DE3416780A1

DE3416780A1 - Batteriepufferung und batterieueberwachung bei fluechtigen halbleiterspeichern

Info

Publication number: DE3416780A1
Application number: DE19843416780
Authority: DE
Inventors: Michael 8521 Bubenreuth Jutz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-05-07
Filing date: 1984-05-07
Publication date: 1985-11-07
Also published as: DE3416780C2

Description

Batteriepufferung und Batterieüberwachung bei flüch-
tigen Halbleiterspeichern Die Erfindung bezieht sich auf eine Batteriepufferung und Batterieüberwachung bei flüchtigen Halbleiterspeichern.
Zur Pufferung von flüchtigen Halbleiterspeichern (RAM-Speichern) werden heute in verstärktem Maße Lithiumbatterien eingesetzt. Diese bieten gegenüber herkömmlichen Zellen den Vorteil einer relativ großen Kapazität und höherer zulässiger Betriebstemperatur. Ihr Nachteil besteht darin, daß die Entladekennlinie zunächst sehr flach verläuft, um dann bei Ende der Lebensdauer sehr plötzlich abzufallen. Durch die flach abfallende Entladekennlinie ist eine Überwachung der Restkapazi tät über die Batteriespannung schwer möglich. Es gibt Jedoch viele Fälle, in denen ein rechtzeitiger Hinweis auf einen bevorstehenden Batterieausfall gegeben werden muß, z.B. wenn in einem solchen Fall ein Programm oder Daten verloren gehen, die für eine Steuerung benötigt werden. Im besonderen Maße trifft dies zu für sogenannte speicherprogrammierbare Steuerungen, bei denen gewöhnlich eine Pufferung und Uberwachung für die in den Speichern abgelegten Daten und Programme vorgenommen wird (vgl. z.B. Siemens-Zeitschrift Energietechnik 1980, Heft 5, Seiten 362 bis 363).
Wie vorstehend erwähnt, ist in Folge der relativ flachen Kennlinie bei manchen Batterien eine Uberwachung nur sehr schwer durchzuführen. Eine Entladung der Batterie unter Berücksichtigung von Temperatur und Selbstentladung nachzubilden, wäre zwar denkbar, aber erscheint relativ aufwendig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine für Fälle der vorstehend genannten Art geeignete einfache Batteriepufferung und Batterieüberwachung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst: a) es sind mindestens eine erste und eine zweite Pufferbatterie an den Halbleiterspeicher angeschlossen, b) der Stromfluß aus der zweiten Batterie wird durch Halbleitergleichrichter solange unterdrückt, bis die wirksame Spannung der ersten Batterie kleiner als die Spannung der zweiten Batterie ist und c) ein Stromfluß aus der zweiten Batterie dient als Melde signal für eine unzulässige Entladung der ersten Batterie.
Die Erfindung geht also davon aus, daß anstelle einer einzigen Batterie nunmehr zwei kleinere Batterien eingesetzt werden, die nacheinander durch eine zweckmäßige Diodenschaltung zum Einsatz kommen. Die Entladung der ersten Batterie, der eigentlichen Betriebspufferbatterie, kann leicht über den Stromfluß der zweiten Batterie erfaßt werden. Die zweite Batterie steht dann mit ausreichenden Reserven zur Verfügung, bis die erste Batterie ausgewechselt ist. Für den Fall, daß während der möglichen Lebensdauer der Batterien - ca. fünf Jahre - kein Netzausfall und damit auch keine Kapazitätsainderung der eigentlichen Pufferbatterie gegenüber der Ersatzbatterie eintritt, werden nach fünf Jahren beide Batterien den gleichen schlechten Zustand aufweisen. Dieses Fall kann vorgebeugt werden, indem man die Betriebspufferbatterie dauernd geringfügig entlädt, um so zwangsweise nach gewisser Zeit ein Signal zum Batteriewechsel außzuldsen.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels sei die Erfindung näher beschrieben.
Der Halbleiterspeicher 1 wird im Normalfall über die Diode 2 aus des Netz 3 gespeist. Zur Pufferung bei Netzausfall sind zwei Lithium-Ptifferbatterien 4 und 5 gleicher Betriebsspannung vorgesehen, die ueber Dioden 6 und 7 parallelgeschaltet und mit dem Halbleiterspeicher 1 verbunden sind. Im Normalbetrieb, wenn Netzspannung vorhanden ist, sind durch die Dioden 6 und 7 beide Batterien 4 und 5 gesperrt.
Fällt das Netz 3 aus, so speist normalerweise die Batterie 4 den Halbleiterspeicher 1 mit einer Spannung, die gegenüber der Betriebsspannung um den Spannungsabfall an der Diode 6 vermindert ist. Dieser beträgt z.B. bei einer Germanlumdiode 0,3 Volt. Ist die Schwellwertspan nung der zweiten Diode 7 höher gewählt, z.B. 0,7 Volt wie bei einer Siliziuediode, so sperrt diese Diode 7 und die Batteriepufferung des Halbleiterspeichers 1 wird bei Netzausfall allein durch die Batterie 4 vorgenommen.
Die Batterie 4 wird außerdem noch permanent über einen parallelgeschalteten hochohmigen Widerstand 8 mit einem Strom entladen, der ihre Kapazität pro Jahr um etwa 10% vermindert. Damit wird erreicht, daß nach mehreren Jahren ohne Netzausfall die Kapazität der Batterie 4 deutlich geringer als die Kapazität der Batterie 5 ist, so daß bei Ausfall der Batterie 4 noch eine ausreichende Kapazität in der Batterie 5 vorhanden ist. Fällt dann schließlich die Batterie 4 aus, so wird die Versorgung des Halbleiterspeichers 1 unterbrechungsfrei durch die Batterie 5 über die Diode 7 übernommen. Infolge der höheren Durchlaßspannung von z.B. 0,8 Volt an dieser Diode 7 aus z.B. Silizium, fällt auch die Spannung am Halbleiterspeicher 1 um weitere 0,4 Volt ab. Dieser zusätzliche Spannungsabfall wird durch die Spannungsüberwachung 9 erfaßt und als Batteriefehler gemeldet, so daß rechtzeitig dann die Batterie 4 ausgetauscht werden kann.
Die gesamte vorstehend erwähnte Einrichtung ist relativ einfach aufgebaut, sichert aber gleichzeitig immer eine ausreichende Kapazität zur elektrischen Pufferung des Halbleiterspeichers 1 bei Netzausfall.
4 Patentansprüche 1 Figur - Leerseite-

Claims

PatentansprEche Cl. Batteriepufferung und Batterietiberwachung bei flüchtigen Haibleiterspeichern, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) es sind mindestens eine erste und eine zweite Pufferbatterie (4, 5) an den Halbleiterspeicher angeschlossen, b) der Stromfluß aus der zweiten Batterie (5) wird durch Haibleitergleichrichter (6, 7) solange unterdrUckt, bis die wirksame Spannung der ersten Batterie (4) kleiner als die Spannung der zweiten Batterie (5) ist und c) ein Stromfluß aus der zweiten Batterie (5) dient als Meldesignal für eine unzulässige Entladung der ersten Batterie (4).
2. Batteriepufferung nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h folgendes Merkmal: es sind mindestens zwei Pufferbatterien gleicher Betriebsspannung vorgesehen, die über Halbleitergleichrichter unterschiedlichen Spannungsabfalls parallelgeschaltet und an den Halbleiterspeicher angeschlossen sind.
3. Batteriepufferung nach Anspruch 1, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h eine hochohmige Dauerentladestrecke (8), die parallel zu der zu Uberwachenden Pufferbatterie (4) geschaltet ist.
4. Batteriepufferung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stromfluß über eine Spannungsabsenkung der Pufferspannung am Halbleiterspeicher (1) erfaßbar ist.