DE3441761A1 - Arrangement for the standby power supply of semiconductor memories - Google Patents
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Abstract
Description
Anordnung zur Notstromversorgung von HalbleiterspeichernArrangement for the emergency power supply of semiconductor memories
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Notstromversorgung von Halbleiterspeichern, die bei Ausfall der von der Netzspannung gewonnenen Betriebsspannung von einer Batterie mit einem für die Aufrechterhaltung des Speicherinhalts erforderlichen Strom versorgt werden.The invention relates to an arrangement for emergency power supply of semiconductor memories, which in the event of failure of the operating voltage obtained from the mains voltage from a battery with one required to maintain the memory contents Be supplied with electricity.
Eine derartige Anordnung ist bereits bekannt (DE-OS 24 22 285).Such an arrangement is already known (DE-OS 24 22 285).
Bei dieser Anordnung sind ein Notstromregler für den Halbleiterspeicher sowie eine Entkopplungsdiode in Sperrichtung des Notstroms zwischen Akkumulator und Treiberstufe und eine weitere Entkopplungsdiode in Sperrichtung des Notstroms zwischen Akkumulator und Masse vorgesehen.In this arrangement there is an emergency power regulator for the semiconductor memory and a decoupling diode in the reverse direction of the emergency power between the accumulator and driver stage and a further decoupling diode in the reverse direction of the emergency power provided between the accumulator and ground.
Es ist auch eine Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Notstromversorgung von Halbleiterspeichern bekannt, die einen zur Betriebsspannungsquelle parallel geschalteten Akkumulator enthält. Der Akkumulator speist die Halbleiterspeichermatrix, wenn die Betriebsspannung ausfällt. Die gespeicherten Daten bleiben daher erhalten. Bei länger andauerndem Ausfall der Versorgungsspannung kann infolge der Entladung des Akkumulators die Versorgungsspannung für die Halbleitermatrix so weit absinken, daß die gespeicherten Daten teilweise oder ganz verlorengehen (Zeitschrift "ELECTRONICS", May 8, 1972, S. 102, 103).It is also a circuit arrangement for an uninterruptible emergency power supply known from semiconductor memories, which have a parallel to the operating voltage source contains switched accumulator. The accumulator feeds the semiconductor memory matrix, if the operating voltage fails. The saved data are therefore retained. If the supply voltage fails for a longer period of time, the discharge of the accumulator the supply voltage for the semiconductor matrix drop so far, that the stored data will be partially or completely lost (magazine "ELECTRONICS", May 8, 1972, pp. 102, 103).
Bekannt ist ferner ein gegen Spannungsausfall gesichertes Speichersystem, bei dem die Netzspannung durch eine Schaltung überwacht wird. Bei den Speichern handelt es sich um Flipflops, deren Ein- und Ausgänge über Dioden mit dem Ausgang der Überwachungsschaltung verbunden sind, die bei vorhandener Netzspannung die Flipflops mit einer Betriebsspannung versorgt. Unterschreitet die Netzspannung einen vorgegebenen Pegel, dann gibt die überwachungsschaltung an ihrem Ausgang Massepotential ab, durch das die Ein-und Ausgänge der Flipflops über die in Sperrichtung gepolten Dioden gegen die Ein- und Ausgabe von Signalen gesperrt werden. Zugleich übernimmt eine Batterie die Spannungsversorgung für die Flipflops.A storage system that is protected against power failure is also known, in which the mains voltage is monitored by a circuit. In the stores it concerns flip-flops whose inputs and outputs are connected to the output via diodes the monitoring circuit are connected, the flip-flops when the mains voltage is present supplied with an operating voltage. If the mains voltage falls below a specified value Level, then the monitoring circuit emits ground potential at its output the inputs and outputs of the flip-flops via the reverse-biased diodes locked against the input and output of signals. At the same time one takes over Battery provides the power supply for the flip-flops.
Diese Batterie ist durch eine in Sperrichtung gepolte Diode gegen die Stromentnahme in Richtung des Ausgangs der Spannungsüberwachungsschaltung gesichert (DE-OS 24 15 029).This battery is opposed by a reverse-biased diode the current consumption in the direction of the output of the voltage monitoring circuit secured (DE-OS 24 15 029).
Schließlich ist ein in MOS-Technik ausgebildeter Speicher bekannt, dessen Daten bei Netzausfall gesichert werden. Es handelt sich um einen dynamisch arbeitenden MOS-Speicher, dessen Versorgungsspannung von einem Impulsgenerator erzeugt wird, der durch eine Notstrombatterie gepuffert ist. Die Notstrombatterie, die eine um 3 Volt niedrigere Ausgangsspannung als die Betriebsspannung abgibt, wird durch in Sperrichtung gepolte Dioden bei vorhandener Betriebsspannung gesperrt (Electronik 1972, H. 9, S. 295, 296, 297).Finally, a memory designed in MOS technology is known, whose data is backed up in the event of a power failure. It is dynamic working MOS memory, the supply voltage of which is generated by a pulse generator which is buffered by an emergency battery. The backup battery, the one by 3 volts lower output voltage than the operating voltage Diodes polarized in reverse direction blocked when operating voltage is present (electronics 1972, H. 9, pp. 295, 296, 297).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß einerseits eine längere Notstromversorgung möglich ist und andererseits lange vor Erschöpfung der Versorgungskapazität eine Warnmeldung hervorgerufen wird.The invention is based on the object of an arrangement of the above described genus in such a way that on the one hand a longer emergency power supply is possible and, on the other hand, long before the supply capacity is exhausted Warning message is generated.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Entfällt die von der Netzspannung gewonnene Betriebsspannung, dann übernimmt die erste Batterie die Notstromversorgung, die sich je nach dem Stronverbrauch des Halbieiterspeichers und der espazitQt der Batterie uber Tage, Wochen oder Monate einziehen kann. Wenn aie Batterie erschöpft ist, übernimmt die zwei te batterie die Notstromversorgung. Durch entsprechende Bemessung der weiteren Batterie kann die Notstromversorgung um Tage, Wochen oder Monate verlängert werden. Zugleich wird gemeldet, daß die erste Batterie erschöpft ist und mit der Erschöpfung der weiteren Batterie, d. h. dem Verlust der gespeicherten Daten,zu rechnen ist.The object is achieved according to the invention by those described in claim 1 Measures resolved. If the operating voltage obtained from the mains voltage does not apply, Then the first battery takes over the emergency power supply, which depends on the electricity consumption the semi-conductor storage and the capacity of the battery over days, weeks or months can move in. When the battery is exhausted, the second battery takes over the emergency power supply. By appropriately dimensioning the further Battery, the emergency power supply can be extended by days, weeks or months. At the same time it is reported that the first battery is exhausted and with the exhaustion the other battery, d. H. the loss of the stored data is to be expected.
Die im Anspruch 1 erläuterte Anordnung eignet sich insbesondere für mit Halbleiterspeichern ausgerüstete Geräte, deren Daten auch bei sehr langer Unterbrechung der Netzspannungszufuhr erhalten bleiben sollen. Es kann sich um industrielle Steuer- und Regelgeräte handeln, die im Rahmen eines Fertigungs- oder überwachungsprozesses eingesetzt werden, der beispielsweise durch Abschaltung der Netzspannung unterbrochen und durch Einschaltung der Netzspannung wieder in dem Stadium in Betrieb genommen werden kann, das zum Zeitpunkt der Abschaltung vorhanden war. Derartige Prozesse werden z. B.The arrangement explained in claim 1 is particularly suitable for Devices equipped with semiconductor memories, their data even after a very long interruption the mains voltage supply should be maintained. It can be industrial tax and control devices that are part of a manufacturing or monitoring process are used, which is interrupted, for example, by switching off the mains voltage and put into operation again by switching on the mains voltage that was present at the time of shutdown. Such processes are z. B.
nach Ablauf der täglichen oder wöchentlichen Arbeitszeit durch Abschalten der Netzspannung stillgesetzt. Es kann aber auch vorkommen, daß eine Stillsetzung wegen Betriebsferien oder anderweitiger Ursachen erfolgt. Mit der im Anspruch 1 beschriebenen Anordnung läßt sich ein solcher relativ langer Zeitraum ohne Verlust des Inhalts des Halbleiterspeichers überbrücken, so daß eine Wiederaufnahme des Prozesses unter den zum Zeitpunkt der Unterbrechung vorhandenen Bedingungen möglich ist. Da nach der Erschöpfung der ersten Batterie eine Warnung erzeugt wird, kann die erste Batterie ausgewechselt werden, um die mögliche Notstromversorgungszeit zu verlängern. Für eine Batterie bestimmter Kapazität ist im allgemeinen die Zeitdauer bekannt, in der die in einem vorgegebenen Halbleiterspeicher enthaltenen Daten aufrechterhalten werden können. Falls bei Auftreten der Warnmeldung die Zeit bis zur Wiederaufnahme des unterbrochenen oder noch zu unterbrechenden Prozesses kürzer als die mit der Batterie überbrückbare Zeitdauer ist, kann mit dem Ersatz oder mit den: Aufladen der Batterien bis zur Wiederaufnahme des Prozesses gewartet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Batterie über eine Diode und die weitere Batterie über zwei in Reihe geschaltete Dioden mit dem Speisespannungsanschluß des Halbleiterspeichers verbunden, wobei zweckmäßigerweise ein Komparator eingangsseitig an die erste Batterie und an die gemeinsame berbindungstelle der beiden in Reihe gelegten Dioden angeschlossen ist. Die weitere Batterie speist infolge der beiden in Reihe geschalteten Dioden so lange keinen Strom in den Halbleiterspeicher ein, bis die Spannung der ersten Batterie auf einen niedrigen Wert abgesunken ist, der um die Schwellenspannungen einen der beiden in Reihe geschalteten Dioden kleiner als die Spannung der weiteren Batterie ist.at the end of the daily or weekly working hours by switching off the mains voltage shut down. But it can also happen that a shutdown takes place due to company holidays or other causes. With the claim 1 described arrangement can be such a relatively long period of time without loss of the contents of the semiconductor memory, so that a resumption of the Process under the conditions existing at the time of the interruption is. Since a warning is generated after the first battery is depleted, can the first battery to be changed to the possible emergency power supply time to extend. For a battery of a certain capacity, the time is generally known in which the data contained in a predetermined semiconductor memory is maintained can be. If, when the warning message occurs, the time to resume of the interrupted or still to be interrupted process is shorter than that of the Battery can be bridged with replacement or with: Charging wait until the process resumes. With a preferred Embodiment is the first battery via a diode and the further battery Via two series-connected diodes with the supply voltage connection of the semiconductor memory connected, a comparator expediently on the input side to the first battery and connected to the common connection point of the two diodes laid in series is. The other battery feeds as a result of the two series-connected diodes so long no current into the semiconductor memory until the voltage of the first battery has dropped to a low value around the threshold voltages one of the two diodes connected in series is smaller than the voltage of the others Battery is.
Vorzugsweise sind die Dioden Schottky-Dioden. Schottky-Dioden haben kleine Schwellenspannungen. Die Nennspannungen der Batterien können daher niedriger gewählt werden. Wenn die Batteriespannung entsprechend hoch bzw. die Schwelle der Datenerhaltungsspannung niedrig ist, können normale Dioden verwendet werden, die einen geringen Sperrstrom haben. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Batterien Lithium-Zellen, wobei hochohmige Widerstände jeweils parallel zu den Anschlüssen der ersten Batterie und parallel zu der Reihenschaltung der zweiten Batterie und einer Diode gelegt sind. Die hochohmigen Widerstände verhindern, daß die Sperrströme der Dioden mit zu den Speiseströmen entgegengesetzter Polarität über die Lithium-Zellen fließen und diese beschädigen. Außerdem ergibt sich ein definiertes Potential zwischen den beiden Dioden zur Meldung, daß die erste Batterie leer ist.Preferably the diodes are Schottky diodes. Have Schottky diodes small threshold voltages. The nominal voltages of the batteries can therefore be lower to get voted. If the battery voltage is correspondingly high or the threshold of Data retention voltage is low, normal diodes can be used that have a low reverse current. In another preferred embodiment are the batteries are lithium cells, with high-value resistors each parallel to the Connections of the first battery and parallel to the series connection of the second Battery and a diode are placed. The high resistance prevent that the reverse currents of the diodes with opposite polarity to the supply currents flow over the lithium cells and damage them. It also results in a defined potential between the two diodes to signal that the first battery is empty.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben.The invention is illustrated below with reference to a drawing Embodiment explained in more detail, from which further features and advantages result.
Es zeigen Fig. 1 ein Schaltbild einer Anordnung zur Notstromversorgung von Halbleiterspeichern, Fig. 2 ein Diagramm des zeitlichen Verlaufs der bei Notstromversorgung des Halbleiterspeichers am Speisespannungsanschluß auftretenden Spannungen.1 shows a circuit diagram of an arrangement for emergency power supply of semiconductor memories, FIG. 2 shows a diagram of the time course of the emergency power supply of the semiconductor memory occurring at the supply voltage connection.
Ein C-MOS-Halbleiterspeicher 1 ist mit seinem Speisespannungsanschluß 2 an den Ausgang eines Netzgeräts 3 angeschlossen, dessen Eingang 4 von der Netzspannung beaufschlagt ist. Zur Notstromversorgung des Halbleiterspeichers 1 ist eine erste Batterie 5 vorgesehen, die über eine Diode 6 mit dem Speisespannungsanschluß 2 verbunden ist. Die Diode 6 ist in Bezug auf die Batterie 5 in Durchlaßrichtung gepolt. Eine weitere Batterie 7 ist über zwei in Reihe geschaltete Dioden 8, 9 ebenfalls mit dem Speisespannungsanschluß 2 verbunden. Die Dioden 8, 9 sind bezüglich der Batterie 7 in Durchlaßrichtung gepolt. Bei den Batterien 5, 7 handelt es sich vorzugsweise um Lithium-Zellen. Die Dioden 6, 8, 9 sind-zweckmäßigerweise Schottky-Dioden.A C-MOS semiconductor memory 1 is connected to its supply voltage connection 2 connected to the output of a power supply unit 3, its input 4 from the mains voltage is applied. A first is for the emergency power supply of the semiconductor memory 1 Battery 5 provided, which via a diode 6 to the supply voltage connection 2 is connected. The diode 6 is in the forward direction with respect to the battery 5 polarized. Another battery 7 is also connected via two series-connected diodes 8, 9 connected to the supply voltage connection 2. The diodes 8, 9 are with respect to Battery 7 polarized in the forward direction. The batteries 5, 7 are preferably to lithium cells. The diodes 6, 8, 9 are expediently Schottky diodes.
Parallel zu der Batterie 5 ist ein Widerstand 10 angeordnet.A resistor 10 is arranged parallel to the battery 5.
Ein weiterer Widerstand 11 ist parallel zu der Reihenschaltung der Batterie 7 und der Diode 8 angeordnet. Ein Komparator 12 ist mit seinem nichtinvertierenden Eingang an den positiven Pol der Batterie und mit seinem invertierenden Eingang an die gemeinsame Verbindungsstelle der Dioden 8, 9 angeschlossen. Ein weiterer Komparator 13 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang an den Speisespannungsanschluß 2 und mit dem invertierenden Eingang an den Pol 14 einer Referenzspannungsquelle gelegt, deren Spannung gleich der unteren Schwellenspannung ist, unterhalb der die gespeicherten Daten des Halbleiterspeichers verlorengehen.Another resistor 11 is parallel to the series circuit of Battery 7 and the diode 8 arranged. A comparator 12 is non-inverting with its Input to the positive pole of the battery and to its inverting input connected to the common junction of the diodes 8, 9. Another Comparator 13 is connected to the non-inverting input on the supply voltage connection 2 and with the inverting input to the pole 14 of a reference voltage source placed, the voltage of which is equal to the lower threshold voltage, below which the Stored data of the semiconductor memory are lost.
Wenn Netzspannung vorhanden ist, speist das Netzgerät 3 eine Gleichspannung von z. B. + 5 V in den Speisespannungsanschluß 2 ein. Fällt die Netzspannung aus, dann fließt ein Strom von der Batterie 5 über die Diode 6 in den Speisespannungsanschluß 2. Die Batterie 5 hat z. B. 3,6 V Ausgangsspannung. An der Diode 6 tritt ein Spannungsabfall von etwa 0,3 V auf, so daß der Speisespannungsanschluß 2 mit 3,3 V beaufschlagt wird. Die Batterie 7 hat ebenfalls eine Ausgangsspannung von 3,6 V. Auf Grund der Summe der Schleusenspannungen der beiden Dioden 8, 9 von 0,6 V fließt so lange kein Strom über die Dioden 8, 9, wie die Spannung am Speisespannungsanschluß 3,3 V beträgt.When mains voltage is present, the power supply unit 3 feeds a direct voltage from Z. B. + 5 V in the supply voltage connection 2 a. If the mains voltage fails, a current then flows from the battery 5 via the diode 6 into the supply voltage connection 2. The battery 5 has z. B. 3.6 V output voltage. A voltage drop occurs at diode 6 of about 0.3 V, so that the supply voltage connection 2 has 3.3 V applied to it will. The battery 7 also has an output voltage of 3.6 V. Due to the The sum of the lock voltages of the two diodes 8, 9 of 0.6 V does not flow for as long Current through the diodes 8, 9, as the voltage at the supply voltage connection is 3.3V.
Lithium-Zellen halten ihre Ausgangsspannung nahezu während der gesamten Entladung auf einem gleichbleibenden Wert. Erst kurz vor Erschöpfung der Batterie sinkt die Ausgangsspannung stark ab und geht danach in kurzer Zeit auf den Wert Null zurück. Nach einer Unterbrechung der Netzspannung zum Zeitpunkt t steht am Speisespannungsanschluß 2 daher eine Spannung von 3,3 V an, bis zum Zeitpunkt t1 die Erschöpfung der Batterie 5 einsetzt. Dies macht sich durch einen starken Abfall der Ausgangsspannung der Batterie 5 bemerkbar. Bei dem Zeitabschnitt t0 bis t1 kann es sich, je nach der Kapazität der Batterie 5 und dem Stromverbrauch des Halbleiterspeichers 1 um mehrere Wochen bzw. Monate handeln. Während dieser Zeit ist bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung noch keine Meldung notwendig.Lithium cells keep their output voltage almost the whole time Discharge at a constant value. Only shortly before the battery is exhausted the output voltage drops sharply and then goes in a short time back to the value zero. After an interruption in the mains voltage at the time t there is therefore a voltage of 3.3 V at the supply voltage connection 2 up to the point in time t1 the exhaustion of the battery 5 begins. This makes up for a strong Drop in the output voltage of the battery 5 noticeable. At the time period t0 to t1, depending on the capacity of the battery 5 and the power consumption of the Acting semiconductor memory 1 to several weeks or months. During this time In the case of the arrangement shown in FIG. 1, no message is yet necessary.
Wenn die Spannung am Speisespannungsanschluß 2 auf 2,9 V zurückgegangen ist, speist die Batterie 7 Strom über die Dioden 8, 9 in den Halbleiterspeicher 1 ein. Auf Grund der Erschöpfung der Batterie 5 sinkt die Spannung am nichtinvertierenden Eingang des Komparators 12 unter die Spannung am invertierenden Eingang ab. Der Komparator 12 wechselt daher sein Ausgangssignal, was als Warnung für die Notstromversorgung mit der weiteren Batterie 7 optisch und/oder akustisch gemeldet werden kann.When the voltage at supply voltage connection 2 has decreased to 2.9 V. is, the battery 7 feeds current through the diodes 8, 9 in the semiconductor memory 1 a. Due to the exhaustion of the battery 5, the voltage on the non-inverting device drops Input of the comparator 12 below the voltage at the inverting input. Of the Comparator 12 therefore changes its output signal, which acts as a warning for the emergency power supply can be reported optically and / or acoustically with the further battery 7.
Die Kapazität der weiteren Batterie 7 ist beispielsweise unter Abstimmung auf den für die Aufrechterhaltung der gespeicherten Daten notwendigen Stromverbrauch des Halbleiterspeichers 1 so bemessen, daß die Daten bis zum Zeitpunkt t2 , d. h. etwa bis zu einem weiteren Monat, gespeichert werden können. Damit lassen sich Betriebsurlaubszeiten oder auf anderweitigen Gründen beruhende Stillegungen überbrücken.The capacity of the further battery 7 is, for example, under coordination on the power consumption necessary to maintain the stored data of the semiconductor memory 1 is dimensioned so that the data up to the time t2, i. H. can be stored for up to a further month. This allows company vacation times or bridge shutdowns for other reasons.
An Stelle von Lithium-Zellen können auch Nickel-Cadmium-Akkumulatoren verwendet werden, wobei eine entsprechende Ladeschaltung vorzusehen ist, die sicherstellt, daß vor der Einschaltung der Ladeströme eine eventuell vorhandene Warnungsmeldung erfasst wird.Nickel-cadmium batteries can also be used in place of lithium cells be used, whereby a corresponding charging circuit is to be provided, which ensures that a warning message may be present before the charging currents are switched on is captured.
Die beiden Widerstände 10 und 11, die etwa 1 MR aufweisen, verhindern, daß in die Batterien 5, 7 Ströme entgegen der Richtung der Speiseströme für den Halbleiterspeicher 1 fließen. Die Widerstände 10 und 11 leiten z. B. die in Sperrichtung der Dioden 6 und 9 fließenden Ströme ab.The two resistors 10 and 11, which have about 1 MR, prevent that in the batteries 5, 7 currents opposite to the direction of the feed currents for the semiconductor memory 1 flow. The resistors 10 and 11 conduct z. B. the reverse direction of the diodes 6 and 9 flowing streams from.
Der Komparator 13 überwacht die Spannung am Speisespannungsanschluß 2 auf eine für die Aufrechterhaltung der Daten im Halbleiterspeicher notwendige untere Schwelle, die z. B. bei 2,2 V liegt.The comparator 13 monitors the voltage at the supply voltage connection 2 to one necessary for maintaining the data in the semiconductor memory lower threshold, the z. B. 2.2V.
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Claims (8)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19843441761 DE3441761A1 (en) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | Arrangement for the standby power supply of semiconductor memories |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19843441761 DE3441761A1 (en) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | Arrangement for the standby power supply of semiconductor memories |
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DE3441761A1 true DE3441761A1 (en) | 1986-05-15 |
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ID=6250374
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DE19843441761 Granted DE3441761A1 (en) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | Arrangement for the standby power supply of semiconductor memories |
Country Status (1)
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Owner name: AEG SCHNEIDER AUTOMATION GMBH, 63500 SELIGENSTADT, |
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