CN107682050A - 磁安全传输设备和包括其的支付系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提出了一种磁安全传输(MST)设备，包括开关电路、电感器和控制电路。所述控制电路配置为控制所述开关电路来调节电感器中的电流电平。可以将所述电感器电流在数据传输时间段调节第一量，使得电感器发射包括第一幅度的磁脉冲。所述电感器电流可以在数据非传输时间段的第一子时间段期间保持恒定，并且可以在数据非传输时间段的第二子时间段期间以恒定的斜率改变第二量，使得所述电感器在数据非传输时间段的第二子时间段期间发射包括第二幅度的磁脉冲。所述第二量小于所述第一量。所述第一幅度大于阈值。所述第二幅度小于所述阈值。

Description

磁安全传输设备和包括其的支付系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申 请No.10-2016-0097850以及2017年2月7日在美国专利商标局提交的 美国专利申请No.15/426397的优先权权益，它们的全部内容通过引用合 并于此。
技术领域
本公开涉及非接触式支付，具体地涉及一种磁安全传输设备、一种 包括所述磁安全传输设备的支付系统和/或其操作方法。
背景技术
主要通过将磁条卡扫过词条读取器(MSR)来进行磁条数据的传输， 以实现支付、识别(ID)和接入控制功能。智能电话和平板电脑上的移 动钱包应用难以与现有的销售点终端(POS)设备或者具有MSR的其他 设备交互。支持非接触式读取器的POS终端(例如，典型地使用 ISO-14443标准)并非是普遍存在的以接收非接触或近场通信(NFC) 支付。只是为了与NFC电话或者像条形码那样的其他传输设备相互作 用，而替换仅接受磁条卡的数百万商家POS设备(或者门锁)将是昂贵 且耗时的。
在许多国家，发行的非接触式支付卡的数目仍然小于发行给消费者 的磁条卡的数目。具有非接触式通信能力的NFC芯片已经嵌入到一些移 动电话中，并且由诸如谷歌和ISIS之类的公司用作存储安全持卡人信息 的数字钱包。这些基于NFC芯片的数字钱包可以在与有限数目的支持 NFC的POS设备的非接触式支付交易中使用，但是这些基于NFC芯片的数字钱包有很大的限制。
发明内容
一些示例实施例可以提供一种能够减小功耗的磁安全传输(MST) 设备。
一些示例实施例可以提供一种包括MST设备在内的支付系统，能 够减小功耗。
根据本发明概念的一些示例实施例，磁安全传输(MST)设备包括 电感器、与所述电感器相连的开关电路以及控制电路。所述控制电路配 置为控制所述开关电路在数据传输时间段将电感器中的电流电平调节第 一量，使得所述电感器在所述数据传输时间段期间发射包括第一幅度的 磁脉冲。所述控制电路配置为控制所述开关电路调节所述电感器中的电 流电平，使得在数据非传输时间段的第一子时间段期间将所述电感器中 的电流电平保持在恒定电平，在所述数据非传输时间段的第二子时间段 期间所述电感器中的电流电平以恒定斜率改变第二量，并且在所述数据 非传输时间段的第二子时间段期间所述电感器发射包括第二幅度的磁脉 冲。所述第二量小于所述第一量。所述第一幅度大于与噪声电平相对应 的阈值。所述第二幅度小于所述阈值。
根据本发明概念的一些示例实施例，磁安全传输(MST)设备包括 开关电路和与所述开关电路相连的控制电路。所述开关电路包括第一端 口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口配置为分别连接至所述 MST设备外部的电感器的第一端和第二端。所述控制电路配置为如果所 述电感器的第一端和第二端与所述开关电路的第一端口和第二端口相连，则控制所述开关电路调节所述电感器中的电流电平。所述控制电路 配置为控制所述开关电路将电感器中的电流电平调节第一量，使得所述 电感器在数据传输时间段期间发射包括第一幅度的磁脉冲。所述控制电 路配置为控制所述开关电路调节所述电感器中的电流电平，使得在数据 非传输时间段的第一子时间段期间将所述电感器中的电流电平保持在恒 定电平，在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间所述电感器中的 电流电平以恒定斜率改变第二量，并且在所述数据非传输时间段的第二 子时间段期间所述电感器发射包括第二幅度的磁脉冲。所述第二量小于 所述第一量。所述第一幅度大于与噪声电平相对应的阈值。所述第二幅 度小于所述阈值。
根据本发明概念的一些示例实施例，磁安全传输(MST)设备包括： 电感器、与所述电感器相连的开关电路和与所述开关电路相连的控制电 路。所述控制电路配置为控制所述开关电路将电感器中的电流电平调节 第一量，使得所述电感器在数据传输时间段期间发射包括第一幅度的磁 脉冲。所述控制电路配置为控制所述开关电路调节所述电感器中的电流 电平，使得在数据非传输时间段的第一子时间段期间将所述电感器中的 电流电平保持在恒定电平，在所述数据非传输时间段的第二子时间段期 间所述电感器中的电流电平以恒定斜率改变第二量，并且在所述数据非 传输时间段的第二子时间段期间所述电感器发射包括第二幅度的磁脉 冲。所述第二量小于所述第一量。所述第一幅度大于与噪声电平相对应 的阈值。所述第二幅度小于所述阈值。
根据本发明概念的实施例，控制器包括存储器和与所述存储器相 连的应用处理器。所述应用处理器配置为向耦接至电感器的开关电路提 供开关控制信号，用于调节所述电感器中的电流电平。所述应用处理器 配置为控制所述开关电路在数据传输时间段将电感器中的电流电平调节 第一量，使得所述电感器在所述数据传输时间段期间发射包括第一幅度 的磁脉冲。所述应用处理器配置为控制所述开关电路调节所述电感器中 的电流电平，使得在数据非传输时间段的第一子时间段期间将所述电感 器中的电流电平保持在恒定电平，在所述数据非传输时间段的第二子时 间段期间所述电感器中的电流电平以恒定斜率改变第二量，并且在所述 数据非传输时间段的第二子时间段期间所述电感器发射包括第二幅度的 磁脉冲。所述第二量小于所述第一量。所述第一幅度大于与噪声电平相 对应的阈值。所述第二幅度小于所述阈值。
根据示例实施例，提出了一种操作包括开关控制电路在内的磁安全 传输(MST)设备的方法。所述方法包括：将所述开关控制电路设置为 第一数据传输模式，所述将所述开关控制电路设置为第一数据非传输模 式。将所述开关控制电路设置为第一数据传输模式包括：在第一持续时 间内向所述开关控制电路的第一节点供应第一电压并且在第一持续时间 内向所述开关电路的第二节点供应第二电压。第一电压的幅度大于第二 电压的幅度。将所述开关控制电路设置为第一数据非传输模式包括：在 所述第一数据非传输模式的第一子时间段期间向所述开关控制电路的第 一节点和第二节点供应相等的电压，并且在所述第一数据非传输模式的 第二子时间段期间分别向所述开关控制电路的第一节点和第二节点供应 第一电压和第二电压。
因此，所述MST设备和关联系统可以减小数据非传输时间段的功 耗，其中通过控制所述数据非传输时间段的电感器电流，使得所述电感 器电流以至少恒定的斜率步进地增加或减小，从而所述MST设备中的 电感器不会发射磁条数据。
附图说明
根据结合附图的以下详细描述，将更清楚地理解说明性的非限制示 例实施例。
图1A至图1C是示出了根据一些示例实施例的包括磁安全传输 (MST)设备的支付系统的方框图。
图2是示出了根据一些示例实施例的图1A至图1C中的移动设备 示例的方框图。
图3A是示出了根据一些示例实施例的图1A和图1C的MST设备 中的开关电路和电感器的电路图。
图3B是示出了根据一些示例实施例的图1B的MST设备中的开关 电路和电感器的电路图。
图4示出了图1A至图1C中的MST设备中在数据传输时间段和数 据非传输时间段流过图3A和图3B中的电感器的电感器电流。
图5示出了当如图4所示地调节电感器电流时从所述电感器发射的 磁脉冲(或磁场)。
图6示出了根据一些示例实施例的安全微控制器的示例。
图7示出了当如图8所示地调节电感器电流时从所述电感器发射的 磁脉冲(或磁场)。
图8示出了根据一些示例实施例的图1A至图1C中的MST设备中 在数据传输时间段和数据非传输时间段流过所述电感器的电感器电流。
图9示出了根据一些示例实施例的图1A至图1C中的MST设备中 在数据传输时间段和数据非传输时间段流过图3A和图3B中的电感器的 电感器电流。
图10示出了当图3A或图3B中的MST设备中的电感器电流分别 如图4和图9所示地改变时，所述电感器电流的有效值(RMS值)。
图11是示出了根据一些示例实施例的MST设备的示例的方框图。
图12是示出了根据一些示例实施例的MST设备的另一个示例的方 框图。
图13是解释根据一些示例实施例的图12的MST设备中的无线功 率接收状态的图。
图14是解释根据一些示例实施例的图12的MST设备中的无线功 率发射状态的图。
图15是解释根据一些示例实施例的图12的MST设备中的电感器 的示例。
图16是示出了根据一些示例实施例的操作MST设备的方法的流程 图。
图17是示出了根据一些示例实施例的包括MST设备在内的系统的 方框图。
图18是示出了根据一些示例实施例的对图17的系统中的MST设 备初始化的方法的流程图。
图19是示出了根据一些示例实施例的图17中的MST设备的功能 图。
图20是示出了根据一些示例实施例的移动系统的方框图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述各种非限制实施例，在附图中示出了 一些示例实施例。
图1A至图1C是示出了根据一些示例实施例的包括磁安全传输 (MST)设备的支付系统的方框图。
参考图1A，在一些示例实施例中，支付系统(或者电子系统)10 包括移动设备100、MST设备200、POS终端400和交易处理器450。 移动设备100和MST设备200可以称作电子设备。MST设备200可以 通过移动设备100的输入/输出(I/O)接口109耦接至移动设备100。I/O接口109可以包括移动设备的音频插孔或耳机插孔，但是不局限于此。 MST设备200可以设置为与I/O接口109耦接的软件狗或胶囊的形式。
移动设备100可以是智能电话，并且可以包括加载到移动设备100 的钱包软件应用(或者支付钱包应用)105。POS终端400包括磁条读 取头410、解码器420和中央处理单元(CPU)430。
为了在配备有能够读取标准ISO/ABA磁条卡的普通卡支付终端400 的POS位置实现支付，消费者选择他的移动设备100上的钱包应用105， 并且选择他想要用于支付的预加载的支付卡之一。消费者握持移动设备 100靠近POS终端400(例如约1至2英寸)，并且按下移动设备100上 的支付图标/按键107。
移动设备100中的钱包应用105经由I/O接口109向MST设备200 发送脉冲流，所述脉冲流包含所选择的卡的磁条数据。所述MST设备 200放大、整形和发射适当调制的磁脉冲270的形式的脉冲。
所述磁脉冲270由位于POS终端400中的磁条读取头410拾取，并 且转换为电脉冲。所得到的电脉冲由解码器420解码，并且由CPU 430 处理，就像处理刷过其读取槽的标准磁条卡一样。商家键入支付金额， 并且由POS终端400将交易经由网络460发送至支付交易处理器450。
交易处理器450返回交易授权，并且POS终端400打印收据。除了 卡登记方法之外，按照与标准磁条卡相同的方式完成整个交易。
MST设备200包括电感器230、开关电路210和安全微控制器250。 开关电路210可以通过I/O接口109耦接至移动设备100。开关电路210 可以耦接至电感器230。开关电路210向电感器230提供电流路径，使 得在电感器230发射磁脉冲270的数据传输时间段，所述电感器电流线 性地增加或者减小。开关电路210向电感器230提供电流路径，使得在 电感器230不发射磁脉冲270的数据非传输时间段，所述电感器电流按 照至少一个恒定的斜率步进地增加或者减小。开关电路210还可以称作 开关控制电路210。
安全微控制器250也可以称作控制电路或控制器。电感器230、开 关电路210和安全微控制器250(例如控制电路)一起是磁安全传输 (MST)设备的一部分。在一些示例实施例中，移动设备100中的应用 处理器可以通过I/O接口109向安全微控制器250提供命令，并且安全 微控制器250可以响应于从移动设备100中的应用处理器接收的命令， 产生用于驱动开关电路210的开关控制信号SCS。然而，本发明构思不 限于此。例如在其他示例实施例中，移动设备100中的应用处理器120 可以产生开关控制信号SCS并且驱动开关电路210。
在一些示例实施例中，磁条传输用于将加令牌的卡数据传输至销售 点终端。例如，可以用密码方式产生的令牌来替换实际支付卡号或者实 际支付卡号的一部分，密码方式产生的令牌被格式化为轨迹数据，包括 格式化以重组标准主账号(PAN)的令牌数据。PAN可以包含有效的银 行标识号(BIN)。
这种令牌从卡发行方、另一个在线的源下载，或者本地产生。通过 传输仅针对一次交易有效的密码方式产生的令牌，令牌的MST传输替 代了有效卡号的传输，因此减小和/或消除了标准磁条中固有的安全风 险，无需改变现有的销售点硬件。在其他示例实施例中，传输多于一个 轨迹数据以便增加与现有销售点硬件和软件的兼容性。例如，传输轨迹1数据之后可以是传输轨迹2数据，或者轨迹2数据之后可以是轨迹1 数据。
如图1A所示，MST设备200也可以包括安全微控制器250，提供 卡数据的安全本地存储并且直接驱动开关电路210。具有安全微控制器 的MST设备200可以按照存储-发射模式与移动设备100分离地操作。 在一些示例实施例中，MST设备200还可以包括易失性存储器和非易失 性存储器，用于安全存储卡数据和其他个人信息。
另一种可能的实施方式使用移动设备100和MST设备200之间的 蓝牙TM通信，其中双向通信用于增强的安全性和灵活性，包括通过安 全微控制器250形成的安全元件中存储的卡数据的电话的检索。
参考图1B，在一些示例实施例中，除了以下的差异之外，支付系统 (或者电子系统)10’可以与图1A中的支付系统10相同。图1B示出了 支付系统10’，其中电感器230在MST设备200’外部，并且开关电路210 包括第一端口211和第二端口212。第一端口211和第二端口212可以 连接至电感器230的第一端231和第二端232。与电感器230的连接可 以是相反的。换句话说，电感器230的第一端231和第二端232可以按 照需要与开关电路210的第一端211和第二端212连接、断开和/或重新 连接。如果所述电感器230的第一端231和第二端232与所述开关电路 210的第一端口211和第二端口212相连，则所述安全微控制器250可 以控制所述开关电路210调节所述电感器230中的电流电平。
参考图1C，在一些示例实施例中，除了以下的差异之外，支付系统 (或者电子系统)10”可以与图1A中的支付系统10相同。图1C示出 了支付系统10”，其中从MST设备200”中省略了安全微控制器250。在 支付系统10”中，移动设备100的应用处理器可以产生用于驱动开关电 路210的开关控制信号SCS。移动设备100的应用处理器可以通过I/O 接口109向开关电路210提供开关控制信号SCS。
图1C示出了其中MST设备200”包括电感器230和开关电路210 两者的示例。然而，MST设备200”可以备选地具有电感器230在MST 设备200”外部的配置(参见图1B)。换句话说，在一些示例实施例中， 电感器230和安全微控制器250两者都可以在MST设备外部。
图2是示出了根据一些示例实施例的图1A至图1C中的移动设备示 例的方框图。
参考图2，移动设备100包括应用处理器120、连接性和输入/输出 单元110、照相机模块130、存储器140、接口150、显示器160和功率 管理集成电路(PMIC)170，它们经由系统总线103彼此相连。PMIC 170 可以连接至可充电电池180，并且可以提供电池电压VBAT。
应用处理器120可以控制移动设备100的整体操作。
连接性和输入/输出单元110可以与外部设备通信，并且可以从用户 接收/向用户输出数据。连接性和输入/输出单元110可以包括基带芯片 组，并且可以执行蓝牙通信。
照相机模块130可以包括图像传感器(例如，半导体器件)，并且 可以在图像捕获模式下处理图像传感器捕获的诸如静止图像或移动图像 之类的图像帧。照相机模块130可以在显示器160中显示处理后的图像 帧。由照相机模块130处理的图像帧可以存储在存储器140中或者经由 连接性和输入/输出单元110传输至外部设备。
存储器140可以存储应用处理器120的处理和控制的程序，并且可 以临时地存储输入或输出的数据。存储器140可以包括至少一种存储介 质，例如闪存型、硬盘型、多媒体微卡型、随机存取存储器(RAM)和 只读存储器(ROM)。接口160可以执行与显示器160的通信。
PMIC 170可以提供用于操作移动设备100的电池电压VBAT。当移 动设备100是诸如可穿戴设备之类的便携设备时，限制了PMIC 170的 容量。因此，移动设备100的功耗减小是重要的。
图3A是示出了根据一些示例实施例的图1A和图1C的MST设备 中的开关电路和电感器的电路图。
参考图3A，在一些示例实施例中，开关电路210包括第一至第四 开关元件SW1-SW4.
第一开关元件SW1可以连接在电源节点PN以及耦接至电感器230 的第一端子的第一节点N1之间。电池电压VBAT可以供应至电源节点 PN。第二开关元件SW2可以连接在第一节点N1和耦接至接地电压GND 的接地节点G之间。第三开关元件SW3可以连接在电源节点PN和第二 节点N2之间。第二节点N2可以耦接至电感器230的第二端子。第四开 关元件SW4可以连接在第二节点N2和接地节点G之间。第一开关元件 SW1和第二开关元件SW2可以在电源节点PN和接地节点G之间彼此 串联连接。第三开关元件和第四开关元件可以在电源节点PN和接地节 点G之间彼此串联连接。
移动设备100的应用处理器120或者控制电路250可以向第一开关 元件SW1施加第一开关控制信号SCS1，向第二开关元件SW2施加第 二开关控制信号SCS2，向第三开关元件SW3施加第三开关控制信号 SCS3，并且向第四开关元件SW4施加第四开关控制信号SCS4。
在一些示例实施例中，第一至第四开关元件SW1-SW4的每一个可 以用响应于第一至第四开关控制信号SCS1-SCS4的每一个而接通/关断 的元件来实现。在一些示例实施例中，第一开关元件SW1和第三开关元 件SW3可以用p沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管来实现，而第 二开关元件SW2和第四开关元件SW4可以用n沟道金属氧化物半导体 (NMOS)晶体管来实现。在其他示例实施例中，第一开关元件SW1 和第三开关元件SW3可以是NMOS晶体管，而第二开关元件SW2和第 四开关元件SW4可以是PMOS晶体管。在再一个示例实施例中，第一 至第四开关元件SW1-SW4可以是NMOS晶体管。替代地，第一至第四 开关元件SW1-SW4可以是PMOS晶体管。
第一至第四开关元件SW1-SW4可以响应于第一至第四开关控制信 号SCS1-SCS4而接通和/或关断，以向流过电感器230的电感器电流IL 提供电流路径。
图3B是示出了根据一些示例实施例的图1B的MST设备中的开关 电路和电感器的电路图。
图3B中的开关电路可以包括连接至第一节点N1的第一端口211 和连接至第二节点N2的第二端口212。第一端口211和第二端口212 可以与电感器230的第一节点231和第二节点232相反地连接和/或断 开。本领域普通技术人员应该理解的是图1A和图1C中的开关电路210 可以包括如图3B所示的第一端口211和第二端口212，并且可以连接至 电感器230的第一端231和第二端232。
图4示出了在图1A至图1C中的MST设备中在数据传输时间段和 数据非传输时间段中流过图3A和图3B中的电感器230的电感器电流， 而图5示出了当如图4所示地调节电感器电流时从电感器发射的磁脉冲 (或者磁场)。
在图4中，时间段INT11、INT13和INT15的每一个表示电感器230 发射包括磁条数据在内的磁脉冲270的数据传输时间段，而时间段 INT12和INT14的每一个表示电感器230不发射包括磁条数据在内的磁 脉冲270的数据非传输时间段。
在图4中也示出了在每一个时间段INT11-INT15都接通的第一至第 四开关元件SW1-SW4的一些开关元件。
参考图3A、图3B、图4和图5，当在数据传输时间段INT11接通 第一开关元件SW1和第四开关元件SW4时，从电源节点PN(耦接至 电池电压VBAT)通过第一开关元件SW1、电感器230和第四开关元件 SW4至接地节点G(耦接至接地电压GND)形成了电流路径，并且电 感器电流IL按照VBAT/L的斜率线性增加(其中，L表示电感器230的 电感)。因此，根据时间段INT11中电感器电流IL的变化来发射磁脉冲 270。
当在数据非传输时间段INT12关断第二开关元件SW2和第四开关 元件SW4并且接通第一开关元件SW1和第三开关元件SW3时，第一节 点N1和第二节点N2的电势彼此相同，并且电感器230的两个端子之间 的电压基本上为零。因此，电感器电流IL不改变，并且可以保持在其最 大值。因此，因为电感器电流IL不改变，在时间段INT12不会发射磁 脉冲270。
当在数据传输时间段INT13接通第二开关元件SW2和第三开关元 件SW3时，从电源节点PN(耦接至电池电压VBAT)通过第三开关元 件SW3、电感器230和第二开关元件SW2至接地节点G(耦接至接地 电压GND)形成了电流路径，并且电感器电流IL按照-VBAT/L的斜率线性减小。因此，根据时间段INT13中电感器电流IL的变化来发射磁 脉冲270。
当在数据非传输时间段INT14关断第一开关元件SW1和第三开关 元件SW3并且接通第二开关元件SW2和第四开关元件SW4时，第一节 点N1和第二节点N2的电势彼此相同，并且电感器230的两个端子之间 的电压基本上为零。因此，电感器电流IL不改变，并且可以保持在其最 小值。因此，因为电感器电流IL不改变，在时间段INT14不会发射磁 脉冲270。
当在数据传输时间段INT15接通第一开关元件SW1和第四开关元 件SW4时，从电源节点PN(耦接至电池电压VBAT)通过第一开关元 件SW1、电感器230和第四开关元件SW4至接地节点G(耦接至接地 电压GND)形成了电流路径，并且电感器电流IL按照VBAT/L的斜率 线性增加。因此，根据时间段INT15中电感器电流IL的变化来发射磁 脉冲270。
MST设备200中消耗的功率与电感器电流IL的有效值(例如均方 根(RMS)值)成比例。当在数据非传输时间段INT12将电感器电流IL 保持在其最大值并且在数据非传输时间段INT14)将电感器电流保持在 其最小值时，电感器电流IL的RMS值在时间段INT12和INT14中处于 其最大值。因此，MST设备200中消耗的功率在数据非传输时间段具有 其最大值。
图6示出了根据一些示例实施例的安全微控制器的示例。
参考图6，安全微控制器250可以包括耦接至存储器255的应用处 理器260。存储器255可以是诸如闪存存储器、相变随机存取存储器 (PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻RAM(ReRAM)或铁电RAM (FRAM)之类的非易失性存储器或者诸如静态RAM(SRAM)、动态 RAM(DRAM)或同步DRAM(SDRAM)之类的易失性存储器。应用 处理器260可以是控制器、专用集成电路(ASIC)和/或其他合适的硬 件处理单元，当执行在存储器255中存储的指令时，所述应用处理器260 将安全微控制器250配置为专用控制器来执行用于驱动开关电路210的 操作。驱动开关电路210的示例在图7-8和图13-14中进行了描述，但 是本发明构思不局限于此。安全微控制器250可以产生响应于从移动设 备100中的应用处理器120接收的命令来驱动开关电路210的开关控制 信号SCS。安全微控制器250可以通过减小电感器230在数据非传输时 间段消耗的功率，来改进移动设备(例如200，200’)的功能。备选地， 在其他示例实施例中，移动设备100的应用处理器120和存储器140可 以产生用于驱动开关电路210的开关控制信号SCS。
图8示出了根据一些示例实施例的图1A至图1C中的MST设备中 在数据传输时间段和数据非传输时间段流过电感器的电感器电流。图7 示出了当如图8所示地调节电感器电流时从电感器发射的磁脉冲(或磁 场)。
在图8中，时间段INT21、INT23和INT25的每一个表示电感器230 发射包括磁条数据在内的磁脉冲270的数据传输时间段，而时间段 INT22和INT24的每一个表示电感器230不发射包括磁条数据在内的磁 脉冲270的数据非传输时间段。
在图8中也示出了在每一个时间段INT21-INT25都接通的第一至第 四开关元件SW1-SW4的一些开关元件。
在图8中，每一个数据传输时间段INT21、INT23和INT25与图4 中的每一个数据传输时间段INT11、INT13和INT15基本上相同或者类 似，因此将省略其详细描述。
参考图3A至3B和图7至图8，在电感器电流IL线性增加的时间 段INT21之后的第一数据非传输时间段INT22，控制电路250(或移动 设备100的应用处理器120)可以使用第一至第四开关控制信号 SCS1-SCS4控制第一至第四开关元件SW1-SW4的接通和/或关断，使得交替地重复电感器电流IL的基本上保持和线性减小。电感器电流IL的 基本上保持可以包括电感器电流IL在固定范围内的变化。
可以将第一数据非传输时间段INT 22分为多个子时间段S11-S19。 子时间段S11-S19可以包括电感器电流IL各自保持的第一子时间段S11、 S13、S15、S17和S19以及电感器电流IL各自线性减小的第二子时间段 S12、S14和S18。控制电路250(或移动设备100的应用处理器120) 可以单独地控制子时间段S11-S19的每一个间隔，使得子时间段S11-S19 的每一个间隔彼此相同或者彼此不同。
在每一个第一子时间段S11、S13、S15、S17和S19，关断第二开 关元件SW2和第四开关元件SW4并且接通第一开关元件SW1和第三开 关元件SW3，第一节点N1和第二节点N2的电势彼此相同，并且电感 器230的两个端子之间的电压基本上为零。因此，将电感器电流IL保持 在前一个时间段的最小值。在每一个第一子时间段S11、S13、S15、S17 和S19期间，可以将电感器中的电流电平保持在恒定的电平。因此，因 为电感器电流IL没有改变，因此在每一个第一子时间段S11、S13、S15、 S17和S19期间电感器230不发射磁脉冲270。
在每一个第二子时间段S12、S14和S18，接通第二开关元件SW2 和第三开关元件SW3时，从电源节点PN(耦接至电池电压VBAT)通 过第三开关元件SW3、电感器230和第二开关元件SW2至接地节点G (耦接至接地电压GND)形成了电流路径，并且电感器电流IL按照 -VBAT/L的斜率线性减小。在第二子时间段S12、S14和S18期间，电 感器中的电流电平可以按照恒定的斜率(例如，-VBAT/L)增加第二量。 第二子时间段S12、S14和S18期间电感器中的电流电平变化小于数据 传输时间段(例如INT21)期间电感器中的电流电平变化。
因此，电感器230根据在每一个第二子时间段S12、S14和S18中 电感器电流IL的变化来发射磁脉冲270。然而，因为磁脉冲270的强度 非常小，磁条读取头410不会检测到磁脉冲270。
在一些示例实施例中，控制电路250(或移动设备100的应用处理 器120)可以调节接通第二开关元件SW2和第三开关元件SW3的接通 时间，以调节磁脉冲270的强度。也就是说，控制电路250可以调节第 二开关元件SW2和第三开关元件SW3的接通时间，使得磁条读取头410 不会检测到磁脉冲270。
在子时间段S16，可以交替地重复电感器电流IL的基本上保持和线 性减小。
在电感器电流IL线性减小的时间段INT23之后的第二数据非传输 时间段INT24，控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)使用 第一至第四开关控制信号SCS1-SCS4控制第一至第四开关元件 SW1-SW4的接通和/或关断，使得交替地重复电感器电流IL的基本上保 持和线性增加。
可以将第二数据非传输时间段INT 24分为多个子时间段S21-S29。 子时间段S21-S29可以包括电感器电流IL各自保持的第一子时间段 S21、S23、S25、S27和S29以及电感器电流IL各自线性增加的第二子 时间段S22、S24和S28。控制电路250可以单独地控制子时间段S21-S29 的每一个间隔，使得子时间段S21-S29的每一个间隔彼此相同或者彼此 不同。
在每一个第一子时间段S21、S23、S25、S27和S29，接通第二开 关元件SW2和第四开关元件SW4并且关断第一开关元件SW1和第三开 关元件SW3，第一节点N1和第二节点N2的电势彼此相同，并且电感 器230的两个端子之间的电压基本上为零。因此，将电感器电流IL保持 在前一个时间段的最小值。因此，因为电感器电流IL没有改变，因此在 每一个第一子时间段S21、S23、S25、S27和S29期间电感器230不发 射磁脉冲270。
在每一个第二子时间段S22、S24和S28，接通第一开关元件SW1 和第四开关元件SW4时，从电源节点PN(耦接至电池电压VBAT)通 过第一开关元件SW1、电感器230和第四开关元件SW4至接地节点G (耦接至接地电压GND)形成了电流路径，并且电感器电流IL按照VBAT/L的斜率线性增加。
因此，电感器230根据在每一个第二子时间段S22、S24和S28中 电感器电流IL的变化来发射磁脉冲270。然而，因为磁脉冲270的强度 非常小，磁条读取头410不会检测到磁脉冲270。在一些示例实施例中， 控制电路250可以调节接通第一开关元件SW1和第四开关元件SW4的 接通时间，以调节磁脉冲270的强度。也就是说，控制电路250可以调 节第一开关元件SW1和第四开关元件SW4的接通时间，使得磁条读取 头410不会检测到磁脉冲270。
在子时间段S26，可以交替地重复电感器电流IL的基本上保持和线 性减小。
尽管在图8中示出了第一数据非传输时间段INT22在第二数据非传 输时间段INT24之前，然而在一些示例实施例中，根据数据传输时间段 中电感器电流IL的线性增加和减小，第二数据非传输时间段INT24可 以在第一数据非传输时间段INT22之前。
可以在数据传输时间段(例如，INT21，INT23)将电感器中的电流 电平调节第一量(例如图8中从电平2至电平1和/或从电平2至电平3)， 使得在数据传输时间段(例如，INT21)期间电感器230发射包括第一 幅度M1在内的磁脉冲。电平2可以是“零”。所述电感器的电流在电平 1的方向与所述电感器的电流在电平3的方向相反。电平2在电平1和 电平3之间。第一幅度M1大于与噪声电平相对应的阈值TV。数据非传 输时间段INT22和INT24期间的磁脉冲的幅度小于阈值TV的幅度。
两个不同数据传输时间段(例如，INT21和INT23)中电感器的电 流变化可以具有相同的幅度，并且两个不同数据传输时间段(例如， INT21和INT23)中的磁脉冲可以具有相同的幅度。电平1的幅度可以等 于电平3的幅度。然而，本发明构思不限于此。
控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以在数据传 输时间段(例如INT31)期间用第一斜率SL1调节电感器中的电流电平 并且在数据非传输时间段的第二子时间段(例如，第二子时间段S12、 S14、S16和S18)期间用第二斜率SL2来调节电流电平，使得在数据非 传输时间段的第二子时间段期间电感器230发射包括小于阈值TV幅度 的第二幅度M2的磁脉冲。第一斜率S1的幅度与第二斜率S2的幅度不 同。
控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以在数据非 传输时间段INT22和INT24期间步进地调节所述电流，并且彼此直接相 邻的第一子时间段和第二子时间段(例如S11和S12)期间的电感器电 流可以限定与在数据非传输时间段INT22和INT24期间如何调节电感器 电流相对应的步进模式的步长。
图9示出了根据一些示例实施例的图1A至图1C中的MST设备中 在数据传输时间段和数据非传输时间段流过图3A和图3B中的电感器的 电感器电流。
在图9中，时间段INT31、INT33和INT35的每一个表示电感器230 发射包括磁条数据在内的磁脉冲270的数据传输时间段，而时间段 INT32和INT34的每一个表示电感器230不发射包括磁条数据在内的磁 脉冲270的数据非传输时间段。
在图9中也示出了在每一个时间段INT31-INT35都接通的第一至第 四开关元件SW1-SW4的一些开关元件。
在图9中，每一个数据传输时间段INT31、INT33和INT35与图4 中的每一个数据传输时间段INT11、INT13和INT15基本上相同或者类 似，因此将省略其详细描述。
参考图3A、3B和图9，在电感器电流IL线性增加的时间段INT31 之后的第一数据非传输时间段INT32，控制电路250(或移动设备100 的应用处理器120)可以使用第一至第四开关控制信号SCS1-SCS4控制 第一至第四开关元件SW1-SW4的接通和/或关断，使得在第一子时间段 S31交替地重复电感器电流IL的基本上保持和线性减小，在第一子时间 段S31之后的第二子时间段S32将电感器电流IL保持为“零”，并且在第 二子时间段S32之后的第三子时间段S33交替地重复电感器电流IL的 基本上保持和线性增加。第一数据非传输时间段INT32包括第一至第三 子时间段S31、S32和S33。第一子时间段S32时开关电路210的操作可以与第一数据非传输时间段INT22的子时间段S11-S18时开关电路210 的操作基本上类似。第三子时间段S33时开关电路210的操作可以与第 二数据非传输时间段INT24的子时间段S21-S28时开关电路210的操作 基本上类似。
在电感器电流IL线性减小的时间段INT33之后的第二数据非传输 时间段INT34，控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以 使用第一至第四开关控制信号SCS1-SCS4控制第一至第四开关元件 SW1-SW4的接通和/或关断，使得在第一子时间段S41交替地重复电感 器电流IL的基本上保持和线性增加，在第一子时间段S41之后的第二子 时间段S42将电感器电流IL保持为“零”，并且在第二子时间段S41之后 的第三子时间段S43交替地重复电感器电流IL的线性减小和基本上保 持。
第二数据非传输时间段INT34包括第一至第三子时间段S41、S42 和S43。第一子时间段S41时开关电路210的操作可以与第二数据非传 输时间段INT24的子时间段S21-S28时开关电路210的操作基本上类似。 第三子时间段S43时开关电路210的操作可以与第一数据非传输时间段 INT22的子时间段S11-S18时开关电路210的操作基本上类似。
第一数据非传输时间段INT32和第二数据非传输时间段INT34可以 分别与操作的第一模式和第二模式相对应。在第一数据非传输时间段 INT32(或第一模式)期间，控制电路250(或移动设备100的应用处理 器120)可以在第一子时间段S31期间，控制开关电路210以第一步进 模式将电感器的电流从电平1减小为电平2，在第二子时间段S32期间 将电流保持在电平2，并且在第三子时间段S33期间以第三步进模式将 电感器电流从电平2增加至电平1。在第二数据非传输时间段INT34(或 第二模式)期间，控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可 以在第一子时间段S41期间以第二步进模式将电感器的电流从电平3减 小为电平2，在第二子时间段S42期间将电流保持在电平2，并且在第 三子时间段S43期间以第四步进模式将电感器的电流从电平2增加至电 平3。第一步进模式和第四步进模式可以相同，并且第二步进模式和第 三步进模式可以相同。第一步进模式和第二步进模式可以不同，并且第 三步进模式和第四步进模式可以不同。
参考图1、图2、图3A、图3B和图9，控制电路250(或移动设备 100的应用处理器120)可以通过驱动开关电路210在第一极性和与第一 极性相反的第二极性之间改变电感器230的极性。例如，控制电路250 (或移动设备100的应用处理器120)可以产生开关控制信号SCS1-SCS4 以接通第一开关SW1和第四开关SW4并且关断第二开关SW2和第三开 关SW3，通过从电源节点PN(耦接至电池电压VBAT)经过所述第一 开关元件SW1、电感器230和第四开关元件SW4至接地节点G(耦接 至接地电压GND)形成电流路径，将电感器230改变为第一极性。同样， 控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以产生开关控制信 号SCS1-SCS4以关断第一开关SW1和和第四开关SW4并且接通第二开 关SW2和第三开关SW3，通过从电源节点PN(耦接至电池电压VBAT) 经过所述第二开关元件SW2、电感器230和第三开关元件SW3至接地 节点G(耦接至接地电压GND)形成电流路径，将电感器230改变为第 二极性。
可以将第一数据传输时间段INT31和第二数据传输时间段INT33 分别称作第一类型和第二类型的数据传输时间段。所述第一类型的数据 传输时间段(例如INT31)可以是在根据第一模式的数据非传输时间段 的相邻时间段(例如INT32)之前并且在根据第二模式的数据非传输时 间段的相邻时间段(例如INT34)之后。所述第二类型的数据传输时间 段(例如INT33)可以是在根据第二模式的数据非传输时间段的相邻时 间段(例如INT34)之前(例如直接之前或者间接之前)并且在根据第 一模式的数据非传输时间段的相邻时间段(例如，INT32)之后(例如直接 之后或者间接之后)。
尽管在图9中示出了第一数据非传输时间段INT32在第二数据非传 输时间段INT34之前，但是在一些示例实施例中，根据数据传输时间段 中电感器电流IL的线性增加和减小，第二数据非传输时间段INT34可 以在第一数据非传输时间段INT32之前。此外，控制电路250(或移动 设备100的应用处理器120)可以单独地调节电感器电流IL基本上保持的第一间隔、电感器电流IL线性增加的第二间隔和电感器电流线性减小 的第三间隔。
控制器250(或者应用处理器120)可以在彼此不同的第一值和第 二值之间调节数据非传输时间段(例如，图7-8中的INT22和INT24， 以及图9中的INT32和INT34)的时间间隔。相应地，基于在第一值和 第二值之间调节数据非传输时间段(例如，图7-8中的INT22和INT24、 图9中的INT32和INT34)的时间间隔，控制电路250(或移动设备100 的应用处理器120)可以调制数据传输时间段(例如，图7-8中的INT21、 INT23和INT25，以及图9中的INT31、INT33和INT35)的频率。因 此，诸如频移键控(FSK)之类的各种频率调制方案可以用于使用按照 不同频率产生的磁脉冲来传输数据。
参考图3A、3B和9，在一些示例实施例中，一种操作MST设备的 方法包括：通过在第一持续时间内分别向开关电路210的第一节点N1 和第二节点N2供应第一电压和第二电压来将开关电路210设置为第一 数据传输模式(例如INT31)，并且在第一持续时间内将开关电路210 设置为第一数据非传输模式(例如INT32)，通过在第二持续时间内向开 关电路210的第一节点N1和第二节点N2供应第二电压和第一电压来将 开关电路210设置为第二数据传输模式(INT33)，以及在第二持续时间 内将开关电路210设置为第二数据非传输时间(例如，INT34)。第一电 压可以是诸如VBAT之类的电源电压，而第二电压可以是接地电压GND。第一数据非传输模式(例如INT32)的第一持续时间可以不同于 第二数据非传输模式(例如INT34)的第二持续时间。
将开关电路210设置为第一数据非传输模式(例如INT32)可以包 括：在所述第一数据非传输模式的第一部分期间向所述开关电路210的 第一节点N1和第二节点N2供应相等的电压，并且在所述第一数据非传 输模式的第二部分期间分别向所述开关电路210的第一节点N1和第二 节点N2供应第一电压和第二电压。所述第一部分和所述第二部分可以 限定其中在第一数据非传输模式期间调节电感器电流的步进模式的步长 (参见例如由图8中的第一子时间段S11和第二子时间段S12形成的步 长)。第一数据传输模式(INT31)的第一持续时间可以大于第一数据非 传输模式(例如INT32)的第一部分和第二部分的任一个的持续时间。
将所述开关电路210设置为第二数据非传输模式(例如INT34)可 以包括：在所述第二数据非传输模式的第一部分期间向所述开关电路 210的第一节点N1和第二节点N2供应相等的电压，并且在所述第二数 据非传输模式(例如INT34)的第二部分期间分别向所述开关电路210的 第一节点N1和第二节点N2供应第一电压和第二电压。所述第一部分和 所述第二部分可以限定其中在第二数据非传输模式期间调节电感器电流 的步进模式的步长(参见例如由图8中的第一子时间段S21和第二子时 间段S22形成的步长)。第二数据传输模式(INT33)的第二持续时间可 以大于第二数据非传输模式(例如INT34)的第一部分和第二部分的任 一个的持续时间。
图10示出了当图3A和图3B中的MST设备中的电感器电流分别如 图4和图9所示地改变时，所述电感器电流的有效值(RMS值)。
在图10中，参考数字310表示当如图4所示地驱动电感器电流IL 时电感器电流IL的RMS值，而参考数字320表示当如图9所示地驱动电 感器电流IL时电感器电流IL的RMS值。因此，在图9情况下MST设 备200(200’或200”)的功耗与图4情况下，MST设备200(200’或200”) 的功耗相比减小了约60％。
当通过减小数据非传输时间段的电感器电流IL的RMS值来减小 MST设备200(200’或200”)的功耗时，可以在具有有限电源的可穿戴 设备中采用MST设备200(200’或200”)。
如从图10中注意到的，与当如图4所示地驱动电感器电流IL时电 感器电流IL的RMS值相比，当如图9所示地驱动电感器电流IL时电感 器电流IL的RMS值大大地减小。
图11是示出了根据一些示例实施例的MST设备的示例的方框图。
图11的MST设备200b与MST设备200的不同之处在于：所述 MST设备200b还包括脉冲整形器260。图1B和图1C中的MST设备 200’和200”可以类似地改进以包括脉冲整形器260。
参考图1A至图1C和图11，为了在配备有能够读取标准ISO/ABA 磁条卡400的普通卡支付终端的POS位置实现支付，消费者选择他的移 动设备100上的钱包应用105，并且选择他想要用于支付的预加载的支 付卡之一。消费者握持移动设备100靠近POS终端400(1至2英寸)， 并且按下移动设备100上的支付图标/按键107。移动设备100中的钱包 应用105经由I/O接口109向MST设备200发送脉冲流，所述脉冲流包 含所选择的卡的磁条数据。
脉冲整形器260对将包括磁条数据在内的脉冲流整形为磁脉冲，并 且通过开关电路210向电感器230提供所述磁脉冲。
图12是示出了根据一些示例实施例的MST设备的另一个示例的方 框图。
在图12中，还示出了在图2的移动设备100中的PMIC 170中包括 的低压降稳压器电路(LDO)175。
参考图12，MST设备200c可以包括称作第一电感器的电感器230、 开关电路210、与开关电路210相连的第二电感器235和MST模块280。 如上文在图7-9中所述，电感器230可以用于MST功能，例如在数据传 输时间段期间发射磁脉冲。PMIC 170可以连接到开关电路210。如图2 所示，电池180可以连接到PMIC 170。备选地，PMIC 170可以省略， 并且电源节点PN可以直接连接至电池180。尽管在图12中未示出，安 全微控制器250也可以包括在MST设备200c中，并且安全微控制器250 可以产生用于驱动开关电路210的开关控制信号SCS。备选地，如图1C 中描述的支付系统10”，移动设备100中的应用处理器120可以产生用 于驱动开关电路210开关控制信号SCS。同样在一些示例实施例中，开 关电路210可以包括第一端口211和第二端口212，并且可以连接至电 感器230的第一端231和第二端232，如图3B所示。类似地在一些示例 实施例中，开关电路210可以包括用于连接至电感器235的相应端子(端) 的一对端口。换句话说，与图1C中的MST设备200”和图3B中所示的 开关电路类似，可以不同地改进图12至图14中的开关电路210。
参考图3A和图3B详细地描述开关电路210的结构和操作，并且将 省略其详细描述。
MST模块280可以包括状态开关MSW和脉冲整形滤波器271。状 态开关MSW可以具有接通状态，而MST设备200、MST设备200’或 MST设备200”根据应用处理器120或安全微控制器250的控制接收执 行MST功能的请求。电感器230可以用于执行如上所述的MST功能。 当不分离地执行MST功能时，状态开关MSW可以具关有断状态。MST 模块280可以与第一电容器C1并联地设置，第一电容器C1连接在第一 节点N1和第二电感器235的第一端子(或端)之间。第二电感器235 可以与MST模块280串联连接。也可以在脉冲整形滤波器271中设置 电容器。脉冲整形滤波器271中包括的电容器的电容(或者滤波器113 的电容)可以是第一电容器C1的电容的50倍。
在如上所述的结构中，当状态开关MSW响应于模式信号MS而接 通时，与当从外部观看第二电感器时的第一电容器C1相比，脉冲整形 滤波器271的电容器具有明显更大的电容，从而所述结构可以等价于仅 MST模块280与第二电感器235相连的情况，而不受第一电容器C1的 影响。此外，当状态开关MSW关断时，脉冲整形滤波器271可以变成 相对于第二电感器235的浮置状态。在浮置状态下，脉冲整形滤波器271 中包括的电容器可以与基本去除的状态相对应。因此，通过第二电感器 235接收的AC信号可以通过第一电容器C1传递至开关电路210。
第一开关元件SW1和第三开关元件SW3可以通过电源节点PN耦 接至LDO 175。LDO175可以处理通过开关电路210改变为DC形式的 功率，以使能所述功率对电池180充电并且然后将处理后的功率传递至 PMIC 170。
控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以通过驱动 开关电路210在第一极性和与第一极性相反的第二极性之间改变第二电 感器235的极性。例如，控制电路250(或移动设备100的应用处理器 120)可以产生开关控制信号SCS1-SCS4以接通第一开关SW1和第四开 关SW4并且关断第二开关SW2和第三开关SW3，通过从电源节点PN 经过所述第一开关元件SW1、第二电感器235和第四开关元件SW4至 接地节点G形成电流路径，将第二电感器235改变为第一极性。同样， 控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以产生开关控制信 号SCS1-SCS4以关断第一开关SW1和和第四开关SW4并且接通第二开 关SW2和第三开关SW3，通过从电源节点PN经过所述第二开关元件 SW2、第二电感器235和第三开关元件SW3至接地节点G(耦接至接地 电压GND)形成电流路径，将第二电感器235改变为第二极性。
图13是解释根据一些示例实施例的图12的MST设备中的无线功 率接收状态的图。
参考图13，当无线功率充电状态下在MST设备200c中从外部接收 到无线功率时，AC信号的阴极可以形成于第二电感器235的第一端子 处，并且AC信号的阳极可以形成于第二电感器235的第二端子处。当通 过分离地设置在第二电感器235上的传感器感测到存在等于或大于某个 大小的值的信号流时，控制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以使能第一开关元件SW1和第四开关元件SW4具有接通状态并且使 能第二开关元件SW2和第三开关元件SW3具有关断状态。
因此，在第二电感器235中形成的信号可以沿着上面设置了第一电 容器C1的信号线流向第一开关元件SW1的源，并且可以通过接通状态 下的第一开关元件SW1供应至LDO175。LDO 175可以通过DC-DC转 换将所供应的信号传递至PMIC 170。通过与LDO 175公共接地的第四 开关元件SW4将对应的信号返回至第二电感器235，因此可以完成通过 第一开关元件SW1和第四开关元件SW4的AC信号的1/2周期。
因为从外部接收的无线功率根据剩余1/2周期期间的AC信号特性 而改变其特性，AC信号的阳极可以形成于第二电感器235的第一端子 处，并且AC信号的阴极可以形成于第二电感器235的第二端子处。控 制电路250(或移动设备100的应用处理器120)可以使能第一开关元件 SW1和第四开关元件SW4具有关断状态，并且第二开关元件SW2和第 三开关元件SW3具有接通状态，这将第二电感器250的极性设置为第二 极性。因此，可以通过接通状态的第三开关元件SW3将在第二电感器 235中形成的信号传递至LDO 175，并且可以经由连接至公共地的第二 开关元件SW2，通过上面设置了第一电容器C1的信号线返回所述信号。在上述操作中，开关电路210中包括的开关元件可以对AC信号进行整 流以将整流的信号转换为DC信号，并且将转换的信号传递至LDO 175。
图14是解释根据一些示例实施例的图12的MST设备中的无线功 率发射状态的图。
参考图14，在无线功率传输状态下，MST设备200可以通过LDO 175接收从PMIDC170供应的信号，并且可以将接收的信号供应至开关 电路210以使能信号流向电感器210。
关于这种情况，控制电路250(或移动设备100的应用处理器120) 可以使能第一开关元件SW1和第四开关元件SW4具有接通状态，并且 第二开关元件SW2和第三开关元件SW3具有关断状态，这将第二电感 器235设置为第一极性。因此，可以形成包括接通状态的第一开关元件 SW1、包括第一电容器C1的信号线、第二电感器235、第四开关元件 SW4和接地节点(耦接至接地电压GND)在内的路径。
通过LDO 175输出的DC信号可以经由开关电路210的开关元件被 转换为AC信号，并且流到第二电感器235中。
当AC信号的1/2周期过去时，控制电路250可以使能第一开关元 件SW1和第四开关元件SW4具有关断状态，并且第二开关元件SW2 和第三开关元件SW3具有接通状态。因此，可以沿包括接通状态的第三 开关元件SW3、第四开关元件SW4的源、第二电感器235、上面设置了 第一电容器C1的信号线、第一开关元件SW1的源、第二开关元件SW2 和接地节点G(耦接至接地电压GND)在内的路径来供应通过LDO 175 输出的DC信号，以将AC信号供应至第二电感器235。
图15是解释根据一些示例实施例的图12的MST设备中的电感器 的示例。
参考图15，电感器230可以包括第一线圈230a和第二线圈230b， 并且第一线圈230a和第二线圈230b可以如图15所示地设置。
例如，第一线圈230a可以设置为，使得至少一个闭合曲线设置在距 中心等于或大于某个值的距离处。第二线圈230b可以设置在第一线圈 230a的中心处，使得至少一个闭合曲线设置在距中心等于或大于某个值 的距离处。尽管在图15中，将第一线圈230a和第二线圈230b设置为， 使得两个闭合曲线具有某个间隔，然而各种实施例不局限于此。闭合曲 线的数目可以根据安装区域而改变。
图16是示出了根据一些示例实施例的操作MST设备的方法的流程 图。
参考图1至图11和图16，在操作MST设备200的方法中，根据控 制电路120或250的控制，在数据传输时间段通过包括电感器230在内 的MST设备200将包括磁条数据在内的磁脉冲270无线地传输至POS 终端400(S510)。
在数据传输时间段之后的数据非传输时间段，控制电路250控制开 关电路210中的开关元件SW1-SW4的接通/关断，使得电感器电流IL 按照至少一个恒定的斜率步进地增加或减小(S520)。在一些示例实施 例中，为了按照至少一个恒定斜率步进地减小电感器电流，控制电路250 控制开关元件SW1-SW4的接通/关断，使得可以交替地重复电感器电流 IL的基本上维持和线性减小。在一些示例实施例中，为了按照至少一个 恒定斜率步进地增加电感器电流，控制电路250控制开关元件SW1-SW4 的接通/关断，使得可以交替地重复电感器电流IL的基本上维持和线性 增加。
图17是示出了根据一些示例实施例的包括MST设备在内的系统的 方框图。
参考图17，系统20包括MST设备200、移动设备100、钱包服务 器195、供应和认证服务器194、卡发行方服务器193、收单机构服务器 191、销售点(POS)400、支付网络服务器192、处理器服务器199(例 如，发行方的第三方处理器服务器)和加密磁条读取器183(MSR)，所 述加密磁条读取器可以是MST设备200的一部分(如图17所示)或者 单独地与移动通信设备100上的钱包应用工作。图17中的MST设备200 可以用如上所述的MST设备200’、200”和200b来代替。
MST设备200与移动设备100交互或者可以嵌入到移动设备100中， 并且移动设备100经由网络198与钱包服务器195、供应和认证服务器 194、卡发行方服务器193、收单机构服务器191通信。钱包服务器195、 供应和认证服务器194、卡发行方服务器193、收单机构服务器191、支 付网络服务器192和处理器服务器199的每一个也可以经由网络198彼 此通信。
在一些示例实施例中，钱包服务器195可以包括移动或多个数据库196和用户账户197。一个或多个数据库196可以存储MST设备200和 用户账户197的关联数据以及MST设备200和/或钱包服务器195使用 的一个或多个密钥。可以向MST设备200注册用户账户197，如下文进 一步详细描述的。
还应该理解的是供应和认证服务器194、卡发行方服务器193和收 单机构服务器191也可以包括一个或多个数据库和其他部件，例如允许 执行这里公开的方法的软件和/或硬件。
如上所述，在一些示例实施例中，MST设备200、200’和200”可以 是与移动设备100连接和断开的电子狗。MST设备200、200’和200”可 以通过音频端口和/或通过其他类型的通信接口与移动设备100通信，例 如包括但不限于USB端口、30管脚或9管脚苹果接口、蓝牙接口、近 场通信(NFC)和其他串行接口。尽管将MST设备200、200’和200” 示出为电子狗，但是MST设备200、200’和200”可以是另一种类型的外 围设备，其通过诸如蓝牙或NFC之类的非接触式接口与移动设备100 通信；或者MST设备200、200’和200”可以嵌入到移动设备100的内部 作为移动设备100的一部分。
在一些示例实施例中，用户可以在钱包服务器195上设置用户账户 197，例如通过在移动设备100上下载和/或安装钱包应用。钱包应用可 以是用户观看可用于无卡(CNP)和有卡(CP)交易的卡列表的界面。 在一些示例实施例中，用户可以挑选或选择卡，并且使用MST设备200 按照静态或动态-CVV(dCVV)模式发射与所述卡相对应的卡数据(例 如，卡轨迹数据)。类似地，当执行CNP交易时，用户可以观看动态计 算的有效期限(EXP)和CVV-2，并且使用它们来检验web形式以执行 dCVV CNP交易。
用户也可以通过访问用户账户web门户网站，使用与网络198相连 的计算机来建立用户账户197。为了建立用户账户197，用户可以规定用 户姓名、密码和个人PIN。密码可以用于登陆移动设备100上的钱包应 用。一旦用户登陆，个人PIN可以用于输入钱包应用的支付卡部分并且 用于解锁钱包应用。
图18是示出了根据一些示例实施例的对图17的系统中的MST设 备初始化的方法的流程图。图17-图18的方法可以应用于上述MST设 备200、200’、200”、200b和200c的任一个。
参考图17和图18，在对MST设备200初始化的方法中，对于用户 账户197具有独有的设备ID，通过将MST设备200插入或者连接至移 动设备100来首次初始化或注册MST设备200(S610)。
在将MST设备200连接至移动设备100时，钱包应用识别出MST 设备200，并且向MST设备200注册用户的用户账户197(S620)。当 已经注册MST设备200并且将其连接至合适的用户账户时，MST设备 200和用户账户197可以执行握手(S630)，并且发送和接收命令(S640)。
一旦向MST设备200注册了用户账户197，用户可以通过将所述卡 刷过MST设备200内置的MSR或者可以与MST设备200或移动设备 100相连的分离MSR 183，使用钱包应用来加载他/她的卡。可以对卡数 据数字化并且加密，并且将其存储在MST设备200中用于后续使用。 例如如图17所示，所述卡可以被MST设备200使用，并且发送至POS 400以实现交易。
图19是示出了根据一些示例实施例的图17的MST设备的功能图。
参考图19，MST设备200可以包括微处理器250、发光二极管(LED) 指示器2004、电源2006、可选地磁条读取器(MSR)2008、存储部件 或安全元件2010、输入/输出接口2012(例如，3.5mm或其他标准的音 频端口、USB端口/插孔接口或其他通信接口，包括单不限于30管脚或 9管脚苹果接、蓝牙接口和其他串行接口)以及磁场发射机2014，所述 磁场发射机包括开关电路和电感器，所述电感器用于发射磁脉冲以便被 具有MSR的任意POS设备(例如POS终端400)接收。
微处理器250处理与移动设备100的安全性和通信。微处理器205 还可以向安全元件2010发射和从安全元件接收加密的卡数据。可以使用 各种加密方法。例如，可以使用认证密钥并结合异或运算对二元数据进 行加密和解密。然而，示例实施例不限于此。磁场发射机2014通过向 POS终端400的MSR发射磁脉冲，将持卡人的磁条数据发射至POS终 端400。磁场发射机2014可以包括图1A、图1B和图1C中的开关电路 210和电感器230。
MST设备200还可以用于通过使用可选的MSR 2008来读取其他磁 条卡。MSR 2008可以用于将支付卡数据加载至安全元件2010上，并且 用于捕捉卡轨迹数据。
如上所述，MST设备200具有将任意类型的磁条卡加载到存储设备 的能力，而不仅仅是支付卡。为了方便性，可以以低安全性分离地存储 非支付卡。例如，一些非支付应用可以包括开门的卡、积分卡等。可以 将支付数据vs非支付数据的加载分离为两个分离的字段或存储区。在示 例中，不可以将支付卡加载到非支付存储器上。例如，支付数据可以具 有能够检测的特定格式，并且不允许被加载到非支付存储区域。支付卡 也可以要求在发射之前利用所述应用进行认证。另一方面，可以无需认 证就发射缺省的非支付数据。
MST设备200能够经由除了音频插口和USB连接之外的不同接口 (例如蓝牙和其他无线通信接口)连接至移动设备100。所述设备、系 统和方法允许将加密的卡数据加载到MST设备200的存储设备，随后 可以将所述加密卡数据进行解密并且传输至POS终端400，或者可以加 密地传输至移动设备100然后路由至支付服务器，用于解密以及将用户 账户加载到服务器的处理或者处理POS交易。
图20是示出了根据一些示例实施例的移动系统的方框图。
参考图20，移动系统30可以包括移动设备600和可穿戴设备900。 移动设备600可以是智能电话，并且可穿戴设备900可以是与移动设备 600协同操作的手表型可穿戴设备。
可穿戴设备900可以与移动设备600协同操作，并且可以在显示面 板910中显示通过移动设备600接收的消息或电话呼叫。此外，可穿戴 设备900可以将通过照相机模块930拍摄的图像传输至移动设备600。 此外，可穿戴设备900可以与移动设备600独立地运行各种应用。
移动设备600可以包括三维(3D)图像传感器700、二维(2D)图 像传感器800和显示设备641。移动设备600还可以包括触摸屏644、按 钮643和645、麦克风647和扬声器648。
3D图像传感器700可以被安装在移动设备600的第一表面(例如 前表面)上。3D图像传感器700可以通过获取对象的距离信息来执行第 一感测以检测对象的接近和第二感测以识别对象的姿势。3D图像传感器 700可以包括具有多个深度像素的感测单元710和光源单元740以发射 红外射线或近红外射线。
2D图像传感器800可以安装在移动设备600的第一表面上，并且 可以执行第三感测以获得物体的彩色图像信息。2D图像传感器800可以 包括具有多个彩色像素的第二感测单元810。
在图20中，3D图像传感器700和2D图像传感器800可以准备为 两个彼此分离的集成电路芯片。换句话说，移动设备600可以包括两个 感测模块。在这种情况下，深度像素和彩色像素可以构成彼此分离的两 个像素阵列。
移动设备600可以采用图1A至图1C中的移动设备100。
可穿戴设备900可以包括MST设备950。MST设备950可以采用 图1A至图1C、图11-12和图19中的MST设备200、200’、200”、200b 和200c的任一个。MST设备950可以是可以连接至可可穿戴设备900 并且与其断开的电子狗，或者可以嵌入到可穿戴设备900中。
图1A至图1C中的钱包应用105可以加载到移动没备600或者可穿 戴设备900中，握持所述可穿戴设备900靠近POS终端400，并且在移 动设备900上按下支付图标/按键。然后，包括与从MST设备950的电 感器所选的卡相关联的磁条数据在内的磁脉冲(或者磁脉动)由POS终 端中的磁条读取头来拾取，被转换为电脉冲，并且执行交易。
参考图1A至图11所述的MST设备950通过控制数据非传输时间 段的电感器电流，使得电感器电流按照至少一个恒定的斜率步进地增加 或减小，可以减小数据非传输时间段的功耗。因此，MST设备950可以 嵌入到具有有限电源的可穿戴设备中或者可以与所述可穿戴设备协同工 作。此外，如参考图12至图15所述的MST设备950可以在可再充电 电池中无线地充电，或者可以向外部传输无线功率。
各种示例实施例可以应用于各种移动设备和可穿戴设备以减小功 耗。
前述是对一些示例性实施例的说明，且不应被解释为对其的限制。 尽管描述了一些示例实施例，然而本领域技术人员应容易理解，可以在 不实质上脱离本发明构思的新颖教义和特征的前提下，能够在示例实施 例中进行多种修改。因此，所有这种修改旨在包括在如权利要求中限定 的本公开范围内。

Claims (19)

1.一种磁安全传输(MST)设备，包括：
第一电感器；
开关电路，连接至所述第一电感器；以及
控制电路，
所述控制电路配置为控制所述开关电路在数据传输时间段将所述第一电感器中的电流电平调节第一量，使得所述第一电感器在所述数据传输时间段期间发射包括第一幅度的磁脉冲，
所述控制电路配置为控制所述开关电路调节所述第一电感器中的电流电平，使得在数据非传输时间段的第一子时间段期间将所述第一电感器中的电流电平保持在恒定电平，在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间所述第一电感器中的电流电平以恒定斜率改变第二量，并且在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间所述第一电感器发射包括第二幅度的磁脉冲，
所述第二量小于所述第一量，
所述第一幅度大于与噪声电平相对应的阈值，以及
所述第二幅度小于所述阈值。
2.根据权利要求1所述的MST设备，其中，
所述控制电路配置为在第一值和第二值之间调节所述数据非传输时间段的时间间隔，以及
所述第一值不同于所述第二值。
3.根据权利要求1所述的MST设备，其中，
所述控制电路配置为控制所述开关电路在所述数据传输时间段期间以第一斜率调节所述电流电平，
所述控制电路配置为控制所述开关电路在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间以第二斜率调节所述电流电平，以及
所述第一斜率的幅度不同于所述第二斜率的幅度。
4.根据权利要求1所述的MST设备，其中，
所述控制电路配置为控制所述开关电路在所述数据非传输时间段的第一模式期间，按照第一步进模式将所述第一电感器的电流从第一电平减小至第二电平，
所述控制电路配置为控制所述开关电路在所述数据非传输时间段的第二模式期间，按照第二步进模式将所述第一电感器的电流从第三电平减小至第二电平，
所述数据非传输时间段的第一模式和第二模式彼此不同，
所述第一电感器的电流在第一电平下的方向与所述第一电感器的电流在第三电平下的方向相反，以及
所述第二电平在所述第一电平和所述第三电平之间。
5.根据权利要求4所述的MST设备，其中，
所述控制电路配置为控制所述开关电路在所述数据非传输时间段的第一模式期间，按照第三步进模式将所述第一电感器的电流从第二电平增加至第一电平，以及
所述控制电路配置为控制所述开关电路在所述数据非传输时间段的第二模式期间，按照第四步进模式将所述第一电感器的电流从第二电平增加至第三电平。
6.根据权利要求5所述的MST设备，其中，
所述控制电路在所述数据非传输时间段的第一模式期间配置为控制所述开关电路在按照第一步进模式减小所述第一电感器的电流之后按照第三步进模式增加所述第一电感器的电流；以及
所述控制电路在所述数据非传输时间段的第二模式期间配置为控制所述开关电路在按照第二步进模式减小所述第一电感器的电流之后按照第四步进模式增加所述第一电感器的电流。
7.根据权利要求5所述的MST设备，其中，
所述控制电路在所述数据非传输时间段的第一模式期间配置为控制所述开关电路在按照第一步进模式减小所述第一电感器的电流和按照第三步进模式增加所述第一电感器的电流之间的第一时间间隔期间，将所述第一电感器的电流保持为第二电平。
8.根据权利要求5所述的MST设备，其中，
所述控制电路在所述数据非传输时间段的第二模式期间配置为控制所述开关电路在按照第二步进模式减小所述第一电感器的电流和按照第四步进模式增加所述第一电感器的电流之间的第二时间间隔期间，将所述第一电感器的电流保持为第二电平。
9.根据权利要求1所述的MST设备，其中所述开关电路包括：
第一开关元件，连接在功率节点和第一节点之间，
第二开关元件，连接在所述第一节点和接地节点之间，
第三开关元件，连接在所述功率节点和第二节点之间，以及
第四开关元件，连接在所述第二节点和所述接地节点之间，
所述第一节点连接至所述第一电感器的第一端，并且所述第二节点连接至所述第一电感器的第二端。
10.根据权利要求9所述的MST设备，其中，
所述第一开关元件和所述第二开关元件彼此串联连接在所述功率节点和所述接地节点之间，以及
所述第三开关元件和所述第四开关元件彼此串联连接在所述功率节点和所述接地节点之间。
11.根据权利要求9所述的MST设备，其中，
所述第一开关元件和所述第三开关元件是NMOS晶体管，以及
所述第二开关元件和所述第四开关元件是PMOS晶体管。
12.根据权利要求9所述的MST设备，其中，
所述第一开关元件和所述第三开关元件是NMOS晶体管，以及
所述第二开关元件和所述第四开关元件是NMOS晶体管。
13.根据权利要求9所述的MST设备，其中，
所述第一开关元件和所述第三开关元件是PMOS晶体管，以及
所述第二开关元件和所述第四开关元件是PMOS晶体管。
14.根据权利要求1所述的MST设备，还包括：
第二电感器，连接至所述开关电路；以及
电容器，连接至所述开关电路和所述第二电感器的第一端，其中，
所述控制电路配置为控制所述开关电路在第一极性和第二极性之间改变所述第二电感器的极性，
所述第一极性与所述第二极性相反，
所述控制电路配置为基于使用所述开关电路将所述第二电感器设置为第二极性，在功率接收状态中操作所述第二电感器，以及
所述控制电路配置为基于使用所述开关电路将所述第二电感器设置为第一极性，在功率发射状态中操作所述第二电感器。
15.一种支付系统，包括：
根据权利要求1所述的MST设备；以及
耦接至所述MST设备的移动设备，其中，
所述移动设备包括：钱包应用，配置为将磁条数据发送至所述控制电路，所述控制电路配置为基于所述磁条数据控制所述开关电路调节所述第一电感器中的电流电平，以分别在多个数据传输时间段期间发射多个包括第一幅度的磁脉冲。
16.一种磁安全传输(MST)设备，包括：
开关电路，包括第一端口和第二端口，所述第一端口和所述第二端口配置为分别连接至所述MST设备外部的电感器的第一端和第二端；以及
控制电路，耦接至所述开关电路，
所述控制电路配置为如果所述电感器的第一端和第二端连接至所述开关电路的第一端口和第二端口，则控制所述开关电路调节所述电感器中的电流电平，
所述控制电路配置为控制所述开关电路将所述电感器中的电流电平调节第一量，使得在数据传输时间段期间所述电感器发射包括第一幅度的磁脉冲，
所述控制电路配置为控制所述开关电路调节所述电感器中的电流电平，使得在数据非传输时间段的第一子时间段期间将所述电感器中的电流电平保持在恒定电平，在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间所述电感器中的电流电平以恒定斜率改变第二量，并且在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间所述电感器发射包括第二幅度的磁脉冲，
所述第二量小于所述第一量，
所述第一幅度大于与噪声电平相对应的阈值，以及
所述第二幅度小于所述阈值。
17.根据权利要求16所述的MST设备，其中所述开关电路包括：
第一开关元件，连接在功率节点和第一节点之间，
第二开关元件，连接在所述第一节点和接地节点之间，
第三开关元件，连接在所述功率节点和第二节点之间，以及
第四开关元件，连接在所述第二节点和所述接地节点之间，
所述第一节点连接至所述第一端口，并且所述第二节点连接至所述第二端口。
18.一种磁安全传输(MST)设备，包括：
电感器；
开关电路，连接至所述电感器；以及
控制电路，连接至所述开关电路，
所述控制电路配置为控制所述开关电路将所述电感器中的电流电平调节第一量，使得所述电感器在数据传输时间段期间发射包括第一幅度的磁脉冲，
所述控制电路配置为控制所述开关电路调节所述电感器中的电流电平，使得在数据非传输时间段的第一子时间段期间将所述电感器中的电流电平保持在恒定电平，在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间所述电感器中的电流电平以恒定斜率改变第二量，并且在所述数据非传输时间段的第二子时间段期间所述电感器发射包括第二幅度的磁脉冲，
所述第二量小于所述第一量，
所述第一幅度大于与噪声电平相对应的阈值，以及
所述第二幅度小于所述阈值。
19.根据权利要求18所述的MST设备，其中所述开关电路包括：
第一开关元件，连接在功率节点和第一节点之间，
第二开关元件，连接在所述第一节点和接地节点之间，
第三开关元件，连接在所述功率节点和第二节点之间，以及
第四开关元件，连接在所述第二节点和所述接地节点之间，
所述第一节点连接至所述电感器的第一端，并且所述第二节点连接至所述电感器的第二端。
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