DE3416780C2

DE3416780C2 -

Info

Publication number: DE3416780C2
Application number: DE19843416780
Authority: DE
Inventors: Michael 8521 Bubenreuth De Jutz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-05-07
Filing date: 1984-05-07
Publication date: 1992-05-07
Also published as: DE3416780A1

Description

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 Betriebstem peratur. Ihr Nachteil besteht darin, daß die Entladekennlinie zunächst sehr flach verläuft, um dann bei Ende der Lebensdauer sehr plötzlich abzufallen. Durch die flach abfallende Entlade kennlinie ist eine Überwachung der Restkapazität 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 Steue rung benötigt werden. Im besonderen Maße trifft dies zu für sogenannte speicherprogrammierbare Steuerungen, bei denen ge wöhnlich eine Pufferung und Überwachung für die in den Speichern abgelegten Daten und Programme vorgenommen wird (vgl. z. B. Siemens-Zeitschrift Energietechnik 1980, Heft 5, S. 362 bis 363).

Aus der Zeitschrift Electronics vom 30.06.83, S. 147 bis 150, ist bekannt, einen flüchtigen Halbleiterspeicher mittels zweier parallelgeschalteter Lithiumbatterien zu puffern. Zur Puffe rung des Halbleiterspeichers wird dabei jeweils die Batterie mit der höheren Ausgangsspannung verwendet. Die Batterien wer den nur beim Einschalten einer externen Spannungsversorgung überprüft, wobei eine Fehlermeldung erfolgt, wenn eine der von den Batterien gelieferten Spannungen unter ein vorgegebenes Niveau abgesunken ist. Bei dieser Schaltung kann es geschehen, daß beide Batterien gleichzeitig entladen sind, so daß die Spannungspufferung zusammenbricht, obwohl bei der letzten Überprüfung beide Batterien als ordnungsgemäß funktionierend registriert wurden.

In der DE-OS 29 01 737 ist eine Schaltung beschrieben, bei der eine wiederaufladbare Batterie ständig von einer Haupt stromversorgung in geladenem Zustand gehalten wird, so daß die Pufferbatterie bei einem Ausfall der Hauptstromversor gung den zu betreibenden Energieverbraucher mit Strom ver sorgen kann. Die Pufferbatterie wird aber nicht überwacht.

Wie vorstehend erwähnt, ist infolge der relativ flachen Kenn linie bei manchen Batterien eine Überwachung nur sehr schwer durchzuführen. Eine Entladung der Batterie unter Berücksichti gung von Temperatur und Selbstentladung nachzubilden wäre zwar denkbar, erscheint aber relativ aufwendig.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine für Fälle der vorstehend genannten Art geeignete einfache Batterie pufferung und Batterieüberwachung für nicht wiederaufladbare Batterien, insbesondere für Lithium-Batterien, zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination fol gender Merkmale gelöst:

- mindestens eine erste und eine zweite Pufferbatterie gleicher Betriebsspannung sind jeweils über Halbleitergleichrichter unterschiedlichen Spannungsabfalls parallelgeschaltet und an den Halbleiterspeicher angeschlossen, so daß
- der Stromfluß aus der zweiten Batterie durch die Halbleiter gleichrichter so lange unterdrückt wird, bis die wirksame Spannung der ersten Batterie kleiner als die Spannung der zweiten Batterie ist,
- und ein Stromfluß aus der zweiten Batterie als Meldesignal für eine unzulässige Entladung der ersten Batterie dient.

Die Erfindung geht also davon aus, daß anstelle einer einzi gen Batterie nunmehr zwei kleinere Batterien eingesetzt wer den, 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. 5 Jahre - kein Netzausfall und damit auch keine Kapazitätsminderung der eigentlichen Pufferbatterie gegenüber der Ersatzbatterie eintritt, werden nach fünf Jahren beide Batterien den gleichen schlechten Zustand aufweisen. Diesem Fall kann vorgebeugt werden, indem man die Betriebspufferbatterie dauernd geringfügig ent lädt, um so zwangsweise nach gewisser Zeit ein Signal zum Batteriewechsel auszulösen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispiels sei die Erfindung näher beschrieben.

Der Halbleiterspeicher 1 wird im Normalfall über die Diode 2 aus dem Netz 3 gespeist. Zur Pufferung bei Netz ausfall sind zwei Lithium-Pufferbatterien 4 und 5 glei cher Betriebsspannung vorgesehen, die über Dioden 6 und 7 parallelgeschaltet und mit dem Halbleiterspeicher 1 verbunden sind. Im Normalbetrieb, wenn Netzspannung vor handen ist, sind durch die Dioden 6 und 7 beide Batte rien 4 und 5 gesperrt.

Fällt das Netz 3 aus, so speist normalerweise die Batte rie 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 Germaniumdiode 0,3 Volt. Ist die Schwellwertspan nung der zweiten Diode 7 höher gewählt, z. B. 0,7 Volt wie bei einer Siliziumdiode, 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 Jah ren ohne Netzausfall die Kapazität der Batterie 4 deut lich 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 zu sätzliche Spannungsabfall wird durch die Spannungsüber wachung 9 erfaßt und als Batteriefehler gemeldet, so daß rechtzeitig dann die Batterie 4 ausgetauscht wer den 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.

Claims

1. Batteriepufferung und Batterieüberwachung bei flüchtigen Halbleiterspeichern, bei der

- mindestens eine erste und eine zweite Pufferbatterie (4, 5) gleicher Betriebsspannung jeweils über Halbleitergleichrichter (6, 7) unterschiedlichen Spannungsabfalls parallelgeschaltet und an den Halbleiterspeicher (1) angeschlossen sind, so daß
- der Stromfluß aus der zweiten Batterie (5) durch die Halb leitergleichrichter (6, 7) so lange unterdrückt wird, bis die wirksame Spannung der ersten Batterie (4) kleiner als die Spannung der zweiten Batterie (5) ist,
- und ein Stromfluß aus der zweiten Batterie (5) als Melde signal für eine unzulässige Entladung der ersten Batterie (4) dient.

2. Batteriepufferung nach Anspruch 1, gekennzeich net durch eine hochohmige Dauerentladestrecke (8), die parallel zu der zu überwachenden Pufferbatterie (4) ge schaltet ist.

3. Batteriepufferung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfluß über eine Spannungsabsenkung der Pufferspannung am Halbleiterspeicher (1) erfaßbar ist.