JP2005339466A - 非接触ｉｃカード - Google Patents

Abstract

【課題】
電力供給対象回路が通常動作に移行した後、消費電力が変動しても安定して電力供給を受けることのできる電源回路を有する非接触ＩＣカードを提供する。
【解決手段】
電磁波を受信するアンテナ１１と、アンテナ１１で受信した電磁波により生成された交流電流を整流する整流回路１２と、整流回路１２が出力する直流電圧ＶＩＮを定電圧化するレギュレータ１３と、レギュレータ１３から電力供給を受けて所定の機能処理を実行する制御回路１５と、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮを検知する電圧検知回路１４とを備える。電圧検知回路１４は、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮの検知結果に基づいて、制御回路１５に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁波を受信して電磁誘導を利用して電力供給を受ける非接触ＩＣカードに関し、特に、非接触ＩＣカードの電力供給状態に対する動作安定化技術に関する。

従来、電磁誘導を利用して、外部機器から電磁波を介して電力の供給を受ける非接触ＩＣカードにおいては、ＩＣカード内部の電源電圧は、外部機器との距離に左右される。従って、レギュレータ等の定電圧化回路で定電圧化された電源電圧が、ＩＣカード内部のＣＰＵ等の制御回路を動作させるのに十分な電圧レベルとして供給可能か否かを検出する必要があった。ここで、ＣＰＵ（中央演算処理装置）等の制御回路がレギュレータからの電力供給対象回路となる。

上記要求を満足するための手段として、例えば、以下に示すような従来技術（以下、適宜「従来技術１」と称す。）がある。図１０は、従来技術１における非接触ＩＣカード４０の電源部分の概略の回路構成を示すブロック構成図である。同図において、端末装置（外部機器）２側では送信アンテナとしての送信コイル２１から電源供給用の電磁波を送信する。非接触ＩＣカード４０側では、受信アンテナとしての受信コイル１１でその電磁波を受信し、受信コイル１１に発生した交流電力を整流回路１２で整流後、レギュレータ（定電圧化回路）１３により定電圧化する。レギュレータ１３の出力電圧Ｖｃｃは電圧検知回路４４により監視されており、電圧検知回路４４は、所定の基準電圧と比較することで出力電圧ＶｃｃがＣＰＵ４５の動作に耐え得る十分な電圧に達したと判定した時に、判定信号によりＣＰＵ４５のリセット状態を解除する。

図１０に示す従来の非接触ＩＣカード４０の電源部分の回路動作を説明する。先ず、非接触ＩＣカード４０を、電磁波を発生している端末装置２の送信コイル２１に近づけると、非接触ＩＣカード４０は送信コイル２１から発信されている電磁波を受信コイル１１で受信して、電磁誘導により受信コイル１１に交流電流が発生する。この交流電流を整流回路１２にて整流した後、レギュレータ１３にて定電圧化する。この際、非接触ＩＣカード４０を端末装置２の送信コイル２１に近づけるに従い、受信コイル１１に発生する交流電圧は上昇する。従って、レギュレータ１３からの出力電圧Ｖｃｃも、非接触ＩＣカード４０が送信コイル２１に十分に近づいていない時は、所定の電圧が出力されておらず、ＣＰＵ４５を動作させるには不十分な低い電圧となっている。そして、非接触ＩＣカード４０が送信コイル２１に十分に近づいてレギュレータ１３からの出力電圧Ｖｃｃが所定の電圧に達し、更に、送信コイル２１に近づいたとしても出力電圧Ｖｃｃはレギュレータ１３により所定の電圧に抑えられ、定電圧化された出力電圧Ｖｃｃとして出力される。そこで、ＣＰＵ４５に対して処理動作を開始できる電源電圧条件が成立したことを知らしめるべく、電圧検知回路４４によりレギュレータ１３の出力電圧Ｖｃｃを監視し、電圧検知回路４４は出力電圧Ｖｃｃが所定の電圧に達した場合に判定信号によりＣＰＵ４５に対してリセット状態の解除を指令する。そして、ＣＰＵ４５は所定の処理動作を開始する。

図１１に、上記従来技術１の非接触ＩＣカードを改良した従来の非接触ＩＣカード（以下、適宜「従来技術２」と称す。）の電源部分の概略の回路構成を示す。尚、本従来技術２は、例えば下記特許文献１に開示されている。従来技術２の非接触ＩＣカード５０では、電圧検知回路５４が、動作に所定の電圧を必要とし、動作時には停止時よりも電力消費が大きいＣＰＵ４５等の制御回路に対して、電源部分（レギュレータ１３）が十分安全に電力供給可能な状態になってから、制御回路に対するリセット状態を解除するようにして、制御回路の動作の安定性を向上させている。具体的には、図１１に示す従来技術２の非接触ＩＣカード５０では、図１０に示す従来技術１の非接触ＩＣカード４０の回路構成に対して、オン状態でＣＰＵ４５等の制御回路の最大消費電力を模擬するように構成され、電圧検知回路５４によってオンオフ制御される負荷回路４６を追加している。以下、従来技術２の非接触ＩＣカード５０の電源部分の回路動作を説明する。

先ず、非接触ＩＣカード５０を、電磁波を発生する端末装置２の送信コイル２１に近づけると、非接触ＩＣカード５０は送信コイル２１から発信されている電磁波を受信コイル１１で受信して、電磁誘導により受信コイル１１に交流電流が発生する。この交流電流を整流回路１２にて整流した後、レギュレータ１３にて定電圧化する。この際、非接触ＩＣカード５０を端末装置２の送信コイル２１に近づけるに従い、受信コイル１１に発生する交流電圧は上昇する。従って、非接触ＩＣカード５０が送信コイル２１に十分に近づいてない時は、レギュレータ１３からの出力電圧Ｖｃｃは、所定の電圧が出力されておらず、ＣＰＵ４５を動作させるには不十分な出力電圧となっている。このため、レギュレータ１３からの出力電圧は、電圧検知回路５４によって監視されている。電圧検知回路５４は、レギュレータ１３の出力電圧Ｖｃｃを或る一定の基準電圧ＶＡ と比較して、出力電圧Ｖｃｃが基準電圧ＶＡ 以上であるか否かを判定信号として出力している。

また、レギュレータ１３の出力に接続された負荷回路４６は、最初のＣＰＵ４５が動作を開始していないリセット状態で、即ち、出力電圧Ｖｃｃが基準電圧ＶＡ未満の状態では、電圧検知回路５４の判定信号によって負荷回路４６はオン状態となっており、ＣＰＵ４５の最大負荷時の電流（最大消費電流）と同等或いはそれ以上を消費する状態となっている。尚、負荷回路４６は、例えば、単純な構成としては、抵抗素子とトランジスタ等のスイッチング素子の直列回路をレギュレータ１３の出力に接続し、電圧検知回路５４の判定信号によりスイッチング素子をオンオフ可能に構成する。非接触ＩＣカード５０が端末装置２を検出する前、即ちスイッチング素子がオフ状態で負荷回路４６がオン状態でない時は、負荷回路４６の消費電流は、ゼロまたは極めて小さい状態である。非接触ＩＣカード５０が端末装置２の送信コイル２１に近づくと、スイッチング素子がオン状態になり、負荷回路４６はオン状態となる。そして、非接触ＩＣカード５０が端末装置２の送信コイル２１に近づいて出力電圧Ｖｃｃが基準電圧ＶＡ以上になれば、電圧検知回路５４は判定信号により、負荷回路４６に対して負荷動作の停止を指令してスイッチング素子をオフさせて電流消費を停止させ、また、ＣＰＵ４５に対してはリセット状態の解除の指令を行う。

電圧検知回路５４は、負荷回路４６が動作状態の時の出力電圧Ｖｃｃが基準電圧ＶＡ以上であるとする判定信号に基づいて、ＣＰＵ４５のリセット状態の解除と負荷回路４６の動作状態の停止との指令を直接的に行う。この結果、ＣＰＵ４５の動作開始による電源電圧Ｖｃｃの低下は発生せず、安定的な電源を供給できることとなる。
特開平８-３０７５２号公報

しかしながら、上述の従来技術１，２には、以下に示す問題がある。先ず、従来技術１では、ＩＣカードの動作安定性の点で満足すべき性能が得られなかった。つまり、レギュレータの出力電圧がある一定値に達すると、電圧検知回路はＣＰＵに対してリセットを解除するが、電源供給能力が低い場合においては、リセット解除後にＣＰＵが動作を開始すると、ＣＰＵの消費電力が増してレギュレータの出力電圧が低下し、電圧検知回路がかかる電圧低下を検知してリセット状態に戻ってしまうことがある。その結果、レギュレータの出力電流がＣＰＵの動作に十分耐えられる程度の供給能力に達するまでは、ＣＰＵの動作が安定しないという問題があった。

上記従来技術１の問題点を解決するため、従来技術２では、従来技術１の非接触ＩＣカードにおいて、レギュレータの出力にＣＰＵ等の制御回路の最大消費電力分以上の電力を消費する負荷回路を追加装備し、レギュレータの出力電圧Ｖｃｃが電圧検知回路の検出電圧ＶＡより高くなり、ＣＰＵ等の制御回路が安定動作可能になった場合に、電圧検知回路が、負荷回路をオフ状態し、ＣＰＵ等の制御回路をリセット解除する機能を有する非接触ＩＣカードの構成を提案している。この結果、従来技術２では、ＣＰＵの安定動作性の向上は図られたが、以下に示す問題がある。

先ず、従来技術２のように、予めＣＰＵの最大消費電力分以上を消費することを見積もった負荷回路では、ＣＰＵの最大消費電力を予め正確に予測する必要があり、ＣＰＵの最大消費電力のバラツキによって、負荷回路の消費電力を上回るＣＰＵが存在した場合、ＣＰＵの動作が不安定になる虞があった。

更に、従来技術２では、負荷回路の消費電力がＣＰＵの最大消費電力分以上であることから、負荷回路のオンオフのタイミング制御を誤ると、負荷回路とＣＰＵが同時にオン状態となって、レギュレータに対する負荷が急激に増加して、レギュレータの出力電圧が急速に低下する不具合が生じる虞があった。このため、ＣＰＵのリセット解除前或いはリセット解除と同時に負荷回路を確実にオフさせる必要があった。

また、非接触ＩＣカードの電源部分は、一般に、受信コイルに発生した交流電力を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を定電圧化するレギュレータ等の定電圧化回路を備えて構成され、従来技術１及び２では、ＣＰＵ等の制御回路に電源供給するレギュレータの出力電圧を直接監視する構成となっている。かかる構成により、ＣＰＵ等の制御回路の動作に必要な電圧を直接監視できるという利点はあるものの、低負荷状態ではレギュレータの電流供給能力をその出力電圧から直接把握できないという欠点があった。従って、レギュレータの出力電圧が、所定の基準電圧以上となっても、レギュレータの電流供給能力が不足していると、ＣＰＵ等の制御回路の動作電流の増加に伴って、レギュレータの出力電圧、つまり、ＣＰＵ等の制御回路の電源電圧が低下して、動作不能に陥る可能性が生じる。このため、従来技術２では、ＣＰＵ等の制御回路のリセット解除のタイミングを把握するために、上述のように予めＣＰＵ等の制御回路の最大消費電力分以上を消費することを見積もった負荷回路を設ける必要があった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、電力供給対象回路が通常動作に移行した後、消費電力が変動しても安定して電力供給を受けることのできる電源回路を有する非接触ＩＣカードを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る非接触ＩＣカードは、電磁波を受信するアンテナと、前記アンテナで受信した電磁波により生成された交流電流を整流する整流回路と、前記整流回路が出力する直流電圧を定電圧化するレギュレータと、前記レギュレータから電力供給を受けて所定の機能処理を実行する制御回路と、前記整流回路の出力電圧を検知する電圧検知回路とを備えてなり、前記電圧検知回路は、前記整流回路の出力電圧の検知結果に基づいて、前記制御回路に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行することを第１の特徴とする。ここで、前記電圧検知回路は、前記整流回路の出力電圧が所定の基準電圧以下の場合に、前記制御回路をリセット状態にするのが好ましい。

上記第１の特徴によれば、電圧検知回路は、整流回路の出力電圧を検知することで、レギュレータの出力電圧状態と電流供給能力の両方を推定することができる。一般に、レギュレータの入力電圧と出力電圧を比較した場合に、レギュレータに昇圧回路が内蔵されていない限り、出力電圧は入力電圧より低電圧となる。また、レギュレータによる出力電圧の定電圧化が機能している間は、レギュレータの負荷の増加に伴い、出力電圧は一定に維持されるものの、入力電圧、つまり、整流回路の出力電圧が、整流回路の負荷の増加に伴い低下する。レギュレータの入力電圧が高いほど、電流供給能力が高く、負荷の増加に伴い入力電圧は低下するものの、出力電圧は一定或いは略一定に維持される。従って、上記第１の特徴の本発明の非接触ＩＣカードによれば、電圧検知回路が整流回路の出力電圧を検知することによって、レギュレータが電力供給対象回路である制御回路（例えば、ＣＰＵ等）に対してリセット解除後の消費電力増加に対応可能な電流供給能力を有していることを判定してから、制御回路のリセット解除を行うことができるので、リセット解除後に制御回路が所定の機能処理を実行して消費電力が増加しても、レギュレータから安定して電力供給を受けることができる。

また、本発明に係る非接触ＩＣカードは、前記整流回路の出力電圧の電圧波形に、前記電磁波の周波数成分またはその高調波成分が含まれている場合に、該周波数成分または高調波成分を少なくとも除去するフィルタ回路を備え、前記電圧検知回路は、前記フィルタ回路を通過後の前記整流回路の出力電圧を検知対象とすることを第２の特徴とする。

上記第２の特徴によれば、整流回路の出力電圧の電圧波形にアンテナで受信した電磁波の周波数成分またはその高調波成分が含まれている場合に、整流回路の出力電圧から当該交流ノイズ成分を除去することができ、電圧検知回路は整流回路の出力電圧を安定して検知できる。この結果、電圧検知回路の誤動作を回避でき、制御回路に対するリセット解除を適切に行うことができる。

更に、本発明に係る非接触ＩＣカードは、前記制御回路によりオンオフ制御され、前記レギュレータから電力供給を受けてオン状態で一定の電力を消費する負荷回路を備え、前記制御回路は、前記電圧検知回路からリセット解除された後、前記負荷回路をオンにし、更に一定期間経過後にオフにし、前記所定の機能処理を実行するように構成され、前記負荷回路の消費電力と前記リセット解除後の一定期間における前記制御回路の消費電力の和が、前記制御回路の最大消費電力以上となるように、前記負荷回路の消費電力が設定されていることを第３の特徴とする。

更に、本発明に係る非接触ＩＣカードは、前記電圧検知回路によりオンオフ制御され、前記レギュレータから電力供給を受けてオン状態で一定の電力を消費する負荷回路を備え、前記電圧検知回路は、前記制御回路をリセット解除した後、前記負荷回路をオンにし、更に一定期間経過後にオフにするように構成され、前記制御回路は、前記電圧検知回路からリセット解除された後、前記一定期間経過後に、前記所定の機能処理を実行するように構成され、前記負荷回路の消費電力と前記リセット解除後の一定期間における前記制御回路の消費電力の和が、前記制御回路の最大消費電力以上となるように、前記負荷回路の消費電力が設定されていることを第４の特徴とする。

上記第３または第４の特徴によれば、電圧検知回路が整流回路の出力電圧の検知結果に基づいて制御回路をリセット解除した後に、レギュレータが制御回路の所定の機能処理に対して十分な電流供給能力状態に達していない場合は、制御回路が所定の機能処理を開始することを防止できる。つまり、制御回路が不十分な電力供給状態で本来の機能処理の実行を開始しないので、レギュレータの電流供給能力不足による不測の電源電圧低下によって、例えば制御回路の処理動作が回復不能な動作不能状態に陥るのを回避できる。また、仮に、レギュレータの電流供給能力状態が不十分な状態で、制御回路がリセット解除されても、負荷回路がオン状態の一定期間中に、制御回路の最大消費電力以上の状態が模擬的に実現されるため、レギュレータの電流供給能力が不十分であれば、レギュレータの出力電圧の低下が顕著でなくても、レギュレータの電流供給能力に応じて整流回路の出力電圧が低下するため、制御回路が所定の機能処理を開始する前にリセット状態に戻る。この結果、電圧検知回路が整流回路の出力電圧によりレギュレータの電流供給能力状態を判定する判定条件の設定精度が高くなくても、所期の効果を発揮することができる。更に、負荷回路の消費電力の設定値が、従来と異なり、制御回路の最大消費電力以上ではなく、制御回路の最大消費電力と制御回路が所定の機能処理を開始する前の一定期間の消費電力との差であるので、当該差の部分のバラツキをカバーする程度に負荷回路の消費電力を設定すれば十分である。つまり、制御回路の最大消費電力のバラツキと一定期間の消費電力のバラツキは一方が増大すれば、他方も増大する関係にあるので、当該差の部分のバラツキは、最大消費電力のバラツキに比べて大幅に抑制可能であるため、負荷回路の消費電力の設定精度を向上でき、レギュレータの電流供給能力が制御回路の最大消費電力に対して十分な電流供給能力状態に達してから、制御回路の所定の機能処理を開始させることができる。

また、上記第３または第４の特徴では、負荷回路と制御回路の何れか一方だけをオン状態とするタイミング制御が不要なため、負荷回路のオンオフに関する厳密なタイミング制御のための回路構成が不要となる。

尚、上記第３または第４の特徴において、電圧検知回路をレギュレータの出力電圧を検知し、その検知結果に基づいて、前記制御回路に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行するように構成しても、上記第３または第４の特徴の負荷回路を設けた効果は同様に発揮される。

以下、本発明に係る非接触ＩＣカード（以下、適宜「本発明ＩＣカード」と称す。）の一実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。尚、以下の説明及び図中において、従来の非接触ＩＣカードと共通する構成要素、信号名等には共通の符号を付して説明する。

〈第１実施形態〉
図１は、本発明ＩＣカード１の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明ＩＣカード１は、外部の端末装置２から電力供給用に送信される電磁波の受信アンテナとしての受信コイル１１、受信コイル１１で受信した電磁波により生成された交流電流を整流する整流回路１２、整流回路１２が出力する直流電圧ＶＩＮを定電圧化して本発明ＩＣカード１内で使用される電源電圧Ｖｃｃを出力する定電圧化回路としてのレギュレータ１３、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮを検知する電圧検知回路１４、レギュレータ１３から電力供給を受けて所定の機能処理を実行する制御回路１５、及び、負荷回路１６を備えて構成される。また、本発明ＩＣカード１の外部には、本発明ＩＣカード１に電力供給するための電磁波を送信する送信アンテナとしての送信コイル２１を備える端末装置２が設けられている。図１では、本発明ＩＣカード１の電源部分の回路構成を示しており、本発明ＩＣカード１の本来の処理を実行する制御回路１５は、従来の非接触ＩＣカードと同様にＣＰＵ等によって構成されるが、当該ＣＰＵの周辺回路（メモリ等）については、従来の構成と同様であり、詳細な回路構成の記載は省略している。

電圧検知回路１４は、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮを検知し、その検知結果に基づいて、制御回路１５に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行する。具体的には、出力電圧ＶＩＮが所定の基準電圧ＶＡ’を超えると、当該電圧状態（ＶＩＮ＞ＶＡ’）を検知して制御回路１５のリセット解除を行う。電圧検知回路１４は、例えば、図２に示すようなヒステリシス特性を有する比較器とＶＩＮレベルの電圧をＶｃｃレベルの電圧に変換する電圧変換器として構成することができる。尚、電圧変換器として例えばレベルシフタ等が想定できる。電圧検知回路１４の電源電圧として整流回路１２の出力電圧ＶＩＮを想定する。

整流回路１２の出力電圧ＶＩＮが基準電圧ＶＡ’より低い場合、比較器１７の出力電圧Ｖｏｕｔ’は接地レベルとなるため、比較器１７の正側入力電圧ＶＩＮ’をＶＩＮ１’とし、数１に示す。本状態はリセット状態である。また、比較器１７の負側入力電圧Ｖｒｅｆは、出力電圧ＶＩＮに対して基準電圧ＶＡ’で判定していることから、数１のＶＩＮにＶＡ’を代入して数２のようになる。

ＶＡ’＞ＶＩＮの状態では、比較器１７の出力電圧Ｖｏｕｔ’は接地レベルでリセット状態であるが、出力電圧ＶＩＮが上昇しＶＡ’＜ＶＩＮとなると比較器１７の出力電圧Ｖｏｕｔ’はＶＩＮレベルとなりリセット解除状態に移行する。本状態でのＶＩＮ’をＶＩＮ２’とし、数３に示す。尚、数１及び数２中のｒ１、ｒ２は夫々帰還抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値である。

（数１）
ＶＩＮ１’ ＝ＶＩＮ×ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）

（数２）
Ｖｒｅｆ＝ＶＡ’×ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）

（数３）
ＶＩＮ２’ ＝ＶＩＮ

一度、ＶＡ’＜ＶＩＮとなりリセット解除状態に入ると、ＶＩＮがＶｒｅｆを下回るまでリセット解除状態が続く。これはヒステリシス(ＶＩＮ −Ｖｒｅｆ)を持つためである。

このようにヒステリシス特性を持たせることで、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮに重畳しているノイズや他のノイズの影響により、電圧検知回路１４が不安定にリセット及びリセット解除状態を繰り返すのを回避できる。

また、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮは、整流回路１２の回路構成によっては、その電圧波形に受信コイル１１で受信する電磁波の周波数或いは高調波周波数でのノイズが重畳した脈流となるので、かかる周波数成分及び高調波成分を除去するために、図３に示すように、当該ノイズ周波数成分を除去するフィルタ回路１８を、図２に示す比較器１７の負側入力側に設けるのが好ましい。ここで、フィルタ回路１８として、一例として、図３に示すような抵抗Ｒ３とキャパシタＣ１で構成される低域通過フィルタを用いる。尚、整流回路１２としてショットキーダイオードによるダイオードブリッジ回路の全波整流回路として構成した場合、受信コイル１１で受信する電磁波の高調波成分が残存するので、上述の低域通過フィルタを、整流回路１２、電圧検知回路１４、または、その中間に設けるのが好ましい。また、フィルタ回路１８は、図３に示す回路構成に限定されるものではない。

制御回路１５は、本発明ＩＣカード１の本来の処理に加えて、電圧検知回路１４からのリセット解除後に、負荷回路１６をオンさせる制御を行うとともに、リセット解除から一定期間の計時を開始するとともに、該一定期間経過後に負荷回路１６をオフさせる処理を実行すると同時に、上記本来の処理の実行を開始する。制御回路１５は、リセット解除後の一定期間中は、負荷回路１６をオンさせる制御以外に所定の処理を行い、所定の標準的な処理動作を行い、一定の電力Ｐ０を消費する。尚、上記一定期間の計時用のタイマ回路（図示せず）は、制御回路１５に内蔵されていても、別回路として独立して設けられていても構わない。

負荷回路１６は、制御回路１５によってオン状態になると、レギュレータ１３から電力供給を受けて所定の電力Ｐ１を消費する。ここで、負荷回路１６の消費電力Ｐ１と制御回路１５の上記一定期間中の消費電力Ｐ０の和（Ｐ０＋Ｐ１）は、制御回路１５の上記本来の処理の実行開始後の最大消費電力Ｐｍａｘ以上となるように設定される。また、負荷回路１６の消費電力Ｐ１は、最大消費電力Ｐｍａｘと一定期間中の消費電力Ｐ０の差分以上であればよいので、最大消費電力Ｐｍａｘを超えないように設定される。

負荷回路１６は、例えば、以下のような回路構成となっている。第１の回路構成は、ＭＯＳＦＥＴ素子で構成される。この場合、当該ＭＯＳＦＥＴ素子のドレイン端子をレギュレータ１３の出力に接続し、レギュレータ１３からの電流を他の回路、例えば、接地電位に当該ＭＯＳＦＥＴ素子を介して流すように構成し、当該ＭＯＳＦＥＴ素子のゲート電圧を、制御回路１５からの制御信号Ｓｃで制御し、当該ＭＯＳＦＥＴ素子のオンオフを制御する。この負荷回路の消費電力は、当該ＭＯＳＦＥＴ素子のトランジスタサイズで調整される。第２の回路構成は、ＭＯＳＦＥＴ素子と抵抗素子の直列回路で構成される。この場合、当該直列回路の一方端をレギュレータ１３の出力に接続し、他方端を接地電位に接続する。当該ＭＯＳＦＥＴ素子のゲート電圧を、制御回路１５からの制御信号Ｓｃで制御し、当該ＭＯＳＦＥＴ素子のオンオフを制御する。この負荷回路の消費電力は、当該ＭＯＳＦＥＴ素子のトランジスタサイズと抵抗素子の抵抗値で調整される。第３の回路構成は、論理回路素子またはその組み合わせで論理回路として構成される。当該論理回路素子の電源電圧として、レギュレータ１３の出力電圧Ｖｃｃが供給され、また、当該論理回路素子の１つの入力に、制御回路１５からの制御信号Ｓｃが入力される。かかる構成により、その制御信号Ｓｃの入力レベルに応じて、負荷回路１６が一定の処理を例えば周期的に実行して所定の電力を消費する。

次に、図１に例示する本発明ＩＣカード１の電源部分の動作を、図４の動作フロー図及び図５の消費電力推移図を参照して、説明する。

先ず、本発明ＩＣカード１を、電磁波を発生している端末装置２の送信コイル２１に近づけると、本発明ＩＣカード１内では、送信コイル２１から発信されている電磁波を受信コイル１１で受信して、電磁誘導により受信コイル１１に交流電流が発生する。この交流電流を整流回路１２にて整流して出力電圧ＶＩＮを出力する。出力電圧ＶＩＮは、レギュレータ１３にて電圧Ｖｃｃに定電圧化され、制御回路１５に供給される。この際、本発明ＩＣカード１が端末装置２の送信コイル２１に近づくに従い、受信コイル１１に発生する交流電圧の電圧値は上昇する。従って、本発明ＩＣカード１が送信コイル２１に十分に近づいてない時は、レギュレータ１３からの出力電圧Ｖｃｃは、制御回路１５の動作に必要な所定の最低動作電圧に至っておらず、制御回路１５を動作させるには不十分な出力電圧となっている（状態１）。この状態１では、制御回路１５はリセット状態で、その消費電力は、ゼロ或いは極めて低消費電力状態である。また、負荷回路１６は、制御回路１５がリセット状態では、即ち整流回路１２の出力電圧ＶＩＮが基準電圧ＶＡ’以下の時点では、停止状態となっており、その消費電流は同様にゼロ或いは極めて低消費電流状態となっている。

電圧検知回路１４は、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮによって、出力電圧Ｖｃｃの電圧レベルと電流供給能力を常時監視している。本発明ＩＣカード１が端末装置２の送信コイル２１に近づいて、受信コイル１１に発生する交流電圧の電圧値は上昇すると、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮも上昇し、入力電圧ＶＩＮが上述の基準電圧ＶＡ’を超えると、レギュレータ１３が制御回路１５に対し安定的に電力供給可能な状態であると判断して、制御回路１５に対してリセット解除する（状態２）。具体的には、電圧検知回路１４の出力電圧Ｖｏｕｔが高レベルに遷移する。

ここで、制御回路１５がリセット解除され動作を開始することで、消費電力Ｐ０の動作状態に移行する。仮にレギュレータ１３の電流供給能力が低い状態であった場合、整流回路の出力電圧ＶＩＮが基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、電圧検知回路１４は、当該電圧状態を検知し、制御回路１５をリセット解除状態（状態２）からリセット状態（状態１）に戻す。

制御回路１５のリセット解除後、出力電圧ＶＩＮが基準電圧Ｖｒｅｆ以上であると、制御回路１５は、制御信号Ｓｃによりそれまで停止状態であった負荷回路１６をオン状態にして、負荷回路１６が消費電力Ｐ１の動作状態となる（状態３）。この時、制御回路１５自体は上述の如く消費電力Ｐ０の動作状態であるので、レギュレータ１３に対する負荷状態は、制御回路１５と負荷回路１６による合計の消費電力（Ｐ０＋Ｐ１）となる。制御回路１５はリセット解除後、リセット解除（状態２）から一定期間Ｔの計時を開始し、該一定期間Ｔの最中は、負荷回路１６をオン状態に維持する。但し、電圧検知回路１４は、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮによって、出力電圧Ｖｃｃの電圧レベルと電流供給能力を常時監視しているので、負荷回路１６により消費電力Ｐ１が増加して、レギュレータ１３の電力供給能力を上回り、整流回路の出力電圧ＶＩＮが基準電圧Ｖｒｅｆを下回ると、電圧検知回路１４は、当該電圧状態を検知し、制御回路１５をリセット解除状態（状態３）からリセット状態（状態１）に戻す。制御回路１５がリセットされると、負荷回路１６も停止状態（状態１）に戻る。

制御回路１５はリセット解除状態（状態３）で、整流回路の出力電圧ＶＩＮが基準電圧Ｖｒｅｆ以上の状態を維持して、リセット解除から一定期間Ｔを経過すると、負荷回路１６をオフする（状態４）。負荷回路１６がオフすると、レギュレータ１３に対する負荷状態は、制御回路１５の消費電力（Ｐ０）となる。引き続き、本発明ＩＣカード１の本来の処理（演算処理等）の実行を開始する（状態５）。状態５の制御回路１５の通常の処理動作において最大消費電力（Ｐｍａｘ）状態となっても、端末装置２からの電力供給状態に変化がなければ、つまり、本発明ＩＣカード１が端末装置２から遠ざからないか、端末装置２からの電磁波送信が停止しない限り、レギュレータ１３から制御回路１５に対する安定した電力供給が維持される。

〈第２実施形態〉
次に、本発明に係る非接触ＩＣカードの第２実施形態について説明する。

図６に、本発明ＩＣカード１の第２実施形態における概略構成を示す。図６に示す第２実施形態に係る本発明ＩＣカード１は、外部の端末装置２から電力供給用に送信される電磁波の受信アンテナとしての受信コイル１１、受信コイル１１で受信した電磁波により生成された交流電流を整流する整流回路１２、整流回路１２が出力する直流電圧ＶＩＮを定電圧化して本発明ＩＣカード１内で使用される電源電圧Ｖｃｃを出力する定電圧化回路としてのレギュレータ１３、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮを検知する電圧検知回路２４、レギュレータ１３から電力供給を受けて所定の機能処理を実行する制御回路２５、及び、レギュレータ１３に接続する負荷回路１６を備えて構成される。受信コイル１１、整流回路１２、及び、レギュレータ１３の機能及び動作は、図１に示す第１実施形態の本発明ＩＣカード１と同様であり、重複する説明は省略する。

本第２実施形態では、電圧検知回路２４、制御回路２５、及び、負荷回路１６が、基本的な機能は、図１に示す第１実施形態の本発明ＩＣカード１と同じであるが、細部において異なる。

電圧検知回路２４は、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮを検知し、その検知結果に基づいて、制御回路２５に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行する点は、第１実施形態の電圧検知回路１４と同じである。本第２実施形態では、電圧検知回路２４は、出力電圧ＶＩＮが所定の基準電圧ＶＡ’を超えたことを検知して制御回路２５のリセット解除を行うとともに、負荷回路１６をオンさせる制御を行うとともに、リセット解除から一定期間の計時を開始するとともに、該一定期間経過後に負荷回路１６をオフさせる処理を実行する。当該負荷回路１６に対するオンオフ操作は、第１実施形態では、制御回路１５が行っていたものを、本第２実施形態では、電圧検知回路２４が代替している。

制御回路２５は、上記負荷回路１６に対するオンオフ操作を実行しない点以外は、第１実施形態の制御回路１５と同じである。

負荷回路１６自体は、第１実施形態の負荷回路１６と同じである。第１実施形態との違いは、負荷回路１６のオンオフが電圧検知回路２４によって制御される点である。

以上、第２実施形態では、第１実施形態において、制御回路１５がリセット解除後に行っていた負荷回路１６のオンオフ制御を、電圧検知回路２４が実行するので、本発明ＩＣカード１の電源部分の奏する作用効果は、第１実施形態と同じである。

以下、本発明に係る非接触ＩＣカードの別実施形態について説明する。

〈１〉上記各実施形態では、オンオフ制御可能な消費電力Ｐ１の負荷回路１６を設けて、制御回路１５、２５のリセット解除後の一定期間内に、負荷回路１６と制御回路１５、２５の合計消費電力が、制御回路１５の最大消費電力Ｐｍａｘ以上が模擬的に実現されるようにして、制御回路１５、２５が本来の処理を開始する前に、レギュレータ１３の電力供給能力を判定できる構成としたが、負荷回路１６を設けずに、電圧検知回路１４、２４の整流回路１２の出力電圧ＶＩＮの検出レベルを調整することで、電圧検知回路１４、２４の電力供給能力判定機能を担保するようにしても構わない。

〈２〉また、図７に示すように、上記各実施形態の負荷回路１６に代えて、従来技術２で例示した負荷回路４６と同じように制御回路１５の最大消費電力Ｐｍａｘ以上の消費電力を有する負荷回路３６を用いても構わない。この場合、負荷回路３６は、制御回路３５がリセット状態においてオン状態である。電圧検知回路３４は、上記各実施形態と同様に、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮを検知し、その検知結果に基づいて、制御回路３５に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行する。更に、電圧検知回路３４は、制御回路３５をリセット解除する場合に、その前に或いは同時に、負荷回路３６をオフにする操作を実行する。電圧検知回路３４の当該負荷回路３６に対するオンオフ制御は、上述の従来技術２で示したものと同じである。

〈３〉上記各実施形態の電圧検知回路１４、２４、３４は、図２に示すようなヒステリシス特性を有する比較器として構成する場合を説明したが、必ずしもヒステリシス特性を設けなくても構わない。この場合、上述の説明における基準電圧ＶＡ’、比較器１７の負側入力電圧Ｖｒｅｆは全て同じ電圧値となる。

〈４〉上記第１実施形態において、図８に示すように、電圧検知回路１４が、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮに代えて、レギュレータ１３の出力電圧Ｖｃｃを検知し、その検知結果に基づいて、制御回路１５に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行するようにしても構わない。この場合、電圧検知回路１４の電源電圧はＶｃｃとなり、電圧変換器１９は不要となる。また、制御回路１５の負荷回路１６に対するオンオフ制御の奏する作用効果は上記第１実施形態の場合と同じである。つまり、上記第１実施形態の場合と同様に、制御回路１５は、レギュレータ１３から制御回路１５に対する安定した電力供給が維持される状態で、制御回路１５の本来の処理を開始することになる。

更に、上記第２実施形態において、図９に示すように、電圧検知回路２４が、整流回路１２の出力電圧ＶＩＮに代えて、レギュレータ１３の出力電圧Ｖｃｃを検知し、その検知結果に基づいて、制御回路２５に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行するようにしても構わない。この場合、電圧検知回路２４の電源電圧はＶｃｃとなり、電圧変換器１９は不要となる。また、電圧検知回路２４の負荷回路１６に対するオンオフ制御の奏する作用効果は上記第２実施形態の場合と同じである。つまり、上記第２実施形態と同様に、制御回路２５は、レギュレータ１３から制御回路２５に対する安定した電力供給が維持される状態で、制御回路２５の本来の処理が開始する。

〈５〉上記各実施形態の制御回路１５、２５、３５として、従来の非接触ＩＣカードと同様にＣＰＵ等によって構成される場合を想定していたが、制御回路１５、２５、３５として、ＣＰＵを持たない構成としても構わない。例えば、メモリ素子に格納するデータの入出力処理等を行う回路や、或いは、メモリ動作に所定の電圧を必要とするメモリ素子等を有する制御回路であっても構わない。かかる構成の制御回路を有する非接触ＩＣカードに対しても、当該制御回路の動作安定性を向上させるために、本発明に係る非接触ＩＣカードは有効であり、本発明の非接触ＩＣカードは、ＣＰＵを内蔵しない非接触メモリカードを包含するものである。

〈６〉上記各実施形態では、本発明に係る非接触ＩＣカードとして、非接触型専用のものを説明したが、接触ＩＣカードの機能を内蔵するコンビネーション型の非接触ＩＣカードであっても構わない。

本発明に係る非接触ＩＣカードの第１実施形態における概略構成を示すブロック図 本発明に係る非接触ＩＣカードに使用する電圧検知回路の一構成例を示す回路図 本発明に係る非接触ＩＣカードに使用する電圧検知回路の一構成例を示す回路図 本発明に係る非接触ＩＣカードの第１実施形態における電源部分の概略動作を示す動作フロー図 本発明に係る非接触ＩＣカードの第１実施形態における消費電力の推移を説明する消費電力推移図 本発明に係る非接触ＩＣカードの第２実施形態における概略構成を示すブロック図 本発明に係る非接触ＩＣカードの別実施形態における概略構成を示すブロック図 本発明に係る非接触ＩＣカードの第１実施形態に対する変形構成例を示すブロック図 本発明に係る非接触ＩＣカードの第２実施形態に対する変形構成例を示すブロック図 従来の非接触ＩＣカード（従来技術１）の概略構成を示すブロック図 従来の非接触ＩＣカード（従来技術２）の概略構成を示すブロック図

符号の説明

１： 本発明に係る非接触ＩＣカード
２： 端末装置
１１： 受信コイル
１２： 整流回路
１３： レギュレータ（定電圧化回路）
１４、２４、３４： 電圧検知回路
１５、２５、３５： 制御回路
１６、３６： 負荷回路
１７： 比較器
１８： フィルタ回路
１９： 電圧変換器
２１： 送信コイル
４０、５０： 従来の非接触ＩＣカード
４４、５４： 電圧検知回路
４５： ＣＰＵ
４６： 負荷回路
ＶＩＮ： 整流回路の出力電圧
ＶＩＮ’： 比較器の正側入力電圧
Ｖｒｅｆ： 比較器の負側入力電圧
Ｖｃｃ： レギュレータの出力電圧
Ｖｏｕｔ： リセット出力
Ｖｏｕｔ’： 比較器の出力電圧
ＶＡ’： 電圧検知回路の基準電圧
Ｓｃ： 負荷回路のオンオフを制御する制御信号
Ｒ１、Ｒ２： 帰還抵抗
Ｒ３： 抵抗
Ｃ１： キャパシタ
Ｐ０： 制御回路のリセット解除後一定期間内の消費電力
Ｐ１： 負荷回路の消費電力
Ｐｍａｘ： 制御回路の最大消費電力
Ｔ： リセット解除後の一定期間

Claims (7)

1. 電磁波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電磁波により生成された交流電流を整流する整流回路と、
   前記整流回路が出力する直流電圧を定電圧化するレギュレータと、
   前記レギュレータから電力供給を受けて所定の機能処理を実行する制御回路と、
   前記整流回路の出力電圧を検知する電圧検知回路と、を備えてなり、
   前記電圧検知回路は、前記整流回路の出力電圧の検知結果に基づいて、前記制御回路に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行することを特徴とする非接触ＩＣカード。
2. 前記整流回路の出力電圧の電圧波形に、前記電磁波の周波数成分またはその高調波成分が含まれている場合に、該周波数成分または高調波成分を少なくとも除去するフィルタ回路を備え、前記電圧検知回路は、前記フィルタ回路を通過後の前記整流回路の出力電圧を検知対象とすることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＣカード。
3. 前記電圧検知回路は、前記整流回路の出力電圧が所定の基準電圧以下の場合に、前記制御回路をリセット状態にすることを特徴とする請求項１または２に記載の非接触ＩＣカード。
4. 前記制御回路によりオンオフ制御され、前記レギュレータから電力供給を受けてオン状態で一定の電力を消費する負荷回路を備え、
   前記制御回路は、前記電圧検知回路からリセット解除された後、前記負荷回路をオンにし、更に一定期間経過後にオフにし、前記所定の機能処理を実行するように構成され、
   前記負荷回路の消費電力と前記リセット解除後の一定期間における前記制御回路の消費電力の和が、前記制御回路の最大消費電力以上となるように、前記負荷回路の消費電力が設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の非接触ＩＣカード。
5. 前記電圧検知回路によりオンオフ制御され、前記レギュレータから電力供給を受けてオン状態で一定の電力を消費する負荷回路を備え、
   前記電圧検知回路は、前記制御回路をリセット解除した後、前記負荷回路をオンにし、更に一定期間経過後にオフにするように構成され、
   前記制御回路は、前記電圧検知回路からリセット解除された後、前記一定期間経過後に、前記所定の機能処理を実行するように構成され、
   前記負荷回路の消費電力と前記リセット解除後の一定期間における前記制御回路の消費電力の和が、前記制御回路の最大消費電力以上となるように、前記負荷回路の消費電力が設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の非接触ＩＣカード。
6. 電磁波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電磁波により生成された交流電流を整流する整流回路と、
   前記整流回路が出力する直流電圧を定電圧化するレギュレータと、
   前記レギュレータから電力供給を受けて所定の機能処理を実行する制御回路と、
   前記レギュレータの出力電圧を検知し、その検知結果に基づいて、前記制御回路に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行する電圧検知回路と、
   前記制御回路によりオンオフ制御され、前記レギュレータから電力供給を受けてオン状態で一定の電力を消費する負荷回路と、を備えてなり、
   前記制御回路は、前記電圧検知回路からリセット解除された後、前記負荷回路をオンにし、更に一定期間経過後にオフにし、前記所定の機能処理を実行するように構成され、
   前記負荷回路の消費電力と前記リセット解除後の一定期間における前記制御回路の消費電力の和が、前記制御回路の最大消費電力以上となるように、前記負荷回路の消費電力が設定されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。
7. 電磁波を受信するアンテナと、
   前記アンテナで受信した電磁波により生成された交流電流を整流する整流回路と、
   前記整流回路が出力する直流電圧を定電圧化するレギュレータと、
   前記レギュレータから電力供給を受けて所定の機能処理を実行する制御回路と、
   前記レギュレータの出力電圧を検知し、その検知結果に基づいて、前記制御回路に対するリセット操作またはリセット解除操作を実行する電圧検知回路と、
   前記電圧検知回路によりオンオフ制御され、前記レギュレータから電力供給を受けてオン状態で一定の電力を消費する負荷回路と、を備えてなり、
   前記電圧検知回路は、前記制御回路をリセット解除した後、前記負荷回路をオンにし、更に一定期間経過後にオフにするように構成され、
   前記制御回路は、前記電圧検知回路からリセット解除された後、前記一定期間経過後に、前記所定の機能処理を実行するように構成され、
   前記負荷回路の消費電力と前記リセット解除後の一定期間における前記制御回路の消費電力の和が、前記制御回路の最大消費電力以上となるように、前記負荷回路の消費電力が設定されていることを特徴とする非接触ＩＣカード。

Images