KR100840035B1 - 반도체 집적 회로 장치 및 그것을 이용한 비접촉형 ｉｃ카드 및 휴대 정보 단말기 - Google Patents

반도체 집적 회로 장치 및 그것을 이용한 비접촉형 ｉｃ카드 및 휴대 정보 단말기 Download PDF

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Abstract

안테나를 통하여 안정된 송신을 행하는 반도체 집적 회로 장치 및 그것을 이용한 비접촉형 IC 카드 및 휴대 정보 단말기가 제공된다. 반도체 집적 회로 장치는, 안테나(L1)에 접속되는 안테나 단자(LA, LB), 안테나로부터 안테나 단자에 공급되는 교류 신호를 정류 평활하여 직류 전압을 얻는 정류 평활 회로(B1) 및 직류 전압을 안정화하는 션트 레귤레이터(B6) 및 시리즈 레귤레이터(B7)를 갖는 전원 회로(B5)와, 전원 회로로부터 직류 전압을 공급받아 동작하는 내부 회로(B8)를 포함한다. 리더·라이터에의 송신 시에 시리즈 레귤레이터가 동작하고, 션트 레귤레이터가 정지하고, 리더·라이터에의 송신 시 이외에는, 션트 레귤레이터가 동작하고, 시리즈 레귤레이터가 정지한다.
IC 카드, 션트 레귤레이터, 리더·라이터, 안테나

Description

반도체 집적 회로 장치 및 그것을 이용한 비접촉형 ＩＣ 카드 및 휴대 정보 단말기{SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE AND NONCONTACT TYPE IC CARD USING IT, AND PORTABLE INFORMATION TERMINAL}
본 발명은, 반도체 집적 회로 장치에 적용하기에 적합한 전원 회로 기술에 관한 것으로, 특히 전자파를 수신하여 전원을 생성하는 반도체 집적 회로 장치 및 그것을 이용한 비접촉형의 IC 카드 및 휴대 정보 단말기에 관한 것이다.
배터리 등의 전원을 갖지 않고, 안테나로 받은 전자파로부터 전원을 생성하여 동작하는 비접촉형의 IC 카드나 IC 태그가 교통이나 금융 등의 분야에서 활발하게 사용되게 되었다. 비접촉형 IC 카드는, 리더·라이터(질문기)로부터의 전자파를 변조하여 보내지는 데이터를 수신하고, 또한, 수신하고 있는 전자파를 변조하여 데이터를 리더·라이터(질문기)에 송신한다(예를 들면, 일본특허공개공보 제2001-274339호 및 일본특허공개공보 제2000-348152호 참조).
도 1에, 리더·라이터로부터 전자파의 형태로 공급되는 전력을 비접촉형 IC 카드에 구비되는 안테나로 수신하여, 안테나의 양 단자로부터 출력되는 전류-전압 특성(VL)이 도시된다. 이것은, 안테나 단자에 접속되는 부하에 흐르는 전류에 의존하여 안테나의 양단의 전압이 변화하여, 출력 저항 Ro을 가진 전압원 Vo과 등가인 것을 나타내고 있다. 이때, 상기 전류-전압 특성의 기울기가, 상기 출력 저항 Ro으로 된다.
도 2에, 정류 평활 회로(B1)와 시리즈 레귤레이터(B2)와 부하 변조 회로(B3)가 도시된다. 정류 평활 회로(B1)는, 정류 회로와 평활 용량으로 구성되어, 안테나 단자(LA, LB)에 입력되는 신호를 정류 및 평활하고, 접속점(N1)과 그라운드 단자 사이에 출력 전압 V1을 출력한다.
시리즈 레귤레이터(B2)는, 부하가 변동하여 전원 전류가 변화해도 출력 단자(VDD)의 전압이 일정하게 되도록 접속점(N1)과 출력 단자(VDD) 사이의 전압을 변화시킨다. 이 경우, 접속점(N1)과 출력 단자(VDD) 사이를 저항으로 치환하면, 저항값은 그곳을 흐르는 전류와 접속점(N1)과 출력 단자(VDD) 사이의 전압으로 정해진다. 즉, 시리즈 레귤레이터(B2)는, 접속점(N1)과 출력 단자(VDD)에 직렬 접속되는 등가적인 저항을 변화시킴으로써, 출력 단자(VDD)에 출력되는 전압이 소정의 전압으로 되도록 제어하는 회로라고 바꾸어 말할 수 있다. 예를 들면, 출력 단자(VDD)가 소정의 전압 레벨을 초과하려고 한 경우, 접속점(N1)과 출력 단자(VDD)에 직렬 접속되는 등가적인 저항의 저항값이 커지고, 접속점(N1)과 출력 단자(VDD)의 전위차가 커진다. 이것에 의해, 출력 전압(VDD)이 내려가도록 부귀환 동작이 이루어져, 출력 단자(VDD)의 전압은 소정의 전압으로 유지된다.
IC 카드로부터 리더·라이터에 데이터를 송신하기 위한 부하 변조 회로(B3)는, 안테나 단자(LA)와 그라운드 단자 사이에 접속된다. 부하 변조 회로(B3)는 제어 신호 S1에 의해, 부하 변조 회로(B3)를 온시키면 출력 전류 I1를 흘리고, 부하 변조 회로(B3)를 오프시키면 출력 전류는 흐르지 않게 된다. 즉, 부하 변조 회로(B3)는 제어 신호 S1에 의해, 부하 변조 회로(B3)에 흐르는 전류 I1에 전류 변화 ΔI1을 발생시킨다.
도 2에서, 부하 변조 회로(B3)를 온한 경우와, 부하 변조 회로(B3)를 오프한 경우의 안테나 단자(LA)에 흐르는 전류 Iall의 전류 변화 ΔIall1은 수학식 1과 같이 된다.
Figure 112006043134724-pct00001
이 전류 변화가 리더·라이터로 되돌아가는 전자파에 변화를 주어, 이것에 의해 리더·라이터는 데이터를 비접촉형 IC 카드로부터 수신한다.
마찬가지로, 출력 단자(VDD)에 흐르는 전류 I2에서, 송신 데이터와는 관계없는 전류 변화 ΔI2가 발생한 경우, 안테나 단자에 흐르는 전류 변화 ΔIall2는 수학식 2와 같이 된다.
Figure 112006043134724-pct00002
이때, 전류 변화 ΔIall2가 상기 리더·라이터가 수신하기 위해 필요한 전류 변화보다 커진 경우, 리더·라이터는 데이터로서 수신하게 된다. 그러나, 이것은 비접촉형 IC 카드가 송신하는 데이터와는 무관하기 때문에, 리더·라이터측에서는 잘못된 데이터를 수신한 것으로 된다. 따라서, 리더·라이터측에서는 통신 에러로서 처리된다.
이러한 전류 변화 ΔI2는, 예를 들면, 전원 단자(VDD)에 접속되는 CPU를 대표로 하는 제어 회로 등의 동작에 의해 발생한다.
이상과 같이, 시리즈 레귤레이터를 적용한 경우, 비접촉형 IC 카드측에 탑재되는 회로의 동작에 의한 전류 변화를 잘못 수신함으로써, 리더·라이터와 비접촉형 IC 카드 사이에서 불필요한 통신이 행해지고, 그 결과, 통신 품질이 열화한다는 문제가 있었다.
도 3에, 정류 평활 회로(B1)와 션트 레귤레이터(B4)와 부하 변조 회로(B3)가 도시된다. 정류 평활 회로(B1)는, 정류 회로와 평활 용량으로 구성되어, 안테나 단자(LA, LB)에 입력되는 신호를 정류 및 평활하고, 출력 단자(VDD)와 그라운드 단자 사이에 출력 전압(VDD)을 출력한다.
션트 레귤레이터(B4)는, 출력 단자(VDD)와 그라운드 단자 사이에 흐르는 전류를 변화시킴으로써, 출력 단자(VDD)에 출력되는 전압이, 소정의 전압으로 되도록 제어한다. 예를 들면, 출력 단자(VDD)가 소정의 전압 레벨을 초과하려고 한 경우, 션트 레귤레이터(B4)에 흐르는 전류 I3이 증가하고, 이것에 수반하여, 안테나 단 자(LA)에 흐르는 전류 Iall가 증가한다. 도 1에서 도시한 바와 같이, 안테나는 출력 저항 Ro을 갖는 전압원과 등가이기 때문에, 상기 Iall의 증가에 수반하여, 안테나 단자(LA)의 전위는 내려간다. 이것에 의해, 출력 전압(VDD)이 내려가도록 부귀환 동작이 이루어져, 출력 단자(VDD)는 소정의 전압으로 유지된다.
도 4에, 출력 단자(VDD)에 흐르는 전류 I2의 전류 변화 ΔI2가 발생한 경우의 각 전류 파형의 일례가 도시된다. 도 4에서, I2는 출력 단자(VDD)에 흐르는 전류, I3은 션트 레귤레이터(B4)에 흐르는 전류, I4는 출력 단자(VDD)에 흐르는 전류 I2와 션트 레귤레이터(B4)에 흐르는 전류 I3과의 합이다.
출력 단자(VDD)에 흐르는 전류 I2가 ΔI2만큼 증대하면, 상기 션트 레귤레이터(B4)에 의한 부귀환 동작이 이루어지고, 그 결과, 션트 레귤레이터(B4)에 흐르는 전류 I3은 ΔI2만큼 감소한다. 반대로, 출력 단자(VDD)에 흐르는 전류 I2가 ΔI2만큼 감소하면, 마찬가지의 부귀환 동작에 의해, 션트 레귤레이터(B4)에 흐르는 전류 I3은 ΔI2만큼 증가한다.
이상에 의해, 출력 단자(VDD)에 흐르는 전류 I2의 전류 변화 ΔI2와 션트 레귤레이터(B4)에 흐르는 전류 I3의 전류 변화가 상쇄됨으로써, 정류 평활 회로(B1)의 출력 단자에 흐르는 전류의 전류 변화는 없어지고, 그 결과, 안테나 단자(LA)에 흐 르는 전류 Iall의 전류 변화도 없어진다.
그런데, 정류 평활 회로(B1)의 입출력 사이의 내부 저항, 즉, 단자(LA)와 단자(VDD) 사이의 저항은, 일반적으로 매우 낮다. 그 때문에, 션트 레귤레이터(B4)의 동작에 의해, 정류 평활 회로(B1) 전의 입력측의 전류 변화는, 출력측의 전류 변화와 마찬가지의 제어를 받는다.
즉, 제어 신호 S1에 의해 부하 변조 회로(B3)가 발생하는 전류 변화 ΔI1에서도, 전류 변화 ΔI1과 션트 레귤레이터(B4)에 흐르는 전류 I3의 전류 변화가 상쇄되어, 안테나 단자(LA)에 흐르는 전류 Iall의 전류 변화는 없어진다.
이상에 의해, 션트 레귤레이터를 적용한 경우, 부하 변조 회로(B3)가 전류 변화 I1을 발생해도, 전압 제어 전류원(B6)에 흐르는 전류 I3에 의해 상쇄되어, 비접촉형 IC 카드 전체의 전류 변화는 없어진다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 안테나를 통하여 안정된 송신을 행하는 반도체 집적 회로 장치 및 그것을 이용한 비접촉형 IC 카드 및 휴대 정보 단말기를 제공하는 데 있다.
본원에서 개시되는 발명 중 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 하기와 같다. 즉, 반도체 집적 회로 장치는, 안테나에 접속되는 안테나 단자와, 상기 안테나로부터 상기 안테나 단자에 공급되는 교류 신호를 정류 평활하여 직류 전압을 얻는 정류 평활 회로 및 상기 직류 전압을 안정화하는 션트 레귤레이터 및 시리즈 레귤레이터를 갖는 전원 회로와, 상기 전원 회로로부터 상기 직류 전압을 공급받아 동작하는 내부 회로를 포함하고, 리더·라이터에의 송신 시에 상기 시리즈 레귤레이터가 동작하고, 상기 션트 레귤레이터가 정지하고, 리더·라이터에의 송신 시 이외에는, 상기 션트 레귤레이터가 동작하고, 상기 시리즈 레귤레이터가 정지하는 것을 특징으로 한다.
도 1은, 리더·라이터로부터의 전자파를 수신했을 때의 안테나의 전류-전압 특성을 도시하는 도면.
도 2는, 정류 평활 회로 및 시리즈 레귤레이터로 구성되는 전원 회로와 부하 변조 회로를 설명하기 위한 구성도.
도 3은, 정류 평활 회로 및 션트 레귤레이터로 구성되는 전원 회로와 부하 변조 회로를 설명하기 위한 구성도.
도 4는, 도 3의 전원 회로의 동작 파형의 일례를 도시하는 도면.
도 5는, 본 발명에 따른 반도체 집적 회로 장치 및 비접촉형 IC 카드의 제1 실시예를 설명하기 위한 구성도.
도 6은, 제1 실시예의 비접촉형 IC 카드의 구조를 설명하기 위한 조감도.
도 7은, 제1 실시예에 탑재되는 전원 회로를 설명하기 위한 회로 구성도.
도 8은, 도 7의 전원 회로가 갖는 시리즈 레귤레이터를 설명하기 위한 회로도.
도 9는, 도 7의 전원 회로가 갖는 션트 레귤레이터를 설명하기 위한 회로도.
도 10은, 본 발명의 제2 실시예에 탑재되는 전원 회로를 설명하기 위한 회로도.
도 11은, 본 발명의 제3 실시예에 탑재되는 전원 회로를 설명하기 위한 회로도.
도 12는, 본 발명의 제4 실시예에 탑재되는 전원 회로를 설명하기 위한 회로도.
도 13은, 본 발명의 제5 실시예를 설명하기 위한 휴대 전화의 조감도.
이하, 본 발명에 따른 반도체 집적 회로 장치 및 그것을 이용한 비접촉형 IC 카드 및 휴대 정보 단말기를 도면에 도시한 몇 개의 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명한다. 또한, 도 5 내지 도 13에서의 동일한 부호는, 동일물 또는 유사물을 표시하는 것으로 한다.
(제1 실시예)
도 5에, 본 발명의 반도체 집적 회로 장치 및 비접촉형 IC 카드의 제1 실시예의 기본 구성을 도시한다. 도 5에서, ICC는 비접촉형 IC 카드, IC 및 L1은, IC 카드(ICC)에 탑재되는 각각 반도체 집적 회로 장치 및 안테나이다. 반도체 집적 회로 장치(IC)는, 전원 회로(B5), 내부 회로(B8) 및 안테나(L1)를 접속하기 위한 안테나 단자(LA, LB)를 갖고 있다.
도 6에 IC 카드(ICC)의 구조를 도시한다. IC 카드(ICC)는, 수지 몰드된 프린트 배선 기판(25)에 의해 카드의 형태를 이룬다. 외부의 리더·라이터(35)로부 터의 전자파를 받는 안테나(L1)는, 프린트 배선 기판(25)의 배선에 의해 형성되는 스파이럴 형상의 코일(26)에 의해 구성된다. 반도체 집적 회로 장치(IC)는, 1개의 IC 칩(27)으로 구성되어, 프린트 배선 기판(25)에 실장된다. IC 칩(27)에 안테나(L1)인 코일(26)이 접속된다.
본 발명은, 전형적으로는 외부와 입출력을 위한 단자를 표면에 갖지 않는 비접촉형 IC 카드에 적용된다. 물론, 비접촉 인터페이스와 입출력을 위한 단자를 갖는 듀얼 타입 IC 카드에 적용해도 된다. 특별히 한정은 되지 않지만, 도 6의 반도체 집적 회로 장치(IC)는, 공지의 반도체 집적 회로 장치의 제조 기술에 의해, 단결정 실리콘 등과 같은 1개의 반도체 기판 상에서 형성되고, IC 칩(27)을 이룬다.
리더·라이터(35)로부터의 전자파를 받은 안테나(L1)는, 안테나 단자(LA, LB)에 고주파의 교류 신호를 출력한다. 교류 신호는, 부분적으로 정보 신호(데이터)에 의해 변조되어 있다.
도 5에서, 전원 회로(B5)는, 정류 평활 회로(B1)와 션트 레귤레이터(B6)와 시리즈 레귤레이터(B7)에 의해 구성된다. 정류 평활 회로(B1)는, 안테나(L1)가 수신한 교류 신호를 정류 및 평활한다. 션트 레귤레이터(B6)는, 정류 평활 회로(B1)의 출력 전압이 소정의 전압 레벨 이상으로 되지 않도록 제어하고, 시리즈 레귤레이터(B7)는, 출력 단자(VDD)를 정전압화한다. 션트 레귤레이터(B6) 및 시리즈 레귤레이터(B7)는, 제어부(B11)로부터 입력되는 제어 신호 S2 및 S3에 의해, 상기 전압 제어 동작이 제어된다.
전원 회로(B5)의 출력 전원 전압(VDD)이, 내부 회로(B8)에 그 동작 전원 전압으로서 공급된다. 내부 회로(B8)는, 수신부(B9), 송신부(B10), 제어부(B11), 메모리(B12)로 구성된다. 수신부(B9)는, IC 카드(IC)에 구비되는 안테나(L1)에 의해 수신된, 정보 신호에 의해 변조된 교류 신호를 복조하고, 얻어진 디지털의 정보 신호를 제어부(B11)에 공급한다. 또한, 수신부(B9)는, 클록 신호를 생성하는 기능도 갖는다. 송신부(B10)는, 제어부(B11)가 생성하는 디지털의 정보 신호를 받아, 안테나(L1)가 수신하고 있는 교류 신호를 동 정보 신호에 의해 변조한다. 송신부(B10)의 출력측에, 도 5에는 도시하고 있지 않지만, 상기 변조를 행하는 부하 변조 회로가 배치된다. 리더·라이터(35)는, 안테나(L1)로부터의 전자파의 방사가 상기 변조에 의해 변화하는 것을 받아 제어부(B11)로부터의 정보 신호를 수신한다.
또한, IC 카드(ICC)가 리더·라이터(35)와 행하는 송수신은, 리더·라이터(35)로부터의 변조된 전자파를 받아 데이터를 수신하는 수신 시와, 무변조의 전자파를 받아 데이터를 생성하는 등의 내부 처리를 행하는 내부 처리 시와, 생성한 데이터를 리더·라이터(35)에 보내는 송신 시로 나누어진다. 본 명세서에서는, 수신 시와 내부 처리 시를 총칭하여 「송신 시 이외」라고 하기로 한다.
도 7에 전원 회로(B5)의 기본 회로 구성을 도시한다. 도 7에서, 안테나 단자(LA, LB)에 정류 평활 회로(B1)가 접속되고, 정류 평활 회로(B1)의 출력 단자에 접속되는 접속점(N2)에 션트 레귤레이터(B6)가 접속되고, 접속점(N2)과 출력 전압 단자(VDD) 사이에 시리즈 레귤레이터(B7)가 접속된다. 또한, 도 7에서, 안테나 단자(LA)와 접지 사이에 부하 변조 회로(B3)가 접속된다.
정류 평활 회로(B1)는, 정류 회로와 평활 용량으로 구성되어, 안테나 단 자(LA, LB)에 입력되는 교류 신호를 정류 및 평활하고, 접속점(N2)과 그라운드 단자 사이에 출력 전압 V2를 얻는다.
션트 레귤레이터(B6)는, 제어 신호 S2에 의해 전압 안정화 동작의 가부가 제어받는다. 션트 레귤레이터(B6)는, 송신 시 이외에 동작이 허가되고, 그 경우에는, 접속점(N2)과 그라운드 단자에 흐르는 전류를 변화시킴으로써, 접속점(N2)에 출력되는 전압 레벨이, 소정의 전압 이상으로 되지 않도록 출력 전압 V2를 제어한다. 션트 레귤레이터(B6)는, 송신 시에는 동작이 허가되지 않고, 그 경우에는, 상기 전압 안정화 동작을 정지한다.
시리즈 레귤레이터(B7)는, 제어 신호 S3에 의해 전압 안정화 동작의, 동작의 가부를 제어한다. 송신 시에 동작이 허가되고, 그 경우에는, 접속점(N2)과 출력 단자(VDD)에 직렬 접속되는 저항을 변화시킴으로써, 출력 단자(VDD)에 출력되는 전압 레벨이 소정의 전압 이상으로 되지 않도록 제어한다. 시리즈 레귤레이터(B7)는, 송신 시 이외에 동작이 허가되지 않고, 그 경우에는, 상기 전압 안정화 동작을 정지한다.
도 7에서, 부하 변조 회로(B3)의 온·오프에 의해 데이터를 리더·라이터에 송신하는 경우에는, 션트 레귤레이터(B6)의 동작을 금지하여, 시리즈 레귤레이터(B7)의 동작을 허가함으로써, 부하 변조 회로(B3)에 의한 전류 변화의 상쇄를 방지할 수 있다. 반대로, 부하 변조 회로(B3)에 의한 데이터의 송신을 행하지 않는 경우에는, 즉 부하 변조 회로(B3)가 온·오프 동작을 정지하고 있는 경우에는, 션트 레귤레이터(B6)의 동작을 허가함으로써, IC 카드(IC) 내의 전류 변화를 리더· 라이터에의 전달을 방지할 수 있다. 이때, 시리즈 레귤레이터(B7)의 동작의 가부는, 회로 구성이나 시리즈 레귤레이터의 검출 전압 레벨, 션트 레귤레이터의 검출 전압 레벨 등으로부터 결정하면 된다.
이상의 동작에 의해, IC 카드 내의 전류 변화를 리더·라이터에 전달하기 쉬운 시리즈 레귤레이터의 전류 변화 전달 특성의 이점과, IC 카드 내의 전류 변화를 상쇄하는 션트 레귤레이터의 전류 변화 전달 특성의 이점을 이용하는 것이 가능해진다.
도 8에 시리즈 레귤레이터(B7)의 일례를 도시한다. 시리즈 레귤레이터(B7)는, 전원 전압(VDD)의 전압 레벨의 변화에 대응한 검출 전압을 형성하는 전압 검출 회로(B13)와, 전압 검출 회로(B13)의 검출 전압에 따라서 입력 단자(IN1)와 출력 단자(OUT1) 사이의 등가적인 저항 성분을 변화시키는 MOS 트랜지스터 M1과, 스위치 회로(B21)로 구성된다. 전압 검출 회로(B13)는, 다음 회로에 의해 구성된다. 전원 단자(VDD)로 되는 출력 단자(OUT1)와 그라운드 단자 사이에는, 분압 저항 R2와 R3이 형성된다. 이들 분압 저항 R2와 R3의 접속점에 얻어지는 분압 전압은, 연산 증폭 회로(A1)의 비반전 입력(+)에 공급된다. 연산 증폭 회로(A1)의 반전 입력 단자(-)와 그라운드 단자 사이에는 기준 전압원 Vref가 형성된다. 분압 전압과 기준 전압원 Vref의 차에 따른 연산 증폭 회로(A1)의 출력 전압은, 스위치 회로(21)를 거쳐 MOS 트랜지스터 M1의 게이트에 공급되고, MOS 트랜지스터 M1의 등가적인 저항 성분을 변화시킨다. 스위치 회로(21)는, 제어 신호 S3에 의해 제어되고, 시리즈 레귤레이터(B7)의 동작이 허가될 때에는, MOS 트랜지스터 M1의 게이트를 연산 증폭 회로(A1)에 접속하고, 허가되지 않을 때에는, 즉 전압 안정화 동작을 정지할 때에는 MOS 트랜지스터 M1의 게이트를 접지한다. 게이트를 접지한 MOS 트랜지스터 M1은 거의 단락 상태로 되어 저저항으로 된다. 또한, 전압 안정화 동작을 정지하기 위해, 상기 게이트에 고정의 전압을 공급하도록 해도 된다.
도 9에 션트 레귤레이터(B6)의 일례를 도시한다. 출력 단자(OUT2)의 전압 레벨의 변화에 대응한 검출 전압을 형성하는 전압 검출 회로(B13)와, 전압 검출 회로(B13)의 검출 전압에 따라서 전류를 흘리는 전압 제어 전류원(B14)과, 스위치 회로(B22)로 구성된다. 전압 검출 회로(B13)는, 상기 도 8과 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 전압 제어 전류원(B14)은, 간편하게는, MOS 트랜지스터 M2로 구성된다. MOS 트랜지스터 M2의 게이트에, 분압 전압과 기준 전압원 Vref의 차에 따른 연산 증폭 회로(A1)의 출력 전압이, 스위치 회로(22)를 거쳐 공급된다. MOS 트랜지스터 M2는, 연산 증폭 회로(A1)의 출력 전압에 따라서 자신에게 흐르는 전류를 변화시킨다. 스위치 회로(22)는, 제어 신호 S2에 의해 제어되고, 시리즈 레귤레이터(B7)의 동작이 허가될 때에는, MOS 트랜지스터 M2의 게이트를 연산 증폭 회로(A1)에 접속하고, 허가되지 않을 때에는, 즉 전압 안정화 동작을 정지할 때에는 MOS 트랜지스터 M2의 게이트를 접지한다. 게이트를 접지된 MOS 트랜지스터 M2는 개방 상태로 되어, 전류는 흐르지 않는다. 또한, 전압 안정화 동작을 정지하기 위해, 상기 게이트에 고정의 전압을 공급하도록 해도 된다.
이상, 본 실시예에 의해, 부하 변조 회로(B3)가 동작하는 송신 시에, 션트 레귤레이터(B6)의 동작을 정지시킴으로써, 비접촉형 IC 카드로부터 리더·라이터에 의 통신에서, 안정된 데이터의 송신을 행하는 것이 가능하게 되었다.
또한, 션트 레귤레이터(B6)의 변형예로서는, 보다 간편하게는 제너 다이오드로 대용할 수 있다. 그 경우에는, 전압 검출 회로(B13)의 접속은 없고, 제너 다이오드가 갖는 제너 전압에 의해 정류 전압이 제한된다. 제너 다이오드의 동작 허가 및 불허가는, 제너 다이오드에 직렬로 접속한 스위치의 온, 오프에 의해 행해진다.
또한, 상기에서는 안테나(L1)를 IC 카드(ICC)의 프린트 배선 기판(25)에 형성하였지만, 안테나를 더 작은 코일로 하고, 이것을 반도체 집적 회로 장치로서 구성되는 IC 칩 상에 형성하는 것이 가능하다. 그와 같이 안테나를 형성한 IC 칩은 IC 태그로서 기능한다.
또한, 상기에서는 안테나가 모두 코일 형상이지만, 이와는 별도로, 안테나가 예를 들면 작은 종이 조각 등에 형성된 얇고 가늘고 긴 띠 형상의 금속 패턴으로서, 이것에 반도체 집적 회로 장치 IC의 안테나 단자(LA, LB)가 접속되고, 그것에 의하여 응답기로 되는 전자 장치가 구성되어도 된다.
(제2 실시예)
도 10에, 도 7의 전원 회로에서 정류와 시리즈 레귤레이터의 전압 제어를 1개의 트랜지스터에서 행하도록 구성한 제2 실시예를 도시한다. 도 10에서, IC 카드(ICC)에 구비되는 안테나를 접속하기 위한 안테나 단자(LA, LB)가 포함되고, MOS 트랜지스터 M3, M4, M5, M6, M7, M8과, 저항 R4, R5와, 평활용의 용량 C1과, 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)에 의해, 일본특허공개공보 제2001-274339호에 개시된 전원 회로가 구성된다. 본 실시예의 전원 회로에서는, 상기에 또한 션트 레귤 레이터(B6)가 접속된다. 안테나 단자(LA)의 교류 전압이 플러스일 때, MOS 트랜지스터 M8이 온, MOS 트랜지스터 M7이 오프로 되고, MOS 트랜지스터 M3에 교류 전압의 플러스가 공급되어, 안테나 단자(LB)가 접지된다. 안테나 단자(LA)의 교류 전압이 마이너스일 때, MOS 트랜지스터 M7이 온, MOS 트랜지스터 M8이 오프로 되고, MOS 트랜지스터 M5에 교류 전압의 플러스가 공급되어, 안테나 단자(LA)가 접지된다. MOS 트랜지스터 M3 및 M5는, 각각 안테나 단자(LA, LB)로부터 전원 단자(VDD) 에의 한 방향으로만 전류가 흐르고, 또한 그 전류가 각각의 게이트에 공급되는 전압에 의해 제어된다. 즉, 양 트랜지스터는, 정류와 시리즈 레귤레이터의 전압 제어의 2개의 동작을 행한다.
시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)는, 전압 검출 회로(B13)와 전압 제어 전류원(B14)과 스위치 회로(B21)에 의해 구성되고, 제어 신호 S3에 의해, 동작의 가부가 제어된다. 제어 전류 회로(B15)의 출력 전류는, MOS 트랜지스터 M4 및 M6을 거쳐 각각 저항 R4 및 R5에 흐르고, 각각 MOS 트랜지스터 M3 및 M5의 게이트에 공급하는 제어 전압을 발생한다.
션트 레귤레이터(B6)는, 전압 검출 회로(B13)와 전압 제어 전류원(B14)과 스위치 회로(22)에 의해 구성되고, 제어 신호 S2에 의해, 동작의 가부가 제어된다.
또한, 안테나 단자(LB)와 그라운드 단자 사이에, 제어 신호 S1에 의해 제어되는 부하 변조 회로(B3)가 접속된다.
시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)의 동작을 허가하고, 션트 레귤레이터(B6) 의 동작을 금지한 송신 시의 경우에, 부하 변조 회로(B3)에 흐르는 전류 I1의 전류 변화 ΔI1에 의한 안테나 단자(LA)에 흐르는 전류 Iall의 전류 변화 ΔIall3을 산출하면, 수학식 3과 같이 된다. 단, 저항 R4와 R5의 저항값은 동일한 것으로 한다.
Figure 112006043134724-pct00003
또한, 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)의 동작을 금지하고, 션트 레귤레이터(B6)의 동작을 허가한 송신 시 이외의 경우에, 출력 단자(VDD)에 흐르는 전류 I2의 전류 변화 ΔI2에 의한 안테나 단자에 흐르는 전류 변화 ΔIall4를 산출하면, 수학식 4와 같이 된다.
Figure 112006043134724-pct00004
도 10에서, 부하 변조 회로(B3)의 온·오프에 의해 데이터를 리더·라이터에 송신하는 경우에는, 션트 레귤레이터(B6)의 동작을 금지하고, 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)의 동작을 허가함으로써, 부하 변조 회로(B3)에 의한 전류 변화의 상쇄를 방지할 수 있다. 반대로, 부하 변조 회로(B3)에 의한 데이터의 송신을 행하지 않는 경우에는, 션트 레귤레이터(B6)의 동작을 허가하고, 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)의 동작을 금지함으로써, IC 카드 내의 전류 변화를 리더·라이터에의 전달을 방지할 수 있다.
이와 같이, 정류 평활 회로와 시리즈 레귤레이터가 분리되어 있을 필요는 없고, 일본특허공개공보 제2001-274339호에 기재된 시리즈 레귤레이터로서의 기능을 갖는 정류 평활 회로에 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
(제3 실시예)
도 11에, 도 10의 전원 회로에서, 전압 검출 회로를 션트 레귤레이터와 시리즈 레귤레이터 제어 회로에서 공유하도록 구성한 제3 실시예를 도시한다.
도 11에서, 레귤레이터 방식 제어 회로(B16)는, 도 10에서의 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)로서의 기능과 도 10에서의 션트 레귤레이터(B6)로서의 기능을 갖는다. 레귤레이터 방식 제어 회로(B16)에서, 도 10에서의 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)에 포함되는 전압 검출 회로(B13)와 도 10에서의 션트 레귤레이터(B6)에 포함되는 전압 검출 회로(B13)가 공유되어 있다. 또한, 레귤레이터 방식 제어 회로(B16)에서, 도 10에서의 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)에 포함되는 전압 제어 전류원(B14)과 도 10에서의 션트 레귤레이터(B6)에 포함되는 전압 제어 전류원(B14)이 공유되고, MOS 트랜지스터 M9로 치환되고 있다.
MOS 트랜지스터 M10은, 제어 신호 S2에 의해, 온·오프가 제어되고, 스위치로서 동작한다. MOS 트랜지스터 M11은, 제어 신호 S3에 의해, 온·오프가 제어되고, 스위치로서 동작한다. 따라서, MOS 트랜지스터 M10이 온하고, MOS 트랜지스터 Ml1이 오프한 경우에는(송신 시 이외), MOS 트랜지스터 M9에 흐르는 전류는, 전원 단자(VDD)에 흐르고, 션트 레귤레이터의 동작이 행해진다. 반대로, MOS 트랜지스터 M10이 오프하고, MOS 트랜지스터 M11이 온한 경우에는(송신 시), MOS 트랜지스 터 M9에 흐르는 전류가 저항 R4 및 R5에 흐르고, 시리즈 레귤레이터의 동작이 행해진다. 이것에 의해, 회로를 간략화하면서, 도 10과 마찬가지의 기능을 실현할 수 있었다.
(제4 실시예)
도 12에, 도 10의 전원 회로에서, 전압 검출 회로를 션트 레귤레이터와 시리즈 레귤레이터 제어 회로에서 공유하도록 구성한 제4 실시예를 도시한다.
도 11과 마찬가지로, 도 12에서도, 레귤레이터 방식 제어 회로(B16)는, 도 10에서의 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)로서의 기능과 도 10에서의 션트 레귤레이터(B7)로서의 기능을 갖는다. 레귤레이터 방식 제어 회로(B16)에서, 도 10에서의 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)에 포함되는 전압 검출 회로(B13)와, 도 10에서의 션트 레귤레이터(B6)에 포함되는 전압 검출 회로(B13)가 공유되어 있다.
또한, 레귤레이터 방식 제어 회로(B16)는, 도 10에서의 시리즈 레귤레이터 제어 회로(B15)에 포함되는 전압 제어 전류원(B14)으로서 동작하는 MOS 트랜지스터 M13과, 도 10에서의 션트 레귤레이터(B7)에 포함되는 전압 제어 전류원(B14)으로서 동작하는 MOS 트랜지스터 M12를 포함하고, 전압 검출 회로(B13)의 검출 전압을 MOS 트랜지스터 M12와 M13 중 어느 쪽에 공급할지를 선택하는 선택 회로(B17)를 포함한다.
선택 회로(B17)는, 공급된 제어 신호 S2에 의해, 션트 레귤레이터(B7)의 동작이 허가될 때(송신 시 이외), 연산 증폭 회로(A1)의 출력 전압을 MOS 트랜지스터 M12의 게이트에 공급하고, 션트 레귤레이터(B7)의 동작이 불허가일 때(송신 시), MOS 트랜지스터 M12의 게이트를 접지에 접속한다. 또한, 선택 회로(B17)는, 공급된 제어 신호 S3에 의해, 시리즈 레귤레이터 제어 회로계의 MOS 트랜지스터 M13의 동작이 허가될 때(송신 시), 연산 증폭 회로(A1)의 출력 전압을 MOS 트랜지스터 M13의 게이트에 공급하고, MOS 트랜지스터 M13의 동작이 불허가일 때(송신 시 이외), MOS 트랜지스터 M13의 게이트를 접지에 접속한다. 이와 같이, 선택 회로(B17)는, MOS 트랜지스터 M12 및 M13 중 어느 하나를 동작시킨다.
따라서, 레귤레이터 방식 제어 회로(B16), 선택 회로(B17)가 MOS 트랜지스터 M12에 전압 검출 회로(B13)의 검출 전압을 공급한 경우에는, 션트 레귤레이터로서 동작하고, 선택 회로(B17)가 MOS 트랜지스터 M13에 전압 검출 회로(B13)의 검출 전압을 공급한 경우에는, 시리즈 레귤레이터 제어 회로로서 동작한다. 이것에 의해, 도 10과 마찬가지의 기능을 실현할 수 있다.
도 11에서, MOS 트랜지스터 M9, M10, M11은 대전류를 흘릴 필요가 있기 때문에, MOS 트랜지스터의 게이트 폭을 크게 할 필요가 있어, 칩 상에서의 사용 면적이 크다. 그러나, 도 12에서, 대전류를 흘릴 필요가 있는 것은 MOS 트랜지스터 M12 및 M13이다. 따라서, 도 11의 경우에 비하여, 칩 상에서의 사용 면적을 작게 할 수 있다.
(제5 실시예)
도 13에, 제1 실시예∼제4 실시예의 비접촉형 IC 카드 중 어느 하나를 내장한 본 발명의 휴대 정보 단말기의 제5 실시예를 도시한다. 도 13에서, 참조 부호 31은 휴대 정보 단말기인 휴대 전화이고, 참조 부호 32는 휴대 전화(30)의 폴더형 의 케이싱이고, 참조 부호 33은 케이싱(32)의 본체의 내측 표면에 설치한 데이터를 입력하는 입력 장치이고, 참조 부호 34는 케이싱(32)의 내부에서 입력 장치(33)의 이면측에 배치한 비접촉형 IC 카드이다. 도 13에서는 도시하지 않았지만, 케이싱(32)의 덮개의 내측 표면에 표시 장치가 배치되어 있다. 또한, 케이싱(32)의 덮개의 각부에 음성 또는 데이터에 의해 통신을 행하기 위한 송수신 회로 및 데이터 처리 회로가 설치되어 있다. 데이터 처리 회로에 입출력되는 데이터가 상기 표시 장치에 표시된다.
IC 카드(34)는, 데이터를 출력하는 단자 및 전원 전압을 입력하는 단자를 갖고, 이들 단자를 통하여 데이터 처리 회로에 접속된다. IC 카드(34)의 내부 회로의 데이터는, 입력 장치(33)의 조작에 의해 상기 표시 장치에 표시된다.
또한, IC 카드(34)는, 리더·라이터(35)의 근방에 놓였을 때, 휴대 전화(31)의 전원 투입의 유무와 상관없이, 리더·라이터(35)와의 사이에서 데이터의 송수신을 행한다. 또한, IC 카드(34)는, 휴대 전화(31)에 착탈 가능한 형태로 내장되어 있어도 된다.
본 실시예에 의해, 리더·라이터를 통하지 않고도, IC 카드(34)가 갖는 데이터를 아는 것이 가능하게 되고, IC 카드(34)의 편리성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, IC 카드(34)는, 휴대 전화(31)에 내장되었지만, 수첩 타입의 퍼스널 컴퓨터나 노트형 퍼스널 컴퓨터 등 그 밖의 휴대 정보 단말기의 전반에 내장 가능하다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설 명하였지만, 본원 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능한 것은 물론이다. 예를 들면, 션트 레귤레이터의 동작 가부를 제어하는 제어 신호와, 시리즈 레귤레이터의 동작 가부를 제어하는 제어 신호는, 1개의 제어 신호로 실현할 수도 있다.
또한, 도 5의 비접촉형 IC 카드에서, 전원 회로, 수신부, 송신부, 제어부, 메모리를 복수의 반도체 집적 회로 장치로 구성하는 것이어도 된다. 본 발명은, 교류 전압을 정류 및 평활하여 내부 전원 전압을 생성하는 반도체 집적 회로 장치 및 비접촉형 IC 카드에 널리 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 양태에 따르면, 시리즈 레귤레이터와 션트 레귤레이터를 포함한 전원 회로에서, 송신 시에 션트 레귤레이터의 동작이 정지하므로, 비접촉형 IC 카드로부터 리더·라이터에 안정된 데이터의 송신을 행할 수 있다.
본원 발명은, IC 카드 등에 적용하기에 적합하며, 교통, 금융, 운송, 상업 등에 널리 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 안테나에 접속되는 안테나 단자와,
    상기 안테나로부터 상기 안테나 단자에 공급되는 교류 신호를 정류 평활하여 직류 전압을 얻는 정류 평활 회로 및 상기 직류 전압을 안정화하는 션트 레귤레이터 및 시리즈 레귤레이터를 갖는 전원 회로와,
    상기 전원 회로로부터 상기 직류 전압을 공급받아 동작하는 내부 회로
    를 포함하고,
    리더·라이터에의 송신 시에, 상기 시리즈 레귤레이터가 전압 안정화 동작을 행하고, 상기 션트 레귤레이터가 전압 안정화 동작을 정지하고,
    내부 처리 시에는, 상기 션트 레귤레이터가 전압 안정화 동작을 행하고, 상기 시리즈 레귤레이터가 전압 안정화 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 단자에 접속되는 부하 변조 회로를 더 포함하고,
    상기 부하 변조 회로를 흐르는 전류의 유무에 의해, 상기 리더·라이터에의 송신이 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.
  3. 삭제
  4. 안테나로부터의 교류 신호를 입력하기 위한 2 단자의 안테나 단자와,
    상기 안테나 단자에 입력된 교류 신호를 정류 평활화하여 전원 전압을 출력하는 정류 평활 회로와,
    상기 전원 전압의 전압을 안정화하고, 전원 단자에 안정화된 전원 전압을 출력하는 레귤레이터와,
    상기 안테나 단자의 한 쪽의 단자와 그라운드 단자 사이에 접속한 부하 변조 회로를 포함하는 내부 회로
    를 포함하고,
    상기 레귤레이터는, 상기 부하 변조 회로가 동작하고 있을 때에 상기 정류 평활 회로와 상기 전원 단자 사이의 전압을 제어하고, 상기 부하 변조 회로가 동작을 정지하고 있을 때에 상기 전원 단자와 그라운드 단자 사이를 흐르는 전류를 제 어하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.
  5. 안테나로부터의 교류 신호를 입력하기 위한 2 단자의 안테나 단자와,
    상기 안테나 단자에 입력된 교류 신호를 정류 평활화하여 전원 전압을 출력하고, 또한 상기 전원 전압의 전압을 안정화하고, 전원 단자에 안정화된 전원 전압을 출력하는 전원 회로와,
    상기 전원 회로의 전압 안정화 동작을 제어하는 제어 신호를 생성하는 제어 회로를 포함하는 내부 회로
    를 포함하고,
    상기 전원 회로는, 리더·라이터에의 송신 시에 상기 정류 평활 회로와 상기 전원 단자 사이의 전압을 변화시키도록 상기 제어 신호에 의해 제어되고, 내부 처리 시에 상기 전원 단자와 그라운드 단자 사이를 흐르는 전류를 변화시키도록 상기 제어 신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.
  6. 제1항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안테나가 코일에 의해 구성되고, 상기 코일에 의해 구성된 상기 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적 회로 장치.
  7. 안테나를 구성하는 코일과,
    상기 코일에 의해 구성되는 상기 안테나에 접속되는 제1항, 제2항, 제4항, 또는 제5항 중 어느 한 항의 반도체 집적 회로 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 IC 카드.
  8. 데이터를 처리하는 데이터 처리 회로와,
    상기 데이터 처리 회로가 입출력하는 데이터를 표시하는 표시 장치와,
    상기 데이터 처리 회로에 데이터를 입력하기 위한 입력 장치와,
    제7항의 IC 카드
    를 포함하고,
    상기 표시 장치와 상기 IC 카드가 전기적으로 결합되어, 상기 IC 카드가 갖는 데이터가 상기 표시 장치에 표시되는 것을 특징으로 하는 휴대 정보 단말기.
  9. 제8항에 있어서,
    음성 또는 데이터를 이용하여 통신을 행하기 위한 송수신 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 정보 단말기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 휴대 정보 단말기가 휴대 전화기인 것을 특징으로 하는 휴대 정보 단말기.
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