JPH1091736A - Icカ−ド - Google Patents

Icカ−ド

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JPH1091736A
JPH1091736A JP8242928A JP24292896A JPH1091736A JP H1091736 A JPH1091736 A JP H1091736A JP 8242928 A JP8242928 A JP 8242928A JP 24292896 A JP24292896 A JP 24292896A JP H1091736 A JPH1091736 A JP H1091736A
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JP
Japan
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power
coil
contact
card
transmission
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Pending
Application number
JP8242928A
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English (en)
Inventor
Masaaki Ando
公明 安藤
Takehiro Okawa
武宏 大川
Yousuke Chiyoujiyamori
洋助 長者森
Nobuyuki Arasawa
伸幸 荒澤
Kenta Morishima
憲太 森島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH1091736A publication Critical patent/JPH1091736A/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06KGRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07766Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card comprising at least a second communication arrangement in addition to a first non-contact communication arrangement
    • G06K19/07769Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card comprising at least a second communication arrangement in addition to a first non-contact communication arrangement the further communication means being a galvanic interface, e.g. hybrid or mixed smart cards having a contact and a non-contact interface

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触式のICカ−ドは、電源や入出力信号の
伝達に接点を使用しているため、接触不良などの問題が
あり、非接触式のICカ−ドにおいては、コイルを介し
て電力を供給するため、電力供給の損失が大きく、リ−
ドライト装置の消費電力が非常に大きくなるという問題
があった。 【解決手段】 リ−ドライト装置との間で、電力と情報
を別々のコイルを用いて、伝送する点とコイルまたは接
点の両方から負荷に電力を供給する構成とする。 【効果】 本発明によれば、電力と情報を二つのコイル
を用いて、別々に伝送する方法とするため、信号の送信
受信は非接触で行ない、電力の供給は接触式で行なうこ
とによって、電力を非接触で伝送する方式に比べ、電力
伝送時のロスを少なくでき、リ−ドライト装置の低電力
化に効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力の供給および
双方向の情報伝達を非接触または接触接点を介して行な
うICカ−ド分野に関し、特に、形態用として使用する
ICカ−ドおよびそのリ−ドライト装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ICカ−ドに関しては、電力および情報
の伝達の双方を複数の接点を用いて接触式で行なう方式
は公知であり、クレジットカ−ドなどに使用されてい
る。さらに、電力および情報の伝達の双方を非接触で行
なうものとして、特開平1−81086などがある。ま
た、接触式、非接触式とを切替えて使用するものとし
て、特開平3−209592がある。
【0003】図6に従来技術のICカ−ドの構成を示
す。従来のICカ−ドは、図6(a)に示すように、接
点501によって電力およびデ−タの転送を行なう、接
触式のICカ−ドや、図6(b)のように、電力とデ−
タを別々のコイルを用いて交信するタイプや、図6
(c)のように、1コイルで電力とデ−タの送受信を行
なうタイプの非接触方式ICカ−ドがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、接触式のICカ−ドについては、電源、グランド端
子の他にクロック信号やリセット信号、デ−タ入出力信
号およびプログラム信号など多くの接点を必要とするた
め、接触不良などの問題があった。
【0005】一方、非接触式については、接点を必要と
しないため接触不良などの問題はないが、送受信コイル
を介して電力を供給するため伝達ロスが大きく、所望の
電力を供給するために、リ−ドライト装置の消費電力が
非常に大きくなるという問題があった。例えば、マイク
ロプロセッサ内臓のICカ−ドなどにおける電源容量
は、3.3V/5mA〜10mA程度である。この電力
をコイルを用いて非接触で供給しようとすると、リ−ド
ライト装置側のコイル駆動電力として、最悪値で20V
/100mA程度が必要となる。
【0006】以上のように、リ−ドライト装置の消費電
力が大きいということは、電池駆動が必要な形態型の端
末に、ICカ−ドとそのリ−ドライト装置を組み込む場
合に大きな問題となる。
【0007】
【課題を解決するための手段】外部装置(リ−ドライト
装置)との間で、電力と情報を二つのコイルを用いて、
別々に伝送する方法とし、さらに、電力を受電するため
のコイルのほかに、電力を受電するための接点を設け、
電力用コイルとそれに接続された直流電源回路によって
得られた直流電圧と、接点からの直流電圧とを、それぞ
れダイオ−ド介して接続し、コイルまたは接点の両方か
ら負荷に電力を供給する構成とする。
【0008】このように構成することによって、電池駆
動を行なわない、すなわち、低消費電力化を考慮しなく
てもよい非接触型の装置では、電力の供給をコイルによ
って行ない、電池を使用した携帯型端末などにおいて
は、接触式の接点によって電力を供給する方法とするこ
とによって、携帯型端末の低消費電力化を実現する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて詳細に説明する。
【0010】図1は、本発明の実施の形態の一例を示す
図である。ICカ−ド2は、リ−ドライト装置1との間
で電力の授受とデ−タの送受信を行なう。電力について
は、電力送信回路115によって電力送信用コイル11
1が駆動され、トランス結合されたカ−ド側の電力受信
コイル121に伝送され電源回路124によって直流電
圧を得る。コイルによって非接触で得られた電力は、ダ
イオ−ド129を通して、カ−ド内部の送受信制御回路
125、マイクロプロセッサ126、メモリ127など
の回路に供給される。一方、デ−タは、リ−ドライト制
御回路116、リ−ダ側デ−タ送受信コイル112、カ
−ド側デ−タ送受信コイル122、および送受信制御回
路125との間で非接触のシリアルデ−タとして双方向
で転送される。デ−タ用コイルを介して送受信されたデ
−タは、マイクロプロセッサ126を介して不揮発性メ
モリなどのメモリ127にライトあるいはリ−ドされ
る。また、電源供給用として、上記非接触方式の他に、
接触式の電源供給端子123を設けダイオ−ド128を
通してカ−ド内部回路(負荷)に接続している。接触方
式の電力は、リ−ドライト装置内部の電池114からリ
−ドライト装置側の接触端子113を介して、カ−ド側
の接触端子123に供給される。
【0011】本発明の方法は、非接触のICカ−ドを基
本とし、電力の供給方法のみを接触式、非接触式のどち
らでも可能なようにしたものである。
【0012】例えば、マイクロプロセッサ内臓のICカ
−ドなどの電源容量は、DC3.3V/5mA程度であ
る。この電力を非接触で供給しようとすると電力送信回
路では、最悪の場合(コイルの伝達特性によって異な
る)±AC20V/100mA程度の電力で送信コイル
を駆動する必要がある。
【0013】図2は、クレジットの精算などを行なう携
帯型端末にICカ−ドを使用した一例を示す図である。
携帯型ICカ−ド端末200は、LCD(液晶表示器)
204や操作用のキ−スイッチ203などがある。IC
カ−ド2は、携帯型端末200に挿入され、残高照会や
暗証番号の照合などを行ない、クレジットなどの精算に
使用される。
【0014】図3は、端末およびカ−ドの詳細構成を示
す図である。携帯型端末200は、電池201によって
駆動されている。また、本端末は、携帯型端末制御回路
202を介して、キ−スイッチ203および液晶ディス
プレイ204などを有している。一方、ICカ−ド2と
のデ−タ交信については、携帯型端末側は、カ−ド用リ
−ドライト制御回路205と送信受信コイル112を用
い、カ−ド側は、送信受信コイル122と送信受信制御
回路210によって行なう。電力の供給については、電
池201に接続された携帯型端末側端子113とICカ
−ド側端子123との間で接触式で行なう。
【0015】非接触で電力を供給しようとすれば電磁結
合などの損失などで実際にカ−ドで必要な電力の10倍
から30倍の電力を供給する必要がある。電磁結合の損
失の要因としては、コイルで消費される電力や送信コイ
ルと受信コイルの結合係数がある。一般に、非接触IC
カ−ドにおける電磁結合の結合係数は、電磁場が開放に
なっているため、0.1〜0.05である。また、コイ
ルで消費される電力は、コイルインピ−ダンスとカ−ド
内部に流す電流で決まるものであるが、特に、周波数が
高いほどインピ−ダンスが高くなり、コイルで消費され
る電力は増大する。これらの電力損失を合計すると前述
したように効率は1/10から1/30程度となる。I
Cカ−ドに必要な電力は、おおよそ数10mW程度であ
るが、非接触式の場合には、電力供給回路として数10
0mWから数Wの電力が必要となる。 本発明のごとく
接触式で電流を供給する方法によれば、電池での余分な
電力消費を避けることができる。また、接触不良による
トラブルを回避するためには、接点の数を増加すること
で解決できる。
【0016】図4および図5は、本発明のもう一つの実
施の形態を表す図である。図4は、本発明のICカ−ド
を用いて、接触式で電力供給を行なった例である。携帯
型端末200は、電池201から接触式接点113によ
ってカ−ド2の接点123を介して電力を供給する。供
給された電力は、ダイオ−ド128を通して、負荷であ
る送信受信制御回路125、CPU126およびメモリ
127に電力を供給する。一方、送受信信号は、リ−ド
/ライト制御回路205によって送受信コイル112を
ドライブし、カ−ド側コイル122との間でデ−タの交
信を行なう。カ−ド側コイルで送受信された信号は、送
信受信制御回路125を介して、CPU126およびメ
モリ127との間で、デ−タのリ−ド/ライトを行な
う。
【0017】また、図5は非接触によって電力供給を行
なう場合の例である。リ−ドライト制御回路1は、電力
送信回路115で電力送信用コイル111をドライブ
し、カ−ド側電力受信コイル122に電磁結合させ、電
源回路124で直流に変換し、ダイオ−ド129を通し
て、負荷に電力を供給する。一方、送受信信号は、図4
と同様に、リ−ド/ライト制御回路205によって送受
信コイル112をドライブし、カ−ド側コイル122と
の間でデ−タの交信を行なう。カ−ド側コイルで送受信
された信号は、送信受信制御回路125を介して、CP
U126およびメモリ127との間で、デ−タのリ−ド
/ライトを行なう。
【0018】図5における構成の特徴は、電力伝送用の
コイルと信号伝送用のコイルとを独立してそれぞれ設け
たことにある。電力伝送用のコイルと信号伝送用のコイ
ルとを別々にすることによって、各々の伝送周波数を変
化させることが可能となる。電力と信号の周波数を替え
ることによって、電力伝送については、電力を効率よく
伝送する周波数を選択することが可能となる。電力伝送
については、受信側(カ−ド側)で電力を消費するた
め、コイルのインダクタンスや内部抵抗が大きいとコイ
ル自信で消費する電力が大きくなり、電力損失となる。
この電力損失を押さえるためのもう一つの方法は、イン
ダクタンスによる電力消費を小さくするために周波数を
下げる方法が有効である。電力を効率よく伝送するため
には、数100kHz程度の周波数が適当である。ま
た、信号については、それぞれのシステムに応じて、数
100kHzから数MHzまでの範囲で選択して使用す
る。特に、マイクロコンピュ−タなどを内蔵したカ−ド
などでは、数MHzのクロックが必要となり、電力周波
数とは異なるものとなるなど、電力伝送用のコイルと信
号伝送用のコイルとを独立してそれぞれ設けることによ
るメリットは、顕著なものがある。
【0019】図6は従来技術のICカ−ドを示す図であ
る。図6(a)は接触式ICカ−ドであり、接点501
によって電力およびデ−タの転送を行ない、CPU12
6を介してメモリ127との間でデ−タの交信を行な
う。図6(b)は非接触式のICカ−ドであり、電力は
電力用コイル511で受電し、電源回路513によって
直流電圧に変換しCPUやメモリ素子に電力を供給す
る。図6(c)は1コイル方式の非接触式ICカ−ドで
あり、コイル522によって電力の受信ならびにデ−タ
の送受信を行なう。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、電力と情報を二つのコ
イルを用いて、別々に伝送する方法とし、さらに、電力
を受電するための接点を設け、電力の供給方法として非
接触方式と接触方式の両方を使用できるため、信号の送
信受信は非接触で行ない、電力の供給は接触式で行なう
ことによって、電力を非接触で伝送する方式に比べ、電
力伝送時のロスを少なくでき、リ−ドライト装置の低電
力化に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す図。
【図2】クレジット精算などを行なう携帯型端末用IC
カ−ドの一例を示す図。
【図3】端末およびカ−ドの詳細構成を示す図。
【図4】本発明のもう一つの実施の形態を表す図。
【図5】図5は非接触によって電力供給を行なう場合の
実施の形態を表す図。
【図6】図6は従来技術のICカ−ドを示す図。
【符号の説明】
1:リ−ドライト装置、2:ICカ−ド、111、12
1:電力送信用コイル、112、122:デ−タ送受信
コイル、113、123:接触式電源給電端子、11
4、201:電池、115:電力送信回路、116、2
05:デ−タリ−ドライト制御回路、124:電源回
路、125、210:送受信制御回路、126:CP
U、127:メモリ、128、129:ダイオ−ド、2
00:携帯型ICカ−ド端末、202:制御回路、20
3:操作用キ−スイッチ、204:液晶表示器、50
1:ICカ−ド接点、511:電力受信用コイル、51
2:デ−タ送受信コイル、513:電源回路、514:
送受信制御回路、521:電力および信号送受信コイ
ル、522:電源および送受信制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒澤 伸幸 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 森島 憲太 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外部装置との間で、電力と情報とをコイル
    を用いて伝送するICカ−ドにおいて、電力を受電する
    ためのコイルのほかに、該電力を受電するための接点を
    設け、該電力用コイルに接続された直流電圧発生手段と
    該接点にそれぞれダイオ−ドを設け、ダイオ−ドを介し
    て両方から負荷に電力を供給する手段を設け、供給する
    手段として、コイルによる非接触方式と接点による接触
    方式のどちらでも使用できることを特徴とするICカ−
    ドおよびリ−ドライト装置。
  2. 【請求項2】外部装置との間で、電力の供給および情報
    の双方向伝送を行ない、情報を記憶するためのCPUお
    よびメモリとを具備したICカ−ドにおいて、情報を伝
    送するためのコイル1と、該コイル1に接続した送受信
    制御手段と、電力を供給するためのコイル2と該コイル
    2に接続された整流回路などから成る直流電圧発生手段
    を設け、さらに、電力を供給するために接点から成る給
    電手段を設け、該直流電圧発生手段の出力と接点による
    給電手段にそれぞれダイオ−ドを設け、ダイオ−ドを介
    して双方を接続し、情報の伝送は該コイル1により非接
    触で行ない、電力の供給は該コイル2による非接触方式
    または接点による接触方式のどちらでも使用できること
    を特徴とするICカ−ドおよびリ−ドライト装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の送受信制御手段と、CPU
    およびメモリ手段と、整流回路などから成る直流電圧発
    生手段と、該直流電圧発生手段の出力と接点による給電
    手段とを接続するためのダイオ−ドとを、一つのICに
    格納したことを特徴とするICカ−ドおよびリ−ドライ
    ト装置。
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Cited By (5)

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