DE10228688A1 - Circuit arrangement for buffered voltage supply to a memory chip with an earthed voltage limiting element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur gepufferten Spannungsversorgung für Speichermodule nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Solche Schaltungsanordnungen kommen zum Einsatz, wenn Speichermodule auch nach dem Abschalten der regulären Spannungsversorgung ihren Inhalt nicht verlieren sollen.The invention relates to a circuit arrangement for buffered power supply for memory modules according to the generic term 1. Such circuit arrangements are used if memory modules even after switching off the regular power supply should not lose their content.
In vielen Bereichen der Technik sind elektronische Schaltungen üblich, die Daten in digitaler Form verarbeiten. Hierzu ist die Speicherung der Daten in Speichermodulen eine wichtige Aufgabe. Es sind dazu verschiedenste Speichermodule bekannt. Sogenannte Flash-Speicher behalten ihren Inhalt, auch wenn sie mit keinerlei Betriebsspannung versorgt werden. Dieser Speichertyp ist aber relativ langsam und teuer, so daß sich dessen Einsatz nicht immer als die günstigste Lösung erweist. Speichermodule vom Typ DRAM (Dynamic Raudom Access Memory) benötigen jederzeit die volle Betriebsspannung, da der Inhalt der Speicherzellen in kurzen Intervallen ausgelesen und neu eingeschrieben werden muß. Solche Speichermodule vom Typ DRAM eigenen sich nicht, um ein Gerät in einen stromsparenden Modus zu versetzen, in dem gespeicherte Daten erhalten bleiben.Are in many areas of technology electronic circuits common, process the data in digital form. This is the storage of data in memory modules is an important task. It's about it various memory modules known. So-called flash memory keep their content even if they are not powered by any voltage be supplied. However, this type of storage is relatively slow and expensive, so that its use does not always prove to be the cheapest solution. memory modules DRAM (Dynamic Raudom Access Memory) need the full operating voltage at all times, since the contents of the memory cells are read out at short intervals and must be re-registered. Such memory modules from Type DRAM are not suitable to put a device in a power saving mode to move, in which stored data are preserved.
Eine weitere Alternative stellen Speichermodule vom Typ SRAM (Static Random Access Memory) dar. Bei diesen Speichermodulen entfällt die Notwendigkeit zum Auffrischen der Speicherzellen. Zum Erhalt des Speicherinhalts genügt ein Spannungsniveau, das etwas unter dem des zum regulären Betrieb des Speichermoduls notwendigen Spannungsniveaus liegt. Zum Erhalt der Daten ist außerdem nur ein geringer Strom nötig, so daß sich beispielsweise über eine Batterie der Erhalt der Daten sicherstellen läßt, wenn die reguläre Spannungsversorgung abgeschaltet wird.Provide another alternative Memory modules of the type SRAM (Static Random Access Memory) these memory modules are omitted the need to refresh the memory cells. To receive of the memory content is sufficient a voltage level that is slightly below that of regular operation necessary voltage level of the memory module. To receive the data is also only a little current needed so that for example about a battery ensures the preservation of the data if the regular Power supply is switched off.
Als Beispiel sei ein SRAM Speichermodul der Firma Samsung genannt, das unter der Typenbezeichnung K6F80161J6B angeboten wird. Zum Betrieb dieses Speichermoduls ist ein Spannungsbereich von 2.7 V bis 3.3 V spezifiziert, bei einem maximalen Betriebsstrom von 28 mA. Für den sogenannten Data Retention Mode, also zum Erhalt der Daten, kann die Betriebsspannung bis auf 1.5 V absinken, so daß hier ein Bereich von 1.5 V bis 3.3 V erlaubt ist. Der Strom beträgt im Data Retention Mode typischerweise 0.5 μA, maximal 6 μA. Es läßt sich also mit einer geeigneten Batterie ein Erhalt der Daten im Speichermodul erreichen, auch wenn die reguläre Spannungsversorgung nicht zur Verfügung steht.An example is an SRAM memory module Company called Samsung, under the type designation K6F80161J6B is offered. There is a voltage range for operating this memory module specified from 2.7 V to 3.3 V at a maximum operating current of 28 mA. For the so-called data retention mode, i.e. to preserve the data the operating voltage drop to 1.5 V, so that here Range from 1.5 V to 3.3 V is allowed. The current is in data Retention mode typically 0.5 μA, maximum 6 μA. It can be So with a suitable battery, the data in the memory module is retained achieve even if the regular Power supply is not available.
Es sind bereits Schaltungen bekannt,
die diese Aufgabe erfüllen.
So zeigt die
Nachteilig an dieser Schaltung ist aber, daß die Batterie ein zum Speichermodul passendes Spannungsniveau abgeben muß. Batterien (oder andere zur Pufferung eingesetzte Spannungsversorgungen wie z.B. Kondensatoren) mit einem Spannungsniveau oberhalb des zur Versorgung des Speichermoduls zulässigen Bereiches können nicht eingesetzt werden, da sonst eine Zerstörung des Speichermoduls droht.The disadvantage of this circuit is but that the Release the battery to a voltage level that matches the memory module got to. batteries (or other power supplies used for buffering such as e.g. Capacitors) with a voltage level above that for supply of the memory module Area not be used, otherwise the memory module could be destroyed.
Da es aber Speichermodule mit unterschiedlichen Spezifikationen für die Spannungsversorgung gibt, die es bereits notwendig machen, für den Betrieb der Speichermodule unterschiedliche reguläre Spannungsversorgungen mit Spannungsniveaus von z.B. 3 V und 5 V vorzuhalten, macht es eine Schaltung nach dem Stand der Technik notwendig, auch zur Pufterung unterschiedliche Systeme, z.B. mit unterschiedlichen Batterien einzusetzen. Dies wirkt sich besonders dann Nachteilig aus, wenn ein komplexeres System aus verschiedenen modularen Karten mit unterschiedlichen Baugruppen zusammengesetzt wird, und auf den Karten jeweils unterschiedliche Typen von Speichermodulen eingesetzt werden. Karten mit Speichermodulen in 3 V – Technik können nach dem Stand der Technik nicht mit der Pufferbatterie versorgt werden, die für die Karten in 5 V – Technik vorgesehen sind.But since there are memory modules with different Specifications for the power supply that already makes it necessary for operation the memory modules with different regular power supplies Voltage levels of e.g. Holding 3 V and 5 V makes it one State-of-the-art circuit necessary, also for buffering different systems, e.g. use with different batteries. This is particularly disadvantageous if a more complex one System of different modular cards with different ones Assemblies is assembled, and different on the cards Types of memory modules can be used. Cards with memory modules in 3 V technology can not supplied with the backup battery according to the prior art be the for the cards are provided in 5 V technology are.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der eine gepufferte Spannungsversorgung für Speichermodule möglich ist, wobei für Speichermodule mit unterschiedlichen Spezifikationen bezüglich der Versorgungsspannung eine zusätzliche Spannungsversorgung genügt.It is therefore an object of the invention specify a circuit arrangement with which a buffered voltage supply is possible for memory modules, being for Memory modules with different specifications regarding the Supply voltage an additional Power supply is sufficient.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen, die in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind.This task is solved by a device with the features of claim 1. Advantageous embodiments result from the features listed in the claims dependent on claim 1.
Es wird vorgeschlagen, die oben beschriebe Schaltung zur gepufferten Spannungsversorgung eines Speichermoduls zu ergänzen durch ein spannungsbegrenzendes Element, das die Spannung zwischen Widerstand und zweiter Diode, deren Reihenschaltung die zusätzliche Spannungsversorgung mit dem Speichermodul verbindet, gegenüber dem Erdpotential begrenzt.It is suggested that described above Circuit for the buffered voltage supply of a memory module to be supplemented by a voltage-limiting element which limits the voltage between the resistor and the second diode, whose series connection connects the additional voltage supply to the memory module, in relation to the ground potential.
So kann bei richtiger Auslegung der Schaltungsanordnung auch ein Speichermodul in 3 V Technik mit einer zusätzlichen Spannungsversorgung mit einem Spannungsniveau von 5 V versorgt werden. Das Vorsehen eigener zusätzlicher Spannungsversorgungen kann vermieden werden.With the correct design the Circuit arrangement also a memory module in 3 V technology with a additional Power supply can be supplied with a voltage level of 5 V. Providing your own additional Power supplies can be avoided.
Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Figuren. Dabei zeigtOther advantages and details of the present invention result from the following description a preferred embodiment based on the figures. It shows
In
In
Die beiden Dioden D1 und D2 blocken die beiden Spannungsversorgungen B1 und B2 voneinander ab. So verhindert D2 eine unzulässige Aufladung der zusätzlichen Spannungsversorgung B2, bei der es sich üblicherweise um eine Batterie handelt, die nicht aufgeladen werden darf. Fällt die reguläre Spannungsversorgung B1 aus und geht deren Spannungsniveau U1 daher gegen Erdpotential, so verhindert D1, daß von der zusätzlichen Spannungsversorgung B2 ein Strom über R und D2 Richtung Erdpotential fließt.The two diodes D1 and D2 block the two power supplies B1 and B2 differ from each other. So prevented D2 an impermissible Charging the additional Power supply B2, which is usually a battery acts that must not be charged. The regular power supply drops B1 goes out and therefore their voltage level U1 goes against earth potential, D1 prevents the additional Power supply B2 a current via R and D2 towards earth potential flows.
Um nun zu ermöglichen, daß ein Speichermodul in 3 V – Technik auch mit einer zusätzlichen Spannungsversorgung B2 auf höherem Spannungsniveau U2 (beispielsweise 5 V) versorgt werden kann, wird eine Zener – Diode D3 in Sperrichtung vom Verbindungspunkt zwischen R und D2 zum Erdpotential geschaltet. Zener – Dioden eignen sich hier besonders gut, da diese für einen Betrieb in Sperrichtung gedacht sind und mit einer großen Bandbreite bzgl. ihrer Durchbruchsspannung angeboten werden.In order to enable a memory module in 3 V technology also with an additional power supply B2 on higher Voltage level U2 (for example 5 V) can be supplied a zener diode D3 in the reverse direction from the connection point between R and D2 to earth potential connected. Zener diodes are particularly suitable here, since they are for reverse operation are thought and with a big one Bandwidth with respect to their breakdown voltage are offered.
Die Durchbruchspannung der D3 begrenzt in der vorliegenden Schaltungsanordnung im wesentlichen die Spannung, die von der zusätzlichen Spannungsversorgung B2 an das Speichermodul M im Batteriebetrieb angelegt wird. Im Normalbetrieb verhindert die D2, daß z.B. bei einem Spannungsniveau U1 von ca. 3V ein Strom von B1 über D3 fließen kann, die eine Durchbruchspannung von ebenfalls 3V aufweist.The breakdown voltage of the D3 is limited in the present circuit arrangement essentially the voltage, that of the additional Power supply B2 to the memory module M in battery operation is created. In normal operation, the D2 prevents e.g. at a voltage level U1 of approx. 3V a current of B1 can flow via D3, which also has a breakdown voltage of 3V.
Geht man nämlich von einem Speichermodul M mit einem zulässigen Spannungsbereich von 2.7 V bis 3.3 V aus, wird man eine Zener – Diode D3 wählen, die eine Durchbruchspannung bei 3 V aufweist, etwa aus der Familie BZV55 der Firma Philips. Berücksichtigt man den Temperaturkoeffizient dieser speziellen Zener – Diode D3 und einen gewünschten Temperaturbereich der Anwendung (0°C–70°C), so ergibt sich für R ein Widerstand von ca. 0.4 kΩ, wenn die zusätzliche Spannungsversorgung B2 ein Spannungsniveau U2 von 5 V liefert. D3 begrenzt dieses Spannungsniveau U2 dann auf einen für das Speichermodul M zulässigen und unschädlichen Wert. Der Spannungsabfall an R spielt keine Rolle, da Ströme lediglich im Bereich von wenigen μA zum Speichermodul M fließen.If you start from a memory module M with a permissible Voltage range from 2.7 V to 3.3 V, you become a Zener diode Choose D3, which has a breakdown voltage at 3 V, for example from the family BZV55 from Philips. Considered the temperature coefficient of this special Zener diode D3 and a desired temperature range the application (0 ° C – 70 ° C) for R a resistance of approx. 0.4 kΩ, if the additional Power supply B2 provides a voltage level U2 of 5 V. D3 then limits this voltage level U2 to one for the memory module M allowed and harmless Value. The voltage drop across R is irrelevant since currents are only in the range of a few μA flow to the memory module M.
Die gezeigte Schaltungsanordnung ist auch sehr tolerant gegenüber Schwankungen im Spannungsniveau U2 der zusätzlichen Spannungsquelle B2. Besteht diese beispielsweise aus einer durch einen Kondensator gepufferten 5 V – Spannung, so wird sich der Kondensator etwa nach Ausfall der Netzspannung entladen und damit das Spannungsniveau U2 senken. Unterschreitet U2 dabei die Durchbruchspannung der D3, so wird diese wirkungslos. Da die Durchbruchspannung aber für den spezifizierten Bereich des Speichermoduls ausgelegt ist, spielt dies keine Rolle mehr.The circuit arrangement shown is also very tolerant of it Fluctuations in the voltage level U2 of the additional voltage source B2. If this consists, for example, of a buffered by a capacitor 5 V - voltage, So the capacitor will turn around after a power failure discharge and thus lower the voltage level U2. falls below U2 the breakdown voltage of the D3, so this is ineffective. There the breakdown voltage but for The specified area of the memory module is designed, this plays no longer matter.
Dank der beschriebenen Schaltungsanordnung kann das Speichermodul M seinen Speicherinhalt im Data Retention Mode behalten, auch wenn das Spannungsniveau U2 der zusätzlichen Spannungsversorgung B2 von 5 V auf unter 2 V abfällt. Dabei wird verhindert, daß ein Spannungsniveau U2 oberhalb des für das Speichermodul M spezifizierten Bereichs das Speichermodul zerstört.Thanks to the circuit arrangement described can the memory module M its memory content in data retention Keep fashion, even if the voltage level U2 of the additional Power supply B2 drops from 5 V to below 2 V. This prevents the existence Voltage level U2 above the range specified for the memory module M. the memory module destroyed.
In komplexeren Systemen können, wie
es schematisch in
Ein Beispiel für ein solches komplexes System stellt eine Numerische Steuerung für eine Werkzeugmaschine dar, in der unterschiedlichste funktionelle Einheiten wie Stromregler, Lageregler oder auch Bedieneinheiten Speicherbausteine M unterschiedlicher Spezifikation für die Versorgungsspannung aufweisen können. Dank der beschriebenen Schaltung genügt in einem solchen System eine einzige zusätzliche Spannungsversorgung B2 mit einem Spannungsniveau U2, das ausreichend ist auch für die Speichermodule M mit der höchsten benötigten Versorgungsspannung. Speichermodule M, für die dieses Spannungsniveau U2 oberhalb des spezifizierten Bereiches liegt, werden dank der oben beschriebenen Schaltung nicht beschädigt.An example of such a complex system represents a numerical control for a machine tool, in the most diverse functional units such as current regulators, Position controller or control units memory modules M different Specification for can have the supply voltage. Thanks to the circuit described enough a single additional power supply in such a system B2 with a voltage level U2, which is also sufficient for the memory modules M with the highest required supply voltage. Memory modules M, for that this voltage level U2 above the specified range is not damaged thanks to the circuit described above.
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