帶有ic卡閱讀器和過載保護電路的設備的製作方法

2023-05-12 07:10:26 1

專利名稱：帶有ic卡閱讀器和過載保護電路的設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及含有用IC卡操作的IC卡閱讀器的設備。這種類型的設備可以從，例如，付費電視廣播(付費TV)、電子付費、或金融服務中了解到。
背景技術：
IC卡也被稱為智慧卡，它們是大小與信用卡差不多的可攜式信息媒體。為了與各個設備交換數據，它們包括IC卡控制器，或至少一個集成存儲器。這種類型的可攜式設備可以從，例如，EP-A-0 633 544中了解到。作為這種數據媒體的一般術語，在本說明書中自始至終將使用表達式「IC卡」。為了與各個設備交換數據，IC卡通常配有IC卡閱讀器與之機械接觸以便形成電接觸的觸點。
IC卡和帶有IC卡閱讀器的各個設備之間的通信在例如WO 97/25685和EP-A-0 814 427中作出描述。描述和定義含有觸點的IC卡和IC卡的操作過程的國際標準是ISO/IEC 7816-31997(E)。這個標準特別用於使用帶有IC卡閱讀器的機頂盒或數字衛星接收器和授權接收付費電視廣播的各個IC卡的付費電視系統。各個IC卡包括使機頂盒能夠解擾接收編碼視頻信號的數據。
在使用IC卡閱讀器的設備中，當將IC卡插入卡閱讀器中時，例如，當IC卡損壞時，或者，當IC卡發潮時，可能會發生短路。因此，像ISO/IEC 7816或EMV2000那樣的標準要求防止電源電壓被短路。因此，例如，飛利浦半導體公司製造的廣泛使用的接口IC TDA8004含有已經包括在其中的短路保護電路。這種集成電路提供了許多功能，因此，相對昂貴。
向IC卡供電的電源的過電流保護電路公開在US 5,977,758中。這種電路包括在出現故障的情況下，與微控制器獨立地切斷對IC卡供電的電流保護電路。

發明內容
本發明的目的是提供一種含有IC卡閱讀器和可靠性高的過載保護電路的設備。
這個目的是通過如權利要求1所述的設備實現的。本發明的有利改進如從屬權利要求所述。
根據本發明，該設備包括用IC卡操作的IC卡閱讀器和特別為IC卡閱讀器提供電源電壓的電源。該設備進一步包括在電源電壓過載的情況下，模擬IC卡抽出的過載保護電路。然後，馬上切斷電源，以避免電源受到任何損壞。
在優選實施例中，IC卡閱讀器配有向設備的微控制器指示IC卡已經插入卡閱讀器的卡存在開關。然後，為了用IC卡操作，微控制器提供接通電源的控制信號。因此，當卡存在開關的信號指示IC卡已經插入時，只向IC卡供電。在電源電壓過載的情況下，過載保護電路將卡存在開關的正信號改變成表示IC卡不存在的值。因此，模擬IC卡抽出。
在進一步的優選實施例中，過載保護電路耦合在IC卡的電源電壓與卡存在開關的信號線之間，提供短路檢測。保護電路可以包括將卡存在開關的值復位成模擬IC卡不存在的值的二極體、比較器或電晶體。
最好，邏輯電路用於控制IC卡電源的接通和切斷。將來自微控制器的卡存在信號和通電/斷電信號耦合到這個電路，並且邏輯電路的操作是這樣的，僅當插入IC卡，將來自卡存在開關的正信號施加給邏輯電路時，和當微控制器提供接通電源電壓的命令信號時，接通電源電壓。然後，邏輯電路發生轉接，開啟對IC卡的供電。邏輯電路是，例如，AND(「與」)電路或NAND(「與非」)電路。當出現短路時，與微控制器獨立地通過邏輯電路馬上切斷對IC的供電。因此，比微控制器進行的操作快得多地切斷電源，這降低了電源被損壞的風險。


現在參照附圖更詳細地說明本發明的優選實施例，在附圖中圖1是帶有IC卡閱讀器和過載保護電路的設備；和圖2是帶有包括防短路的保護電路的IC卡閱讀器的設備。
具體實施例方式
如圖1所示的設備包括電源4通過線路8供電的IC卡閱讀器3。IC卡閱讀器3特別包括可以插入各個IC卡的插槽、和將電源電壓VCC施加給IC卡和在IC卡與設備的微控制器5之間交換數字數據的接觸端。IC卡閱讀器3進一步包括當插入IC卡時通過信號線7將信號「CARD-DET」提供給微控制器5的卡存在開關2。卡存在開關2是插入IC卡時操作的機械開關。如果IC卡被插入，開關2就打開。然後，正如參照圖2所說明的那樣，通過各個電路，將邏輯「HIGH」信號提供給微控制器5。
根據本發明，過載保護電路耦合在電源電壓VCC的線路8和卡檢測信號的線路7之間，在電源電壓VCC過載的情況下，它將指示插入IC卡存在的信號轉換成表示IC卡不存在的值。因此，通過保護電路6將電源電壓VCC的過載模擬成IC卡被抽出，以便切斷電源4。
本實施例中的電源4由邏輯電路IC3接通和切斷，來自卡存在開關2的信號「CARD-DET」和來自微控制器5的通電/斷電信號「CMD-VCC」施加給邏輯電路IC3的輸入端。然後，僅當提供來自卡存在開關2的正信號和來自微控制器5的通電命令時，接通電源4。在過載狀況下，保護電路6將來自卡存在開關2的信號從「CARD DETECTED」轉換成「NO CARD PRESENT」，因此，通過邏輯電路IC3馬上切斷電源4。邏輯電路IC3是，例如，NAND或AND電路。
保護電路6可以包括過電流保護電路，它通過，例如，測量電阻測量線路8的電流，並且，當電源4提供的電流太大時，提供各個過載信號。在另一個實施例中，保護電路6包括電源電壓VCC的電壓檢測器，它使用電壓閾值來確定電源電壓VCC的擊穿。這可以由，例如，包括比較器、電晶體或二極體的保護電路，或通過任何其它開關元件來完成。例如，在發生短路的情況下，會出現電源電壓擊穿。
在圖2中，示出了數字機頂盒的細節，它包括IC卡閱讀器3和用IC卡操作機頂盒的相關部分。為了用IC卡根據IEC 7816-31997(E)標準進行操作，IC卡閱讀器3包括帶有觸點C1-C8的IC卡連接器1。觸點C1-C8提供如下與IC卡的連接供應電源電壓VCC的C1、復位IC卡的C2、將時鐘信號CLK提供給IC卡的C3、提供與IC卡的接地端連接的C4、C5和C8、為IC卡和機頂盒之間的數據交換提供數據輸入/輸出連接的C6(為編程電壓VPP預備的)和C7。
為了使數位訊號用於用IC卡的操作，機頂盒進一步包括集成電路IC1、緩衝器和線路驅動器。耦合到集成電路1的各個信號是觸點2的復位信號「RESET-CARD」、觸點C3的時鐘信號「CLK-CARD」、和觸點C7的數據輸入和輸出信號「DOUT」和「DIN」。集成電路IC1是，例如，來自德克薩斯儀器公司的集成電路74HCT244。對於IC1，以及對於IC卡和IC卡閱讀器4的電子線路，使用5伏的電源電壓。
IC卡閱讀器3進一步包括帶有開關觸點SW的卡存在開關2，用於當IC卡被插入IC卡連接器1中時，檢測IC卡。5V的電源電壓通過電阻R1耦合到開關觸點之一PRES。當將IC卡插入IC卡連接器1中時，開關觸點SW打開。此外，電晶體T1通過它的基極端耦合到開關觸點PRES。因此，電晶體T1在開關2打開時，提供「LOW」輸出信號(IC卡插入)，和在開關2閉合時，提供「HIGH」輸出信號。
NAND電路IC2與電晶體T1耦合，它被安排成反相器，為機頂盒的在圖2中未示出的微控制器提供信號「CARD-DET」。微控制器是，例如，來自ST微電子公司的「晶片系統」控制器STI5516。因此，當插入IC卡時，NAND電路IC2的輸出信號是「HIGH」。為了將電源電壓VCC提供給IC卡和端點C1，IC2的輸出端也與NAND電路IC3的輸入端耦合。來自微控制器的控制信號「CMD-VCC」被耦合到NAND電路IC3的其它輸入端。因此，當IC卡已經插入，然後，提供控制信號「CMD-DET」時，微控制器提供為IC卡接通電源電壓VCC的控制信號「CMD-VCC」。電源電壓VCC是其基極端與IC3的輸出端耦合的電晶體T2提供的。當NAND門IC3的輸出切換到「LOW」時，電晶體T2發生轉接，將5V電源電壓供應給IC卡連接器1的觸點C1。
二極體D1耦合在將電源電壓VCC提供給觸點C1的線路和從卡存在開關2的開關觸點PRES伸出來的線路之間，它是這樣安排的，當來自開關觸點的信號是「HIGH」時，二極體D1導通，但電源電壓VCC是低電壓。因此，當電源電壓VCC在插入IC卡的時候發生擊穿時，例如，當IC卡在各個IC卡觸點之間發生短路時，二極體D1發生轉接，因此，切斷電晶體T1。然後，NAND電路IC2的輸出切換到「LOW」，通過NAND電路IC3馬上切斷電晶體T2。因此，電晶體T2、IC卡的電源馬上被電晶體T1和NAND電路IC2和IC3切斷，不會因短路而損壞。與通過微控制器切斷電晶體T2的情況相比，存在小得多的延遲。因此，二極體D1提供非常有效的短路保護。
除了NAND電路IC2和IC3之外，也可以使用帶有可控輸出端的緩衝器/線路驅動器電路，例如，由，例如，飛利浦半導體公司製造的集成電路四重緩衝器/線路驅動器74HC125或74HC126。這些電路包括其輸出可通過各個允許輸出輸入端(output enable input)控制的4個非反相緩衝器，74HC125含有允許低電平(LOW)有效輸入端，74HC126含有允許高電平(HIGH)有效輸入端。
圖1中的過載保護電路6也可以安排在電源電路內，然後，在出現過載的情況下，它提供錯誤信號。例如，可以使用來自仙童(Fairchild)半導體公司的可調電源電壓調節器LP2951。在例如短路情況下可能出現的低輸出電壓的情況下，它提供錯誤信號。參見圖1，通過來自微控制器5的信號CMD-VCC接通和切斷IC LP2951。
來自IC LP2951的錯誤信號可以施加給，例如，緩衝器/線路驅動器電路74HC125的允許輸出輸入端，圖1中的卡檢測信號CARD-DET耦合到緩衝器/線路驅動器電路74HC125的輸入端，和緩衝器/線路驅動器電路74HC125的輸出端與IC3和與微控制器5耦合。在電源電壓VCC過載的情況下，接著，來自IC LP2951的錯誤信號將來自緩衝器/線路驅動器電路的輸出從正值改變成負值，從而模擬IC卡抽出，通過IC3切斷電源4。
如上所述的過載保護電路特別適用於用IC卡操作的數字機頂盒或衛星接收器，但是，應用於含有用IC卡操作的IC卡閱讀器的其它設備也是可以的。該設備還可以包括以相同方式保護的另外的IC卡閱讀器。
權利要求
1.一種包括IC卡閱讀器(3)和提供電源電壓(VCC)的電源(4，T4)的設備，其特徵在於，該設備包括在電源電壓(VCC)過載的情況下，模擬IC卡抽出的過載保護電路(6，D1)。
2.根據權利要求1所述的設備，其特徵在於，IC卡閱讀器(3)包括卡存在開關(2)，並且，在電源電壓(VCC)過載的情況下，過載保護電路(6，D1)將卡檢測信號(CARD-DET)從正值改變成負值，以便模擬IC卡抽出。
3.根據權利要求2所述的設備，其特徵在於，過載保護電路(6，D1)與卡存在開關(2)和與電源電壓(VCC)耦合，以便檢測電源電壓(VCC)的過載。
4.根據權利要求3所述的設備，其特徵在於，過載保護電路(6，D1)包括被安排成檢測電源電壓(VCC)的電壓擊穿的二極體(D1)、比較器或開關。
5.根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，卡檢測信號(CARD-DET)和微控制器(5)提供的電源電壓「ON/OFF」命令(CMD-VCC)被耦合到開關裝置(IC3)的輸入端，以便在卡檢測信號(CARD-DET)是正的情況下，只接通電源(4，T2)。
6.根據權利要求5所述的設備，其特徵在於，開關裝置(IC3)是邏輯電路門，例如，NAND或AND電路，或帶有允許輸出輸入端的緩衝器/線路驅動器電路。
7.根據權利要求1、5或6所述的設備，其特徵在於，過載保護電路(6)被安排在電源電路(4)內，在過載的情況下，它提供錯誤信號，和在各個電源電壓(VCC)過載的情況下，錯誤信號通過邏輯電路將卡檢測信號(CARD-DET)從正值改變成負值，以便模擬IC卡抽出。
8.根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，電源電壓(VCC)是IC卡閱讀器(3)、特別是IC卡觸點(C1)的電源電壓。
9.根據前述權利要求之一所述的設備，其特徵在於，該設備是帶有各個IC卡閱讀器的數字機頂盒或數字衛星接收器。
全文摘要
該設備包括用IC卡操作的IC卡閱讀器(3)和特別為IC卡提供電源電壓(VCC)的電源(4)。該設備進一步包括在電源電壓過載的情況下，模擬IC卡抽出的過載保護電路(6)。然後，馬上切斷電源，以避免電源受到任何損壞。在優選實施例中，IC卡閱讀器(3)配有向設備的微控制器指示IC卡已經插入卡閱讀器的卡存在開關(2)。然後，為了用IC卡操作，微控制器提供接通電源的控制信號。保護電路(6)耦合在IC卡的電源電壓和卡存在開關的信號線之間，提供短路檢測。保護電路可以包括通過邏輯電路(IC3)切斷電源(4)的二極體、比較器或電晶體。
文檔編號G06K7/00GK1675647SQ03819737
公開日2005年9月28日 申請日期2003年8月8日 優先權日2002年8月21日
發明者讓·皮埃爾·伯廷 申請人:湯姆森特許公司