JP2008310718A - Instantaneous power failure protecting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体集積回路において電源電圧が瞬間的に遮断された場合に備えてデータを保持する電源瞬停保護回路に関するものである。 The present invention relates to a power supply instantaneous power failure protection circuit that holds data in preparation for a case where a power supply voltage is momentarily cut off in a semiconductor integrated circuit.
従来、マイクロコンピュータ等の半導体集積回路において、電源電圧が瞬間的に遮断された場合に備えてデータを保護する場合には、保護したいデータを磁気ディスク装置やEEPROM(電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリ)等の不揮発性メモリに格納するようにしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor integrated circuit such as a microcomputer, when data is to be protected in case the power supply voltage is momentarily cut off, the data to be protected is stored in a magnetic disk device or an EEPROM (electrically rewritable read only). The data is stored in a non-volatile memory such as a memory.
なお、上記特許文献1には、電源電圧を監視して瞬停を検出し、その瞬停時間が予め設定した時間よりも短いときにはモータを停止させないようにした、デジタル型モータ用保護制御装置が記載されている。
しかしながら、従来の不揮発性メモリに保護したいデータを格納する場合、回路規模が大きくなるので大量のデータを保護する場合には適しているが、保護する必要のあるデータが少量の場合は、コストが大きくなるという課題があった。 However, storing data to be protected in a conventional nonvolatile memory is suitable for protecting a large amount of data because the circuit scale becomes large. However, if a small amount of data needs to be protected, the cost is low. There was a problem of becoming larger.
本発明は、少量のデータを電源瞬停に備えて記憶する簡単な回路構成の電源瞬停保護回路を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an instantaneous power failure protection circuit having a simple circuit configuration for storing a small amount of data in preparation for an instantaneous power failure.
本発明の電源瞬停保護回路は、電源電位と第1の内部ノードの間に接続された第1の抵抗と、前記第1の内部ノードと接地電位の間に接続された第1のキャパシタと、前記電源電位と第2の内部ノードの間に接続された第2の抵抗と、前記第2の内部ノードと前記接地電位の間に接続された第2のキャパシタと、前記第1の内部ノードから電源が供給され、保護対象のデータ信号をクロック信号に同期して保持すると共に、リセット信号が与えられたときには保持したデータをリセットするデータ保持手段と、前記第1の内部ノードから電源が供給され、前記第2の内部ノードが所定の電位以下に低下したときに前記リセット信号を出力するリセット手段とを備え、前記第1の抵抗及びキャパシタによる時定数を、前記第2の抵抗及びキャパシタによる時定数よりも大きく設定したことを特徴としている。 The instantaneous power failure protection circuit of the present invention includes a first resistor connected between a power supply potential and a first internal node, and a first capacitor connected between the first internal node and a ground potential. A second resistor connected between the power supply potential and the second internal node; a second capacitor connected between the second internal node and the ground potential; and the first internal node From the first internal node, and holds the data signal to be protected in synchronization with the clock signal and resets the held data when a reset signal is applied. And a reset means for outputting the reset signal when the second internal node drops below a predetermined potential, and the time constant of the first resistor and capacitor is set to the second resistor and capacitor. It is characterized in that set larger than the time constant by capacitor.
本発明では、第1の抵抗と第1のキャパシタで構成される積分回路で生成される第1の内部ノードの電圧を電源とするデータ保持手段によって、保護対象のデータ信号を保持するようにしている。これにより、簡単な回路構成で、少量のデータを電源瞬停に備えて記憶することができるという効果がある。 In the present invention, the data signal to be protected is held by the data holding means using the voltage of the first internal node generated by the integrating circuit formed of the first resistor and the first capacitor as the power source. Yes. Accordingly, there is an effect that a small amount of data can be stored in preparation for an instantaneous power failure with a simple circuit configuration.
この発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、次の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。但し、図面は、もっぱら解説のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。 The above and other objects and novel features of the present invention will become more fully apparent when the following description of the preferred embodiment is read in conjunction with the accompanying drawings. However, the drawings are for explanation only, and do not limit the scope of the present invention.
図1は、本発明の実施例1を示す電源瞬停保護回路の構成図である。
この電源瞬停保護回路は、電源電位VDDと接地電位GNDの間に直列に接続された2組の抵抗1とキャパシタ2、及び抵抗3とキャパシタ4を有している。ここで、抵抗1とキャパシタ2による積分回路の時定数は、抵抗3とキャパシタ4による積分回路の時定数よりも大きく設定されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an instantaneous power failure protection
This instantaneous power failure protection circuit has two sets of a
抵抗1とキャパシタ2の接続点であるノードN1から、D型フリップフロップ(以下、「FF」という)5とバッファ6に電源が供給されるようになっている。このFF5の入力端子Dには、電源瞬停時に保護する必要のあるデータ信号DIが与えられ、クロック端子Cにはクロック信号CKが与えられるようになっている。また、FF5のリセット端子Rには、バッファ6の出力信号が与えられている。なお、バッファ6は、CMOSインバータを2段縦続接続したもので、その入力側は、抵抗3とキャパシタ4の接続点であるノードN2に接続されている。
Power is supplied to a D-type flip-flop (hereinafter referred to as “FF”) 5 and a
更に、FF5の出力端子Qにはバッファ7が接続され、このバッファ7の出力側から保護されたデータ信号DOが出力されるようになっている。なお、バッファ7の電源は、電源電位VDDから直接供給されている。
Further, a
図2は、図1の動作を示す信号波形図である。以下、この図2を参照しつつ、図1の動作を説明する。 FIG. 2 is a signal waveform diagram showing the operation of FIG. The operation of FIG. 1 will be described below with reference to FIG.
電源電位VDDが安定して所定の電圧(例えば、5V)に維持されているとき、ノードN1の電位V1は、電源電位から抵抗1に流れるFF5とバッファ6の動作電流による電圧降下を差し引いたものとなる。抵抗1の抵抗値が比較的小さく設定してあれば、FF5とバッファ6に流れる動作電流は僅かであるので、電位V1は電源電位VDDにほぼ等しくなる。また、ノードN2の電位V2は、電源電位VDDとなる。
When the power supply potential VDD is stably maintained at a predetermined voltage (for example, 5 V), the potential V1 of the node N1 is obtained by subtracting the voltage drop due to the operating current of the
この状態では、FF5とバッファ6の電源端子にほぼ電源電位VDDに等しい電位V1が供給されるので、これらのFF5とバッファ6は、正常な動作を行う。これにより、バッファ6からFF5のリセット端子Rに与えられる信号はレベル“H”となり、このFF5は、クロック信号CKの立ち上がりのタイミング毎にデータ信号DIを取り込み、出力端子Qから出力する。FF5から出力された信号は、バッファ7を介してデータ信号DOが出力される。従って、データ信号DIは、クロック信号CKでタイミング調整され、データ信号DOとして出力される。
In this state, since the potential V1 substantially equal to the power supply potential VDD is supplied to the power supply terminals of the FF5 and the
次に、図2に示すように、時刻t=20μsの時点で電源が遮断されると、バッファ7への電源供給は停止されるので、このバッファ7から出力されるデータ信号DOは、FF5の出力信号に拘らず、直ちにレベル“L”となる。
Next, as shown in FIG. 2, when the power is cut off at the time t = 20 μs, the power supply to the
一方、キャパシタ2に充電されていた電荷は、FF5とバッファ6の電源として供給されると共に、抵抗1を介して電源側に放電される。これにより、ノードN1の電位V1は、ほぼ電源電位VDDから徐々に低下する。また、キャパシタ4に充電されていた電荷は、抵抗3を介して電源側に放電される。
On the other hand, the electric charge charged in the
抵抗1(及びFF5とバッファ6)とキャパシタ2による積分回路の時定数は、抵抗3とキャパシタ4による積分回路の時定数よりも大きく設定されているので、ノードN1の電位V1は、ノードN2の電位V2よりもゆっくりと低下する。
Since the time constant of the integrating circuit composed of the resistor 1 (and the
ここで、図2(a)における時刻t=130μsに示すように、電位V1がFF5とバッファ6を動作させるに十分な電圧で、かつ、電位V2がバッファ6の閾値電圧を下回らない間に電源電位VDDが復旧すると、このFF5にはデータ信号DIが保持されているので、バッファ7から電源の瞬停前と同じデータ信号DOが出力される。
Here, as shown at time t = 130 μs in FIG. 2A, the power supply is supplied while the potential V1 is a voltage sufficient to operate the
これに対し、電源瞬停時間が長くなると、図2(b)における時刻t=200μsに示すように、電位V2がバッファ6の閾値電圧以下に低下する。この結果、バッファ6の出力信号は“L”となり、FF5がリセットされる。従って、時刻t=200μsで電源電位VDDが復旧すると、FF5はリセットされているので、バッファ7から出力されるデータ信号DOは、電源瞬停前のデータ信号DIに拘らず、リセットされて“L”となる。
On the other hand, when the power supply instantaneous interruption time becomes longer, the potential V2 drops below the threshold voltage of the
以上のように、この実施例1の電源瞬停保護回路は、電源電位VDDが遮断されたときにデータ保持用のFF5に一定時間電源を供給するための、抵抗1とキャパシタ2から構成されるバックアップ電源を設けている。これにより、簡単な回路構成で少量のデータを電源瞬停に備えて記憶することができるという利点がある。
As described above, the instantaneous power failure protection circuit according to the first embodiment includes the
また、バックアップ電源の時定数よりも小さな時定数の抵抗3とキャパシタ4で構成されるリセット回路を設けている。これにより、電源瞬停時間が長くなったときには、データ保持用のFF5がリセットされ、電源復旧時に異常データが出力されることを防止できるという利点がある。
In addition, a reset circuit including a resistor 3 and a
図3は、本発明の実施例2を示す電源瞬停保護回路の構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 FIG. 3 is a configuration diagram of a power supply instantaneous power failure protection circuit showing a second embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.
この電源瞬停保護回路は、図1中の抵抗1,3と並列に、ダイオード8,9をそれぞれ順方向に接続したものである。
This instantaneous power failure protection circuit is formed by connecting
この電源瞬停保護回路では、電源電位VDDが安定して所定の電圧に維持されているとき、ダイオード8,9は順方向となるので、ノードN1の電位V1の低下は極めて小さくなり、ほぼ電源電位VDDとなる。
In this power supply instantaneous power failure protection circuit, when the power supply potential VDD is stably maintained at a predetermined voltage, the
電源遮断時には、ダイオード8,9は逆バイアス状態となるので、これらのダイオード8,9には電流が流れず、図1と全く同じ動作が行われる。
When the power is shut off, the
一方、電源電位VDDが瞬停状態から復旧すると、順方向に接続されたダイオード8,9を介して、キャパシタ2,4が急速に充電される。これにより、キャパシタ2,4は図1の回路に比べて速く復旧する。
On the other hand, when the power supply potential VDD recovers from the instantaneous power failure state, the
以上のように、この実施例2の電源瞬停保護回路は、抵抗1,3と並列にダイオード8,9をそれぞれ順方向に接続しているので、電源回復時の復旧が速くなる。これにより、実施例1と同様の利点に加えて、電源瞬停が繰り返された場合でも、誤動作を生じるおそれが少ないという利点がある。
As described above, the instantaneous power failure protection circuit according to the second embodiment has the
図4は、本発明の実施例3を示す電源瞬停保護回路の構成図であり、図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。 FIG. 4 is a configuration diagram of an instantaneous power failure protection circuit showing a third embodiment of the present invention. Elements common to those in FIG. 1 are denoted by common reference numerals.
この電源瞬停保護回路は、図1中の抵抗1,3に代えて、それぞれ順方向に接続したダイオード8,9を設けると共に、FF5と同じ構成のFF10を設けたものである。なお、キャパシタ2の容量は、キャパシタ4の容量よりも大きく設定されている。また、FF10の電源はノードN2から供給され、このFF10の入力端子D、クロック端子C及びリセット端子Rは、すべて接地電位GNDに接続され、このノードN2に対するダミーの負荷回路として使用されるようになっている。
This power supply instantaneous power failure protection circuit is provided with
この電源瞬停保護回路では、電源電位VDDが安定して所定の電圧に維持されているとき、ダイオード8,9は順方向となるので、ノードN1の電位V1の低下は極めて小さくなり、ほぼ電源電位VDDとなる。
In this power supply instantaneous power failure protection circuit, when the power supply potential VDD is stably maintained at a predetermined voltage, the
電源遮断時には、ダイオード8,9は逆バイアス状態となるので、キャパシタ2からの放電電流は、FF5の動作電流とダイオード8の逆方向のリーク電流であり、キャパシタ4からの放電電流は、FF10の動作電流とダイオード9の逆方向のリーク電流のみである。これにより、ノードN1の電位V1とノードN2の電位V2の低下速度は、実施例1,2に比べて遅くなる。
Since the
一方、電源電位VDDが瞬停状態から復旧すると、順方向に接続されたダイオード8,9を介して、キャパシタ2,4が急速に充電される。これにより、キャパシタ2,4は実施例2と同様に速く復旧する。
On the other hand, when the power supply potential VDD recovers from the instantaneous power failure state, the
以上のように、この実施例3の電源瞬停保護回路は、ダイオード8,9を介してノードN1,N2のキャパシタ2,4を充電するようにしているので、電源瞬断時の電位V1,V2の低下速度を遅くすることができる。これにより、これにより、実施例1及び実施例2と同様の利点が加えて、比較的長い電源瞬停時間でも、データの保持が可能になるという利点がある。
As described above, the instantaneous power failure protection circuit according to the third embodiment charges the
更に、ノードN2にはダミーの負荷回路として、ノードN1に接続されているFF5と同様の回路を有するFF10を接続している。これにより、電源遮断時にキャパシタ2,4からダイオード8,9、及びFF5,10に流れるリーク電流をほぼ等しくすることができる。特に、半導体回路におけるリーク電流は、周囲温度に対する依存性が高いので、同様の回路で構成することにより、温度依存性の少ない安定した特性を得ることができるという利点がある。
Further, an
なお、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
(a) 1ビットのデータ信号DIを保持する回路を例示したが、複数ビットのデータ信号DIを同時に保持するFFを設けることもできる。
(b) データ保持回路としてFFを使用したが、データを保持することができる回路であれば、どのような回路でも良い。
(c) ノードN2の電位V2をバッファ6を介してFF5のリセット端子Rに与えているが、キャパシタ2,4等による時定数を適切に設定すれば、このノードN2にFF5のリセット端子Rを直接接続することも可能である。
(d) FF10の入力端子D、クロック端子C及びリセット端子Rは、電源電位VDDに固定接続しても良い。
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible. Examples of this modification include the following.
(A) Although a circuit that holds a 1-bit data signal DI is illustrated, an FF that simultaneously holds a plurality of bits of a data signal DI can be provided.
(B) Although the FF is used as the data holding circuit, any circuit may be used as long as it can hold data.
(C) Although the potential V2 of the node N2 is applied to the reset terminal R of the FF5 through the
(D) The input terminal D, clock terminal C, and reset terminal R of the
1,3 抵抗
2,4 キャパシタ
5,10 FF
6,7 バッファ
8,9 ダイオード
1,3
6,7
Claims (3)
前記第1の内部ノードと接地電位の間に接続された第1のキャパシタと、
前記電源電位と第2の内部ノードの間に接続された第2の抵抗と、
前記第2の内部ノードと前記接地電位の間に接続された第2のキャパシタと、
前記第1の内部ノードから電源が供給され、保護対象のデータ信号をクロック信号に同期して保持すると共に、リセット信号が与えられたときには保持したデータをリセットするデータ保持手段と、
前記第1の内部ノードから電源が供給され、前記第2の内部ノードが所定の電位以下に低下したときに前記リセット信号を出力するリセット手段とを備え、
前記第1の抵抗及びキャパシタによる時定数を、前記第2の抵抗及びキャパシタによる時定数よりも大きく設定したことを特徴とする電源瞬停保護回路。 A first resistor connected between the power supply potential and the first internal node;
A first capacitor connected between the first internal node and a ground potential;
A second resistor connected between the power supply potential and a second internal node;
A second capacitor connected between the second internal node and the ground potential;
Data holding means for receiving power from the first internal node and holding the data signal to be protected in synchronization with the clock signal, and resetting the held data when a reset signal is given;
Resetting means for outputting the reset signal when power is supplied from the first internal node and the second internal node drops below a predetermined potential;
A power supply instantaneous power failure protection circuit, wherein a time constant by the first resistor and the capacitor is set larger than a time constant by the second resistor and the capacitor.
前記第1の内部ノードと接地電位の間に接続された第1のキャパシタと、
前記電源電位と第2の内部ノードの間に順方向に接続された第2のダイオードと、
前記第2の内部ノードと前記接地電位の間に接続され、前記第1のキャパシタよりも容量の小さい第2のキャパシタと、
前記第1の内部ノードから電源が供給され、保護対象のデータ信号をクロック信号に同期して保持すると共に、リセット信号が与えられたときには保持したデータをリセットするデータ保持手段と、
前記第1の内部ノードから電源が供給され、前記第2の内部ノードが所定の電位以下に低下したときに前記リセット信号を出力するリセット手段と、
前記データ保持手段と同じ回路で構成され、前記第2の内部ノードから電源が供給されると共に入力端子がすべて電源電位または接地電位に固定されたダミー負荷手段とを、
備えたことを特徴とする電源瞬停保護回路。 A first diode connected between the power supply potential and the first internal node;
A first capacitor connected between the first internal node and a ground potential;
A second diode connected in a forward direction between the power supply potential and a second internal node;
A second capacitor connected between the second internal node and the ground potential and having a smaller capacity than the first capacitor;
Data holding means for receiving power from the first internal node and holding the data signal to be protected in synchronization with the clock signal, and resetting the held data when a reset signal is given;
Resetting means for outputting the reset signal when power is supplied from the first internal node and the second internal node drops below a predetermined potential;
A dummy load means configured by the same circuit as the data holding means, to which power is supplied from the second internal node and whose input terminals are all fixed at a power supply potential or a ground potential;
An instantaneous power failure protection circuit comprising the power supply.
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