CN107910034B - Flash存储器的掉电保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Flash存储器的掉电保护电路，包括处理器、稳压电路、比较器和储能单元，Flash存储器与处理器电连接，储能单元与供电电源连接，比较器的输出端与处理器电连接，储能单元用于储存电能以及在掉电后向处理器及Flash存储器提供电源，稳压电路用于将储能单元的电压值稳压后生成一固定电压，比较器的两个输入端分别输入储能单元的电压值和固定电压，当储能单元的电压值低于固定电压时，比较器的输出端输出一掉电触发信号，处理器根据掉电触发信号时停止读写Flash存储器。本发明中比较器及时告警，储能单元维持处理器停止读写Flash存储器，保护了Flash存储器不被损坏，确保了Flash数据的安全。

Description

Flash存储器的掉电保护电路

技术领域

本发明涉及数据保护领域，特别涉及一种Flash存储器的掉电保护电路。

背景技术

Flash存储器(简称闪存)是一种非易失性(Non-Volatile)内存，在没有供电的条件下也能够长久地保持数据，其存储特性相当于硬盘，这项特性正是闪存得以成为各类便携式数字设备的存储介质的基础。目前闪存已被广泛应用于手机、平板、数码相机、通信设备等等数字设备中。但是所有的Flash器件都受到位反转现象的困扰，在某些情况下，一个比特位会发生反转，一位的变化所造成的影响可能不那么明显，但是如果发生在一个关键文件上，这个小小的故障可能导致系统停机，无法正常运行。目前一般采用ECC(ErrorCorrecting Code，错误检查和纠正)校验方式来解决个别位反转的问题，但是在设备异常断电情况下，如果存在数据读写操作，可能导致Flash数据出现损坏，这个是ECC校验无法恢复的。

现有技术中，为解决电源异常掉电造成Flash数据损坏的问题，一般采用电源电压监视器来监测电源情况，并在异常时将Flash器件的WP(write protect，写保护)引脚电平拉低来实现Flash写保护保证Flash数据可恢复，这时一般由两种方式来实现WP引脚电平的拉低：一是直接由电源电压监视器触发保护电路直接将WP引脚电平拉低，这种方式实时性非常好，但缺点是Flash读写器并不能及时停止读写操作，所以读写器在拉低瞬间仍可能在进行读写操作，这样读写器就不能及时、清楚地知道已完成哪些数据读写，后续还需重新进行读写操作，效率较低；二是电源电压监视器先向读写器告警，然后由读写器将WP引脚电平拉低，缺点是读写器从发现告警到完成拉低需要一段操作时间，实时性较差，不能有效地实现写保护仍可能存在Flash数据损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在解决Flash器件因读写操作时异常掉电导致数据损坏问题时，要么实时性高但读写效率低下，要么在牺牲实时性后仍可能不能有效地实现写保护的缺陷，提供一种Flash存储器的掉电保护电路，确保Flash存储器内部数据的安全。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供一种Flash存储器的掉电保护电路，其特点是，包括处理器、稳压电路、比较器和储能单元，所述Flash存储器与所述处理器电连接，所述储能单元与供电电源连接，所述比较器的输出端与所述处理器电连接；

所述储能单元用于储存电能，并在所述供电电源发生掉电时，所述储能单元还用于向所述处理器及所述Flash存储器提供电源；

所述稳压电路用于将所述储能单元的电压值稳压后生成一固定电压；

所述比较器的两个输入端分别输入所述储能单元的电压值和所述固定电压，当所述储能单元的电压值低于所述固定电压时，所述比较器的输出端输出一掉电触发信号；

所述处理器在接收到所述掉电触发信号时，停止读写所述Flash存储器。

本方案中，所述储能单元连接供电电源，这样在未发生掉电前，所述储能单元就用于储存电能，并不影响供电电源对所述处理器和所述Flash存储器的供电；而在发生掉电后，所述储能单元就能将储存的电能向所述处理器和所述Flash存储器继续提供电源，且所提供的电源能够维持所述处理器完成停止读写所述Flash存储器，从而保证了所述Flash存储器在掉电时不被损坏，确保了Flash数据的安全。由于掉电后所述Flash存储器和所述处理器还处于工作状态，将不断地消耗所述储能单元所储存的电能，使得所述储能单元的电压值逐步下降，所以在本方案中，就通过所述稳压电路产生所述固定电压作为掉电监控的阈值，然后通过比较器将所述固定电压和所述储能单元的电压值进行比较，并在所述储能单元的电压值低于所述固定电压时产生出所述掉电触发信号，所述处理器根据所述掉电触发信号的触发，能够及时停止读写所述Flash存储器。因此，可根据所述储能单元的储能特性和放电特性，以及通过改变所述稳压电路的输出产生相应的所述固定电压，可将本方案的保护电路广泛应用于具有Flash存储器的设备中，从而无需更改设备中的处理器与Flash存储器之间连接，只需在设备的供电端设置所述稳压电路、所述比较器和所述储能单元，以及需要所述处理器能够及时获知所述比较器输出的所述掉电触发信号，并根据所述掉电触发信号的触发停止读写所述Flash存储器。

较佳地，所述稳压电路包括Boost(升压式)稳压器。

较佳地，所述固定电压落在一区间内，所述区间为维持所述处理器及所述Flash存储器正常工作时，所述供电电源的下限电压值与上限电压值构成的区间。

较佳地，所述储能单元包括储能电容器，所述储能电容器的电容量满足以下条件：C≥T×I×(V_T-V_MIN)，其中，C为电容量，I为所述处理器和所述Flash存储器正常工作时所述供电电源的电流值，V_T为所述固定电压，V_MIN为维持所述处理器及所述Flash存储器正常工作时的所述供电电源的下限电压值，T为所述处理器从接收到所述掉电触发信号到完成停止读写所述Flash存储器的时间。

较佳地，所述比较器的传播延迟时间小于100ns。

本发明的积极进步效果在于：本发明在掉电发生后，一方面通过储能单元维持处理器和Flash存储器的工作，另一方面通过比较器及时将电源异常掉电的情况产生掉电触发信号向处理器告警，以使处理器能够及时完成停止读写Flash存储器的操作，从而能有效地保护Flash存储器在供电异常断电的情况下不被损坏，确保了Flash数据的安全。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的Flash存储器的掉电保护电路的电路框图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

如图1所示，本实施涉及的Flash存储器的掉电保护电路，包括处理器2、稳压电路3、比较器A1和储能单元4，Flash存储器1与处理器2电连接，储能单元4与供电电源5连接，比较器A1的输出端与处理器2电连接，储能单元4用于储存电能，并在供电电源5发生掉电时，储能单元4还用于向处理器2及Flash存储器1提供电源(为图示简洁，图中省略了Flash存储器1的供电连接)；稳压电路3用于将储能单元4的电压值稳压后生成一固定电压；比较器A1的两个输入端分别输入储能单元4的电压值和所述固定电压，当储能单元4的电压值低于所述固定电压时比较器A1的输出端输出一掉电触发信号；处理器2在接收到所述掉电触发信号时，停止读写Flash存储器1。

本实施例中，在正常供电时，由于稳压电路3输出的所述固定电压一般设置为低于供电电源5的电压，储能单元4也只用于储存电能，所以比较器A1、稳压电路3和储能单元4等电路并不影响处理器2对Flash存储器的读写操作；而一旦发生掉电，储能单元4就将储存的电能向处理器2和Flash存储器1提供电源，这时Flash存储器1和处理器2仍处于工作状态，将不断地消耗储能单元4所储存的电能，使得储能单元4的电压值逐步下降，当储能单元4的电压值低于所述固定电压时，比较器A1就产生所述掉电触发信号，这样处理器2可通过如GPIO(通用输入输出接口)接口获知该所述掉电触发信号的触发中断，从而能够及时停止读写Flash存储器1。鉴于储能单元4所储存的电能能够维持处理器2完成停止读写Flash存储器1的操作，这样可保证Flash存储器1在供电电源5发生掉电时，也不会被损坏，从而确保了Flash数据的安全。

具体实施时，所述固定电压落在一区间内，所述区间为维持处理器2及Flash存储器1正常工作时，供电电源5的下限电压值与上限电压值构成的区间，即假设处理器2及Flash存储器1正常工作时，所需的工作电压范围为V_MIN-V_MAX，以及供电电源5未掉电时的电压为V_供电，所述固定电压为V_T，则所述固定电压V_T满足以下条件：V_MIN<V_T<V_供电<V_MAX。

本实施例中，为保证稳压电路3在较宽的输入电压范围内仍能保证所述固定电压保持不变，具体实施时稳压电路3优选Boost稳压电路，即稳压电路3包括Boost稳压器。

本实施例中，储能单元4用于在未掉电时储存电能，而在掉电后用于放电为处理器2和Flash存储器提供电源，所以储能单元4可优选如电池或者储能电容器。这里，具体实施时储能单元4优选了储能电容器，且所述储能电容器的电容量满足条件：C≥T×I×(V_T-V_MIN)，其中，C为所述储能电容器的电容量，I为处理器2和存储器1正常工作时供电电源5的电流值，V_T为所述固定电压，V_MIN为维持处理器2及Flash存储器1正常工作时的供电电源5的下限电压值，T为处理器2从接收到所述掉电触发信号到完成停止读写Flash存储器1的时间，这样根据I、T以及V_T和V_MIN，就能确定出储能电容器的电容量C，从而保证了储能电容器的电能能够维持处理器2完成停止读写Flash存储器1的操作。

本实施例中，为提高掉电保护电路的响应速度，比较器A1可优选高速比较器，所优选的高速比较器的传播延迟时间小于100ns，这样通过高速比较器，处理器2能够更早地获知所述掉电触发信号，让处理器2有更充足的处理时间来完成停止读写Flash存储器，也可以进一步减小掉电保护电路对储能单元4的设计要求。

本实施例涉及的Flash存储器的掉电保护电路，可无需更改设备中的处理器2与Flash存储器1之间连接，只需在设备的供电端设置稳压电路3、比较器A1和储能单元4，以及需要处理器2通过如GPIO接口及时获知比较器A1输出的所述掉电触发信号，并根据所述掉电触发信号的触发产生一中断处理来及时停止读写Flash存储器1。因此，本领域的技术人员应当理解，在根据储能单元4的储能特性和放电特性，以及通过改变稳压电路3的设置来输出相应所述固定电压，可将本实施例的掉电保护电路广泛应用于需要掉电保护的设备中，而不应仅仅局限于Flash存储器的掉电保护应用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种Flash存储器的掉电保护电路，其特征在于，包括处理器、稳压电路、比较器和储能单元，所述Flash存储器与所述处理器电连接，所述储能单元与供电电源连接，所述比较器的输出端与所述处理器电连接；

所述储能单元用于储存电能，并在所述供电电源发生掉电时，所述储能单元还用于向所述处理器及所述Flash存储器提供电源；

所述稳压电路用于将所述储能单元的电压值稳压后生成一固定电压；

所述比较器的两个输入端分别输入所述储能单元的电压值和所述固定电压，当所述储能单元的电压值低于所述固定电压时，所述比较器的输出端输出一掉电触发信号；

所述处理器在接收到所述掉电触发信号时，停止读写所述Flash存储器；

所述储能单元包括储能电容器，所述储能电容器的电容量满足以下条件：

C≥T×I×(V_T-V_MIN)

其中，C为电容量，I为所述处理器和所述Flash存储器正常工作时所述供电电源的电流值，V_T为所述固定电压，V_MIN为维持所述处理器及所述Flash存储器正常工作时，所述供电电源的下限电压值，T为所述处理器从接收到所述掉电触发信号到完成停止读写所述Flash存储器的时间。

2.如权利要求1所述的Flash存储器的掉电保护电路，其特征在于，所述稳压电路包括Boost稳压器。

3.如权利要求1所述的Flash存储器的掉电保护电路，其特征在于，所述固定电压落在一区间内，所述区间为维持所述处理器及所述Flash存储器正常工作时，所述供电电源的下限电压值与上限电压值构成的区间。

4.如权利要求1所述的Flash存储器的掉电保护电路，其特征在于，所述比较器的传播延迟时间小于100ns。

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