(57)【要約】【課題】非接触データキャリア自身の負荷変調に起因してコイル状アンテナの受信電力が変化しても、安定した電源電圧を供給することができるようにする。【解決手段】コイル状アンテナ１ａと同調コンデンサ１ｂからなる並列共振回路１と、並列共振回路１で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路Ａと、並列共振回路１に接続されてクロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路Ｂとを備え、電源系回路Ａは、コイル状アンテナ１ａにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路２と、整流回路２の出力電圧を昇圧する昇圧回路３と、昇圧回路３の出力電圧を整流回路２の出力から生成する電圧基準でレギュレートする昇圧回路用レギュレータ５と、昇圧レギュレータ５の出力電圧をデジタル回路１６用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータ１０とを備える。【選択図】図１
2007140903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えた非接触データキャリアであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を前記整流回路の出力から生成する電圧基準でレギュレートする昇圧回路用レギュレータと、
前記昇圧レギュレータの出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータとを備えた非接触データキャリア。
【請求項２】
さらに、
前記整流回路の出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路の入力端子との間に介挿された第１のスイッチング素子と、
前記整流回路の出力端子と前記昇圧回路および前記昇圧回路用レギュレータの入力端子との間に介挿された第２のスイッチング素子とを備え、
前記デジタル回路から出力される送信フラグ信号によって前記両スイッチング素子を背反的にオン／オフ制御し、変調時にのみ前記昇圧回路を動作させる請求項１に記載の非接触データキャリア。
【請求項３】
さらに、前記昇圧回路用レギュレータの出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路の入力端子との間に第３のスイッチング素子を備え、
前記デジタル回路から出力される前記送信フラグ信号によって前記第３のスイッチング素子を前記第１のスイッチング素子に対して背反的にオン／オフ制御する請求項２に記載の非接触データキャリア。
【請求項４】
さらに、前記第１のスイッチング素子および前記第３のスイッチング素子に対する前記デジタル回路からの送信フラグ信号を遅延させる遅延回路を備えている請求項３に記載の非接触データキャリア。
【請求項５】
コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えた非接触データキャリアであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータと、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧の前記デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路への供給遮断を行うスイッチング素子と、
前記昇圧回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベルを上回るときは前記昇圧回路の動作を停止する第１の電圧検知回路と、
前記整流回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベル以下のときに前記スイッチング素子を導通し、所定レベルを上回ったときに前記スイッチング素子を遮断する第２の電圧検知回路とを備えた非接触データキャリア。
【請求項６】
さらに、前記昇圧回路の出力端子とグランドとの間に挿入された平滑コンデンサを備えている請求項１から請求項５までのいずれかに記載の非接触データキャリア。
【請求項７】
前記並列共振回路を第１の並列共振回路として、この第１の並列共振回路とは別に第２の並列共振回路を備え、前記通信系回路は前記第１の並列共振回路とは切り離され、代わりに前記第２の並列共振回路に接続されている請求項１から請求項６までのいずれかに記載の非接触データキャリア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種のＩＤ確認や金融取引あるいは商品管理等に用いられ、電磁誘導結合方式により電気的接点不要で、リーダライタと無線通信を行う非接触データキャリアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気的接点がなく、電磁誘導結合方式等を利用して電源電圧を供給し、同時にデータの送受信を行う非接触データキャリアの開発が進められている。非接触データキャリアは、磁気カードや接触型ＩＣカードなどのデータキャリアとは異なり、接点がないため、腐食、汚れや接点の磨耗による通信不良がなく、静電気や水に対しても耐性がある。同時に、リーダライタに接点やデータキャリア挿抜のための機構を必要とせず、メンテナンスフリーである。また、メモリ容量の大きさとセキュリティの観点から、個人のＩＤまたは物流、商品管理の分野で大きな市場が期待されている。
【０００３】
以上のような従来の非接触データキャリアに関する技術について、図７を用いてその概要を説明する。
【０００４】
図７は従来の技術における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。リーダライタ（図示せず）との間で無線通信により情報データおよび電力伝送する非接触データキャリアは、電波の送受信を行うコイル状アンテナ１ａと同調コンデンサ１ｂを含む並列共振回路１と、コイル状アンテナ１ａの両端に生じる交流電圧を整流して直流電圧を出力する電源系回路Ａと、コイル状アンテナ１ａの両端に生じる交流電圧からクロックを生成、信号成分を抽出、信号の送信を行う通信系回路Ｂと、アナログ処理を行うアナログ回路１１と、デジタル処理を行うデジタル回路１６と、情報を格納したメモリ１７と、上記の電源系回路Ａ、通信系回路Ｂ、アナログ回路１１、デジタル回路１６およびメモリ１７に対して、それぞれが良好に機能するように各動作を制御するＣＰＵ１８とから構成されている。並列共振回路１の出力端子間に変調用トランジスタ１５が接続されている。電源系回路Ａは、コイル状アンテナ１ａの両端に生じる交流電圧を整流して直流電圧を出力する整流回路２と、整流した直流電圧をさらに安定させデジタル回路１６に供給するレギュレータ１０ａで構成されている。また、通信系回路Ｂは、コイル状アンテナ１ａの両端に生じる交流電圧に含まれる搬送波成分からクロックを生成するクロック生成回路１２と、前記交流電圧に含まれる受信データ成分を抽出する復調回路１３と、デジタル回路１６からの送信データを受けて、変調用トランジスタ１５をオン／オフ制御し、コイル状アンテナ１ａの端子間の負荷を変化させてＡＭ変調を行う変調回路１４から構成されている。電源系回路Ａにおける整流回路２から出力される直流電圧はアナログ回路１１に供給され、レギュレータ１０ａから出力される調整電源電圧はデジタル回路１６に供給されている。通信系回路Ｂにおけるクロック生成回路１２によるクロックはデジタル回路１６に供給され、また復調回路１３からの復調信号はデジタル回路１６に供給されるようになっている。メモリ１７およびＣＰＵ１８はデジタル回路１６に接続されている。ＣＰＵ１８は、デジタル回路１６を介して各部を制御し、ＣＰＵ１８およびデジタル回路１６は処理の過程でメモリ１７にデータを格納し、またメモリ１７から必要なデータを読み出すようになっている。リーダライタとの間で電波を効率良く送受信できるように、並列共振回路１は、その共振周波数が情報信号および応答信号の搬送波の周波数と一致するように、コイル状アンテナ１ａ、同調コンデンサ１ｂの定数が定められている。
【０００５】
次に、上記のように構成された従来の技術におけるの非接触データキャリアの動作を説明する。
【０００６】
リーダライタ（図示せず）から送信される情報データおよび電力は、並列共振回路１で受信され、電源系回路Ａにおける整流回路２で直流電圧に変換される。整流された電圧はアナログ回路１１に供給されるとともに、レギュレータ１０ａでデジタル回路１６用に電源電圧が調整され、デジタル回路１６に電源供給される。一方、通信系回路Ｂにおいては、並列共振回路１で受信した交流電圧から、クロック生成回路１２はクロックを生成し、復調回路１３は包絡線検波により受信データを抽出する。変調回路１４は、デジタル回路１６からの情報データをＡＭ変調し、その変調信号で変調用トランジスタ１５を駆動してコイル状アンテナ１ａの端子間の負荷を切り替え、リーダライタに情報データを無線送信する。
【０００７】
また、特許文献１には、２つの整流回路を備え、一方の整流回路を電源系回路に接続し、他方の整流回路を通信系回路に接続することで、電源と負荷変調部を分離した構造の非接触データキャリアが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２５０２１０号公報（第３−４頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記のような従来の非接触データキャリアにおいては、非接触データキャリア自身がＡＭ変調を行った際に、コイル状アンテナ１ａの両端子間の負荷の切り替えにより、並列共振回路１の共振周波数がずれたり、アンテナでの受信感度が変わり、リーダライタからの受信電力が変動する。その結果、整流回路２が出力する直流電圧も同時に変動し、直流電圧からレギュレータ１０ａを介して生成されるデジタル回路１６への供給電圧も変動することとなる。このような電源の変動により誤動作を起こしたり、動作に十分な電力が得られずに動作不安定となることが問題となっている。
【０００９】
また、特許文献１の非接触データキャリアの場合には、負荷変調による電源の変動をある程度抑えられたとしても、２つの整流回路には並列共振回路が共通に接続されているため、変調が浅くなれば通信特性が悪化し、変調が深くなれば電源が大きく変動するトレードオフの関係は変わらない。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、非接触データキャリア自身の負荷変調により、コイル状アンテナの受信電力が変化しても安定した電源電圧を供給することができる非接触データキャリアを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による非接触データキャリアは、
コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えたものであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧を前記整流回路の出力から生成する電圧基準でレギュレートする昇圧回路用レギュレータと、
前記昇圧レギュレータの出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータとを備えたものである。
【００１２】
この構成において、通信系回路の動作により並列共振回路において負荷変調を行うと、並列共振回路での受信電力の変動が生じ、整流回路の出力電圧が低下するが、これを昇圧回路での昇圧作用により補い、アナログ回路で必要とする電圧レベルより十分に高い電圧を得る。そして、昇圧回路用レギュレータによって昇圧回路の出力電圧をレギュレート（所定の電圧値に安定化）して、アナログ回路で必要とする所定の電圧レベルに調整する。さらに、レギュレートした電源電圧をデジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路に入力する。この構成によれば、非接触データキャリア自身の負荷変調のために並列共振回路での受信電力が変動したとしても、それにかかわらず、常に安定した電源電圧を得ることができる。
【００１３】
上記構成において、さらに、前記整流回路の出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路の入力端子との間に介挿された第１のスイッチング素子と、前記整流回路の出力端子と前記昇圧回路および前記昇圧回路用レギュレータの入力端子との間に介挿された第２のスイッチング素子とを備え、前記デジタル回路から出力される送信フラグ信号によって前記両スイッチング素子を背反的にオン／オフ制御し、変調時にのみ前記昇圧回路を動作させるという態様がある。
【００１４】
この構成によれば、負荷変調しない期間では、デジタル回路からの送信フラグ信号により第１のスイッチング素子を導通状態として整流回路をデジタル回路用レギュレータに接続するとともに、第２のスイッチング素子を遮断状態として昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを切り離し、不動作とする。昇圧回路と昇圧回路用レギュレータを不動作とすることにより、消費電力を抑制する。一方、負荷変調を行う期間では、第２のスイッチング素子を導通状態にして昇圧回路を動作させるとともに、第１のスイッチング素子を遮断状態にする。並列共振回路での受信電力の変動の大きな要因である負荷変調の期間には、昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを動作させるが、それ以外の期間では昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを不動作とするので、消費電力を効果的に抑制することが可能となる。
【００１５】
また上記構成において、さらに、前記昇圧回路用レギュレータの出力端子と前記デジタル回路用レギュレータおよび前記アナログ回路の入力端子との間に第３のスイッチング素子を備え、前記デジタル回路から出力される前記送信フラグ信号によって前記第３のスイッチング素子を前記第１のスイッチング素子に対して背反的にオン／オフ制御するという態様がある。
【００１６】
これによれば、負荷変調しない期間では、昇圧回路および昇圧回路用レギュレータの出力側もデジタル回路用レギュレータから切り離すことにより、昇圧回路用レギュレータに流れ込む電流を遮断し、デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路への電源電圧をさらに安定化させることが可能となる。
【００１７】
また上記構成において、さらに、前記第１のスイッチング素子および前記第３のスイッチング素子に対する前記デジタル回路からの送信フラグ信号を遅延させる遅延回路を備えているという態様がある。
【００１８】
これによれば、第２のスイッチング素子を導通状態にして昇圧回路および昇圧回路用レギュレータを動作状態に切り替えて、昇圧回路の動作が安定化し、その出力電圧が上昇して安定化したのち、第１のスイッチング素子を遮断状態にし、第３のスイッチング素子を導通状態にする。したがって、デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に対する昇圧回路の昇圧機能の付加が効率良く実行される。
【００１９】
また、本発明による非接触データキャリアは、
コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路と、
前記並列共振回路に接続され、前記並列共振回路で得られた交流電圧から電源電圧を生成する電源系回路と、
前記並列共振回路に接続され、クロック生成、情報データの復調および変調を行う通信系回路とを備えたものであって、
前記電源系回路は、
前記並列共振回路の前記コイル状アンテナにより受信した交流信号を直流電圧に変換する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧をデジタル回路用にレギュレートするデジタル回路用レギュレータと、
前記整流回路の出力電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路の出力電圧の前記デジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路への供給遮断を行うスイッチング素子と、
前記昇圧回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベルを上回るときは前記昇圧回路の動作を停止する第１の電圧検知回路と、
前記整流回路の出力の電圧レベルを検知し、所定レベル以下のときに前記スイッチング素子を導通し、所定レベルを上回ったときに前記スイッチング素子を遮断する第２の電圧検知回路とを備えている。
【００２０】
この構成によれば、整流回路の出力電圧がデジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に対して常時的に供給されている。そして、第１の電圧検知回路は昇圧回路の出力電圧を監視し、所定レベルより低い場合は昇圧回路を動作させ、所定レベルを超えたときは昇圧回路を停止させ、昇圧回路の出力電圧を安定化させるとともに、無駄な消費電力を抑える。一方、第２の電圧検知回路は整流回路の出力電圧を監視し、所定レベルより低くなった場合にはスイッチング素子を導通状態に切り替えて昇圧回路をデジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に接続し、昇圧回路および第１の電圧検知回路による安定化された昇圧電圧をデジタル回路用レギュレータおよびアナログ回路に供給する。このように、電源電圧を安定化させながら、必要なときだけ昇圧回路を動作させることで消費電力を抑えることができる。
【００２１】
また上記において、さらに、前記昇圧回路の出力端子とグランドとの間に挿入された平滑コンデンサを備えているという態様がある。これによれば、昇圧回路による昇圧後の電圧レベルを平滑化するので、電源電圧をさらに安定化させることが可能となる。
【００２２】
さらに、上記の構成において、前記並列共振回路を第１の並列共振回路として、この第１の並列共振回路とは別に第２の並列共振回路を備え、前記通信系回路は前記第１の並列共振回路とは切り離され、代わりに前記第２の並列共振回路に接続されているという態様がある。すなわち、コイル状アンテナと同調コンデンサからなる並列共振回路を２組備え、一方を電源系回路へ、他方を通信系回路へ接続した構成とする。
【００２３】
この構成によれば、電源系回路の入力となる第１の並列共振回路の出力と、通信系回路の入力となる第２の並列共振回路の出力とが互いに独立したものとなるため、通信系回路が接続された第２の並列共振回路の負荷を切り替えて変調を行った結果、受信電力が変動したとしても、電源系回路が接続された第１の並列共振回路に直接影響が及ぶことがなく、より安定した電源電圧を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、非接触データキャリア自身の負荷変調によって生じる整流電圧の変動に対して、その変動する整流回路の出力電圧を昇圧し、さらにその昇圧した電圧をレギュレータで所望の電圧レベルに抑えることで安定した電源電圧を得ることが可能となる。電源が安定することにより電源変動による誤動作や不安定な特性を排除し、信頼性の高い非接触データキャリアを提供することができる。
【００２５】
また、負荷変調による電源変動以外にも、リーダライタと非接触データキャリア間の距離が急激に変化したり、リーダライタの通信可能領域に複数の非接触データキャリアが存在することで並列共振回路の共振周波数や受信感度が変化したり、非接触データキャリア近傍に金属が存在することで並列共振回路の共振周波数や受信感度が変化したりするといった使用環境において、電源変動に対し電源電圧を安定化する優れた効果を発揮する。
【００２６】
また、昇圧した電源電圧の使用となるため、従来と比較してリーダライタからより遠方での通信が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明にかかわる非接触データキャリアの実施の形態を図面を参照しながら具体的に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における非接触データキャリアを説明する。
【００２９】
図１は本発明の実施の形態１における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図１において、リーダライタ（図示せず）との間で無線通信により情報データおよび電力伝送する非接触データキャリアは、並列共振回路１、電源系回路Ａ、通信系回路Ｂ、アナログ回路１１、デジタル回路１６、メモリ１７およびＣＰＵ１８から構成されている。
【００３０】
並列共振回路１は、コイル状アンテナ１ａと同調コンデンサ１ｂとの並列回路で構成されている。リーダライタから送信される情報データおよび電力は、コイル状アンテナ１ａと同調コンデンサ１ｂで受信され、交流電圧の信号となる。電源系回路Ａおよび通信系回路Ｂは並列共振回路１に接続されている。
【００３１】
電源系回路Ａは、整流回路２、昇圧回路３、昇圧回路用レギュレータ５およびデジタル回路用レギュレータ１０から構成されている。整流回路２は並列共振回路１の出力端子に接続され、並列共振回路１で得られた交流電圧を整流して直流電圧に変換する。整流回路２の出力端子とデジタル回路用レギュレータ１０およびアナログ回路１１の入力端子との間に昇圧回路３および昇圧回路用レギュレータ５が挿入され、昇圧回路３の出力端子とグラウンドとの間に平滑コンデンサ４が接続されている。昇圧回路用レギュレータ５は、リファレンス電圧生成回路６、コンパレータ７、スイッチング素子８および電圧検出用の分圧抵抗９ａ，９ｂから構成されている。スイッチング素子８はＰチャンネルＭＯＳ型トランジスタで構成され、昇圧回路３の出力端子とデジタル回路用レギュレータ１０およびアナログ回路１１の入力端子との間に挿入されている。リファレンス電圧生成回路６の入力端子は整流回路２の出力端子に接続され、リファレンス電圧生成回路６の出力端子はコンパレータ７の反転入力端子（−）に接続されている。スイッチング素子８とデジタル回路用レギュレータ１０およびアナログ回路１１との接続点とグランドとの間に分圧抵抗９ａ，９ｂが挿入されている。分圧抵抗９ａ，９ｂの抵抗分割点がコンパレータ７の非反転入力端子（＋）に接続されている。
【００３２】
通信系回路Ｂは、並列共振回路１で得られた交流信号からクロックを生成するクロック生成回路１２、前記の交流信号から包絡線検波により受信データを抽出する復調回路１３およびデジタル回路１６からの情報データをＡＭ変調する変調回路１４から構成されている。並列共振回路１の出力端子間に変調用のトランジスタ１５が接続されている。このトランジスタ１５はＰチャンネルＭＯＳ型トランジスタで構成され、そのゲートに変調回路１４の出力端子が接続されている。
【００３３】
電源系回路Ａにおけるデジタル回路用レギュレータ１０から出力される調整電源電圧はデジタル回路１６に供給されている。通信系回路Ｂにおけるクロック生成回路１２によるクロックはデジタル回路１６に供給され、また復調回路１３からの復調信号はデジタル回路１６に供給されるようになっている。メモリ１７およびＣＰＵ１８はデジタル回路１６に接続されている。ＣＰＵ１８は、デジタル回路１６を介して各部を制御し、ＣＰＵ１８およびデジタル回路１６は処理の過程でメモリ１７にデータを格納し、またメモリ１７から必要なデータを読み出すようになっている。
【００３４】
次に、上記のように構成された本実施の形態の非接触データキャリアの動作を説明する。
【００３５】
リーダライタ（図示せず）から送信される情報データおよび電力は、コイル状アンテナ１ａと同調コンデンサ１ｂで構成される並列共振回路１で受信され、整流回路２で直流電圧に変換される。整流された電圧は昇圧回路３を経ることで電圧レベルを上昇させ、この昇圧した電圧は昇圧回路用レギュレータ５で所望の電圧レベルに抑えられ、アナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０に供給される。デジタル回路用レギュレータ１０はデジタル回路１６用に電源電圧を調整し、デジタル回路１６に電源供給する。一方、通信系回路Ｂにおいては、並列共振回路１で受信した交流電圧から、クロック生成回路１２はクロックを生成し、復調回路１３は包絡線検波により受信データを抽出し、それぞれデジタル回路１６に送出する。また、変調回路１４は、デジタル回路１６からの情報データをＡＭ変調し、その変調信号で変調用トランジスタ１５を駆動してコイル状アンテナ１ａの端子間の負荷を切り替え、リーダライタに情報データを無線送信する。
【００３６】
昇圧回路用レギュレータ５の詳しい動作は次のとおりである。スイッチング素子８は常時的には導通状態となっている。このとき、コンパレータ７の出力は“Ｌ”レベルとなっている。整流回路２により整流され、昇圧回路３により昇圧された直流電圧は、電荷のかたちで平滑コンデンサ４に蓄積され、電圧平滑の安定状態でアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０に供給される。このときの電圧を分圧抵抗９ａ，９ｂが監視している。分圧抵抗９ａ，９ｂによる検出電圧はコンパレータ７に入力され、リファレンス電圧生成回路６において整流回路２の出力から生成されたリファレンス電圧と比較される。検出電圧がリファレンス電圧を下回っているときには、コンパレータ７の出力は“Ｌ”レベルのままであり、スイッチング素子８は導通状態を保つ。一方、検出電圧がリファレンス電圧以上になったときは、コンパレータ７の出力が反転して“Ｈ”レベルとなり、スイッチング素子８がオフ状態となり、アナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０に対する出力電圧の上昇しすぎを抑える。これで、検出電圧が降下し、検出電圧がリファレンス電圧を下回ると、再びスイッチング素子８が導通する。このようにして、昇圧回路３および平滑コンデンサ４による直流電圧が安定的にアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０に供給される。
【００３７】
図２は本実施の形態の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す。図２に示すように、非接触データキャリアからリーダライタに情報データを無線送信する際、通信系回路Ｂにおける変調回路１４から出力される変調データに同期して、コイル状アンテナ１ａに並列接続の変調用トランジスタ１５がオン／オフし、負荷が切り替えられる。その結果、並列共振回路１の共振周波数および受信感度が変化し、整流回路２の出力電圧は変調データのタイミングで変動する。
【００３８】
しかし、変動している整流回路２の出力の電圧レベルを昇圧回路３により上昇させ、さらに昇圧回路用レギュレータ５で所望の電圧レベルに抑えることで、アナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０には電圧変動のない安定した電源電圧を供給することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、昇圧回路３および昇圧回路用レギュレータ５を必要時のみ動作させるように構成することにより、消費電力の抑制を図るものである。
【００４０】
図３は本実施の形態２における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図３において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。
【００４１】
本実施の形態においては、整流回路２とアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０との間に第１のスイッチング素子２１を挿入している。また、整流回路２と昇圧回路３および昇圧回路用レギュレータ５との間に第２のスイッチング素子２２を挿入している。さらに、昇圧回路用レギュレータ５とアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０との間に第３のスイッチング素子２３を挿入している。第１のスイッチング素子２１はＰチャンネルＭＯＳ型トランジスタ、第２のスイッチング素子２２および第３のスイッチング素子２３はＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタである。デジタル回路１６からの送信フラグ信号ＳF が第２のスイッチング素子２２のゲートに入力され、また、遅延回路２４を介して所定の遅延時間後に送信フラグ信号ＳF が第１のスイッチング素子２１および第３のスイッチング素子２３のゲートに入力されている。送信フラグ信号ＳF により、第１ないし第３のスイッチング素子２１，２２，２３のオン／オフを制御するようになっている。送信フラグ信号ＳF は変調データの始まりより所定の時間だけ早く立ち上がり、変調データの終わりから所定の時間だけ遅れて立ち下がるものとする。
【００４２】
次に、上記のように構成された本実施の形態の非接触データキャリアの動作を説明する。
【００４３】
図４は本実施の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す。非接触データキャリアからリーダライタに情報データを無線送信するとき以外は、送信フラグ信号ＳF  は“Ｌ”レベルに設定され、第１のスイッチング素子２１がオンになることで、整流回路２の整流電圧は第１のスイッチング素子２１を介してアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０へ供給される。このとき、第２のスイッチング素子２２および第３のスイッチング素子２３はオフとなる。したがって、昇圧回路３および昇圧回路用レギュレータ５は切り離されて動作停止状態にあり、消費電力の抑制が図られる。
【００４４】
次に、送信フラグ信号ＳF が“Ｈ”レベルに設定されると、最初に第２のスイッチング素子２２がオンになり、昇圧回路３が動作し始め、平滑コンデンサ４によって電圧が平滑化され、さらに昇圧回路用レギュレータ５によって電圧が安定化される。そして、遅延回路２４で設定した時間が経過すると、遅延した送信フラグ信号ＳF は第１のスイッチング素子２１と第３のスイッチング素子２３のゲートに入力される。これにより、第１のスイッチング素子２１はオフとなり整流回路２との接続を遮断し、第３のスイッチング素子２３はオンとなり、昇圧回路用レギュレータ５の出力電圧がアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０に入力されることになる。
【００４５】
上記の一連の動作により、アナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０への入力電圧を常に一定に保つことができる。
【００４６】
また、負荷変調による電源変動の生じるときのみ昇圧回路３と昇圧回路用レギュレータ５を動作させるため、消費電力を抑えた上でアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０への入力電圧を一定にすることを可能にする。
【００４７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、昇圧回路３の出力側で電圧を監視して、必要時のみ昇圧回路３を動作させることにより、消費電力の抑制を図るものである。
【００４８】
図５は本実施の形態３における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図５において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指している。
【００４９】
本実施の形態においては、図１における昇圧回路用レギュレータ５は用いられていない。その代わりに、昇圧回路３の出力側に昇圧回路３の出力電圧を監視する第１の電圧検知回路３１が接続され、昇圧回路３の出力電圧が所定値を超えると昇圧回路３の動作を停止させ、所定値以下になると昇圧回路３を動作させるようになっている。また、整流回路２の出力側に整流回路２の出力電圧を監視する第２の電圧検知回路３２が接続されているとともに、昇圧回路３とアナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０との間にスイッチング素子３３が挿入され、スイッチング素子３３のゲートに第２の電圧検知回路３２が出力するフィードバック信号が入力されている。スイッチング素子３３はＮチャンネルＭＯＳ型トランジスタである。その他の構成については実施の形態１の場合の図１と同様であるので、説明を省略する。
【００５０】
次に、上記のように構成された本実施の形態の非接触データキャリアの動作を説明する。
【００５１】
リーダライタから受信した交流電圧は、整流回路２で直流電圧に変換され、昇圧回路３と、アナログ回路１１およびデジタル回路用レギュレータ１０に供給される。昇圧回路３は整流回路２の出力よりも高い電圧レベルを出力し、大きな容量を持つ平滑コンデンサ４に電荷を蓄積する。平滑コンデンサ４に十分に電荷が蓄積されて昇圧回路３の出力電圧が所定の電圧レベルに達すると、第１の電圧検知回路３１は制御信号を送り、昇圧回路３を停止させる。逆に、昇圧回路３の出力電圧が所定の電圧レベル以下になると、第１の電圧検知回路３１は制御信号を送り、昇圧回路３を動作させる。これにより、昇圧回路３の出力電圧は一定の電圧レベルに保たれる。
【００５２】
また、整流回路２の出力電圧は第２の電圧検知回路３２で監視されており、負荷変調により整流回路２の出力電圧が変動して所定の電圧レベル以下となった場合、第２の電圧検知回路３２はスイッチング素子３３のゲートに“Ｈ”レベルの制御信号を送る。これによりスイッチング素子３３はオンになり、平滑コンデンサ４に蓄積された電荷が整流回路２の出力のラインに流れ込むことで電圧レベルを上昇させる。そして、整流回路２の出力の電圧レベルが所定の電圧レベルを超えると、第２の電圧検知回路３２はスイッチング素子３３のゲートに“Ｌ”レベルの制御信号を送る。これにより、スイッチング素子３３はオフになり、昇圧回路３の出力との接続は切断される。
【００５３】
上記２つの電圧検知回路３１，３２のフィードバックにより、負荷変調による整流回路２の出力の変動を低減し、さらに必要なときだけ昇圧回路３を動作させるしくみとすることで消費電力を抑えることが可能となる。
【００５４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における非接触データキャリアを説明する。
【００５５】
図６は本実施の形態４における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図である。図６において、実施の形態１の図１におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。
【００５６】
本実施の形態においては、並列共振回路１とは別に、リーダライタとの間で情報データ送受信を行うコイル状アンテナ４１ａと同調コンデンサ４１ｂで構成される第２の並列共振回路４１を備えている。第１の並列共振回路１は電源系回路Ａに専用となっており、第２の並列共振回路４１は通信系回路Ｂに専用となっている。第１の並列共振回路１への変調用トランジスタ１５の接続は行われていない。第２の並列共振回路４１の出力端子が通信系回路Ｂにおけるクロック生成回路１２と復調回路１３の入力端子に接続されている。第２の並列共振回路４１の両端間に変調用トランジスタ１５が接続され、変調回路１４の出力端子が変調用トランジスタ１５のゲートに接続されている。
【００５７】
上記のような構造とすることで電源系回路Ａは通信系回路Ｂから独立してリーダライタの電力を得ることができるため、負荷変調時に生じる受信効率の変動の影響を受けず、安定した電源を得ることができる。
【００５８】
上記２組のコイル状アンテナは同軸上に平行に配置してもよいが、コイル状アンテナのインダクタンスの結合により、電源系回路Ａに接続された並列共振回路１の受信効率も大きく影響を受ける可能性がある。よって、コイル状アンテナ間の干渉がないよう平面状に配置するものであってもよい。
【００５９】
本実施の形態の構成は、実施の形態２または実施の形態３に適用することももちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の技術は、負荷変調によって生じる整流電圧の変動にかかわらず誤動作や動作不安定を生じない信頼性の高い非接触データキャリアに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２の非接触データキャリアにおける各回路の出力波形を示す図
【図５】本発明の実施の形態３における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態４における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図
【図７】従来における非接触データキャリアの主要な構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００６２】
Ａ  電源系回路
Ｂ  通信系回路
１  並列共振回路（第１の並列共振回路）
１ａ，４１ａ  コイル状アンテナ
１ｂ，４１ｂ  同調コンデンサ
２  整流回路
３  昇圧回路
４  平滑コンデンサ
５  昇圧回路用レギュレータ
６  リファレンス電圧生成回路
７  コンパレータ
８  スイッチング素子
９ａ，９ｂ  分圧抵抗
１０  デジタル回路用レギュレータ
１１  アナログ回路
１２  クロック生成回路
１３  復調回路
１４  変調回路
１５  変調用トランジスタ
１６  デジタル回路
１７  メモリ
１８  ＣＰＵ
２１  第１のスイッチング素子
２２  第２のスイッチング素子
２３  第３のスイッチング素子
２４  遅延回路
３１  第１の電圧検知回路
３２  第２の電圧検知回路
３３  スイッチング素子
４１  第２の並列共振回路
ＳF   送信フラグ信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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