TWI382303B

TWI382303B - Power supply reset circuit and combination IC card

Info

Publication number: TWI382303B
Application number: TW097144286A
Authority: TW
Inventors: Haruhiko Shigemasa
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2013-01-11
Also published as: TW200933353A; JP4268655B1; WO2009066575A1; JP2009123168A

Description

供電重設電路及組合型IC卡

本發明係關於一種使用於非接觸‧接觸共用型之組合型IC卡等之供電重設電路，該非接觸‧接觸共用型之組合型IC卡係兼具：非接觸型IC卡之介面，其經由例如電磁波等而以非接觸方式從外部之電力供給源取得電力，且將該電源電壓轉換為特定之電壓而進行非接觸通信動作；及接觸型IC卡之介面，其經由電源端子等而從外部之電力供給源直接取得電力，且將該電源電壓轉換為特定之電壓而進行接觸通信動作。

近年來，搭載半導體積體電路裝置在卡之IC卡已日益普及。IC卡係可在外部之讀寫(read write)裝置、及搭載於IC卡內之半導體積體電路裝置之間進行資訊交換。藉此，即可對於半導體積體電路裝置所內建之非揮發性記憶體，進行儲存所需之資訊，反之從非揮發性記憶體讀取資訊之處理。依據此種IC卡，即可實現藉由習知之磁卡所進行之各式各樣之功能。

此IC卡係由於近年來半導體積體電路技術之進步，而得以內建容量更大之非揮發性記憶體。因此，將複數個應用軟體(application)收納在1片IC卡之多目的IC卡亦已日益普及。在此種IC卡中，使用狀況亦依每應用軟體而更形豐富，例如係可以1片卡來對應出入房間或上下班管理、鐵路或公車等之乘車券、個人電腦之安全或ATM(現金自動存提款機)等之方式，開發了兼具非接觸型IC卡之介面與接觸型IC卡之介面之組合型(非接觸‧接觸共用型)IC卡。

在組合型IC卡中，具有接觸型介面之特徵之一，係從外部之電力供給源經由電源端子等而直接供給直流電壓，因此相較於非接觸介面，電力傳導效率較佳，且可將外部通信裝置之消耗電力抑制為相對較低。例如，在如小型攜帶機器等與藉由相對較低電力動作之機器進行通信之情形下，係藉由使用接觸介面，而具有抑制電池之消耗等之效果。

另一方面，具有非接觸型介面之特徵之一，相較於使用接觸型介面之情形，係可構成操作容易且可迅速進行資訊交換處理之系統。例如，使用非接觸型IC卡作為鐵路或公車等之乘車券之情形下，只要將非接觸型IC卡掃過驗票口(掃卡處理)、或瞬間接觸(觸控＆前進處理)即可進行驗票處理。

如此，在組合型IC卡中，以IC卡與讀寫裝置之間之資訊交換之形態而言，係可考慮各式各樣之方法。舉例而言，係可考慮(1)在從非接觸型讀寫裝置離開數cm左右以內之空間掃過IC卡之方法(掃過處理)、(2)將IC卡插入於非接觸型讀寫裝置所設置之卡夾持座(card holder)之方法(落入處理)、(3)將卡安置在非接觸型讀寫裝置之後，藉由接通電源開關而供給電力之方法、(4)將卡安裝在接觸型讀寫裝置之後，藉由接通電源開關而直接供給電源電壓之方法等。

此等方法，各自使IC卡插入讀寫裝置或接近之方法係彼此相異。因此，從讀寫裝置供給電力至IC卡之際，在IC卡內之電源電壓之產生條件亦有所不同。

此外，在使用接觸型介面之情形下，由於係經由電源端子等直接供給電源電壓，因此電源電壓之電流電容係可藉由外部讀寫裝置設定為相對較大，相對於此，在使用非接觸型介面之情形下，係為藉由電磁感應之饋電，電流電容會受到限制，因此電源電壓之穩定性亦為各式各樣。因此，在組合型IC卡中，對於前述各式各樣之電力供給形態，無論何種情形，均要求要確實且可靠性高之供電重設動作。

以下，係例示在習知之組合型IC卡中，是使用了何種供電重設電路。例如，在下述之專利文獻1中，係揭示進行組合型IC卡中之供電重設之電路構成。

在專利文獻1所揭示之習知技術中，如圖5所示，係具備：用以檢測供給至邏輯部之電壓VCC2 V之上升而生成第1重設信號RST1之第1重設電路41、及用以檢測將從上述外部之電力供給源所取得之電源電壓進行整流之整流電路之輸出電壓REGIN之上升而生成第2重設信號RST2之第2重設電路42，且藉由將各自的重設電路之中，重設解除之時序(timing)較遲一方之重設信號予以輸出，與在非接觸動作中各式各樣之電源之上升時序對應而得以輸出穩定之供電重設信號PRST。此外，亦可根據從接觸型之介面所輸入之外部重設信號RSTB而輸出重設信號。藉此，無論以非接觸型及接觸型之任一者方式供給電力，均可提供一種可確實控制系統之重設狀態之供電重設電路。

在此係就接觸型IC卡中之重設之方法進行說明。接觸型IC卡之情形下，2種重設之方法係由ISO/IEC7816-3所規定。其中之一具有冷重設(cold reset)之規格。所謂冷重設係將屬於外部重設信號之輸入端子之RSTB端子(端子名之最後之文字B係意指信號位準為低位準時該信號被活性化)之電壓位準在特定之期間固定為低位準(活性化位準)之狀態下藉由使電源電壓上升而使IC卡整體遷移至重設狀態。另一者係熱重設(warm reset)之規格，在電源電壓上升之狀態下藉由將RSTB端子設為低位準(活性化位準)，而僅使IC卡之一部分遷移至重設狀態。在接觸型IC卡中，係需具備上述2種重設。一般而言，在將接觸型IC卡連接於遵循ISO之接觸型讀寫裝置之情形下，最初必定要執行前述冷重設。

[專利文獻1]日本特開2003-44176號公報

組合型IC卡之情形，其利用形態係各式各樣，從非接觸型讀寫裝置或接觸型讀寫裝置所供給之電壓之上升波形，係依各使用狀況而有所不同。近年來，在接觸型介面所使用之電源電壓亦多樣化，除CLASS-A(VCC=5V±10%)、CLASS-B(VCC=3V±10%)之外，CLASS-C(VCC=1.8V±10%)之規格亦在ISO/IEC7816-3有規定。因此，在非接觸介面中之各式各樣之電源之上升、及接觸介面中之各式各樣之所有電源電壓中，係要求要穩定之確實之供電重設電路。

在此，在上述之使用狀況中，茲就從非接觸型讀寫裝置及接觸型讀寫裝置所饋電之電力中之電壓與電流之關係、以及對於各自為適切之供電重設電壓進行說明。

通常，非接觸型讀寫係經由天線線圈而發射使用了數百kHz至數十MHz左右之載波頻率之一定量之電磁場，且對於IC卡供給電力。IC卡係由於與讀寫之天線之距離或天線之結合度等而使受電之電力變動。例如，在將消耗電力9mW之非接觸型IC卡逐漸靠近非接觸型讀寫裝置之情形下，若靠近到IC卡之受電電力成為9mW以上之位置，則IC卡即動作。此情形下，若假定在IC卡內無電力損耗而9mW之電力全部被供給，則IC卡內部之電源電壓為5V之情形下係可消耗電流到1.8mA，而在1.8V之情形下係可消耗電流到5mA。換言之，IC卡消耗1.8mA之情形下，IC卡內部之電源電壓雖係為5V，惟消耗5mA之情形下，電源電壓會下降到1.8V。

內建在IC卡之CPU或記憶體電路，通常，並非一直以一定之消耗電流動作。消耗電流係由於動作序列(sequence)或處理內容等而變動。因此，在IC卡接受一定之電力而動作之情形下，如上所述，消耗電流之變動係成為電源電壓之變動，甚至成為電磁雜訊之原因。若產生電磁雜訊，則在與讀寫裝置進行通信之際，SN比降低等即成為通信品質降低之主要原因。以此對策而言，一般雖可使用如並聯調整器(Shunt Regulator)等之電源箝位(clamp)電路，惟在此等電路中通常係使用高耐壓之電晶體，若為2V以下則會有難以進行穩定之動作之情形。

此外，在由ISO/IEC14443所規定之通信方式之一中係有10%之振幅調變方式(Type-B)。在此通信方式中，由於受電電壓與通信信號之振幅係處於比例關係，因此具有若受電電壓變低則通信信號之振幅亦變小之特性。因此，即使在IC卡接受通信信號之際，亦由於若通信信號之振幅變低，則SN比下降，且接收變得困難，因此為了確保通信品質，電源電壓係需先設定為2V以上。

綜上所述，在以非接觸模式使用之情形下，供電重設之設定電壓係需設定為2V以上。

另一方面，在將IC卡連接於接觸型讀寫裝置之情形下，由於係經由電源端子等而將電源電壓直接施加於IC卡，因此IC卡係可消耗到讀寫裝置之容許電流值(通常數十mA)為止。此情形下，即使IC卡之消耗電流變動，只要是以讀寫裝置之容許電流值之範圍，則電源電壓即成為一定。在此種使用形態中，供電重設電壓係需配合規格而設定為下限電壓以下。例如，在安裝CLASS-A之情形下，供電重設之設定電壓係需設定為4.5V以下，此外，在安裝CLASS-B之情形下，供電重設之設定電壓係需設定為2.7V以下，再者，在安裝CLASS-C之情形下，供電重設之設定電壓係需設定為1.62V以下。

因此，在使用非接觸介面之情形、及使用接觸介面之情形下，由於適切之重設電壓不同，因此若如習知之供電重設電路一般，在接觸/非接觸模式中使供電重設之設定電壓為共通，則被限縮在非接觸時之設定電壓而使重設設定電壓只能設定為2V以上。換言之，具備CLASS-A、CLASS-B、及非接觸介面之組合卡雖可實現，惟會有無法完全具備CLASS-A、CLASS-B、CLASS-C、及非接觸介面之問題。

本發明係有鑑於上述問題點而研創者，其目的係在於提供一種在具備可在所有電源電壓(CLASS-A、CLASS-B、CLASS-C)下動作之接觸介面、與非接觸介面之IC卡中，對於各式各樣之電力供給形態，無論任何情形均輸出確實且可靠性高之重設信號之供電重設電路、及具備該供電重設電路之IC卡之點。

為了達成上述目的之本發明之供電重設電路，其第1特徵為：其係在組合型IC卡之非接觸介面或接觸介面從外部之電源供給源所取得之電源電壓上升時，輸出控制前述組合型IC卡重設狀態之內部重設信號，並且若檢測出前述電源電壓超過特定臨限值而上升，則解除前述內部重設信號；且在前述組合型IC卡起作用作為接觸型IC卡之情形，若是從外部裝置直接供給之外部重設信號之輸入端子即外部重設信號端子之信號位準為活性化位準與非活性化位準，則活性化位準時之一方較非活性化位準時將前述特定臨限值設定為低電壓。

在此，在上述第1特徵之供電重設電路中所使用之外部重設信號端子相當於針對在上述接觸型IC卡中之重設方法之說明(參照先前技術之記載)中所提及之RSTB端子，可使用於在ISO/IEC7816-3所規定之冷重設及熱重設。另外，組合型IC卡作為非接觸型IC卡，從外部之電力供給源藉由電磁感應以非接觸取得電源電壓之情形，外部重設信號端子(以下適當稱為「RSTB端子」)為了避免成為未從外部裝置輸入外部重設信號之開路(open)狀態(不定狀態)，在電源電壓激勵之暫態狀態中，成為上拉(pull-up)狀態(非活性化位準之高位準)。然而，將組合型IC卡連接於遵循ISO規格之接觸型讀寫裝置之情形，於電源電壓上升時，RSTB端子由於讀寫裝置而必定被固定為低位準(活性化位準)，且前述冷重設必定被執行。因此，RSTB端子為高位準之情形，可判斷是以非接觸饋電之狀態，或是以未遵循ISO規格之接觸模式饋電之狀態，RSTB端子為低位準之情形，可判斷是以遵循ISO規格之接觸模式饋電之狀態。

因此，依據上述第1特徵之供電重設電路，若是RSTB端子之信號位準為低位準(活性化位準)與高位準(非活性化位準)，則低位準時之一方較高位準時將解除前述內部重設信號之電源電壓位準之臨限值設定為低電壓，因此RSTB端子之信號位準為低位準時，藉由將前述臨限值設為1.62V以下，以ISO規格中之CLASS-A、CLASS-B、CLASS-C之所有電源電壓進行重設動作，可確實解除該重設動作。另一方面，在RSTB端子之信號位準為高位準時，由於係以非接觸饋電之狀態，或是以未遵循ISO規格之接觸模式饋電之狀態，因此至少不會成為按照遵循ISO規格之重設順序之重設動作，故藉由將前述臨限值設定為2V以上，可使在非接觸模式下之重設動作穩定。

換言之，依據上述第1特徵之供電重設電路，監視RSTB端子之信號位準，切換成低位準時之一方較高位準時解除前述內部重設信號之電源電壓位準之臨限值成為低電壓，藉此對於各式各樣之電力供給形態，無論何種電力供給形態，均可實現輸出確實且可靠性高之重設信號之供電重設電路。

本發明之供電重設電路除上述第1特徵之外，其第2特徵係進一步包括：電阻分壓電路，其係生成藉由分壓電阻分割前述電源電壓而低電壓化之第2電源電壓；及比較電路，其係比較一定電壓之基準電壓及前述第2電源電壓，該一定電壓之基準電壓係用於在前述組合型IC卡內將前述電源電壓轉換為特定電壓之調整電路；構成為前述分壓電阻之分壓比可藉由前述外部重設信號端子之信號位準切換。

依據上述第2特徵之供電重設電路，藉由外部重設信號端子之信號位準切換分壓電阻之分壓比，作為其結果，藉由切換第2電源電壓之電壓位準，可實質切換解除內部重設信號之電源電壓位準之臨限值設定，且可利用在組合型IC卡內之調整電路中所使用之一定電壓之基準電壓而具體實現上述第1特徵之供電重設電路。

本發明之供電重設電路除上述第1特徵之外，其第3特徵係進一步在前述外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準之情形，若前述內部重設信號被解除，則前述特定臨限值之設定值降低。

本發明之供電重設電路除上述第2特徵之外，其第4特徵係進一步在前述外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準之情形，構成為前述分壓電阻之分壓比藉由前述比較電路之輸出位準切換，藉此前述內部重設信號被解除，則前述特定臨限值之設定值降低。

依據上述第3或第4特徵之供電重設電路，在外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準時，換言之，至少在以遵循ISO規格之接觸模式饋電之狀態以外的電源電壓饋電成為不穩定之可能性較高之饋電狀態，由於對於經由非接觸或接觸介面而從外部之電源供給源取得之電源電壓之變動具有滯後(hysteresis)特性，因此在電源電壓超過臨限值而上升之後不久，可將該臨限值再設定得較低，因此可使內部重設信號之解除穩定化。

另一方面，外部重設信號端子之信號位準為活性化位準時，由於電源電壓因遵循ISO規格之接觸模式而上升，因此對於電源電壓之變動不具滯後特性，在檢測電源電壓超過臨限值而上升之前後，可將臨限值之設定固定為成為1.62V以下，且即使電源電壓因CLASS-C而上升之情形，亦可確實地解除藉由內部重設信號之重設。

本發明之供電重設電路除上述第3特徵之外，其第5特徵係進一步構成為前述內部重設信號被解除後之前述特定臨限值降低後之設定值可藉由判別接觸模式與非接觸模式之模式判別信號切換。

本發明之供電重設電路除上述第4特徵之外，其第6特徵係進一步在前述外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準之情形，構成為前述分壓電阻之分壓比藉由判別接觸模式與非接觸模式之模式判別信號切換，藉此前述內部重設信號被解除後之前述特定臨限值降低後之設定值可藉由判別接觸模式與非接觸模式之模式判別信號切換。

依據上述第5或第6特徵之供電重設電路，外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準時，換言之，至少在以遵循ISO規格之接觸模式所饋電之狀態以外，進一步依據從判別接觸模式與非接觸模式之機構所輸出之模式判別信號之信號位準，來區別在非接觸狀態下電源電壓上升之情形與在接觸狀態下電源電壓上升之情形，而可切換滯後特性。其結果，在非接觸狀態下電源電壓上升之情形，藉由將滯後特性中之臨限值之上限電壓設定為3V以上，可以非接觸通信充分穩定動作之電壓將啟動施加於IC卡。其後，在內部重設信號被解除之狀態下，監視從判別接觸模式及非接觸模式之機構所輸出之模式判別信號，於判別為非接觸模式之情形，藉由切換電阻分壓電路中之分壓電阻之分壓比，可將滯後特性中之臨限值之下限電壓設定為2V以上、3V以下。藉此，即使在以電源電壓不穩定之非接觸模式動作之情形，即使電源電壓因為IC卡之消耗電流而變動，亦不會內部重設信號被錯誤輸出而成為重設狀態，而可維持穩定之動作。再者，在電源電壓下降到高耐壓電晶體電路之動作變得不穩定之2V以下之情形，可在錯誤動作之前確實地遷移至重設狀態。

本發明之組合型IC卡，其特徵係包括上述任一特徵之供電重設電路。

依據上述特徵之組合型IC卡，可在非接觸介面之各式各樣電源電壓上升及接觸介面之各式各樣電源電壓全部中，實現穩定確實之供電重設之組合型IC卡。

接著參照圖式說明本發明之供電重設電路(以下適當稱為「本發明電路」)及使用其之組合型IC卡。

(第1實施形態)

圖1係為表示第1實施形態之本發明電路之電路構成之電路圖。本發明電路係一種供電重設電路，其係在組合型IC卡之非接觸介面(未圖示)或接觸介面(未圖示)從外部之電源供給源(未圖示)所取得之電源電壓VCC之上升時，將控制組合型IC卡之重設狀態之內部重設信號PRSTB(供電重設信號)予以輸出，並且若檢測出電源電壓VCC超過特定之臨限值Vt而上升，則解除內部重設信號PRSTB；其具備以下而構成：電阻分壓電路1，其藉由分壓電阻R1、R2、R3將電源電壓VCC予以分壓而生成經低電壓化之第2電源電壓VCC2：及比較電路2，其係用以比較一定電壓之基準電壓VREF、及第2電源電壓VCC2，該一定電壓之基準電壓VREF係為在組合型IC卡內將電源電壓VCC轉換為特定之電壓之調整器電路(未圖示)中所使用；分壓比切換電路3，與生成藉由電阻分壓電路1之分壓電阻R1、R2、R3所致之第2電源電壓VCC2有關之分壓比，係根據外部重設信號端子RSTB之信號位準(以下簡稱「RSTB位準」)來切換；及2輸入AND電路4，其生成用以對於組合型IC卡施加重設之系統重設信號SRSTB。另外，電源電壓VCC係供給至上述調整器電路，且在上述調整器電路中，轉換成在組合型IC卡內之電路(邏輯電路、非揮發性記憶體等)所供給之特定之內部電源電壓。此外，在以下之說明中，信號位準之「低位準」與「高位準」係作為各自與正邏輯之邏輯值「0」與「1」對應者。

電阻分壓電路1係由3個分壓電阻R1、R2、R3之串聯電路所構成，且分壓電阻R1之一端係連接於電源電壓VCC，而分壓電阻R1之另一端係連接於分壓電阻R2之一端及比較電路2之非反轉輸入，分壓電阻R2之另一端係連接於分壓電阻R3之一端，且分壓電阻R3之另一端係連接於接地電壓而構成。在此，第2電源電壓VCC2係從分壓電阻R1、R2之連接點輸出於比較電路2之非反轉輸入。在第1實施形態中，與生成第2電源電壓VCC2有關之分壓比，係成為在使用2個分壓電阻R1、R2之情形、及使用3個分壓電阻R1、R2、R3之情形中切換。

比較電路2係比較輸入於非反轉輸入之第2電源電壓VCC2與輸入於反轉輸入之基準電壓VREF，於第2電源電壓VCC2之一方較基準電壓VREF大之情形下，將內部重設信號PRSTB之信號位準設為高位準，反之，於第2電源電壓VCC2之一方較基準電壓VREF小之情形下，將內部重設信號PRSTB之信號位準設為低位準。另外，內部重設信號PRSTB係在低位準為活性化狀態(重設狀態)，而在高位準為非活性化狀態(重設解除狀態)。

分壓比切換電路3係具備以下而構成：變換器(inverter)5，其輸入連接於外部重設信號端子RSTB；2輸入NOR電路6，其將變換器5之輸出與內部重設信號PRSTB各自設為輸入且將各輸入之否定邏輯和予以輸出；及NMOS電晶體7，其汲極連接於分壓電阻R2、R3之連接點，且源極連接於接地電壓，而閘極則與2輸入NOR電路6之輸出連接。

2輸入AND電路4係將外部重設信號端子RSTB之信號與內部重設信號PRSTB各自設為輸入，且將其邏輯積作為系統重設信號SRSTB輸出。因此，系統重設信號SRSTB係亦可藉由外部重設信號端子RSTB強制性重設之方式構成。

接著詳細說明第1實施形態之本發明電路之電路動作。

首先，RSTB位準為低位準之情形下，無論內部重設信號PRSTB之信號位準，NMOS電晶體7之閘極位準均藉由變換器5與NOR電路6強制性固定為低位準，而NMOS電晶體7係成為關斷(off)狀態。因此，從電源電壓VCC，形成經由3個分壓電阻R1、R2、R3而流通於接地電壓之直流電流路徑，而電源電壓VCC係藉由分壓電阻R1、分壓電阻R2、R3之合成電阻而分壓，因此輸入於比較電路2之第2電源電壓VCC2係以以下之數式1來給定。數式1之右邊之(R2+R3)/(R1+R2+R3)係相當於RSTB位準為低位準之情形之分壓比。

[數式1]

VCC2=VCC×(R2+R3)/(R1+R2+R3)

接著，在RSTB位準為高位準之情形，電源電壓VCC為特定之臨限值Vt以下之情形下，如後所述，由於從比較電路2輸出之內部重設信號PRSTB之信號位準為低位準，因此NOR電路6之2個輸入一同成為低位準，而NMOS電晶體7之閘極位準係成為高位準，NMOS電晶體7係成為導通(on)狀態。因此，從電源電壓VCC，形成經由2個分壓電阻R1、R2與NMOS電晶體7而流通於接地電壓之直流電流路徑，且相較於分壓電阻R3之電阻值，NMOS電晶體7之導通電阻為充分低電阻之情形下，電源電壓VCC係藉由分壓電阻R1與分壓電阻R2而分壓，因此輸入於比較電路2之第2電源電壓VCC2係以以下之數式2來給定。數式2之右邊之R2/(R1+R2)係相當於RSTB位準為高位準，而電源電壓VCC為特定之臨限值Vt以下(供電重設解除前)之情形之分壓比。

[數式2]

VCC2=VCC×R2/(R1+R2)

在數式1及數式2中，若將成為VCC2=VREF之電源電壓VCC各自設為VCCL、VCCH，則電壓VCCL、VCCH係各自以以下之數式3與數式4來給定。

[數式3]

VCCL=VREF×(R1+R2+R3)/(R2+R3)

[數式4]

VCCH=VREF×(R1+R2)/R2

在此，電壓VCCL與電壓VCCH係相當於各自RSTB位準為低位準與高位準之情形之特定之臨限值Vt。在數式3與數式4中，分壓比之倒數{(R1+R2+R3)/(R2+R3)}與分壓比之倒數{(R1+R2)/R2}之大小關係，係如以下之數式5所示，總是後者較前者大，因此成為VCCH>VCCL。

[數式5]

(R1+R2+R3)/(R2+R3)<(R1+R2)/R2

例如，將基準電壓VREF設為1V，且將3個分壓電阻R1、R2、R3之電阻比R1：R2：R3設定為2：1：1之情形下，電壓VCCL與電壓VCCH係各自表示為以下之數式6與數式7。

[數式6]

VCCL=1V×4/2=2V

[數式7]

VCCH=1V×3/1=3V

接著，若電源電壓VCC在RSTB位準為低位準之情形下超過VCCL，而於RSTB位準為高位準之情形下超過VCCH而電壓上升，則由數式3或數式4所給定之第2電源電壓VCC2係成為較基準電壓VREF大，因此內部重設信號PRSTB係從低位準遷移至高位準，而重設狀態(供電重設)被解除。

RSTB位準為高位準之情形，於電源電壓VCC超過特定之臨限值Vt(=VCCH)之情形下，由於從比較電路2輸出之內部重設信號PRSTB之信號位準成為高位準，因此NMOS電晶體7之閘極位準係藉由NOR電路6而遷移至低位準，且NMOS電晶體7係成為關斷狀態。因此，從電源電壓VCC，形成經由3個分壓電阻R1、R2、R3而流通於接地電壓之直流電流路徑，且電源電壓VCC係藉由分壓電阻R1、分壓電阻R2、R3之合成電阻而分壓，因此輸入於比較電路2之第2電源電壓VCC2係以與RSTB位準為低位準之情形同樣之數式1來給定。換言之，特定之臨限值Vt即從VCCH降低至VCCL，相對於電源電壓VCC之變化具有滯後特性。因此，電源電壓VCC在超過VCCH而上升之後，即使產生些微低於VCCH之變動，亦可避免立刻被解除之內部重設信號PRSTB之信號位準返回低位準而不慎陷入重設狀態。惟若電源電壓VCC降低到低於VCCL，則內部重設信號PRSTB之信號位準會正常返回低位準而成為重設狀態。

因此，電壓VCCL係將與RSTB位準為低位準之情形，或是RSTB位準為高位準且供電重設解除後之特定之臨限值Vt對應，且電壓VCCH係將與RSTB位準為高位準之情形之供電重設解除前之特定之臨限值Vt對應。

綜上所述，在超過特定之臨限值Vt直到上升為止之電源電壓VCC之上升時中，由於VCCH>VCCL，因此RSTB位準為低位準之情形下，RSTB位準係較高位準之情形為低電壓，而內部重設信號PRSTB係遷移至高位準，供電重設會被解除。

(第2實施形態)

圖2係為表示第2實施形態之本發明電路之電路構成之電路圖。本發明電路係與第1實施形態同樣，在組合型IC卡之非接觸介面(未圖示)或接觸介面(未圖示)從外部之電源供給源(未圖示)所取得之電源電壓VCC之上升時，將控制組合型IC卡之重設狀態之內部重設信號PRSTB予以輸出，並且若檢測出電源電壓VCC超過特定之臨限值Vt而上升，則解除內部重設信號PRSTB之供電重設電路；其具備電阻分壓電路11；比較電路2；分壓比切換電路13；及2輸入AND電路4而構成。比較電路2與2輸入AND電路4係與第1實施形態相同，因此重複之說明不再贅述。電阻分壓電路11與分壓比切換電路13之電路構成係與第1實施形態不同。

另外，在第2實施形態中，係另行需要除本發明電路外另設置之接觸/非接觸模式判別電路14。接觸/非接觸模式判別電路14係為用以判別組合型IC卡是在接觸模式與非接觸模式之何者模式下動作而將其判別結果作為模式判別信號MODE予以輸出之電路。模式判別信號MODE表示低位準為接觸模式，且表示高位準為非接觸模式。在本第2實施形態中，係不論接觸/非接觸模式判別電路14之具體之電路構成，只要可判別組合型IC卡是在接觸模式與非接觸模式之何者模式下動作，則為任何之電路構成均無妨。

電阻分壓電路11係為由4個分壓電阻R1、R2、R3、R4之串聯電路所構成，且藉由分壓電阻R1、R2、R3、R4將電源電壓VCC予以分壓而生成經低電壓化之第2電源電壓VCC2之電路。分壓電阻R1之一端係連接於電源電壓VCC，而分壓電阻R1之另一端係連接於分壓電阻R2之一端及比較電路2之非反轉輸入，分壓電阻R2之另一端係連接於分壓電阻R3之一端，且分壓電阻R3之另一端係連接於分壓電阻R4之一端，而分壓電阻R4之另一端係連接於接地電壓而構成。在此，第2電源電壓VCC2係從分壓電阻R1、R2之連接點輸出於比較電路2之非反轉輸入。在第2實施形態中，與生成第2電源電壓VCC2有關之分壓比，係成為在使用2個分壓電阻R1、R2之情形、及使用3個分壓電阻R1、R2、R3之情形、及使用4個分壓電阻R1、R2、R3、R4之情形中切換。

分壓比切換電路13係由2個電路部構成，第1電路部係與第1實施形態之分壓比切換電路相同。換言之，第1電路部係具備以下而構成：變換器5，其輸入連接於外部重設信號端子RSTB；2輸入NOR電路6，其將變換器5之輸出與內部重設信號PRSTB各自設為輸入且將各輸入之否定邏輯和予以輸出；及NMOS電晶體7，其汲極連接於分壓電阻R2、R3之連接點，且源極連接於接地電壓，而閘極則與2輸入NOR電路6之輸出連接。第2電路部係為在第2實施形態中新追加之電路部，其具備以下而構成：變換器15，其輸入為內部重設信號PRSTB；2輸入NOR電路16，其將變換器15之輸出與模式判別信號MODE各自設為輸入且將各輸入之否定邏輯和予以輸出；2輸入NOR電路17，其將第1電路部之變換器5之輸出與2輸入NOR電路16之輸出各自設為輸入且將各輸入之否定邏輯和予以輸出；及NMOS電晶體18，其汲極連接於分壓電阻R3、R4之連接點，且源極連接於接地電壓，而閘極則與2輸入NOR電路17之輸出連接。

接著詳細說明第2實施形態之本發明電路之電路動作。

首先，RSTB位準為低位準之情形下，無論內部重設信號PRSTB之信號位準，NMOS電晶體7、18之各閘極位準均藉由變換器5與NOR電路6與NOR電路17強制性固定為低位準，而NMOS電晶體7、18係各自成為關斷狀態。因此，從電源電壓VCC，形成經由4個分壓電阻R1、R2、R3、R4而流通於接地電壓之直流電流路徑，而電源電壓VCC係藉由分壓電阻R1、分壓電阻R2、R3、R4之合成電阻而分壓，因此輸入於比較電路2之第2電源電壓VCC2係以以下之數式8來給定。數式8之右邊之(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)係相當於RSTB位準為低位準之情形之分壓比。

[數式8]

VCC2=VCC×(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)接著，在RSTB位準為高位準之情形、電源電壓VCC為特定之臨限值Vt以下之情形下，由於從比較電路2輸出之內部重設信號PRSTB之信號位準為低位準，因此NOR電路6之2個輸入一同成為低位準，而NMOS電晶體7之閘極位準係成為高位準，NMOS電晶體7係成為導通狀態。此外，若內部重設信號PRSTB之信號位準為低位準，則由於變換器15之輸出為高位準，因此不論模式判別信號MODE之信號位準，NOR電路16之輸出係成為低位準，而NOR電路17之2個輸入均成為低位準，NMOS電晶體18之閘極位準係成為高位準，NMOS電晶體18係成為導通狀態。因此，從電源電壓VCC，形成經由2個分壓電阻R1、R2與NMOS電晶體7而流通於接地電壓之直流電流路徑，且相較於分壓電阻R3之電阻值，NMOS電晶體7之導通電阻為充分低電阻之情形下，電源電壓VCC係藉由分壓電阻R1與分壓電阻R2而分壓，因此輸入於比較電路2之第2電源電壓VCC2係以以下之數式9來給定。數式9之右邊之R2/(R1+R2)係相當於RSTB位準為高位準，而電源電壓VCC為特定之臨限值Vt以下(供電重設解除前)之情形之分壓比。另外，數式9係與第1實施形態中之數式2相同。

[數式9]

VCC2=VCC×R2/(R1+R2)

接下來，RSTB位準為高位準之情形，於電源電壓VCC超過特定之臨限值Vt而上升之情形下，由於從比較電路2輸出之內部重設信號PRSTB之信號位準成為高位準，因此NMOS電晶體7之閘極位準係藉由NOR電路6而遷移至低位準，且NMOS電晶體7係成為關斷狀態。此外，供電重設被解除，且藉由接觸/非接觸模式判別電路14來判別組合型IC卡是在接觸模式與非接觸模式之何者模式下動作，在非接觸模式下動作之情形下，模式判別信號MODE係成為高位準。此情形下，NOR電路16之輸出係成為低位準，而與NOR電路17之輸出連接之NMOS電晶體18之閘極位準係成為高位準，因此NMOS電晶體18係成為導通狀態。因此，從電源電壓VCC，形成經由3個分壓電阻R1、R2、R3與NMOS電晶體18而流通於接地電壓之直流電流路徑，相較於分壓電阻R4之電阻值，NMOS電晶體18之導通電阻為充分低電阻之情形下，電源電壓VCC係藉由分壓電阻R1、分壓電阻R2、R3之合成電阻而分壓，因此輸入於比較電路2之第2電源電壓VCC2係以以下之數式10來給定。數式10之右邊之(R2+R3)/(R1+R2+R3)係相當於RSTB位準為高位準，且電源電壓VCC超過特定之臨限值Vt而在非接觸模式下動作之情形之分壓比。

[數式10]

VCC2=VCC×(R2+R3)/(R1+R2+R3)

此外，供電重設被解除，且藉由接觸/非接觸模式判別電路14來判別組合型IC卡是在接觸模式或非接觸模式之何者模式下動作，於在接觸模式下動作之情形下，模式判別信號MODE係成為低位準。此情形下，NOR電路16之輸出係成為高位準，而與NOR電路16之輸出連接之NMOS電晶體18之閘極位準係成為低位準，因此NMOS電晶體18係成為關斷狀態。因此，與RSTB位準為低位準之情形同樣，從電源電壓VCC，形成經由4個分壓電阻R1、R2、R3、R4而流通於接地電壓之直流電流路徑，且電源電壓VCC係藉由分壓電阻R1、分壓電阻R2、R3、R4之合成電阻而分壓，因此輸入於比較電路2之第2電源電壓VCC2係以上述數式8來給定。

在數式8～數式10中，若將成為VCC2=VREF之電源電壓VCC各自設為VCCLL、VCCH、VCCL，則電壓VCCLL、VCCH、VCCL係各自以以下之數式11～數式13來給定。

[數式11]

VCCLL=VREF×(R1+R2+R3+R4)/(R2+R3+R4)

[數式12]

VCCH=VREF×(R1+R2)/R2

[數式13]

VCCL=VREF×(R1+R2+R3)/(R2+R3)

在此，電壓VCCLL係相當於RSTB位準為低位準之情形之特定之臨限值Vt、與RSTB位準為高位準，且於供電重設解除後在接觸模式下動作之情形之特定之臨限值Vt。電壓VCCH係相當於RSTB位準為高位準，於供電重設解除前之特定之臨限值Vt。VCCL係相當於RSTB位準為高位準，於供電重設解除後在非接觸模式下動作之情形之特定之臨限值Vt。

在數式11～數式13中，分壓比之倒數{(R1+R2+R3+R4)/(R2+R3+R4)}與分壓比之倒數{(R1+R2)/R2}與分壓比之倒數{(R1+R2+R3)/(R2+R3)}係成為以下之數式14所示之大小關係，因此3種臨限值Vt(VCCLL、VCCH、VCCL)之大小關係成為數式15所示。

[數式14]

RLL<RL<RH

惟

RLL=(R1+R2+R3+R4)/(R2+R3+R4)

RH=(R1+R2+R3)/(R2+R3)

RL=(R1+R2)/R2

[數式15]

VCCLL<VCCL<VCCH

例如，將基準電壓VREF設為1V，4個分壓電阻R1、R2、R3、R4之電阻比R1：R2：R3：R4設定為2：1：1：2之情形下，電壓VCCLL與電壓VCCL與電壓VCCH係各自成為以下之數式16~數式18所示。

[數式16]

VCCLL=1V×6/4=1.5V

[數式17]

VCCL=1V×4/2=2V

[數式18]

VCCH=1V×3/1=3V

圖3係為模式性表示電源電壓VCC之上升時(或下降時)之電源電壓VCC之電壓位準與內部重設信號PRSTB之信號位準之關係之圖。

圖3之上段之內部重設信號PRSTB係表示RSTB位準為低位準之情形之內部重設信號PRSTB之信號位準之遷移，若電源電壓VCC超過臨限值VCCLL而上升，則從低位準遷移至高位準而解除重設狀態，反之，若電源電壓VCC較臨限值VCCLL降低，則從高位準遷移至低位準而再度成為重設狀態。

圖3之下段之內部重設信號PRSTB係表示RSTB位準為高位準，供電重設解除後之動作為非接觸模式之情形之內部重設信號PRSTB之信號位準之遷移，若電源電壓VCC超過臨限值VCCH而上升，則從低位準遷移至高位準而解除重設狀態，反之，若電源電壓VCC較臨限值VCCL降低，則從高位準遷移至低位準而再度成為重設狀態。

如數式15所示，特定之臨限值Vt係從成為VCCLL<VCCL<VCCH之關係，在RSTB位準為低位準時，內部重設信號PRSTB以較高位準時低之電壓遷移至高位準而解除重設狀態。

依據以上所說明之構成，與遵循ISO規格之接觸型讀寫裝置連接之情形下，RSTB位準未必成為低位準，因此藉由將臨限值Vt(VCCLL)之設定電壓設定為1.62V以下，即可以ISO規格中之CLASS-A、CLASS-B、CLASS-C之所有電源電壓重設動作。

此外，藉由將電壓VCCH與電壓VCCL設定為適切於非接觸模式動作之電壓，即可使在非接觸模式下之供電重設動作穩定。

因此，依據本發明，即可在兼具有經由電磁波等而以非接觸方式從外部之電力供給源取得電力之非接觸型IC卡之介面、及經由電源端子等而直接從外部之電力供給源取得電力之接觸型IC卡之介面之組合型IC卡中，在非接觸介面中之各式各樣之電源電壓之上升、與在接觸介面中之各式各樣之電源電壓之所有中，提供一種穩定之確實之供電重設電路。

(第3實施形態)

接著，參照圖式說明具備有在上述第1實施形態及第2實施形態中所說明之本發明電路之組合型IC卡(以下適當稱為「本發明裝置」)。

圖4係為表示本發明裝置之一電路構成例之概略之區塊圖。如圖4所示，本發明裝置係成為具備有：進行使用電磁波之通信之RF(Radio Frequency，射頻)部20、具備複數個進行各種邏輯運算之邏輯電路之邏輯部21、非揮發性記憶體部28、電壓控制電路部29等之構成。邏輯部21係成為具備有：資料處理用之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)22、用以高速處理密碼之安全用處理器23、作為運算處理中之作業區域之工作RAM(Random AccessMemory，隨機存取記憶體)24、用於啟動時之開機ROM(ReadOnly Meomry，唯讀記憶體)25、協定(protocol)控制電路26、重設電路27、匯流(bus)排控制電路30、選擇器電路31、時脈(clock)產生電路32等之構成。

此外，RF部20係成為具備有：使電磁感應啟動之天線線圈33、由天線線圈33之連接端子及蕭特基二極體(Schottky Diode)等所構成之整流電路34、調變電路35、解調電路36、時脈抽出電路37、以及由上述第1實施形態或第2實施形態之本發明電路所成之供電重設電路19之構成。另外，供電重設電路19由第2實施形態之本發明電路所成之情形下，如圖4所示，成為具備圖2所示之接觸/非接觸模式判別電路14之構成。供電重設電路19由第1實施形態之本發明電路所成之情形下，接觸/非接觸模式判別電路14係至少在供電重設電路19之動作中不需要，因此可省略。本發明裝置係以具備有供電重設電路19之點為特徵。

接著簡單說明圖4所示之構成中之本發明裝置之動作之概要。在非接觸模式中之動作之情形下，藉由電磁感應所產生之電力，係藉由整流電路34而整流。另外，在接觸模式下之動作之情形下，電源電壓VCC係直接從電源端子供給。藉由整流電路34所全波整流，或直接從電源電壓端子所供給之電源電壓VCC，係輸入於電壓控制電路部29(相當於調整器電路)，且在此電壓控制電路部29中生成最適於各區塊之電壓(例如共通供給至邏輯部21與非揮發性記憶體部28之VDD、供給至非揮發性記憶體部28之VPP)，且供給至各區塊。在電壓控制電路部29中，在供給至各區塊之電壓(VDD、VPP)之生成所使用之基準電壓VREF，係在供電重設電路19中使用。此外，在非接觸模式下之動作之情形下，來自整流電路34之搬運波形係藉由時脈抽出電路37而抽出，且生成時脈信號。

再者，以調變電路35及解調電路36，藉由振幅調變進行資料通信。所接收之信號係藉由解調電路36而轉換為解調信號，且經由選擇器電路31而輸入於協定控制電路26，且藉由CPU2來處理。此外在CPU2中所生成傳送信號，則此傳送信號係從協定控制電路26經由選擇器電路31而輸入於調變電路35，且在調變電路35中轉換為適於傳送之信號之後，從天線線圈33傳送。

另外，除圖4所示之電路構成之中，RF部20之天線線圈33及與其並聯連接之電容器以外，均模組化為1個積體電路裝置，且設有在接觸模式下之動作中所使用之外部端子(圖4中係以2重圓圈顯示)。以此等外部端子而言，係有接受電源電壓VCC之供給之電源端子、接地電壓端子GND、信號端子CL1、CL2、及外部重設信號端子RSTB。外部重設信號端子RSTB係以在非接觸模式時不成為開路狀態之方式，經由高電阻之電阻元件而上拉至電源電壓VCC之電壓位準。

(其他實施形態)

接著說明本發明電路之其他實施形態。

(1)　本發明電路之電路構成，並不限定於在上述第1及第2實施形態中所例示之電路構成。只要藉由外部重設信號端子RSTB之信號位準，特定之臨限值係為以RSTB位準為低位準(活性化位準)時之一方較高位準(活性化位準)時成為低電壓之方式可變更之電路構成即可。例如，在上述第1及第2實施形態中，雖係以比較電路2來比較藉由電阻分壓將電源電壓VCC予以低電壓化之第2電源電壓VCC2及定電壓之基準電壓VREF，而生成內部重設信號PRSTB之電路構成中，將用以生成第2電源電壓VCC2之電阻分壓電路1、11之分壓比，以分壓比切換電路3、13予以變更之方式構成，惟即使將第2電源電壓VCC2固定，且將基準電壓VREF之電壓位準依據RSTB位準而使之變化構成亦無妨。此外，在第2實施形態中，雖係為依據模式判別信號MODE而使第2電源電壓VCC2變化之構成，惟同樣地為使基準電壓VREF之電壓位準依據模式判別信號MODE變化之構成亦無妨。再者，在使第2電源電壓VCC2側變化之構成中，未必要限定於在上述第1及第2實施形態中所例示之電路構成。

再者，在上述第1實施形態中，雖係設為在RSTB位準為低位準(活性化位準)時之動作中，於供電重設解除前後，依據內部重設信號PRSTB之信號位準而使第2電源電壓VCC2變化，而相對於電源電壓VCC之變化具有滯後特性之構成，惟未必要設置滯後特性亦無妨。

(2)　在上述第1及第2實施形態中，本發明電路係設為在電源電壓VCC之上升時，將控制組合型IC卡之重設狀態之內部重設信號PRSTB予以輸出，並且若檢測出電源電壓VCC超過特定之臨限值Vt而上升，則解除內部重設信號PRSTB之構成，而僅偵測電源電壓VCC之變化之構成，惟設為例如具備檢測供給至如專利文獻1所揭示之邏輯部21(參照圖4)之電壓VDD(參照圖4)之上升而生成第1重設信號之第1重設電路、及檢測從外部之電力供給源所取得之電源電壓VCC(或將其整流之整流電路之輸出電壓)之上升而生成第2重設信號之第2重設電路(參照圖5)，將本發明電路適用於該第2重設電路之構成亦較佳。

[產業上之可利用性]

本發明係可利用在兼具有經由電磁波等而以非接觸方式從外部之電力供給源取得電力，且將該電源電壓轉換為特定之電壓而進行非接觸通信動作之非接觸型IC卡之介面、以及經由電源端子等而從外部之電力供給源直接取得電力，且將該電源電壓轉換為特定之電壓而進行接觸通信動作之接觸型IC卡之介面之非接觸，接觸共用型之組合型IC卡、及使用於其之供電重設電路。

1、11．．．電阻分壓電路

2．．．比較電路

3、13．．．分壓比切換電路

4．．．2輸入AND電路

5、15．．．變換器

6、16、17．．．2輸入NOR電路

7、18．．．NMOS電晶體

14．．．接觸/非接觸模式判別電路

19．．．本發明之供電重設電路

20．．．RF部

21．．．邏輯部

22．．．CPU

23．．．安全用處理器

24．．．工作RAM

25．．．開機(BOOT)ROM

26．．．協定控制電路

27．．．重設電路

28．．．非揮發性記憶體部

29．．．電壓控制電路部(調整器電路)

30．．．匯流排控制電路

31．．．選擇器

32．．．時脈產生電路

33．．．天線線圈

34．．．整流電路

35．．．調變電路

36．．．解調電路

37．．．時脈抽出電路

CL1、CL2．．．信號端子

GND．．．接地電壓端子

PRSTB．．．內部重設信號(供電重設信號)

R1、R2、R3、R4．．．分壓電阻

RSTB．．．外部重設信號端子

SRSTB．．．系統重設信號

VCC．．．電源電壓

VCC2．．．第2電源電壓

VDD．．．供給至邏輯部與非揮發性記憶體部之電壓

VPP．．．供給至非揮發性記憶體部之電壓

VREF．．．基準電壓

圖1係為表示本發明之供電重設電路之第1實施形態中之概略之電路構成之電路圖。

圖2係為表示本發明之供電重設電路之第2實施形態中之概略之電路構成之電路圖。

圖3係為模式性表示用以說明本發明之供電重設電路之第2實施形態中之動作之電源電壓之變化與內部重設信號之信號位準之關係之圖。

圖4係為表示本發明之組合型IC卡之一電路構成例之概略之區塊圖。

圖5係為表示習知之供電重設電路之概略之電路構成之電路區塊圖。

1．．．電阻分壓電路

2．．．比較電路

3．．．分壓比切換電路

4．．．2輸入AND電路

5．．．變換器

6．．．NOR電路

7．．．NMOS電晶體

PRSTB．．．內部重設信號

R1、R2、R3．．．分壓電阻

RSTB．．．外部重設信號端子

SRSTB．．．系統重設信號

VCC．．．電源電壓

VREF．．．基準電壓

Claims

一種供電重設電路，其特徵為：其係在組合型IC卡之非接觸介面或接觸介面從外部之電源供給源取得之電源電壓上升時，輸出控制前述組合型IC卡重設狀態之內部重設信號，並且若檢測出前述電源電壓超過特定臨限值而上升，則解除前述內部重設信號，且在前述組合型IC卡起作用作為接觸型IC卡之情形，若是從外部裝置直接供給之外部重設信號之輸入端子即外部重設信號端子之信號位準為活性化位準與非活性化位準，則活性化位準時之一方較非活性化位準時將前述特定臨限值設定為低電壓。
如請求項1之供電重設電路，其中在前述外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準之情形，若前述內部重設信號被解除，則前述特定臨限值之設定值降低。
如請求項2之供電重設電路，其中構成為前述內部重設信號被解除後之前述特定臨限值降低後之設定值可藉由判別接觸模式與非接觸模式之模式判別信號切換。
如請求項1之供電重設電路，其中包括：電阻分壓電路，其係生成藉由分壓電阻分壓前述電源電壓而低電壓化之第2電源電壓；及比較電路，其係比較一定電壓之基準電壓及前述第2電源電壓，該一定電壓之基準電壓係用於在前述組合型IC卡內將前述電源電壓轉換為特定電壓之調整電路；構成為前述分壓電阻之分壓比可藉由前述外部重設信號端子之信號位準切換。
如請求項4之供電重設電路，其中在前述外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準之情形，構成為前述分壓電阻之分壓比藉由前述比較電路之輸出位準切換，若藉此前述內部重設信號被解除，則前述特定臨限值之設定值降低。
如請求項5之供電重設電路，其中在前述外部重設信號端子之信號位準為非活性化位準之情形，構成為前述分壓電阻之分壓比藉由判別接觸模式與非接觸模式之模式判別信號切換，藉此前述內部重設信號被解除後之前述特定臨限值降低後之設定值可藉由判別接觸模式與非接觸模式之模式判別信號切換。
一種組合型IC卡，其係包括請求項1至6中任一項之供電重設電路。