CN100337242C - 带有ic卡阅读器和过载保护电路的设备 - Google Patents

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Abstract

该设备包括用IC卡操作的IC卡阅读器(3)和特别为IC卡提供电源电压(VCC)的电源(4)。该设备进一步包括在电源电压过载的情况下，模拟IC卡抽出的过载保护电路(6)。然后，马上切断电源，以避免电源受到任何损坏。在优选实施例中，IC卡阅读器(3)配有向设备的微控制器指示IC卡已经插入卡阅读器的卡存在开关(2)。然后，为了用IC卡操作，微控制器提供接通电源的控制信号。保护电路(6)耦合在IC卡的电源电压和卡存在开关的信号线之间，提供短路检测。保护电路可以包括通过逻辑电路(IC3)切断电源(4)的二极管、比较器或晶体管。

Description

带有IC卡阅读器和过载保护电路的设备
技术领域
本发明涉及含有用IC卡操作的IC卡阅读器的设备。这种类型的设备可以从，例如，付费电视广播(付费TV)、电子付费、或金融服务中了解到。
背景技术
IC卡也被称为智能卡，它们是大小与信用卡差不多的便携式信息媒体。为了与各个设备交换数据，它们包括IC卡控制器，或至少一个集成存储器。这种类型的便携式设备可以从，例如，EP-A-0 633 544中了解到。作为这种数据媒体的一般术语，在本说明书中自始至终将使用表达式“IC卡”。为了与各个设备交换数据，IC卡通常配有IC卡阅读器与之机械接触以便形成电接触的触点。
IC卡和带有IC卡阅读器的各个设备之间的通信在例如WO 97/25685和EP-A-0 814 427中作出描述。描述和定义含有触点的IC卡和IC卡的操作过程的国际标准是ISO/IEC 7816-3：1997(E)。这个标准特别用于使用带有IC卡阅读器的机顶盒或数字卫星接收器和授权接收付费电视广播的各个IC卡的付费电视系统。各个IC卡包括使机顶盒能够解扰接收编码视频信号的数据。
在使用IC卡阅读器的设备中，当将IC卡插入卡阅读器中时，例如，当IC卡损坏时，或者，当IC卡发潮时，可能会发生短路。因此，像ISO/IEC 7816或EMV2000那样的标准要求防止电源电压被短路。因此，例如，飞利浦半导体公司制造的广泛使用的接口IC TDA8004含有已经包括在其中的短路保护电路。这种集成电路提供了许多功能，因此，相对昂贵。
向IC卡供电的电源的过电流保护电路公开在US 5,977,758中。这种电路包括在出现故障的情况下，与微控制器独立地切断对IC卡供电的电流保护电路。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有IC卡阅读器和可靠性高的过载保护电路的设备。
这个目的是通过如权利要求1所述的设备实现的。本发明的有利改进如从属权利要求所述。
根据本发明，该设备包括用IC卡操作的IC卡阅读器和特别为IC卡阅读器提供电源电压的电源。该设备进一步包括在电源电压过载的情况下，模拟IC卡抽出的过载保护电路。然后，马上切断电源，以避免电源受到任何损坏。
在优选实施例中，IC卡阅读器配有向设备的微控制器指示IC卡已经插入卡阅读器的卡存在开关。然后，为了用IC卡操作，微控制器提供接通电源的控制信号。因此，当卡存在开关的信号指示IC卡已经插入时，只向IC卡供电。在电源电压过载的情况下，过载保护电路将卡存在开关的正信号改变成表示IC卡不存在的值。因此，模拟IC卡抽出。
在进一步的优选实施例中，过载保护电路耦合在IC卡的电源电压与卡存在开关的信号线之间，提供短路检测。保护电路可以包括将卡存在开关的值复位成模拟IC卡不存在的值的二极管、比较器或晶体管。
最好，逻辑电路用于控制IC卡电源的接通和切断。将来自微控制器的卡存在信号和通电/断电信号耦合到这个电路，并且逻辑电路的操作是这样的，仅当插入IC卡，将来自卡存在开关的正信号施加给逻辑电路时，和当微控制器提供接通电源电压的命令信号时，接通电源电压。然后，逻辑电路发生转接，开启对IC卡的供电。逻辑电路是，例如，AND(“与”)电路或NAND(“与非”)电路。当出现短路时，与微控制器独立地通过逻辑电路马上切断对IC的供电。因此，比微控制器进行的操作快得多地切断电源，这降低了电源被损坏的风险。
附图说明
现在参照附图更详细地说明本发明的优选实施例，在附图中：
图1是带有IC卡阅读器和过载保护电路的设备；和
图2是带有包括防短路的保护电路的IC卡阅读器的设备。
具体实施方式
如图1所示的设备包括电源4通过线路8供电的IC卡阅读器3。IC卡阅读器3特别包括可以插入各个IC卡的插槽、和将电源电压VCC施加给IC卡和在IC卡与设备的微控制器5之间交换数字数据的接触端。IC卡阅读器3进一步包括当插入IC卡时通过信号线7将信号“CARD-DET”提供给微控制器5的卡存在开关2。卡存在开关2是插入IC卡时操作的机械开关。如果IC卡被插入，开关2就打开。然后，正如参照图2所说明的那样，通过各个电路，将逻辑“HIGH”信号提供给微控制器5。
根据本发明，过载保护电路耦合在电源电压VCC的线路8和卡检测信号的线路7之间，在电源电压VCC过载的情况下，它将指示插入IC卡存在的信号转换成表示IC卡不存在的值。因此，通过保护电路6将电源电压VCC的过载模拟成IC卡被抽出，以便切断电源4。
本实施例中的电源4由逻辑电路IC3接通和切断，来自卡存在开关2的信号“CARD-DET”和来自微控制器5的通电/断电信号“CMD-VCC”施加给逻辑电路IC3的输入端。然后，仅当提供来自卡存在开关2的正信号和来自微控制器5的通电命令时，接通电源4。在过载状况下，保护电路6将来自卡存在开关2的信号从“CARD DETECTED”转换成“NO CARD PRESENT”，因此，通过逻辑电路IC3马上切断电源4。逻辑电路IC3是，例如，NAND或AND电路。
保护电路6可以包括过电流保护电路，它通过，例如，测量电阻测量线路8的电流，并且，当电源4提供的电流太大时，提供各个过载信号。在另一个实施例中，保护电路6包括电源电压VCC的电压检测器，它使用电压阈值来确定电源电压VCC的击穿。这可以由，例如，包括比较器、晶体管或二极管的保护电路，或通过任何其它开关元件来完成。例如，在发生短路的情况下，会出现电源电压击穿。
在图2中，示出了数字机顶盒的细节，它包括IC卡阅读器3和用IC卡操作机顶盒的相关部分。为了用IC卡根据IEC 7816-3：1997(E)标准进行操作，IC卡阅读器3包括带有触点C1-C8的IC卡连接器1。触点C1-C8提供如下与IC卡的连接：供应电源电压VCC的C1、复位IC卡的C2、将时钟信号CLK提供给IC卡的C3、提供与IC卡的接地端连接的C4、C5和C8、为IC卡和机顶盒之间的数据交换提供数据输入/输出连接的C6(为编程电压VPP预备的)和C7。
为了使数字信号用于用IC卡的操作，机顶盒进一步包括集成电路IC1、缓冲器和线路驱动器。耦合到集成电路1的各个信号是触点2的复位信号“RESET-CARD”、触点C3的时钟信号“CLK-CARD”、和触点C7的数据输入和输出信号“DOUT”和“DIN”。集成电路IC1是，例如，来自德克萨斯仪器公司的集成电路74HCT244。对于IC1，以及对于IC卡和IC卡阅读器4的电子线路，使用5伏的电源电压。
IC卡阅读器3进一步包括带有开关触点SW的卡存在开关2，用于当IC卡被插入IC卡连接器1中时，检测IC卡。5V的电源电压通过电阻R1耦合到开关触点之一PRES。当将IC卡插入IC卡连接器1中时，开关触点SW打开。此外，晶体管T1通过它的基极端耦合到开关触点PRES。因此，晶体管T1在开关2打开时，提供“LOW”输出信号(IC卡插入)，和在开关2闭合时，提供“HIGH”输出信号。
NAND电路IC2与晶体管T1耦合，它被安排成反相器，为机顶盒的在图2中未示出的微控制器提供信号“CARD-DET”。微控制器是，例如，来自ST微电子公司的“芯片系统”控制器STI5516。因此，当插入IC卡时，NAND电路IC2的输出信号是“HIGH”。为了将电源电压VCC提供给IC卡和端点C1，IC2的输出端也与NAND电路IC3的输入端耦合。来自微控制器的控制信号“CMD-VCC”被耦合到NAND电路IC3的其它输入端。因此，当IC卡已经插入，然后，提供控制信号“CMD-DET”时，微控制器提供为IC卡接通电源电压VCC的控制信号“CMD-VCC”。电源电压VCC是其基极端与IC3的输出端耦合的晶体管T2提供的。当NAND门IC3的输出切换到“LOW”时，晶体管T2发生转接，将5V电源电压供应给IC卡连接器1的触点C1。
二极管D1耦合在将电源电压VCC提供给触点C1的线路和从卡存在开关2的开关触点PRES伸出来的线路之间，它是这样安排的，当来自开关触点的信号是“HIGH”时，二极管D1导通，但电源电压VCC是低电压。因此，当电源电压VCC在插入IC卡的时候发生击穿时，例如，当IC卡在各个IC卡触点之间发生短路时，二极管D1发生转接，因此，切断晶体管T1。然后，NAND电路IC2的输出切换到“LOW”，通过NAND电路IC3马上切断晶体管T2。因此，晶体管T2、IC卡的电源马上被晶体管T1和NAND电路IC2和IC3切断，不会因短路而损坏。与通过微控制器切断晶体管T2的情况相比，存在小得多的延迟。因此，二极管D1提供非常有效的短路保护。
除了NAND电路IC2和IC3之外，也可以使用带有可控输出端的缓冲器/线路驱动器电路，例如，由，例如，飞利浦半导体公司制造的集成电路四重缓冲器/线路驱动器74HC125或74HC126。这些电路包括其输出可通过各个允许输出输入端(output enable input)控制的4个非反相缓冲器，74HC125含有允许低电平(LOW)有效输入端，74HC126含有允许高电平(HIGH)有效输入端。
图1中的过载保护电路6也可以安排在电源电路内，然后，在出现过载的情况下，它提供错误信号。例如，可以使用来自仙童(Fairchild)半导体公司的可调电源电压调节器LP2951。在例如短路情况下可能出现的低输出电压的情况下，它提供错误信号。参见图1，通过来自微控制器5的信号CMD-VCC接通和切断IC LP2951。
来自IC LP2951的错误信号可以施加给，例如，缓冲器/线路驱动器电路74HC125的允许输出输入端，图1中的卡检测信号CARD-DET耦合到缓冲器/线路驱动器电路74HC125的输入端，和缓冲器/线路驱动器电路74HC125的输出端与IC3和与微控制器5耦合。在电源电压VCC过载的情况下，接着，来自IC LP2951的错误信号将来自缓冲器/线路驱动器电路的输出从正值改变成负值，从而模拟IC卡抽出，通过IC3切断电源4。
如上所述的过载保护电路特别适用于用IC卡操作的数字机顶盒或卫星接收器，但是，应用于含有用IC卡操作的IC卡阅读器的其它设备也是可以的。该设备还可以包括以相同方式保护的另外的IC卡阅读器。

Claims (11)

1.一种包括IC卡阅读器(3)和提供电源电压(VCC)的电源(4，T2)的设备，其特征在于，该设备包括在电源电压(VCC)过载的情况下模拟IC卡抽出的过载保护电路(6，D1)。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，IC卡阅读器(3)包括卡存在开关(2)，并且，在电源电压(VCC)过载的情况下，过载保护电路(6，D1)将卡检测信号(CARD-DET)从正值改变成负值，以便模拟IC卡抽出。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，过载保护电路(6，D1)耦合到卡存在开关(2)和电源电压(VCC)，以便检测电源电压(VCC)的过载。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，过载保护电路(6，D1)包括被安排成检测电源电压(VCC)的电压击穿的二极管(D1)、比较器或开关。
5.根据权利要求1至4之一所述的设备，其特征在于，卡检测信号(CARD-DET)和微控制器(5)提供的电源电压通电/断电命令(CMD-VCC)被耦合到开关装置(IC3)的输入端，以便仅在卡检测信号(CARD-DET)是正并且电源电压通电/断电命令(CMD-VCC)为通电的情况下，才接通电源(4，T2)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，开关装置(IC3)是逻辑电路门。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，开关装置(IC3)是与非电路或与电路，或带有允许输出输入端的缓冲器/线路驱动器电路。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，过载保护电路(6)耦合到电源(4)的电源电压(VCC)，在过载的情况下，它提供错误信号，和在电源电压(VCC)过载的情况下，错误信号通过逻辑电路将卡检测信号(CARD-DET)从正值改变成负值，以便模拟IC卡抽出。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，电源电压(VCC)是IC卡阅读器(3)的电源电压。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，电源电压(VCC)是IC卡触点(C1)的电源电压。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备是带有IC卡阅读器的数字机顶盒或数字卫星接收器。
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