NFC-SD安全芯片的双电源结构及SD安全芯片

摘要

本发明公开了一种NFC-SD安全芯片的双电源结构及SD安全芯片，该双电源结构包括：基带电源输入端，非接触前端电源输入端，开关A，用于接通基带电源输入端与SD安全芯片的电源输入端；开关B，用于接通非接触前端电源输入端与SD安全芯片的电源输入端；检测电路A，用于检测到非接触前端电源输入端有非接触前端电源供电电压时，接通开关A；检测电路B，用于检测到基带电源输入端有基带电源供电电压时，接通开关B。本发明实施例采用双电源输入端、双开关及双检测电路，在每个电源输入端具有相应的电源输入时都能够及时接通开关，保证了安全芯片的供电，结构精简，利于集成。

说明书

技术领域

本发明涉及NFC通信技术领域，具体涉及一种NFC-SD安全芯片的双电源结构及应用该双电源结构的安全芯片。

背景技术

目前，银联提出了NFC-SD卡应用要求，如下：

1.支持普通手机远程支付（使用手机电池电源）；

2.支持NFC定制手机远程支付（CLF（contactless front end，亦称为场）无电，支持使用手机电池电源）；

3.支持NFC定制手机有电情况下的近场支付。（CLF有电，支持使用手机电源）；

4.支持NFC定制手机断电情况下的近场支付（手机断电，支持使用CLF电源）。

当使用单电源供电，NFC-SD卡中SD安全芯片的电源来自于CLF（场）时，如图1所示，不能满足上述的第1种情况的应用要求，即无法实现普通手机的远程支付（因为普通手机内没有CLF模块）。

当使用单电源供电，NFC-SD卡中SD安全芯片的电源来自BaseBand（基带模块，基带模块设置在NFC终端设备内），如图2所示，则不满足上述第4种情况的应用要求。当手机掉电时，将无法实现近场支付，并且安全芯片通信会不稳定（因为安全芯片内可能存在两种不同电平的电源）。

当使用在SD卡内实现电源切换，如图3所示，制造难度将加大，制造成本高。甚至无法实现，SD小卡上的空间有限，没有空间去放置电源切换这一分立器件。

因而，对于银联NFC-SD卡应用，目前市面上常见的安全芯片，都无法同时满足NFC-SD卡的所有应用要求。要么仅能满足银联的1、2、3项要求，要么就是仅能满足2、3、4项的要求，无法同时满足银联的所有四种应用要求。

发明内容

本发明实施例提供一种NFC-SD安全芯片的双电源结构，能够解决上述问题。

本发明实施例提供的NFC-SD安全芯片的双电源结构，包括：基带电源输入端Vbb，用于接收基带电源的供电电压；非接触前端电源输入端Vclf，用于接收非接触前端电源的供电电压；开关B，用于接通基带电源输入端Vbb与SD安全芯片的电源输入端Vcc；开关A，用于接通非接触前端电源输入端Vclf与SD安全芯片的电源输入端Vcc；检测电路A，其输入端连接非接触前端电源输入端Vclf，其输出端连接开关A的控制端，用于检测到非接触前端电源输入端Vclf有非接触前端电源供电电压时，产生一使能信号以接通开关A；检测电路B，其输入端连接基带电源输入端Vbb，其输出端连接开关B的控制端，用于检测到基带电源输入端Vbb有基带电源供电电压时，产生一使能信号以接通开关B。

为了便于对双电源的输入控制，优选地，该双电源结构还包括一用于优先选通开关B的异步电路，所述异步电路包括第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端连接至检测电路B的输出端，所述第二输入端连接至检测电路A的输出端，异步电路的输出端连接开关A的控制端；当所述第一输入端与所述第二输入端均具有使能信号时，异步电路的输出端输出非使能信号，控制开关A断开。

优选地，所述开关A与开关B均为P-MOS管，所述异步电路包括一或门H和一反相器I，或门H的一输入端与反相器I的输出端相连，反相器I的输入端连接至检测电路B的输出端；或门H的另一输入端连接至检测电路A的输出端，或门H的输出端连接至开关A的控制端。

优选地，所述开关A与开关B结构相同，开关A包括：一P-MOS管，一N-MOS管，一反相器；P-MOS管和N-MOS管的源极与漏极分别对接构成开关A的开关通道，反相器的输出端连接至P-MOS管的栅极，反相器的输入端与N-MOS管的栅极并联构成开关A的控制端；所述异步电路包括一或门H和一反相器I，或门H的一输入端与反相器I的输出端相连，反相器I的输入端连接至开关B的控制端；或门H的另一输入端连接至检测电路A的输出端，或门H的输出端连接至开关A的控制端。

优选地，所述检测电路A与检测电路B结构相同，检测电路A包括：一三极管及一偏置电阻，三极管的基极作为检测电路A的输入端，偏置电阻连接于三极管的基极与地之间，三极管的集电极作为检测电路A的输出端，三极管的发射极接地。

优选地，三极管基极与地之间还连接有一电容。

优选地，三极管基极与地之间还连接有一限压二极管。

本发明实施例还提供了一种具有双电源结构的SD安全芯片，其内部集成了上述的NFC-SD安全芯片的双电源结构。

上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用双电源输入端、双开关及双检测电路，在每个电源输入端具有相应的电源输入时都能够及时接通开关，保证了安全芯片的供电，结构精简，利于集成。

而本发明实施例中提供的具有双电源结构的SD安全芯片，其内部集成了上述的双电源结构，使得SD安全芯片在满足多种NFC-SD卡应用要求的同时，利于制造，能够降低制造成本，而且双电源结构集成在芯片内部，对于NFC-SD卡的结构不产生影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

 

图1是现有技术中由CLF对安全芯片供电的NFC-SD卡的结构示意图；

图2是现有技术中由基带芯片对安全芯片供电的NFC-SD卡的结构示意图；

图3是现有技术中将切换开关集成于NFC-SD卡内的NFC-SD卡的结构示意图；

图4是本发明实施例1中双电源结构的电路原理框图；

图5是本发明实施例2中双电源结构的电路原理框图；

图6是本发明实施例3中双电源结构的电路原理图；

图7是本发明实施例4中双电源结构的电路原理图；

图8是本发明实施例5中具有双电源结构的SD安全芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明实施例提供一种NFC-SD安全芯片的双电源结构，如图4所示，包括：基带电源输入端Vbb，用于接收基带电源的供电电压；非接触前端电源输入端Vclf，用于接收非接触前端电源的供电电压；开关B，用于接通基带电源输入端Vbb与SD安全芯片的电源输入端Vcc；开关A，用于接通非接触前端电源输入端Vclf与SD安全芯片的电源输入端Vcc；检测电路A，其输入端连接非接触前端电源输入端Vclf，其输出端连接开关A的控制端，用于检测到非接触前端电源输入端Vclf有非接触前端电源供电电压时，产生一使能信号以接通开关A；检测电路B，其输入端连接基带电源输入端Vbb，其输出端连接开关B的控制端，用于检测到基带电源输入端Vbb有基带电源供电电压时，产生一使能信号以接通开关B。

可以理解的是，非接触前端电源输入端Vclf是用于连接到非接触前端（contactless front end ，简写为CLF，亦称为场）电源的输出端的，基带电源输入端Vbb是用于连接基带（BaseBand）电源的输出端的。检测电路A和检测电路B可以具有相同的电路结构，本发明实施例中开关A的开关通道连接在非接触前端电源输入端Vclf与SD安全芯片的电源输入端Vcc之间，开关A的控制端则由检测电路A来控制，检测电路A检测到非接触前端电源输入端Vclf上有电压输入时，则说明非接触前端电源正在供电，因此，检测电路A发出控制信号至开关A的控制端，控制开关A接通，将非接触前端电源接入到SD安全芯片的电源输入端Vcc，使SD安全芯片工作。

同样，开关B的开关通道连接在基带电源输入端Vbb与SD安全芯片的电源输入端Vcc之间，开关B的控制端则由检测电路B来控制，检测电路B检测到基带电源输入端Vbb上有电压输入时，则说明基带电源正在供电，因此，检测电路B发出控制信号至开关B的控制端，控制开关B接通，将基带电源接入到SD安全芯片的电源输入端Vcc，使SD安全芯片工作。

可以理解的是，基带电源可以单独为SD安全芯片供电，非接触前端电源也可以单独为SD安全芯片供电，而两电源也可以同时为SD安全芯片供电。

检测电路A可以采用一个控制芯片来实现，即由该控制芯片检测非接触前端电源输入端Vclf上的电压输入，然后发出控制信号给开关A的控制端。检测电路A也可以采用逻辑门电路实现，例如非接触前端电源输入端Vclf上引出一根导线接至一开关管的控制极，然后由开关的开关通道接通一个高电平信号或低电平信号给开关A的控制端。因此对于检测电路A的具体电路结构可以存在多种形式，对于在本发明实施例提供的检测电路A的基础上所做的简单变形，应当属于本发明的保护范围。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，为了便于对双电源输入进行控制，即同时存在两个电源（非接触前端电源和基带电源）时，优先选用性能更加稳定的基带电源，这样能够保证SD安全芯片稳定工作，同时减少非接触前端电源的不必要浪费。

因此，本发明实施例中提供的双电源结构还包括一用于优先选通开关B的异步电路，所述异步电路包括第一输入端、第二输入端及输出端，所述第一输入端连接至检测电路B的输出端，所述第二输入端连接于检测电路A的输出端，异步电路的输出端连接开关A的控制端；当所述第一输入端与所述第二输入端均具有使能信号时，异步电路的输出端输出非使能信号，控制开关A断开。

本发明实施例中开关A和开关B具有相同电路结构，因此开关A和开关B具有相同的开关使能信号，即开关导通的控制信号，开关非使能信号即为使开关断开的控制信号。对于异步电路的实现可以采用多种方式，例如当开关A和开关B均为高电平使能的开关（开关的控制端为高电平时开关导通）时，异步电路可以采用一个反相器和一个与门，反相器的输入端作为异步电路的第一输入端，反相器的输出端连接至与门的一个输入端，与门的另一个输入端作为异步电路的第二输入端，与门的输出端作为异步电路的输出端，当反相器的输入端（开关B的控制端）为高电平时，开关B导通，反相器的输出为低电平，因此即使检测电路A的输出端为高电平，而在与门的输出端也会输出低电平，开关A不导通，因此，当基带电源和非接触前端电源同时供电时，开关B会优先选通，而开关A不导通，SD安全芯片只由基带电源供电。

可以理解的是，本技术领域的技术人员可以以本发明实施例为基础在不付出创造性劳动的情况下得到其他形式的相同功能的电路，亦属于本发明的保护范围。

实施例3：

在上述实施例1和实施例2的基础上，本发明实施例中所述开关A与开关B均为P-MOS管，因此，P-MOS管的漏极和源极为开关通道，P-MOS管的栅极为开关的控制端，如图6所示，开关A为P-MOS管Q13，开关B为P-MOS管Q15。所述异步电路包括一或门H和一反相器I，或门H的一输入端与反相器I的输出端相连，反相器I的输入端连接至检测电路B的输出端；或门H的另一输入端连接至检测电路A的输出端，或门H的输出端连接至开关A的控制端（P-MOS管Q13的栅极）。

实施例4：

在上述实施例1和实施例2的基础上，本发明实施例中所述开关A与开关B结构相同，如图6所示，开关A包括：一P-MOS管Q4，一N-MOS管Q3，一反相器J1；P-MOS管Q4和N-MOS管Q3的源极与漏极分别对接构成开关A的开关通道，反相器J1的输出端连接至P-MOS管Q4的栅极，反相器J1的输入端与N-MOS管Q3的栅极并联构成开关A的控制端；开关B包括：一P-MOS管Q6，一N-MOS管Q5，一反相器J2；P-MOS管Q6和N-MOS管Q5的源极与漏极分别对接构成开关B的开关通道，反相器J2的输出端连接至P-MOS管Q6的栅极，反相器J2的输入端与N-MOS管Q5的栅极并联构成开关B的控制端。由此可知本发明实施例中的开关A和开关B均为低电平使能的开关，开关A或开关B采用两个不同类型的MOS管构成双通道，能够保证开关的正常工作，以及防备某一通道发生故障而影响SD安全芯片的工作性能。

本发明实施例中的异步电路包括一或门H和一反相器I，或门H的一输入端与反相器I的输出端相连，反相器I的输入端连接至检测电路B的输出端；或门H的另一输入端连接至检测电路A的输出端，或门H的输出端连接至开关A的控制端。

当反相器I的输入端（开关B的控制端）为低电平时，开关B导通，反相器I的输出为高电平，因此即使检测电路A的输出端为低电平，而在或门的输出端也会输出高电平，开关A不导通，因此，当基带电源和非接触前端电源同时供电时，开关B会优先选通，而开关A不导通，SD安全芯片只由基带电源供电。

本发明实施例中的检测电路A与检测电路B结构相同，检测电路A包括：一三极管Q1及一偏置电阻R1，三极管Q1的基极作为检测电路A的输入端，偏置电阻R1连接于三极管Q1的基极与地之间，三极管Q1的集电极作为检测电路A的输出端，三极管Q1的发射极接地。

检测电路B包括：一三极管Q2及一偏置电阻R2，三极管Q2的基极作为检测电路A的输入端，偏置电阻R2连接于三极管Q2的基极与地之间，三极管Q2的集电极作为检测电路A的输出端，三极管Q2的发射极接地。

因为检测电路A的输入端与非接触前端电源输入端Vclf相连，因此当非接触前端电源供电时，检测电路A的输入端检测到非接触前端电源电压，偏置电阻R1获得一正向偏置电压使得三极管Q1导通，三极管Q1的集电极电压被拉低，即检测电路A的输出端输出低电平。

同样，检测电路B的输入端与基带电源输入端Vbb相连，因此当基带电源供电时，检测电路B的输入端检测到基带电源电压，偏置电阻R2获得一正向偏置电压使得三极管Q2导通，三极管Q2的集电极电压被拉低，即检测电路B的输出端输出低电平。

为了减小检测电路A和检测电路受到外界信号干扰的可能性，本发明实施例中检测电路A在三极管Q1基极与地之间还连接有一电容C1。检测电路B在三极管Q2与地之间还连接有一电容C2。

同时为了防止检测电路A或检测电路B的输入端信号过大对三极管Q1或三极管Q2造成冲击影响，本发明实施例中检测电路A中三极管Q1基极与地之间还连接有一限压二极管D1，检测电路B中三极管Q2基极与地之间还连接有一限压二极管D2。限压二极管D1(或D2)的作用不但可以限制三极Q1(或Q2)基极的电压幅度，而且还能为电容C1(或C2)提供一个泄放回路，保证检测电路A(或检测电路B)的稳定工作。

 实施例5：

本发明实施例提供了一种具有双电源结构的SD安全芯片，如图7所示，所述SD安全芯片内部集成了一NFC-SD安全芯片的双电源结构，该NFC-SD安全芯片的双电源结构采用上述实施例1或上述实施例2或上述实施例3或实施例4中的任意一种NFC-SD安全芯片，对于NFC-SD安全芯片的双电源结构可以参考上述实施例1、实施例2、实施例3或实施例4的具体描述，此处不再一一赘述。

对于将电路结构集成于芯片内的制造工艺也属于现有的制造工艺，因此此处仍不在赘述。

由于本发明实施例中集成了双电源结构，因此SD安全芯片本身能够具有电源切换功能，利于制造出符合应用要求的SD卡，节省制造成本。

以上对本发明实施例所提供的一种NFC-SD安全芯片的双电源结构及SD安全芯片进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。