JP2005151386A - 無接触形ｉｃカード用のｉｃチップにおける電源回路 - Google Patents

Abstract

【課題】平滑コンデンサＣ2 の容量を小さくし、ＩＣチップ１０のサイズを最小にする。
【解決手段】アンテナＡの出力電圧を整流するダイオードＤの出力側に直列トランジスタＴを設け、直列トランジスタＴのベースに平滑コンデンサＣ2 を接続する。
直列トランジスタＴは、その電流増幅率βとして、平滑コンデンサＣ2 の容量を等価的にβ倍にする。
【選択図】図１

Description

この発明は、無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路に関し、特に、平滑コンデンサの容量を小さくしてＩＣチップのサイズを最小にすることができる無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路に関する。

無接触形のＩＣカードが広く使用されている。このものは、カード状、シート状などの基材にメモリ機能、通信機能を有するＩＣチップを組み込んで構成されており、リーダライタとの間で無線によるデータ交換をすることができる。ただし、ここでいうＩＣカードとは、いわゆるＩＣカードやＩＣタグの他、ＩＣチップを組み込む紙幣や有価証券などを含むものとする。

なお、ＩＣカード内のＩＣチップは、リーダライタからのキャリヤ電波を受信し、それを整流して動作電源電圧を生成するのが普通である（たとえば特許文献１）。
特開２００２−９９８８６号公報

かかる従来技術によるときは、リーダライタからのキャリヤ電波の周波数が低いと、平滑コンデンサの所要容量が大きくなり、ＩＣチップに搭載不可能となってしまうことが少なくないという問題があった。たとえば、キャリヤ電波の周波数１３．５６MHz の場合、平滑コンデンサの容量として少なくとも１００ｐＦ以上を要し、このような大容量のコンデンサを０．５mm角程度の小さなＩＣチップに搭載することは、物理的に不可能である。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、リーダライタのキャリヤ電波の周波数が低い場合であっても、平滑コンデンサの容量を小さくしてＩＣチップに十分搭載することができる無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、アンテナと、アンテナの出力電圧を整流するダイオードと、ダイオードの出力側に挿入する直列トランジスタと、直列トランジスタのベースに接続する平滑コンデンサとを備えてなり、平滑コンデンサは、メモリ機能、通信機能を有する本体部とともにＩＣチップ上に一体に搭載することをその要旨とする。

なお、平滑コンデンサは、容量数ｐＦオーダとすることができ、回路のストレイ容量によって実現することができる。

また、直列トランジスタには、ベース電流を供給する補助トランジスタを付設してもよく、補助トランジスタは、電圧リミッタ機能を有してもよい。

さらに、ダイオードの出力側には、外付アンテナの出力電圧を整流する別のダイオードの出力側を接続することができる。

かかる発明の構成によるときは、直列トランジスタのベースに接続する平滑コンデンサは、直列トランジスタを使用しない場合の平滑コンデンサの１／β（ただし、βは、直列トランジスタの電流増幅率）の容量で済む。すなわち、直列トランジスタは、等価的に平滑コンデンサの容量を増大させ、良好なリップル低減効果を実現することができ、リーダライタのキャリヤ電波の周波数１３．５６MHz の場合、従来少なくとも１００ｐＦ以上を要した平滑コンデンサの容量は、数ｐＦオーダにまで小さくすることができ、ＩＣチップ上に容易に一体に搭載することができる。また、このような小容量の平滑コンデンサは、ＩＣチップ内の回路のストレイ容量としても実現可能である。

直列トランジスタに付設する補助トランジスタは、直列トランジスタのベース電流を供給し、全体動作の安定性を向上させる。なお、補助トランジスタは、ベース電圧を一定電圧に制限することにより、電圧リミッタ機能を実現することができる。

外付アンテナの出力電圧を整流する別のダイオードを設ければ、外付アンテナを介して受信するリーダライタからのキャリヤ電波を併せて動作電源電圧として利用することができ、リーダライタとの間の通信距離を大きくすることができる。なお、外付アンテナは、基材に組み込み、ＩＣチップに設ける端子に接続するものとする。

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路は、アンテナＡ、ダイオードＤ、直列トランジスタＴ、平滑コンデンサＣ1 、Ｃ2 、Ｃ3 を備えてなり（図１）、メモリ機能、通信機能を有する本体部１２とともに、ＩＣチップ１０上に一体に搭載されている。

アンテナＡには、並列共振用のコンデンサＣが接続されており、アンテナＡの非接地側の一端は、ダイオードＤを介して直列トランジスタＴのコレクタに接続されている。ダイオードＤの出力側には、端子ＴＡを介して外付アンテナＡa の非接地側の一端に接続する別のダイオードＤa の出力側が接続されており、平滑コンデンサＣ1 が接続されている。直列トランジスタＴのコレクタ、ベース間には、抵抗Ｒ1 が接続され、直列トランジスタＴのベースには、平滑コンデンサＣ2 が接続されている。また、直列トランジスタＴの出力側、すなわちエミッタには、平滑コンデンサＣ3 が接続され、直列トランジスタＴのエミッタは、本体部１２に接続されている。

なお、ダイオードＤ、Ｄa の各入力側は、カップリング用の抵抗Ｒ、Ｒを介して一括接続された上、本体部１２に接続されている。また、外付アンテナＡa には、並列共振用のコンデンサＣa が接続され、外付アンテナＡa の接地側の一端は、端子ＴＢを介してアンテナＡの接地側に接続されている。

図示しないリーダライタからのキャリヤ電波がアンテナＡ、外付アンテナＡa の一方または双方に到達すると、ダイオードＤ、Ｄa を介してアンテナＡ、外付アンテナＡa の各出力電圧が整流され、平滑コンデンサＣ1 を介して平滑される。一方、直列トランジスタＴは、ダイオードＤ、Ｄa の出力電圧に対し、平滑コンデンサＣ2 の容量のβ倍（ただし、βは、直列トランジスタＴの電流増幅率）の平滑コンデンサを平滑コンデンサＣ3 に並列接続したと等価に動作する。そこで、平滑コンデンサＣ2 の容量は、リーダライタからのキャリヤ電波の周波数１３．５６MHz の場合でも、せいぜい数ｐＦのオーダでよい。なお、平滑コンデンサＣ1 、Ｃ3 は、補助的なものであり、それぞれ数ｐＦのオーダで十分である。

そこで、平滑コンデンサＣ1 、Ｃ2 、Ｃ3 は、いずれもＩＣチップ１０内に格別なコンデンサ素子として形成することなく、ＩＣチップ１０内の回路のストレイ容量として容易に実現可能である。また、直列トランジスタＴの出力側には、十分安定な動作電源電圧Ｖが生成され、本体部１２に給電することができる。

図１において、直列トランジスタＴを含む回路１１は、補助トランジスタＴ1 を付設して構成してもよい（図２）。

補助トランジスタＴ1 のベース、コレクタは、それぞれ抵抗Ｒ1 、Ｒ2 を介して直列トランジスタＴのコレクタに接続されており、補助トランジスタＴ1 のベースは、ツェナダイオードＺを介して接地されている。また、補助トランジスタＴ1 のエミッタは、直列トランジスタＴのベースに接続されている。なお、直列トランジスタＴのコレクタ、エミッタ間には、保護用のダイオードＤ1 が接続されている。

補助トランジスタＴ1 は、ツェナダイオードＺを介して電圧リミッタ機能を実現するとともに、直列トランジスタＴのベース電流を供給し、直列トランジスタＴの実効電流増幅率を大きくするとともに、動作の安定化に寄与することができる。

以上の説明において、端子ＴＡ、ＴＢに接続する外付アンテナＡa 、コンデンサＣa は、リーダライタとの通信距離を拡大するために有効である。そこで、外付アンテナＡa 、コンデンサＣa は、必要に応じて設ければよい。

全体ブロック系統図 他の実施の形態を示す要部ブロック系統図

符号の説明

Ａ…アンテナ
Ａa …外付アンテナ
Ｄ、Ｄa …ダイオード
Ｔ…直列トランジスタ
Ｔ1 …補助トランジスタ
Ｃ2 …平滑コンデンサ
１０…ＩＣチップ
１２…本体部

特許出願人 株式会社 エフ・イー・シー
代理人 弁理士 松 田 忠 秋

Claims (6)

1. アンテナと、該アンテナの出力電圧を整流するダイオードと、該ダイオードの出力側に挿入する直列トランジスタと、該直列トランジスタのベースに接続する平滑コンデンサとを備えてなり、該平滑コンデンサは、メモリ機能、通信機能を有する本体部とともにＩＣチップ上に一体に搭載することを特徴とする無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路。
2. 前記平滑コンデンサは、容量数ｐＦオーダとすることを特徴とする請求項１記載の無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路。
3. 前記平滑コンデンサは、回路のストレイ容量によって実現することを特徴とする請求項１または請求項２記載の無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路。
4. 前記直列トランジスタには、ベース電流を供給する補助トランジスタを付設することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路。
5. 前記補助トランジスタは、電圧リミッタ機能を有することを特徴とする請求項４記載の無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路。
6. 前記ダイオードの出力側には、外付アンテナの出力電圧を整流する別のダイオードの出力側を接続することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか記載の無接触形ＩＣカード用のＩＣチップにおける電源回路。
   

Images