智能卡在欧洲和一些远东地区已经很普遍，可能很快就会在美国取代磁条卡。LTC1755为智能卡接口提供了一个简单而完整的解决方案。LTC1755只需要两个旁路电容器和一个充电泵电容器，可以在智能卡插座和主机微控制器之间无缝连接。它的设计符合智能卡接口的所有可用电气标准。图1显示了典型智能卡应用程序中的LTC1755。

图2显示了LTC1755的框图。内置电源管理单元可为智能卡提供3V或5V的可选稳压输出电压。两个单向和三个双向通信通道提供了从一个电源电压的微控制器到另一个电源电压的智能卡接口所需的信号转换。智能卡检测通道观察机械开关的状态，并在适当的脱扣期后将信息传递给微控制器。最后，LTC1755提供所有必要的故障检测，以符合EMV和ISO-7816-3智能卡标准。这些包括短路检测，在交易过程中智能卡移除，欠压和过温故障。在故障情况下，智能卡被正确地停用，并输出告警通知微控制器故障。

电源管理单元

与需要外部电感和电流检测电阻为卡供电的解决方案不同，LTC1755的电源管理部分只需要一个小的飞行电容器来提供升压能力。感应电路决定多少输入电压是可用的，并决定是否步进输入电压上升或下降，以提供所需的输出电压到智能卡。例如，如果输入电源电压为3.3V，而所需的智能卡电压为5V，则LTC1755将作为电荷泵提供更高的电压;如果输入电源电压为5V，而智能卡所需电压为3V，则会自动降压以提供正确的输出电压。

整个LTC1755，包括电源管理电路，被设计为在轻负荷或空载条件下消耗低功耗。这可以为电池供电的应用程序节省大量的电力。此外，关闭电流只有几个微安。

为了防止在接通时产生高涌流，自动软启动功能以固定速率增加智能卡的供电电压。当LTC1755处于升压模式时，这一点尤为重要，因为输入电流将是输出电流的两倍。使用10µF输出电容，大约2ms的上升时间将输入电流限制在50mA，从而防止启动问题。的准备好了当输出电压达到最终值时，引脚告诉微控制器。该信号还启用了通信通道，从而确保适当地符合智能卡标准。图3显示了卡电源电压斜坡以及准备好了指示输出已达到最终状态的引脚。

在智能卡停用期间，无论是通过直接用户控制还是通过自动故障停用，LTC1755在250µs内放电智能卡电源引脚。如果在交易过程中智能卡被移除，快速放电对于确保卡的电源完全被移除非常重要。这一要求在各种智能卡标准中都有规定。

双向通信通道

与智能卡通信有三个双向通道。这些通道是开漏I(2)C 型，提供电平转换、方向仲裁和短路保护。与其他方法不同，LTC1755在通道两侧使用带有主动上拉和下拉器件的控制逻辑。这使得所需的源和汇电流可以独立于通道发射端的输入电压而实现。方向控制逻辑决定通道的哪一边是说话的人哪条边是侦听的器材。在通道的一侧接收到低信号后，这一侧成为说话者，另一侧成为听者。相反方向的传输立即受阻，以防止通道闭锁。一旦通道的说话方被放弃，双方都返回高，任何一方都是下一个说话方的候选人。

为了满足ISO-7816-3严格的上升时间要求，同时保持功耗和V(OL)最小，在双向通道上的每个上拉电流源中都内置了一个加速器电路(见图4)。通常，一个小电流I(START)将每个双向引脚拉到各自的电源轨道上。开漏晶体管可以很容易地克服I(START)，只要一个低断言。当低是放弃，我(开始)慢慢地开始向它的轨道充电针再次。内部边缘率检测比较器注意到节点正在向上移动，并触发一个大的上拉电流源来辅助。一旦较大的电流源开始增强节点的边缘速率，增强的决定就会得到加强，从而影响动态形式的迟滞。当节点到达供电轨后，比较器复位，只有I(START)可用。图5显示了双向引脚的波形。10% ~ 90%的上升时间约为150ns。

单向通信通道

LTC1755上有两个单向通道，提供电平移位时钟和复位信号，用于智能卡的同步。时钟通道是专门为高速设计的，可以忠实地传输5MHz信号。这两个通道都被禁用，并在智能卡供电电压达到其最终值之前提供有效的低电压。一旦卡供电电压有效，这些通道将简单地传输在各自输入处存在的信号。为符合智能卡标准，在停用智能卡时，RST引脚总是比CLK引脚低。

智能卡检测通道

LTC1755集成了唯一的卡检测解决方案，不需要额外的反弹跳电路或软件。该通道通过施加小电流和监测机械检测开关上的电压来检测智能卡的存在。一旦检测到智能卡，通道启动脱扣定时器。只有当卡存在至少40毫秒时，才会向微控制器报告卡的存在。现有的解决方案要么不提供脱模功能，要么提供极短的脱模时间(只有几十微秒)。这些解决方案需要额外的软件或硬件来屏蔽与智能卡物理插入相关的瞬变。此外，与其他解决方案不同，开关感测电流由LTC1755产生，因此不需要外部组件。一旦出现有效的卡指示，通道通过断言卡销。

为了最大的灵活性，智能卡检测通道可以被编程为响应一个常开或常闭开关。内置的异或门用作受控逆变器来提供此功能。

故障检测与避免

与智能卡引脚故障相关的规范非常严格。例如，ISO7816-3(第1.4.8节)规定智能卡插座必须能够承受任何或所有触点之间的“金属板”连接而不损坏。为了适应这些故障条件，LTC1755在低阻抗引脚上使用电压感应来检测它们是否被强制到不适当的水平。例如，将智能卡电源引脚上的电压V(CC)与内部参考电压进行比较，以确定是否存在短路。如果故障持续一段时间，LTC1755将自动停用智能卡，并对智能卡进行校验报警输出。小超时时间防止假错误困扰微控制器。时钟和复位通道以类似的方式响应故障。这些通道(CLK和RST)输出上的数字电平与在其输入处呈现的数字电平进行比较。如果这些信号相差几微秒，则声明故障并停用智能卡。再一次,报警输出提醒微控制器存在电气故障。在这两种情况下，由于智能卡处于停用状态，因此没有电源可以长时间提供过大的电流。

通道智能卡侧的三个双向引脚通过恒流下拉输出来防止智能卡电源电压的短路。而不是一个简单的下拉晶体管传输低到智能卡，这些通道使用电流源实现。3.5mA电流源提供足够的电流以满足边缘速率和V(OL)要求，同时限制故障期间的可用电流。现有的智能卡标准规定，在这些引脚发生故障时，电流不超过5mA。当然，这些通道上的接地短路与正常信号无法区分，必须由数据错误检查例程检测到。

结论

LTC1755专为智能卡应用而设计，提供所有必要的电平转换和电源电路，以与智能卡插座接口。为了进一步降低板级的复杂性，它包括一个智能卡检测通道，内置剥离电路。由于LTC1755提供了所有必要的智能卡接口功能，因此只需要旁路电容器和一个充电泵电容器即可运行。在大多数情况下，LTC1755的操作很简单，并提供了一个几乎透明的智能卡路径。然而，当电气错误情况发生时，LTC1755通过关闭智能卡电源并向微控制器发出警报来快速响应。