CN110941324B - 一种具有保护ram数据功能的电路 - Google Patents

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Abstract

一种具有保护RAM数据功能的电路，涉及商务网关数据存储保护技术，目的是为了解决商务网关因异常断电而导致自身数据丢失的问题。本发明的主控制模块用于检测所述RAM模块的工作状态及所述RAM电路的供电电压，并根据检测结果控制其输出给信号保护电路的控制IO信号；所述的信号保护电路与所述的主控制模块和所述的RAM模块相连接，用于保持RAM模块控制信号处于稳定状态，以及根据所述的控制IO信号选择所述RAM模块的供电电路；所述的电池充放限流电路与所述的信号保护电路和和所述的RAM模块相连接，用于在RAM模块采用备用电池供电时，使所述的备用电池维持最小电流供电。本发明适用于各类使用大容量RAM模块的电器设备。

Description

一种具有保护RAM数据功能的电路
技术领域
本发明涉及商务网关数据存储保护的控制电路，属于网关类产品的技术领域。
背景技术
在一卡通商务网关的应用过程中，由于受到方案和成本的限制，网关的部分功能采用低端的控制器和静态存储器(简称RAM)来实现数据存储。商务网关在运行过程中，会产生大量的临时数据，大量的数据都要缓存在网关自身的存储器RAM中，尤其是数据中存在部分丢失后不能找回的重要数据，很多数据可能是整个商务网关系统，乃至整个一卡通系统的重要数据，这些数据一旦丢失可能造成灾难性的后果，如部分密钥、用户消费流水记录等。现实使用过程中，商务网关的外在使用环境已经做到非常安全可靠，但是无论多么完善的保护措施，都有可能出现异常情况，偶尔的异常断电，电源强烈受干扰等问题都有可能发生。
发明内容
本发明的目的是为了解决商务网关因异常断电而导致自身重要数据丢失的问题，提供一种具有保护RAM数据功能的电路。
本发明所述的一种具有保护RAM数据功能的电路包括RAM模块、主控制模块、信号保护电路、以及电池充放限流电路；
所述的主控制模块用于检测所述RAM模块的工作状态及所述RAM电路的供电电压，并根据检测结果控制其输出给信号保护电路的控制IO信号；
所述的信号保护电路与所述的主控制模块和所述的RAM模块相连接，用于保持RAM模块控制信号处于稳定状态，以及根据所述的控制IO信号选择所述RAM模块的供电电路；
所述的电池充放限流电路与所述的信号保护电路和和所述的RAM模块相连接，用于在RAM模块采用备用电池供电时，使所述的备用电池维持最小电流供电。
进一步地，所述的信号保护电路包括：电阻R30、三极管Q4、电阻R9、电阻R44、三极管Q7、场效应管Q5、场效应管Q6、电阻R42及电阻R10；
所述电阻R30的一端连接主控制模块的控制IO信号输出端、另一端连接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的发射集连接3.3V电源、集电极同时连接电阻R9的一端和电阻R44的一端，所述电阻R44的另一端连接三极管Q7的基极，所述三极管Q7的发射集与电阻R9的另一端连接电源地，三极管Q7的集电极同时连接场效应管Q5的栅极、场效应管Q6的栅极以及电阻R10的一端，场效应管Q5的源极用于接收来自主控制模块的CPLD的控制信号、漏极连接电阻R42的一端，并且同时作为RAM模块控制信号输出端，场效应管Q6的源极连接3.3V电源，场效应管Q6的漏极同时连接电阻R42的另一端和电阻R10的另一端，且连接点作为RAM模块的主电源。
进一步地，所述的电池充放限流电路包括：备用电池B2、电阻R24、电容C33、电阻R45、三极管Q8、电阻R46以及电容C32；
所述的备用电池B2的正极连接电阻R24的一端、负极与电容C33的一端连接电源地，电容C33的另一端同时连接电阻R24的另一端、三极管Q8的集电极和电阻R45的一端，电阻R45的另一端同时连接三极管Q8的基极和电阻R46的一端，电阻R46的另一端与电容C32的一端同时连接电源地，电容C32的另一端连接三极管Q8的发射极，且连接点作为RAM模块的备用电源。
进一步地，所述的电池充放限流电路还包括充电电路D4，所述备用电池B2为可充电电池，当RAM模块采用主电源供电时，所述的充电电路D4用于为所述备用电池B2充电。
进一步地，所述的充电电路D4由两个同向并联的二极管组成；
所述充电电路D4的阴极连接三极管Q8的集电极、阳极连接三极管Q8的发射极。
在备份电池容量允许的情况下，本发明可保护商务网关自带的大容量RAM存储器内的数据在有效的时间内不丢失，在这段时间内只要正常再开机，可以保证系统数据安全稳定。
本发明所描述的一种RAM的数据保护电路的优点有：
1、数据存储高效可靠，RAM的使用，保证了数据读写的高速和可靠，为系统软件节省了资源，避免了使用其它存储器所带来的软件代码量过大，维护工作量大且复杂的弊端。
2、供电时间长，如果使用大容量电池，如CR2023，可保持3天数据不丢失，只要在这段时间内正常再开机，即可保证系统数据安全稳定。
3、快速反应，主控制模块认定电源异常后，马上启动保护电路工作，无延迟，先保护，后处理。
4、电量泄露少，由于使用场效应管电路控制电源通断，能很好的防止备用电池的电量向主电路泄露，保证电池更为高效使用。
本发明可适用于各类使用大容量RAM模块的电器设备。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种具有保护RAM数据功能的电路的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的信号保护电路的电路结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的电池充放限流电路的电路结构示意图；
图4是本发明具体实施方式中的RAM模块的电路结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式。RAM存储模块具有低功耗、容量大、控制信号复杂的特点，满足RAM模块数据不丢失的条件主要有两个，一个是保证供电电压(VDR)始终高于1.2V，另一个是发生异常情况时，保证RAM模块的使能控制信号(CE)保持高电位(约等于芯片供电电压)，防止因读写信号异常而导致数据受损。
本实施方式围绕上述两个条件提供了一种具有保护RAM数据功能的电路，所述RAM电路包括RAM模块、主控制模块、信号保护电路、以及电池充放限流电路；
所述的主控制模块用于检测所述RAM模块的工作状态及所述RAM电路的供电电压，并根据检测结果控制其输出给信号保护电路的控制IO信号；
所述的信号保护电路与所述的主控制模块和所述的RAM模块相连接，用于保持RAM模块控制信号处于稳定状态，以及根据所述的控制IO信号选择所述RAM模块的供电电路；
所述的电池充放限流电路与所述的信号保护电路和和所述的RAM模块相连接，用于在RAM模块采用备用电池供电时，使所述的备用电池维持最小电流供电。
所述的信号保护电路包括：电阻R30、三极管Q4、电阻R9、电阻R44、三极管Q7、场效应管Q5、场效应管Q6、电阻R42及电阻R10；
所述电阻R30的一端连接主控制模块的控制IO信号输出端、另一端连接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的发射集连接3.3V电源、集电极同时连接电阻R9的一端和电阻R44的一端，所述电阻R44的另一端连接三极管Q7的基极，所述三极管Q7的发射集与电阻R9的另一端连接电源地，三极管Q7的集电极同时连接场效应管Q5的栅极、场效应管Q6的栅极以及电阻R10的一端，场效应管Q5的源极用于接收来自主控制模块的CPLD的控制信号、漏极连接电阻R42的一端，并且同时作为RAM模块控制信号输出端，场效应管Q6的源极连接3.3V电源，场效应管Q6的漏极同时连接电阻R42的另一端和电阻R10的另一端，且连接点作为RAM模块的主电源。
所述的电池充放限流电路包括：备用电池B2、电阻R24、电容C33、电阻R45、三极管Q8、电阻R46以及电容C32；
所述的备用电池B2的正极连接电阻R24的一端、负极与电容C33的一端连接电源地，电容C33的另一端同时连接电阻R24的另一端、三极管Q8的集电极和电阻R45的一端，电阻R45的另一端同时连接三极管Q8的基极和电阻R46的一端，电阻R46的另一端与电容C32的一端同时连接电源地，电容C32的另一端连接三极管Q8的发射极，且连接点作为RAM模块的备用电源。
所述的电池充放限流电路还包括充电电路D4，所述备用电池B2为可充电电池，当RAM模块采用主电源供电时，所述的充电电路D4用于为所述备用电池B2充电。
所述的充电电路D4由两个同向并联的二极管组成；
所述充电电路D4的阴极连接三极管Q8的集电极、阳极连接三极管Q8的发射极。
本实施方式中，所述的主控制模块主要由处理器和CPLD可编程控制器组成，负责整个商务网关的智能控制，经过程序和逻辑电路的控制后，输出控制IO信号CTL_010。
RAM信号保护电路主要由场效应管，三极管，阻容器件组成。当主控模块输出的控制型号‘CTL_010’信号变高电平时，本电路将瞬间切断主电源供电，同时采用备用电池供电，同时瞬间切断主控使能信号，将RAM模块的使能控制保持在安全的电压值上，保证RAM模块不受读写信号的干扰，从而达到保护数据的目的。同时该电路还能限制备用电池对外电路的泄露，延长备用电池供电时间。
本实施方式所述的RAM电路的工作情况可分为三种：
第一种，正常工作状态下，RAM模块由主供电电路供电，信号CTL_010保持常态低电平，二极管Q4和Q7处于饱和导通状态，场效应管Q5和Q6处于导通状态，RAM模块供电由主电源提供，RAM模块的使能信号也由主控模块的使能信号FROM_CPLD_RAM0直接控制；
第二种，电源受到异常干扰时，主控模块能检测到整个电路电源的异常变化，当电路电源的电压过低时，通过信号CTL_010的由低到高的变化，控制二极管Q7截止后，场效应管Q5和Q6的栅极电压受备用电池控制变高，场效应管Q5和Q6同时截止，这样可以充分保证RAM模块的使能信号保持高电平，保护RAM模块不受错误的读写指令影响而造成数据丢失，RAM模块的供电电压保持在1.2V不变。
第三种，电源瞬间断电时，本电路中二极管Q4和Q7自然截止，当Q7自然截止后，实施过程变成同上述第二种情况。
电池充放限流电路主要由电池、三极管放电控制电路、以及二极管单向充电电路组成。商务网关可以按两种模式使用电池充放限流电路，一种模式是使用大容量电池CR2032电池，这种电池容量可达到230mAH，可保持掉电后3天数据不丢失；另一种模式是使用小容量可充电池ML2032，这种电池容量在60mAH左右，充满电可保证3小时数据不丢失。综上所述，如果使用CR2032电池，不需要配置充电电路，如果使用ML2032电池，需要配置充电电路。对于不同场合，可有不同的应用选择。
电池充放限流电路还有限流功能，因电池容量有限，所以要适当限流使用电池，保证RAM模块的供电控制在1.2V之上，保证数据不丢失。当商务网关正常工作过程中，RAM模块主要由主电源供电，供电电压为3.3V，RAM模块的供电电压VRAM也保持在3.3V左右，且高于电池电压，如果使用可充电的电池，所述的电池充放限流电路只能实施充电功能，二极管Q8自然截止，电阻R24自然起到限流作用。如果使用不可充电的CR2032电池，不焊接D4电路，此时所述的电池充放限流电路电路不起作用。当商务网关工作电压过低或掉电时，RAM模块的供电电压逐渐降低，低到设定值时，所述的电池充放限流电路开始实施电池放电功能，此时RAM模块的供电打压受模块内稳压电路影响，电压会维持在RAM模块自身设定的1.2V，Q8的基极电压保持在1.8V左右，配置合理的R45和R46的阻值，保证最小电流供电，能够起到限流的作用，保证长时间保证数据不丢失。

Claims (4)

1.一种具有保护RAM数据功能的电路，其特征在于，包括RAM模块、主控制模块、信号保护电路、以及电池充放限流电路；
所述的主控制模块用于检测所述RAM模块的工作状态及RAM电路的供电电压，并根据检测结果控制其输出给信号保护电路的控制IO信号；
所述的信号保护电路与所述的主控制模块和所述的RAM模块相连接，用于保持RAM模块控制信号处于稳定状态，以及根据所述的控制IO信号选择所述RAM模块的供电电路；
所述的电池充放限流电路与所述的信号保护电路和和所述的RAM模块相连接，用于在RAM模块采用备用电池供电时，使所述的备用电池维持最小电流供电；
所述的电池充放限流电路包括：备用电池B2、电阻R24、电容C33、电阻R45、三极管Q8、电阻R46以及电容C32；
所述的备用电池B2的正极连接电阻R24的一端、负极与电容C33的一端连接电源地，电容C33的另一端同时连接电阻R24的另一端、三极管Q8的集电极和电阻R45的一端，电阻R45的另一端同时连接三极管Q8的基极和电阻R46的一端，电阻R46的另一端与电容C32的一端同时连接电源地，电容C32的另一端连接三极管Q8的发射极，且连接点作为RAM模块的备用电源。
2.根据权利要求1所述的具有保护RAM数据功能的电路，其特征在于，所述的信号保护电路包括：电阻R30、三极管Q4、电阻R9、电阻R44、三极管Q7、场效应管Q5、场效应管Q6、电阻R42及电阻R10；
所述电阻R30的一端连接主控制模块的控制IO信号输出端、另一端连接三极管Q4的基极，所述三极管Q4的发射集连接3.3V电源、集电极同时连接电阻R9的一端和电阻R44的一端，所述电阻R44的另一端连接三极管Q7的基极，所述三极管Q7的发射集与电阻R9的另一端连接电源地，三极管Q7的集电极同时连接场效应管Q5的栅极、场效应管Q6的栅极以及电阻R10的一端，场效应管Q5的源极用于接收来自主控制模块的CPLD的控制信号、漏极连接电阻R42的一端，并且同时作为RAM模块控制信号输出端，场效应管Q6的源极连接3.3V电源，场效应管Q6的漏极同时连接电阻R42的另一端和电阻R10的另一端，且连接点作为RAM模块的主电源。
3.根据权利要求1所述的具有保护RAM数据功能的电路，其特征在于，所述的电池充放限流电路还包括充电电路D4，所述备用电池B2为可充电电池，当RAM模块采用主电源供电时，所述的充电电路D4用于为所述备用电池B2充电。
4.根据权利要求3所述的具有保护RAM数据功能的电路，其特征在于，所述的充电电路D4由两个同向并联的二极管组成；
所述充电电路D4的阴极连接三极管Q8的集电极、阳极连接三极管Q8的发射极。
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