을 받는 논리 게이트(14)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 한 항에 있어서,

    접촉 모드에 특정된 통신 수단(3)은 공급 접촉점(p1)으로부터 직접적으로 전원을 공급받으며,

    두 가지 동작 모드들에 공통인 수단(4)은 배전선(5)으로부터 전원 공급을 받는 것을 특징으로 하는 접촉 혹은 비접촉 두 가지 동작 모드의 마이크로 회로.
11. 제 1항 내지 제 10항 중 한 항에 따른 마이크로 회로를 포함하는 칩 카드(chip card).