一種雙界面安全芯片卡及其工作方法
【專利摘要】本申請提供一種雙界面安全芯片卡及其工作方法，包括線圈，安全芯片，外部電源，開關電路以及轉換電路，其中，轉換電路連接線圈，獲得線圈的電壓輸出線號，對電壓輸出信號進行轉換獲得穩定的電流控制信號；開關電路，一端連接轉換電路，獲得穩定的電流控制信號，一端連接外部電源，在穩定的電流控制信號的控制下開啟或關閉該開關電路；外部電源，與開關電路連接，在開關電路開啟時為該雙界面安全芯片卡供電。本申請提出的一種雙界面安全芯片卡及其工作方法，通過增加檢測電路，開關電路及外部電源模塊，改善了由于天線體積減小等因素引起電磁感應電量不足，進而限制刷卡距離的問題，補充了非接觸刷卡時的電量供給，使得刷卡更方便，增加了用戶體驗。
【專利說明】
-種雙界面安全巧片卡及其工作方法
技術領域
[0001] 本申請設及安全忍片卡領域，尤其設及一種雙界面安全忍片卡。
【背景技術】
[0002] 雙界面卡是指既有接觸界面又有非接觸界面的IC卡，是目前技術上最先進的IC 卡。雙界面卡是由PVC層合忍片線圈而成，基于單忍片的，集接觸式與非接觸式接口為一體 的智能卡，它有兩個操作界面，對忍片的訪問，可W通過接觸方式的觸點，也可W通過相隔 一定距離，W射頻方式來訪問忍片。卡片上只有一個忍片，兩個接口，通過接觸界面和非接 觸界面都可W執行相同的操作。
[0003] 目前支持雙界面功能的安全忍片卡，忍片在刷卡時需要的電量，都是由連接到安 全忍片卡內的線圈通過電磁感應的方式從讀卡器獲得，接觸界面不提供電量。當忍片周圍 的空間有限時(例如在穿戴設備中使用），天線的面積隨之減小，獲取的電量變少，為了能達 到安全忍片卡的工作電壓，需要安全忍片卡的線圈更靠近讀卡器，因此，降低了安全忍片卡 的有效刷卡距離。
[0004] 另外，目前雙界面安全忍片卡的操作系統，僅僅支持單界面刷卡；當非接觸界面刷 卡時，若接觸界面供電，則刷卡過程被打斷，無法繼續刷卡。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本申請提供一種雙界面安全忍片卡，包括線圈，安全忍片，外部電源，開 關電路W及轉換電路，其中：
[0006] 所述線圈，獲得無線信號，根據無線信號獲得電壓輸出信號；
[0007] 所述轉換電路連接所述線圈，獲得所述線圈的電壓輸出線號，對電壓輸出信號進 行轉換獲得穩定的電流控制信號，使用穩定的電流控制信號控制所述開關電路的開啟和關 閉；
[000引所述開關電路，一端連接所述轉換電路，獲得穩定的電流控制信號，一端連接所述 外部電源，在穩定的電流控制信號的控制下開啟或關閉所述開關電路；
[0009] 所述外部電源，與所述開關電路連接，在所述開關電路開啟時為所述雙界面安全 忍片卡供電。
[0010] 進一步，轉換電路由輸入單元、轉換單元和輸出單元構成，輸入單元連接線圈，獲 得線圈的電壓輸出信號，轉換單元對輸入電流建立回路反饋，動態調節輸入單元的電流輸 入狀態，使得電流輸出趨于穩定，輸出單元連接開關電路，輸出穩定的電流控制信號。
[0011] 進一步，所述開關電路在所述線圈感應到無線讀卡器的信號時開啟，在所述線圈 未感應到無線讀卡器的信號時關閉。
[0012] 進一步，所述外部電源在所述開關電路關閉時不向所述雙界面安全忍片卡供電。
[0013] 進一步，所述外部電源是覆蓋所述雙界面忍片卡的太陽能電池。
[0014] 本申請還提出一種雙界面安全忍片卡的工作方法，所述雙界面安全忍片卡包括所 述線圈，所述安全忍片，所述外部電源，所述開關電路W及所述轉換電路，所述雙界面安全 忍片卡的工作方法包括如下步驟：
[0015] 步驟SI:在雙界面安全忍片卡接近讀卡器時，線圈獲得讀卡器發送的無線信號；
[0016] 步驟S2:線圈利用讀卡器發送的無線信號產生電壓輸出信號；
[0017] 步驟S3:線圈將產生的電壓輸出信號輸出到轉換電路；
[0018] 步驟S4:轉換電路對電壓輸出信號進行轉換，獲得穩定的電流控制信號；
[0019] 步驟S5:轉換電路將穩定的電流控制信號輸出到開關電路，W控制開關電路的開 啟；
[0020] 步驟S6:外部電源在開關電路開啟時接入外部電源為該雙界面安全忍片卡供電。
[0021] 進一步，在所述線圈未感應到無線讀卡器的信號時，關閉所述開關電路。
[0022] 進一步，轉換電路由輸入單元、轉換單元和輸出單元構成，輸入單元連接線圈，獲 得線圈的電壓輸出信號，轉換單元對輸入電流建立回路反饋，動態調節輸入單元的電流輸 入狀態，使得電流輸出趨于穩定，輸出單元連接開關電路，輸出穩定的電流控制信號。
[0023] 進一步，外部電源是覆蓋所述雙界面忍片卡的太陽能電池。
[0024] 由W上技術方案可見，本申請提出了一種雙界面忍片卡及其工作方法，當雙界面 安全忍片卡在有限空間內使用時，提高了雙界面安全忍片卡的刷卡距離，改善了用戶的刷 卡體驗。
【附圖說明】
[0025] 為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，還可W根據運些附圖獲得其他 的附圖。
[0026] 圖1是本申請一種雙界面安全忍片卡的結構示意圖；
[0027] 圖2是線圈的結構圖；
[0028] 圖3是轉換電路的結構圖；
[0029] 圖4是轉換電路的原理圖；
[0030] 圖5是開關電路的原理圖；
[0031 ]圖6是本申請一種雙界面安全忍片卡的工作方法流程圖；
[0032] 圖7是開關電路的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 本申請附圖進一步說明本申請具體實現，下面將結合本發明實施例中的附圖，對 本發明實施例中的技術方案進行清除、完整的描述。
[0034] 本申請提供一種雙界面安全忍片卡如圖1所示，包括線圈6,轉換電路4,開關電路 3，安全忍片2,外部電源5,具體的：
[0035] 線圈6,獲得無線信號，根據無線信號獲得電壓輸出信號；
[0036] 線圈6的結構如圖2所示，一組線圈6圍繞在卡的周圍，線圈6的邊緣參考所述雙界 面安全忍片卡1的形狀，線圈6的應與應之間保留間隙。
[0037]為了保證磁通量大，使得雙界面安全忍片卡與讀卡器之間的通信效果好，需要選 擇性的設置線圈應數和線圈長度，本申請使用如下公式設置線圈應數和長度：
[003引 巫=B X S (1)
[0039] 巫=BXSXcos 目(2)
[0040] 其中O為通信線圈感應磁力線的磁通量，S為線圈圍成的面積，B為磁感應強度；當 線圈與磁感線垂直時，使用公式（1)計算O ;當線圈與磁感線的夾角為0時，使用公式(2)計 算巫。
[0041 ]本申請使用如下公式計算磁感應強度：
[0042]
(3)
[0043] 其中B為磁感應強度，N為線圈應數，I為產生的信號電流強度，Le為線圈長度。使用 上述公式(3)計算B。
[0044] 當磁通量一定時，依據上述公式（1)(2)和(3)計算出優選的線圈長度和應數。
[0045] 更具體的，當雙界面安全忍片卡1靠近讀卡器時，讀卡器內設置的線圈會發出磁感 應信號，雙界面安全忍片卡1內的線圈6切割磁感應信號，通過線圈6的磁通量發生變化，產 生感應電流，同時產生感應電動勢，感應電動勢作為電壓輸出信號連接入轉換電路4。
[0046] 轉換電路4,用于輸出穩定的電流信號。
[0047] 具體的，轉換電路4的結構如圖3所示，包括輸入單元401、轉換單元402和輸出單元 403，
[004引輸入單元401提供參考電流，
[0049] 轉換單元402對輸入電流建立回路反饋，動態調節輸入單元的電流輸入狀態，使得 電流輸出趨于穩定。
[0050] 輸出單元403輸出需要的恒定電流。具體的，圖4是轉換電路4的電路結構圖，其中 T2是輸出恒定電流的晶體管，Tl是給T2提供穩定積極電壓的發射二極管。通過Tl與T2間連 接回路對輸入電流進行反饋，動態調節輸入電流，使得通過T2輸出穩定電流。Tl的電流放大 系數越大，則其轉換性能越好。
[0051] 更具體的，輸入單元401連接所述線圈6,獲得所述線圈6的電壓輸出信號9,經過轉 換電路402,對電壓輸出信號9進行轉換獲得穩定的電流控制信號10,經輸出單元403輸出。
[0052] 開關電路3,一端連接轉換電路4,獲得穩定的電流控制信號，一端連接外部電源5， 在穩定的電流控制信號的控制下開啟或關閉該開關電路3。
[0053] 具體的，開關電路3指輸入和輸出信號具有兩種狀態的電路，邏輯口電路、雙穩態 觸發器也是開關電路。
[0054] 具體的，圖5所示是一種T化晶體管開關電路，為NPN型，其中，發射極接地，當晶體 管突然導通(IN信號突然發生跳變），Cl瞬間短路，為=極管快速提供基級電流，加速晶體管 的導通。當晶體管突然關斷（IN信號突然發生跳變），Cl也瞬間導通，為卸放基級電荷提供一 條低阻通道，加速晶體管的關斷。其中：
[0055] 所述開關電路中C通常取值幾十到幾百皮法，
[0056] R2保證在沒有IN輸入高電平時=極管保持關斷狀態；
[0057] R4保證沒有IN輸入低電平時S極管保持關斷狀態；
[005引 Rl和R3對基級電流起限流作用。
[0059] 更具體的，開關電路3-端連接所述轉換電路4,獲得穩定的電流控制信號10,一端 連接所述外部電源5,在穩定的電流控制信10的控制下開啟或關閉所述開關電路3;
[0060] 更具體的，開關電路3在所述線圈6感應到無線讀卡器的信號時開啟，在所述線圈6 未感應到無線讀卡器的信號時關閉。
[0061 ]外部電源5，用于當感應到無線讀卡器的信號時，給安全忍片2供電。
[0062] 外部電源可使用本領域公知的可W集成到雙界面安全卡內的任何電源。例如可W 是裡電池或其他能穩定供電的電源。
[0063] 進一步的，為了使得本申請的雙界面安全卡獲得在有限的空間內具有較強電流的 技術效果，本申請的外部電源5優選的是覆蓋所述雙界面忍片卡1的太陽能電池板。
[0064] 具體的，所述太陽能電池板依次由陰極層，感光層和陽極層組成。
[0065] 陰極層作為正極，電流流出，感光層吸收太陽能，進行光電轉換作用。
[0066] 具體的，所述感光層所用的感光材料為光電活性染料或官能高聚物。
[0067] 具體的，所述感光材料為半導體，當有光線照射時，發生光電效應，半導體中處于 束縛狀態的電子受到光子作用，受激躍遷，形成自由電子和空穴，產生電流。并非所有波長 的射線的能量都能轉化為電能，光電效應與射線的強度大小無關，只有頻率達到或超越可 產生光電效應的闊值時，電流才能產生。能夠使半導體產生光電效應的光的最大波長同該 半導體的禁帶寬度相關。
[0068] 陽極層作為負極，電流流入；
[0069] 更具體的，所述太陽能太池板的制造過程被直接集成在忍片卡的印刷過程中或層 壓在忍片卡上
[0070] 更具體的，所述太陽能電池板占據該雙界面安全卡的整個表面區域或其一部分， 使得雙界面安全卡的電源集成存在于忍片卡1中。
[0071] 更具體的，所述太陽能電池板直接集成在忍片卡的表面，光線可W直接照射到所 述太陽能電池板的感光層上，也可W在忍片卡的某一部位，要求該部位對應的忍片卡的基 片材料具有透明或者半透明的特征，使得光線可W透過，進而到達所述太陽能電池板的感 光層。更具體的，外部電源5與開關電路3連接，在開關電路3開啟時為雙界面安全忍片卡1供 電，外部電源5在所述開關電路關閉時不向所述雙界面安全忍片卡1供電。
[0072] 本申請還提出一種雙界面安全忍片卡工作方法，所述雙界面安全忍片卡1，包括所 述線圈6,所述安全忍片2,所述外部電源5,所述開關電路3W及所述轉換電路4,所述工作方 法如圖6所示，包括：
[0073] 步驟SI:在雙界面安全忍片卡1接近讀卡器時，線圈6獲得讀卡器發送的無線信號；
[0074] 步驟S2:線圈6利用讀卡器發送的無線信號產生電壓輸出信號9;
[0075] 具體的，為了保證磁通量大，使得裝置與讀卡器之間的通信效果好，需要選擇性的 設置線圈應數和線圈長度，本申請使用如下公式設置線圈應數和長度：
[0076] 巫=B X S (1)
[0077] 巫=BXSXcos 目(2)
[0078] 其中O為通信線圈感應磁力線的磁通量，S為線圈圍成的面積，B為磁感應強度；當 線圈與磁感線垂直時，使用公式（1)計算O ;當線圈與磁感線的夾角為0時，使用公式(2)計 算巫。
[0079] 本申請使用如下公式計算磁感應強度：
[0080]
(3)
[0081] 其中B為磁感應強度，N為線圈應數，I為產生的信號電流強度，Le為線圈長度。使用 上述公式(3)計算B。
[0082] 當磁通量一定時，依據上述公式（1)(2)和(3)計算出優選的線圈長度和應數。
[0083] 更具體的，當雙界面安全忍片卡1靠近讀卡器時，讀卡器內設置的線圈會發出磁感 應信號，雙界面安全忍片卡1內的線圈6切割磁感應信號，通過線圈6的磁通量發生變化，產 生感應電流，同時產生感應電動勢，感應電動勢作為電壓輸出信號連接入轉換電路4。
[0084] 步驟S3:線圈將產生的電壓輸出信號9輸出到轉換電路4;
[0085] 步驟S4:轉換電路4對電壓輸出信號9進行轉換，獲得穩定的電流控制信號10;
[0086] 具體的，轉換電路由輸入單元401，轉換單元402和輸出單元403構成，
[0087] 具體的，輸入單元401連接所述線圈6,獲得所述線圈6的電壓輸出信號9,經過轉換 電路402,對電壓輸出信號9進行轉換獲得穩定的電流控制信號10,經輸出單元403輸出；
[008引步驟S5:轉換電路4將穩定的電流控制信號10輸出到開關電路3, W控制開關電路3 的開啟；
[0089] 具體的，如圖5所示，所述開關電路3的工作流程包括：
[0090] 步驟S501:數據接收:接收轉換電路4輸入的穩定電流控制信號10
[0091] 步驟S502:條件判斷:是否發生非接觸面刷卡(線圈6感應到無線讀卡器的信號）；
[0092] 步驟S503:動作執行：（Y)當檢測到非接觸界面刷卡時，開啟所述開關電路；（N)當 檢測到不刷卡時，關閉所述開關電路；
[0093] 更具體的，開關電路3-端連接所述轉換電路4,獲得穩定的電流控制信號10,一端 連接所述外部電源5,在穩定的電流控制信10的控制下開啟或關閉所述開關電路3;
[0094] 更具體的，開關電路3在所述線圈6感應到無線讀卡器的信號時開啟，在所述線圈6 未感應到無線讀卡器的信號時關閉。
[00M] 步驟S6:外部電源在開關電路3開啟時接入外部電源5為該雙界面安全忍片卡1供 電。
[0096] 具體的，外部電源在開關電路3關閉時不向雙界面安全忍片卡1供電。
[0097] 更具體的，所述外部電源是覆蓋所述雙界面忍片卡的太陽能電池。
[0098] 具體的，所述太陽能電池依次由陰極層，感光層和陽極層組成。
[0099] 陰極層作為正極，電流流出；
[0100] 感光層吸收太陽能，進行光電轉換作用；
[0101] 具體的，所述感光層所用的感光材料為光電活性染料或官能高聚物。
[0102] 具體的，所述感光材料為半導體，當有光線照射時，發生光電效應，半導體中處于 束縛狀態的電子受到光子作用，受激躍遷，形成自由電子和空穴，產生電流。并非所有波長 的射線的能量都能轉化為電能，光電效應與射線的強度大小無關，只有頻率達到或超越可 產生光電效應的闊值時，電流才能產生，能夠使半導體產生光電效應的光的最大波長同該 半導體的禁帶寬度相關。
[0103] 陽極層作為負極，電流流入；
[0104] 更具體的，所述太陽能電池的制造過程被直接集成在忍片卡的印刷過程中或層壓 在忍片卡上
[0105] 更具體的，所述太陽能電池占據忍片卡的整個表面區域或其一部分，使得忍片卡1 的電源集成存在于忍片卡1中。
[0106] 更具體的，所述太陽能電池可W直接集成在忍片卡的表面，光線可W直接照射到 所述太陽能電池板的感光層上，也可W在忍片卡的某一部位，要求該部位對應的忍片卡的 基片材料具有透明或者半透明的特征，使得光線可W透過，進而到達所述太陽能電池板的 感光層。
[0107] 盡管已描述了本申請的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造 性概念，則可對運些實施例作出另外的變更和修改。所W，所附權利要求意欲解釋為包括優 選實施例W及落入本申請范圍的所有變更和修改。顯然，本領域的技術人員可W對本申請 進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。運樣，倘若本申請的運些修改和變型 屬于本申請權利要求及其等同技術的范圍之內，則本申請也意圖包含運些改動和變型在 內。
【主權項】
1. 一種雙界面安全芯片卡，包括線圈，安全芯片，外部電源，開關電路以及轉換電路，其 中： 線圈，獲得無線信號，根據無線信號獲得電壓輸出信號； 轉換電路，連接線圈，獲得線圈的電壓輸出信號，對電壓輸出信號進行轉換獲得穩定的 電流控制信號，使用穩定的電流控制信號控制開關電路的開啟和關閉； 開關電路，一端連接轉換電路，獲得穩定的電流控制信號，一端連接外部電源，在穩定 的電流控制信號的控制下開啟或關閉該開關電路； 外部電源，與開關電路連接，在開關電路開啟時為該雙界面安全芯片卡供電。2. 如權利要求1所述的雙界面安全芯片卡，其中轉換電路由輸入單元、轉換單元和輸出 單元構成，輸入單元連接線圈，獲得線圈的電壓輸出信號，轉換單元對輸入電流建立回路反 饋，動態調節輸入單元的電流輸入狀態，使得電流輸出趨于穩定，輸出單元連接開關電路， 向開關電路輸出穩定的電流控制信號。3. 如權利要求1所述的雙界面安全芯片卡，其中開關電路在線圈感應到無線讀卡器的 信號時開啟，在線圈未感應到無線讀卡器的信號時關閉。4. 如權利要求1所述的雙界面安全芯片卡，其中外部電源在開關電路關閉時不向該雙 界面安全芯片卡供電。5. 如權利要求1所述的雙界面安全芯片卡，其中外部電源是覆蓋雙界面芯片卡的太陽 能電池。6. -種雙界面安全芯片卡工作方法，其中該雙界面安全芯片卡，包括線圈，安全芯片， 外部電源，開關電路以及轉換電路，該工作方法包括以下步驟： 步驟S1:在雙界面安全芯片卡靠近讀卡器時，線圈獲得讀卡器發送的無線信號； 步驟S2:線圈利用讀卡器發送的無線信號產生電壓輸出信號； 步驟S3:線圈將產生的電壓輸出信號輸出到轉換電路； 步驟S4:轉換電路對電壓輸出信號進行轉換，獲得穩定的電流控制信號； 步驟S5:轉換電路將穩定的電流控制信號輸出到開關電路，以控制開關電路的開啟； 步驟S6:外部電源在開關電路開啟時接入外部電源為該雙界面安全芯片卡供電。7. 如權利要求6所述的雙界面安全芯片卡工作方法，其中在線圈未感應到無線讀卡器 的信號時，關閉開關電路。8. 如權利要求6所述的雙界面安全芯片卡工作方法，其中轉換電路由輸入單元、轉換單 元和輸出單元構成，輸入單元連接線圈，獲得線圈的電壓輸出信號，轉換單元對輸入電流建 立回路反饋，動態調節輸入單元的電流輸入狀態，使得電流輸出趨于穩定，輸出單元連接開 關電路，輸出穩定的電流控制信號。9. 如權利要求6所述的雙界面安全芯片卡工作方法，其中外部電源是覆蓋雙界面芯片 卡的太陽能電池。
【文檔編號】G06K19/077GK106022451SQ201610392994
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】李春
【申請人】恒寶股份有限公司