KR102089652B1 - 근거리 무선 통신 장치, 이를 포함하는 전자 시스템 및 근거리 무선 통신 장치의 전력 제어 방법 - Google Patents

근거리 무선 통신 장치, 이를 포함하는 전자 시스템 및 근거리 무선 통신 장치의 전력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치는 공진부 및 NFC 칩을 포함한다. 공진부는 리더 모드에서 전자기파를 방사하여 외부의 NFC 카드와 데이터를 송수신한다. NFC 칩은 공진부가 전자기파를 방사하는 동안 공진부로부터 생성되는 안테나 전압에 기초하여 NFC 카드와의 거리를 추정하고, 추정된 거리에 기초하여 전자기파의 크기를 제어한다. NFC 장치는 리더 모드에서 소비 전력을 감소시킬 수 있다.

Description

근거리 무선 통신 장치, 이를 포함하는 전자 시스템 및 근거리 무선 통신 장치의 전력 제어 방법 {NEAR FIELD COMMUNICATION DEVICES, ELECTRONIC SYSTEMS HAVING THE SAME AND METHOD OF CONTROLLING POWER IN NEAR FIELD COMMUNICATION DEVICES}
본 발명은 무선 통신 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치, 이를 포함하는 전자 장치 및 NFC 장치의 전력 제어 방법에 관한 것이다.
최근 무선 통신 기술의 일종인 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 기술이 발전함에 따라 NFC 장치가 모바일 장치 등에 널리 적용되고 있다.
그러나 모바일 장치는 배터리를 사용하여 동작하므로, NFC 장치의 소비 전력이 증가하는 경우 모바일 장치의 사용 가능 시간이 감소되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 소비 전력을 감소시킬 수 있는 NFC 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 NFC 장치를 포함하는 전자 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소비 전력을 감소시킬 수 있는 NFC 장치의 전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치는 공진부 및 NFC 칩을 포함한다. 상기 공진부는 리더 모드에서 전자기파를 방사하여 외부의 NFC 카드와 데이터를 송수신한다. 상기 NFC 칩은 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 공진부로부터 생성되는 안테나 전압에 기초하여 상기 NFC 카드와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공진부는 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 NFC 카드와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 상기 안테나 전압을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 NFC 칩은 출력 전류를 상기 공진부에 제공하고, 상기 공진부는 상기 출력 전류에 상응하는 크기의 상기 전자기파를 방사하고, 상기 NFC 칩은 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 안테나 전압을 측정하고 상기 측정된 안테나 전압의 크기에 기초하여 상기 출력 전류의 크기를 제어할 수 있다.
상기 NFC 칩은 상기 안테나 전압의 크기가 감소하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 감소시키고, 상기 안테나 전압의 크기가 증가하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 증가시킬 수 있다.
상기 NFC 칩은 주기적으로 상기 출력 전류를 상기 공진부에 제공하면서 상기 안테나 전압의 크기를 측정하고, 상기 안테나 전압의 크기가 감소하는 양에 기초하여 상기 NFC 카드가 주위에 존재하는지 여부를 탐지할 수 있다.
상기 NFC 칩은, 전력 제어 신호에 상응하는 크기를 갖는 상기 출력 전류를 송신 단자를 통해 상기 공진부에 제공하는 송신부, 파워 단자를 통해 상기 공진부로부터 수신되는 상기 안테나 전압의 크기를 디지털값으로 변환하는 거리 추정부, 및 상기 디지털값에 기초하여 NFC 카드가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 상기 디지털값에 기초하여 상기 전력 제어 신호를 생성하는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)를 포함할 수 있다.
상기 송신부는 상기 송신 단자를 통해 상기 공진부에 상기 출력 전류를 주기적으로 제공하고, 상기 거리 추정부는 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 파워 단자를 통해 상기 공진부로부터 제공되는 상기 안테나 전압의 크기를 상기 디지털값으로 변환하고, 상기 CPU는 상기 디지털값에 상응하는 전압이 표준 전압 보다 문턱 전압 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 송신부는 상기 공진부에 지속적으로 상기 출력 전류를 제공하고, 상기 거리 추정부는 주기적으로 상기 안테나 전압에 기초하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 디지털값의 크기에 기초하여 상기 전력 제어 신호의 크기를 조절할 수 있다.
상기 송신부는, 상기 전력 제어 신호에 기초하여 송신 전원 전압을 생성하는 전압 생성부, 상기 송신 전원 전압 및 상기 송신 단자 사이에 연결되는 풀업 트랜지스터, 접지 전압 및 상기 송신 단자 사이에 연결되는 풀다운 트랜지스터, 및 출력 데이터에 기초하여 상기 풀업 트랜지스터 및 상기 풀다운 트랜지스터 중의 하나를 선택적으로 턴온하는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 CPU는 상기 디지털값이 증가하는 경우 상기 전력 제어 신호의 크기를 증가시키고, 상기 디지털값이 감소하는 경우 상기 전력 제어 신호의 크기를 감소시키고, 상기 전압 생성부는 상기 전력 제어 신호의 크기가 증가하는 경우 상기 송신 전원 전압의 크기를 증가시키고, 상기 전력 제어 신호의 크기가 감소하는 경우 상기 송신 전원 전압의 크기를 감소시킬 수 있다.
상기 송신부는, 송신 전원 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n(n은 2 이상의 정수) 풀업 트랜지스터들, 접지 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들, 및 상기 전력 제어 신호에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 중에서 k(k는 n이하의 양의 정수)개의 풀업 트랜지스터들 및 k개의 풀다운 트랜지스터들을 각각 선택하고, 출력 데이터에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀업 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀업 트랜지스터들을 턴온하거나 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀다운 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들을 턴온하는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 CPU는 상기 디지털값이 증가하는 경우 상기 전력 제어 신호의 크기를 증가시키고, 상기 디지털값이 감소하는 경우 상기 전력 제어 신호의 크기를 감소시키고, 상기 구동부는 상기 전력 제어 신호의 크기가 증가하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 증가시키고, 상기 전력 제어 신호의 크기가 감소하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 감소시킬 수 있다.
상기 송신부는, 제1 전력 제어 신호에 기초하여 송신 전원 전압을 생성하는 전압 생성부, 상기 송신 전원 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n(n은 2 이상의 정수) 풀업 트랜지스터들, 접지 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들, 및 제2 전력 제어 신호에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 중에서 k(k는 n이하의 양의 정수)개의 풀업 트랜지스터들 및 k개의 풀다운 트랜지스터들을 각각 선택하고, 출력 데이터에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀업 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀업 트랜지스터들을 턴온하거나 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀다운 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들을 턴온하는 구동부를 포함할 수 있다.
상기 CPU는 상기 디지털값이 증가하는 경우 상기 제1 전력 제어 신호 및 상기 제2 전력 제어 신호 중의 적어도 하나의 크기를 증가시키고, 상기 디지털값이 감소하는 경우 상기 제1 전력 제어 신호 및 상기 제2 전력 제어 신호 중의 적어도 하나의 크기를 감소시키고, 상기 전압 생성부는 상기 제1 전력 제어 신호의 크기가 증가하는 경우 상기 송신 전원 전압의 크기를 증가시키고, 상기 전력 제어 신호의 크기가 감소하는 경우 상기 송신 전원 전압의 크기를 감소시키고, 상기 구동부는 상기 제2 전력 제어 신호의 크기가 증가하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 증가시키고, 상기 제2 전력 제어 신호의 크기가 감소하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 감소시킬 수 있다.
상기 거리 추정부는, 상기 안테나 전압의 크기 및 이득 신호에 비례하는 직류 전압을 생성하는 센싱부 및 상기 직류 전압에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 상기 디지털값을 생성하는 아날로그-디지털 변환부를 포함할 수 있다.
상기 CPU는 상기 리더 모드에서 제1 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공하고, 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공할 수 있다.
상기 센싱부는, 상기 안테나 전압을 정류하여 제1 노드에 출력하는 정류회로, 상기 제1 노드 및 제2 노드 사이에 연결되는 저항, 및 상기 제2 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 이득 신호에 상응하는 크기의 저항값을 갖는 가변 저항을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제2 노드를 통해 상기 직류 전압을 출력할 수 있다.
상기 센싱부는, 상기 안테나 전압을 정류하여 제1 노드에 출력하는 정류회로 및 상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 이득 신호에 상응하는 크기의 전류를 생성하는 가변 전류원을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 제1 노드를 통해 상기 직류 전압을 출력할 수 있다.
상기 아날로그-디지털 변환부는, 업카운팅 동작을 수행하여 카운트값을 생성하는 카운팅부, 상기 카운트값에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압을 생성하는 스캐닝 전압 생성부, 상기 직류 전압이 상기 스캐닝 전압보다 큰 경우 제1 논리 레벨을 갖고 상기 직류 전압이 상기 스캐닝 전압보다 작거나 같은 경우 제2 논리 레벨을 갖는 비교 신호를 출력하는 비교기, 및 상기 비교 신호의 천이에 응답하여 상기 카운트값을 상기 디지털값으로서 저장하는 래치부를 포함할 수 있다.
상기 스캐닝 전압 생성부는, 기준 전압을 생성하는 기준 전압 생성기, 상기 기준 전압 생성기 및 제1 노드 사이에 연결되는 저항, 및 상기 제1 노드 및 접지 전압 사이에 연결되고, 상기 카운트값에 상응하는 크기의 저항값을 갖는 가변 저항을 포함하고, 상기 스캐닝 전압 생성부는 상기 제1 노드를 통해 상기 스캐닝 전압을 출력할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기파를 방사하여 데이터를 송수신하는 공진부 및 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 칩을 포함하는 NFC 장치의 전력 제어 방법에 있어서, NFC 카드가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 상기 전자기파를 지속적으로 방사하는 동안 상기 공진부로부터 생성되는 안테나 전압에 기초하여 상기 NFC 카드와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 NFC 카드와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어하는 단계는, 상기 NFC 칩이 출력 전류를 상기 공진부에 지속적으로 제공하는 단계, 상기 공진부는 상기 출력 전류에 상응하는 크기의 상기 전자기파를 방사하는 단계, 상기 공진부는 상기 NFC 카드와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 상기 안테나 전압을 생성하는 단계, 및 상기 NFC 칩은 상기 안테나 전압의 크기가 증가하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 증가시키고, 상기 안테나 전압의 크기가 감소하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템은 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치, 메모리부 및 어플리케이션 프로세서를 포함한다. 상기 NFC 장치는 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 통해 외부 장치와 통신을 수행한다. 상기 메모리부는 출력 데이터 및 입력 데이터를 저장한다. 상기 어플리케이션 프로세서는 상기 NFC 장치 및 상기 메모리부의 동작을 제어한다. 상기 NFC 장치는, 리더 모드에서 전자기파를 방사하여 상기 외부 장치에 상기 출력 데이터를 전송하고 상기 외부 장치로부터 상기 입력 데이터를 수신하는 공진부 및 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 공진부로부터 생성되는 안테나 전압에 기초하여 상기 외부 장치와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어하는 NFC 칩을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 공진부는 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 외부 장치와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 상기 안테나 전압을 생성할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 NFC 칩은 출력 전류를 상기 공진부에 제공하고, 상기 공진부는 상기 출력 전류에 상응하는 크기의 상기 전자기파를 방사하고, 상기 NFC 칩은 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 안테나 전압을 측정하고 상기 안테나 전압의 크기가 감소하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 감소시키고, 상기 안테나 전압의 크기가 증가하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치는 리더 모드에서 소비 전력을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 NFC 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 거리 추정부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 거리 추정부에 포함되는 센싱부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 3의 거리 추정부에 포함되는 센싱부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 3의 거리 추정부에 포함되는 아날로그-디지털 변환부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 아날로그-디지털 변환부에 포함되는 스캐닝 전압 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 송신부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 2의 NFC 장치에 포함되는 송신부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 송신부의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 2의 NFC 장치가 NFC 리더를 탐지하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 13은 도 2의 NFC 장치가 NFC 카드를 탐지하는 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치의 전력 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 15는 도 14의 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 16은 도 14의 리더 모드로 동작하는 단계의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 NFC 장치(10)는 NFC 방식에 기초하여 외부 장치와 통신을 수행한다. 일 실시예에 있어서, NFC 장치(10)는 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 동작 및 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 동작을 교번하여 반복적으로 수행할 수 있다. NFC 장치(10)는 NFC 리더를 탐지한 경우 카드 모드(card mode)로 동작하고, NFC 카드를 탐지한 경우 리더 모드(reader mode)로 동작할 수 있다. NFC 장치(10)는 카드(card)로서 동작하는 상기 카드 모드에서 상기 NFC 리더로부터 제공되는 전자기파(Electromagnetic Wave)(EMW)에 기초하여 상기 NFC 리더와 데이터를 송수신하고, 리더(reader)로서 동작하는 리더 모드(reader mode)에서 NFC 장치(10)가 방사(emit)하는 전자기파(EMW)에 기초하여 상기 NFC 카드와 데이터를 송수신 할 수 있다.
도 1을 참조하면, NFC 장치(10)는 공진부(100) 및 NFC 칩(200)을 포함한다.
공진부(100)는 인덕턴스 성분을 갖는 안테나 및 공진 커패시터로 구성되는 공진 회로를 포함할 수 있다.
상기 리더 모드에서, 공진부(100)는 전자기파(EMW)를 방사하여 상기 NFC 카드와 데이터를 송수신한다. 상기 NFC 카드는 인덕턴스 성분을 갖는 안테나 및 공진 커패시터로 구성되는 공진회로를 포함하므로, 공진부(100)가 전자기파(EMW)를 방사하는 경우 NFC 장치(10)에 근접하여 존재하는 상기 NFC 카드와 공진부(100) 사이에는 상호 유도(mutual induction)가 일어날 수 있다. 따라서 공진부(100)에 포함되는 상기 안테나의 양단에는 상기 NFC 카드와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 안테나 전압(VAN)이 생성될 수 있다.
NFC 칩(200)은 공진부(100)가 전자기파(EMW)를 방사하는 동안 공진부(100)로부터 생성되는 안테나 전압(VAN)에 기초하여 NFC 장치(10)와 상기 NFC 카드와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 공진부(100)가 방사하는 전자기파(EMW)의 크기를 제어한다. 예를 들어, NFC 칩(200)은 상기 추정된 거리가 증가하는 경우 공진부(100)가 방사하는 전자기파(EMW)의 크기가 증가하도록 공진부(100)를 제어하고, 상기 추정된 거리가 감소하는 경우 공진부(100)가 방사하는 전자기파(EMW)의 크기가 감소하도록 공진부(100)를 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 리더 모드에서, NFC 칩(200)은 출력 전류(ITX)를 공진부(100)에 제공하고, 공진부(100)는 출력 전류(ITX)에 상응하는 크기의 전자기파(EMW)를 방사함으로써 상기 NFC 카드와 데이터를 송수신할 수 있다. 이 경우, NFC 칩(200)은 공진부(100)가 전자기파(EMW)를 방사하는 동안 공진부(100)로부터 제공되는 안테나 전압(VAN)을 측정하고 측정된 안테나 전압(VAN)의 크기에 기초하여 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 제어할 수 있다.
NFC 장치(10)와 상기 NFC 카드와의 거리가 상대적으로 가까운 경우 상기 NFC 카드와 공진부(100) 사이에는 상대적으로 강한 상호 유도(mutual induction)가 발생하므로 안테나 전압(VAN)의 크기가 감소하고, NFC 장치(10)와 상기 NFC 카드와의 거리가 상대적으로 먼 경우 상기 NFC 카드와 공진부(100) 사이에는 상대적으로 약한 상호 유도(mutual induction)가 발생하므로 안테나 전압(VAN)의 크기가 증가할 수 있다. 따라서 NFC 칩(200)은 안테나 전압(VAN)의 크기가 감소하는 경우 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 감소시키고, 안테나 전압(VAN)의 크기가 증가하는 경우 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 리더 모드에서, NFC 장치(10)는 상기 NFC 카드와의 거리에 기초하여 방사하는 전자기파(EMW)의 크기를 제어함으로써 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 카드 모드에서, 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파(EMW)에 응답하여 공진부(100)와 상기 NFC 리더 사이에 상호 유도(mutual induction)가 발생하므로, 공진부(100)는 상호 유도(mutual induction)를 통해 생성되는 안테나 전압(VAN)을 NFC 칩(200)에 제공하고, NFC 칩(200)은 안테나 전압(VAN)을 복조하여 입력 데이터를 생성함으로써 수신 동작을 수행할 수 있다. 상기 카드 모드에서, NFC 칩(200)은 출력 데이터를 변조하여 생성되는 변조 신호에 상응하는 임피던스를 공진부(100)에 제공하고, 공진부(100)는 상기 임피던스에 기초하여 상기 NFC 리더로부터 수신되는 전자기파(EMW)를 통해 상기 NFC 리더와 상호 유도(mutual induction)를 일으킴으로써 송신 동작을 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 NFC 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, NFC 장치(10a)는 공진부(100) 및 NFC 칩(200)을 포함할 수 있다.
NFC 칩(200)은 제1 파워 단자(L1), 제2 파워 단자(L2), 제1 송신 단자(TX1), 제2 송신 단자(TX2) 및 수신 단자(RX)를 통해 공진부(100)와 연결될 수 있다.
공진부(100)는 안테나(L)와 제1 커패시터(C1)를 포함하는 공진 회로, 상기 공진 회로와 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 연결하는 제2 커패시터(C2) 및 제3 커패시터(C3)를 포함하는 제1 필터, 상기 공진 회로와 수신 단자(RX)를 연결하는 제6 커패시터(C6)를 포함하는 제2 필터 및 상기 공진 회로와 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 연결하고 임피던스 매칭을 수행하는 제4 커패시터(C4) 및 제5 커패시터(C5)를 포함하는 매칭부를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 공진부(100)의 구성은 일 예에 불과하고, 본 발명의 실시예들에 따른 공진부(100)의 구성은 이에 한정되지 않으며, 공진부(100)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.
NFC 칩(200)은 상기 카드 모드에서 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 송신 동작 및 수신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 송신 동작을 수행하고, 상기 리더 모드에서 수신 단자(RX)를 통해 수신 동작을 수행할 수 있다.
NFC 칩(200)은 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 출력 전류(ITX)를 제공하고, 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(100)로부터 안테나 전압(VAN)을 수신할 수 있다.
NFC 칩(200)은 정류기(211), 레귤레이터(212), 제1 복조기(213), 제1 변조기(214), 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)(220), 전원 스위치(PSW), 메모리(230), 제2 복조기(241), 제2 변조기(242), 오실레이터(243), 믹서(244), 송신부(250) 및 거리 추정부(270)를 포함할 수 있다.
정류기(211)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 안테나 전압(VAN)을 정류하여 직류 전압인 제1 전압(V1)을 생성할 수 있다.
레귤레이터(212)는 제1 전압(V1)을 사용하여 NFC 칩(200) 내부에서 사용가능한 일정한 크기의 전압 레벨을 갖는 내부 전압(VINT)을 생성할 수 있다.
CPU(220)는 NFC 칩(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. CPU(220)는 배터리 등과 같은 전원부로부터 전원 전압(VDD)을 수신하여 동작할 수 있다. 또한, CPU(220)는 전원 스위치(PSW)를 통해 레귤레이터(212)로부터 내부 전압(VINT)을 수신할 수 있다. CPU(220)는 전원 전압(VDD)이 일정 레벨 이상인 경우 전원 전압(VDD)을 사용하여 동작하고 스위치 제어 신호(SCS)를 디스에이블시켜 전원 스위치(PSW)를 턴오프시킬 수 있다. 한편, CPU(220)는 전원 전압(VDD)이 상기 일정 레벨 이하인 경우 스위치 제어 신호(SCS)를 인에이블시켜 전원 스위치(PSW)를 턴온시킴으로써 레귤레이터(212)로부터 제공되는 내부 전압(VINT)을 사용하여 동작할 수 있다.
상기 카드 모드에서 수신 동작시, 제1 복조기(213)는 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(220)에 제공할 수 있다. CPU(220)는 상기 입력 데이터를 메모리(230)에 저장할 수 있다.
상기 카드 모드에서 송신 동작시, CPU(220)는 메모리(230)로부터 출력 데이터를 독출하여 제1 변조기(214)에 제공하고, 제1 변조기(214)는 상기 출력 데이터를 변조하여 변조 신호를 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 변조기(214)는 상기 출력 데이터에 대해 로드 모듈레이션(load modulation)을 수행하여 상기 변조 신호를 생성할 수 있다.
상기 리더 모드에서 수신 동작시, 제2 복조기(241)는 공진부(100)로부터 수신 단자(RX)를 통해 제공되는 신호를 복조하여 입력 데이터를 생생하고, 상기 입력 데이터를 CPU(220)에 제공할 수 있다. CPU(220)는 상기 입력 데이터를 메모리(230)에 저장할 수 있다.
상기 리더 모드에서 송신 동작시, CPU(220)는 메모리(230)로부터 출력 데이터(TD)를 독출하여 제2 변조기(242)에 제공하고, 제2 변조기(242)는 출력 데이터(TD)를 변조하여 변조 신호를 생성하고, 오실레이터(243)는 캐리어 주파수(예를 들면, 13.56 MHz)에 상응하는 주파수를 갖는 반송파 신호(CW)를 생성하고, 믹서(244)는 반송파 신호(CW)와 상기 변조 신호를 합성하여 송신 변조 신호(TMS)를 생성할 수 있다.
송신부(250)는 송신 전원 전압(TVDD) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다.
CPU(220)는 상기 카드 모드인지 상기 리더 모드인지 여부를 나타내는 모드 신호(MD)를 송신부(250)에 제공하고, 송신부(250)는 모드 신호(MD)에 기초하여 상기 카드 모드 또는 상기 리더 모드로 동작할 수 있다.
상기 리더 모드에서, 송신부(250)는 믹서(244)로부터 제공되는 송신 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하고, 공진부(100)는 출력 전류(ITX)에 상응하는 크기를 갖는 전자기파(EMW)를 방사할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 송신부(250)는 상기 리더 모드에서 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 송신 전원 전압(TVDD)에 연결하거나 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결함으로써 송신 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공할 수 있다.
예를 들어, 송신부(250)는 상기 리더 모드에서 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 송신 단자(TX1)를 풀업 로드를 통해 송신 전원 전압(TVDD)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하거나, 제1 송신 단자(TX1)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 송신 전원 전압(TVDD)에 연결함으로써 송신 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공할 수 있다. 송신부(250)가 제1 송신 단자(TX1)를 풀업 로드를 통해 송신 전원 전압(TVDD)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하는 경우, 송신 전원 전압(TVDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 제1 송신 단자(TX1)를 통해 공진부(100)에 제공되고 제2 송신 단자(TX2)를 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다. 송신부(250)가 제1 송신 단자(TX1)를 풀다운 로드를 통해 접지 전압(GND)에 연결하고 제2 송신 단자(TX2)를 풀업 로드를 통해 송신 전원 전압(TVDD)에 연결하는 경우, 송신 전원 전압(TVDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공되고 제1 송신 단자(TX1)를 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다.
주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 출력 데이터(TD)를 송신하지 않는 구간 동안 CPU(220)는 출력 데이터(TD)를 제2 변조기(242)에 제공하지 않으므로, 송신부(250)가 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)는 실질적으로 반송파 신호(CW)에 상응할 수 있다.
한편, 상기 카드 모드에서, 송신부(250)는 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 접지 전압(GND) 및 송신 전원 전압(TVDD)으로부터 차단함으로써 공진부(100)에 출력 전류(ITX)를 제공하지 않을 수 있다.
거리 추정부(270)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 연결되고, CPU(220)로부터 제공되는 제어 신호들(GNS, RST)에 기초하여 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 수신되는 안테나 전압(VAN)의 크기를 디지털값(DV)으로 변환하여 CPU(220)에 제공할 수 있다.
도 3은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 거리 추정부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 거리 추정부(270)는 센싱부(271) 및 아날로그-디지털 변환부(272)를 포함할 수 있다.
센싱부(271)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(100)로부터 제공되는 안테나 전압(VAN)을 직류 전압(VDC)으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(271)는 안테나 전압(VAN)의 크기 및 CPU(220)로부터 제공되는 이득 신호(GNS)에 비례하는 직류 전압(VDC)을 생성할 수 있다.
주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 송신부(250)는 출력 전류(ITX)를 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하고 공진부(100)는 출력 전류(ITX)에 기초하여 전자기파(EMW)를 방사하는 반면에, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 송신부(250)는 출력 전류(ITX)를 공진부(100)에 제공하지 않으므로 공진부(100)는 전자기파(EMW)를 방사하지 않는다. 따라서, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서 공진부(100)로부터 센싱부(271)로 제공되는 안테나 전압(VAN)의 크기는 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 공진부(100)로부터 센싱부(271)로 제공되는 안테나 전압(VAN)의 크기보다 상대적으로 클 수 있다. 따라서 CPU(220)는 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 리더 모드에서는 제1 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 센싱부(271)에 제공하고, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하는 구간 및 상기 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 이득 신호(GNS)를 센싱부(271)에 제공함으로써 센싱부(271)는 동작 모드와 무관하게 일정한 범위 내의 크기를 갖는 직류 전압(VDC)을 생성할 수 있다.
도 4는 도 3의 거리 추정부에 포함되는 센싱부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 센싱부(271a)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함하는 정류 회로, 제1 저항(R1) 및 제1 가변 저항(RV1)을 포함할 수 있다.
제1 다이오드(D1)는 제1 파워 단자(L1) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 다이오드(D2)는 제2 파워 단자(L2) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 상기 정류 회로는 안테나 전압(VAN)을 정류하여 정류 전압을 제1 노드(N1)에 출력할 수 있다.
제1 저항(R1)은 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2) 사이에 연결되고, 제1 가변 저항(RV1)은 제2 노드(N2) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 제1 가변 저항(RV1)은 이득 신호(GNS)에 상응하는 크기의 저항값을 가질 수 있다.
제1 저항(R1) 및 제1 가변 저항(RV1)은 상기 정류 전압을 분배하는 분배 회로로서 동작하므로, 센싱부(271a)는 이득 신호(GNS)에 기초하여 안테나 전압(VAN)을 직류 전압(VDC)으로 변환하여 제2 노드(N2)를 통해 출력할 수 있다.
도 5는 도 3의 거리 추정부에 포함되는 센싱부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 센싱부(271b)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함하는 정류 회로 및 가변 전류원(IV)을 포함할 수 있다.
제1 다이오드(D1)는 제1 파워 단자(L1) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 다이오드(D2)는 제2 파워 단자(L2) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결될 수 있다. 따라서 상기 정류 회로는 안테나 전압(VAN)을 정류하여 정류 전압을 제1 노드(N1)에 출력할 수 있다.
가변 전류원(IV)은 제1 노드(N1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 가변 전류원(IV)은 이득 신호(GNS)에 상응하는 크기의 전류를 생성할 수 있다.
가변 전류원(IV)이 생성하는 전류의 크기에 따라 상기 정류 전압의 크기가 가변되므로, 센싱부(271b)는 이득 신호(GNS)에 기초하여 안테나 전압(VAN)을 직류 전압(VDC)으로 변환하여 제1 노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 아날로그-디지털 변환부(272)는 센싱부(271)로부터 제공되는 직류 전압(VDC)에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다.
도 6은 도 3의 거리 추정부에 포함되는 아날로그-디지털 변환부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 아날로그-디지털 변환부(272)는 카운팅부(273), 스캐닝 전압 생성부(275), 비교기(277) 및 래치부(279)를 포함할 수 있다.
카운팅부(273)는 업카운팅 동작을 수행하여 카운트값(CNT)을 생성하고, CPU(220)로부터 제공되는 리셋 신호(RST)에 응답하여 카운트값(CNT)을 리셋할 수 있다.
스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 기초하여 순차적으로 증가하는 스캐닝 전압(VSCAN)을 생성할 수 있다.
도 7은 도 6의 아날로그-디지털 변환부에 포함되는 스캐닝 전압 생성부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 스캐닝 전압 생성부(275)는 기준 전압 생성기(REF_GEN), 제2 저항(R2) 및 제2 가변 저항(RV2)을 포함할 수 있다.
기준 전압 생성기(REF_GEN)는 일정한 크기를 갖는 기준 전압(VREF)을 생성할 수 있다.
제2 저항(R2)은 기준 전압 생성기(REF_GEN) 및 제1 노드(N1) 사이에 연결되고, 제2 가변 저항(RV2)은 제1 노드(N1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다. 제2 가변 저항(RV2)은 카운트값(CNT)에 상응하는 크기의 저항값을 가질 수 있다.
제2 저항(R2) 및 제2 가변 저항(RV2)은 기준 전압(VREF)을 분배하는 분배 회로로서 동작하므로, 스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 비례하는 크기를 갖는 스캐닝 전압(VSCAN)을 생성하여 제1 노드(N1)를 통해 출력할 수 있다.
또한, 스캐닝 전압 생성부(275)는 카운트값(CNT)에 비례하여 제2 가변 저항(RV2)의 저항값이 증가하는 비율을 조절함으로써 거리 추정부(270)가 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 수신되는 안테나 전압(VAN)을 디지털값(DV)으로 변환하는 정밀도를 제어할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 비교기(277)는 센싱부(271)로부터 제공되는 직류 전압(VDC) 및 스캐닝 전압 생성부(275)로부터 제공되는 스캐닝 전압(VSCAN)의 크기를 비교하여, 직류 전압(VDC)이 스캐닝 전압(VSCAN)보다 큰 경우 제1 논리 레벨을 갖고 직류 전압(VDC)이 스캐닝 전압(VSCAN)보다 작거나 같은 경우 제2 논리 레벨을 갖는 비교 신호(CMP)를 출력할 수 있다.
스캐닝 전압(VSCAN)은 점점 증가하므로, 비교기(277)는 상기 제1 논리 레벨을 갖는 비교 신호(CMP)를 출력하다가 스캐닝 전압(VSCAN)의 크기가 직류 전압(VDC)의 크기보다 같거나 커지는 시점에 비교 신호(CMP)를 상기 제2 논리 레벨로 천이시킬 수 있다.
래치부(279)는 카운트값(CNT) 및 비교 신호(CMP)를 수신하고, 비교 신호(CMP)의 천이에 응답하여 카운트값(CNT)을 래치하고, 상기 래치된 카운트값(CNT)을 디지털값(DV)으로서 출력할 수 있다.
이상, 도 6 및 7을 참조하여 거리 추정부(270)에 포함되는 아날로그-디지털 변환부(272)의 일 예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 아날로그-디지털 변환부(272)는 아날로그 신호를 디지털값으로 변환할 수 있는 다양한 구성으로 구현될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, CPU(220)는 거리 추정부(270)로부터 제공되는 디지털값(DV)에 기초하여 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지할 수 있다. 일 실시예에 있어서, CPU(220)는 디지털값(DV)을 제1 문턱 전압과 비교하여 NFC 리더를 탐지하고, 디지털값(DV)을 제2 문턱 전압과 비교하여 NFC 카드를 탐지할 수 있다. CPU(220)가 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 방법에 대해서는 후술한다.
CPU(220)는 상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 리더 모드로 동작하고 제1 값을 갖는 모드 신호(MD)를 생성할 수 있다. CPU(220)는 상기 NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 카드 모드로 동작하고 제2 값을 갖는 모드 신호(MD)를 생성할 수 있다.
상기 리더 모드에서, CPU(220)는 디지털값(DV)에 기초하여 전력 제어 신호(PCS)를 생성하여 송신부(250)에 제공하고, 송신부(250)는 전력 제어 신호(PCS)에 기초하여 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 조절할 수 있다. 즉, 송신부(250)는 변조 신호(TMS)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 생성할 때 CPU(220)로부터 제공되는 전력 제어 신호(PCS)에 기초하여 출력 전류(ITX)의 크기를 조절할 수 있다.
NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드와의 거리가 상대적으로 가까운 경우 상기 NFC 카드와 공진부(100) 사이에는 상대적으로 강한 상호 유도(mutual induction)가 발생하여 안테나 전압(VAN)의 크기가 감소하므로 디지털값(DV)은 감소하고, NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드와의 거리가 상대적으로 먼 경우 상기 NFC 카드와 공진부(100) 사이에는 상대적으로 약한 상호 유도(mutual induction)가 발생하여 안테나 전압(VAN)의 크기가 증가하므로 디지털값(DV)은 증가할 수 있다. 따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)에 기초하여 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리를 추정할 수 있다.
따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)이 감소하는 경우 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리가 감소하는 것으로 판단하여 전력 제어 신호(PCS)의 크기를 감소시키고, 디지털값(DV)이 증가하는 경우 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리가 증가하는 것으로 판단하여 전력 제어 신호(PCS)의 크기를 증가시킬 수 있다. 이 경우, 송신부(250)는 전력 제어 신호(PCS)의 크기가 감소하는 경우 출력 전류(ITX)의 크기를 감소시키고, 전력 제어 신호(PCS)의 크기가 증가하는 경우 출력 전류(ITX)의 크기를 증가시킬 수 있다.
도 8은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 송신부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 송신부(250a)는 제1 풀업 트랜지스터(MP0), 제2 풀업 트랜지스터(MP1), 제1 풀다운 트랜지스터(MN0), 제2 풀다운 트랜지스터(MN1), 전압 생성부(251) 및 구동부(252)를 포함할 수 있다.
전압 생성부(251)는 CPU(220)로부터 제공되는 전력 제어 신호(PCS)에 기초하여 송신 전원 전압(TVDD)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 생성부(251)는 전력 제어 신호(PCS)의 크기에 비례하는 크기를 갖는 송신 전원 전압(TVDD)을 생성할 수 있다.
제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀업 트랜지스터(MP1)는 PMOS(p-type metal oxide semiconductor) 트랜지스터이고, 제1 풀다운 트랜지스터(MN0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)는 NMOS(n-type metal oxide semiconductor) 트랜지스터일 수 있다.
제1 풀업 트랜지스터(MP0)는 송신 전원 전압(TVDD) 및 제1 송신 단자(TX1) 사이에 연결되고, 제1 풀다운 트랜지스터(MN1)는 제1 송신 단자(TX1) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다.
제2 풀업 트랜지스터(MP1)는 송신 전원 전압(TVDD) 및 제2 송신 단자(TX2) 사이에 연결되고, 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)는 제2 송신 단자(TX2) 및 접지 전압(GND) 사이에 연결될 수 있다.
구동부(252)는 제1 풀업 구동 신호(UDS0)를 통해 제1 풀업 트랜지스터(MP0)를 구동하고, 제1 풀다운 구동 신호(DDS0)를 통해 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 구동하고, 제2 풀업 구동 신호(UDS1)를 통해 제2 풀업 트랜지스터(MP1)를 구동하고, 제2 풀다운 구동 신호(DDS1)를 통해 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 구동할 수 있다.
구동부(252)는 CPU(220)로부터 제공되는 모드 신호(MD)를 통해 NFC 칩(200)이 상기 카드 모드로 동작하는지 상기 리더 모드로 동작하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 카드 모드에서, 구동부(252)는 제1 풀업 트랜지스터(MP0), 제2 풀업 트랜지스터(MP1), 제1 풀다운 트랜지스터(MN0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 모두 턴오프할 수 있다. 따라서 상기 카드 모드에서 송신부(250a)는 공진부(100)에 출력 전류(ITX)를 제공하지 않을 수 있다.
상기 리더 모드에서, 구동부(252)는 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0) 중의 하나를 선택적으로 턴온하고, 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1) 중의 하나를 선택적으로 턴온할 수 있다.
예를 들어, 구동부(252)는 상기 리더 모드에서 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 턴온하고 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 턴오프하거나, 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 턴온하고 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 턴오프할 수 있다.
구동부(252)가 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 턴온하고 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 턴오프하는 경우, 송신 전원 전압(TVDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제1 송신 단자(TX1)를 통해 공진부(100)에 제공되고 제2 송신 단자(TX2) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다. 구동부(252)가 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 턴온하고 제1 풀업 트랜지스터(MP0) 및 제2 풀다운 트랜지스터(MN1)를 턴오프하는 경우, 송신 전원 전압(TVDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 제2 풀업 트랜지스터(MP1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공되고 제1 송신 단자(TX1) 및 제1 풀다운 트랜지스터(MN0)를 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다.
따라서 상기 리더 모드에서 송신부(250a)가 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기는 전압 생성부(251)로부터 생성되는 송신 전원 전압(TVDD)의 크기에 비례할 수 있다.
상술한 바와 같이, CPU(220)는 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리를 추정하고 상기 추정된 거리에 기초하여 전원 제어 신호(PCS)를 생성하고, 송신부(250a)는 전원 제어 신호(PCS)에 기초하여 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 제어함으로써 공진부(100)가 방사하는 전자기파(EMW)의 크기를 최적화할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 소비 전력은 감소될 수 있다.
도 9는 도 2의 NFC 장치에 포함되는 송신부의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 송신부(250b)는 제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n), 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n), 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n), 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n) 및 구동부(253)를 포함할 수 있다.
제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n) 및 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n)은 PMOS 트랜지스터이고, 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n) 및 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n)은 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n)은 송신 전원 전압(TVDD) 및 제1 송신 단자(TX1) 사이에 병렬로 연결되고, 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n)은 제1 송신 단자(TX1) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n)은 송신 전원 전압(TVDD) 및 제2 송신 단자(TX2) 사이에 병렬로 연결되고, 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n)은 제2 송신 단자(TX2) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
구동부(253)는 제1-1 내지 제1-n 풀업 구동 신호들(UDS0-1, UDS0-2, ..., UDS0-n)을 통해 제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n) 각각을 구동하고, 제1-1 내지 제1-n 풀다운 구동 신호들(DDS0-1, DDS0-2, ..., DDS0-n)을 통해 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n) 각각을 구동하고, 제2-1 내지 제2-n 풀업 구동 신호들(UDS1-1, UDS1-2, ..., UDS1-n)을 통해 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n) 각각을 구동하고, 제2-1 내지 제2-n 풀다운 구동 신호들(DDS1-1, DDS1-2, ..., DDS1-n)을 통해 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n) 각각을 구동할 수 있다.
구동부(253)는 CPU(220)로부터 제공되는 모드 신호(MD)를 통해 NFC 칩(200)이 상기 카드 모드로 동작하는지 상기 리더 모드로 동작하는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 카드 모드에서, 구동부(253)는 제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n), 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n), 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n) 및 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n)을 모두 턴오프할 수 있다. 따라서 상기 카드 모드에서 송신부(250b)는 공진부(100)에 출력 전류(ITX)를 제공하지 않을 수 있다.
상기 리더 모드에서, 구동부(253)는 CPU(220)로부터 제공되는 전력 제어 신호(PCS)에 기초하여 제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n) 중에서 k(k는 n이하의 양의 정수)개의 풀업 트랜지스터들, 예를 들면, 제1-1 내지 제1-k 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-k)을 선택하고, 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n) 중에서 k개의 풀업 트랜지스터들, 예를 들면, 제2-1 내지 제2-k 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-k)을 선택하고, 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n) 중에서 k개의 풀다운 트랜지스터들, 예를 들면, 제1-1 내지 제1-k 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-k)을 선택하고, 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n) 중에서 k개의 풀다운 트랜지스터들, 예를 들면, 제2-1 내지 제2-k 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-k)을 선택할 수 있다.
구동부(253)는 전력 제어 신호(PCS)의 크기가 증가하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 증가시키고, 전력 제어 신호(PCS)의 크기가 감소하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 감소시킬 수 있다.
구동부(253)는 제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n), 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n), 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n) 및 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n) 중에서 선택되지 않은 풀업 트랜지스터들 및 풀다운 트랜지스터들은 턴오프 상태로 유지시킬 수 있다.
구동부(253)는 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-k) 및 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-k) 중의 하나를 선택적으로 턴온하고, 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-k) 및 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-k) 중의 하나를 선택적으로 턴온할 수 있다.
예를 들어, 구동부(253)는 상기 리더 모드에서 송신 변조 신호(TMS)에 기초하여 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-k) 및 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-k)을 턴온하고 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-k) 및 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-k)을 턴오프하거나, 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-k) 및 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-k)을 턴온하고 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-k) 및 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-k)을 턴오프할 수 있다.
구동부(253)가 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-k) 및 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-k)을 턴온하고 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-k) 및 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-k)을 턴오프하는 경우, 송신 전원 전압(TVDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-k) 및 제1 송신 단자(TX1)를 통해 공진부(100)에 제공되고 제2 송신 단자(TX2) 및 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-k)을 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다. 구동부(253)가 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-k) 및 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-k)을 턴온하고 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-k) 및 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-k)을 턴오프하는 경우, 송신 전원 전압(TVDD)으로부터 생성되는 출력 전류(ITX)는 선택된 제2-1 내지 제2-k 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-k) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공되고 제1 송신 단자(TX1) 및 선택된 제1-1 내지 제1-k 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-k)을 통해 접지 전압(GND)으로 싱크될 수 있다.
따라서 상기 리더 모드에서 송신부(250b)가 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기는 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수에 비례할 수 있다.
상술한 바와 같이, CPU(220)는 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리를 추정하고 상기 추정된 거리에 기초하여 전원 제어 신호(PCS)를 생성하고, 송신부(250b)는 전원 제어 신호(PCS)에 기초하여 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 제어함으로써 공진부(100)가 방사하는 전자기파(EMW)의 크기를 최적화할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 소비 전력은 감소될 수 있다.
도 10은 도 2의 NFC 장치에 포함되는 송신부의 또 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 송신부(250c)는 제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n), 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n), 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n), 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n), 전압 생성부(254) 및 구동부(255)를 포함할 수 있다.
CPU(220)가 송신부(250c)에 제공하는 전력 제어 신호(PCS)는 제1 전력 제어 신호(PCS1) 및 제2 전력 제어 신호(PCS2)를 포함할 수 있다.
CPU(220)는 디지털값(DV)이 감소하는 경우 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리가 감소하는 것으로 판단하여 제1 전력 제어 신호(PCS1) 및 제2 전력 제어 신호(PCS2) 중의 적어도 하나의 크기를 감소시키고, 디지털값(DV)이 증가하는 경우 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리가 증가하는 것으로 판단하여 제1 전력 제어 신호(PCS1) 및 제2 전력 제어 신호(PCS2) 중의 적어도 하나의 크기를 증가시킬 수 있다.
전압 생성부(254)는 CPU(220)로부터 제공되는 제1 전력 제어 신호(PCS1)에 기초하여 송신 전원 전압(TVDD)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전압 생성부(254)는 제1 전력 제어 신호(PCS1)의 크기에 비례하는 크기를 갖는 송신 전원 전압(TVDD)을 생성할 수 있다.
제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n) 및 제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n)은 PMOS 트랜지스터이고, 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n) 및 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n)은 NMOS 트랜지스터일 수 있다.
제1-1 내지 제1-n 풀업 트랜지스터들(MP0-1, MP0-2, ..., MP0-n)은 송신 전원 전압(TVDD) 및 제1 송신 단자(TX1) 사이에 병렬로 연결되고, 제1-1 내지 제1-n 풀다운 트랜지스터들(MN0-1, MN0-2, ..., MN0-n)은 제1 송신 단자(TX1) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
제2-1 내지 제2-n 풀업 트랜지스터들(MP1-1, MP1-2, ..., MP1-n)은 송신 전원 전압(TVDD) 및 제2 송신 단자(TX2) 사이에 병렬로 연결되고, 제2-1 내지 제2-n 풀다운 트랜지스터들(MN1-1, MN1-2, ..., MN1-n)은 제2 송신 단자(TX2) 및 접지 전압(GND) 사이에 병렬로 연결될 수 있다.
도 9의 송신부(250b)에 포함되는 구동부(253)는 전력 제어 신호(PCS)를 수신하는 반면에 도 10의 송신부(250c)에 포함되는 구동부(255)는 제1 전력 제어 신호(PCS1)를 수신한다는 사항을 제외하고는 도 10의 송신부(250c)에 포함되는 구동부(255)는 도 9의 송신부(250b)에 포함되는 구동부(253)와 동일하게 동작할 수 있다. 도 9의 송신부(250b)에 포함되는 구동부(253)의 동작에 대해서는 도 9를 참조하여 상술하였으므로, 여기서는 구동부(255)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 상기 리더 모드에서 송신부(250c)가 제1 송신 단자(TX1) 및 제2 송신 단자(TX2)를 통해 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기는 전압 생성부(254)로부터 생성되는 송신 전원 전압(TVDD)의 크기 및 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수에 비례할 수 있다.
CPU(220)는 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)와 상기 NFC 카드 사이의 거리를 추정하고 상기 추정된 거리에 기초하여 제1 전원 제어 신호(PCS1) 및 제2 전원 제어 신호(PCS2)를 생성하고, 송신부(250c)는 제1 전원 제어 신호(PCS1) 및 제2 전원 제어 신호(PCS2)에 기초하여 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 제어함으로써 공진부(100)가 방사하는 전자기파(EMW)의 크기를 최적화할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 소비 전력은 감소될 수 있다.
이하, 도 2 내지 10을 참조하여 NFC 장치(10a)의 동작에 대해 상세히 설명한다.
NFC 장치(10a)가 턴온되면, NFC 장치(10a)는 NFC 카드 또는 NFC 리더를 탐지할 때까지 NFC 카드를 탐지하는 동작 및 NFC 리더를 탐지하는 동작을 교번하여 반복적으로 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하기 위해, 송신부(250)는 턴오프되고, 공진부(100)는 외부로부터 전자기파를 수신하는 경우 상기 전자기파에 응답하여 안테나 전압(VAN)을 생성하여 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공할 수 있다. 거리 추정부(270)는 주기적으로 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)로부터 안테나 전압(VAN)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다. CPU(220)는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 제1 문턱 전압(Vth1) 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
도 11은 도 2의 NFC 장치가 NFC 리더를 탐지하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에서 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 공진부(100)에서 생성되는 안테나 전압(VAN)을 나타낸다.
도 11에 도시된 바와 같이, NFC 장치(10a) 주위에 NFC 리더가 존재하지 않는 경우, 외부로부터 수신되는 전자기파는 없으므로 공진부(100)에 유도되는 전압은 실질적으로 제로일 수 있다.
NFC 장치(10a)가 NFC 리더를 향해 접근하여 시각 t1에서 상기 NFC 리더로부터 방사되는 전자기파가 NFC 장치(10a)에 수신되기 시작하는 경우, 공진부(100)에는 상호 유도(mutual induction)로 인한 안테나 전압(VAN)이 생성되기 시작할 수 있다.
NFC 장치(10a)가 상기 NFC 리더에 접근할수록 공진부(100)에서 생성되는 안테나 전압(VAN)은 점점 증가할 수 있다.
시각 t2에서 NFC 장치(10a)가 상기 NFC 리더로부터 일정 거리 이내로 접근하는 경우, 공진부(100)에 유도되는 안테나 전압(VAN)은 제1 문턱 전압(Vth1) 이상으로 증가할 수 있다.
따라서 CPU(220)는 거리 추정부(270)로부터 제공되는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 제1 문턱 전압(Vth1) 이상인 경우 상기 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
상기 NFC 리더를 탐지한 경우, NFC 장치(10a)는 상기 카드 모드로 동작할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하기 위해, 송신부(250)는 공진부(100)에 반송파 신호(CW)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 주기적으로 제공하고, 공진부(100)는 출력 전류(ITX)에 상응하는 전자기파(EMW)를 주기적으로 방사할 수 있다. 주위에 NFC 카드가 존재하지 않는 경우, 공진부(100)가 전자기파(EMW)를 주기적으로 방사하는 동안 공진부(100)에 포함되는 안테나의 양단에는 표준 전압이 인가될 수 있다. 거리 추정부(270)는 공진부(100)가 전자기파(EMW)를 방사하는 동안 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 생성되는 안테나 전압(VAN)을 수신하여 디지털값(DV)을 생성할 수 있다. CPU(220)는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 상기 표준 전압 보다 제2 문턱 전압(Vth2) 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
도 12 및 13은 도 2의 NFC 장치가 NFC 카드를 탐지하는 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12에서 가로축은 시간을 나타내고 세로축은 공진부(100)에서 생성되는 안테나 전압(VAN)을 나타낸다.
도 12에 도시된 바와 같이, NFC 카드를 탐지하기 위해, 송신부(250)는 공진부(100)에 반송파 신호(CW)에 상응하는 출력 전류(ITX)를 주기적으로 제공하고, 공진부(100)는 출력 전류(ITX)에 상응하는 전자기파(EMW)를 주기적으로 방사할 수 있다.
이 때, NFC 장치(10a) 주위에 NFC 카드가 존재하지 않는 경우, 공진부(100)에는 상호 유도(mutual induction)가 발생하지 않으므로, 공진부(100)에 포함되는 안테나의 양단에 인가되는 전압은 표준 전압(Vs)으로 유지될 수 있다. 따라서 공진부(100)가 전자기파(EMW)를 방사하는 동안 공진부(100)가 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 거리 추정부(270)에 제공하는 안테나 전압(VAN)은 실질적으로 표준 전압(Vs)과 동일할 수 있다.
그러나, 도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 시각 t1에서 인덕턴스 성분을 갖는 안테나(LC), 공진 커패시터(CC) 및 저항(RC)으로 구성되는 공진 회로를 포함하는 NFC 카드(300)가 NFC 장치(10a) 주위에 접근하는 경우, 공진부(100)와 NFC 카드(300) 사이에 상호 유도(mutual induction)가 발생하므로, 공진부(100)로부터 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)에 제공되는 안테나 전압(VAN)은 표준 전압(Vs)보다 감소할 수 있다.
따라서 CPU(220)는 거리 추정부(270)로부터 제공되는 디지털값(DV)에 상응하는 전압이 표준 전압(Vs) 보다 제2 문턱 전압(Vth2) 이상 낮은 경우 NFC 카드(300)를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
NFC 카드(300)를 탐지한 경우, NFC 장치(10a)는 상기 리더 모드로 동작할 수 있다. 상기 리더 모드에서, 송신부(250)는 공진부(100)에 지속적으로 출력 전류(ITX)를 제공하고, 공진부(100)는 출력 전류(ITX)에 상응하는 전자기파(EMW)를 지속적으로 방사할 수 있다.
거리 추정부(270)는 제1 파워 단자(L1) 및 제2 파워 단자(L2)를 통해 공진부(100)로부터 제공되는 안테나 전압(VAN)에 기초하여 디지털값(DV)을 주기적으로 생성할 수 있다.
NFC 장치(10a)와 NFC 카드(300) 사이의 거리가 감소하는 경우 NFC 카드(300)와 공진부(100) 사이에는 상대적으로 강한 상호 유도(mutual induction)가 발생하여 안테나 전압(VAN)의 크기가 감소하므로 디지털값(DV)은 감소하고, NFC 장치(10a)와 NFC 카드(300) 사이의 거리가 증가하는 경우 NFC 카드(300)와 공진부(100) 사이에는 상대적으로 약한 상호 유도(mutual induction)가 발생하여 안테나 전압(VAN)의 크기가 증가하므로 디지털값(DV)은 증가할 수 있다. 따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)에 기초하여 NFC 장치(10a)와 NFC 카드(300) 사이의 거리를 추정할 수 있다.
따라서 CPU(220)는 디지털값(DV)이 감소하는 경우 NFC 장치(10a)와 NFC 카드(300) 사이의 거리가 감소하는 것으로 판단하여 전력 제어 신호(PCS)의 크기를 감소시키고, 디지털값(DV)이 증가하는 경우 NFC 장치(10a)와 NFC 카드(300) 사이의 거리가 증가하는 것으로 판단하여 전력 제어 신호(PCS)의 크기를 증가시킬 수 있다. 이 경우, 송신부(250)는 전력 제어 신호(PCS)의 크기가 감소하는 경우 출력 전류(ITX)의 크기를 감소시키고, 전력 제어 신호(PCS)의 크기가 증가하는 경우 출력 전류(ITX)의 크기를 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, CPU(220)는 상기 리더 모드에서 NFC 장치(10a)와 NFC 카드(300) 사이의 거리를 추정하고 상기 추정된 거리에 기초하여 전원 제어 신호(PCS)를 생성하고, 송신부(250)는 전원 제어 신호(PCS)에 기초하여 공진부(100)에 제공하는 출력 전류(ITX)의 크기를 제어함으로써 공진부(100)가 방사하는 전자기파(EMW)의 크기를 최적화할 수 있다. 따라서 NFC 장치(10a)의 소비 전력은 감소될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치의 전력 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
NFC 장치는 전자기파를 통해 외부 장치와 데이터를 송수신하는 공진부 및 상기 공진부의 동작을 제어하는 NFC 칩을 포함한다. 상기 공진부는 인덕턴스 성분을 갖는 안테나 및 공진 커패시터로 구성되는 공진 회로를 포함한다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 NFC 장치의 공진 주파수 제어 방법에 있어서, NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지한다(단계 S100).
도 15는 도 14의 NFC 카드 또는 NFC 리더가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하는 단계(단계 S100)의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 15를 참조하면, 상기 NFC 장치가 턴온되면, 상기 NFC 장치는 NFC 카드 또는 NFC 리더를 탐지할 때까지 NFC 카드를 탐지하는 단계(단계 S110) 및 NFC 리더를 탐지하는 단계(단계 S120)를 교번하여 반복적으로 수행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주위에 NFC 리더가 존재하는지 여부를 탐지하기 위해, 상기 NFC 장치는 외부로부터 수신되는 전자기파에 응답하여 상기 공진부에서 생성되는 전압을 주기적으로 측정하고, 상기 측정된 전압이 제1 문턱 전압 이상인 경우 NFC 리더를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 주위에 NFC 카드가 존재하는지 여부를 탐지하기 위해, 상기 NFC 장치는 상기 공진부를 통해 주기적으로 전자기파를 방사하고, 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 공진부에서 생성되는 전압이 제2 문턱 전압 이상 떨어지는 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단할 수 있다.
다시 도 14를 참조하면, 상기 NFC 리더를 탐지한 경우, 상기 NFC 장치는 카드 모드로 동작한다(단계 S300).
상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 NFC 장치는 리더 모드로 동작한다(단계 S200). 상기 리더 모드에서, 상기 NFC 장치는 상기 공진부를 통해 상기 NFC 카드에 전자기파를 지속적으로 방사하는 동안 상기 공진부로부터 생성되는 안테나 전압에 기초하여 상기 NFC 카드와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어한다.
도 16은 도 14의 리더 모드로 동작하는 단계(단계 S200)의 일 예를 나타내는 순서도이다.
도 16을 참조하면, 상기 NFC 칩은 출력 전류를 상기 공진부에 지속적으로 제공하고(단계 S210), 상기 공진부는 상기 출력 전류에 상응하는 크기의 전자기파를 방사할 수 있다(단계 S220). 이 때, 상기 공진부는 상기 NFC 카드와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 상기 안테나 전압을 생성할 수 있다(단계 S230). 상기 NFC 칩은 주기적으로 상기 안테나 전압의 크기를 측정하고, 상기 안테나 전압의 크기가 증가하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 증가시키고, 상기 안테나 전압의 크기가 감소하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 감소시킬 수 있다(단계 S240).
도 14, 15 및 16을 참조하여 상술한 NFC 장치의 전력 제어 방법은 도 1의 NFC 장치(10)를 통해 수행될 수 있다. 도 1에 도시된 NFC 장치(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 13을 참조하여 상세히 설명하였으므로, 도 14에 도시된 NFC 장치의 전력 제어 방법에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 17을 참조하면, 전자 시스템(1000)은 어플리케이션 프로세서(AP)(1100), 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치(1200), 메모리 장치(1300), 사용자 인퍼페이스(1400) 및 파워 서플라이(1500)를 포함한다. 실시예에 따라, 전자 시스템(1000)은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(Personal Digital Assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩탑 컴퓨터(laptop computer) 등과 같은 임의의 모바일 시스템일 수 있다.
어플리케이션 프로세서(1100)는 전자 시스템(1000)의 전반적인 동작을 제어한다. 어플리케이션 프로세서(1100)는 인터넷 브라우저, 게임, 동영상 등을 제공하는 어플리케이션들을 실행할 수 있다. 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1100)는 하나의 프로세서 코어(Single Core)를 포함하거나, 복수의 프로세서 코어들(Multi-Core)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 어플리케이션 프로세서(1100)는 듀얼 코어(Dual-Core), 쿼드 코어(Quad-Core), 헥사 코어(Hexa-Core) 등의 멀티 코어(Multi-Core)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 어플리케이션 프로세서(1100)는 내부 또는 외부에 위치한 캐시 메모리(Cache Memory)를 더 포함할 수 있다.
메모리 장치(1300)는 전자 시스템(1000)의 동작에 필요한 데이터를 저장한다. 예를 들어, 메모리 장치(1300)는 전자 시스템(1000)을 부팅하기 위한 부트 이미지를 저장할 수 있고, 외부 장치에 전송할 출력 데이터 및 상기 외부 장치로부터 수신되는 입력 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리 장치(1300)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(Flash Memory), PRAM(Phase Change Random Access Memory), RRAM(Resistance Random Access Memory), NFGM(Nano Floating Gate Memory), PoRAM(Polymer Random Access Memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FRAM(Ferroelectric Random Access Memory) 또는 이와 유사한 메모리로 구현될 수 있다.
NFC 장치(1200)는 근거리 무선 통신(NFC)을 통해 상기 외부 장치에 메모리 장치(1300)에 저장된 상기 출력 데이터를 전송하고 상기 외부 장치로부터 수신되는 상기 입력 데이터를 메모리 장치(1300)에 저장할 수 있다. NFC 장치(1200)는 공진부(1210) 및 NFC 칩(1220)을 포함한다. 공진부(1210)는 리더 모드에서 전자기파를 방사하여 상기 외부 장치에 상기 출력 데이터를 전송하고 상기 외부 장치로부터 상기 입력 데이터를 수신한다. 공진부(1210)는 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 외부 장치와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 안테나 전압을 생성할 수 있다. NFC 칩(1220)은 공진부(1210)가 상기 전자기파를 방사하는 동안 공진부(1210)로부터 생성되는 상기 안테나 전압에 기초하여 상기 외부 장치와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어한다. 예를 들어, NFC 칩(1220)은 출력 전류를 공진부(1210)에 제공하고, 공진부(1210)는 상기 출력 전류에 상응하는 크기의 상기 전자기파를 방사하고, NFC 칩(1220)은 공진부(1210)가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 안테나 전압을 측정하고 상기 안테나 전압의 크기가 감소하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 감소시키고, 상기 안테나 전압의 크기가 증가하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 증가시킬 수 있다. NFC 장치(1200)는 도 1에 도시된 NFC 장치(10)로 구현될 수 있다. 도 1의 NFC 장치(10)의 구성 및 동작에 대해서는 도 1 내지 13를 참조하여 상세히 설명하였으므로, 여기서는 NFC 장치(1200)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
사용자 인터페이스(1400)는 키패드, 터치 스크린과 같은 하나 이상의 입력 장치 및/또는 스피커, 디스플레이 장치와 같은 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다. 파워 서플라이(1500)는 전자 시스템(1000)의 동작 전압을 공급할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 전자 시스템(1000)은 이미지 프로세서를 더 포함할 수 있고, 메모리 카드(Memory Card), 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; SSD), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD), 씨디롬(CD-ROM) 등과 같은 저장 장치를 더 포함할 수 있다.
전자 시스템(1000)의 구성요소들은 다양한 형태들의 패키지를 이용하여 실장될 수 있는데, 예를 들어, PoP(Package on Package), BGAs(Ball grid arrays), CSPs(Chip scale packages), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier), PDIP(Plastic Dual In-Line Package), Die in Waffle Pack, Die in Wafer Form, COB(Chip On Board), CERDIP(Ceramic Dual In-Line Package), MQFP(Plastic Metric Quad Flat Pack), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SOIC(Small Outline Integrated Circuit), SSOP(Shrink Small Outline Package), TSOP(Thin Small Outline Package), TQFP(Thin Quad Flat-Pack), SIP(System In Package), MCP(Multi Chip Package), WFP(Wafer-level Fabricated Package), WSP(Wafer-Level Processed Stack Package) 등과 같은 패키지들을 이용하여 실장될 수 있다.
본 발명은 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 장치를 구비하는 임의의 전자 장치에 유용하게 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 휴대폰(Mobile Phone), 스마트 폰(Smart Phone), 개인 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player; PMP), 디지털 카메라(Digital Camera), 개인용 컴퓨터(Personal Computer; PC), 서버 컴퓨터(Server Computer), 워크스테이션(Workstation), 노트북(Laptop), 디지털 TV(Digital Television), 셋-탑 박스(Set-Top Box), 음악 재생기(Music Player), 휴대용 게임 콘솔(Portable Game Console), 네비게이션(Navigation) 시스템, 랩톱 컴퓨터(laptop computer) 등에 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 리더 모드에서 전자기파를 방사하여 외부의 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC) 카드와 데이터를 송수신하는 공진부; 및
    상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 공진부로부터 생성되는 안테나 전압에 기초하여 상기 NFC 카드와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어하는 NFC 칩을 포함하며,
    상기 NFC 칩은 출력 전류를 상기 공진부에 제공하고, 상기 공진부는 상기 출력 전류에 상응하는 크기의 상기 전자기파를 방사하고, 상기 NFC 칩은 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 안테나 전압을 측정하고 상기 측정된 안테나 전압의 크기에 기초하여 상기 출력 전류의 크기를 제어하며,
    상기 NFC 칩은,
    전력 제어 신호에 상응하는 크기를 갖는 상기 출력 전류를 송신 단자를 통해 상기 공진부에 제공하는 송신부;
    파워 단자를 통해 상기 공진부로부터 수신되는 상기 안테나 전압의 크기를 디지털값으로 변환하는 거리 추정부; 및
    상기 디지털값에 기초하여 상기 NFC 카드가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우 상기 디지털값에 기초하여 상기 전력 제어 신호를 생성하는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)를 포함하며,
    상기 송신부는,
    상기 전력 제어 신호에 포함되는 제1 전력 제어 신호에 기초하여 송신 전원 전압을 생성하는 전압 생성부;
    상기 송신 전원 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n(n은 2 이상의 정수) 풀업 트랜지스터들;
    접지 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들; 및
    상기 전력 제어 신호에 포함되고 상기 제1 전력 제어 신호와 다른 제2 전력 제어 신호에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 중에서 k(k는 n이하의 양의 정수)개의 풀업 트랜지스터들 및 k개의 풀다운 트랜지스터들을 각각 선택하고, 출력 데이터에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀업 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀업 트랜지스터들을 턴온하거나 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀다운 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들을 턴온하는 구동부를 포함하는 NFC 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 공진부는 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 NFC 카드와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 상기 안테나 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서, 상기 NFC 칩은 상기 안테나 전압의 크기가 감소하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 감소시키고, 상기 안테나 전압의 크기가 증가하는 경우 상기 출력 전류의 크기를 증가시키는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서, 상기 송신부는 상기 송신 단자를 통해 상기 공진부에 상기 출력 전류를 주기적으로 제공하고, 상기 거리 추정부는 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 파워 단자를 통해 상기 공진부로부터 제공되는 상기 안테나 전압의 크기를 상기 디지털값으로 변환하고, 상기 CPU는 상기 디지털값에 상응하는 전압이 표준 전압 보다 문턱 전압 이상 낮은 경우 상기 NFC 카드를 탐지한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 NFC 카드를 탐지한 경우, 상기 송신부는 상기 공진부에 지속적으로 상기 출력 전류를 제공하고, 상기 거리 추정부는 주기적으로 상기 안테나 전압에 기초하여 상기 디지털값을 생성하고, 상기 CPU는 상기 디지털값의 크기에 기초하여 상기 전력 제어 신호의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제1 항에 있어서, 상기 CPU는 상기 디지털값이 증가하는 경우 상기 제1 전력 제어 신호 및 상기 제2 전력 제어 신호 중의 적어도 하나의 크기를 증가시키고, 상기 디지털값이 감소하는 경우 상기 제1 전력 제어 신호 및 상기 제2 전력 제어 신호 중의 적어도 하나의 크기를 감소시키고,
    상기 전압 생성부는 상기 제1 전력 제어 신호의 크기가 증가하는 경우 상기 송신 전원 전압의 크기를 증가시키고, 상기 전력 제어 신호의 크기가 감소하는 경우 상기 송신 전원 전압의 크기를 감소시키고,
    상기 구동부는 상기 제2 전력 제어 신호의 크기가 증가하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 증가시키고, 상기 제2 전력 제어 신호의 크기가 감소하는 경우 상기 선택된 풀업 트랜지스터들의 개수 및 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들의 개수를 감소시키는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 거리 추정부는,
    상기 안테나 전압의 크기 및 이득 신호에 비례하는 직류 전압을 생성하는 센싱부; 및
    상기 직류 전압에 대해 아날로그-디지털 변환을 수행하여 상기 디지털값을 생성하는 아날로그-디지털 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 CPU는 상기 리더 모드에서 제1 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공하고, 카드 모드에서 상기 제1 값보다 큰 제2 값을 갖는 상기 이득 신호를 상기 센싱부에 제공하는 것을 특징으로 하는 NFC 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 근거리 무선 통신(Near Field Communication; NFC)을 통해 외부 장치와 통신을 수행하는 NFC 장치;
    출력 데이터 및 입력 데이터를 저장하는 메모리부; 및
    상기 NFC 장치 및 상기 메모리부의 동작을 제어하는 어플리케이션 프로세서를 포함하고,
    상기 NFC 장치는,
    리더 모드에서 전자기파를 방사하여 상기 외부 장치에 상기 출력 데이터를 전송하고 상기 외부 장치로부터 상기 입력 데이터를 수신하는 공진부; 및
    상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 공진부로부터 생성되는 안테나 전압에 기초하여 상기 외부 장치와의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 기초하여 상기 전자기파의 크기를 제어하는 NFC 칩을 포함하며,
    상기 NFC 칩은 출력 전류를 상기 공진부에 제공하고, 상기 공진부는 상기 출력 전류에 상응하는 크기의 상기 전자기파를 방사하고, 상기 NFC 칩은 상기 공진부가 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 안테나 전압을 측정하고 상기 측정된 안테나 전압의 크기에 기초하여 상기 출력 전류의 크기를 제어하며,
    상기 NFC 칩은,
    전력 제어 신호에 상응하는 크기를 갖는 상기 출력 전류를 송신 단자를 통해 상기 공진부에 제공하는 송신부;
    파워 단자를 통해 상기 공진부로부터 수신되는 상기 안테나 전압의 크기를 디지털값으로 변환하는 거리 추정부; 및
    상기 디지털값에 기초하여 상기 외부 장치가 주위에 존재하는지 여부를 탐지하고, 상기 외부 장치를 탐지한 경우 상기 디지털값에 기초하여 상기 전력 제어 신호를 생성하는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit; CPU)를 포함하며,
    상기 송신부는,
    상기 전력 제어 신호에 포함되는 제1 전력 제어 신호에 기초하여 송신 전원 전압을 생성하는 전압 생성부;
    상기 송신 전원 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n(n은 2 이상의 정수) 풀업 트랜지스터들;
    접지 전압 및 상기 송신 단자 사이에 병렬로 연결되는 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들; 및
    상기 전력 제어 신호에 포함되고 상기 제1 전력 제어 신호와 다른 제2 전력 제어 신호에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 중에서 k(k는 n이하의 양의 정수)개의 풀업 트랜지스터들 및 k개의 풀다운 트랜지스터들을 각각 선택하고, 출력 데이터에 기초하여 상기 제1 내지 제n 풀다운 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀업 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀업 트랜지스터들을 턴온하거나 상기 제1 내지 제n 풀업 트랜지스터들 및 선택되지 않은 풀다운 트랜지스터들을 턴오프하고 상기 선택된 풀다운 트랜지스터들을 턴온하는 구동부를 포함하는 전자 시스템.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 공진부는 상기 전자기파를 방사하는 동안 상기 외부 장치와의 상호 유도(mutual induction)를 통해 상기 안테나 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 전자 시스템.
  20. 삭제
KR1020130111325A 2013-09-16 2013-09-16 근거리 무선 통신 장치, 이를 포함하는 전자 시스템 및 근거리 무선 통신 장치의 전력 제어 방법 KR102089652B1 (ko)

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