DE102016110012B4

DE102016110012B4 - Nahfeldkommunikationsschaltkreis

Info

Publication number: DE102016110012B4
Application number: DE102016110012.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Leutgeb; Franz Michael Darrer; Gerald Holweg
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2036-06-01
Also published as: CN107451645B; CN107451645A; US9960818B2; US20170346531A1; DE102016110012A1

Abstract

Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200), aufweisend:eine Antenne (202);eine mit der Antenne (202) gekoppelte Schaltkreislogik (212);einen mit der Antenne (202) gekoppelten Energiespeicher (216) ;einen mit der Antenne (202) gekoppelten Shunt-Steuerschaltkreis (210) zum Steuern einer mittels der Antenne (202) der Schaltkreislogik (212) bereitgestellten elektrischen ersten Betriebsspannung (U);wobei die Schaltkreislogik (212) derart eingerichtet ist, dass• in einem ersten Betriebsmodus die Schaltkreislogik (212) mittels der von der Antenne (202) bereitgestellten ersten Betriebsspannung (Ui) betrieben wird;• in einem zweiten Betriebsmodus die Schaltkreislogik (212) zumindest teilweise mittels einer von dem Energiespeicher (216) bereitgestellten zweiten Betriebsspannung betrieben wird, wobei die Schaltkreislogik (212) eingerichtet ist, den Shunt-Steuerschaltkreis (210) derart zu steuern, dass die von der Antenne (202) bereitgestellte erste Betriebsspannung (Ui) reduziert wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Nahfeldkommunikationsschaltkreis, ein Kommunikationsgerät und eine Chipkarte mit einem Nahfeldkommunikationsschaltkreis und ein Verfahren zum Betreiben eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises.
Nahfeldkommunikationsschaltkreise werden für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen verwendet. Beispiele sind der Einsatz von Nahfeldkommunikationsschaltkreisen in Identifikations- und Bezahlsystemen. Nahfeldkommunikationsschaltkreise werden auch im industriellen Umfeld, beispielsweise für Lösungen im Rahmen der sogenannten „Industrie 4.0“ oder „Internet of Things“, verwendet. Ein Nahfeldkommunikationsschaltkreis kann in einem breiten Spektrum für Steuerung, Regelung oder allgemein für Energie- und Datenübertragung verwendet werden.
Ein üblicher Nahfeldkommunikationsschaltkreis, beispielsweise ein RFID-Schaltkreis (engl. Radio-Frequency Identification), kann mittels elektromagnetischer Wellen und/oder Felder, beispielsweise per magnetischer Induktion, mit Energie versorgt werden. Dabei kann ein Nahfeldkommunikationsschaltkreis einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt sein, welches dem Nahfeldkommunikationsschaltkreis mehr Energie zur Verfügung stellt, als dieser benötigt. Hierdurch kann ein gebräuchlicher Nahfeldkommunikationsschaltkreis, beispielsweise aufgrund von Überhitzung, beschädigt werden.
Das Dokument DE 10 2004 039 649 A1 beschreibt ein Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers eines kontaktlosen Datenträgers. Hierbei wird der Ladevorgang erst nach Ablauf einer Zeitdauer gestartet.
Das Dokument DE 10 2008 009 813 A1 beschreibt einen Verfahren zum Senken eines Ruhestromverbrauchs einer inaktiven mit einer Spannungsquelle verbundenen Schaltung. Insbesondere kann während der Herstellung einer Chipkarte eine Batterie auf der Chipkarte von einem Schaltkreis der Chipkarte getrennt werden, so dass bei erhöhten Temperaturen, z.B. während einer Laminierung, die Batterie nicht unnötig entleert wird.
Eine Aufgabe ist es, einen verbesserten Nahfeldkommunikationsschaltkreis bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit einem Nahfeldkommunikationsschaltkreis, einen Kommunikationsgerät und einer Chipkarte mit einem Nahfeldkommunikationsschaltkreis gemäß der Ansprüche 1, 12 und 11 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Nahfeldkommunikationsschaltkreises wird mit den Merkmalen des Anspruchs 13 bereitgestellt.
Gemäß der Erfindung wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Nahfeldkommunikationsschaltkreis bereitgestellt, welcher eine Antenne, eine mit der Antenne gekoppelte Schaltkreislogik, einen mit der Antenne gekoppelten Energiespeicher und einen mit der Antenne gekoppelten Shunt-Steuerschaltkreis zum Steuern einer mittels der Antenne der Schaltkreislogik bereitgestellten elektrischen ersten Betriebsspannung aufweist. Die Schaltkreislogik ist derart eingerichtet, dass in einem ersten Betriebsmodus die Schaltkreislogik mittels der von der Antenne bereitgestellten ersten Betriebsspannung betrieben wird und, dass in einem zweiten Betriebsmodus die Schaltkreislogik zumindest teilweise mittels einer von dem Energiespeicher bereitgestellten zweiten Betriebsspannung betrieben wird, wobei die Schaltkreislogik eingerichtet ist, den Shunt-Steuerschaltkreis derart zu steuern, dass die von der Antenne bereitgestellte erste Betriebsspannung reduziert wird.
Anschaulich wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Nahfeldkommunikationsschaltkreis bereitgestellt, der eine Schaltkreislogik, beispielsweise realisiert als Chip, eine Antenne zum Übertragen von Daten und Energie, einen Energiespeicher und einen Shunt-Steuerschaltkreis aufweist. Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis kann in zumindest zwei Betriebsmodi betrieben werden. Einerseits kann, falls die Menge an Energie, welche mittels der Antenne empfangen wird, einen gewissen Wert nicht übersteigt, der Nahfeldkommunikationsschaltkreis oder Teile davon mit dieser Energie versorgt werden. Andererseits kann, falls mehr Energie zur Verfügung steht als der Nahfeldkommunikationsschaltkreis zum Betrieb benötigt, die mittels der Antenne empfangene und an Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises weitergeleitete Energie mittels des Shunt-Steuerschaltkreises reduziert werden. In einem solchen Fall kann die Schaltkreislogik mittels Energie aus dem Energiespeicher versorgt werden. So kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die Schaltkreislogik oder eine andere Komponente des Nahfeldkommunikationsschaltkreises nicht eine überschüssige Menge an Energie empfängt, welche die Schaltkreislogik nicht zum Betrieb benötigt, aber die Schaltkreislogik, beispielsweise aufgrund von Überhitzung, beschädigen kann.
Ferner ist die Schaltkreislogik eingerichtet, den Shunt-Steuerschaltkreis derart zu steuern, dass in dem ersten Betriebsmodus die von der Antenne bereitgestellte elektrische Energie zumindest teilweise dem Energiespeicher zugeführt wird zum Aufladen desselben mit der elektrischen Energie.
Beispielsweise kann so Energie, welche nicht für den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises benötigt wird, in dem Energiespeicher gespeichert werden und wird somit beispielsweise nicht aufgrund des elektrischen Widerstandes des Nahfeldkommunikationsschaltkreises in Wärme umgesetzt. Mit anderen Worten kann der Energiespeicher als ein zuschaltbarer elektrischer Verbraucher fungieren. Die in dem Energiespeicher gespeicherte Energie kann zu einem (zumindest teilweisen) Betrieb von einer oder mehreren Komponenten dienen, beispielsweise falls der Nahfeldkommunikationsschaltkreis in dem zweiten Betriebsmodus betrieben wird oder falls der Nahfeldkommunikationsschaltkreis keine oder für den Betrieb zu wenig Energie mittels der Antenne empfängt.
Ein Nahfeldkommunikationsschaltkreis kann mittels einer Antenne für eine Übertragung von Energie und/oder Daten gemäß einer Nahfeldkommunikationstechnologie, beispielsweise mittels elektromagnetischer Wellen und/oder mittels elektromagnetischer Felder, eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Übertragung von Energie und/oder Daten mittels magnetischer Induktion erfolgen.
Ein Nahfeldkommunikationsschaltkreis kann eine oder mehrere Komponenten aufweisen, beispielsweise eine Antenne, eine Schaltkreislogik, einen Energiespeicher und einen Shunt-Steuerschaltkreis. Ferner kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis auch weitere Komponenten, wie beispielsweise ein oder mehrere Schaltkreise und integrierte Schaltkreise, beispielsweise ein Filterschaltkreis oder ein Sicherheitselement (engl. Secure Element), aufweisen.
Eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises können miteinander integriert oder auch diskret vorliegen. Beispielsweise können alle Komponenten in einem Modul, beispielsweise in einem Chipkartenmodul, vorliegen. Ferner können die eine oder die mehreren Komponenten miteinander und untereinander, je nach Zweckmäßigkeit beliebig, elektrisch und/oder mechanisch gekoppelt sein. Eine oder mehrere Komponenten oder Teile davon können beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises, beispielsweise auf einem Halbleiter-Chip integriert, realisiert sein.
Eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises können für eine Betriebsspannung/Betriebsstrom beziehungsweise eine für den Betrieb benötigte Energie eingerichtet sein. Wird in den Nahfeldkommunikationsschaltkreis Energie eingekoppelt, so können sich eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises und/oder elektrische Verbindungen in und zwischen mehreren Komponenten aufgrund von elektrischen Widerstandsverlusten erwärmen. Eine Erwärmung tritt insbesondere auf, falls mehr Energie in den Nahfeldkommunikationsschaltkreis eingekoppelt wird, als dieser, beispielsweise als eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises, benötigen. Die von dem Nahfeldkommunikationsschaltkreis und/oder dessen eine oder mehrere Komponenten nicht benötigte, d.h. überschüssige, Energie kann vollständig oder zumindest teilweise aufgrund von elektrischen Widerstandsverlusten zu einer Temperaturerhöhung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises und/oder dessen Komponenten führen.
Eine solche Temperaturerhöhung kann eine oder mehrere Komponenten sowohl in ihrer Arbeitsweise beeinträchtigen, als auch diese Komponenten beschädigen. Eine solche Temperaturerhöhung kann auch die Umgebung beeinflussen. Eine solche Beeinträchtigung oder Beschädigung kann Schaltkreise in der Umgebung betreffen, beispielsweise falls der Nahfeldkommunikationsschaltkreis Teil oder Modul eines elektronischen Geräts ist. Beispielsweise ist ein integrierter Schaltkreis typischerweise nur bis zu einer Temperatur von ~110°C arbeitsfähig. Ferner kann eine solche Beeinträchtigung oder Beschädigung auch Material in der Umgebung betreffen, beispielsweise falls der Nahfeldkommunikationsschaltkreis in einem Material, beispielsweise einem Kunststoff, eingelassen ist oder in Umgebung diesen Materials angebracht ist, welches aufgrund einer entsprechenden Temperatur verformt oder beschädigt werden kann.
Eine Beeinträchtigung der Arbeitsweise, die Beschädigung einer Komponente des Nahfeldkommunikationsschaltkreises oder seiner Umgebung aufgrund einer Überhitzung kann mittels mehrerer Betriebsmodi entgegengetreten werden.
Anschaulich wird die an dem Nahfeldkommunikationsschaltkreis (beispielsweise an dem Chip) anliegende Spannung (U_c) reduziert (anders ausgedrückt die Spannung, die zwischen den Schnittstellen L_a und L_b anliegt). Reduzieren kann in diesem Fall ein teilweises oder vollständiges Reduzieren (anders ausgedrückt „Reduzieren auf 0“; d.h. anschaulich Blockieren) umfassen.
Beispielsweise kann der Shunt-Steuerschaltkreis auch eingerichtet sein, die Energiezufuhr/Betriebsspannung zu einer oder mehreren anderen Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises zu unterbinden oder zu reduzieren, beispielsweise um einen Prozentsatz oder auf einen festgelegten Wert. Dadurch kann verhindert werden, dass einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises mehr Energie zugeführt wird, als diese zu einem Betrieb benötigen, wodurch eine Überhitzung und damit eine Beeinflussung der Arbeitsweise oder eine Beschädigung erleiden können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Schaltkreislogik eingerichtet sein, den Shunt-Steuerschaltkreis derart zu steuern, dass in dem zweiten Betriebsmodus die erste Betriebsspannung gemäß einem vorgegebenen Timing verändert wird.
Beispielsweise kann der Shunt-Steuerschaltkreis periodisch und/oder abhängig von einem Ladungszustand des Energiespeichers eine Reduzierung der ersten Betriebsspannung aufheben oder die Reduzierung vermindern, so dass der Energiespeicher für eine Zeitdauer wieder aufgeladen werden kann. Ferner kann so beispielsweise mittels der Schaltkreislogik überprüft werden, ob die mittels der Antenne eingekoppelte Energie/Betriebsspannung (weiterhin) einen Schwellenwert übersteigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Schaltkreislogik eingerichtet sein, einen Teil der von der Antenne bereitgestellten ersten Betriebsspannung an den Energiespeicheranzulegen, wenn eine erste Schaltbedingung erfüllt ist.
Eine erste Schaltbedingung kann beispielsweise sein, dass mittels der Antenne mehr Energie empfangen wird, als eine oder mehrere Komponenten (beispielsweise außer dem Energiespeicher) für einen Betrieb benötigen. Eine Schaltbedingung kann beispielsweise auf einem Schwellenwert oder einem Prozentsatz basieren. Die Schaltkreislogik kann beispielsweise für einen Vergleich von Referenzwerten zu momentan anliegenden Spannungen/Strömen eingerichtet sein. Der Energiespeicher kann somit mit Energie aufgeladen werden, welche ansonsten aufgrund des elektrischen Widerstands von einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises in eine Temperaturerhöhung umgesetzt werden könnte.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Schaltkreislogik eingerichtet sein, von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umzuschalten, wenn eine zweite Schaltbedingung erfüllt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Schaltbedingung erfüllt sein, wenn/falls eine vorgegebene Temperatur des Nahfeldkommunikationsschaltkreises oder einer Umgebung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises erreicht oder überschritten wird und/oder wenn die erste Betriebsspannung einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Eine zweite Schaltbedingung kann beispielsweise sein, dass mittels der Antenne mehr Energie eingekoppelt wird, als ein oder mehrere Komponenten oder Teile derer des Nahfeldkommunikationsschaltkreises benötigen und der Energiespeicher voll aufgeladen ist oder zumindest ein Teil der Energie, beispielsweise aufgrund des Innenwiderstandes des Energiespeichers, nicht zum Aufladen des Energiespeichers verwendet werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Energiespeicher mindestens einen Akkumulator aufweisen.
Beispielsweise kann der Akkumulator Energie in chemischer Form speichern und so, beispielsweise verglichen mit einem Kondensator, eine vergleichsweise lange Speicherdauer gewährleisten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Energiespeicher mindestens einen Kondensator aufweisen.
Ein Kondensator kann, verglichen mit einem Akkumulator, eine vergleichsweise kurze Reaktionszeit aufweisen, um auf Schwankung der Energieversorgung/einer Betriebsspannung reagieren zu können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können ein oder mehrere Kondensatoren und/oder ein oder mehrere Akkumulatoren kombiniert als ein Energiespeicher dienen, um sowohl eine lange Speicherdauer von Energie als auch eine schnelle Reaktionszeit zu gewährleisten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis gemäß dem Nahfeldkommunikationsstandard ISO/IEC 14443 und/oder gemäß dem Nahfeldkommunikationsstandard ISO/IEC 15693 und/oder gemäß dem Nahfeldkommunikationsstandard ISO/IEC 18092 eingerichtet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Chipkarte einen Chipkartenkörper und einen in den Chipkartenkörper eingebetteten Nahfeldkommunikationsschaltkreis aufweisen.
Beispielsweise kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis zumindest teilweise Teil eines Chipkartenmoduls sein. Aufgrund der Konfiguration und Betriebsmodi des Nahfeldkommunikationsschaltkreises kann beispielsweise gewährleistet werden, dass einerseits die Chipkarte und die Umgebung der Chipkarte, beispielsweise eine Hülle/Aufbewahrungsvorrichtung oder ein Lesegerät oder ein oder mehrere Materialien der Chipkarte nicht aufgrund einer Überhitzung verformt/beschädigt oder in ihrer Funktionsweise beeinträchtigt werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Kommunikationsgerät einen Nahfeldkommunikationsschaltkreis aufweisen. Ferner kann das Kommunikationsgerät einen mit dem Nahfeldkommunikationsschaltkreis gekoppelten weiteren Schaltkreis aufweisen, wobei der Nahfeldkommunikationsschaltkreis eingerichtet sein kann, in den zweiten Betriebsmodus zu schalten, falls die Temperatur des weiteren Schaltkreises einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder übersteigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Nahfeldkommunikationsschaltkreis eine Antenne, eine mit der Antenne gekoppelte Schaltkreislogik, einen mit der Antenne gekoppelten Energiespeicher und einen mit der Antenne gekoppelten Shunt-Steuerschaltkreis zum Steuern einer mittels der Antenne der Schaltkreislogik bereitgestellten elektrischen ersten Betriebsspannung aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist ein Verfahren zum Betreiben eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises bereitgestellt, wobei der Nahfeldkommunikationsschaltkreis aufweist: eine Antenne; eine mit der Antenne gekoppelte Schaltkreislogik; einen mit der Antenne gekoppelten Energiespeicher; einen mit der Antenne gekoppelten Shunt-Steuerschaltkreis zum Steuern einer mittels der Antenne der Schaltkreislogik bereitgestellten elektrischen ersten Betriebsspannung; wobei das Verfahren aufweist: Betreiben der Schaltkreislogik in einem ersten Betriebsmodus mittels der von der Antenne bereitgestellten ersten Betriebsspannung; und Betreiben der Schaltkreislogik in einem zweiten Betriebsmodus zumindest teilweise mittels einer von dem Energiespeicher bereitgestellten zweiten Betriebsspannung, wobei die Schaltkreislogik den Shunt-Steuerschaltkreis derart steuert, dass in dem zweiten Betriebsmodus die von der Antenne bereitgestellte erste Betriebsspannung reduziert wird.
Das Verfahren zum Betreiben des Nahfeldkommunikationsschaltkreises kann das Betreiben der Schaltkreislogik in einem ersten Betriebsmodus mittels der von der Antenne bereitgestellten ersten Betriebsspannung aufweisen. Ferner kann die Schaltkreislogik den Shunt-Steuerschaltkreis derart steuern, dass in dem ersten Betriebsmodus die von der Antenne bereitgestellte erste Betriebsspannung zum Teil an den Energiespeicher angelegt wird zum Aufladen desselben mit elektrischer Energie.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren aufweisen, dass die Schaltkreislogik den Shunt-Steuerschaltkreis derart steuert, dass in dem zweiten Betriebsmodus die erste Betriebsspannung gemäß einem vorgegebenen Timing verändert wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren aufweisen, dass die Schaltkreislogik einen Teil der von der Antenne bereitgestellten ersten Betriebsspannung an den Energiespeicher anlegt, wenn eine erste Schaltbedingung erfüllt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren aufweisen, dass die erste Schaltbedingung erfüllt ist, wenn die erste Betriebsspannung einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und/oder wenn ein Ladezustand des Energiespeichers einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder unterschreitet.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren aufweisen, dass die Schaltkreislogik von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umschaltet, wenn eine zweite Schaltbedingung erfüllt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren aufweisen, dass die zweite Schaltbedingung erfüllt ist, wenn eine vorgegebene Temperatur des Nahfeldkommunikationsschaltkreises oder einer Umgebung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises erreicht oder überschritten wird und/oder wenn die erste Betriebsspannung einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 ein Ausführungsbeispiel eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises;
3A ein Ausführungsbeispiel einer Chipkarte mit einem Nahfeldkommunikationsschaltkreis;
3B ein Ausführungsbeispiel eines Kommunikationsgeräts mit einem Nahfeldkommunikationsschaltkreis;
4 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Aspekt der Offenbarung darin gesehen werden, dass mittels mehrerer Betriebsmodi einerseits mittels einer Antenne empfangene Energie, welche nicht zu einem Betrieb des Nahfeldkommunikationsschaltkreises benötigt wird, zu einer weiteren Verwendung gespeichert wird, anstatt aufgrund des elektrischen Widerstands des Nahfeldkommunikationsschaltkreises in einer Temperaturerhöhung zu resultieren. Ferner kann ein weiterer Aspekt der Offenbarung darin gesehen werden, dass mittels mehrerer Betriebsmodi der Nahfeldkommunikationsschaltkreis dadurch vor einer Überhitzung/Beschädigung bewahrt wird, falls eine entsprechende Menge an Energie mittels der Antenne empfangen wird, dass der Shunt-Steuerschaltkreis die Zufuhr dieser Energie zu einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises reduzieren oder ganz blockieren kann. In diesem Fall können eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises mittels Energie aus dem Energiespeicher betrieben werden.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 weist eine Antenne 102 auf, welche an eine Schaltkreislogik 104 elektrisch gekoppelt ist. Ferner weist der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 einen Energiespeicher 106 und einen Shunt-Steuerschaltkreis 108 auf, welche jeweils mit der Antenne 102 elektrisch gekoppelt sind.
Eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 können direkt miteinander gekoppelt sein, d.h. dass eine Kommunikation von Daten und/oder Energie zwischen zumindest zwei Komponenten nicht von einer weiteren Komponente empfangen/verarbeitet/(zumindest teilweise) blockiert oder weitergleitet wird und/oder zumindest zwei Komponenten können indirekt miteinander gekoppelt sein, d.h. dass eine Kommunikation von Daten und/oder Energie zwischen zumindest zwei Komponenten von einer weiteren Komponente, welche zwischen den zumindest zwei Komponenten geschaltet ist, empfangen/verarbeitet/(zumindest teilweise) blockiert oder weitergleitet wird. Entsprechend kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine oder mehrere elektrische Kopplungen von verschiedenen Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 von den in 1 schematisch dargestellten Kopplungen abweichen.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 kann für eine Daten- und/oder Energieübertragung gemäß einer NahfeldKommunikationstechnologie (engl. „Near-Field Communication“, NFC) eingerichtet sein. Beispielsweise kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 ein RFID-Schaltkreis (engl. „Radio-Frequency IDentification“) sein. Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 kann für eine oder mehrere Frequenzen oder Frequenzbereiche, wie beispielsweise 10 MHz, 13,56 MHz, 149 MHz, 401 bis 406 MHz, 430 bis 440 MHz, 863 bis 870 MHz und 2,4 GHz, ausgelegt sein. Energie- und/oder Datenübertragung kann beispielsweise mittels induktiver und/oder kapazitiver Kopplung und/oder mittels elektromagnetischer Wellen erfolgen. Eine NahfeldKommunikationstechnologie kann für Daten- und Energieübertragung mit kurzen Reichweiten („proximity“ oder „Near-Field-Communication“), beispielsweise wenige Zentimeter, oder längere Reichweiten („long range“) ausgelegt sein.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 kann in einer Anordnung oder einem System beispielsweise von einem Lesegerät ausgelesen werden beziehungsweise mit einer anderen Vorrichtung kommunizieren. Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 kann sowohl ein fester Bestandteil einer Vorrichtung/Systems, beispielsweise eines Kommunikationsgeräts, als auch ein nachgerüstetes Teil sein. Beispielsweise kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 Teil einer Chipkarte, beispielsweise gemäß ISO/IEC 14443 und/oder gemäß ISO/IEC 15693 und/oder gemäß ISO/IEC 18092, sein oder Teil/Modul eines tragbaren Computers/Telefons. Eine/mehrere/Teile von oder alle Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 können miteinander integriert in einem oder mehreren Bauteilen vorliegen, beispielsweise in Form eines integrierten Schaltkreises.
Anwendungen für den Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 können beispielsweise Eintritts- und Ticketsysteme, Bezahlmethoden, Vorrichtung zur Identifizierung oder Authentifizierung, kryptografische Verfahren oder Vernetzung von Vorrichtungen, beispielsweise im Rahmen des sogenannten „Internet der Dinge“ (engl. Internet of Things), Logistik und/oder Teil einer Smartcard/Smartphones sein.
Die mindestens eine Antenne 102 kann beispielsweise mittels der geometrischen Form von elektrischen Leitern für einen elektromagnetischen Frequenzbereich ausgelegt sein. Beispielsweise kann die Antenne als Spule zur Kopplung von elektromagnetischen Feldern und/oder Wellen (beispielsweise mittels magnetischer Induktion bei „proximity“ bzw. „NFC“ Anwendungen) oder als Dipol zur Kopplung von elektromagnetischen Wellen (beispielsweise bei „long range“ Anwendungen) ausgelegt sein.
Der Shunt-Steuerschaltkreis 108 kann beispielsweise einen Schalter, einen Transistor oder eine Flip-Flop-Schaltung und/oder ein oder mehrere (schaltbare) elektrische Widerstände aufweisen. Der Shunt-Steuerschaltkreis 108 kann zumindest teilweise als eine schaltbare elektrische Verbindung, beispielsweise in Funktion eines Kurzschlusses, vorliegen. Der Shunt-Steuerschaltkreis 108 kann eingerichtet sein, eine oder mehrere elektrische Spannungen/Ströme an/durch eine oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 zu reduzieren, beispielsweise zu blockieren. Ein oder mehrere elektrische Leiter des Shunt-Steuerschaltkreises 108 können für eine Wärmeentwicklung, beispielsweise aufgrund eines Spannungsabfalls an einem elektrischen Widerstand des Leiters, ausgelegt sein. So kann das Material, welches ein oder mehrere Leiter des Shunt-Steuerschaltkreises 108 zumindest teilweise aufweisen, sich von einem oder mehreren Materialien unterschieden, welches beispielsweise andere elektrische Verbindung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 aufweisen. Beispielsweise können ein oder mehrere Leiter des Shunt-Steuerschaltkreises 108 eine gegenüber anderen elektrischen Verbindungen des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 andere geometrische Eigenschaft, beispielsweise einen größeren Querschnitt, aufweisen.
Der Energiespeicher 106 kann eingerichtet sein, Energie permanent oder für eine Zeitdauer zu speichern. Der Energiespeicher 106 kann eine oder mehrere Batterien, beispielsweise eine gedruckte Batterie, Akkumulatoren oder ein oder mehrere Kondensatoren aufweisen. Der Energiespeicher 106 kann eine Kombination von verschiedenen Elementen, wie beispielsweise eine Kombination von ein oder mehreren Akkumulatoren und ein oder mehreren Kondensatoren aufweisen. Der Energiespeicher 106 kann eingerichtet sein, mittels Energie, welche von der Antenne 102 empfangen wurde, aufgeladen zu werden und Energie an eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 abzugeben.
Die Schaltkreislogik 104 kann einen oder mehrere Schaltkreise, beispielsweise einen oder mehrere integrierte Schaltkreise aufweisen. Die Schaltkreislogik kann zumindest teilweise in Form eines oder mehrerer (Halbleiter-)Chips vorliegen. Die Schaltkreislogik 104 kann einen flüchtigen und/oder nicht flüchtigen Datenspeicher aufweisen oder damit verbunden sein. Der Datenspeicher kann eingerichtet sein, Daten über Schaltbedingungen/Steuerinformationen, wie ein oder mehrere Temperatur-, Strom- und Spannungswerte oder allgemein Schwellenwerte zu speichern. Die Schaltkreislogik 104 kann Teil sein oder verbunden sein mit einem (beispielsweise integrierten) Schaltkreis, welcher eingerichtet sein kann, die mittels der Antenne 102 empfangenen Daten zu empfangen und zu verarbeiten.
Die Schaltkreislogik 104 kann mittels der Antenne 102 mit einer ersten Betriebsspannung oder mittels des Energiespeichers 106 mit einer zweiten Betriebsspannung zumindest zeitweise versorgt werden. Die Schaltkreislogik 104 kann auch, beispielsweise bei einem vergleichsweise schwachen von der Antenne empfangenen elektromagnetischen Feld, sowohl mit der ersten als auch der zweiten Betriebsspannung versorgt werden. Die Schaltkreislogik kann mittels des Shunt-Steuerschaltkreises 108 eingerichtet sein, eine oder mehrere Betriebsspannungen/Energiezufuhren zu einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 zu steuern.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 kann in mehreren Betriebsmodi betrieben werden. Beispielsweise kann die Schaltkreislogik 104 eingerichtet sein, die Betriebsmodi des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 zu wechseln bzw. einen Wechsel zu steuern.
In einem Betriebsmodus, falls keine Energie mittels der Antenne empfangen wird und/oder zu wenig Energie für den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 mittels der Antenne empfangen wird, kann, beispielsweise gesteuert von der Schaltkreislogik 104, der Energiespeicher 106 dazu eingerichtet sein, eine oder mehrere Komponenten oder Teile einer oder mehrerer Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 mit Energie zu versorgen. Beispielsweise kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 so aktiv bleiben, während dieser auf ein Signal eines anderes Geräts, beispielsweise eines anderen Nahfeldkommunikationsgeräts wie ein Lesegerät wartet oder der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 kann mittels der Energie des Energiespeichers ein anderes Nahfeldkommunikationsgerät anweisen eine Energieversorgung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 zu gewährleisten. In diesen Betriebsmodus kann beispielsweise gewechselt werden, falls die mittels der Antenne 102 empfangene Energie einen Schwellenwert unterschreitet.
Falls keine Energie mittels der Antenne empfangen wird und/oder zu wenig Energie für den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 mittels der Antenne 102 empfangen wird, kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 auch in einen Ruhe/Schlafmodus versetzt sein/werden.
In einem Betriebsmodus, falls Energie mittels der Antenne empfangen wird, welche ausreicht eine oder mehrere Komponenten oder Teile von einer oder mehrerer Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 zu betreiben, können diese eine oder mehrere Komponenten mittels dieser Energie betrieben werden. In diesen Betriebsmodus kann beispielsweise gewechselt werden, falls die mittels der Antenne 102 empfangene Energie einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet oder falls sich die mittels der Antenne 102 empfangene Menge an Energie in einem festgelegten Bereich befindet.
In einem Betriebsmodus, falls mehr Energie mittels der Antenne empfangen wird, als ausreichend für den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten oder Teilen von einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 ist, kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 eingerichtet sein, die empfangene Energie zumindest teilweise in dem Energiespeicher 106 zu speichern. Beispielsweise kann dadurch verhindert werden, dass eine überschüssige Energie zumindest teilweise in Wärme, beispielsweise in Form von Wärmeentwicklung an einem elektrischen Widerstand, umgewandelt wird. Außerdem kann so gespeicherte Energie, beispielsweise für einen anderen Betriebsmodus des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 für das Betreiben einer oder mehrerer Komponenten (bzw. eines oder mehrere Teile von einer oder mehreren Komponenten) verwendet werden. In diesen Betriebsmodus kann beispielsweise gewechselt werden, falls die mittels der Antenne 102 empfangene Energie einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet oder falls sich die mittels der Antenne 102 empfangene Menge an Energie in einem festgelegten Bereich befindet.
In einem Betriebsmodus, falls mehr Energie mittels der Antenne empfangen wird, als ausreichend für den Betrieb von einer oder mehreren Komponenten oder Teilen von einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 ist, kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 eingerichtet sein, die Energiezufuhr zu einer oder mehreren Komponenten zu reduzieren oder zu blockieren. Beispielsweise kann die Schaltkreislogik eingerichtet sein, den Shunt-Steuerschaltkreis 108 derart zu steuern, dass die von der Antenne 102 empfangene Energie ganz oder teilweise nicht ein oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 erreicht. In diesen Betriebsmodus kann beispielsweise gewechselt werden, falls die mittels der Antenne 102 empfangene Energie einen Schwellenwert erreicht oder überschreitet oder falls sich die mittels der Antenne 102 empfangene Menge an Energie in einem festgelegten Bereich befindet.
Beispielsweise kann ein Betriebsmodus dazu eingerichtet sein, den Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 vor einer Temperaturerhöhung oder einer Temperaturerhöhung der Umgebung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 zu schützen. Beispielsweise kann eine derartige Menge an Energie, beispielsweise eine derart hohe erste Betriebsspannung, von der Antenne 102 empfangen werden, dass der Energiespeicher, beispielsweise aufgrund eines Innenwiderstands des Energiespeichers, die Energie nicht oder nur teilweise, zum Beispiel einhergehend mit einer Wärmeentwicklung, speichern kann. In diesem Betriebsmodus können eine oder mehrere Komponenten oder Teile von einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 mittels Energie, welche der Energiespeicher 106 bereitstellen kann, betrieben werden.
Die beschriebenen Betriebsmodi können zumindest teilweise zu einem oder mehreren Betriebsmodi kombiniert werden. Ferner können für das Eintreten in, das Aufrechterhalten und/oder das Verlassen beziehungsweise den Wechsel eines Betriebsmodus in einen anderen Betriebsmodus verschiedene Schaltbedingungen existieren. Beispielsweise kann in einem Datenspeicher, welcher mit der Schaltlogik 104 verbunden oder Teil dieser ist, ein oder mehrere Werte, z.B. Schwellenwerte oder Wertebereiche, gespeichert sein. Diese Werte können mit momentanen, beispielsweise mittels Sensoren ermittelten Werten, beispielsweise einer Spannung oder einer Temperatur, verglichen werden. Je nach dem Ergebnis des Vergleichs kann die Schaltlogik 104 eingerichtet sein, das Aufrechterhalten oder den Wechsel eines Betriebsmodus durchzuführen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 ferner ein oder mehrere Sensoren oder Schaltkreise, welche eine Sensor-artige Funktion erfüllen können, aufweisen, um elektrische Spannungen/Ströme/Energie und/oder Temperaturen zu ermitteln oder zumindest abzuschätzen. Beispielsweise kann die Schaltkreislogik 104 eingerichtet sein, anhand eines oder mehrerer solcher ermittelten Werte, einen Betriebsmodus des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 zu wechseln oder zu steuern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 einen Sicherheitsschaltkreis, beispielsweise ein Secure Element aufweisen. Ein Sicherheitsschaltkreis kann zum Bereitstellen eines oder mehrerer Sicherheitsdienste eingerichtet sein, und dabei zum Durchführen eines oder mehrerer kryptografischer Verfahren. Beispiele solcher kryptografischen Verfahren sind symmetrische (beispielsweise AES oder DES) oder asymmetrische Verschlüsselungsverfahren (beispielsweise RSA), Verfahren zur digitalen Unterschrift oder kryptografische Hash-Verfahren (beispielsweise MD2 oder MD5). Mittels der verschiedenen Betriebsmodi und eines einhergehenden Überspannungs- und/oder Temperaturschutzes können eine oder mehrere Sicherheitsfunktionen des Sicherheitsschaltkreises gewährleistet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 zumindest einen FilterSchaltkreis und/oder zumindest einen Verstärker-Schaltkreis aufweisen. Diese können eingerichtet sein, Störeinflüsse (beispielsweise aufgrund einer kontaktlosen Daten- und/oder Energieübertragung), zu beseitigen und/oder Signale zu verstärken, um eine Datenübertragung zu gewährleisten. Eine erhöhte Temperatur/Überhitzung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 kann beispielsweise die Funktionsweise eines Filter- oder Verstärkerschaltkreises derart beeinträchtigen, dass eine Datenübertragung gestört wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 100 einen Antennenabstimm-Schaltkreis aufweisen, welcher eingerichtet sein kann, eine oder mehrere Kommunikationsfrequenzen des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 und die Güte einer Daten- und/oder Energieübertragung mittels des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 abzustimmen. Eine erhöhte Temperatur/Überhitzung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 100 kann beispielsweise die Funktionsweise einen Antennenabstimm-Schaltkreis derart beeinträchtigen, dass eine Zielfrequenz nicht mehr (zuverlässig) abgestimmt werden kann.
2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises 200.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 200 kann eine Antenne 202 aufweisen. Die Antenne 202 kann, wie hier als Ersatzschaltbild dargestellt, eine Induktivität 204 und einen elektrischen Widerstand 206 aufweisen. Mittels elektromagnetischer Wellen und/oder Felder, beispielsweise mittels magnetischer Induktion, kann eine erste Betriebsspannung U_c in der Antenne 202 induziert werden. Die Antenne 202 kann mittels den Schnittstellen L_a und L_b an eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 200 gekoppelt sein und so beispielsweise der einen oder den mehreren Komponenten elektrischem Strom/Spannung/Energie, beispielsweise die erste Betriebsspannung U_c , bereitstellen. Die erste Betriebsspannung liegt zwischen den Schnittstellen L_a und L_b an. Weiterhin ist eine Spannungsquelle 218 dargestellt, welche eine Spannung U_i bereitstellt, aus welcher die erste Betriebsspannung U_c gebildet wird.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 200 kann einen Kondensator 208 aufweisen. Der Kondensator 208 kann, beispielsweise in Zusammenhang mit der Induktivität 204 und dem elektrischen Widerstand 206 der Antenne 202 einen elektrischen Schwingkreis bilden. Mittels des Wertes der Induktivität 204 und der Kapazität des Kondensators 208 kann der Schwingkreis auf eine Zielfrequenz abgestimmt werden.
Die erste Betriebsspannung U_c kann mittels der beiden Schnittstellen L_a und L_b an einem Shunt-Steuerschaltkreis 210, einer Schaltlogik 212 und einem Energiespeicher 216 anliegen. Ferner kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 200 einen Schalter 214 aufweisen, welcher beispielsweise in der Schaltlogik 212 integriert/Bestandteil der Schaltlogik 212 sein kann.
Der Shunt-Steuerschaltkreis 210 kann dazu eingerichtet sein, die Antenne 202 beziehungsweise den mit der Antenne 202 und dem Kondensator 208 gebildeten Schwingkreis kurz zu schließen. Beispielsweise kann der Shunt-Steuerschaltkreis 210 auch anstatt eines Kurzschließens einen elektrischen Widerstand, beispielsweise je nach Erfordernis verschiedene elektrische Widerstände zu dem Kondensator 208 parallel schalten, beispielsweise gesteuert mittels der Schaltlogik 212. Dadurch kann der Shunt-Steuerschaltkreis 210 eine Energiezufuhr zu einer oder mehreren Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 200 steuern, beispielsweise reduzieren oder vollständig blockieren. Der Shunt-Steuerschaltkreis 210 kann eingerichtet sein, die an ihm abfallende elektrische Spannung und/oder den durch ihn hindurch fließenden Strom zu ermitteln oder abzuschätzen. Mit anderen Worten ausgedrückt, kann der Shunt-Steuerschaltkreis 210 für die Schaltlogik 212 einen Sensor darzustellen.
Die Schaltlogik 212 oder ein mit der Schaltlogik 212 gekoppelter (beispielsweise integrierter) Schaltkreis kann mittels der Antenne 202 für eine Datenübertragung gemäß einer Nahfeldkommunikationstechnologie eingerichtet sein. Die Schaltlogik 212 kann den Shunt-Steuerschaltkreis 210 steuern und/oder regeln und beispielsweise Informationen über Spannungswerte von diesem beziehen. Ferner kann die Schaltlogik 212 den Schalter 214 steuern.
Der Schalter 214 kann eingerichtet sein, den elektrischen Strom zu dem Energiespeicher 216 zu unterbrechen. So kann der Schalter 214 ein Aufladen des Energiespeichers 216 und/oder eine Abgabe von Energie des Energiespeichers 216 steuern. Der Schalter 214 kann eine Komponente der Schaltlogik 212 sein oder alternativ beispielsweise zwischen der Schaltlogik 212 und dem Shunt-Steuerschaltkreis 210 (als separate Komponente) angebracht sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 200 mehrere Schalter aufweisen, welche eingerichtet sein können, jeweils eine oder mehrere Komponenten des Nahfeldkommunikationsschaltkreises 200 jeweils von einer Energiezuführung, beispielsweise von der Antenne 202 und/oder dem Energiespeicher 216 zu trennen oder zu dieser zuzuschalten. Ein oder mehrere, beispielsweise alle, solcher Schalter können von der Schaltlogik 212 gesteuert sein.
Der Energiespeicher 216 kann beispielsweise ein oder mehrere Kondensatoren und/oder Akkumulatoren, beispielsweise auch Kombinationen davon, beispielsweise Kombinationen mit verschiedene Energie-Auflade- und Energie-Abgabe-Charakteristika und Kapazitäten, aufweisen.
Der Energiespeicher 216 und/oder der Schalter 214 können von der Schaltlogik 212 gesteuert und/oder geregelt sein. Beispielsweise kann der Energiespeicher 216 der Schaltlogik 212, beispielsweise auf Anfrage der Schaltlogik 212, eine Information über den Ladezustand des Energiespeichers 216 übermitteln.
3A zeigt schematische eine Chipkarte 300 mit einem Nahfeldkommunikationsschaltkreis 304.
Die Chipkarte 300 kann einen Chipkartenkörper 302 und den Nahfeldkommunikationsschaltkreis 304 aufweisen.
Beispielsweise ist der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 304 ganz oder teilweise in einem Chipkartenmodul integriert, der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 304 kann beispielsweise für einen Lese-Schreib-Modus und/oder einen Peer-to-Peer-Modus und/oder einen Kartenemulationsmodus beziehungsweise Kombinationen der Modi ausgelegt sein. Beispielsweise kann der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 304 mit einem oder mehreren der oben beschriebenen Betriebsmodi betrieben werden und so beispielsweise auch den Chipkartenkörper 302 vor einer Verformung aufgrund einer Temperaturentwicklung schützen.
3B zeigt schematisch ein Kommunikationsgerät 350 mit einem Nahfeldkommunikationsschaltkreis 352.
Das Kommunikationsgerät 350 kann sowohl den Nahfeldkommunikationsschaltkreis 352 als auch einen weiteren Schaltkreis 354 aufweisen. Der weitere Schaltkreis 354 kann mit dem Nahfeldkommunikationsschaltkreis 352 gekoppelt sein oder nicht gekoppelt sein. Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 352 kann eingerichtet sein, eine Information über die Temperatur, beispielsweise mittels eines Sensors in dem weiteren Schaltkreis 354 oder in dem Nahfeldkommunikationsschaltkreis 352, zu ermitteln.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Kommunikationsgerät beispielsweise ein tragbares Gerät mit Mikroprozessoren, beispielsweise Applikationsprozessoren, sein. Beispiele sind mobile Telefone, Smartphones, PDAs, Tablet-Computer, Notebooks, Laptops, Ultrabooks, Klein- und Kleinstcomputer, Smartwatches, Wearables (in Textilien eingebettete Elektronik), Datenbrillen und sonstige Geräte, welche unter die Kategorien „Augmented Reality“ und „Virtual Reality“ fallen.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 352 kann eingerichtet sein, Komponenten des Kommunikationsgeräts 350, beispielsweise einen Akkumulator eines Smartphones, vor einer Temperaturerhöhung zu schützen.
4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises 400.
Das Verfahren kann, wie in den Blöcken 402 und 404 beschrieben, aufweisen, dass der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 400 in zumindest zwei verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden kann. Der Doppelpfeil zwischen den Blöcken 402 und 404 soll ausdrücken, dass die Betriebsmodi wechseln können.
Der Nahfeldkommunikationsschaltkreis 400 kann eine Antenne, eine mit der Antenne gekoppelten Schaltkreislogik, einen mit der Antenne gekoppelten Energiespeicher und einen mit der Antenne gekoppelten Shunt-Steuerschaltkreis zum Steuern einer mittels der Antenne der Schaltkreislogik bereitgestellten elektrischen ersten Betriebsspannung aufweisen.
Das Verfahren kann das Betreiben der Schaltkreislogik in einem ersten Betriebsmodus mittels der von der Antenne bereitgestellten ersten Betriebsspannung aufweisen. Ferner kann das Verfahren das Betreiben der Schaltkreislogik in einem zweiten Betriebsmodus zumindest teilweise mittels einer von dem Energiespeicher bereitgestellten zweiten Betriebsspannung aufweisen.

Claims

Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200), aufweisend: eine Antenne (202); eine mit der Antenne (202) gekoppelte Schaltkreislogik (212); einen mit der Antenne (202) gekoppelten Energiespeicher (216) ; einen mit der Antenne (202) gekoppelten Shunt-Steuerschaltkreis (210) zum Steuern einer mittels der Antenne (202) der Schaltkreislogik (212) bereitgestellten elektrischen ersten Betriebsspannung (U_i); wobei die Schaltkreislogik (212) derart eingerichtet ist, dass • in einem ersten Betriebsmodus die Schaltkreislogik (212) mittels der von der Antenne (202) bereitgestellten ersten Betriebsspannung (Ui) betrieben wird; • in einem zweiten Betriebsmodus die Schaltkreislogik (212) zumindest teilweise mittels einer von dem Energiespeicher (216) bereitgestellten zweiten Betriebsspannung betrieben wird, wobei die Schaltkreislogik (212) eingerichtet ist, den Shunt-Steuerschaltkreis (210) derart zu steuern, dass die von der Antenne (202) bereitgestellte erste Betriebsspannung (Ui) reduziert wird.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß Anspruch 1, wobei die Schaltkreislogik (212) eingerichtet ist, den Shunt-Steuerschaltkreis (210) derart zu steuern, dass in dem zweiten Betriebsmodus die erste Betriebsspannung (Ui) gemäß einem vorgegebenen Timing verändert wird.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Schaltkreislogik (212) eingerichtet ist, den Shunt-Steuerschaltkreis (210) derart zu steuern, dass in dem ersten Betriebsmodus ein Teil der von der Antenne (210) bereitgestellten ersten Betriebsspannung (Ui) an den Energiespeicher (216) angelegt wird zum Aufladen desselben mit elektrischer Energie.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß Anspruch 3, wobei die Schaltkreislogik (212) eingerichtet ist, einen Teil der von der Antenne (202) bereitgestellten ersten Betriebsspannung (Ui) an den Energiespeicher (216) anzulegen, wenn eine erste Schaltbedingung erfüllt ist.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß Anspruch 4, wobei die erste Schaltbedingung erfüllt ist, wenn die erste Betriebsspannung (Ui) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und/oder wenn ein Ladezustand des Energiespeichers (216) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder unterschreitet.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schaltkreislogik (212) eingerichtet ist, von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umzuschalten, wenn eine zweite Schaltbedingung erfüllt ist.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß Anspruch 6, wobei die zweite Schaltbedingung erfüllt ist, wenn eine vorgegebene Temperatur des Nahfeldkommunikationsschaltkreises (200) oder einer Umgebung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises (200) erreicht oder überschritten wird und/oder wenn die erste Betriebsspannung (Ui) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Energiespeicher (216) mindestens einen Akkumulator aufweist.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Energiespeicher (216) mindestens einen Kondensator aufweist.
Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, eingerichtet gemäß dem Nahfeldkommunikationsstandard ISO/IEC 14443.
Chipkarte (300), aufweisend: • einen Chipkartenkörper (302); und • einen in den Chipkartenkörper eingebetteten Nahfeldkommunikationsschaltkreis (304) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
Kommunikationsgerät (350), aufweisend: • einen Nahfeldkommunikationsschaltkreis (352) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10. • einen mit dem Nahfeldkommunikationsschaltkreis (352) gekoppelten weiteren Schaltkreis (354), wobei der Nahfeldkommunikationsschaltkreis (352) eingerichtet ist, in den zweiten Betriebsmodus zu schalten, falls die Temperatur des weiteren Schaltkreises (354) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder übersteigt.
Verfahren zum Betreiben eines Nahfeldkommunikationsschaltkreises (200), wobei der Nahfeldkommunikationsschaltkreis (200) aufweist: • eine Antenne (202); • eine mit der Antenne (202) gekoppelte Schaltkreislogik (212) ; • einen mit der Antenne (202) gekoppelten Energiespeicher (216) ; • einen mit der Antenne (202) gekoppelten Shunt-Steuerschaltkreis (210) zum Steuern einer mittels der Antenne (202) der Schaltkreislogik (212) bereitgestellten elektrischen ersten Betriebsspannung (U_i) ; wobei das Verfahren aufweist: Betreiben der Schaltkreislogik (212) in einem ersten Betriebsmodus mittels der von der Antenne (202) bereitgestellten ersten Betriebsspannung (Ui); und Betreiben der Schaltkreislogik (212) in einem zweiten Betriebsmodus zumindest teilweise mittels einer von dem Energiespeicher (216) bereitgestellten zweiten Betriebsspannung, wobei die Schaltkreislogik (212) den Shunt-Steuerschaltkreis (210) derart steuert, dass in dem zweiten Betriebsmodus die von der Antenne (202) bereitgestellte erste Betriebsspannung (Ui) reduziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei die Schaltkreislogik (212) den Shunt-Steuerschaltkreis (210) derart steuert, dass in dem zweiten Betriebsmodus die erste Betriebsspannung (Ui) gemäß einem vorgegebenen Timing verändert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Schaltkreislogik (212) den Shunt-Steuerschaltkreis (210) derart steuert, dass in dem ersten Betriebsmodus ein Teil der von der Antenne (202) bereitgestellten ersten Betriebsspannung (Ui) an den Energiespeicher (216) angelegt wird zum Aufladen desselben mit elektrischer Energie.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei von der Schaltkreislogik (212) ein Teil der von der Antenne (202) bereitgestellten ersten Betriebsspannung (Ui) an den Energiespeicher (216) angelegt wird, wenn eine erste Schaltbedingung erfüllt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die erste Schaltbedingung erfüllt ist, wenn die erste Betriebsspannung (Ui) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet und/oder wenn ein Ladezustand des Energiespeichers (216) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder unterschreitet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Schaltkreislogik (212) von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umschaltet, wenn eine zweite Schaltbedingung erfüllt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die zweite Schaltbedingung erfüllt ist, wenn eine vorgegebene Temperatur des Nahfeldkommunikationsschaltkreises (200) oder einer Umgebung des Nahfeldkommunikationsschaltkreises (200) erreicht oder überschritten wird und/oder wenn die erste Betriebsspannung (Ui) einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht oder überschreitet.