JP2010014651A - Voltage-measuring apparatus, storage device, and voltage measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電圧を測定する電圧測定装置及び電圧測定方法並びにそれを用いた記憶装置に関する。 The present invention relates to a voltage measuring device and a voltage measuring method for measuring a voltage, and a storage device using the same.
停電などによるデータ消失を防ぐため、バックアップ用電源を備える記憶装置がある。バックアップ用電源として充電池を用いる場合、主電源がオフである期間が長く続くと、メモリがデータを保持し続けることができる電圧を、バックアップ用電源が維持できなくなり、データが消失する可能性がある。データが消失したか否かを判定するため、バックアップ用電源が出力する電圧を測定し、メモリがデータを保持し続けることができる電圧以上の電圧であるかを判定する。
バックアップ用電源の電圧を測定する電圧測定装置を動作させるための電源は、やはりバックアップ用電源から供給される。電圧測定装置が電圧を測定するために消費する電力が大きいと、バックアップ用電源を消耗し、メモリがデータを保持できる期間を短くしてしまう。このため、電圧測定装置が消費する電力は、できるだけ小さいことが望ましい。
この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、できるだけ消費電力を少なく抑えつつ、測定対象電圧を正確に測定することを目的とする。
The power source for operating the voltage measuring device for measuring the voltage of the backup power source is also supplied from the backup power source. If the voltage measuring device consumes a large amount of power to measure the voltage, the backup power supply is consumed, and the period during which the memory can hold data is shortened. For this reason, it is desirable that the power consumed by the voltage measuring device be as small as possible.
The present invention has been made, for example, in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to accurately measure a voltage to be measured while suppressing power consumption as much as possible.
この発明にかかる電圧測定装置は、
測定の対象である測定対象電圧を測定する電圧測定装置において、
コンデンサと、対象充電部と、基準充電部と、放電部と、対象放電時間測定部と、基準放電時間測定部と、測定対象電圧算出部とを有し、
上記対象充電部は、上記測定対象電圧まで上記コンデンサを充電し、
上記基準充電部は、所定の基準電圧まで上記コンデンサを充電し、
上記放電部は、上記コンデンサを所定の回路時定数で放電し、
上記対象放電時間測定部は、上記対象充電部が上記測定対象電圧まで上記コンデンサを充電してから、上記放電部が上記コンデンサを放電したことにより上記コンデンサに充電された充電電圧が所定の検知電圧になるまでの時間を測定して対象放電時間とし、
上記基準放電時間測定部は、上記基準充電部が上記基準電圧まで上記コンデンサを充電してから、上記放電部が上記コンデンサを放電したことにより上記充電電圧が上記検知電圧になるまでの時間を測定して基準放電時間とし、
上記測定対象電圧算出部は、上記対象放電時間測定部が測定した対象放電時間と、上記基準放電時間測定部が測定した基準放電時間とに基づいて、上記測定対象電圧の電圧値を算出することを特徴とする。
The voltage measuring device according to the present invention is:
In a voltage measuring device that measures a voltage to be measured, which is a measurement target,
A capacitor, a target charging unit, a reference charging unit, a discharging unit, a target discharging time measuring unit, a reference discharging time measuring unit, and a measuring target voltage calculating unit;
The target charging unit charges the capacitor up to the measurement target voltage,
The reference charging unit charges the capacitor to a predetermined reference voltage,
The discharging unit discharges the capacitor with a predetermined circuit time constant,
The target discharge time measurement unit is configured such that a charge voltage charged in the capacitor when the target charge unit charges the capacitor to the measurement target voltage and then the discharge unit discharges the capacitor is a predetermined detection voltage. Measure the time to become the target discharge time,
The reference discharge time measurement unit measures a time from when the reference charging unit charges the capacitor to the reference voltage until the charging voltage becomes the detection voltage when the discharging unit discharges the capacitor. As the reference discharge time,
The measurement target voltage calculation unit calculates a voltage value of the measurement target voltage based on the target discharge time measured by the target discharge time measurement unit and the reference discharge time measured by the reference discharge time measurement unit. It is characterized by.
この発明にかかる電圧測定装置によれば、回路時定数にかかわらず測定対象電圧を算出できるので、回路時定数が不明である場合や変化する場合であっても、測定対象電圧を正確に測定することができる。また、コンデンサの静電容量値が小さければ、コンデンサの充放電に必要な電流が小さいので、測定対象電圧を測定するために消費される電力を抑えることができる。 According to the voltage measuring apparatus of the present invention, the voltage to be measured can be calculated regardless of the circuit time constant. Therefore, even when the circuit time constant is unknown or changes, the voltage to be measured is accurately measured. be able to. In addition, if the capacitance value of the capacitor is small, the current required for charging and discharging the capacitor is small, so that the power consumed to measure the voltage to be measured can be suppressed.
実施の形態1.
実施の形態1について、図1〜図5を用いて説明する。
Embodiment 1 FIG.
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
図1は、この実施の形態における記憶装置800の全体構成の一例を示すシステム構成図である。
記憶装置800(バッテリバックアップメモリシステム)は、充電池801、揮発性メモリ802、インターフェース部803、電圧測定装置100、保持比較部810、消失判定部820、不揮発性メモリ830を有する。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of the overall configuration of the
The storage device 800 (battery backup memory system) includes a
記憶装置800は、主電源装置200から電源の供給を受けて動作する。
充電池801(バッテリ)は、例えば電気二重層コンデンサを使用したバックアップ用電源である。充電池801は、主電源装置200から供給された電源により充電される。主電源装置200から電源が供給されない場合、充電池801は、バックアップとして、記憶装置800を動作させる電源を供給する。(以下、主電源装置200または充電池801から供給される電源電圧の電圧値を記号「Vcc」で表わす。)
揮発性メモリ802(RAM)は、データを記憶する。揮発性メモリ802は、電源電圧Vccが所定の電圧(以下「保持電圧」と呼び、保持電圧の電圧値を記号「Vmin」で表わす。)以上であれば、記憶したデータを保持できるが、電源電圧Vccが保持電圧Vminを下回ると、データを保持していることが保証できず、記憶したデータが消失してしまう可能性がある。
インターフェース部803(ホストI/F部)は、ホストコンピュータ(ホストCPU)など外部からの指令により、揮発性メモリ802や不揮発性メモリ830が記憶したデータを読み出して読み出したデータを外部に送信したり、外部からデータを受信して揮発性メモリ802や不揮発性メモリ830に書き込んだりする。
The
The rechargeable battery 801 (battery) is a backup power source using, for example, an electric double layer capacitor. The
Volatile memory 802 (RAM) stores data.
The interface unit 803 (host I / F unit) reads out data stored in the
電圧測定装置100(電圧モニタ部)は、電源電圧Vccを測定する。(以下、電圧測定装置100の測定対象である電圧を測定対象電圧と呼び、電圧測定装置100が測定した測定対象電圧の電圧値を記号「Vs」で表わす。)
保持比較部810は、電圧測定装置100が測定した測定対象電圧Vsと、保持電圧Vminとを比較して、大小関係を判定する。
消失判定部820は、保持比較部810が判定した大小関係に基づいて、測定対象電圧Vsが保持電圧Vminより小さい場合に、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失したと判定する。消失判定部820は、判定結果を表わすデータ(以下「消失判定データ」と呼ぶ。)を不揮発性メモリ830に書き込む。
不揮発性メモリ830は、データを記憶する。不揮発性メモリ830は、揮発性メモリ802と異なり、電源の供給を受けなくてもデータを保持できるが、記憶できるデータ量は、揮発性メモリ802よりも少ない。不揮発性メモリ830は、消失判定部820が書き込んだ消失判定データを記憶する。
消失判定データ(バッテリフラグ)は、例えば、1ビットのデータであり、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失したと判定した場合を「0」で表わし、揮発性メモリ802がデータを保持していると判定した場合を「1」で表わす。
Voltage measuring device 100 (voltage monitoring unit) measures the power supply voltage V cc. (Hereinafter, the voltage that is the measurement target of the
The
The
The
The erasure determination data (battery flag) is, for example, 1-bit data, and represents “0” when it is determined that the data stored in the
なお、インターフェース部803、電圧測定装置100、保持比較部810、消失判定部820などは、アナログ回路で構成されたものであってもよいし、デジタル回路で構成されたものであってもよいし、アナログデジタル混成回路で構成されたものであってもよい。あるいは、マイクロコンピュータがプログラムを実行することにより、実現されるものであってもよい。その場合、マイクロコンピュータが実行するプログラムは、例えば不揮発性メモリ830が記憶する。
Note that the
図2は、この実施の形態における記憶装置800がデータ消失を判定する消失判定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
消失判定処理は、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失した(可能性がある)か否かを判定する処理である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the flow of erasure determination processing in which the
The disappearance determination process is a process for determining whether or not the data stored in the
電圧測定処理S410において、電圧測定装置100は、充電池801が出力した電源電圧Vccを測定して、測定対象電圧Vsとする。
保持比較工程S420において、保持比較部810は、電圧測定処理S410で電圧測定装置100が測定した測定対象電圧Vsと、あらかじめ定められた保持電圧Vminとを比較する。測定対象電圧Vsが保持電圧Vmin以上である場合、電圧測定処理S410に戻る。測定対象電圧Vsが保持電圧Vminより小さい場合、消失判定工程S430へ進む。
消失判定工程S430において、消失判定部820は、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失した(可能性がある)と判定し、消失判定データを生成する。
消失判定記憶工程S440において、不揮発性メモリ830は、消失判定工程S430で消失判定部820が生成した消失判定データを記憶する。
In the voltage measurement process S410, the
In the holding comparison step S420, the
In the erasure determination step S430, the
In the disappearance determination storage step S440, the
主電源装置200がオフの期間が短ければ、充電池801からのバックアップにより、揮発性メモリ802が記憶したデータは保持される。
これに対し、主電源装置200が長期間オフになると、充電池801が供給する電源電圧Vccが下がっていく。電源電圧Vccが保持電圧Vminを下回ると、揮発性メモリ802が記憶したデータが保持されている保証がなくなる。電圧測定装置100が電源電圧Vccを測定し、保持比較部810が保持電圧Vminと比較して、電源電圧Vccが保持電圧Vmin未満になると、消失判定部820が不揮発性メモリ830に消失判定データを記憶させるので、主電源装置200がオンになったのち、不揮発性メモリ830が記憶したデータを読み出すことにより、揮発性メモリ802がデータが消失した(可能性がある)か否かがわかる。
If the main
On the other hand, when the main
電圧測定装置100などの動作電源は、揮発性メモリ802と同様、充電池801から供給される。したがって、電圧測定装置100などの消費電力が大きいと、充電池801を消耗し、揮発性メモリ802がデータを保持できる期間が短くなる。このため、電圧測定装置100などは、消費電力が小さいほうが好ましい。
Operating power for the
図3は、この実施の形態における電圧測定装置100の機能ブロックの構成の一例を示すブロック構成図である。
電圧測定装置100は、コンデンサC11、対象充電部120、基準充電部130、放電部140、対象放電時間測定部150、基準放電時間測定部160、測定対象電圧算出部170を有する。
FIG. 3 is a block configuration diagram showing an example of a functional block configuration of the
The
コンデンサC11は、電荷を蓄え、蓄えた電荷に比例する電圧が両端に発生する静電容量素子である。以下、コンデンサC11の両端に発生する電圧を「充電電圧」と呼び、記号「vC」で表わす。
対象充電部120は、測定対象電圧Vsを入力し、充電電圧vcが測定対象電圧Vsとほぼ等しくなるまで、コンデンサC11を充電する。
基準充電部130は、充電電圧vcが所定の電圧(以下「基準電圧」と呼び、基準電圧の電圧値を記号「Vref」で表わす。)とほぼ等しくなるまで、コンデンサC11を充電する。
放電部140は、コンデンサC11を所定の時定数(以下「回路時定数」と呼び、記号「τ」で表わす。)で放電する。例えば、放電部140がコンデンサC11を放電する放電回路がRC直列回路ならば、τ=R・C(Cは、コンデンサC11の静電容量値。Rは、コンデンサC11と直列に接続された抵抗の電気抵抗値。)である。
対象放電時間測定部150は、対象充電部120がコンデンサC11を測定対象電圧Vsまで充電し、放電部140がコンデンサC11の放電を開始してから、充電電圧vcが所定の電圧(以下「検知電圧」と呼び、記号「Vt」で表わす。)とほぼ等しくなるまでの時間を測定する。以下、対象放電時間測定部150が測定した時間を「対象放電時間」と呼び、記号「Ts」で表わす。
基準放電時間測定部160は、基準充電部130がコンデンサC11を基準電圧Vrefまで充電し、放電部140がコンデンサC11の放電を開始してから、充電電圧vcが検知電圧Vtとほぼ等しくなるまでの時間を測定する。以下、基準放電時間測定部160が測定した時間を「基準放電時間」と呼び、記号「Tref」で表わす。
測定対象電圧算出部170は、対象放電時間測定部150が測定した対象放電時間Tsと、基準放電時間測定部160が測定した基準放電時間Trefとに基づいて、対象充電部120が入力した測定対象電圧の電圧値Vsを算出する。測定対象電圧算出部170は、算出した測定対象電圧Vsを表わすデータを出力する。
The capacitor C11 is a capacitive element that stores electric charge and generates a voltage at both ends in proportion to the stored electric charge. Hereinafter, the voltage generated at both ends of the capacitor C11 is referred to as “charging voltage” and is represented by the symbol “v C ”.
Target charging
Discharging
Target discharge
Reference discharge
The measurement target
図4は、この実施の形態における電圧測定装置100が測定対象電圧を測定する電圧測定処理S410の流れの一例を示すフローチャート図である。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the flow of voltage measurement processing S410 in which the
対象充電工程S510において、対象充電部120は、コンデンサC11を測定対象電圧Vsまで充電する。
対象放電開始工程S520において、放電部140は、コンデンサC11の放電を開始する。コンデンサC11は、回路時定数τで放電し、充電電圧vcが下がっていく。
対象放電時間測定開始工程S530において、対象放電時間測定部150は、対象放電時間Tsの測定を開始する。
対象電圧比較工程S540において、対象放電時間測定部150は、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較し、大小関係を判定する。充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合、対象電圧比較工程S540を繰り返す。充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合、対象放電時間測定終了工程S550へ進む。
対象放電時間測定終了工程S550において、対象放電時間測定部150は、対象放電時間Tsの測定を終了する。対象放電時間測定部150は、対象放電時間測定開始工程S530で対象放電時間Tsの測定を開始してからの経過時間を取得して、対象放電時間Tsとする。
基準充電工程S560において、基準充電部130は、コンデンサC11を基準電圧Vrefまで充電する。
基準放電開始工程S570において、放電部140は、コンデンサC11の放電を開始する。コンデンサC11は、回路時定数τで放電し、充電電圧vcが下がっていく。
基準放電時間測定開始工程S580において、基準放電時間測定部160は、基準放電時間Trefの測定を開始する。
基準電圧比較工程S590において、基準放電時間測定部160は、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較し、大小関係を判定する。充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合、基準電圧比較工程S590を繰り返す。充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合、基準放電時間測定終了工程S600へ進む。
基準放電時間測定終了工程S600において、基準放電時間測定部160は、基準放電時間Trefの測定を終了する。基準放電時間測定部160は、基準放電時間測定開始工程S580で基準放電時間Trefの測定を開始してからの経過時間を取得して、基準放電時間Trefとする。
測定対象電圧算出工程S610において、測定対象電圧算出部170は、対象放電時間測定終了工程S550で対象放電時間測定部150が取得した対象放電時間Tsと、基準放電時間測定終了工程S600で基準放電時間測定部160が取得した基準放電時間Trefとに基づいて、測定対象電圧Vsを算出する。測定対象電圧算出部170は、算出した測定対象電圧Vsを表わすデータを出力する。
In the target charging step S510, the
In the target discharge start step S520, the
In the target discharge time measurement starting step S530, the target discharge
In the target voltage comparison step S540, the target discharge
In the target discharge time measurement end step S550, the target discharge
In the reference charging step S560, the
In the reference discharge start step S570, the
In reference discharge time measurement start step S580, the reference discharge
In the reference voltage comparison step S590, the reference discharge
In the reference discharge time measurement end step S600, the reference discharge
In the measurement target voltage calculation step S610, the measurement target
図5は、この実施の形態におけるコンデンサC11に充電された充電電圧vcの変化の一例を表わすグラフ図である。
初期状態において、コンデンサC11は充電されていないので、充電電圧vcは0である。
対象充電工程S510で対象充電部120がコンデンサC11を充電し、充電電圧vcが測定対象電圧Vsに達する。
対象放電開始工程S520で放電部140がコンデンサC11の放電を開始し、対象電圧比較工程S540で充電電圧vcが検知電圧Vt以下であると対象放電時間測定部150が判定するまでの時間を対象放電時間測定部150が測定して、対象放電時間Tsとする。
基準充電工程S560で基準充電部130がコンデンサC11を充電し、充電電圧vcが基準電圧Vrefに達する。
基準放電開始工程S570で放電部140がコンデンサC11の放電を開始し、基準電圧比較工程S590で充電電圧vcが検知電圧Vt以下であると基準放電時間測定部160が判定するまでの時間を基準放電時間測定部160が測定して、基準放電時間Trefとする。
Figure 5 is a graph showing an example of a change in the charging voltage v c, which is charged in the capacitor C11 in this embodiment.
In the initial state, since the capacitor C11 is not charged, the charging voltage v c is zero.
Target charging
In the reference charging step S560, the
Reference discharge start step S570 in the
測定対象電圧算出工程S610で測定対象電圧算出部170が測定対象電圧の電圧値Vsを算出するための計算式は、次のとおりである。
放電部140がコンデンサC11を放電を開始してからの経過時間をtとすると、充電電圧vcはtの関数となり、以下の式で表わされる。
基準放電時間測定部160がコンデンサC11を基準電圧Vrefまで充電した場合、V0=Vrefであるから、
回路時定数τは、素子のバラツキや温度などの測定条件により変わる場合があるが、測定対象電圧算出部170が測定対象電圧の電圧値Vsを算出するための計算式には、回路時定数τが含まれていない。したがって、回路時定数τが変わったり不明だったりした場合であっても、測定対象電圧Vsを正確に算出することができる。
The circuit time constant τ may vary depending on measurement conditions such as element variation and temperature, but the calculation formula for the measurement target
なお、基準放電時間Trefは、測定対象電圧Vsにかかわらず一定であるから、最初の一回のみ測定して記憶しておき、二回目以降は、基準放電時間Trefを測定せず、最初に測定し記憶しておいた基準放電時間Trefを使って、測定対象電圧算出部170が測定対象電圧Vsを算出してもよい。その場合、温度条件の変化などに伴って回路時定数τが変化し、その結果として基準放電時間Trefが変化する可能性を考慮して、測定対象電圧Vsを正確に算出する必要がある場合(例えば、測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとが近い場合など)には、改めて基準放電時間Trefを測定することとしてもよい。
Since the reference discharge time T ref is constant regardless of the measurement target voltage V s , it is measured and stored only once, and after the second time, the reference discharge time T ref is not measured. The measurement target
このように、コンデンサC11を放電して所定の電圧(検知電圧Vt)になるまでの時間を測定することにより、測定対象電圧Vsを測定する。コンデンサC11の静電容量値が小さければ、コンデンサC11を充電するために必要な電流は小さく、測定のために消費する電力を抑えることができる。 In this manner, the measurement target voltage V s is measured by measuring the time from discharging the capacitor C11 to the predetermined voltage (detection voltage V t ). If the capacitance value of the capacitor C11 is small, the current required for charging the capacitor C11 is small, and the power consumed for measurement can be suppressed.
この実施の形態における電圧測定装置100は、測定の対象である測定対象電圧Vsを測定する。
上記電圧測定装置100は、コンデンサC11と、対象充電部120と、基準充電部130と、放電部140と、対象放電時間測定部150と、基準放電時間測定部160と、測定対象電圧算出部170とを有する。
上記対象充電部120は、上記測定対象電圧Vsまで上記コンデンサC11を充電する。
上記基準充電部130は、所定の基準電圧Vrefまで上記コンデンサC11を充電する。
上記放電部140は、上記コンデンサC11を所定の回路時定数τで放電する。
上記対象放電時間測定部150は、上記対象充電部120が上記測定対象電圧Vsまで上記コンデンサを充電してから、上記放電部140が上記コンデンサC11を放電したことにより上記コンデンサC11に充電された充電電圧vcが所定の検知電圧Vtになるまでの時間を測定して対象放電時間Tsとする。
上記基準放電時間測定部160は、上記基準充電部130が上記基準電圧Vrefまで上記コンデンサC11を充電してから、上記放電部140が上記コンデンサC11を放電したことにより上記充電電圧vcが上記検知電圧Vtになるまでの時間を測定して基準放電時間Trefとする。
上記測定対象電圧算出部170は、上記対象放電時間測定部150が測定した対象放電時間Tsと、上記基準放電時間測定部160が測定した基準放電時間Trefとに基づいて、上記測定対象電圧の電圧値Vsを算出する。
The
The
The
The
The discharging
The target discharge
Said reference discharge
The measurement target
これにより、回路時定数τにかかわらず測定対象電圧Vsを算出できるので、回路時定数τが不明である場合や変化する場合であっても、測定対象電圧Vsを正確に測定することができる。
また、コンデンサC11の静電容量値が小さければ、コンデンサC11の充放電に必要な電流が小さいので、測定対象電圧Vsを測定するために消費される電力を抑えることができる。
As a result, the measurement target voltage V s can be calculated regardless of the circuit time constant τ, so that the measurement target voltage V s can be accurately measured even when the circuit time constant τ is unknown or changes. it can.
Also, the smaller the capacitance value of the capacitor C11, the current required for charging and discharging of the capacitor C11 is small, it is possible to suppress the power consumed in order to measure the measurement target voltage V s.
この実施の形態における電圧測定装置100において、
上記測定対象電圧算出部170は、以下の数式を用いて、上記測定対象電圧の電圧値Vsを算出する。
The measured
これにより、対象放電時間Tsと基準放電時間Trefとに基づいて、測定対象電圧Vsを正確に算出することができる。 Thus, the measurement target voltage V s can be accurately calculated based on the target discharge time T s and the reference discharge time T ref .
なお、測定対象電圧算出部170は、あらかじめ記憶したテーブルを参照することにより、上記の数式を計算してもよいし、他の方式により計算してもよい。
Note that the measurement target
この実施の形態における記憶装置800は、揮発性メモリ802と、充電池801と、上記電圧測定装置100と、保持比較部810と、消失判定部820とを有する。
上記揮発性メモリ802は、電源として供給される電圧が所定の保持電圧Vmin以上である場合に、記憶したデータを保持する。
上記充電池801は、充電された電圧を上記揮発性メモリ802の電源として供給する。
上記電圧測定装置100は、上記充電池801に充電された電圧を上記測定対象電圧Vsとして測定する。
上記保持比較部810は、上記電圧測定装置100が測定した測定対象電圧Vsと、上記保持電圧Vminとを比較して、大小関係を判定する。
上記消失判定部820は、上記保持比較部810が判定した判定結果に基づいて、上記測定対象電圧Vsが上記保持電圧Vminより小さい場合に、上記揮発性メモリ802が記憶したデータが消失したと判定する。
The
The
The
The
The holding
The
これにより、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失したか否かを判定することができる。電圧測定装置100の消費電力が小さければ、データ消失を判定するために消費される電力を抑えることができるので、揮発性メモリ802がデータを保持できる期間を延ばすことができる。
Thereby, it can be determined whether or not the data stored in the
この実施の形態における記憶装置800は、更に、不揮発性メモリ830を有する。
上記不揮発性メモリ830は、上記消失判定部820が判定した判定結果を表わすデータ(消失判定データ)を記憶する。
The
The
これにより、主電源がオフの間に、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失したか否かを、主電源回復後に知ることができる。
Thereby, it is possible to know whether or not the data stored in the
なお、消失判定部820は、判定のたびに、不揮発性メモリ830に、データ保持またはデータ消失を表わす消失判定データを記憶させてもよいし、記憶装置800がバッテリ動作を開始した最初の時点で、データ保持を表わす消失判定データを記憶させ、データが消失したと消失判定部820が判定したとき、データ消失を表わす消失判定データを記憶させてもよい。
また、不揮発性メモリ830は、消失判定データではなく、電圧測定装置100が出力した測定対象電圧Vsの電圧値を表わすデータをそのまま記憶してもよい。その場合、主電源回復後、不揮発性メモリ830が記憶したデータが表わす電圧値を保持電圧Vminと比較することにより、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失したか否かを判定することができる。
Note that the
The
この実施の形態における電圧測定方法は、以下の工程により、測定の対象である測定対象電圧Vsを測定する。
上記測定対象電圧VsまでコンデンサC11を充電する。
上記コンデンサC11を所定の回路時定数τで放電し、上記コンデンサC11に充電された充電電圧vcが所定の検知電圧Vtになるまでの時間を測定して対象放電時間Tsとする。
所定の基準電圧Vrefまで上記コンデンサC11を充電する。
上記コンデンサC11を上記回路時定数τで放電し、上記充電電圧vcが上記検知電圧Vtになるまでの時間を測定して基準放電時間Trefとする。
測定した対象放電時間Tsと測定した基準放電時間Trefとに基づいて、上記測定対象電圧の電圧値Vsを算出する。
The voltage measurement method in this embodiment measures the measurement target voltage V s that is a measurement target by the following steps.
It charges the capacitor C11 until the measured voltage V s.
To discharge the capacitor C11 in a predetermined circuit time constant tau, a target discharge time T s by the charging voltage v c, which is charged in the capacitor C11 measures the time until the predetermined detection voltage V t.
The capacitor C11 is charged up to a predetermined reference voltage Vref .
The capacitor C11 is discharged by the circuit time constant tau, the charging voltage v c is to measure the time until the detection voltage V t and the reference discharge time T ref.
Based on the measured target discharge time T s and the measured reference discharge time T ref , the voltage value V s of the measurement target voltage is calculated.
これにより、回路時定数τにかかわらず測定対象電圧Vsを算出できるので、回路時定数τが不明である場合や変化する場合であっても、測定対象電圧Vsを正確に測定することができる。
また、コンデンサC11の静電容量値が小さければ、コンデンサC11の充放電に必要な電流が小さいので、測定対象電圧Vsを測定するために消費される電力を抑えることができる。
As a result, the measurement target voltage V s can be calculated regardless of the circuit time constant τ, so that the measurement target voltage V s can be accurately measured even when the circuit time constant τ is unknown or changes. it can.
Also, the smaller the capacitance value of the capacitor C11, the current required for charging and discharging of the capacitor C11 is small, it is possible to suppress the power consumed in order to measure the measurement target voltage V s.
以上説明した記憶装置800(バッテリバックアップメモリシステム)は、主電源(主電源装置200)がオフの状態においてもバックアップ用電源(充電池801)によりRAM(揮発性メモリ802)上のデータが保持されるバッテリバックアップシステムにおいて、電気二重層コンデンサを使用したバックアップ用電源(充電池801)と、主電源オフ時に保持すべきデータを格納するRAM(揮発性メモリ802)と、バックアップ用電源の電圧を測定する電圧モニタ部(電圧測定装置100)から構成され、主電源がオフの状態において電圧モニタ部がバックアップ用電源電圧Vccを測定するとともに、測定した電圧の状態情報(消失判定データ)を電圧モニタ部の内蔵メモリ(不揮発性メモリ830)に保持する。
例えば、消失判定部820は、主電源オフとなった時点でバッテリフラグ(消失判定データ)にバックアップ電源電圧Vccが正常であったことを示す値(=1)を設定する。消失判定部820は、バックアップ電源回路(充電池801)の電圧Vccがデータ保持最小電圧(保持電圧Vmin)を下回った時、バッテリフラグ(消失判定データ)に異常となったことを示す値(=0)を設定する。主電源の復電後にホストCPUが電圧モニタ部のバッテリフラグを確認し、主電源オフ期間中にRAM上のデータが保持・消失のいずれとなったかを判定する。
The storage device 800 (battery backup memory system) described above retains data on the RAM (volatile memory 802) by the backup power supply (rechargeable battery 801) even when the main power supply (main power supply device 200) is off. Measure the voltage of the backup power supply (rechargeable battery 801) using an electric double layer capacitor, the RAM (volatile memory 802) for storing data to be retained when the main power supply is off, and the backup power supply. The voltage monitor unit (voltage measuring device 100) that measures the backup power supply voltage Vcc while the main power supply is off, and monitors the measured voltage status information (disappearance determination data). Held in the internal memory (nonvolatile memory 830).
For example, the
なお、バッテリフラグ(消失判定データ)を記憶する内蔵メモリ(判定結果記憶部)は、不揮発性メモリ830でなく、揮発性メモリにより構成してもよい。
その場合、バックアップ電源電圧Vccの低下により、判定結果記憶部が記憶したバッテリフラグの値が変化する可能性があるので、バッテリフラグは、1ビットのデータではなく、複数ビット(例えば16ビット)のデータとする。例えば、消失判定部820は、バックアップ電源電圧Vccが正常であった場合、バッテリフラグを16進数で「AAAA」、バックアップ電源電圧Vccが保持電圧Vminを下回った場合、バッテリフラグを16進数で「5555」(「AAAA」の各ビットを反転したもの)とし、判定結果記憶部が記憶する。主電源の復電後にホストCPUが電圧モニタ部のバッテリフラグを確認して、「AAAA」であれば、主電源オフ期間中にRAM上のデータが保持されていると判定し、それ以外であれば、消失したと判定する。
バックアップ電源電圧Vccが保持電圧Vminを下回ったことにより、判定結果記憶部が記憶したバッテリフラグの値が変化する可能性があり、「5555」であるとは限らない。しかし、「5555」と「AAAA」との間には一致するビットがないので、1ビットでも変化せずに保持されていれば、変化後のバッテリフラグの値は「AAAA」にならない。また、すべてのビットが変化したとしても、変化後のビット値は不定となるから、「1」になる確率と「0」になる確率が等しいとすると、ちょうど「AAAA」になる確率は65536分の1であって、ほとんどないと言ってよい。この確率は、バッテリフラグのビット数をもっと多くすれば、更に小さくすることもできる。
したがって、バッテリフラグの値が「AAAA」であるか否かを判定することにより、データ保持か消失かを判定することができる。
このように、バッテリフラグを複数ビットのデータとし、異常を表わすバッテリフラグの値を、正常を表わすバッテリフラグの値の各ビットを反転した値とすれば、バッテリフラグを記憶する判定結果記憶部を揮発性メモリで構成しても、主電源オフ期間中にRAM上のデータが保持・消失のいずれとなったかを判定することができる。誤判定の可能性は0ではないが、ほとんど無視することができる。更に誤判定の確率を下げるためには、バッテリフラグのビット数を多くすればよく、例えば、16ビット以上であることが好ましい。
Note that the built-in memory (determination result storage unit) that stores the battery flag (disappearance determination data) may be configured by a volatile memory instead of the
In this case, since the value of the battery flag stored in the determination result storage unit may change due to a decrease in the backup power supply voltage Vcc , the battery flag is not 1-bit data but a plurality of bits (for example, 16 bits). Data. For example, if the backup power supply voltage V cc is normal, the
When the backup power supply voltage Vcc falls below the holding voltage Vmin , the value of the battery flag stored in the determination result storage unit may change, and is not necessarily “5555”. However, since there is no matching bit between “5555” and “AAAA”, if even one bit is held unchanged, the value of the battery flag after the change will not be “AAAA”. Even if all the bits have changed, the bit value after the change is indefinite, so if the probability of becoming “1” is equal to the probability of becoming “0”, the probability of becoming “AAA” is 65536 minutes. It can be said that there is almost no. This probability can be further reduced by increasing the number of bits of the battery flag.
Therefore, it can be determined whether the data is retained or lost by determining whether the value of the battery flag is “AAAA”.
Thus, if the battery flag is data of a plurality of bits and the value of the battery flag indicating abnormality is a value obtained by inverting each bit of the value of the battery flag indicating normality, a determination result storage unit that stores the battery flag is provided. Even with a volatile memory, it is possible to determine whether the data on the RAM is retained or lost during the main power-off period. The possibility of misjudgment is not 0, but can be almost ignored. In order to further reduce the probability of erroneous determination, the number of bits of the battery flag may be increased. For example, it is preferably 16 bits or more.
以上説明した記憶装置800(バッテリバックアップメモリシステム)において、電圧モニタ部(不揮発性メモリ830)はホストI/F部(インターフェース部803)にてホストCPUと接続され、主電源の復電後にホストCPUが電圧モニタ部の状態データを確認し、主電源オフ期間中にRAM内のデータが保持・消失のいずれとなったかを判定する。 In the storage device 800 (battery backup memory system) described above, the voltage monitor unit (nonvolatile memory 830) is connected to the host CPU at the host I / F unit (interface unit 803), and after the main power is restored, the host CPU Confirms the state data of the voltage monitor unit and determines whether the data in the RAM is retained or lost during the main power-off period.
実施の形態2.
実施の形態2について、図6〜図10を用いて説明する。
なお、実施の形態1で説明した記憶装置800と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment will be described with reference to FIGS.
Note that portions common to the
図6は、この実施の形態における電圧測定装置100の回路構成の一例を示す回路図である。
電圧測定装置100は、コンデンサC11、抵抗R12、スイッチSW22、基準電圧生成部131、検知電圧生成部151、電圧比較部154、充放電切替部121、比較電圧切替部133、タイマー回路155、対象放電時間測定部150、基準放電時間測定部160、測定対象電圧算出部170を有する。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the
The
コンデンサC11は、静電容量素子である。コンデンサC11の一方の端子は、電圧測定装置100内の基準電位を有するグランド配線に電気接続している。コンデンサC11のもう一方の端子は、電圧比較部154の第一入力端子に電気接続している。
The capacitor C11 is a capacitive element. One terminal of the capacitor C11 is electrically connected to a ground wiring having a reference potential in the
抵抗R12は、流れた電流に比例する電圧が両端に発生する電気抵抗素子である。抵抗R12の一方の端子は、コンデンサC11のグランド配線に接続していないほうの端子とともに、電圧比較部154の第一入力端子に電気接続している。抵抗R12のもう一方の端子は、スイッチSW22の共通端子に電気接続している。
The resistor R12 is an electrical resistance element that generates a voltage proportional to the flowing current at both ends. One terminal of the resistor R12 is electrically connected to the first input terminal of the
スイッチSW22は、四端子の部品であり、共通端子、第一切替端子、第二切替端子、切替信号入力端子を有する。スイッチSW22は、切替信号入力端子から入力した切替信号にしたがって、共通端子と第一切替端子とを導通した状態と、共通端子と第二切替端子とを導通した状態とを切り替える。共通端子と第一切替端子とを導通した状態では第二切替端子は絶縁され、共通端子と第二切替端子とを導通した状態では第一切替端子は絶縁される。スイッチSW22の第一切替端子は、電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを入力する端子に電気接続している。スイッチSW22の第二切替端子は、グランド配線に電気接続している。スイッチSW22の共通端子は、抵抗R12のコンデンサC11に接続していないほうの端子に電気接続している。スイッチSW22の切替信号入力端子は、充放電切替部121の出力に電気接続していて、充放電切替部121が生成した切替信号を入力する。
切替信号によりスイッチSW22が第一切替端子と共通端子とを導通した場合、測定対象電圧Vsが抵抗R12を介してコンデンサC11に印加され、コンデンサC11を充電する。この状態におけるスイッチSW22及び抵抗R12は、充電部の一例である。
切替信号によりスイッチSW22が第二切替端子と共通端子とを導通した場合、抵抗R12を介してコンデンサC11が放電される。この状態におけるスイッチSW22及び抵抗R12は、放電部140の一例である。このとき、放電部140がコンデンサC11を放電する回路時定数τは、τ=R・C(Rは抵抗R12の電気抵抗値、CはコンデンサC11の静電容量値。)である。
The switch SW22 is a four-terminal component and has a common terminal, a first switching terminal, a second switching terminal, and a switching signal input terminal. The switch SW22 switches between a state where the common terminal and the first switching terminal are conducted and a state where the common terminal and the second switching terminal are conducted according to the switching signal input from the switching signal input terminal. The second switching terminal is insulated when the common terminal and the first switching terminal are conducted, and the first switching terminal is insulated when the common terminal and the second switching terminal are conducted. First switching terminal of the switch SW22 is electrically connected to the terminal
If the switch SW22 by the switching signal is turned to the common terminal and the first switching terminal, it is applied to the capacitor C11 measured voltage V s via a resistor R12, to charge the capacitor C11. The switch SW22 and the resistor R12 in this state are an example of a charging unit.
When the switch SW22 conducts the second switching terminal and the common terminal by the switching signal, the capacitor C11 is discharged via the resistor R12. The switch SW22 and the resistor R12 in this state are an example of the
基準電圧生成部131は、基準電圧Vrefを生成する回路である。基準電圧生成部131は、例えば、定電圧回路132を有する。
定電圧回路132(レギュレータ)は、三端子の部品であり、入力端子、基準端子、出力端子を有する。定電圧回路132の入力端子と基準端子との間に所定の範囲内の電圧を印加すると、出力端子と基準端子との間にあらかじめ定められた一定の電圧が発生する。定電圧回路132の出力端子と基準端子との間に発生する電圧は、定電圧回路132の入力端子と基準端子との間に印加された電圧よりも低いが、入力端子と基準端子との間に印加された電圧が所定の範囲内であれば、出力端子と基準端子との間に発生する電圧は、ほぼ一定である。定電圧回路132の入力端子は、スイッチSW22の第一切替端子とともに、電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを入力する端子に電気接続している。定電圧回路132の基準端子は、グランド配線に電気接続している。定電圧回路132の出力端子は、スイッチSW34の第二切替端子に電気接続している。これにより、基準電圧生成部131は、測定対象電圧Vsを入力し、入力した測定対象電圧Vsが所定の範囲内であれば、測定対象電圧Vsよりも低い所定の基準電圧Vrefを生成する。
The reference
The constant voltage circuit 132 (regulator) is a three-terminal component and has an input terminal, a reference terminal, and an output terminal. When a voltage within a predetermined range is applied between the input terminal and the reference terminal of the
検知電圧生成部151は、検知電圧Vtを生成する回路である。検知電圧生成部151は、例えば、二つの抵抗R52,R53を有する。
二つの抵抗R52,R53は、ほぼ等しい電気抵抗値を有する電気抵抗素子である。抵抗R52の一方の端子は、定電圧回路132の出力端子に電気接続するとともに、スイッチSW34の第二切替端子に電気接続している。抵抗R52のもう一方の端子は、抵抗R53の一方の端子と電気接続するとともに、スイッチSW34の第一切替端子に電気接続している。抵抗R53のもう一方の端子は、グランド配線に電気接続している。これにより、検知電圧生成部151は、基準電圧生成部131が生成した基準電圧Vrefを分圧して、基準電圧Vrefの半分の電圧を生成し、検知電圧Vtとする。
なお、二つの抵抗R52,R53の電気抵抗値を異なる値とすることにより、検知電圧Vtの電圧値を基準電圧Vrefの半分ではなく、異なる値(例えば、基準電圧Vrefの三分の一や四分の一など)としてもよい。
Detection
The two resistors R52 and R53 are electric resistance elements having substantially equal electric resistance values. One terminal of the resistor R52 is electrically connected to the output terminal of the
Incidentally, by setting different values the electrical resistance of the two resistors R52, R53, rather than half the reference voltage V ref to the voltage value of the detection voltage V t, different values (e.g., third reference voltage V ref 1 or a quarter).
なお、電圧測定装置100における消費電力を抑えるため、二つの抵抗R52,R53の電気抵抗値は、十分に大きな値とする。例えば、定電圧回路132が出力する電圧が1Vである場合、二つの抵抗R52,R53の電気抵抗値の和が100MΩとすれば、二つの抵抗R52,R53を流れる電流は、0.01μAとなる。そうすれば、二つの抵抗R52,R53における消費電力は0.01μWであるから、電圧測定装置100全体の消費電力が約1μWであるとすれば、二つの抵抗R52,R53における消費電力はそのうちの約1%程度に抑えられ、電圧測定装置100全体の消費電力に対する影響を微小とすることができる。
In addition, in order to suppress the power consumption in the
図7は、この実施の形態における電圧測定装置100の回路構成の別の例を示す回路図である。
この図に示した電圧測定装置100は、図6に示した電圧測定装置100と比較して、検知電圧生成部151の構成が異なり、それ以外の部分は同じである。
検知電圧生成部151は、例えば、定電圧回路136を有する。
定電圧回路136は、定電圧回路132と同様の回路であるが、出力する電圧が検知電圧Vtであり、定電圧回路132の出力電圧(基準電圧Vref)よりも低い。定電圧回路136の入力端子は、定電圧回路132の出力端子及びスイッチSW34の第二切替端子に電気接続している。定電圧回路136の出力端子は、スイッチSW34の第一切替端子に電気接続している。定電圧回路136の基準端子は、グランド配線に電気接続している。これにより、検知電圧生成部151は、基準電圧Vrefよりも低い所定の検知電圧Vtを生成する。
このように、検知電圧生成部151は、抵抗分圧回路により構成してもよいし、定電圧回路により構成してもよい。また、検知電圧生成部151は、低い消費電力で所定の検知電圧Vtを生成する回路であれば、他の回路により構成してもよい。
FIG. 7 is a circuit diagram showing another example of the circuit configuration of the
The
The detection
Constant voltage circuit 136 is a circuit similar to the constant-
As described above, the detection
スイッチSW34は、スイッチSW22と同じ四端子の部品である。スイッチSW34の第一切替端子は、抵抗R52及び抵抗R53の接続点に電気接続している。スイッチSW34の第二切替端子は、定電圧回路132の出力端子に電気接続している。スイッチSW34の共通端子は、電圧比較部154の第二入力端子に電気接続している。スイッチSW34の切替信号入力端子は、比較電圧切替部133の出力端子に電気接続していて、比較電圧切替部133が生成した切替信号を入力する。
The switch SW34 is a component having the same four terminals as the switch SW22. The first switching terminal of the switch SW34 is electrically connected to the connection point of the resistor R52 and the resistor R53. The second switching terminal of the switch SW34 is electrically connected to the output terminal of the
電圧比較部154(コンパレータ)は、二つの入力端子と一つの出力端子を有する部品である。電圧比較部154は、第一入力端子の電位と第二入力端子の電位とを比較して、どちらの電位が高いか判定し、判定結果を示す信号を出力端子から出力する。電圧比較部154の第一入力端子は、コンデンサC11の一方の端子と電気接続している。電圧比較部154の第二入力端子は、スイッチSW34の共通端子に電気接続している。これにより、電圧比較部154の第一入力端子は、コンデンサC11に充電された充電電圧vcを入力する。
切替信号によりスイッチSW34が第一切替端子と共通端子とを導通した場合、電圧比較部154の第二入力端子は、検知電圧Vtを入力する。このとき、電圧比較部154は、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較する。この状態におけるスイッチSW34及び電圧比較部154は、検知電圧比較部の一例である。
切替信号によりスイッチSW34が第二切替端子と共通端子とを導通した場合、電圧比較部154の第二入力端子は、基準電圧Vrefを入力する。このとき、電圧比較部154は、充電電圧vcと基準電圧Vrefとを比較する。この状態におけるスイッチSW34及び電圧比較部154は、基準電圧比較部の一例である。
以下の説明において、第一入力端子の電位のほうが第二入力端子の電位よりも高いと、電圧比較部154が判定した場合の判定結果を「H」、第一入力端子の電位のほうが第二入力端子の電位よりも低いと判定した場合の判定結果を「L」と記述する。
The voltage comparison unit 154 (comparator) is a component having two input terminals and one output terminal. The
If the switch SW34 by the switching signal is turned to the common terminal and the first switching terminal, a second input terminal of the
When the switch SW34 conducts between the second switching terminal and the common terminal by the switching signal, the second input terminal of the
In the following description, if the potential of the first input terminal is higher than the potential of the second input terminal, the determination result when the
電圧比較部154よりも後段の回路は、デジタル回路である。電圧比較部154よりも後段の回路は、マイクロコンピュータがプログラムを実行することにより実現するものであってもよい。また、電圧比較機能を有するマイクロコンピュータを使用すれば、電圧比較部154も、マイクロコンピュータの機能を使って、実現することができる。
同様に、定電圧生成機能を有するマイクロコンピュータを使用すれば、基準電圧生成部131や検知電圧生成部151も、マイクロコンピュータの機能を使って実現することができる。また、端子の入出力を切り替える機能を有するマイクロコンピュータを使用すれば、スイッチSW22,SW34もまた、マイクロコンピュータの機能を使って実現することができる。
A circuit subsequent to the
Similarly, if a microcomputer having a constant voltage generation function is used, the reference
タイマー回路155は、電圧比較部154が出力した信号を入力し、入力した信号に基づいて、電圧比較部154の判定結果が「H」である期間について、経過時間をカウントする回路である。タイマー回路155は、カウントした経過時間を表わすデータを出力する。
The
充放電切替部121は、電圧比較部154が出力した信号と、タイマー回路155が出力したデータとを入力し、入力した信号及びデータに基づいて、スイッチSW22を切り替える切替信号を生成する。
充放電切替部121には、二つのモードがある。一つは対象充電モード、もう一つは測定モードである。
対象充電モードにおいて、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えてコンデンサC11を充電する。充放電切替部121は、タイマー回路155が出力したデータに基づいて、あらかじめ定められた時間(以下「対象充電時間」と呼び、記号「Tc」で表わす。)が経過したか判定する。対象充電時間Tcは、コンデンサC11に充電された充電電圧vcが測定対象電圧Vsと等しいとみなせるほど十分にコンデンサC11が充電されるまでにかかる時間に基づいて定められ、例えば、回路時定数τの10倍程度の時間に設定する。対象充電時間Tcが経過したと判定した場合、充放電切替部121は、測定モードに切り替わる。
測定モードにおいて、充放電切替部121は、電圧比較部154が出力した信号に基づいて、電圧比較部154の判定結果が「H」である場合、スイッチSW22を切り替えてコンデンサC11を放電する。また、電圧比較部154の判定結果が「L」である場合、スイッチSW22を切り替えてコンデンサC11を充電する。測定モードに切り替わった当初は、コンデンサC11が測定対象電圧Vsとほぼ等しい電圧まで充電されているので、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えてコンデンサC11を放電する。その後、充放電切替部121は、コンデンサC11の充電・放電を繰り返し、二回目の放電が終わった段階で、一回の測定を終了する。測定終了後、充放電切替部121は、対象充電モードに切り替わる。
なお、測定モードにおける二回目の充放電は、基準放電時間Trefを測定するためのものなので、基準放電時間Trefを測定しない場合は、一回目の放電が終わった段階で、一回の測定を終了し、対象充電モードに切り替えてもよい。
The charge /
The charge /
In the target charging mode, the charge /
In the measurement mode, when the determination result of the
Incidentally, the second time of charging and discharging in the measurement mode, so the reference discharge for measuring time T ref ones and do not measure the reference discharge time T ref is the first time step that after discharge of a single measurement May be switched to the target charging mode.
比較電圧切替部133は、電圧比較部154が出力した信号を入力し、入力した信号が表わす判定結果に基づいて、スイッチSW34を切り替える切替信号を生成する。
比較電圧切替部133にも、二つのモードがある。一つは対象測定モード、もう一つは、基準測定モードである。
対象測定モードにおいて、比較電圧切替部133は、スイッチSW34を切り替えて、電圧比較部154に充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較させる。比較電圧切替部133は、電圧比較部154が出力した信号に基づいて、電圧比較部154の判定結果が「H」から「L」に変化した場合、基準測定モードに切り替わる。
基準測定モードにおいて、比較電圧切替部133は、電圧比較部154が出力した信号に基づいて、電圧比較部154の判定結果が「L」である場合、スイッチSW34を切り替えて、電圧比較部154に充電電圧vcと基準電圧Vrefとを比較させる。電圧比較部154の判定結果が「H」である場合、比較電圧切替部133は、スイッチSW34を切り替えて、電圧比較部154に充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較させる。その後、電圧比較部154の判定結果が「H」から「L」に変化した場合、比較電圧切替部133は、対象測定モードに切り替わる。
なお、基準測定モードは、基準放電時間Trefを測定するためのものなので、基準放電時間Trefを測定しない場合は、対象測定モードにおいて電圧比較部154の判定結果が「H」から「L」に変化した場合でも、基準測定モードに切り替えず、対象測定モードを続けることとしてもよい。
The comparison
The comparison
In a subject measurement mode, the comparison
In the reference measurement mode, the comparison
The reference measurement mode, because they are for measuring the reference discharge time T ref, if no measuring the reference discharge time T ref, the determination result of the
対象放電時間測定部150は、タイマー回路155がカウントした経過時間に基づいて、対象放電時間Tsを測定する。対象放電時間測定部150は、測定した対象放電時間Tsを表わすデータを出力する。
基準放電時間測定部160は、タイマー回路155がカウントした経過時間に基づいて、基準放電時間Trefを測定する。基準放電時間測定部160は、測定した基準放電時間Trefを表わすデータを出力する。
測定対象電圧算出部170は、対象放電時間測定部150が出力したデータと、基準放電時間測定部160が出力したデータとを入力し、入力したデータが表わす対象放電時間Tsと、基準放電時間Trefとに基づいて、測定対象電圧Vsを算出する。
この例において、検知電圧Vtは基準電圧Vrefの半分であるから、測定対象電圧算出部170が測定対象電圧Vsを算出するための計算式は、以下のように簡略化できる。
The reference discharge
The measurement target
In this example, since the detection voltage V t is half of the reference voltage V ref , the calculation formula for the measurement target
図8は、この実施の形態における電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを測定する電圧測定処理S410(前半)の流れの一例を示すフローチャート図である。
図9は、この実施の形態における電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを測定する電圧測定処理S410(後半)の流れの一例を示すフローチャート図である。
図10は、この実施の形態におけるコンデンサC11に充電された充電電圧vc及び電圧測定装置100の各部の状態の一例を表わす図である。
初期状態において、充放電切替部121は、対象充電モードであり、比較電圧切替部133は、対象測定モードである。
Figure 8 is a flow chart illustrating an example of the flow of the voltage measurement process S410 that the
Figure 9 is a flow chart illustrating an example of the flow of the voltage measurement process S410
Figure 10 is a diagram showing an example of states of the respective units of the charging voltage v c and a
In the initial state, the charge /
対象充電開始工程S511において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の充電を開始する。
検知電圧切替工程S512において、比較電圧切替部133は、スイッチSW34を切り替えて、電圧比較部154に検知電圧Vtを入力し、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較させる。
充電時間初期化工程S513において、充放電切替部121は、タイマー回路155を初期化して、タイマー回路155がカウントしている経過時間(以下、記号「t」で表わす。)を0にする。
In the target charging start step S511, the charge /
In the sense voltage switching step S512, the comparison
In the charging time initialization step S513, the charge /
対象充電比較工程S514において、電圧比較部154は、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較して、大小関係を判定する。充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合、対象充電比較工程S514を繰り返す。充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合、充電時間測定開始工程S515へ進む。
充電時間測定開始工程S515において、タイマー回路155は、経過時間tの測定を開始する。
In the target charge comparison step S514, the
In the charging time measurement start step S515, the
充電時間比較工程S516において、充放電切替部121は、タイマー回路155が測定している経過時間tを取得し、取得した経過時間tと、所定の対象充電時間Tcとを比較して、大小関係を判定する。経過時間tが対象充電時間Tcより短い場合、充電時間比較工程S516を繰り返す。経過時間tが対象充電時間Tc以上である場合、対象放電開始工程S521へ進む。
対象放電開始工程S521において、充放電切替部121は、測定モードに切り替わる。電圧比較部154の判定結果が「H」なので、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えてコンデンサC11の放電を開始する。
対象放電時間初期化工程S531において、対象放電時間測定部150は、タイマー回路155を初期化して、タイマー回路155がカウントしている経過時間tを0にする。
対象放電時間開始工程S532において、タイマー回路155は、電圧比較部154の判定結果は「H」なので、すぐに経過時間tの測定を開始する。
In the charging time comparison step S516, the charge /
In the target discharge start step S521, the charge /
In the target discharge time initialization step S531, the target discharge
In the target discharge time start step S532, the
対象電圧比較工程S541において、電圧比較部154は、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較して、大小関係を判定する。充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合、対象電圧比較工程S541を繰り返す。充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合、対象放電時間停止工程S551へ進む。
対象放電時間停止工程S551において、タイマー回路155は、電圧比較部154の判定結果が「L」になったので、経過時間tの測定を停止する。
対象放電時間取得工程S552において、対象放電時間測定部150は、タイマー回路155が測定した経過時間tを取得して、対象放電時間Tsとする。
In the target voltage comparison step S541, the
In the target discharge time stop step S551, the
In the target discharge time acquisition step S552, the target discharge
基準充電開始工程S561において、充放電切替部121は、電圧比較部154の判定結果が「L」になったので、スイッチSW22を切り替えてコンデンサC11の充電を開始する。
基準電圧切替工程S562において、比較電圧切替部133は、電圧比較部154の判定結果が「H」から「L」に変化したので、基準測定モードに切り替わる。比較電圧切替部133は、電圧比較部154の判定結果が「L」なので、スイッチSW34を切り替えて、電圧比較部154に基準電圧Vrefを入力し、電圧比較部154に充電電圧vcと基準電圧Vrefとを比較させる。
基準時間初期化工程S563において、基準放電時間測定部160は、タイマー回路155を初期化して、タイマー回路155がカウントしている経過時間tを0にする。
In the reference charging start step S561, the charge /
In the reference voltage switching step S562, the comparison
In the reference time initialization step S563, the reference discharge
充電電圧比較工程S564において、電圧比較部154は、充電電圧vcと基準電圧Vrefとを比較して、大小関係を判定する。充電電圧vcが基準電圧Vref以下である場合、充電電圧比較工程S564を繰り返す。充電電圧vcが基準電圧Vrefより大きい場合、基準放電時間開始工程S581へ進む。
基準放電時間開始工程S581において、タイマー回路155は、電圧比較部154の判定結果が「H」になったので、経過時間tの測定を開始する。
基準放電開始工程S571において、充放電切替部121は、電圧比較部154の判定結果が「H」になったので、スイッチSW22を切り替えてコンデンサC11の放電を開始する。
検知電圧切替工程S591において、比較電圧切替部133は、電圧比較部154の判定結果が「H」になったので、スイッチSW34を切り替えて、電圧比較部154に検知電圧Vtを入力し、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較させる。
In charging voltage comparison step S564, the
In the reference discharge time start step S581, the
In the reference discharge start step S571, the charge /
In the sense voltage switching step S591, the comparison
基準電圧比較工程S592において、電圧比較部154は、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較して、大小関係を判定する。充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合、基準電圧比較工程S592を繰り返す。充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合、基準放電時間停止工程S601へ進む。
基準放電時間停止工程S601において、タイマー回路155は、電圧比較部154の判定結果が「L」になったので、経過時間tの測定を停止する。
基準放電時間取得工程S602において、基準放電時間測定部160は、タイマー回路155が測定した経過時間tを取得して、基準放電時間Trefとする。
In the reference voltage comparison step S592, the
In the reference discharge time stop step S601, the
In the reference discharge time acquisition step S602, the reference discharge
放電時間比算出工程S611において、測定対象電圧算出部170は、対象放電時間取得工程S552で対象放電時間測定部150が取得した対象放電時間Tsと、基準放電時間取得工程S602で基準放電時間測定部160が取得した基準放電時間Trefとに基づいて、対象放電時間Tsを基準放電時間Trefで割ることにより、商αを算出する。
測定対象電圧算出工程S612において、測定対象電圧算出部170は、放電時間比算出工程S611で算出した商αに基づいて、測定対象電圧Vsを算出する。測定対象電圧算出部170は、算出した測定対象電圧Vsを表わすデータを出力する。
In the discharge time ratio calculation step S611, the measurement target
In the measurement target voltage calculation step S612, the measurement target
この実施の形態における電圧測定装置100は、電圧比較部154がアナログ回路により構成され、充電電圧vcと基準電圧Vrefまたは検知電圧Vtとをアナログ的に比較している。
この実施の形態における電圧測定装置100は、更に、検知電圧比較部(スイッチSW34、電圧比較部154)を有する。
上記検知電圧比較部は、上記充電電圧vcと、上記検知電圧Vtとを比較して、大小関係を判定する。
上記対象放電時間測定部150は、上記検知電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記対象放電時間Tsを測定する。
上記基準放電時間測定部160は、上記検知電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記基準放電時間Trefを測定する。
The
The detection voltage comparator compares the above charging voltage v c, and the detection voltage V t, and determines the size relationship.
The target discharge
The reference discharge
これにより、対象放電時間Ts及び基準放電時間Trefを正確に測定できるので、測定対象電圧算出部170が測定対象電圧Vsを正確に算出することができる。
Accordingly, the target discharge time T s and the reference discharge time T ref can be accurately measured, so that the measurement target
この実施の形態における電圧測定装置100は、更に、充電部(スイッチSW22、抵抗R12)と、基準電圧比較部(スイッチSW34、電圧比較部154)とを有する。
上記充電部は、印加された電圧により上記コンデンサC11を充電する。
上記基準電圧比較部は、上記充電電圧vcと、上記基準電圧Vrefとを比較して、大小関係を判定する。
上記基準充電部(充放電切替部121)は、上記測定対象電圧Vsを上記充電部に印加し、上記基準電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記充電電圧vcが上記基準電圧Vrefになるまで上記コンデンサC11を充電する。
The
The charging unit charges the capacitor C11 with the applied voltage.
The reference voltage comparator compares the above charging voltage v c, and the reference voltage V ref, judges the size relationship.
The reference charging unit (charging and discharging switching unit 121), the measured voltage V s is applied to the charging unit, on the basis of the determination result of the reference voltage comparison section determines, the charging voltage v c is the reference voltage The capacitor C11 is charged until it reaches Vref .
これにより、充電部に基準電圧Vrefを印加してコンデンサC11を充電する場合と比較して、コンデンサC11を基準電圧Vrefまで充電するのにかかる時間を短縮することができるとともに、回路構成を簡略化することができる。 As a result, the time required to charge the capacitor C11 to the reference voltage Vref can be shortened as compared with the case where the capacitor C11 is charged by applying the reference voltage Vref to the charging unit, and the circuit configuration can be reduced. It can be simplified.
この実施の形態における電圧測定装置100は、更に、充電部(スイッチSW22、抵抗R12)を有する。
上記充電部は、印加された電圧により上記コンデンサC11を充電する。
上記対象充電部(充放電切替部121)は、上記測定対象電圧Vsを上記充電部に印加し、所定の時間(対象充電時間Tc)が経過するまで上記コンデンサC11を充電する。
The charging unit charges the capacitor C11 with the applied voltage.
The target charging unit (charging and discharging switching unit 121), the measured voltage V s is applied to the charging unit, charges the capacitor C11 up to a predetermined time (target charging time T c) has elapsed.
これにより、対象充電時間Tcが十分長ければ、コンデンサC11に充電された充電電圧vcが測定対象電圧Vsに等しいとみなすことができる。 Thus, the longer the target charging time T c is sufficiently, can be regarded as the charging voltage v c, which is charged in the capacitor C11 is equal to the measured voltage V s.
以上説明した記憶装置800(バッテリバックアップシステム)は、抵抗R12およびコンデンサC11から構成される充放電回路に対して充電電圧を切り替えることにより自身への給電電圧であるバックアップ電源電圧Vccを微小な消費電流で測定する。 The above-described storage device 800 (battery backup system), resistor R12 and a small consumption of the backup power supply voltage V cc is a power supply voltage to itself by switching the charge voltage to the charge-discharge circuit composed of a capacitor C11 Measure with current.
実施の形態3.
実施の形態3について、図11〜図13を用いて説明する。
なお、実施の形態2で説明した記憶装置800と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment will be described with reference to FIGS.
Note that portions common to the
図11は、この実施の形態における電圧測定装置100の回路構成の一例を示す回路図である。
電圧測定装置100は、コンデンサC11、抵抗R12、スイッチSW22、基準電圧生成部131、A/D変換回路156、基準電圧比較部134、検知電圧比較部157、タイマー回路155、充放電切替部121、対象放電時間測定部150、基準放電時間測定部160、測定対象電圧算出部170を有する。
FIG. 11 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the
The
A/D変換回路156(アナログデジタルコンバータ)は、測定入力端子と、基準入力端子とデータ出力端子(シリアル出力なら1つ、パラレル出力なら出力データのビット数と同じ数)とを有する。A/D変換回路156は、基準入力端子に印加された電圧を基準にして、測定入力端子に印加された電圧をアナログデジタル変換して、変換した結果を表わすデータをデータ出力端子から出力する。A/D変換回路156の測定入力端子は、コンデンサC11と抵抗R12との接続点に電気接続していて、コンデンサC11に充電された充電電圧vcを入力する。A/D変換回路156の基準入力端子は、基準電圧生成部131の出力に電気接続していて、基準電圧生成部131が生成した基準電圧Vrefを入力する。すなわち、A/D変換回路156は、基準電圧Vrefを基準として、充電電圧vcをアナログデジタル変換し、充電電圧vcの電圧値を表わすデータを出力する。A/D変換回路156は、例えば逐次比較型であり、基準電圧Vrefを分圧した電圧と、充電電圧vcとを比較することにより、出力データの各ビットを決定する。A/D変換回路156が変換できる電圧の最大値は基準電圧Vrefであり、それ以上高い電圧を測定入力端子から入力しても、測定可能範囲の最大電圧を表わすデータ(例えば、すべてのビットが「1」であるデータ)を出力する。基準電圧生成部131が生成する基準電圧Vrefは、基準電圧生成部131が入力する測定対象電圧Vsよりも低い電圧であるから、A/D変換回路156が測定対象電圧Vsを直接測定することはできない。
The A / D conversion circuit 156 (analog / digital converter) has a measurement input terminal, a reference input terminal, and a data output terminal (one for serial output and the same number of output data bits for parallel output). The A /
A/D変換回路156よりも後段の回路は、デジタル回路である。A/D変換回路156よりも後段の回路は、マイクロコンピュータがプログラムを実行することにより実現するものであってもよい。また、アナログデジタル変換機能を有するマイクロコンピュータを使用すれば、A/D変換回路156も、マイクロコンピュータの機能を使って、実現することができる。
同様に、定電圧生成機能を有するマイクロコンピュータを使用すれば、基準電圧生成部131や検知電圧生成部151も、マイクロコンピュータの機能を使って実現することができる。また、端子の入出力を切り替える機能を有するマイクロコンピュータを使用すれば、スイッチSW22もまた、マイクロコンピュータの機能を使って実現することができる。
A circuit subsequent to the A /
Similarly, if a microcomputer having a constant voltage generation function is used, the reference
基準電圧比較部134は、A/D変換回路156が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす電圧値が、A/D変換回路156が変換できる最大電圧(すなわち、基準電圧Vref)であるか否かを判定する。基準電圧比較部134は、判定結果を表わすデータを出力する。
検知電圧比較部157は、A/D変換回路156が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす電圧値が、所定の検知電圧Vt(例えば、A/D変換回路156が変換できる最大電圧の二分の一)よりも大きいか小さいかを判定する。検知電圧比較部157は、判定結果を表わすデータを出力する。
The reference
The detection
タイマー回路155は、基準電圧比較部134や検知電圧比較部157の判定結果とは無関係に、例えば電圧測定装置100の電源投入時を起点として、経過時間をカウントし、カウントした経過時間を表わすデータを出力する。
The
充放電切替部121は、基準電圧比較部134が出力したデータと、検知電圧比較部157が出力したデータと、タイマー回路155が出力したデータとを入力し、入力したデータが表わす判定結果や経過時間に基づいて、スイッチSW22を切り替える切替信号を生成する。充放電切替部121がスイッチSW22を切り替える手順等は、実施の形態2と同様である。
対象放電時間測定部150及び基準放電時間測定部160はそれぞれ、検知電圧比較部157が出力したデータと、タイマー回路155が出力したデータとを入力し、入力したデータが表わす判定結果や経過時間に基づいて、対象放電時間Tsまたは基準放電時間Trefを算出する。
The charge /
Each of the target discharge
図12は、この実施の形態における電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを測定する電圧測定処理S410(前半)の流れの一例を示すフローチャート図である。
図13は、この実施の形態における電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを測定する電圧測定処理S410(後半)の流れの一例を示すフローチャート図である。
Figure 12 is a flow chart illustrating an example of the flow of the voltage measurement process S410 that the
Figure 13 is a flow chart illustrating an example of the flow of the voltage measurement process S410
対象充電開始工程S511において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の充電を開始する。
充電完了時刻算出工程S517において、充放電切替部121は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、充電開始時刻とする。充放電切替部121は、取得した充電開始時刻に、所定の対象充電時間Tcを加算することにより、充電完了時刻を算出する。
In the target charging start step S511, the charge /
In the charging completion time calculating step S517, the charge /
対象充電完了判定工程S518において、充放電切替部121は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、現在時刻とする。充放電切替部121は、取得した現在時刻と、充電完了時刻算出工程S517で算出した充電完了時刻とを比較して、充電完了時刻になったか否かを判定する。現在時刻が充電完了時刻よりも前であると判定した場合、対象充電完了判定工程S518を繰り返す。現在時刻が充電完了時刻以後であると判定した場合、対象放電開始工程S521へ進む。
In the target charging completion determination step S518, the charge /
対象放電開始工程S521において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の放電を開始する。
対象放電時刻記憶工程S522において、対象放電時間測定部150は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電開始時刻とする。対象放電時間測定部150は、取得した放電開始時刻を記憶する。
In the target discharge start step S521, the charge /
In the target discharge time storage step S522, the target discharge
対象電圧測定工程S542において、A/D変換回路156は、充電電圧vcを測定し、測定した充電電圧vcの電圧値を表わすデータを出力する。
対象電圧比較工程S543において、検知電圧比較部157は、対象電圧測定工程S542でA/D変換回路156が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす充電電圧vcと、検知電圧Vtとを比較して、大小関係を判定する。充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合、対象電圧測定工程S542に戻る。充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合、対象放電時間算出工程S553へ進む。
対象放電時間算出工程S553において、対象放電時間測定部150は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電終了時刻とする。対象放電時間測定部150は、取得した放電終了時刻から、対象放電時刻記憶工程S522で記憶した放電開始時刻を差し引くことにより、対象放電時間Tsを算出する。
In the target voltage measurement step S542, A /
In the target voltage comparison step S543, the detection
In the target discharge time calculation step S553, the target discharge
基準充電開始工程S561において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の充電を開始する。
In the reference charging start step S561, the charge /
充電電圧測定工程S565において、A/D変換回路156は、充電電圧vcを測定し、測定した充電電圧vcの電圧値を表わすデータを出力する。
充電電圧比較工程S566において、基準電圧比較部134は、充電電圧測定工程S565でA/D変換回路156が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす充電電圧vcと、基準電圧Vrefとを比較して、大小関係を判定する。充電電圧vcが基準電圧Vrefよりも小さい場合、充電電圧測定工程S565に戻る。充電電圧vcが基準電圧Vref以上である場合、基準放電開始工程S571へ進む。
In the charge voltage measurement step S565, A /
In charging voltage comparison step S566, the
基準放電開始工程S571において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の放電を開始する。
基準放電時刻記憶工程S582において、基準放電時間測定部160は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電開始時刻とする。基準放電時間測定部160は、取得した放電開始時刻を記憶する。
In the reference discharge start step S571, the charge /
In the reference discharge time storage step S582, the reference discharge
基準電圧測定工程S593において、A/D変換回路156は、充電電圧vcを測定し、測定した充電電圧vcを表わすデータを出力する。
基準電圧比較工程S594において、検知電圧比較部157は、基準電圧測定工程S593でA/D変換回路156が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす充電電圧vcと、検知電圧Vtとを比較して、大小関係を判定する。充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合、基準電圧測定工程S593に戻る。充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合、基準放電時間算出工程S603へ進む。
In the reference voltage measurement step S593, A /
In the reference voltage comparison step S594, the detection
基準放電時間算出工程S603において、基準放電時間測定部160は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電終了時刻とする。基準放電時間測定部160は、取得した放電終了時刻から、基準放電時刻記憶工程S582で記憶した放電開始時刻を差し引くことにより、基準放電時間Trefを算出する。
In the reference discharge time calculation step S603, the reference discharge
放電時間比算出工程S611において、測定対象電圧算出部170は、対象放電時間算出工程S553で対象放電時間測定部150が算出した対象放電時間Tsと、基準放電時間算出工程S603で基準放電時間測定部160が算出した基準放電時間Trefとに基づいて、対象放電時間Tsを基準放電時間Trefで割ることにより、商αを算出する。
測定対象電圧算出工程S612において、測定対象電圧算出部170は、放電時間比算出工程S611で算出した商αに基づいて、測定対象電圧Vsを算出する。
In the discharge time ratio calculation step S611, the measurement target
In the measurement target voltage calculation step S612, the measurement target
この実施の形態における電圧測定装置100は、充電電圧vcをアナログデジタル変換して、デジタルデータにしてから、充電電圧vcと基準電圧Vrefまたは検知電圧Vtとをデジタル的に比較している。
電圧測定装置100の電源は、充電池801から供給されるので、電源電圧Vccと、測定対象電圧Vsとが等しい。このため、測定対象電圧Vsは、A/D変換回路156が測定できる電圧範囲を超えていて、A/D変換回路156が測定対象電圧Vsを直接測定することはできない。
この実施の形態における電圧測定装置100によれば、A/D変換回路156が測定できる電圧範囲内の電圧を測定することにより、A/D変換回路156が測定できる電圧範囲を超えた測定対象電圧Vsを測定することができる。
Supply
According to the
以上説明した記憶装置800(バッテリバックアップメモリシステム)において、電圧測定装置100(電源電圧測定方式)は、抵抗R12およびコンデンサC11から構成される充放電回路と、同回路の充電と放電を切り替える充放電切替部121と、充電電圧を切り替える充電電圧切替部(基準電圧比較部134、充放電切替部121)と、充放電回路の電圧を測定するA/D変換部(A/D変換回路156)と、放電時間を計測するタイマ部(対象放電時間測定部150、基準放電時間測定部160)を有し、バックアップ電源電圧Vccと基準電圧Vrefの放電時間Ts,Trefからバックアップ電源電圧Vccを導出する。
充電電圧切替部は、充電電圧をバッテリ電圧Vsにし、充放電切替部121は、充放電回路の動作モードを充電として、充放電回路へバッテリ電圧Vsを一定時間充電する。充放電切替部121は、充放電回路の動作モードを充電から放電に切り替えることで、充放電回路に充電された電荷を放電する。A/D変換部(A/D変換回路156)は充放電回路の電圧値(充電電圧vc)を測定する。CPU部(検知電圧比較部157、対象放電時間測定部150)は、A/D変換部から得られる電圧値とタイマ部から得られるタイマ値から、充放電回路の放電開始から検知電圧に至るまでの時間(対象放電時間Ts)を計測する。
次に、充電電圧切替部は、充電電圧を基準電圧Vrefとし、充放電切替部121は、充放電回路のモードを充電とすることで充放電回路へ充電する。CPU部(基準電圧比較部134)はA/D変換部から得られる電圧値が基準電圧と一致した(A/D変換器の電圧値が測定最大値となった)場合に充放電切替部121の設定を変更し、充放電回路の動作モードを放電に切り替える。CPU部(検知電圧比較部157、基準放電時間測定部160)はA/D変換部から得られる電圧値とタイマ部から得られるタイマ値から、充放電回路の放電開始から検知電圧Vtに至るまでの時間(基準放電時間Tref)を計測する。
CPU部(測定対象電圧算出部170)は、測定された放電時間値(対象放電時間Ts、基準放電時間Tref)から、バックアップ電源電圧(測定対象電圧Vs)を算出する。
In the storage device 800 (battery backup memory system) described above, the voltage measurement device 100 (power supply voltage measurement method) is a charge / discharge circuit configured by a resistor R12 and a capacitor C11, and charge / discharge switching between charge and discharge of the circuit. A
Charging voltage switching unit, and the charging voltage to the battery voltage V s, the charge and discharge switching
Next, the charging voltage switching unit sets the charging voltage to the reference voltage V ref , and the charging / discharging
The CPU unit (measurement target voltage calculation unit 170) calculates a backup power supply voltage (measurement target voltage V s ) from the measured discharge time values (target discharge time T s , reference discharge time T ref ).
これにより、電圧測定装置100の電源となる電源電圧Vcc自身を測定することができる。また、能動素子を使用せず、コンデンサを用いた充放電回路を使用するので、測定時の消費電流を低く抑えることができ、主電源オフの状態にて電圧測定を行った場合でも、バックアップ用電源をあまり消費せず、本来の目的であるRAM(揮発性メモリ802)のバックアップ時間が短くなるのを防ぐことができる。
As a result, the power supply voltage Vcc itself that is the power supply of the
実施の形態4.
実施の形態4について、図14〜図17を用いて説明する。
なお、実施の形態3で説明した記憶装置800と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 4 FIG.
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
Note that portions common to the
図14は、この実施の形態における電圧測定装置100の回路構成の一例を示す回路図である。
電圧測定装置100は、実施の形態3で説明した構成に加えて、更に、基準比較間隔決定部135、検知比較間隔決定部158、変換指示部159を有する。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the
In addition to the configuration described in the third embodiment,
基準電圧比較部134は、充電電圧vcと基準電圧Vrefとを比較して、単にいずれが大きいかだけでなく、充電電圧vcと基準電圧Vrefとの差を表わすデータを出力する。
検知電圧比較部157も同様に、充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較して、充電電圧vcと検知電圧Vtとの差を表わすデータを出力する。
Similarly, the
基準比較間隔決定部135は、基準電圧比較部134が出力したデータを入力し、入力したデータに基づいて、基準電圧比較部134が充電電圧vcと基準電圧Vrefとを比較する間隔(以下「基準比較間隔」と呼ぶ。)を決定する。充電電圧vcと基準電圧Vrefとの差が大きければ、充電電圧vcが基準電圧Vrefに達するまでには、まだ時間的な余裕があると考えられるので、基準比較間隔は長くてよい。これに対し、充電電圧vcと基準電圧Vrefとの差が小さい場合は、充電電圧vcがもうすぐ基準電圧Vrefに達すると考えられるので、基準比較間隔を短くする必要がある。このため、基準比較間隔決定部135は、充電電圧vcと基準電圧Vrefとの差に基づいて、充電電圧vcと基準電圧Vrefとの差が大きければ基準比較間隔を長くし、充電電圧vcと基準電圧Vrefとの差が小さければ基準比較間隔を短くするよう、基準比較間隔を決定する。
基準電圧比較部134は、基準比較間隔決定部135が決定した基準比較間隔が経過するのを待ってから、次の比較をする。
Reference comparison
The reference
検知比較間隔決定部158は、検知電圧比較部157が出力したデータを入力し、入力したデータに基づいて、検知電圧比較部157が充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較する間隔(以下「検知比較間隔」と呼ぶ。)を決定する。上述した基準比較間隔と同様、充電電圧vcと検知電圧Vtとの差が大きければ、検知比較間隔は長くてよく、充電電圧vcと検知電圧Vtとの差が小さければ、検知比較間隔を短くする必要がある。検知比較間隔決定部158は、充電電圧vcと検知電圧Vtとの差に基づいて、充電電圧vcと検知電圧Vtとの差が大きければ検知比較間隔を長くし、充電電圧vcと検知電圧Vtとの差が小さければ検知比較間隔を短くするよう、検知比較間隔を決定する。
検知電圧比較部157は、検知比較間隔決定部158が決定した検知比較間隔が経過するのを待ってから、次の比較をする。
Detection comparator
The detection
基準電圧比較部134も検知電圧比較部157も比較をしていない間は、A/D変換回路156が充電電圧vcを測定する必要もない。その間、A/D変換回路156が充電電圧を測定せず、待機状態とすれば、A/D変換回路156における消費電力を抑えることができる。また、A/D変換回路156がアナログデジタル変換をしないのであれば、基準電圧生成部131が基準電圧Vrefを生成する必要もないので、その間、基準電圧生成部131を待機状態とすれば、基準電圧生成部131における消費電力も抑えることができる。
While the
変換指示部159は、基準比較間隔決定部135が決定した基準比較間隔と、検知比較間隔決定部158が決定した検知比較間隔とに基づいて、次にA/D変換回路156が充電電圧vcを測定すべき時刻を算出し、算出した時刻になるまでA/D変換回路156及び基準電圧生成部131を待機させる信号を生成する。
A/D変換回路156は、変換指示部159が生成した信号を入力し、入力した信号に基づいて、待機状態となり、あるいは、アナログデジタル変換をする。基準電圧生成部131も同様に、変換指示部159が生成した信号を入力し、入力した信号に基づいて、待機状態となり、あるいは、基準電圧Vrefを生成する。
Based on the reference comparison interval determined by the reference comparison
The A /
図15は、この実施の形態における電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを測定する電圧測定処理S410(前半)の流れの一例を示すフローチャート図である。
図16は、この実施の形態における電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを測定する電圧測定処理S410(後半)の流れの一例を示すフローチャート図である。
Figure 15 is a flow chart illustrating an example of the flow of the voltage measurement process S410 that the
Figure 16 is a flow chart illustrating an example of the flow of the voltage measurement process S410
対象充電開始工程S511において。充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の充電を開始する。
充電完了時刻算出工程S517において、充放電切替部121は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、充電開始時刻とする。充放電切替部121は、取得した充電開始時刻に、所定の対象充電時間Tcを加算することにより、充電完了時刻を算出する。
In the target charging start step S511. The charge /
In the charging completion time calculating step S517, the charge /
充電完了待機工程S519において、充放電切替部121は、充電完了時刻まで待機する。例えば、充放電切替部121は、充電完了時刻にタイマー割込みが発生するよう設定し、マイクロコンピュータを待機モードにする。充電完了時刻になると、タイマー割込みが発生し、充放電切替部121は、待機状態から復帰する。
In the charge completion standby step S519, the charge /
対象放電開始工程S521において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の放電を開始する。
対象放電時刻記憶工程S522において、対象放電時間測定部150は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電開始時刻とする。対象放電時間測定部150は、取得した放電開始時刻を記憶する。
In the target discharge start step S521, the charge /
In the target discharge time storage step S522, the target discharge
対象電圧測定工程S542において、変換指示部159は、A/D変換回路156に充電電圧vcの測定を指示する信号を生成する。基準電圧生成部131は、変換指示部159が生成した信号を入力して待機状態から復帰し、基準電圧Vrefを生成する。A/D変換回路156は、変換指示部159が生成した信号を入力して待機状態から復帰し、基準電圧生成部131が生成した基準電圧Vrefを基準として、充電電圧vcを測定する。測定終了後、A/D変換回路156は、測定した充電電圧vcの電圧値を表わすデータを出力する。基準電圧生成部131及びA/D変換回路156は、待機状態に戻る。
In the target voltage measurement step S542, the
対象電圧比較工程S543において、検知電圧比較部157は、対象電圧測定工程S542でA/D変換回路156が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす充電電圧vcから、検知電圧Vtを差し引くことにより、両者の差を算出する。算出した差が正の値である場合(すなわち充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合)、対象比較間隔決定工程S544へ進む。算出した差が0以下である場合(すなわち充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合)、対象放電時間算出工程S553へ進む。
対象比較間隔決定工程S544において、検知比較間隔決定部158は、対象電圧比較工程S543で検知電圧比較部157が算出した差に基づいて、検知比較間隔を決定する。例えば、検知比較間隔決定部158は、対象電圧比較工程S543で検知電圧比較部157が算出した差に、所定の定数を乗算することにより、検知比較間隔を算出する。例えば、コンデンサC11の静電容量値および抵抗R12の電気抵抗値の誤差を考慮して、回路時定数τの下限値をあらかじめ求め、回路時定数τの下限値から、充電電圧vCがA/D変換回路156の判別可能最小電圧(例えばA/D変換回路156の出力が8ビットなら基準電圧Vrefの256分の1)低下するのにかかる最低時間を算出しておく。検知比較間隔決定部158は、対象電圧比較工程S543で検知電圧比較部157が算出した差に、算出しておいた最低時間を乗算し、検知比較間隔とする。
対象変換時刻算出工程S545において、変換指示部159は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、現在時刻とする。変換指示部159は、取得した現在時刻に、対象検知比較間隔決定工程S544で検知比較間隔決定部158が決定した検知比較間隔を加算することにより、次回の変換時刻を算出する。
対象変換待機工程S546において、変換指示部159は、対象変換時刻算出工程S545で算出した変換時刻まで待機する。例えば、変換指示部159は、変換時刻にタイマー割込みが発生するよう設定し、マイクロコンピュータを待機モードにする。変換時刻になると、タイマー割込みが発生し、変換指示部159は、待機状態から復帰する。
その後、対象電圧測定工程S542に戻る。
In the target voltage comparison step S543, the detection
In the target comparison interval determination step S544, the detection comparison
In the target conversion time calculation step S545, the
In the target conversion standby step S546, the
Thereafter, the process returns to the target voltage measurement step S542.
対象放電時間算出工程S553において、対象放電時間測定部150は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電終了時刻とする。対象放電時間測定部150は、取得した放電終了時刻から、対象放電時刻記憶工程S522で記憶した放電開始時刻を差し引くことにより、対象放電時間Tsを算出する。
基準充電開始工程S561において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の充電を開始する。
In the target discharge time calculation step S553, the target discharge
In the reference charging start step S561, the charge /
充電電圧測定工程S565において、変換指示部159は、A/D変換回路156に充電電圧vcの測定を指示する信号を生成する。基準電圧生成部131は、変換指示部159が生成した信号を入力して待機状態から復帰し、基準電圧Vrefを生成する。A/D変換回路156は、変換指示部159が生成した信号を入力して待機状態から復帰し、基準電圧生成部131が生成した基準電圧Vrefを基準として、充電電圧vcを測定する。測定終了後、A/D変換回路156は、測定した充電電圧vcの電圧値を表わすデータを出力する。基準電圧生成部131及びA/D変換回路156は、待機状態に戻る。
In the charge voltage measurement step S565, the
充電電圧比較工程S566において、基準電圧比較部134は、充電電圧測定工程S565でA/D変換回路156が出力したデータを入力し、基準電圧Vrefから、入力したデータが表わす充電電圧vcを差し引くことにより、両者の差を算出する。算出した差が正の値である場合(すなわち充電電圧vcが基準電圧Vrefより小さい場合)、充電比較間隔決定工程S567へ進む。算出した差が0以下の場合(すなわち充電電圧vcが基準電圧Vref以上である場合)、基準放電開始工程S571へ進む。
充電比較間隔決定工程S567において、基準比較間隔決定部135は、充電電圧比較工程S566で基準電圧比較部134が算出した差に基づいて、基準比較間隔を決定する。例えば、基準比較間隔決定部135は、充電電圧比較工程S566で基準電圧比較部134が算出した差に、所定の定数を乗算することにより、基準比較間隔を算出する。
充電変換時刻算出工程S568において、変換指示部159は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、現在時刻とする。変換指示部159は、取得した現在時刻に、充電比較間隔決定工程S5677で基準比較間隔決定部135が決定した基準比較間隔を加算することにより、次回の変換時刻を算出する。
充電変換待機工程S569において、変換指示部159は、充電変換時刻算出工程S568で算出した変換時刻まで待機する。
その後、充電電圧測定工程S565に戻る。
In charging voltage comparison step S566, the reference
In the charging comparison interval determination step S567, the reference comparison
In the charge conversion time calculation step S568, the
In the charge conversion standby step S569, the
Then, it returns to charge voltage measurement process S565.
基準放電開始工程S571において、充放電切替部121は、スイッチSW22を切り替えて、コンデンサC11の放電を開始する。
基準放電時刻記憶工程S582において、基準放電時間測定部160は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電開始時刻とする。基準放電時間測定部160は、取得した放電開始時刻を記憶する。
In the reference discharge start step S571, the charge /
In the reference discharge time storage step S582, the reference discharge
基準電圧測定工程S593において、変換指示部159は、A/D変換回路156に充電電圧vcの測定を指示する信号を生成する。基準電圧生成部131は、変換指示部159が生成した信号を入力して待機状態から復帰し、基準電圧Vrefを生成する。A/D変換回路156は、変換指示部159が生成した信号を入力して待機状態から復帰し、基準電圧生成部131が生成した基準電圧Vrefを基準として、充電電圧vcを測定する。測定終了後、A/D変換回路156は、測定した充電電圧vcの電圧値を表わすデータを出力する。基準電圧生成部131及びA/D変換回路156は、待機状態に戻る。
In the reference voltage measuring step S593, the
基準電圧比較工程S594において、検知電圧比較部157は、基準電圧測定工程S593でA/D変換回路156が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす充電電圧vcから、検知電圧Vtを差し引くことにより、両者の差を算出する。算出した差が正の値である場合(すなわち充電電圧vcが検知電圧Vtより大きい場合)、基準比較間隔決定工程S595へ進む。算出した差が0以下である場合(すなわち充電電圧vcが検知電圧Vt以下である場合)、基準放電時間算出工程S603へ進む。
基準比較間隔決定工程S595において、検知比較間隔決定部158は、基準電圧比較工程S594で検知電圧比較部157が算出した差に基づいて、検知比較間隔を決定する。例えば、検知比較間隔決定部158は、基準電圧比較工程S594で検知電圧比較部157が算出した差に、所定の定数を乗算することにより、検知比較間隔を算出する。
基準変換時刻算出工程S596において、変換指示部159は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、現在時刻とする。変換指示部159は、取得した現在時刻に、基準比較間隔決定工程S595で検知比較間隔決定部158が決定した検知比較間隔を加算することにより、次回の変換時刻を算出する。
基準変換待機工程S597において、変換指示部159は、基準変換時刻算出工程S596で算出した変換時刻まで待機する。
その後、基準電圧測定工程S593に戻る。
In the reference voltage comparison step S594, the detection
In the reference comparison interval determination step S595, the detection comparison
In the reference conversion time calculation step S596, the
In the reference conversion standby step S597, the
Thereafter, the process returns to the reference voltage measurement step S593.
基準放電時間算出工程S603において、基準放電時間測定部160は、タイマー回路155が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす経過時間を取得して、放電終了時刻とする。基準放電時間測定部160は、取得した放電終了時刻から、基準放電時刻記憶工程S582で記憶した放電開始時刻を差し引くことにより、基準放電時間Trefを算出する。
In the reference discharge time calculation step S603, the reference discharge
放電時間比算出工程S611において、測定対象電圧算出部170は、対象放電時間算出工程S553で対象放電時間測定部150が算出した対象放電時間Tsと、基準放電時間算出工程S603で基準放電時間測定部160が算出した基準放電時間Trefとに基づいて、対象放電時間Tsを基準放電時間Trefで割ることにより、商αを算出する。
測定対象電圧算出工程S612において、測定対象電圧算出部170は、放電時間比算出工程S611で算出した商αに基づいて、測定対象電圧Vsを算出する。
In the discharge time ratio calculation step S611, the measurement target
In the measurement target voltage calculation step S612, the measurement target
図17は、この実施の形態におけるコンデンサC11に充電された充電電圧vc及び電圧測定装置100の消費電力の変化の一例を表わすグラフ図である。
このように、充電電圧vcが目標となる電圧(検知電圧Vtまたは基準電圧Vref)から遠い場合は、充電電圧vcを測定する間隔を長くすることにより、電圧測定装置100の消費電力を抑えることができる。また、充電電圧vcが目標となる電圧に近い場合は、充電電圧vcを測定する間隔を短くすることにより、対象放電時間Tsや基準放電時間Trefを正確に測定することができる。
Figure 17 is a graph showing an example of a change in power consumption of the charge voltage v c and a
Thus, if far from the voltage charging voltage v c is the target (detection voltage V t or the reference voltage V ref), by lengthening the interval for measuring the charging voltage v c, the power consumption of the
この実施の形態における電圧測定装置100は、更に、検知比較間隔決定部158を有する。
上記検知比較間隔決定部158は、上記検知電圧比較部157が判定した判定結果に基づいて、上記充電電圧vcと上記検知電圧Vtとの差が大きい場合に、上記検知電圧比較部157が上記充電電圧vcと上記検知電圧Vtとを比較する検知比較間隔を長くし、上記充電電圧vcと上記検知電圧Vtとの差が小さい場合に、上記検知比較間隔を短くする。
上記検知電圧比較部157は、上記検知比較間隔決定部158が決定した検知比較間隔にしたがって、上記充電電圧vcと上記検知電圧Vtとを比較する。
The
The detection comparison
The
これにより、検知電圧比較部157が充電電圧vcと検知電圧Vtとを比較する回数を少なくすることができ、電圧測定装置100の消費電力を抑えることができる。
This allows the detection
この実施の形態における電圧測定装置100は、更に、基準比較間隔決定部135を有する。
上記基準比較間隔決定部135は、上記基準電圧比較部134が判定した判定結果に基づいて、上記基準電圧Vrefと上記充電電圧vcとの差が大きい場合に、上記基準電圧比較部134が上記充電電圧vcと上記基準電圧Vrefとを比較する基準比較間隔を長くし、上記基準電圧Vrefと上記充電電圧vcとの差が小さい場合に、上記基準比較間隔を短くする。
上記基準電圧比較部134は、上記基準比較間隔決定部135が決定した基準比較間隔にしたがって、上記充電電圧vcと上記基準電圧Vrefとを比較する。
The
The reference comparison
The
これにより、基準電圧比較部134が充電電圧vcと基準電圧Vrefとを比較する回数を少なくすることができ、電圧測定装置100の消費電力を抑えることができる。
This allows the reference
以上説明した電圧測定装置100(電源電圧測定方式)において、充放電回路の電圧vcに応じてA/D変換間隔(基準比較間隔、検知比較間隔)を決定することにより、A/D変換回数を減らし電圧モニタ部の処理電力を低減する。
電圧測定装置100(バッテリ電圧測定方式)は、A/D変換器(A/D変換回路156)を使用することにより、放電電圧の推移を確認することができる。CPU部(検知比較間隔決定部158)は、A/D変換部から得られる放電電圧(充電電圧vc)が高い間は、検知電圧Vtに至るまでの時間に余裕があると判断し、A/D変換処理の実施時間間隔を広くとる。放電電圧(充電電圧vc)が検知電圧Vtに近くなるほど、A/D変換処理の実施時間間隔を狭める。A/D変換処理終了から次のA/D変換処理開始までの間は、回路を低消費電力モードに移行することで待機時の消費電流を抑える。以上の処理フローにより、A/D変換処理の回数を減らすことができ、電源電圧測定処理に必要な消費電流を低減することができる。
In the described voltage measurement apparatus 100 (power supply voltage measuring method) or, A / D conversion interval in response to the voltage v c of the charge and discharge circuit (reference comparison interval, detection comparison interval) by determining the, A / D conversion times The processing power of the voltage monitor unit is reduced.
The voltage measurement apparatus 100 (battery voltage measurement method) can confirm the transition of the discharge voltage by using the A / D converter (A / D conversion circuit 156). The CPU unit (detection comparison interval determination unit 158) determines that there is room in the time to reach the detection voltage V t while the discharge voltage (charge voltage v c ) obtained from the A / D conversion unit is high, The time interval for performing the A / D conversion process is wide. The closer the discharge voltage (charge voltage v c ) is to the detected voltage V t , the shorter the time interval for performing the A / D conversion process. Between the end of the A / D conversion process and the start of the next A / D conversion process, the current consumption during standby is suppressed by shifting the circuit to the low power consumption mode. With the above processing flow, the number of A / D conversion processes can be reduced, and the current consumption required for the power supply voltage measurement process can be reduced.
実施の形態5.
実施の形態5について、図18〜図20を用いて説明する。
なお、実施の形態1〜実施の形態4で説明した記憶装置800と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
Embodiment 5 FIG.
The fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
Note that portions common to the
図18は、この実施の形態における記憶装置800の全体構成の一例を示すシステム構成図である。
記憶装置800は、実施の形態1で説明した構成に加えて、更に、測定間隔決定部840を有する。
FIG. 18 is a system configuration diagram showing an example of the overall configuration of the
The
保持比較部810は、電圧測定装置100が測定した測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとを比較して、単にいずれが大きいかだけでなく、測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとの差を表わすデータを出力する。
測定間隔決定部840は、保持比較部810が出力したデータを入力し、入力したデータが表わす測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとの差に基づいて、電圧測定装置100が測定対象電圧Vsを測定する間隔(以下「測定間隔」と呼ぶ。)を決定する。測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとの差が大きければ、測定対象電圧Vsが保持電圧Vminまで下がるには、まだ時間的な余裕があると考えられるので、測定間隔は長くてよい。これに対し、測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとの差が小さい場合は、測定対象電圧Vsがもうすぐ保持電圧Vminに達すると考えられるので、測定間隔を短くする必要がある。このため、測定間隔決定部840は、測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとの差に基づいて、測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとの差が大きければ測定間隔を長くし、測定対象電圧Vsと保持電圧Vminとの差が小さければ測定間隔を短くするよう、測定間隔を決定する。
電圧測定装置100は、一回の測定が終了したのち待機状態となり、測定間隔決定部840が決定した測定間隔が経過するのを待ったのち、待機状態から復帰して次の測定をする。
The holding
Measuring
The
図19は、この実施の形態における記憶装置800がデータ消失を判定する消失判定処理の流れの一例を示すフローチャート図である。
FIG. 19 is a flowchart showing an example of the flow of erasure determination processing in which the
電圧測定処理S410において、電圧測定装置100は、充電池801が出力した電源電圧Vccを測定して、測定対象電圧Vsとする。測定終了後、電圧測定装置100は、待機状態となる。
保持比較工程S420において、保持比較部810は、電圧測定処理S410で電圧測定装置100が測定した測定対象電圧Vsから、保持電圧Vminを差し引いて、両者の差を算出する。算出した差が0以上である場合(すなわち測定対象電圧Vsが保持電圧Vmin以上である場合)、測定間隔決定工程S425へ進む。算出した差が負の値である場合(すなわち測定対象電圧Vsが保持電圧Vminより小さい場合)、消失判定工程S430へ進む。
In the voltage measurement process S410, the
In the holding comparison step S420, the holding
測定間隔決定工程S425において、測定間隔決定部840は、保持比較工程S420で保持比較部810が算出した差に基づいて、測定間隔を決定する。例えば、測定間隔決定部840は、保持比較工程S420で保持比較部810が算出した差に、所定の定数を乗算し、更に別の所定の定数を加算することにより、測定間隔を算出する。例えば、記憶装置800における電力消費により充電池801が放電し、電源電圧Vccが1ミリボルト低下するのに、最低T秒かかるとすると、測定間隔決定部840は、保持比較工程S420で保持比較部810が算出した差をミリボルト単位で表わした数値に、Tを乗算する。なお、電源電圧Vccを頻繁に測定することにより充電池801を消耗し、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失しては本末転倒であるから、電源電圧測定の最小間隔をあらかじめ定めておき、測定間隔決定部840は、これを所定の定数として、乗算の結果に加算する。測定間隔決定部840は、加算の結果を、測定間隔とする。
測定待機工程S426において、電圧測定装置100は、測定間隔決定工程S425で測定間隔決定部840が決定した測定間隔が経過するのを待つ。電圧測定装置100は、測定間隔が経過したのち、待機状態から復帰し、電圧測定処理S410に戻る。
In the measurement interval determination step S425, the measurement
In the measurement standby step S426, the
消失判定工程S430において、消失判定部820は、揮発性メモリ802が記憶したデータが消失した(可能性がある)と判定し、消失判定データを生成する。
消失判定記憶工程S440において、不揮発性メモリ830は、消失判定工程S430で消失判定部820が生成した消失判定データを記憶する。
In the erasure determination step S430, the
In the disappearance determination storage step S440, the
図20は、この実施の形態における記憶装置800の電源電圧Vcc及び電圧測定装置100の消費電力の変化の一例を示すグラフ図である。
Figure 20 is a graph showing one example of a change in power consumption of the power supply voltage V cc and the
電圧測定装置100は、主電源装置200がオフになった時点で、充電池801が十分に充電されているかを確認するため、電源電圧Vccを測定する。電源電圧Vccが保持電圧Vminから遠い場合は、次の測定までの測定間隔を長くする。これにより、電圧測定装置100の消費電力を抑えることができる。また、電源電圧Vccが保持電圧Vminに近づくにつれて、測定間隔を短くしていく。これにより、データ消失を正確に判定することができる。
この実施の形態における記憶装置800は、更に、測定間隔決定部840を有する。
上記測定間隔決定部840は、上記保持比較部810が判定した判定結果に基づいて、上記測定対象電圧Vsと上記保持電圧Vminとの差が大きい場合に、上記電圧測定装置100が上記測定対象電圧Vsを測定する測定間隔を長くし、上記測定対象電圧Vsと上記保持電圧Vminとの差が小さい場合に、上記測定間隔を短くする。
上記電圧測定装置100は、上記測定間隔決定部840が決定した測定間隔にしたがって、上記測定対象電圧Vsを測定する。
The
The measurement
The
これにより、電圧測定装置100が電源電圧Vccを測定する回数を減らすことができるので、電圧測定装置100における消費電力を抑えることができ、揮発性メモリ802がデータを保持できる期間を長くすることができる。
As a result, the number of times the
以上説明した電圧測定装置100(電源電圧測定方式)において、バッテリ電源電圧Vccの測定結果に応じて測定間隔を決定することにより、測定処理回数を減らし電圧モニタ部(電圧測定装置100)の処理電力を低減する。 In the voltage measurement apparatus 100 (power supply voltage measurement method) described above, the measurement interval is determined according to the measurement result of the battery power supply voltage Vcc , thereby reducing the number of measurement processes and processing of the voltage monitor unit (voltage measurement apparatus 100). Reduce power.
以上説明した記憶装置800(バッテリバックアップシステム)は、電圧測定値(測定対象電圧Vs)を基に測定間隔を変化させることにより、電圧測定での消費電流を低減させることにより、電源電圧測定に伴うバックアップ用電源(充電池801)の消費量を小さくし本来の目的であるRAM(揮発性メモリ802)のバックアップ時間への影響を少なくする。
CPU部(測定間隔決定部840)は、バックアップ電源電圧Vccが高い間は、RAM(揮発性メモリ802)のデータ保持最小電圧(保持電圧Vmin)に至るまでの時間に余裕があると判断し、バックアップ電源電圧測定の実施時間間隔を広くとる。電源電圧Vccがデータ保持最小電圧(保持電圧Vmin)に近くなるほど電圧測定の実施時間間隔を狭める。電源電圧測定処理終了から次の電源電圧測定処理の間は、電圧モニタ部(電圧測定装置100)を低消費電力モードに移行することで待機時の消費電流を抑える。以上の処理フローにより、電源電圧の測定回数を減らすことができ、バックアップ電源の電圧測定処理に必要な消費電流を低減することができる。
The storage device 800 (battery backup system) described above can be used for power supply voltage measurement by reducing the current consumption in voltage measurement by changing the measurement interval based on the voltage measurement value (measurement target voltage V s ). The consumption of the accompanying backup power supply (rechargeable battery 801) is reduced to reduce the influence on the original RAM (volatile memory 802) backup time.
The CPU unit (measurement interval determination unit 840) determines that there is room in the time required to reach the minimum data retention voltage (retention voltage V min ) of the RAM (volatile memory 802) while the backup power supply voltage V cc is high. And make the backup power supply voltage measurement time interval wide. The closer the power supply voltage V cc is to the data holding minimum voltage (holding voltage V min ), the shorter the voltage measurement execution time interval. During the power supply voltage measurement process from the end of the power supply voltage measurement process, the current consumption during standby is suppressed by shifting the voltage monitor unit (voltage measurement device 100) to the low power consumption mode. With the above processing flow, the number of power supply voltage measurements can be reduced, and the current consumption required for the backup power supply voltage measurement process can be reduced.
100 電圧測定装置、120 対象充電部、121 充放電切替部、130 基準充電部、131 基準電圧生成部、132,136 定電圧回路、133 比較電圧切替部、134 基準電圧比較部、135 基準比較間隔決定部、140 放電部、150 対象放電時間測定部、151 検知電圧生成部、154 電圧比較部、155 タイマー回路、156 A/D変換回路、157 検知電圧比較部、158 検知比較間隔決定部、159 変換指示部、160 基準放電時間測定部、170 測定対象電圧算出部、200 主電源装置、800 記憶装置、801 充電池、802 揮発性メモリ、803 インターフェース部、810 保持比較部、820 消失判定部、830 不揮発性メモリ、840 測定間隔決定部、C11 コンデンサ、R12,R52,R53 抵抗、SW22,SW34 スイッチ。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
コンデンサと、対象充電部と、基準充電部と、放電部と、対象放電時間測定部と、基準放電時間測定部と、測定対象電圧算出部とを有し、
上記対象充電部は、上記測定対象電圧まで上記コンデンサを充電し、
上記基準充電部は、所定の基準電圧まで上記コンデンサを充電し、
上記放電部は、上記コンデンサを所定の回路時定数で放電し、
上記対象放電時間測定部は、上記対象充電部が上記測定対象電圧まで上記コンデンサを充電してから、上記放電部が上記コンデンサを放電したことにより上記コンデンサに充電された充電電圧が所定の検知電圧になるまでの時間を測定して対象放電時間とし、
上記基準放電時間測定部は、上記基準充電部が上記基準電圧まで上記コンデンサを充電してから、上記放電部が上記コンデンサを放電したことにより上記充電電圧が上記検知電圧になるまでの時間を測定して基準放電時間とし、
上記測定対象電圧算出部は、上記対象放電時間測定部が測定した対象放電時間と、上記基準放電時間測定部が測定した基準放電時間とに基づいて、上記測定対象電圧の電圧値を算出することを特徴とする電圧測定装置。 In a voltage measuring device that measures a voltage to be measured, which is a measurement target,
A capacitor, a target charging unit, a reference charging unit, a discharging unit, a target discharging time measuring unit, a reference discharging time measuring unit, and a measuring target voltage calculating unit;
The target charging unit charges the capacitor up to the measurement target voltage,
The reference charging unit charges the capacitor to a predetermined reference voltage,
The discharging unit discharges the capacitor with a predetermined circuit time constant,
The target discharge time measurement unit is configured such that a charge voltage charged in the capacitor when the target charge unit charges the capacitor to the measurement target voltage and then the discharge unit discharges the capacitor is a predetermined detection voltage. Measure the time to become the target discharge time,
The reference discharge time measurement unit measures a time from when the reference charging unit charges the capacitor to the reference voltage until the charging voltage becomes the detection voltage when the discharging unit discharges the capacitor. As the reference discharge time,
The measurement target voltage calculation unit calculates a voltage value of the measurement target voltage based on the target discharge time measured by the target discharge time measurement unit and the reference discharge time measured by the reference discharge time measurement unit. A voltage measuring device characterized by the above.
上記検知電圧比較部は、上記充電電圧と、上記検知電圧とを比較して、大小関係を判定し、
上記対象放電時間測定部は、上記検知電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記対象放電時間を測定し、
上記基準放電時間測定部は、上記検知電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記基準放電時間を測定することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電圧測定装置。 The voltage measurement device further includes a detection voltage comparison unit,
The detection voltage comparison unit compares the charging voltage with the detection voltage to determine a magnitude relationship,
The target discharge time measurement unit measures the target discharge time based on the determination result determined by the detection voltage comparison unit,
3. The voltage measuring device according to claim 1, wherein the reference discharge time measurement unit measures the reference discharge time based on a determination result determined by the detection voltage comparison unit.
上記検知比較間隔決定部は、上記検知電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記充電電圧と上記検知電圧との差が大きい場合に、上記検知電圧比較部が上記充電電圧と上記検知電圧とを比較する検知比較間隔を長くし、上記充電電圧と上記検知電圧との差が小さい場合に、上記検知比較間隔を短くし、
上記検知電圧比較部は、上記検知比較間隔決定部が決定した検知比較間隔にしたがって、上記充電電圧と上記検知電圧とを比較することを特徴とする請求項3に記載の電圧測定装置。 The voltage measuring device further includes a detection comparison interval determination unit,
When the difference between the charging voltage and the detection voltage is large based on the determination result determined by the detection voltage comparison unit, the detection comparison interval determination unit determines whether the detection voltage comparison unit determines the charging voltage and the detection voltage. When the difference between the charging voltage and the detection voltage is small, the detection comparison interval is shortened.
The voltage measurement device according to claim 3, wherein the detection voltage comparison unit compares the charging voltage with the detection voltage according to a detection comparison interval determined by the detection comparison interval determination unit.
上記充電部は、印加された電圧により上記コンデンサを充電し、
上記基準電圧比較部は、上記充電電圧と、上記基準電圧とを比較して、大小関係を判定し、
上記基準充電部は、上記測定対象電圧を上記充電部に印加し、上記基準電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記充電電圧が上記基準電圧になるまで上記コンデンサを充電することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電圧測定装置。 The voltage measuring device further includes a charging unit and a reference voltage comparing unit,
The charging unit charges the capacitor with an applied voltage,
The reference voltage comparison unit compares the charging voltage with the reference voltage to determine a magnitude relationship,
The reference charging unit applies the measurement target voltage to the charging unit, and charges the capacitor until the charging voltage becomes the reference voltage based on a determination result determined by the reference voltage comparison unit. The voltage measuring device according to claim 1.
上記基準比較間隔決定部は、上記基準電圧比較部が判定した判定結果に基づいて、上記基準電圧と上記充電電圧との差が大きい場合に、上記基準電圧比較部が上記充電電圧と上記基準電圧とを比較する基準比較間隔を長くし、上記基準電圧と上記充電電圧との差が小さい場合に、上記基準比較間隔を短くし、
上記基準電圧比較部は、上記基準比較間隔決定部が決定した基準比較間隔にしたがって、上記充電電圧と上記基準電圧とを比較することを特徴とする請求項5に記載の電圧測定装置。 The voltage measuring device further includes a reference comparison interval determination unit,
When the difference between the reference voltage and the charging voltage is large based on the determination result determined by the reference voltage comparing unit, the reference voltage comparing unit determines that the reference voltage comparing unit determines the charging voltage and the reference voltage. When the difference between the reference voltage and the charging voltage is small, the reference comparison interval is shortened.
The voltage measurement device according to claim 5, wherein the reference voltage comparison unit compares the charging voltage with the reference voltage according to a reference comparison interval determined by the reference comparison interval determination unit.
上記充電部は、印加された電圧により上記コンデンサを充電し、
上記対象充電部は、上記測定対象電圧を上記充電部に印加し、所定の時間が経過するまで上記コンデンサを充電することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電圧測定装置。 The voltage measuring device further includes a charging unit,
The charging unit charges the capacitor with an applied voltage,
The voltage measurement according to claim 1, wherein the target charging unit applies the measurement target voltage to the charging unit and charges the capacitor until a predetermined time elapses. apparatus.
上記揮発性メモリは、電源として供給される電圧が所定の保持電圧以上である場合に、記憶したデータを保持し、
上記充電池は、充電された電圧を上記揮発性メモリの電源として供給し、
上記電圧測定装置は、上記充電池に充電された電圧を上記測定対象電圧として測定し、
上記保持比較部は、上記電圧測定装置が測定した測定対象電圧と、上記保持電圧とを比較して、大小関係を判定し、
上記消失判定部は、上記保持比較部が判定した判定結果に基づいて、上記測定対象電圧が上記保持電圧より小さい場合に、上記揮発性メモリが記憶したデータが消失したと判定することを特徴とする記憶装置。 A volatile memory, a rechargeable battery, the voltage measuring device according to any one of claims 1 to 7, a holding comparison unit, and a disappearance determination unit,
The volatile memory holds stored data when a voltage supplied as a power source is equal to or higher than a predetermined holding voltage,
The rechargeable battery supplies the charged voltage as a power source for the volatile memory,
The voltage measuring device measures the voltage charged in the rechargeable battery as the voltage to be measured,
The holding comparison unit compares the measurement object voltage measured by the voltage measuring device with the holding voltage, determines the magnitude relationship,
The erasure determination unit determines that the data stored in the volatile memory is lost when the voltage to be measured is smaller than the holding voltage based on the determination result determined by the holding comparison unit. Storage device.
上記測定間隔決定部は、上記保持比較部が判定した判定結果に基づいて、上記測定対象電圧と上記保持電圧との差が大きい場合に、上記電圧測定装置が上記測定対象電圧を測定する測定間隔を長くし、上記測定対象電圧と上記保持電圧との差が小さい場合に、上記測定間隔を短くし、
上記電圧測定装置は、上記測定間隔決定部が決定した測定間隔にしたがって、上記測定対象電圧を測定することを特徴とする請求項8に記載の記憶装置。 The storage device further includes a measurement interval determination unit,
The measurement interval determination unit is configured to measure the measurement interval at which the voltage measurement device measures the measurement target voltage when the difference between the measurement target voltage and the hold voltage is large based on the determination result determined by the holding comparison unit. When the difference between the voltage to be measured and the holding voltage is small, the measurement interval is shortened,
9. The storage device according to claim 8, wherein the voltage measuring device measures the voltage to be measured according to a measurement interval determined by the measurement interval determining unit.
上記不揮発性メモリは、上記消失判定部が判定した判定結果を表わすデータを記憶することを特徴とする請求項8または請求項9に記載の記憶装置。 The storage device further includes a nonvolatile memory,
The storage device according to claim 8 or 9, wherein the nonvolatile memory stores data representing a determination result determined by the disappearance determination unit.
上記測定対象電圧までコンデンサを充電し、
上記コンデンサを所定の回路時定数で放電し、上記コンデンサに充電された充電電圧が所定の検知電圧になるまでの時間を測定して対象放電時間とし、
所定の基準電圧まで上記コンデンサを充電し、
上記コンデンサを上記回路時定数で放電し、上記充電電圧が上記検知電圧になるまでの時間を測定して基準放電時間とし、
測定した対象放電時間と測定した基準放電時間とに基づいて、上記測定対象電圧の電圧値を算出することを特徴とする電圧測定方法。 In the voltage measurement method for measuring the voltage to be measured, which is the object of measurement,
Charge the capacitor to the voltage to be measured above,
Discharge the capacitor with a predetermined circuit time constant, measure the time until the charging voltage charged in the capacitor reaches a predetermined detection voltage, and set the target discharge time,
Charge the capacitor to a predetermined reference voltage,
Discharging the capacitor with the circuit time constant, measuring the time until the charge voltage reaches the detection voltage, and using as a reference discharge time,
A voltage measurement method comprising calculating a voltage value of the measurement target voltage based on the measured target discharge time and the measured reference discharge time.
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