KR20230050742A - 배터리 타입의 스마트 카드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배터리 타입의 스마트 카드에 관한 것으로, 특히 카드 시스템을 웨이크 업시키는 것과 관련된 기술에 관한 것으로, RF 안테나를 통해 수신되는 RF 신호로부터 DC 전원을 생성하는 RF 에너지 하베스트부와; 상기 DC 전원과 파워 홀드신호의 입력 조합에 따라 인에이블 신호를 생성 출력하는 웨이크 업 감지부와; 상기 인에이블 신호 입력에 따라 활성화되되, 배터리로부터 공급되는 충전 전원을 카드 동작 전원으로 변환하는 선형 레귤레이터와; 상기 카드 동작 전원 공급에 따라 상기 선형 레귤레이터의 활성화 상태를 유지시키기 위한 파워 홀드신호를 상기 웨이크 업 감지부로 출력하는 마이크로 컨트롤 유닛;을 포함함을 특징으로 한다.

Description

배터리 타입의 스마트 카드{SMART CARD OF BATTERY TYPE}

본 발명은 배터리 타입의 스마트 카드에 관한 것으로, 특히 카드 시스템을 웨이크 업시키는 것과 관련된 기술에 관한 것이다.

다기능을 제공하는 스마트 카드에서는 리더 장치로부터 충분한 전력을 공급받을 수 없으므로 배터리를 구비하여 시스템을 안정적으로 동작시키며, 이러한 스마트 카드를 배터리 타입의 스마트 카드라 칭하기도 한다.

도 1은 일반적인 배터리 타입 스마트 카드의 블럭 구성을 도시한 것으로, 도시한 바와 같이 전원 공급을 위해 RF 에너지 하베스트부(20)와 배터리(50)를 포함한다.

일반적인 배터리 타입의 스마트 카드에서는 RF 안테나(10)를 통해서 입력되는 RF 파형이 RF 에너지 하베스트부(20)를 통해 DC 전원으로 변환되어 충전/전원입력부(40)로 공급되고, LDO(60)는 배터리(50)에서 공급되는 전원을 MCU(80)와 기타 내부 IC 들에 공급되는 정전압으로 변환하여 공급한다.

이러한 배터리 타입의 스마트 카드에서는 카드를 사용하지 않는 상태에서는 전력소모를 최소화하기 위해 저전력 모드(Sleep mode) 상태를 유지하고, 사용자가 카드 사용을 위해 버튼 스위치(90)(혹은 지문센서 또는 터치센서)를 누를 경우 발생되는 웨이크 업 신호에 의해서 MCU(80)는 정상적으로 시스템을 동작시킨다.

이와 같이 버튼 스위치(90), 지문센서 혹은 터치센서로 시스템을 웨이크 업시키는 방식의 스마트 카드에서는 기본적으로 내부 소자들이 파워 오프 상태가 아닌 저전력 모드 상태를 유지해야 하므로 많게는 수백 uA에서 작게는 수 uA의 전류가 소모된다는 문제가 있고, 또한 카드 사용자가 버튼 스위치(90), 지문 센서 등을 조작해야 하는 불편함이 있다. 특히 버튼 스위치(90)로써 돔 스위치가 많이 사용되고 있는데, 이러한 돔 스위치를 채용한 스마트 카드의 제조시에 라미네이팅 공정 전후로 많은 불량이 유발되고 있어 새로운 유형의 웨이크 업 감지수단의 도입이 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-2220572호 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0138917호

이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 발명으로써, 본 발명의 주요 목적은 버튼 스위치와 같이 사용자의 별도 수단 조작 없이 자동 웨이크 업되는 배터리 타입의 스마트 카드를 제공함에 있으며,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 저전력 모드에서 소모되는 전력을 최소화하면서 카드 리더기에 근접할 경우 자동 웨이크 업되는 배터리 타입의 스마트 카드를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 사용자의 카드 사용행위 감지시에만 카드를 일정시간 활성화시킨 후 파워오프 모드로 자동 전환하여 대기전력의 낭비를 최소화할 수 있는 배터리 타입의 스마트 카드를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 타입의 스마트 카드는,

RF 안테나를 통해 수신되는 RF 신호로부터 DC 전원을 생성하는 RF 에너지 하베스트부와;

상기 DC 전원과 파워 홀드신호의 입력 조합에 따라 인에이블 신호를 생성 출력하는 웨이크 업 감지부와;

상기 인에이블 신호 입력에 따라 활성화되되, 배터리로부터 공급되는 충전 전원을 카드 동작 전원으로 변환하는 선형 레귤레이터와;

상기 카드 동작 전원 공급에 따라 상기 선형 레귤레이터의 활성화 상태를 유지시키기 위한 파워 홀드신호를 상기 웨이크 업 감지부로 출력하는 마이크로 컨트롤 유닛;을 포함함을 특징으로 한다,

한편, 상술한 구성을 포함하는 배터리 타입의 스마트 카드에 있어서, 상기 웨이크 업 감지부는,

상기 DC 전원 입력과 상기 파워 홀드신호를 논리합 연산하여 상기 인에이블 신호를 생성 출력하는 논리합 소자임을 특징으로 하며,

상기 마이크로 컨트롤 유닛은 동작 전원 공급후 일정시간 경과 후에 상기 파워 홀드신호의 출력을 차단하여 카드의 동작모드를 파워 오프모드로 자동 전환시킴을 또 다른 특징으로 한다.

상술한 기술적 과제 해결 수단에 따르면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 타입의 스마트 카드는 버튼 스위치를 통해서 카드 시스템을 웨이크 업 시키는 것이 아니라, 카드 리더기에 카드를 근접시켜 수신되는 RF 신호를 이용해 선형 레귤레이터(LDO)를 활성화시켜 초기 카드 동작 전원을 공급하고, 그 초기 카드 동작 전원의 공급에 의해 웨이크 업 된 제어부에 의해 시스템 온 상태를 일정시간 동안 유지시키는 방식을 취한다.

이로써, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드는 버튼 스위치와 같은 별도의 수단을 선 조작해야 하는 사용상의 불편함을 해소할 수 있고, 버튼 스위치와 같은 별도의 수단을 포함시켜 카드를 제작함에 있어 발생할 수 있는 공정상 및 사용상의 불량을 원천적으로 제거할 수 있는 장점이 있으며, 더 나아가 카드를 사용하지 않는 경우 제어부를 비롯한 내부 IC들이 슬립 모드가 아니라 완전한 파워오프 모드 상태를 유지하므로, 버튼 스위치를 채용한 카드 시스템에 비해 대기전력의 낭비를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 배터리 타입 스마트 카드의 블럭 구성 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 타입 스마트 카드의 블럭 구성 예시도.
도 3은 도 2중 웨이크 업 감지부(160)의 구성 예시도.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시한 것으로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 또한 본 발명의 상세한 설명 및 청구항들에 걸쳐, '포함하다'라는 단어 및 그 변형은 다른 기술적 특징들, 부가물들, 구성요소들 또는 단계들을 제외하는 것으로 의도된 것이 아니다. 통상의 기술자에게 본 발명의 다른 목적들, 장점들 및 특성들이 일부는 본 설명서로부터, 그리고 일부는 본 발명의 실시로부터 드러날 것이다. 아래의 예시 및 도면은 실례로서 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 의도된 것이 아니다. 더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 아울러 본 명세서에서 달리 표시되거나 분명히 문맥에 모순되지 않는 한, 단수로 지칭된 항목은, 그 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 복수의 것을 아우른다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 타입 스마트 카드의 블럭 구성도를 예시한 것이며, 도 3은 도 2중 웨이크 업 감지부(160)의 구성도를 예시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 타입의 스마트 카드는 플라스틱 재질 혹은 금속 재질과 같이 판상의 물리적 형태를 가질 수 있으며, IC 칩을 구비하여 복수의 결제 수단에 대한 정보들을 저장하고 있는 전자카드로서, 카드 리더기와 RF 통신을 수행하기 위한 RF 안테나(100)를 포함한다.

RF 에너지 하베스트부(110)는 RF 안테나(100)를 통해 수신되는 RF 신호로부터 DC 전원을 생성함으로써, 수신 RF 신호에 의해 생성된 DC 전원은 충전/전원 입력부(130)와 웨이크 업 감지부(160)로 입력된다.

충전/전원 입력부(130)는 RF 에너지 하베스트부(110) 혹은 컨택 전원 입력부(120)를 통해 공급되는 DC 전원을 배터리 충전 전원으로 변환하여 배터리 및 선형 레귤레이터(LDO, 150)측으로 공급한다.

선형 레귤레이터(Low Drop Out:LDO, 150)는 후술할 웨이크 업 감지부(160)로부터 입력되는 인에이블 신호에 따라 활성화되어 배터리(140) 혹은 충전/전원 입력부로부터 공급되는 전원(충전 전원 포함)을 카드 동작 전원으로 변환하여 카드 시스템의 각 부(예를 들면 바이오 인식센서/표시부, MCU 등)에 공급한다.

스마트 카드의 동작을 전반적으로 제어하는 MCU(Micro Control Unit, 170)는 선형 레귤레이터(LDO, 150)로부터의 카드 동작 전원 공급에 따라 상기 선형 레귤레이터(150)의 활성화 상태를 유지시키기 위한 파워 홀드(Power Hold)신호를 웨이크 업 감지부(160)로 출력한다.

이러한 MCU(170)는 선형 레귤레이터(LDO, 150)로부터 동작 전원이 공급되면 일정시간 경과 후에 상기 파워 홀드신호의 출력을 차단하여 카드의 동작모드를 파워 오프모드로 자동 전환시킨다. 상기 파워 오프모드는 선형 레귤레이터(LDO,150)를 비활성 상태로 전환시키는 것이므로 시스템 소모전력을 최소화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

참고적으로, MCU(170)는 지문 인식센서와 같은 바이오 인식센서(180)를 통해 인식된 지문을 저장된 지문 정보와 비교하여 사용자 인증을 수행하고, 저장하고 있는 결제수단에 대한 정보를 카드 리더기로 전송 제어하는 역할을 수행한다.

한편, 웨이크 업 감지부(160)는 RF 에너지 하베스트부(110)로부터 공급되는 DC 전원과 MCU(170)로부터 공급되는 파워 홀드신호의 입력 조합에 따라 인에이블 신호를 생성하여 선형 레귤레이터(LDO,150)측으로 출력함으로써, RF 신호 감지에 따라 스마트 카드가 초기 활성화된 후 선형 레귤레이터(150)에 의해 웨이크 업 된 MCU(170)에 의해 일정시간 온 상태를 유지할 수 있다. 이러한 웨이크 업 감지부(160)는 도 3에 도시한 바와 같이, RF 신호 수신에 따라 생성된 DC 전원 입력과 상기 파워 홀드신호를 논리합 연산하여 상기 인에이블 신호를 생성 출력하는 논리합 소자로 구현될 수 있다.

이하 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드가 RF 신호에 의해 초기 활성화된 후 웨이크 업 된 MCU(170)에 의해 일시적으로 온 상태를 유지하는 과정을 부연 설명하기로 한다.

우선 카드 사용자가 본 발명의 실시예에 따른 배터리 타입의 스마트 카드를 카드 리더기에 근접시키면, RF 안테나(100)는 카드 리더기에서 폴링(polling) 방식으로 짧은 시간(수 ms 내지 수 백 ms)동안 송출하는 RF 신호를 수신한다.

RF 안테나(100)를 통해 수신되는 RF 신호는 RF 에너지 하베스트부(110)를 통해 DC 전원으로 변환되어 충전/전원 입력부(130)와 웨이크 업 감지부(160)로 전달된다.

이와 같이 RF 신호 수신에 기인하여 생성된 DC 전압이 논리합 소자로 구현된 웨이크 업 감지부(160)로 전달됨으로써, 웨이크 업 감지부(160)에서는 임계 전압 이상의 DC 전압이 인가되는 구간에서 활성화되는 인에이블 신호가 생성되어 선형 레귤레이터(LDO, 150)로 출력되고, 선형 레귤레이터(LDO,150)는 상기 인에이블 신호의 활성화 구간 동안 인에이블되어 시스템 각 부에 카드 동작 전원을 공급한다.

인에이블된 선형 레귤레이터(LDO,150)에 의해 공급되는 카드 동작 전원에 의해 MCU(170)는 웨이크 업 되며, 이어 MCU(170)는 웨이크 업 상태를 유지하기 위해 파워 홀드 신호를 웨이크 업 감지부(160)로 출력한다. 상기와 같은 파워 홀드 신호에 의해 웨이크 업 감지부(160)는 활성화된 상태의 인에이블 신호를 출력한다. 이로써, 웨이크 업 감지부(160)는 RF 신호와 관계없이 선형 레귤레이터(LD),150)가 인에이블 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드의 선형 레귤레이터(LDO,150)는 하베스트에 의해 초기 활성화된 후 웨이크 업 된 MCU(170)에 의해 온 상태를 유지한다. 참고적으로 웨이크 업 된 MCU(170)는 초기 동작 전원 공급후 일정시간 경과 후에 상기 파워 홀드신호의 출력을 차단하여 카드의 동작모드를 파워 오프모드로 자동 전환시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 배터리 타입의 스마트 카드는 버튼 스위치를 통해서 카드 시스템을 웨이크 업 시키는 것이 아니라, 카드 리더기에 카드를 근접시켜 수신되는 RF 신호를 이용해 선형 레귤레이터(LDO,150)를 활성화시켜 초기 카드 동작 전원을 공급하고, 그 초기 카드 동작 전원의 공급에 의해 웨이크 업 된 MCU(170)에 의해 시스템 온 상태를 일정시간 동안 유지시키는 방식을 취함으로써,

버튼 스위치와 같은 별도의 수단을 선 조작해야 하는 사용상의 불편함을 해소할 수 있고,

버튼 스위치와 같은 별도의 수단을 포함시켜 카드를 제작함에 있어 발생할 수 있는 공정상 및 사용상의 불량을 원천적으로 제거할 수 있는 장점이 있으며,

더 나아가 카드를 사용하지 않는 경우 MCU(170)를 비롯한 내부 IC들이 슬립 모드가 아니라 완전한 파워오프 모드 상태를 유지하므로, 버튼 스위치를 채용한 카드 시스템에 비해 대기전력의 낭비를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

한편, NFC 기능의 스마트 폰과 카드형 도어락 시스템과 같이 RF 송출파워가높지 않고, 송출시간도 짧은 방식의 리더 장치에서도 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드 시스템은 안정적으로 웨이크 업하여 동작됨을 테스트를 통해서 확인할 수 있었기에, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드는 금융 결제는 물론, 보안장치용 스마트 카드 등에 널리 적용 사용될 수 있다.

이상 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 배터리 타입의 스마트 카드에 있어서,
   RF 안테나를 통해 수신되는 RF 신호로부터 DC 전원을 생성하는 RF 에너지 하베스트부와;
   상기 DC 전원과 파워 홀드신호의 입력 조합에 따라 인에이블 신호를 생성 출력하는 웨이크 업 감지부와;
   상기 인에이블 신호 입력에 따라 활성화되되, 배터리로부터 공급되는 충전 전원을 카드 동작 전원으로 변환하는 선형 레귤레이터와;
   상기 카드 동작 전원 공급에 따라 상기 선형 레귤레이터의 활성화 상태를 유지시키기 위한 파워 홀드신호를 상기 웨이크 업 감지부로 출력하는 마이크로 컨트롤 유닛;을 포함함을 특징으로 하는 배터리 타입의 스마트 카드.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 웨이크 업 감지부는,
   상기 RF 신호 수신에 따라 생성된 DC 전원 입력과 상기 파워 홀드신호를 논리합 연산하여 상기 인에이블 신호를 생성 출력하는 논리합 소자임을 특징으로 하는 배터리 타입의 스마트 카드.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 마이크로 컨트롤 유닛은 동작 전원 공급후 일정시간 경과 후에 상기 파워 홀드신호의 출력을 차단하여 카드의 동작모드를 파워 오프모드로 자동 전환시킴을 특징으로 하는 배터리 타입의 스마트 카드.

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