MST驱动器的制作方法

本实用新型涉及mst(magneticsecuretransmission，磁性安全传输)驱动器。

背景技术：

目前，在传统的结算方式中，仍然普遍使用在结算终端扫描卡片来向结算终端传递卡片磁条(magneticstripe)的信息，从而进行结算。图9表示传统的磁条信息传递方式的动作原理。如图9所示，卡片内的磁条由多个磁铁连接而成，多个磁铁包括长度较长的磁铁和长度较短的磁铁。通过扫描卡片的动作，结算终端的磁信息读取头部(magneticreadhead，以下简称为读取头部或mrh)检测如图9所示的波形，可将该波形变化成数字输出。如图9所示，可以视为长度较长的磁铁变换为比特0，长度较短的磁铁变换为比特1。

近几年，提出了在智能手机等装置的内部生成磁信息，由此无需实物卡片也能进行结算的方法，将该方法称作mst(magneticsecuretransmission，磁性安全传输)。另外，将生成mst信号的装置称作mst驱动器。图10表示现有技术中的全桥式mst驱动器，图11表示图10的mst驱动器工作时的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。如图10所示，mst驱动器具备在电源电压vin与地之间以全桥方式连接的四个开关元件100～400和mst线圈500，并且开关元件100～400分别具备体二极管。

图11中，(a)表示控制mst驱动器的控制信号，(b)表示mst驱动器工作时的mst线圈500的感应电流及检测感应电流的读取头部的输出电压。通常从外部提供控制mst线圈500的电流方向的控制信号，从而能够实现与传统磁条中磁铁的长度相类似的磁通变化。如图11的(b)所示，在从外部提供的控制信号的控制下，mst线圈500的感应电流发生变化，从而读取头部能够检测该感应电流的变化而输出与图9中的读取头部波形类似的电压波形。由此，能够执行与扫描传统磁条相类似的动作。

根据图11可知，读取头部检测出的电压和mst线圈500中流动的电流随时间的变化、即随时间的倾斜度具有比例关系，该关系可利用如下的数学式(1)来表示。

在此，lcoil表示mst线圈500的电感值，icoil表示mst线圈500中流动的电流，vrh表示读取头部的电压。

如图11的(b)所示，仅在mst线圈500的电流上升或下降的期间传递信息，在表示为dc分量的稳态(steadystate)期间并不传递信息。但是，即便不传递信息，在稳态期间还是有大电流流过mst线圈500，因而在此期间会一直存在大的电力消耗。因此，需要提供一种可抑制该稳态期间的电力消耗的mst驱动器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的一个或多个问题，提供一种功耗低且能够准确无误地传递磁信息的mst驱动器。

本实用新型的一方式涉及一种mst驱动器，具备：高压侧的第一开关元件和第二开关元件；以及低压侧的第三开关元件和第四开关元件，在电压源与地之间以桥接方式连接所述第一开关元件至所述第四开关元件来构成桥接电路，在该桥接电路的输出端之间连接线圈，所述第三开关元件包括多个子开关元件，所述第四开关元件包括多个子开关元件。

此外，本实用新型的另一方式涉及一种mst驱动器，具备：高压侧的第一开关元件和第二开关元件；以及低压侧的第三开关元件和第四开关元件，在电压源与地之间以桥接方式连接所述第一开关元件至所述第四开关元件来构成桥接电路，在该桥接电路的输出端之间连接线圈，所述第一开关元件包括多个子开关元件，所述第二开关元件包括多个子开关元件。

根据本实用新型，能够实现mst驱动器的低电力消耗，而且能够使mst驱动器的电力消耗和结算终端的读取头部的检测能力实现最佳化。

附图说明

图1表示实施方式1涉及的mst驱动器的结构。

图2表示实施方式1涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。

图3表示变形例1涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。

图4表示变形例2涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。

图5表示实施方式2涉及的mst驱动器的结构。

图6表示实施方式2涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。

图7表示变形例3涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。

图8表示变形例4涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。

图9表示传统的磁条信息传递方式的动作原理。

图10表示现有技术中的全桥式mst驱动器。

图11表示图10的mst驱动器工作时的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。

具体实施方式

以下，参照附图说明本实用新型的各实施方式。

(实施方式1)

图1表示实施方式1涉及的mst驱动器的结构。如图1所示，在本实用新型的mst驱动器中，在电源电压vin与地之间高压侧(highside)的开关元件1和开关元件2以及低压侧(lowside)的开关元件3和开关元件4被连接成桥接电路，在该桥接电路的两个输出端out1和out2之间连接mst线圈5，低压侧的开关元件3由并联连接的多个子开关元件30、31、……3x构成，开关元件4由并联连接的多个子开关元件40、41、……4x构成，其中x≥1。

如图1所示，高压侧的开关元件1和开关元件2是nmos管，低压侧的开关元件3和开关元件4的各子开关元件也是nmos管，并且各个开关元件均包括体二极管。开关元件1的漏极与电源电压vin连接，其源极与被并联连接的各子开关元件30、31、……3x的漏极串联连接，各子开关元件30、31、……3x的源极被接地。另外，开关元件2的漏极与电源电压vin连接，其源极与被并联连接的各子开关元件40、41、……4x的漏极串联连接，各子开关元件40、41、……4x的源极被接地。可由外部的驱动器或内置的驱动器提供控制信号，从而分别单独控制开关元件1～开关元件4的接通和断开。

图2表示实施方式1涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压(检测电压)，其中，hg1和hg2表示高压侧的开关元件1和2的电平，lg3和lg4表示低压侧的开关元件3和4的电平，icoil表示流过mst线圈5的电流，mrh电压表示结算终端的读取头部输出的电压，vt表示结算终端的读取头部可检测到磁信息的阈值电压，当mrh电压小于vt时读取头部无法检测磁信息。低压侧的开关元件3和4的电平lg3和lg4可用下述的数学式(2)和(3)来表示。

lg3＝w10·lg30+w11·lg31+…+w1x·lg3x(2)

lg4＝w20·lg40+w21·lg41+…+w2x·lg4x(3)

其中，w1x表示开关元件3的各子开关元件3x的沟道宽度，w2x表示开关元件4的各子开关元件4x的沟道宽度，lg3x表示开关元件3的各子开关元件3x的导通与否(即，导通时取1，断开时取0)，lg4x表示开关元件4的各子开关元件4x的导通与否(即，导通时取1，断开时取0)。

如图2所示，在开关元件1处于高电平的期间，将该期间分为t1、t2和t3这三个期间。在t1期间，以第一倾斜率依次接通开关元件4的各子开关元件，从而实现子开关元件40、41、……4x的依次接通，在t1期间结束时，子开关元件40、41、……4x全部被接通，在此期间，线圈5的电流上升。根据数学式(1)可知，在t1期间，读取头部的电压取较大的负值，如图2所示那样mrh电压超过阈值电压vt，因此读取头部可检测磁信息。接着，在t2期间，以绝对值比第一倾斜率小的第二倾斜率依次断开子开关元件40、41、……4x，在t2期间结束时，子开关元件40、41、……4x全部被断开，在此期间，线圈5的电流下降。根据数学式(1)可知，在t2期间，读取头部的电压取较小的正值，但如图2所示那样mrh电压低于阈值电压vt，因此读取头部不能检测磁信息。最后，在t3期间，维持子开关元件40、41、……4x的断开。由于在t3期间所有子开关元件40、41、……4x均被断开，因此没有电流流动，无电力消耗。由此，能够准确无误地传递磁信息，同时能够在低电力下工作。在开关元件2处于高电平的期间，除了线圈5的电流及读取头部的电压符号相反以外，子开关元件30、31、……3x重复如上的动作。

图2为了便于说明而简单示出了线圈5的电流及读取头部的电压，在实际应用中，通过将低压侧的开关元件3和4分割为无限个子开关元件，并且在无限短的时间内实现控制信号的情况下，能够得到图2所示的icoil以及mrh电压。

另外，在图2中，t1期间比t2期间短，但t3期间的长度可根据需要具体限定，以下也相同。

此外，将低压侧的开关元件3和4分割为多个子开关元件的方式例如可通过加权二进制方式来实现，在此不做具体限定。

(变形例1)

图3表示变形例1涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。与图2的实施方式1相比，区别在于，在开关元件1或2处于高电平的期间，将该期间分为了t1′、t2′、t3′和t4这四个期间。

如图3所示，例如在开关元件1处于高电平的期间，t1′、t2′、t3′期间内的控制方式与实施方式1相同，即，在t1′期间内，以绝对值比第一倾斜率大的第三倾斜率依次接通开关元件4的各子开关元件，在t1′期间结束时，子开关元件40、41、……4x全部被接通。接着，在t2′期间，以绝对值比第三倾斜率小的第四倾斜率依次断开子开关元件40、41、……4x，在t2′期间结束时，子开关元件40、41、……4x全部被断开。然后，在t3′期间，维持子开关元件40、41、……4x的断开。最后，在t4期间，以第四倾斜率使处于断开状态的各子开关元件40、41、……4x重新依次接通。如图3所示，在t2′期间和t4期间，mrh电压低于阈值电压vt，因此读取头部不能检测磁信息。在开关元件2处于高电平的期间，除了线圈5的电流及读取头部的电压符号相反以外，子开关元件30、31、……3x重复如上的动作。

与图2所示的实施方式1相比，由于在t4期间使处于断开状态的各子开关重新接通，因此在电力消耗方面不如实施方式1省电。但是，由于以绝对值比第一倾斜率大的第三倾斜率依次接通开关元件4的各子开关元件，因此在此期间(t1′)能够使读取头部检测到的电压更大，因此检测头部的检测能力得到提升。根据需要，可权衡电力消耗和检测能力来适当设定t1′、t2′、t3′和t4期间的长度。

(变形例2)

图4表示变形例2涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。与图2的实施方式1相比，区别在于，在t1期间，并不是依次接通各子开关元件，而是使各子开关元件同时接通。

另外，与图3的变形例1相比，在图4所示的变形例2中并没有设置如图3的t4期间，而是通过使各子开关元件同时接通，从而使线圈5的电流的倾斜度的绝对值增大，由此使读取头部检测到的电压(mrh电压)的绝对值变大。因此，可兼顾mst驱动器的电力消耗和读取头部的检测能力。

(实施方式2)

以上说明了低压侧的两个开关元件分别被分割为多个子开关元件的结构。但是，本实用新型并不限于此，也可以将高压侧的各开关元件分别分割为多个子开关元件。

图5表示实施方式2涉及的mst驱动器的结构。如图5所示，在实施方式2的mst驱动器中，在电源电压vin与地之间高压侧(highside)的开关元件1′和开关元件2′以及低压侧(lowside)的开关元件3′和开关元件4′被连接成桥接电路，在该桥接电路的两个输出端out1和out2之间连接mst线圈5，高压侧的开关元件1′由并联连接的多个子开关元件10、11、……1x构成，开关元件2由并联连接的多个子开关元件20、21、……2x构成，其中x≥1。

如图5所示，所有开关元件均为nmos管，并且各个开关元件均包括体二极管。被并联连接的各子开关元件1′的漏极与电源电压vin连接，各子开关元件1′的源极与开关元件3′的漏极串联连接，开关元件3′的源极被接地。另外，被并联连接的各子开关元件2′的漏极与电源电压vin连接，各子开关元件2′的源极与开关元件4′的漏极串联连接，开关元件4′的源极被接地。与实施方式1相同，可由外部的驱动器或内置的驱动器提供控制信号，从而分别单独控制开关元件1′～开关元件4′的接通和断开。

图6表示实施方式2涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。与实施方式1的图2类似地，在开关元件4′处于高电平的期间，将该期间分为t1、t2和t3这三个期间。在t1期间，以第一倾斜率依次接通开关元件1′的各子开关元件，从而实现子开关元件10、11、……1x的依次接通，在t1期间结束时，子开关元件10、11、……1x全部被接通。与图2类似地，在t1期间，mrh电压超过阈值电压vt，因此读取头部可检测磁信息。接着，在t2期间，以绝对值比第一倾斜率小的第二倾斜率依次断开子开关元件10、11、……1x，在t2期间结束时，子开关元件10、11、……1x全部被断开，在此期间，线圈5的电流下降，读取头部的电压取较小的正值但低于阈值电压vt，因此读取头部不能检测磁信息。最后，在t3期间，维持子开关元件10、11、……1x的断开。由于在t3期间所有子开关元件10、11、……1x均被断开，因此没有电流流动，无电力消耗。由此，能够准确无误地传递磁信息，同时能够在低电力下工作。在开关元件3′处于高电平的期间，除了线圈5的电流及读取头部的电压符号相反以外，子开关元件20、21、……2x重复如上的动作。

(变形例3)

图7表示变形例3涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。与图6的实施方式2相比，区别在于，在开关元件3′或4′处于高电平的期间，将该期间分为了t1′、t2′、t3′和t4这四个期间。

如图7所示，例如在开关元件4′处于高电平的期间，t1′、t2′、t3′期间内的控制方式与变形例1类似，即，在t1′期间内，以绝对值比第一倾斜率大的第三倾斜率依次接通开关元件1′的各子开关元件，在t1′期间结束时，子开关元件10、11、……1x全部被接通。接着，在t2′期间，以绝对值比第三倾斜率小的第四倾斜率依次断开子开关元件10、11、……1x，在t2′期间结束时，子开关元件10、11、……1x全部被断开。然后，在t3′期间，维持子开关元件10、11、……1x的断开。最后，在t4期间，以第四倾斜率使处于断开状态的各子开关元件10、11、……1x重新依次接通。如图7所示，在t2′期间和t4期间，mrh电压低于阈值电压vt，因此读取头部不能检测磁信息。在开关元件3′处于高电平的期间，除了线圈5的电流及读取头部的电压符号相反以外，子开关元件20、21、……2x重复如上的动作。

与图6所示的实施方式2相比，由于在t4期间使处于断开状态的各子开关重新接通，因此在电力消耗方面不如实施方式2省电。但是，由于以比第一倾斜率更大的第三倾斜率依次接通开关元件1′的各子开关元件，因此在此期间(t1′)能够使读取头部检测到的电压更大，因此检测头部的检测能力得到提升。

(变形例4)

图8表示变形例4涉及的mst驱动器的控制信号、线圈电流及读取头部的输出电压。与图6的实施方式2相比，区别在于，在t1期间，并不是依次接通高压侧的各子开关元件，而是使各子开关元件同时接通。

另外，与图7的变形例3相比，在图8所示的变形例4中并没有设置如图7的t4期间，而是通过使各子开关元件同时接通，从而使线圈5的电流的倾斜度的绝对值增大，由此使读取头部检测到的电压(mrh电压)的绝对值变大。因此，可兼顾mst驱动器的电力消耗和读取头部的检测能力。

以上说明了本实用新型的几个实施方式，但本实用新型并不限于此。例如，在以上说明中例示了高压侧的开关元件为nmos管，但是也可以由pmos管构成高压侧的开关元件。在不超出本实用新型的思想的范围内，可进行各种变更或改良，这些变更或改良显然包含在本实用新型的保护范围内。