WO2010074443A2 - 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로 - Google Patents

접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로 Download PDF

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WO2010074443A2
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transistor
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박현수
정병천
김경훈
송연석
맹민규
이홍철
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    • G06K7/0086—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by galvanic contacts, e.g. card connectors for ISO-7816 compliant smart cards or memory cards, e.g. SD card readers the connector comprising a circuit for steering the operations of the card connector
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    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters

Definitions

  • the present invention relates to a design technology of a power supply interface circuit applied to various card readers, and in particular, to implement a power supply interface circuit for supplying power to a contact IC card. It relates to a power interface circuit of a contact IC card reader.
  • IC cards are classified into contact IC cards and contactless IC cards.
  • a contact IC card is physically connected and communicated with a card reader through an 8-pin terminal of the card, while a contactless IC card transmits radio frequency signals within a predetermined range. To communicate with the card reader.
  • the contact IC card is applied to an IC card terminal or various mobile device game machines having a subscriber authentication module (USIM or SIM) or a security authentication module (SIM).
  • the contact IC card does not have a battery and is activated by power supplied from a power interface circuit only when the battery is connected to a card reader. When the connection state is released, the power is interrupted and maintained in an inactive state.
  • the reader of the contact IC card is provided with a card power interface circuit for supplying a predetermined level of voltage when connected to the contact IC card, and for interrupting the power supply when the connection is interrupted.
  • the power interface circuit of the conventional contact IC card reader is implemented with a one chip interface element. Even when the contact IC card is separated from the contact IC card, the voltage at the power output terminal does not maintain a zero level and is often at a predetermined level. There was a problem that it is maintained above about 1V) and adversely affects the contact IC card.
  • the power interface circuit of the conventional contact type IC card reader occupies a lot of space due to the characteristics of the circuit configuration, which causes difficulty in miniaturization and cost reduction.
  • an object of the present invention is to implement a power interface circuit for supplying power to a contact IC card applied to the IC card reader, the circuit is simple and inexpensive, and the power output stage in a state separated from the contact IC card The purpose is to be able to keep the voltage at zero level stable.
  • the power input unit for transmitting the power supply terminal voltage supplied from the outside to the switching diode unit and the complementary transistor unit;
  • a power control unit for inverting and amplifying and outputting a power control signal supplied from the outside;
  • a switching diode unit for controlling the on / off operation of the ground terminal side transistor of the complementary transistor unit according to the output signal of the power supply control unit;
  • Complementary transistors operate opposite to each other by a control signal input directly from the power control unit and a control signal input through the switching diode unit, and transfer the power terminal voltage to the power output unit, or the card power terminal of the power output unit.
  • a complementary transistor unit for muting to a level of ground voltage In accordance with the operation of the complementary transistor unit, characterized in that it comprises a power output unit for outputting the voltage input through the complementary transistor unit to the card power supply terminal of the IC card, or to maintain the card power supply terminal at the level of the ground voltage. do.
  • the present invention implements a power interface circuit applicable to an IC reader, a subscriber authentication module (USIM or SIM), a security authentication module (SIM), and the like, and the effect of contributing to the miniaturization and cost reduction of a product by simply implementing the circuit. have.
  • the voltage at the power output terminal can be reliably and stably maintained at the zero level in a state where it is separated from the contact IC card, the reliability of the product can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power interface circuit of a contact IC card reader according to the present invention
  • FIG. 2 is a power interface circuit diagram of a contact IC card reader according to the present invention.
  • power control unit 2 power input unit
  • switching diode portion 4 complementary transistor portion
  • FIG. 1 is a block diagram of a power interface circuit of a contact IC card reader according to the present invention, as shown therein, a power supply control section 1, a power supply input section 2, a switching diode section 3, and a complementary transistor section ( 4) and a power output unit 5.
  • the power input unit 2 receives a power terminal voltage of a predetermined level from the outside and transfers it to the switching diode unit 3 and the complementary transistor unit 4.
  • the power control unit 1 inverts the power control signal EN_CARD_VCC supplied from the outside, buffers and amplifies the signal to a predetermined level, and outputs the amplified signal to the switching diode unit 3 and the complementary transistor unit 4.
  • the switching diode section 3 controls the on / off operation of the transistor on the ground terminal side of the complementary transistor section 4 in accordance with the output signal of the power supply control section 1.
  • the complementary transistor unit 4 operates the complementary transistors in opposition to each other by a control signal directly input from the power supply control unit 1 and a control signal input through the switching diode unit 3.
  • the power terminal voltage input through the power transmission unit 5 is transferred to the power output unit 5, or the card power terminal CARD_VCC of the power output unit 5 is muted to the level of the ground voltage.
  • the power output unit 5 transmits the voltage inputted through the complementary transistor unit 4 to the card power supply terminal CARD_VCC of the IC card.
  • the card power supply terminal CARD_VCC is maintained at the ground voltage level.
  • the power input unit 2A receives the power terminal voltage 5V of a predetermined level from the outside and supplies it to the anode common connection point of the switching diode unit 3, and the power input unit 2B also receives the power terminal voltage 5V from the outside. Is supplied to the emitter of the PNP transistor Q1 on the complementary transistor section 4.
  • the power control unit 1 converts the power control signal EN_CARD_VCC of the 'high' to 'low' by using the inverter I1.
  • the 'low' signal output from the inverter I1 of the power supply control unit 1 is transmitted to the base side of the transistor Q1 of the complementary transistor unit 4, and the transistor Q1 is turned on.
  • the power terminal voltage 5V supplied through the power input unit 2A is the diode D1 of the switching diode unit 3. Is supplied to the output terminal side of the inverter I1 so that the base of the NPN transistor Q2 of the complementary transistor section 4 is in a low state. Thus, the transistor Q2 is turned off.
  • the power supply terminal voltage 5V input through the power supply input unit 2B is charged through the transistor Q1 and then charged to the capacitor C2 of the power supply output unit 5, and the charging voltage is supplied to the card power supply terminal.
  • Output to (CARD_VCC) Accordingly, the power supply terminal voltage 5V is transmitted to the contact IC card through the card power supply terminal CARD_VCC and the power supply terminal of the contact IC card.
  • the control device of the IC card reader can read or write data from the IC card.
  • the control device of the IC card reader When communication between the control device of the IC card reader and the IC card is completed, the control device of the IC card reader outputs the power control signal EN_CARD_VCC as 'low'.
  • the low power control signal EN_CARD_VCC is converted to high by the inverter I1 of the power control unit 1.
  • the 'high' signal output from the inverter I1 of the power supply control unit 1 is transmitted to the base side of the transistor Q1 of the complementary transistor unit 4 so that the transistor Q1 is turned off.
  • the power terminal voltage 5V input through the power input unit 2B is cut off by the transistor Q1.
  • the power terminal voltage 5V input through the power input unit 2A is the diode D2 of the switching diode unit 3. Is supplied to the base of the transistor Q2 of the complementary transistor section 4, whereby the transistor Q2 is turned on.
  • the residual voltage of the capacitor C2 and the card power terminal CARD_VCC side of the power output unit 5 is rapidly muted to the ground terminal through the transistor Q2. Accordingly, the voltage level of the card power supply terminal CARD_VCC is stably maintained at zero level.
  • the power inputs 2A and 2B have been represented by different symbols for convenience of description, but are substantially implemented as one power input unit 2 as shown in FIG. 1.

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Abstract

본 발명은 접촉식 IC카드에 전원을 공급하는 전원 인터페이스 회로를 구현함에 있어서 보다 간단한 구성으로 안정되게 전원을 공급할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 의한 전원 인터페이스 회로는, 외부로부터 공급되는 전원제어신호를 반전 및 증폭하여 출력하는 전원제어부와; 상기 전원제어부의 출력신호에 따라 상보형 트랜지스터부의 접지단자측 트랜지스터의 온오프 동작을 제어하는 스위칭 다이오드부와; 상기 전원제어부로부터 직접 입력되는 제어신호와 상기 스위칭 다이오드부를 통해 입력되는 제어신호에 의해 상보형 트랜지스터가 서로 상반되게 동작하면서 전원단자전압을 전원출력부 측으로 전달하거나, 그 전원출력부의 카드전원단자를 접지전압의 레벨로 뮤팅시키는 상보형 트랜지스터부와; 상기 상보형 트랜지스터부의 동작에 따라, 그 상보형 트랜지스터부를 통해 입력되는 전압을 IC카드의 카드전원단자에 출력하거나, 카드전원단자를 접지전압의 레벨로 유지 하는 전원출력부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

Description

접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로
본 발명은 각종 카드 판독기에 적용되는 전원 인터페이스 회로의 설계 기술에 관한 것으로, 특히 접촉식 아이씨카드(IC Card)에 전원을 공급하는 전원 인터페이스 회로를 구현함에 있어서 보다 간단한 구성으로 안정된 전원을 공급할 수 있도록 한 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로에 관한 것이다.
IC 카드는 접촉식 IC 카드와 비접촉식 IC 카드로 분류되는데, 접촉식 IC 카드는 카드의 8핀 단자를 통해 카드 리더기와 물리적으로 연결되어 통신하는 반면, 비접촉식 IC 카드는 소정 범위 내에서 무선 주파수신호를 이용하여 카드 리더기와 통신한다.
상기 접촉식 IC 카드는 가입자인증모듈(USIM 또는 SIM)이나 보안인증모듈(SIM)을 내장한 IC 카드 단말기 또는 각종 모바일 기기 게임기 등에 적용된다. 그리고, 상기 접촉식 IC 카드에는 배터리가 없으며 카드 리더기에 연결된 상태에서만 전원인터페이스 회로로부터 공급되는 전원에 의해 활성화되고, 연결상태가 해제되면 공급되는 전원이 차단되어 비활성화 상태를 유지하게 된다.
이를 위해 접촉식 IC 카드의 리더기에는 접촉식 IC 카드와 연결될 때 소정 레벨의 전압을 공급하고, 연결이 차단될 때에는 전원공급을 차단하는 카드 전원 인터페이스 회로를 구비하게 된다.
종래의 접촉식 IC카드 판독기의 전원 인터페이스회로는 원 칩(One Chip) 인터페이스 소자로 구현되었는데, 접촉식 IC 카드와 분리된 상태에서도 전원출력단의 전압이 제로 레벨을 안정되게 유지하지 못하고 종종 소정 레벨(약 1V) 이상으로 유지되어 접촉식 IC 카드에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 접촉식 IC카드 판독기의 전원 인터페이스회로의 경우 회로구성의 특성상 공간을 많이 차지하여 소형화 및 원가절감에 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 IC카드 판독기에 적용되어 접촉식 IC카드에 전원을 공급하는 전원 인터페이스 회로를 구현함에 있어서, 회로를 간단하고 저렴하게 구현하고, 접촉식 IC 카드와 분리된 상태에서 전원출력단의 전압을 제로 레벨로 안정되게 유지하지할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 공급되는 전원단자전압을 스위칭 다이오드부 및 상보형 트랜지스터부에 전달하는 전원입력부와; 외부로부터 공급되는 전원제어신호를 반전 및 증폭하여 출력하는 전원제어부와; 상기 전원제어부의 출력신호에 따라 상보형 트랜지스터부의 접지단자측 트랜지스터의 온오프 동작을 제어하는 스위칭 다이오드부와; 상기 전원제어부로부터 직접 입력되는 제어신호와 상기 스위칭 다이오드부를 통해 입력되는 제어신호에 의해 상보형 트랜지스터가 서로 상반되게 동작하면서 상기 전원단자전압을 전원출력부 측으로 전달하거나, 그 전원출력부의 카드전원단자를 접지전압의 레벨로 뮤팅시키는 상보형 트랜지스터부와; 상기 상보형 트랜지스터부의 동작에 따라, 그 상보형 트랜지스터부를 통해 입력되는 전압을 IC카드의 카드전원단자에 출력하거나, 카드전원단자를 접지전압의 레벨로 유지하는 전원출력부를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 IC판독기나 가입자인증모듈(USIM 또는 SIM), 보안인증모듈(SIM) 등에 적용 가능한 전원 인터페이스회로를 구현함에 있어서, 회로를 간단하게 구현하여 제품의 소형화 및 원가절감에 기여할 수 있는 효과가 있다.
또한, 접촉식 IC 카드와 분리된 상태에서 전원출력단의 전압을 확실하고 안정되게 제로 레벨로 유지할 수 있도록 함으로써, 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로의 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
1 : 전원제어부 2 : 전원입력부
3 : 스위칭 다이오드부 4 : 상보형 트랜지스터부
5 : 전원출력부
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 전원제어부(1), 전원입력부(2), 스위칭 다이오드부(3), 상보형 트랜지스터부(4), 전원출력부(5)로 구성한다.
전원입력부(2)는 외부로부터 소정 레벨의 전원단자전압을 공급받아 이를 스위칭 다이오드부(3) 및 상보형 트랜지스터부(4)에 전달한다.
전원제어부(1)는 외부로부터 공급되는 전원제어신호(EN_CARD_VCC)를 반전시키고 소정 레벨로 완충증폭하여 그 증폭된 신호를 스위칭 다이오드부(3)와 상보형 트랜지스터부(4)에 출력한다.
스위칭 다이오드부(3)는 상기 전원제어부(1)의 출력신호에 따라 상보형 트랜지스터부(4)의 접지단자측 트랜지스터의 온오프 동작을 제어한다.
상보형 트랜지스터부(4)는 상기 전원제어부(1)로부터 직접 입력되는 제어신호와 상기 스위칭 다이오드부(3)를 통해 입력되는 제어신호에 의해 상보형 트랜지스터들이 서로 상반되게 동작하면서 상기 전원입력부(2)를 통해 입력되는 전원단자전압을 전원출력부(5) 측으로 전달하거나, 그 전원출력부(5)의 카드전원단자(CARD_VCC)를 접지전압의 레벨로 뮤팅시킨다.
전원출력부(5)는 상기 상보형 트랜지스터부(4)의 동작에 따라, 전압을 출력하는 모드에서는 그 상보형 트랜지스터부(4)를 통해 입력되는 전압을 IC카드의 카드전원단자(CARD_VCC)에 출력하고, 전압을 출력하지 않는 모드에서는 그 카드전원단자(CARD_VCC)가 접지전압의 레벨로 유지된다.
상기 도 1 각부의 작용을 도 2의 회로도를 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
전원입력부(2A)는 외부로부터 소정 레벨의 전원단자전압(5V)을 입력받아 이를 스위칭 다이오드부(3)의 애노드 공통접속점에 공급하고, 전원입력부(2B) 또한 외부로부터 그 전원단자전압(5V)을 입력받아 이를 상보형 트랜지스터부(4)상의 PNP형 트랜지스터(Q1)의 에미터에 공급한다.
이와 같은 상태에서, 접촉식 IC카드(도면에 미표시)의 전원단자가 전원출력부(5)의 카드전원단자(CARD_VCC)에 접촉되면, IC카드 판독기의 제어장치가 그 사실을 인식하여 전원제어신호(EN_CARD_VCC)를 '하이'로 출력한다.
이때, 전원제어부(1)는 인버터(I1)를 이용하여 상기 '하이'의 전원제어신호(EN_CARD_VCC)를 '로우'로 변환한다.
이에 따라, 상기 전원제어부(1)의 인버터(I1)에서 출력되는 '로우' 신호가 상보형 트랜지스터부(4)의 트랜지스터(Q1)의 베이스측에 전달되어 그 트랜지스터(Q1)가 턴온된다.
이때, 상기 전원제어부(1)의 인버터(I1)의 출력단자 측이 '로우'이므로, 상기 전원입력부(2A)를 통해 공급되는 전원단자전압(5V)은 스위칭 다이오드부(3)의 다이오드(D1)를 통해 그 인버터(I1)의 출력단자 측으로 공급되어 상기 상보형 트랜지스터부(4)의 NPN형 트랜지스터(Q2)의 베이스가 '로우' 상태로 된다. 이에 따라, 상기 트랜지스터(Q2)가 턴오프된다.
따라서, 상기 전원입력부(2B)를 통해 입력되는 전원단자전압(5V)이 상기 트랜지스터(Q1)를 통한 후 전원출력부(5)의 콘덴서(C2)에 충전되고, 그 충전전압이 상기 카드전원단자(CARD_VCC)에 출력된다. 이에 따라, 상기 카드전원단자(CARD_VCC) 및 상기 접촉식 IC카드의 전원단자를 통해 그 접촉식 IC카드에 전원단자전압(5V)이 전달된다.
이에 의해, 상기 IC카드가 활성화되므로 상기 IC카드 판독기의 제어장치와의 통신이 가능하게 된다. 따라서, 상기 IC카드 판독기의 제어장치는 상기 IC카드로부터 데이터를 읽어내거나 기입할 수 있게 된다.
상기 IC카드 판독기의 제어장치와 상기 IC카드 간의 통신이 완료되면, 그 IC카드 판독기의 제어장치는 상기 전원제어신호(EN_CARD_VCC)를 '로우'로 출력한다. 그리고, 상기 '로우'의 전원제어신호(EN_CARD_VCC)는 상기 전원제어부(1)의 인버터(I1)에 의해 '하이'로 변환된다.
이에 따라, 상기 전원제어부(1)의 인버터(I1)에서 출력되는 '하이' 신호가 상보형 트랜지스터부(4)의 트랜지스터(Q1)의 베이스측에 전달되어 그 트랜지스터(Q1)가 턴오프된다. 이로 인하여 상기 전원입력부(2B)를 통해 입력되는 전원단자전압(5V)이 그 트랜지스터(Q1)에 의해 차단된다.
이때, 상기 전원제어부(1)의 인버터(I1)의 출력단자 측이 '하이'이므로, 상기 전원입력부(2A)를 통해 입력되는 전원단자전압(5V)은 스위칭 다이오드부(3)의 다이오드(D2)를 통해 상기 상보형 트랜지스터부(4)의 트랜지스터(Q2)의 베이스에 공급되고, 이에 의해 그 트랜지스터(Q2)가 턴온된다.
따라서, 상기 전원출력부(5)의 콘덴서(C2) 및 카드전원단자(CARD_VCC)측의 잔류전압이 상기 트랜지스터(Q2)를 통해 접지단자로 신속하게 뮤팅된다. 이에 따라, 상기 카드전원단자(CARD_VCC)의 전압 레벨이 제로('0') 레벨로 안정되게 유지된다.
이에 의해 상기 IC카드가 비활성화 상태에 놓이게 되어 IC카드 판독기의 제어장치 와의 통신이 불가능하게 된다. 따라서, 상기 IC카드 판독기의 제어장치는 상기 IC카드로부터 데이터를 읽어내거나 기입할 수 없게 된다.
상기 전원입력부(2A),(2B)는 설명의 편의상 각기 다른 기호를 부여하여 표현하였지만, 실질적으로 도 1에서와 같이 하나의 전원입력부(2)로 구현된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (5)

  1. 외부로부터 공급되는 전원제어신호를 반전 및 증폭하여 출력하는 전원제어부와;
    상기 전원제어부의 출력신호에 따라 상보형 트랜지스터부의 접지단자측 트랜지스터의 온오프 동작을 제어하는 스위칭 다이오드부와;
    상기 전원제어부로부터 직접 입력되는 제어신호와 상기 스위칭 다이오드부를 통해 입력되는 제어신호에 의해 상보형 트랜지스터가 서로 상반되게 동작하면서 전원단자전압을 전원출력부 측으로 전달하거나, 그 전원출력부의 카드전원단자를 접지전압의 레벨로 뮤팅시키는 상보형 트랜지스터부와;
    상기 상보형 트랜지스터부의 동작에 따라, 그 상보형 트랜지스터부를 통해 입력되는 전압을 IC카드의 카드전원단자에 출력하거나, 카드전원단자를 접지전압의 레벨로 유지하는 전원출력부로 구성한 것을 특징으로 하는 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로.
  2. 제1항에 있어서, 전원제어부는 전원제어신호를 반전 및 증폭하는 인버터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로.
  3. 제1항에 있어서, 스위칭 다이오드부는
    애노드가 전원입력단자 측에 접속되고 캐소우드는 상기 전원제어부의 출력단측에 접속된 제1다이오드와;
    애노드가 전원입력단자 측에 접속되고 캐소우드는 상보형 트랜지스터부의 접지단자측 트랜지스터의 베이스에 접속된 제2다이오드를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로.
  4. 제1항에 있어서, 상보형 트랜지스터부는
    에미터가 전원입력부의 전원단자에 접속되고, 베이스는 상기 전원제어부의 출력단에 접속되며, 콜렉터는 전원출력부의 전원입력단에 접속된 PNP형 트랜지스터와;
    콜렉터가 상기 PNP형 트랜지스터의 콜렉터에 접속되고, 베이스는 상기 스위칭 다이오드부의 타측 출력단에 접속되며, 에미터가 접지단자에 접속된 NPN형 트랜지스터로 구성된 것을 특징으로 하는 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로.
  5. 제1항에 있어서, 전원출력부는 입력단자가 접축식 IC카드의 카드전원단자에 접속되고, 그 접속점이 콘덴서를 통해 접지단자에 접속된 것을 특징으로 하는 접촉식 아이씨카드 판독기의 전원 인터페이스회로.
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