(57)【要約】【課題】付加機能部を備えても、通信機能部によるリーダー／ライターとの通信可能距離が短くならない無線ＩＣタグを構成することができる半導体チップを提供する。【解決手段】電源制御部１０は、通信機能部電源線８の電圧（通信機能部５の電源電圧）の大小に応じて通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を制御し、通信機能部電源線８の電圧が相対的に高い場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を大きくし、通信機能部電源線８の電圧が相対的に低い場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を小さくし、特に、通信機能部電源線８の電圧が所定値（付加機能部６に電力を供給すると、通信機能部５による通信が不可能になる電圧値）以下の場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への電力供給を遮断する。【選択図】図１
2008059065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナが発生する電力が供給される通信機能部及び付加機能部と、
前記通信機能部の電源電圧が所定値以下の場合は、前記アンテナが発生する電力の前記付加機能部への供給を遮断するように、前記アンテナが発生する電力の前記付加機能部への供給を制御する電源制御部を備える
ことを特徴とする半導体チップ。
【請求項２】
前記電源制御部は、
前記通信機能部の電源電圧を監視し、前記通信機能部の電源電圧に比例した物理量を出力する電源電圧監視手段と、
基準物理量を生成する基準物理量生成手段と、
前記電源電圧監視手段が出力する物理量と前記基準物理量を比較し、前記電源電圧監視手段が出力する物理量と前記基準物理量の差に応じて変化する物理量を出力する比較手段と、
前記比較手段が出力する物理量に応じて、前記アンテナが発生する電力の前記付加機能部への供給を制御する供給電力制御手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップ。
【請求項３】
前記電源電圧監視手段は、複数の抵抗を直列接続した分圧回路、複数のダイオードを直列接続した分圧回路又はダイオード接続した複数のトランジスタを直列接続した分圧回路で構成され、
前記基準電圧生成手段は、バンドギャップ・リファレンス回路、ツェナーダイオードの降伏電圧を利用した回路又はトランジスタのしきい値を利用した回路で構成され、
前記供給電力制御手段は、トランジスタで構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブ型の無線ＩＣタグを構成する場合に使用して好適な半導体チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＩＣタグは、商品などに取り付けて、流通管理や販売管理などに使用される（非特許文献１参照）。無線ＩＣタグには、電池を内蔵せず、リーダー／ライターから受けた電波で起電して動作するパッシブ型の無線ＩＣタグと、電池を内蔵したアクティブ型の無線ＩＣタグがある。商品の流通管理や販売管理などに幅広く使用されるのは、コストの安いパッシブ型の無線ＩＣタグである。
【０００３】
アクティブ型の無線ＩＣタグは、電池を内蔵しているので、センサや発光素子などによる付加機能を付加することができる（特許文献１参照）。例えば、センサを備えて、無線ＩＣタグが置かれている環境（温度、湿度、明暗、気圧など）や商品の状態（開封・未開封など）を測定する機能を付加したり、発光素子を備えて、無線ＩＣタグの内部状態（タグ情報書き換え完了や充電完了などの状態）を人や光受信機に知らせる機能を付加したりすることができる。
【０００４】
パッシブ型の無線ＩＣタグにおいても、センサや発光素子などによる付加機能を付加することができる。但し、付加機能による動作は、無線ＩＣタグがリーダー／ライターから電力を受け取ることができる場合に限られる。
【特許文献１】特開２００５−１０８０８３号公報
【非特許文献１】http://review.ascii24.com/db/review/peri/ta_router/2003/09/08/645839-000.html
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
パッシブ型の無線ＩＣタグでは、センサや発光素子などの付加素子を駆動するための付加機能部を備えるようにしても、リーダー／ライターとの距離が短い場合には、リーダー／ライターから十分な電力を受け取ることができるので、付加機能部の動作により電力を消費しても、通信機能部による通信に影響を与えることはない。
【０００６】
しかしながら、リーダー／ライターとの距離が長い場合には、無線ＩＣタグが受け取ることができる電力が小さくなり、リーダー／ライターとの距離が通信機能部による通信に必要な電力ぎりぎりしか受けられない距離では、付加機能部が動作すると、通信機能部による通信に必要な電力が不足し、リーダー／ライターとの通信ができなくなってしまう。
【０００７】
即ち、パッシブ型の無線ＩＣタグにおいては、センサや発光素子などの付加素子を駆動するための付加機能部を備えるようにすると、付加機能部の動作による電力消費により、リーダー／ライターとの通信可能距離が短くなってしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑み、付加機能部を備えるようにしても、通信機能部によるリーダー／ライターとの通信可能距離が短くならないようにした無線ＩＣタグを構成することができる半導体チップを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の半導体チップは、アンテナが発生する電力が供給される通信機能部及び付加機能部と、前記通信機能部の電源電圧が所定値以下の場合は、前記アンテナが発生する電力の前記付加機能部への供給を遮断するように、前記アンテナが発生する電力の前記付加機能部への供給を制御する電源制御部を備えるものである。
【００１０】
前記電源制御部は、例えば、前記通信機能部の電源電圧を監視し、前記通信機能部の電源電圧に比例した物理量（電圧、電流など）を出力する電源電圧監視手段と、基準物理量（電圧、電流など）を生成する基準物理量生成手段と、前記電源電圧監視手段が出力する物理量と前記基準物理量を比較し、前記電源電圧監視手段が出力する物理量と前記基準物理量の差に応じて変化する物理量（電圧、電流など）を出力する比較手段と、前記比較手段が出力する物理量に応じて、前記アンテナが発生する電力の前記付加機能部への供給を制御する供給電力制御手段を備えて構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体チップを使用した無線ＩＣタグとリーダー／ライターとの距離が短い場合は、無線ＩＣタグのアンテナがリーダー／ライターから受け取ることができる電力は相対的に大きくなり、通信機能部の電源電圧は相対的に高くなる。この場合は、無線ＩＣタグのアンテナがリーダー／ライターから受け取る電力を付加機能部に供給しても、通信機能部によるリーダー／ライターとの通信を確保することができる。
【００１２】
しかしながら、本発明の半導体チップを使用した無線ＩＣタグとリーダー／ライターとの距離が長い場合は、無線ＩＣタグのアンテナがリーダー／ライターから受け取ることができる電力は相対的に小さくなり、通信機能部の電源電圧は相対的に低くなる。この場合は、無線ＩＣタグのアンテナがリーダー／ライターから受け取る電力を付加機能部に供給すると、通信機能部に供給する電力が不足し、通信機能部によるリーダー／ライターとの通信を確保することができない場合が生じる。
【００１３】
そこで、本発明の半導体チップにおいては、電源制御部を設け、通信機能部の電源電圧が所定値以下の場合は、アンテナが発生する電力の付加機能部への供給を停止するようにしている。したがって、本発明の半導体チップによれば、センサや発光素子などの付加素子を駆動するための付加機能部を備えるようにしても、通信機能部によるリーダー／ライターとの通信可能距離が短くならないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施形態の半導体チップを使用した無線ＩＣタグの一部分を示す回路図である。図１中、１は本発明の一実施形態の半導体チップ、２は本発明の一実施形態の半導体チップ１に外付けされたアンテナ、３、４は本発明の一実施形態の半導体チップ１に外付けされた付加素子であり、３はＬＥＤ（light emitting diode）、４はＬＥＤ３に流れる電流を制御する抵抗である。
【００１５】
また、本発明の一実施形態の半導体チップ１において、５は通信機能部、６は付加機能部、７は電源生成部、８は通信機能部電源線、９は付加機能部電源線、１０は電源制御部である。
【００１６】
通信機能部５は、リーダー／ライターとの間で本来的に要求される情報（識別コードなど）の送受信を行うためのものである。付加機能部６は、外付けされた付加素子を駆動するためのものであり、本例では、付加素子として、ＬＥＤ３及び抵抗４が外付けされた場合を示している。
【００１７】
電源生成部７は、整流回路、過電流保護回路、レギュレータ等から成り、アンテナ２で受けた交流電力を整流して直流電力を回路に供給するものである。通信機能部電源線８は、アンテナ２がリーダー／ライターから受け取る電力が供給されるものであり、通信機能部電源線８がアンテナ２から供給される電力は、通信機能部５に供給されると共に、電源制御部１０を介して付加機能部電源線９に供給される。付加機能部電源線９は、付加機能部６に電力を供給するものである。
【００１８】
電源制御部１０は、通信機能部電源線８の電圧（通信機能部５の電源電圧）の大小に応じて通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を制御するものであり、通信機能部電源線８の電圧が相対的に高い場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を大きくし、通信機能部電源線８の電圧が相対的に低い場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を小さくし、特に、通信機能部電源線８の電圧が所定値（付加機能部６に電力を供給すると、通信機能部５による通信が不可能になる電圧値）以下の場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への電力供給を遮断するものである。
【００１９】
本発明の一実施形態の半導体チップ１においては、電源制御部１０は、電源電圧監視手段１１と、基準物理量生成手段である基準電圧生成手段１２と、比較手段１３と、供給電力制御手段１４を備えている。電源電圧監視手段１１は、通信機能部電源線８の電圧を監視し、通信機能部電源線８の電圧値に比例した物理量として電圧を出力し、この出力電圧を比較手段１３に与えるものである。
【００２０】
基準電圧生成手段１２は、電源電圧監視手段１１の出力電圧を比較する基準物理量として基準電圧を生成するものである。なお、基準電圧は、一定であることが必要であり、特に、通信機能部電源線８の電圧値が変化しても、ほとんど変化しないことが電源電圧監視手段１１の出力電圧との比較のために必要である。また、温度や製造ばらつきにも依存しないことが望まれる。
【００２１】
比較手段１３は、電源電圧監視手段１１の出力電圧と基準電圧生成手段１２が出力する基準電圧とを比較し、電源電圧監視手段１１の出力電圧と基準電圧生成手段１２が出力する基準電圧の電圧差に応じて変化する物理量を出力するものである。
【００２２】
供給電力制御手段１４は、比較手段１３の出力電圧の大小に応じて、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を制御するものであり、比較手段１３の出力物理量が通信機能部電源線８の電圧が相対的に高いことを示している場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を大きくし、比較手段１３の出力物理量が通信機能部電源線８の電圧が相対的に低いことを示している場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への供給電力を小さくし、特に、比較手段１３の出力物理量が通信機能部電源線８の電圧が所定値（付加機能部６に電力を供給すると、通信機能部５による通信が不可能になる電圧値）以下であることを示している場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への電力供給を遮断するものである。
【００２３】
図２は電源制御部１０の具体的構成例を示す回路図である。本例では、電源電圧監視手段１１は抵抗２１、２２を直列接続した分圧回路２３で構成され、基準電圧生成手段１２はバンドギャップ・リファレンス回路２４で構成され、比較手段１３はオペアンプ２５で構成され、供給電力制御手段１４はｐ型ＦＥＴ２６で構成されている。
【００２４】
本例では、通信機能部電源線８の電圧が所定値（付加機能部６に電力を供給すると、通信機能部５による通信が不可能になる電圧値）になったときに、分圧回路２３の出力電圧が基準電圧に等しくなるように抵抗２１、２２の抵抗比を設定する。なお、分圧回路２３自体が電力を出来るだけ消費しないように、抵抗２１、２２の合計抵抗値は可能な限り大きいことが望ましい。
【００２５】
また、バンドギャップ・リファレンス回路２４は、電源電圧や温度や製造ばらつきにほとんど依存せず、一定の電圧を出力することができる回路として、広く利用されている。このバンドギャップ・リファレンス回路２４としては、例えば、「アナログＣＭＯＳ集積回路の設計  応用編」（黒田忠広  監訳、丸善株式会社、平成１５年３月３０日発行）の図１１.２０（ｐ４７７）に示されているものを使用することができる。
【００２６】
また、オペアンプ２５は、分圧回路２３の出力電圧とバンドギャップ・リファレンス回路２４が出力する基準電圧の電圧差を増幅して出力するものである。このオペアンプ２５としては、例えば、前掲書の図９.６（ｐ３５８）に示されているものを使用することができる。
【００２７】
また、ｐ型ＦＥＴ２６は、ゲート・ソース間電圧に応じて、ソース・ドレイン間のインピーダンスが変化する。ゲート・ソース間電圧の絶対値を小さくすれば、付加機能部電源線９を通信機能部電源線８から遮断し、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への電力供給を遮断することができる。ｐ型ＦＥＴ２６のサイズ（チャネル長／チャネル幅）は、付加機能部６で消費される電力に応じて適切に設計する必要がある。
【００２８】
本発明の一実施形態の半導体チップ１を使用した図１に示す無線ＩＣタグにおいては、リーダー／ライターとの距離が短い場合は、アンテナ２がリーダー／ライターから受け取ることができる電力は相対的に大きくなり、通信機能部電源線８の電圧は相対的に高くなる。
【００２９】
この場合は、基準電圧生成手段１２が出力する基準電圧と電源電圧監視手段１１の出力電圧との電圧差は相対的に小さくなり、比較手段１３の出力電圧は相対的に小さくなる。この結果、ｐ型ＦＥＴ２６では、ゲート・ソース間電圧の絶対値が大きくなり、ソース・ドレイン間のインピーダンスが小さくなる。したがって、この場合には、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９に相対的に大きな電力が供給されることになるが、このようにしても、通信機能部５による通信に影響を与えることはない。
【００３０】
これに対して、リーダー／ライターとの距離が長い場合は、アンテナ２がリーダー／ライターから受け取ることができる電力は相対的に小さくなり、通信機能部電源線８の電圧は相対的に低くなる。
【００３１】
この場合は、基準電圧生成手段１２が出力する基準電圧と電源電圧監視手段１１の出力電圧との電圧差は相対的に大きくなり、比較手段１３の出力電圧は相対的に大きくなる。この結果、ｐ型ＦＥＴ２６では、ゲート・ソース間電圧の絶対値が小さくなり、ソース・ドレイン間のインピーダンスが大きくなる。したがって、この場合には、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９に相対的に小さな電力が供給されることになる。
【００３２】
そして、特に、通信機能部電源線８の電圧が所定値（付加機能部６に電力を供給すると、通信機能部５による通信が不可能になる電圧値）以下の場合は、ｐ型ＦＥＴ２６は、実質的に非導通状態となり、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への電力供給は遮断される。
【００３３】
以上のように、本発明の一実施形態の半導体チップ１によれば、電源制御部１０を設け、通信機能部電源線８の電圧が所定値（付加機能部６に電力を供給すると、通信機能部５による通信が不可能になる電圧値）以下の場合は、通信機能部電源線８から付加機能部電源線９への電力供給を停止するようにしているので、発光素子やセンサなどを駆動する付加機能部６を備えるようにしても、通信機能部５によるリーダー／ライターとの通信可能距離が短くならないようにすることができる。
【００３４】
なお、本発明の一実施形態の半導体チップ１を使用した無線ＩＣタグとリーダー／ライターとの距離が長いことにより付加機能部６が動作しない場合において、通信機能部５による通信が可能である場合には、付加機能部６が動作しない距離であることを無線ＩＣタグからリーダー／ライターに通知させるようにしても良い。このようにする場合には、例えば、付加機能部６を動作させるために無線ＩＣタグとリーダー／ライターとの距離を近くするように人やシステムに要請することもできる。
【００３５】
また、電源電圧監視手段１１として、図２に示す分圧回路２３の代わりに、図３（Ａ）に示すように、通信機能部電源線８と接地側との間にダイオード３１、３２、３３を順方向に直列接続し、ダイオード３２、３３の接続点を出力端とする回路や、図３（Ｂ）に示すように、通信機能部電源線８と接地側との間にダイオード接続したｐ型ＦＥＴ３４、３５、３６を順方向に直列接続し、ｐ型ＦＥＴ３５、３６の接続点を出力端とする回路などを用いるようにしても良い。
【００３６】
また、図２に示す電源制御部１０において、基準電圧生成手段１２として、バンドギャップ・リファレンス回路２４の代わりに、図４（Ｃ）に示すように、通信機能部電源線８と接地側との間に抵抗４１とツェナーダイオード４２を直列接続し、ツェナーダイオード４２の降伏電圧（ツェナー電圧）を利用するようにした回路や、図４（Ｄ）に示すように、通信機能部電源線８と接地との間に抵抗４３とダイオード接続したｎ型ＦＥＴ４４、４５を直列接続し、ｎ型ＦＥＴ４４、４５のしきい値を利用するようにした回路などを用いても良い。
【００３７】
また、図２に示す電源制御部１０において、ｐ型ＦＥＴ２６の代わりに、ｎ型ＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いても良い。ｎ型ＦＥＴやＮＰＮトランジスタを使用する場合には、オペアンプ２５の非反転入力端子には分圧回路２３の出力電圧を与え、オペアンプ２５の反転入力端子にはバンドギャップ・リファレンス回路２４が生成する基準電圧を与えるようにする。
【００３８】
また、図１に示す電源制御部１０において、電源電圧監視手段１１は、通信機能部電源線８の電圧に比例する電流を出力するように構成し、基準電圧生成手段１２の代わりに、基準電流を生成する基準電流生成手段を設け、比較手段１３は、電源電圧監視手段１１の出力電流と基準電流生成手段が出力する基準電流とを比較し、電源電圧監視手段１１の出力電流と基準電流生成手段が出力する基準電流との電圧差に応じて変化する電圧を出力するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態の半導体チップを使用した無線ＩＣタグの一部分を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施形態が備える電源制御部の具体的構成例を示す回路図である。
【図３】本発明の一実施形態が備える電源制御部の電源電圧監視手段の他の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の一実施形態が備える電源制御部の基準電圧生成手段の他の構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…本発明の一実施形態の半導体チップ
２…アンテナ
３…ＬＥＤ
４…抵抗
５…通信機能部
６…付加機能部
７…電源生成部
８…通信機能部電源線
９…付加機能部電源線
１０…電源制御部
１１…電源電圧監視手段
１２…基準電圧生成手段
１３…比較手段
１４…供給電力制御手段
２１、２２…抵抗
２３…分圧回路
２４…バンドギャップ・リファレンス回路
２５…オペアンプ
２６…ｐ型ＦＥＴ
３１〜３３…ダイオード
３４〜３６…ｐ型ＦＥＴ
４１…抵抗
４２…ツェナーダイオード
４３…抵抗
４４、４５…ｎ型ＦＥＴ
【図１】
2008059065.tif 000003
【図２】
2008059065.tif 000004
【図３】
2008059065.tif 000005
【図４】
2008059065.tif 000006