卡设备

摘要

本发明提供一种卡设备，具有稳压器(5)、第一内部电路(6)和第二内部电路(7)，当外部电压(VCC)为高电压时，稳压器向第二内部电路提供通过降低该外部电压产生的内部电压，当外部电压为低电压时，稳压器直接将该外部电压作为内部电压提供给第二内部电路，外部电压作为工作电源被提供给第一内部电路，当在规定期间内没有命令被输入时，向低耗电状态转移。在向低耗电状态转移时，卡设备停止稳压器的操作，并且抑制向第二内部电路的内部电压的提供。由此，在低耗电状态下，可以抑制卡设备的稳压器和第二内部电路的耗电。

权利要求

1.一种卡设备，作为操作状态具有通常操作状态和低耗电状态，用于当在规定期间内没有命令被输入时执行从通常操作状态向低耗电状态的转移，并且包括稳压器、第一内部电路和第二内部电路，其中，当外部电压为高电压时，上述稳压器向上述第二内部电路提供通过降低该外部电压产生的内部电压，当外部电压为低电压时，上述稳压器直接将该外部电压作为内部电压提供给上述第二内部电路；

上述外部电压作为工作电源被提供给上述第一内部电路，在转移到低耗电状态后，也继续进行作为工作电源的外部电压的提供；以及当上述卡设备的操作状态向低耗电状态转移时，停止稳压器的操作，并且抑制稳压器向第二内部电路提供的内部电压的提供。

2.如权利要求1所述的卡设备，其中，

当从低耗电状态返回到通常操作状态时，上述第一内部电路能够重新开始上述稳压器的操作，以向上述第二内部电路提供内部电压。

3.如权利要求2所述的卡设备，其中，

上述稳压器具有：判定外部电压是否是高电压的电压检测电路；和产生在降低外部电压时使用的参考电压的参考电压产生电路，在向低耗电状态转移时的上述稳压器的操作的停止被设定成上述电压检测电路和上述参考电压产生电路的操作的停止。

4.如权利要求1所述的卡设备，其中，

上述第二内部电路具有微型计算机，向低耗电状态的转移触发该微型计算机向睡眠状态的转移。

5.如权利要求4所述的卡设备，其中，

在低耗电状态下，上述第一内部电路响应命令输入来操作上述稳压器，重新开始向上述第二内部电路的内部电压的提供。

6.如权利要求5所述的卡设备，其中，

上述微型计算机在睡眠状态下检测到内部电压的提供，从而执行加电复位处理。

7.如权利要求6所述的卡设备，其中，

上述第一内部电路具有保存用存储区域，上述微型计算机在向睡眠状态转移时在上述保存用存储区域中保存用于内部状态的恢复的必要内部信息。

8.如权利要求7所述的卡设备，其中，

上述微型计算机在加电复位处理中恢复在上述保存用存储区域中保存的必要内部信息。

9.一种卡设备，作为操作状态具有通常操作状态和低耗电状态，用于当在规定期间内没有命令被输入时执行从通常操作状态向低耗电状态的转移，其中，当从外部提供的外部电压为高电压时，稳压器通过降低该外部电压产生内部电压，并将该内部电压提供给内部电路的一部分，当外部电压为低电压时，该稳压器直接将该外部电压作为内部电压提供给该内部电路的上述一部分；

在从通常操作状态向低耗电状态转移时，停止上述稳压器的操作，停止向上述内部电路的上述一部分的电源供应，并且将外部电压直接作为内部电压提供给上述内部电路的其它部分。

10.如权利要求9所述的卡设备，其中，

在从通常操作状态向低耗电状态转移时被停止电源供应的上述内部电路的上述一部分包括将进入睡眠状态的微型计算机。

11.如权利要求10所述的卡设备，其中，

上述内部电路的上述其它部分具有保存用存储区域，上述微型计算机在向睡眠状态转移时在上述保存用存储区域中保存用于内部状态的恢复的必要内部信息。

12.如权利要求11所述的卡设备，其中，

上述微型计算机在加电复位处理中恢复在上述保存用存储区域中保存的必要内部信息。

说明书

卡设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种应用于存储卡、IC卡或具有以IC卡功能和存储卡功能为代表的多功能的多功能卡等卡设备的有效技术。

背景技术

[0002] 专利文献1(JP-A-6-333103号公报)和专利文献2(JP-A-9-231339号公报)记载了一种作为外部电源对应于双电压的IC卡和存储卡。它们记载了从外部供给3.3V或5V电压，利用稳压器(regulator)将5V电压降低到3.3V，并将3.3V电压直接提供给内部电路。

发明内容

[0003] 发明人研究了卡设备的耗电的降低。当卡设备的卡控制器不执行来自主机的命令处理时，使卡控制器的微型计算机进入睡眠状态，从而降低待机模式(低耗电模式)下的耗电。但是，尽管在卡设备的待机模式下使微型计算机进入睡眠状态，但设置在卡控制器中的稳压器继续工作，相应地耗电。串联型稳压器的耗电占据了待机状态下的大部分耗电。因此，发明人发现串联型稳压器的继续工作妨碍了耗电的降低。

[0004] 本发明的一个代表性目的是降低卡设备的低耗电状态下的耗电。

[0005] 本发明的上述和其它目的和新的特征可以从本说明书的描述和说明书附图得以明确。

[0006] 下面简要描述本发明所公开的代表性发明。

[0007] [1]一种卡设备，具有稳压器、第一内部电路和第二内部电路，当外部电压为高电压时，上述稳压器向上述第二内部电路提供通过降低该外部电压产生的内部电压，当外部电压为低电压时，上述稳压器直接将该外部电压作为内部电压提供给上述第二内部电路；外部电压作为工作电源被提供给上述第一内部电路，当在规定期间内没有命令输入时，向低耗电状态转移。在向低耗电状态转移时，该卡设备停止上述稳压器的操作，并且抑制向上述第二内部电路的内部电压的提供。

[0008] 因此，在低耗电状态下，可以抑制卡设备的稳压器和第二内部电路的耗电。

[0009] 作为本发明的代表性的具体结构，当从低耗电状态返回到操作状态时，上述第一内部电路可以重新开始上述稳压器的操作，以向上述第二内部电路提供内部电压。第一内部电路至少在该范围内操作即可。因此，耗电非常少。另外，由于第一内部电路相对作为高电压的外部电压还必须具有击穿电压，因此可以期望其理论规模通常降低。在该方面，第一内部电路的耗电也小。

[0010] 作为本发明的另一个代表性的具体结构，上述稳压器具有：判定外部电压是否是高电压的电压检测电路；和产生在降低外部电压时使用的参考电压的参考电压产生电路，向低耗电状态转移时的上述稳压器的操作的停止被设定成上述电压检测电路和上述参考电压产生电路的操作的停止。

[0011] 作为本发明的另一个代表性的具体结构，上述第二内部电路具有微型计算机，向低耗电状态的转移触发该微型计算机向睡眠状态的转移。

[0012] 在低耗电状态下，上述第一内部电路响应命令输入来操作上述稳压器，重新开始向上述第二内部电路的内部电压的提供。上述微型计算机在睡眠状态下检测到工作电源的提供，从而执行加电复位处理。

[0013] 上述第一内部电路具有保存用存储区域，上述微型计算机在向睡眠状态转移时在上述保存用存储区域中保存用于内部状态的恢复的必要内部信息。上述微型计算机在加电复位处理中恢复在上述保存用存储区域中保持的必要内部信息。可以缩短从睡眠状态向操作状态转移所需的时间。

[0014] [2]在具有另一种实施结构的卡设备中，当从外部提供的外部电压为高电压时，稳压器通过降低该外部电压产生内部电压，并将该内部电压提供给内部电路，当外部电压为低电压时，该稳压器直接将该外部电压作为内部电压提供给该内部电路，当在规定期间内没有命令输入时，向低耗电状态转移。在从操作状态向低耗电状态转移时，该卡设备停止上述稳压器的操作，停止向上述内部电路的一部分的电源供应，并且将外部电压直接作为内部电压提供给上述内部电路的其它部分。

[0015] 作为本发明的一个代表性的具体结构，在从操作状态向低耗电状态转移时被停止电源供应的上述内部电路的上述一部分包括将进入睡眠状态的微型计算机。上述内部电路的上述其它部分具有保存用存储区域，上述微型计算机在向睡眠状态转移时在上述保存用存储区域中保存用于内部状态的恢复的必要内部信息。上述微型计算机在加电复位处理中恢复在上述保存用存储区域中保持的必要内部信息。

附图说明

[0016] 图1是作为卡设备的一例的存储卡的框图。

[0017] 图2是表示稳压器的结构的电路图。

[0018] 图3是表示存储卡从活动状态向待机状态的转移和从待机状态向活动状态的转移的操作定时图。

[0019] 图4是表示存储卡从活动状态向待机状态的转移和从待机状态向活动状态的转移的流程图。

[0020] 图5是按照图4的流程图的存储卡的操作的说明图。

具体实施方式

[0021] 图1表示作为卡设备的一个例子的存储卡。图1所示的存储卡(MCRD)1由用于存储来自主机(HST)2的数据的非易失性存储器、例如闪存(FLSH)3和控制器(CTRL)4构成。闪存3具有多个利用阈值电压的差异来存储信息的非易失性存储器晶体管，可以电气地执行通过有选择地向非易失性存储器晶体管的电荷存储区域注入电子来提高阈值电压的写入、以及通过选择性地将电子从电荷存储区域沿放电方向移动来降低阈值电压的擦除。控制器4执行与主机2的接口控制、针对闪存3的硬盘兼容文件存储控制和存储卡1的工作模式控制。

[0022] 控制器4具有稳压器(RGL)5、起动电路(STR)6和逻辑部分(LOG)7。这里，将起动电路(STR)6设为第一内部电路，将逻辑部分(LOG)7设为第二内部电路。

[0023] 稳压器5可以是开关型稳压器，也可以是串联型稳压器。开关型稳压器需要有电容成分和电感成分。因此，电路规模相对较大，但电压产生效率相对较高。另一方面，串联型稳压器仅由半导体单元构成。因此，电路规模相对较小，但电压产生效率相对较低。特别是，在串联型稳压器中，内部漏电流相对较大。因此，在输出功率的消耗较小的状态下，例如在待机操作时，内部漏电流相对由稳压器消耗的电流占支配性地位。

[0024] 接口控制和模式控制由起动电路6和逻辑部分7进行。针对闪存2的硬盘兼容文件存储控制由逻辑部分7进行。逻辑部分7具有用于控制整个控制器4的微型计算机(MCU)8和未示出的逻辑电路。起动电路6具有保存寄存器(REG)9、命令译码器(CDEC)10和未示出的逻辑电路。起动电路6从主机2输入时钟CLK和命令CMD，并从/向主机2输入/输出数据DAT。起动电路6利用命令译码器10检测从主机2提供的命令存在/不存在。起动电路6根据存储卡1的操作模式，在预定的定时向逻辑部分7发送命令，向逻辑部分7输出时钟CLK，并与逻辑部分7之间传输数据。

[0025] 当外部电压VCC为高电压(例如3.3V)时，稳压器5向逻辑部分7提供通过降低外部电压VCC而产生的1.8V的内部电压。当外部电压VCC为低电压(例如1.8V)时，稳压器5直接将该外部电压作为内部电压提供给逻辑部分7。外部电压VCC作为工作电源被提供给起动电路6。相应地，起动电路6由具有3.3V的击穿电压的晶体管构成，不同于由具有1.8V的击穿电压的晶体管构成的逻辑部分7。

[0026] 逻辑部分7处理从主机2发送的命令。当命令处理结束时，等待输入新的命令。当检测到在规定期间内没有输入命令的情况时，命令译码器10通过命令向微型计算机8给出睡眠模式的指示。由此，逻辑部分7与微型计算机8一起执行向睡眠模式转移的处理。作为向睡眠模式转移的处理，执行在寄存器9中保存微型计算机8的内部状态或逻辑部分的其它内部状态的保存操作。所保存的内部状态在从睡眠状态返回操作状态(活动状态)时使用。当向睡眠模式转移的处理完成时，逻辑部分7通过信号STBREQ向起动电路6发出待机请求。由此，起动电路6向稳压器5和逻辑部分7主张待机信号CSTB。由此，稳压器5停止操作，内部电压向逻辑部分7的供应受到抑制，从而可以实现存储卡1的待机状态。

[0027] 闪存3的工作电源是3.3V，不受特别限制。当外部电压VCC为3.3V时，保持不变。当外部电压VCC为1.8V时，利用内部电荷泵电路来提高电压。可以确认，当微型计算机8进入睡眠状态时，闪存3处于待机状态。在闪存3的待机状态下，内部电荷泵电路的操作停止，或者电荷泵的工作频率降低。在任何一种情况下，在闪存3中都考虑低耗电。

[0028] 在待机状态下，仍然可以操作起动电路6。当检测到命令CMD的提供或与时钟CLK同步的命令CMD的提供时，取消要发送给稳压器5和逻辑部分7的待机信号CSTB。由此，操作稳压器5，使得重新开始向逻辑部分7提供内部电压。微型计算机8检测出内部电压的供给，开始加电复位处理。在微型计算机8的加电复位处理中，在重要的保存数据被存储在寄存器9中的情况下，将它们作为内部状态数据返回给微型计算机8或逻辑部分7。当逻辑部分7的微型计算机8以及其它电路部分中的初始化处理完成时，使存储卡1进入活动状态。当进入活动状态时，起动电路6向逻辑部分7提供在即将向活动状态转移之前发送的命令，从而可以重新开始逻辑部分7的命令处理。

[0029] 图2中示出作为稳压器5的结构例的串联型稳压器的结构。稳压器5具有PNP晶体管20、运算放大器21、参考电压产生电路(VRFG)22、选择器(SELa)23、选择器(SELb)24和电压检测电路(VDTC)25。

[0030] 电压检测电路25判定外部电压VCC是高电压、例如3.3V还是低电压、例如1.8V，并输出判定信号DCS。向PNP晶体管20的发射极提供外部电压VCC，并从集电极输出内部电压Vout。PNP晶体管20的集电极与运算放大器21的反向输入端子(-)连接，非反向输入端子(+)被施加参考电压Vref。参考电压Vref在参考电压产生电路22中产生。参考电压产生电路22根据p沟道型MOS晶体管与n沟道型MOS晶体管之间的阈值电压的差异来产生参考电压Vref，没有特别的限制。例如将参考电压Vref设为1.8V。选择器23根据判定信号DCS选择运算放大器21的输出或电路的接地电压GND(或公共电位)并输出。该电路的接地电压GND或公共电位与连接有存储卡和主机的接地电压供给端子连接(supply voltage ground)。当判定信号DCS意味着输入了高电压时，选择运算放大器21的输出。当判定信号DCS意味着输入了低电压时，选择接地电压GND。运算放大器21的输出通过选择器24与PNP晶体管20的基极连接，从而对PNP晶体管20的电导进行负反馈控制，并且执行降低外部电压VCC的操作，从而获得降低到1.8V的内部电压Vout。另一方面，当接地电压GND通过选择器24与PNP晶体管20的基极连接时，不执行PNP晶体管20的降压操作，从而1.8V的外部电压VCC直接作为内部电压Vout输出。选择器24根据待机信号CSTB输出选择器23的输出或外部电压VCC。当通过待机信号CSTB的取消来指示活动模式时，选择器24选择前级选择器23的输出，并且响应上述的检测信号DCS来控制降压操作。另一方面，当通过待机信号CSTB的主张来指示待机模式时，选择器24选择外部电源VCC。由此，切断PNP晶体管20，从而抑制内部电压Vout向逻辑部分7的供应。这样，在逻辑部分7中，电源供应被切断，从而所有的操作停止。而且，通过待机信号CSTB的主张向电压检测电路25和参考电压产生电路22给出待机模式的指示，从而停止操作。由此也使稳压器5的操作停止，从而在待机状态下也消除了稳压器5的耗电。

[0031] 图3示出表示存储卡从活动状态向待机状态的转移和从待机状态向活动状态的转移的操作定时。

[0032] 逻辑部分7处理从主机2发送的命令。当命令处理结束时(t0)，等待输入新的命令。当检测到微型处理器8完成命令处理并且命令译码器10在规定期间内没有命令输入的情况时，逻辑部分7通过信号SLP向微型计算机8发出睡眠模式的指示(t1)。由此，逻辑部分7与微型计算机8一起执行向睡眠模式转移的处理。作为向睡眠模式转移的处理，执行在寄存器9中保存微型计算机8的内部状态或逻辑部分中的其它部分的内部状态的保存操作。当向睡眠模式转移的处理完成时，逻辑部分7通过信号STBREQ向起动电路6发出待机请求(t2)。由此，起动电路6向稳压器5和逻辑部分7主张待机信号CSTB(t3)。这样，稳压器5停止操作，内部电压向逻辑部分7的供应受到抑制，从而可以实现存储卡1的待机状态。在待机状态下，仍然可以操作起动电路6。当检测到与时钟CLK同步的命令CMD的提供时，取消要发送给稳压器5和逻辑部分7的待机信号CSTB(t4)。由此，操作稳压器5，使得重新开始向逻辑部分7提供内部电压。微型计算机8检测出内部电压的供给，开始加电复位处理。在微型计算机8的加电复位处理中，在重要的保存数据被存储在寄存器9中的情况下，将它们作为内部状态数据返回给微型计算机8或逻辑部分7。当逻辑部分7的微型计算机8以及其它电路部分中的初始化处理完成时，使存储卡1进入活动状态，取消信号STBREQ(t5)。当进入活动状态时，起动电路6向逻辑部分7提供在即将向活动状态转移之前发送的命令，从而可以重新开始逻辑部分7的命令处理。

[0033] 图4示出表示存储卡从活动状态向待机状态的转移和从待机状态向活动状态的转移的流程图。图5表示按照图4的流程图的存储卡的操作。

[0034] 当从主机2输入了命令时(CMD-IN)，逻辑部分7开始命令处理(CMD-PRC)。当等待命令处理的结束(CMD-FNS)、并且命令译码器10检测到在规定期间内没有命令输入的情况时，逻辑部分7向微型计算机8给出睡眠模式的指示。从而，逻辑部分7与微型计算机8一起执行用于转移到睡眠模式的处理。当向睡眠模式转移的处理完成时，逻辑部分7通过信号STBREQ向起动电路6发出待机请求(STR-REQ)。从而，起动电路6向稳压器5和逻辑部分7主张待机信号CSTB(STB-AST)。由此停止稳压器5的操作(REG-STOP)，抑制向逻辑部分7的内部电压的供应，从而使操作停止(LOG-STOP)。从而可以实现存储卡1的待机状态。在待机状态下，仍然可以操作起动电路6。当检测到与时钟CLK同步的命令CMD的提供时(CMD-DTC)，取消要发送给稳压器5和逻辑部分7的待机信号CSTB(STB-NGT)。此时，起动电路6可以在稳压器5和逻辑部分7的起动操作完成之前，向主机发送针对命令CMD的应答。由此操作稳压器5(REG-STR)，起动逻辑部分7的操作(LOG-STR)，从而可以执行命令处理(CMD-PRC)。

[0035] 上述存储卡具有下述功能和优点。

[0036] [1]当向待机状态转移时，存储卡1可以停止稳压器5的操作并抑制向逻辑部分7的内部电压的供应。因此，在待机状态下可以抑制存储卡1的稳压器5和逻辑部分7的耗电。

[0037] [2]起动电路6具有寄存器9作为保存用存储区域，微型计算机8在向睡眠状态转移时保存用于内部状态的恢复的必要内部信息。因此，当待机状态解除时，微型计算机8在加电复位处理中可以利用保持在寄存器9中的内部信息，恢复在即将开始待机之前设定的内部状态。从而可以缩短从睡眠状态向操作状态转移所需的时间。

[0038] 以上根据实施例具体地说明了发明人所作出的发明，但很明显，本发明并不受此限制，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种变更。

[0039] 例如，稳压器的结构不限于图2所示，而是可以适当变更。外部电压不限于3.3V并且降压电压不限于1.8V，而是可以适当变更。

[0040] 另外，存储卡1在检测到在规定期间内没有从外部输入命令后向微型计算机8给出睡眠模式的指示，但逻辑部分7还可以响应从外部发送的、指示向睡眠模式转移的命令，而向微型计算机8给出睡眠模式的指示，并且可以通过信号STBREQ向起动电路6发出待机请求。

[0041] 而且，除了存储卡的控制器外，本发明还可以应用于闪存。虽然控制器在检测到在规定期间内没有从主机输入命令后向低耗电状态转移，但闪存只要检测出在规定期间内没有从控制器进行存取后转移到低耗电状态、从而停止其中的稳压器和电荷泵的操作即可。

[0042] 本发明不限于闪存卡等存储卡，可以广泛地应用于安装了IC卡用微型计算机的IC卡以及安装了IC卡用微型计算机、存储卡用控制器和非易失性存储器的多功能卡。