智能卡的电源电流
2019-07-13 23:20发布
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智能卡的微控制器是通过它的触点电极C1来获得其电源电压的。根据GSM
11.11规范,此电流不能超过10nuAoISO标准的现行版本规定值为200mA,从技术上来说这是过时的,将肯定要改变以反映目前的技术状态。
智能卡的功率消耗是50mW,即5V的电源电压和假定的10mA的电源消耗。即使这样的功率损耗在大约25mm'的表面区域上,这仍是相当低的并不需要考虑芯片可能的自热问题。
微控制器的电流损耗直接与所用的时钟频率成正比,意味着可以规定最大的电流损耗,或是把电流作为时钟频率的函数,如图1所示。电流也和温度有关,但影响不是那么大。
图1 正常工作模式(不是休眠模式)时,微控制器相对于时钟频率及温度
的电流损耗。休眠模式时随时钟频率相关的电流损耗也是直线性
的,在5MHz时大约为5011-A(和微控制器的类型有关)
电源电流的一个重要细节曾经使终端制造商感到头痛,这就是所有使用中的微控制器都是基于CM0S技术的,而晶体管开关过程中可能会短时出现大的短路电流,所产生的电流尖峰会比标称的工作电流大很多倍(持续时间在纳秒的范围),这些尖峰也会在EEPROM电荷泵接通时出现。如果终端在这些短暂的时间区间内不能供应这样高的工作电流,供电电压将降低到允许值之下,有可能在EEPROM中出现一个写错误或触发芯片上的低电压检测器。
实际上,这些尖峰在每一有关的标准和规范中都会涉及到,所需电源电流应当能应付最长持续时间为400ms,最大幅度为200mA的尖峰电流。假定尖峰是三角形的,相当于40mA/s的电荷,可以在地和供电电源线之间接一个100nF的陶瓷电容器来解决此问题,要尽可能接近卡的触点。
可以期待CSM规范会把最大允许电流损耗降低为1mA,以尽可能延长移动电话的电池工作时间。随着半导体技术的快速进步,做到这一点不会有太多的困难。只有EEPROM所需的写电流仍旧是一大障碍,但随着EEPROM单元的日益小型化,从而导致单元电荷的减少,将有可能达到InnA/s的数值。
几乎所有的微控制器都具有一个节电模式,其间除了I/0中断外,芯片的所有部分都是非活化的。在此状态时,微控制器的电流损耗有了很大的降低,它被称为休眠模式,只有I/O接口的中断逻辑和RAM需要加电,而其余的元件均可关掉。在此状态时,RAM的内容必须予以维持,以保存现在的工作状态参数。实践中,处理器经常也是加电的,但ROM和EEPROM都被关掉了。对于用电池工作的移动电话而言,对这种模式特别感兴趣,于是,GSM
11.11规定在1MHz时钟,25℃的休眠模式下最大允许电流为200rtA,将来还计划着把最大电流损耗减少至10ttA。
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