DE102005061830B3 - Backup circuit, e.g. for consumer units like electronic memory elements and timers, has a transistor and a charge-coupled memory device to connect into a reference potential/voltage - Google Patents

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Abstract

A charge-coupled memory device (5) connects into a reference potential/voltage with a first connection and is joined up in circuit to a connection point (4) with a second connection between a current supply (1) and a consumer unit (2). There is a transistor (3) between the current supply and the connection point. The transistor's base electrode and emitter interconnect.

Description

Die Erfindung betrifft eine Backup-Schaltung, wenigstens einen Ladungsspeicher umfassend, der mit einem ersten Anschluss an ein Bezugspotenzial angeschlossen ist und mit einem zweiten Anschluss an einen Verbindungspunkt zwischen einer Stromversorgung und einer Verbrauchereinheit angeschaltet ist.The The invention relates to a backup circuit, at least one charge storage comprising, having a first connection to a reference potential is connected and with a second connection to a connection point connected between a power supply and a consumer unit is.

Backup-Schaltungen für Verbrauchereinheiten wie elektronische Speicherelemente, Zeitgeber und dergleichen sind allgemein bekannt und dienen als Überbrückungsversorgung bei Abschaltung oder bei Ausfällen der eigentlichen Stromversorgung. Derartige Schaltungen umfassen zumindest einen Ladungsspeicher, der als Batterien oder als Kondensatoren ausgebildet ist. Für Batterien sind solche Schaltungen bekannt, die eine Möglichkeit zur Wiederaufladung vorsehen, und solche, bei welchen nicht aufladbare Batterien zum Einsatz kommen.Backup circuits for consumer units such as electronic memory elements, timers and the like generally known and serve as a bridging supply at shutdown or in case of failure the actual power supply. Such circuits include at least one charge storage, as batteries or as capacitors is trained. For Batteries are known circuits that have a possibility to recharge, and those which are not rechargeable Batteries are used.

Die Ladungsspeicher sind an einen Verbindungspunkt zwischen der Stromversorgung und den zu versorgenden Verbrauchereinheiten angeschaltet. Aufladbare Ladungsspeicher werden in der Regel von der Stromversorgung über Vorwiderstände aufgeladen. Die JP 10257691 A beschreibt beispielsweise eine solche Schaltung, bei der ein Ladungsspeicher über einen Vorwiderstand von einer Stromversorgung oder einer Batterie aufgeladen wird. Fallen die Stromversorgung und die Batterie aus, versorgt der Ladungsspeicher die Verbrauchereinheit über eine parallel zum Vorwiderstand angeordnete Diode.The charge storage devices are connected to a connection point between the power supply and the consumer units to be supplied. Chargeable charge storage devices are usually charged by the power supply via series resistors. The JP 10257691 A describes, for example, such a circuit in which a charge storage is charged via a series resistor of a power supply or a battery. If the power supply and the battery fail, the charge storage unit supplies the consumer unit with a diode arranged in parallel with the series resistor.

Ebenso beschreibt die JP 2004159451 A eine Backup-Schaltung mit einem Kondensator als Ladungsspeicher, der über einen Vorwiderstand von einer Stromversorgung aufgeladen wird. Bei abgeschalteter Stromversorgung entlädt sich der Kondensator über eine parallel zum Vorwiderstand angeordnete Diode und versorgt so eine Verbrauchereinheit.Likewise describes the JP 2004159451 A a backup circuit with a capacitor as a charge storage, which is charged via a series resistor from a power supply. When the power supply is switched off, the capacitor discharges via a diode arranged parallel to the series resistor, thus supplying a load unit.

Nicht aufladbare Batterien sind über eine Diode an den Verbindungspunkt angeschaltet, wobei die Anode der Diode mit der Batterie verbunden ist. Der Stromfluss ist damit nur von der Batterie zum Verbindungspunkt möglich. Zwischen Verbindungspunkt und Stromversorgung ist in der Regel eine weitere Diode vorgesehen, die einen Stromfluss in Richtung Stromversorgung verhindert. Der JP10032941 A1 ist eine solche Backup Schaltung zu entnehmen, bei der eine Batterie als Ladungsträger zum Einsatz kommt.Non-rechargeable batteries are connected via a diode to the connection point, with the anode of the diode connected to the battery. The current flow is thus only possible from the battery to the connection point. Between connection point and power supply, a further diode is usually provided, which prevents a flow of current in the direction of the power supply. Of the JP10032941 A1 shows such a backup circuit, in which a battery is used as a charge carrier.

Nach dem Stand der Technik sind auch Backup-Schaltungen bekannt, die sowohl einen Kondensator als auch eine Batterie beinhalten. Die JP 10051978 A1 beschreibt eine solche Schaltung, wobei mittels dreier Dioden verhindert wird, dass Strom aus den Ladungsspeichern zurück zur Stromversorgung fließt.Also known in the art are backup circuits that include both a capacitor and a battery. The JP 10051978 A1 describes such a circuit, wherein by means of three diodes prevents current from flowing from the charge storage back to the power supply.

Diese aus dem Stand der Technik bekannten Backup-Schaltungen sind meist für Verbrauchereinheiten mit sehr geringer Stromaufnahme vorgesehen, so dass in der Regel die Kapazität eines Kondensators ausreicht, um die Verbrauchereinheiten über längere Zeit hinweg zu versorgen. Bei abgeschalteter oder ausgefallener Stromversorgung wird ein Stromfluss vom Ladungsspeicher zurück in die Stromversorgung nach dem Stand der Technik durch eine Diode verhindert. Die Funktion einer Diode kann gemäß Elektor, Heft Nov./Dez. 1970, S. 450, „Transistor als Diode" auch ein Transistor übernehmen, bei welchem Basis und Kollektor verbunden sind. Die Verwendung eines Transistors mit Basis-Kollektor-Verbindung als Diode ist auch aus der DE 196 40 272 C2 bekannt.These known from the prior art backup circuits are usually provided for consumer units with very low power consumption, so that in general, the capacity of a capacitor is sufficient to supply the consumer units over a long period of time. When the power supply is off or failed, current flow from the charge storage back to the prior art power supply is prevented by a diode. The function of a diode can according to Elektor, Issue Nov./Dez. 1970, p 450, "transistor as a diode" also take over a transistor in which base and collector are connected .. The use of a transistor with base-collector connection as a diode is also from the DE 196 40 272 C2 known.

Aber auch in Sperrrichtung fließt ein Leckstrom durch die Diode oder einen als Transistor verwendete Diode, wodurch die für die Verbrauchereinheiten zur Verfügung stehende Ladung im Ladungsspeicher reduziert wird. Die Versorgungszeit der Backup Schaltung wird dadurch beeinträchtigt.But also flows in the reverse direction a leakage current through the diode or a transistor used as a transistor Diode, causing the for the load units available charge in the charge storage is reduced. The supply time of the backup circuit is thereby impaired.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Backup-Schaltung anzugeben.task the invention is opposite one state the art improved backup circuit.

Erfindungsgemäß geschieht dies durch eine Backup-Schaltung der eingangs genannten Art, wobei zwischen der Stromversorgung und dem Verbindungspunkt ein Transistor vorgesehen ist und wobei Basis und Emitter des Transistors miteinander verbunden sind.According to the invention happens this by a backup circuit of the type mentioned, wherein between the power supply and the connection point a transistor is provided and wherein the base and emitter of the transistor with each other are connected.

Durch den so geschalteten Transistor wird verhindert, dass sich der Ladungsspeicher in die Stromversorgung entlädt. Der Vorteil dieser Lösung gegenüber einer bekannten Lösung mit einer Diode besteht darin, dass keine Mehrkosten entstehen und der Leckstrom, der in einer Backup-Phase zurück in die Stromversorgung fließt, auf etwa ein Zehntel eines Dioden-Leckstroms reduziert wird. Damit steht im Ladungsspeicher mehr elektrische Energie zur Versorgung einer Verbrauchereinheit zur Verfügung. Das verlängert entweder die Backup-Dauer oder schafft die Möglichkeit, den Ladungsspeicher kleiner zu dimensionieren.By The so-connected transistor prevents the charge storage discharges into the power supply. The advantage of this solution over one known solution with a diode is that there are no additional costs and the Leakage, which flows back into the power supply in a backup phase on about one tenth of a diode leakage current is reduced. This is in the charge storage more electrical Energy for supplying a consumer unit available. The extended either the backup duration or creates the possibility of the charge storage smaller dimension.

Vorteilhaft ist die Ausbildung des wenigstens einen Ladungsspeichers als Kondensator, wobei vorzugsweise so genannte Supercap-Kondensatoren zum Einsatz kommen. Es handelt sich dabei um zuverlässige Bauteile mit hohen Kapazitäten.Advantageous is the formation of the at least one charge store as a capacitor, wherein preferably so-called supercapacitors are used come. These are reliable components with high capacities.

Dabei ist es günstig, wenn dem Kondensator ein Widerstand vorgeschaltet ist. Damit kann in einfacher Weise der Kondensatorstrom begrenzt werden.It is advantageous if the capacitor is preceded by a resistor. This can be in sim cher way the capacitor current can be limited.

Für Verbrauchereinheiten mit höherer Stromaufnahme oder längeren Backupzeiten ist es vorteilhaft, wenn der wenigstens eine Ladungsspeicher als Batterie ausgebildet ist. Diese sind in der Regel billiger als Kondensatoren mit hohen Kapazitäten.For consumer units with higher Current consumption or longer Backup times, it is advantageous if the at least one charge storage is designed as a battery. These are usually cheaper than Capacitors with high capacities.

Auch bei Batterien ist es günstig, diesen einen Widerstand vorzuschalten und so den Strom zu begrenzen.Also with batteries it is favorable, to connect this one resistor and thus to limit the current.

Für nicht aufladbare Batterien ist es zudem günstig, wenn der Batterie eine Diode vorgeschaltet ist und wenn die Anode der Diode mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist. Damit wird verhindert, dass von der Stromversorgung Strom zur Batterie fließt.For not rechargeable batteries, it is also beneficial if the battery Diode is connected upstream and if the anode of the diode with the positive pole of the Battery is connected. This will prevent from the power supply Power to the battery flows.

Eine vorteilhafte Ausprägung der Erfindung sieht des Weiteren vor, dass ein Ladungsspeicher als Kondensator und ein Ladungsspeicher als Batterie ausgebildet ist. Dabei können dem Kondensator und der Batterie jeweils ein Widerstand vorgeschaltet und eine nicht aufladbare Batterie mit einer Diode geschützt sein. Eine derartige Schaltung ist für Anwendungen günstig, die in der Regel kurze Ausfallszeiten aufweisen, wobei aber auch lange Ausfalls- oder Abschaltzeiten nicht ausgeschlossen werden können. Während kurzer Ausfallszeiten wird dann die Stromversorgung der Verbrauchereinheiten über den Kondensator abgedeckt, ohne die Batterie zu belasten. Nur bei langen Ausfallszeiten entlädt sich auch die Batterie zur Versorgung der Verbrauchereinheiten. Der Kondensator kann dabei kleiner und somit kostengünstiger als bei einer reinen Kondensator-Lösung dimensioniert werden. Gegenüber der reinen Batterie-Lösung verlängert sich die Lebensdauer der Batterie, da diese nicht durch oftmalige kurze Backup-Zeiten belastet wird.A advantageous expression The invention further provides that a charge storage device as a capacitor and a charge storage is formed as a battery. It can the Capacitor and the battery upstream of a resistor and a non-rechargeable battery with a diode protected. Such a circuit is for Applications cheap, which generally have short downtimes, but also long failure or shutdown times can not be excluded can. During a short time Downtime is then the power supply to the consumer units over the Capacitor covered without loading the battery. Only at long Shutdown times unloads also the battery to supply the consumer units. Of the Capacitor can be smaller and thus cheaper than a pure Capacitor solution be dimensioned. Across from the pure battery solution extended the life of the battery, since these are not frequent short backup times is charged.

Eine derartige Schaltung ist aber auch dann vorteilhaft, wenn bei einer Anwendung lange Backup-Zeiten den Einsatz einer leistungsstarken Batterie erforderlich machen und wenn die Versorgung der Verbrauchereinheiten während eines Batteriewechsels mittels Kondensator aufrecht bleiben soll.A Such a circuit is also advantageous if at a Application long backup times the use of a powerful Require battery and if the supply of the consumer units while a battery change by means of capacitor should remain upright.

Günstig sind solche Backup Schaltungen für Verbrauchereinheiten, die einen Speicher und/oder einen Zeitgeber umfassen, da derartige Bauelemente in der Regel geringe Stromaufnahmen aufweisen.Are cheap such backup circuits for consumer units, which include a memory and / or a timer, as such Components usually have low power consumption.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:The Invention will now be described by way of example with reference to FIG to the attached figure explained. In a schematic representation:

1: Backup Schaltung mit Kondensator 1 : Backup circuit with capacitor

2: Backup Schaltung mit Batterie 2 : Backup circuit with battery

3: Backup Schaltung mit Kondensator und Batterie 3 : Backup circuit with capacitor and battery

Die in 1 dargestellte Anordnung umfasst eine Stromversorgung 1, die über einen bipolaren Transistor 3 mit einer Verbrauchereinheit 2 verbunden ist. Der bipolare Transistor 3 ist dabei beispielhaft als NPN-Transistor ausgebildet, wobei der Emitter mit der Stromversorgung 1 und der Kollektor mit der Verbrauchereinheit 2 verbunden ist. Die Basis des NPN-Transistors ist mit dem Emitter verbunden.In the 1 illustrated arrangement includes a power supply 1 that has a bipolar transistor 3 with a consumer unit 2 connected is. The bipolar transistor 3 is exemplified as NPN transistor, the emitter with the power supply 1 and the collector with the consumer unit 2 connected is. The base of the NPN transistor is connected to the emitter.

Zwischen dem Transistor 3 und der Verbrauchereinheit 2 ist am Verbindungspunkt 4 ein Kondensator 5 mit einem Widerstand 6 angeschaltet. Der vor dem Kondensator 5 angeordnete Widerstand 6 ist dabei optional und dient zur Begrenzung des Kondensatorstromes. Der zweite Anschluss des Kondensators 5 ist mit einem Bezugspotenzial verbunden, an das auch die Stromversorgung 1 und die Verbrauchereinheit 2 angeschaltet sind. Der Kondensator 5 ist beispielsweise ein so genannter Supercap-Kondensator mit hoher Kapazität (z.B. 1Farad).Between the transistor 3 and the consumer unit 2 is at the connection point 4 a capacitor 5 with a resistance 6 turned on. The front of the condenser 5 arranged resistance 6 is optional and serves to limit the capacitor current. The second connection of the capacitor 5 is connected to a reference potential, which also includes the power supply 1 and the consumer unit 2 are turned on. The capacitor 5 is for example a so-called supercap capacitor with high capacity (eg 1Farad).

In einer Einspeisephase ist die Stromversorgung 1 mit beispielsweise 5V eingeschaltet. Diese Spannung liegt an der Basis des Transistors 3 an, sodass dieser leitend wird. Es fließt Strom von der Stromversorgung 1 über den Transistor 3 zur Verbrauchereinheit 2 und über den optionalen Widerstand 6 in den Kondensator 5, der somit aufgeladen wird.In a feed phase is the power supply 1 switched on with, for example, 5V. This voltage is at the base of the transistor 3 so that it becomes conductive. It flows electricity from the power supply 1 over the transistor 3 to the consumer unit 2 and about the optional resistor 6 in the condenser 5 which is thus charged.

Bei einem Ausfall der Stromversorgung beginnt die Backup-Phase. An der Basis des Transistors 3 liegt keine Spannung mehr an und der Transistor 3 sperrt, sodass bis auf einen minimalen Leckstrom kein Strom vom Kondensator 5 in Richtung Stromversorgung 1 und sonstiger mit der Stromversorgung 1 verbundener Schaltungseinheiten fließen kann. Die Verbrauchereinheit 2 wird vom Kondensator 5 versorgt.In the event of a power failure, the backup phase begins. At the base of the transistor 3 There is no voltage and the transistor 3 blocks, so that, except for a minimum leakage current no current from the capacitor 5 towards the power supply 1 and others with the power supply 1 connected circuit units can flow. The consumer unit 2 is from the capacitor 5 provided.

Der Kondensator 5 kann bei dieser Schaltung auch durch eine aufladbare Batterie ersetzt werden. Der Widerstand 6 ist dann so dimensioniert, dass der maximal zulässige Ladestrom der Batterie nicht überschritten wird.The capacitor 5 can also be replaced by a rechargeable battery in this circuit. The resistance 6 is then dimensioned so that the maximum permissible charging current of the battery is not exceeded.

Die in 2 dargestellte Schaltung entspricht im Wesentlichen jener in 1. Anstelle eines NPN-Transistors ist hier ein wirkungsgleicher PNP-Transistor angeordnet und anstelle eines Kondensators ist eine nicht aufladbare Batterie 7 an den Verbindungspunkt 4 angeschaltet. Beim PNP-Transistor ist der Kollektor mit der Stromversorgung 1 und der Emitter mit der Verbrauchereinheit 2 verbunden. Die Basis ist wieder mit dem Emitter verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt 4 und der Batterie 7 ist eine Diode 8 angeordnet, wobei die Anode der Diode 8 mit der Batterie 7 verbunden ist.In the 2 The circuit shown essentially corresponds to that in FIG 1 , Instead of an NPN transistor, a PNP transistor of the same type is arranged here, and instead of a capacitor, a non-rechargeable battery is used 7 to the connection point 4 turned on. The PNP transistor is the collector with the power supply 1 and the emitter with the consumer unit 2 connected. The base is again connected to the emitter. Zwi the connection point 4 and the battery 7 is a diode 8th arranged, wherein the anode of the diode 8th with the battery 7 connected is.

Die Stromversorgung 1 versorgt im eingeschalteten Zustand über den leitenden Transistor 3 die Verbrauchereinheit 2. Die Diode 8 verhindert, dass Strom zur Batterie 7 fließt. In einer Backup-Phase sperrt der Transistor 3 und die Batterie 7 versorgt die Verbrauchereinheit 2 in Durchlassrichtung der Diode 8.The power supply 1 powered in the on state via the conductive transistor 3 the consumer unit 2 , The diode 8th prevents power to the battery 7 flows. In a backup phase, the transistor blocks 3 and the battery 7 supplies the consumer unit 2 in the forward direction of the diode 8th ,

In 3 ist eine Schaltung mit einer Batterie 7 und einem Kondensator 5 als Ladungsspeicher dargestellt. Dabei sind beide Ladungsspeicher 5, 7 an Verbindungspunkte 4 zwischen der Stromversorgung 1 und der Verbrauchereinheit 2 angeschaltet. Vor dem Kondensator 5 ist günstigerweise ein Widerstand 6 und vor der Batterie 7 eine Diode 8 angeordnet. Für eine aufladbare Batterie 7 ist statt der Diode 8 ein Widerstand zur Ladestrombegrenzung vorzusehen. Am Ausgang der Stromversorgung 1 ist wieder ein Transistor 3 (beispielhaft als bipolarer NPN-Transistor ausgebildet) angeordnet, der bei abgeschalteter oder ausgefallener Stromversorgung sperrt.In 3 is a circuit with a battery 7 and a capacitor 5 shown as a charge storage. Both are charge storage 5 . 7 at connection points 4 between the power supply 1 and the consumer unit 2 turned on. In front of the condenser 5 is conveniently a resistor 6 and in front of the battery 7 a diode 8th arranged. For a rechargeable battery 7 is instead of the diode 8th to provide a resistor for charging current limiting. At the output of the power supply 1 is again a transistor 3 (designed as an example bipolar NPN transistor) arranged that locks when switched off or failed power supply.

Der Kondensator 5 kann entweder von der Stromversorgung 1 und der Batterie 7 oder nur von der Stromversorgung 1 aufgeladen werden. Im letzteren Fall ist zwischen den beiden Verbindungspunkten 4, an denen die Ladungsspeicher 5 und 7 angeschaltet sind, eine zusätzliche Diode 9 angeordnet, die eine Entladung der Batterie 7 in den Kondensator 8 verhindert.The capacitor 5 can either from the power supply 1 and the battery 7 or only from the power supply 1 to be charged. In the latter case is between the two connection points 4 at which the charge storage 5 and 7 are turned on, an additional diode 9 arranged, which is a discharge of the battery 7 in the condenser 8th prevented.

Als Verbrauchereinheit 2 können ein oder mehrere Bauelemente vorgesehen sein, beispielsweise Speicherelemente (RAM) oder ein Zeitgeber, auch Real Time Clock (RTC) genannt.As a consumer unit 2 For example, one or more components may be provided, for example memory elements (RAM) or a timer, also called Real Time Clock (RTC).

Claims (8)

Backup-Schaltung, wenigstens einen Ladungsspeicher (5, 7) umfassend, der mit einem ersten Anschluss an ein Bezugspotenzial angeschlossen ist und mit einem zweiten Anschluss an einen Verbindungspunkt (4) zwischen einer Stromversorgung (1) und einer Verbrauchereinheit (2) angeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Stromversorgung (1) und dem Verbindungspunkt (4) ein Transistor (3) vorgesehen ist und dass Basis und Emitter des Transistors (3) miteinander verbunden sind.Backup circuit, at least one charge storage ( 5 . 7 ) connected to a first connection to a reference potential and having a second connection to a connection point ( 4 ) between a power supply ( 1 ) and a consumer unit ( 2 ), characterized in that between the power supply ( 1 ) and the connection point ( 4 ) a transistor ( 3 ) and that the base and emitter of the transistor ( 3 ) are interconnected. Backup-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ladungsspeicher als Kondensator (5) ausgebildet ist.Backup circuit according to Claim 1, characterized in that the at least one charge store is used as a capacitor ( 5 ) is trained. Backup-Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kondensator (5) ein Widerstand (6) vorgeschaltet ist.Backup circuit according to claim 2, characterized in that the capacitor ( 5 ) a resistor ( 6 ) is connected upstream. Backup Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ladungsspeicher als Batterie (7) ausgebildet ist.Backup circuit according to claim 1, characterized in that the at least one charge store as a battery ( 7 ) is trained. Backup Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterie (7) ein Widerstand (6) vorgeschaltet ist.Backup circuit according to claim 4, characterized in that the battery ( 7 ) a resistor ( 6 ) is connected upstream. Backup Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Batterie (10) eine Diode (8) vorgeschaltet ist und dass die Anode der Diode (8) mit dem Pluspol der Batterie (7) verbunden ist.Backup circuit according to claim 4 or 5, characterized in that the battery ( 10 ) a diode ( 8th ) is connected upstream and that the anode of the diode ( 8th ) with the positive pole of the battery ( 7 ) connected is. Backup-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladungsspeicher als Kondensator (5) und ein Ladungsspeicher als Batterie (10) ausgebildet ist.Backup circuit according to claim 1, characterized in that a charge store as capacitor ( 5 ) and a charge storage as a battery ( 10 ) is trained. Backup Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrauchereinheit (2) einen Speicher und/oder einen Zeitgeber umfasst.Backup circuit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the consumer unit ( 2 ) comprises a memory and / or a timer.
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