JP2657829B2

JP2657829B2 - バックアップ電池の電圧検知方式

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Publication number: JP2657829B2
Application number: JP63182045A
Authority: JP
Inventors: 暁山内
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1988-07-21
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: JPH0230599A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、バックアップ電池の電圧検知方式に関
し、詳しくは、メモリカードのバックアップ電池の電圧
検知回路の改良に関する。

［従来の技術］メモリカードのメモリバックアップ用電池の交換時期
（又は交換の要否以下同じ）或いはその電力消耗状態を
知るために、バックアップ電池の電圧を検知することが
行われる。その検知方式としては、電池の端子の一部を
外部から接触できるようにしておき、テスター等により
その端子電圧を測定したり、内部にコンパレータ等を有
する電圧検知回路を設けて検知することなどが上げられ
る。これらの場合の検知方式として重要なことは、電
圧検知のためにバックアップ電池の容量を消費してはな
らないこと、電圧検知回路で検知する場合には、電源
が供給されていない“OFF"状態にある時にバックアップ
電池が放電するような径路があってはならないこと、な
どである。

［解決しようとする課題］しかし、メモリカード等にバックアップ電池の電圧を
検知するための検知用外部端子を設ける場合には、それ
が露出したときにグランド（GND）に落とされたりして
電池が放電し、電力を消耗する事故が発生し易い欠点が
ある。また、内部にコンパレータ等の電圧検知回路を設
けて、バックアップ電池の電圧を検出する方式では、電
圧検知回路を動作させるために余分な電力が必要であ
り、例えば、メモリカードの動作状態のときのように、
特に、電圧検知が不要なときにも電圧検知回路で電力が
消費されるということが問題となる。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、電圧検知回路による無駄な電力消費耗を
備えて、バックアップ電池の電力負担を低減することが
できるバックアップ電池の電圧検知方式を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］このような目的を達成するためのこの発明のバックア
ップ電池の電圧検知方式の特徴は、電池によりバックア
ップされるメモリへの電源供給ライン又は電池の正極接
続側ラインに接続された電流流出形の入力端子を有する
電圧比較回路と、電池の電圧検出のために外部から供給
される電力に応じて基準電圧を発生する基準電圧発生回
路とを備えていて、外部比較回路が外部から供給される
電力により動作して入力端子の電圧と基準電圧とを比較
して外部に比較結果を出力し、電圧比較回路が動作状態
にないときには入力端子が高い入力インピーダンスとな
っているものである。

また、第２の発明のバックアップ電池の電圧検知方式
の特徴は、電源を負の電源として電圧比較回路の入力端
子を電流流入形とし、負荷側から負の電源ラインに流れ
てくる電流を電池手前で分流させて比較するようにした
ものである。

［作用］このように、電圧比較回路の比較端子を電流流出型
（負の電源では流入型）のものとし、外部からの電力で
電圧比較回路を動作させ、かつ動作状態にないときに高
いインピーダンスを保持するようにする。そして、バッ
クアップ電池の電圧検出状態では、電圧比較用の入力端
子の入力電流とバックアップ電池からの電流の和がメモ
リ等の対象回路にバックアップ電流として流れるように
する（負の電源では負荷側からの負の電源ラインに流れ
てくる電流を電池手前で分流させる）ことにより、電池
の電圧検知時点でも、また、バックアップ時点でもバッ
クアップ用の電池の無駄な電力消費を抑えることができ
る。

［実施例］以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳
細に説明する。

第１図は、この発明のバックアップ電池の電圧検知方
式をメモリカードに適用した一実施例のブロック図であ
り、第２図は、その他の一実施例のブロック図、第３図
は、さらに他の一実施例のブロック図である。

第１図においては、１は、メモリカードであって、メ
モリカード・ライタ２（以下リーダ・ライタ２）に装着
されて使用される。メモリカード１は、半導体メモリと
してのRAM3と、その記憶データを保持するためのバック
アップ電池４、バックアップ電池４の電力と外部から供
給される電力とを切換えてRAM3に電力を供給する電源切
換回路５、外部から電力を受けて基準電圧を発生する基
準電圧発生回路６、そして、この基準電圧をバックアッ
プ電池４の電圧とを比較する電圧比較回路（COM）７と
を備えていて、外部から供給される電力を受けるための
２つの電源端子8,9と、バックアップ電池４の電圧と基
準電圧とを比較してその判定結果を外部へ出力するため
に電圧比較回路７の出力に接続された判定結果出力端子
10、RAM3に対するデータ及び制御信号用のバスに接続さ
れた端子郡11i…11n、そしてグランド（GND）端子12と
が外部とのコネクタ端子として設けられている。

ここで、電源切換回路５は、カソード側が共通にRAM3
の電源端子Vccに接続された２個のダイオードD₁,D₂で構
成され、電源端子８から供給される電力をダイオードD₁
を介してRAM3に供給する。また、外部から電源端子８を
介して電力が供給されていないときには、この回路は、
バックアップ電池４からの電力をダイオードD₂を介して
RAM3に供給し、外部電力から内部のバックアップ電池４
へと電力供給の切換えを行う。

電圧比較回路７は、図に示すように互いにエミッタを
接続した２つのPNP形トランジスタによる差動増幅型の
増幅器13を有していて、PNP形トランジスタのベースを
それぞれの（＋），（−）位相の入力端子とし、その
（＋）位相側入力端子がRAM3の電源端子ＶCCに接続さ
れ、（−）位相側入力端子が基準電圧発生回路６の出力
に接続されている。なお、基準電圧発生回路６と電圧比
較回路７とは、電源端子９から供給される外部電力を受
けて動作する。

次に、その動作を説明すると、メモリカード１がリー
ダ・ライタ２に装着された時に、リーダ・ライタ２は、
始めにその電源回路から電源端子９に電圧＋5Vの電力を
供給する。なお、この装着時点では、電源端子８には電
力が供給されない。そこで、まず、基準電圧発生回路６
と電圧比較回路７とが動作して、基準電圧発生回路６が
Vref（基準電圧）を発生し、これを電圧比較回路７の
（−）位相入力端子側へと送出する。

この状態では電源端子８に電圧が供給されていないた
めに電源切換回路５の出力電圧、すなわちRAM3の電源電
圧Vccは、バックアップ電池４でバックアップされた電
圧となっている。そこで、この電圧（Vcc）の信号が電
圧比較回路７（＋）位相入力端子側の入力となり、この
バックアップ電池４からの電圧VccとVrefの電圧とが電
圧比較回路７で比較され、その結果が判定結果出力端子
10に出力される。

このときの比較対象となる電圧は、バックアップ電池
４の電圧VaからダイオードD₂の順方向電圧を引いた電圧
であることからVccを比較することによりバックアップ
電池４の電圧Vaの低下を知ることができる。そこで、今
仮に、Vrefを、RAM3のデータ保持に必要な最低源の電圧
（2.0V）より0.2V高い2.2Vに設定してあるものとし、電
圧比較回路７は、（＋）位相入力端子の電圧が（−）位
相入力端子の電圧より高いときにHIGHレベル（以下
“H"）の出力を発生して、逆の場合にはLOWレベル（以
下“L"）の出力を発生するものとする。

さて、バックアップ電池４が所定の電圧を発生し、そ
の比較対象電圧Vccが2.2V以上あるときには、判定結果
出力端子10には“H"の出力が得られる。逆にバックアッ
プ電池４の放電により比較対象電圧Vccが低下してそれ
が2.2V以下になったときには判定結果出力端子10には、
“L"の出力が得られる。

リーダ・ライタ２は、この判定結果出力端子10の出力
レベルをメモリカード１が装着された時点で判定結果端
子10からの出力信号として得て、これを判定することで
バックアップ電池４の状態を検知し、もって、リーダ・
ライタ２は電池交換が必要か否かを検知するものであ
る。

ここで、電圧比較回路７の比較動作は、２つのPNP形
トランジスタによる差動増幅型の増幅器13により行わ
れ、PNP形トランジスタのベースにRAM3の電源端子ＶCC
が接続されているので、電圧比較回路７の入力端子には
PNP形トランジスタのベース電流が流出してくる形態と
なっている。

したがって、バックアップ電池４の電圧を比較する状
態にあっては、このベース電流とバックアップ電池４か
らの電流の和がRAM3へのバックアップのための電流とな
る。このベース電流方向はバックアップ電池４を放電す
る方向とは逆のものであるためバックアップ電池４の電
圧を検知する状態では、電圧比較回路７の追加によるバ
ックアップ電池２の不必要な放電が行われない。また、
RAM3のバックアップに必要な電流量に対して前記の電圧
比較回路７の（＋）位相入力端子から流出する電流は、
極めて小さく設定することができるので、バックアップ
電池４のバックアップ状態の電圧にほとんど影響を与え
ないで済む。

さらに、リーダ・ライタ２に装着されていないとき、
すなわち、バックアップ状態では、電圧比較回路７と基
準電圧発生回路６とバックアップ電池４との関係は、単
に、電圧比較回路７のPNP形トランジスタのベースにRAM
3の電源端子ＶCCが接続されているだけであって、ベー
ス側からコレクタ側をみた入力インピーダンスが非常に
高いので、消費される電力も極めて微小なものとなり、
電力でほとんど消費されない状態に抑えることができ
る。

ところで、リーダ・ライタ２は、メモリカード１の装
着時に、判定結果出力端子10からの出力を信号を判定し
てバックアップ電池４の電圧検知を行ったときに、その
判定出力が“H"であれば、電池の交換時期ではないもの
とし、データの授受可（OK）と判定して、電源端子８に
＋5Vの電圧の電力を供給する。そして、バックアップ電
池４によるバックアップを中止させて、端子11₁,…11n
を介してRAM3との間でデータ授受の処理に入る。なお、
リーダ・ライタ２は、このデータ授受の段階では、判定
結果出力端子10の状態については無視して所定のデータ
処理を実行する。また、リーダ・ライタ２がバックアッ
プ電池４の電圧検知を行ってOKとなったときには、リー
ダ・ライタ２は、その時点で電源端子９での電力供給を
停止するように処理してもよい。

メモリカード１がリーダ・ライタ２から排出された時
或いは取出された時には、電源端子９がGNDにショート
されるような場合もあるが、このようなことがあっても
電圧比較回路７の入力段がPNP形トランジスタであるた
め、入力インピーダンスが高いのでバックアップ電池４
の不必要な放電が起きることはない。

第２図は、第１図の電圧比較回路７の（＋）位相入力
端子がバックアップ電池４に直接接続された他の実施例
である。この場合には、バックアップ電池４がRAM3をバ
ックアップしている時に電源端子９に＋5Vの電力を供給
してバックアップ電池４の電圧と基準電圧Vrefとを比較
し、バックアップ電池４の良否を判断する。

この回路は、第１図の実施例と同様に電圧比較回路７
の（＋）位相入力端子からベース電流が流れ出してくる
ため、電源端子９に＋5Vが供給されているときには、バ
ックアップ電池４を充電するモードとなる。そこで、こ
のようなことを防止するために、第２図の回路では、電
圧比較を終えた後にリーダ・ライタ２は、電源端子９の
電力供給を“OFF"にして、電源端子８に＋5Vの電圧の電
力を供給するようにするように電源供給の切換える処理
を行う。

以上は、電源を＋5Vとして、正の電源電圧を加え、RA
M3を動作させるものであるが、負の電源を加える場合に
は、第３図に示すように、電圧比較回路の電流切換型の
増幅器13をPNPトランジスタからNPNトランジスタからな
る差動増幅型の増幅器13aとすればよい。第３図は、電
圧比較回路7aの入力段をNPN形トランジスタとすること
により負の電源で動作させるようにしたものであって、
この場合に、RAM3aをバックアップするための電流は、
グランド側であるGND端子12から負荷であるRAM3aに供給
されて、RAM3aから流れ出た電流がバックアップ電池4a
と電圧比較回路7aとに分流する。そこで、電圧比較回路
7aに流れる電流は、バックアップ電池４から供給されな
いで済む。

したがって、電圧比較回路7aの（＋）位相入力端子か
ら流入する電流によってバックアップ電池4aが放電する
ことはない。第３図は、負電源のリーダ・ライタ等の電
子機器にメモリカード1aを装着する場合であるが、この
場合には、電源端子8a、9aに供給される電力の電圧は−
5Vとなる。なお、リーダ・ライタからの電力の供給のシ
ーケンスは、第１図の実施例と同様であって、まず、電
源端子9aに−5V電源から電力を供給し、判定結果出力端
子10aから出力信号を受けてバックアップ電池4aの検査
を行い、その判定結果がOKであるときに、その後、電源
端子8aに−5Vの電力の供給を開始する。

ところで、以上の実施例においては、バックアップ電
池4,4aの電圧を検知した判定結果出力端子10,10aの判定
結果出力が“L"となり、電池交換状態を示しているとき
には、バックアップ電池4,4aの電力が消耗状態にある。
そこで、リーダ・ライタ２は、メモリカード1,1aとのデ
ータ授受を行わず、電池交換を指示するメッセージをそ
の表示装置に表示するか、或いはメモリカード1,1aをエ
ジェクトして排出するものである。

このように、バックアップ用電池の発生電圧をバック
アップ時に検知する場合に、その検知用電圧比較回路の
入力バイアス電流についてはバックアップ用電池を放電
する方向とはせずに、逆にメモリに流し込む（負電源で
はメモリから流れ出る電流を分流して流し込む）構成と
しているので、バックアップ用の電池の不必要な放電を
ほとんど抑えることができる。また、バックアップの状
態では、ほとんどバックアップに必要な電力のみの電力
消費で済む。

以上説明してきたが、実施例では、バックアップ電池
の交換時期を検出する信号を判定結果出力端子から得て
いるが、これに限らず、電圧比較回路の比較基準となる
基準電圧の値を変えれば、それに応じて電池の消耗状態
をはじめとして各種のバックアップ電池の状態を検出す
ることができる。また、判定結果信号の“H",“L"は、
どちらを電池交換の時期を示す信号としてもよく、電源
電圧も5Vに限定されるものではない。

また、実施例では、メモリカードを中心としてこの発
明を説明しているが、この発明は、ICカードやメモリカ
ートリッジ等、電池によりバックアップする必要のある
メモリを有する各種のデバイス、さらに、これらのほ
か、電池によりバックアップされる各種の電子機器に適
用することができる。

実施例では、電圧比較回路の入力段にPNPトランジス
タ,NPNトランジスタを用いた例を挙げているが、これら
は、バイポーラトランジスタでも、MOSトランジスタで
もよく、また、他の同様な半導体回路であってもよい。

［発明の効果］以上説明したように、この発明では、電圧比較回路の
比較端子を電流流出型（負の電源では流入型）のものと
し、外部からの電力で電圧比較回路を動作させ、かつ動
作状態にないときに高いインピーダンスを保持するよう
にする。そして、バックアップ電池の電圧検出状態で
は、電圧比較用の入力端子の入力電流とバックアップ電
池からの電流の和がメモリ等の対象回路にバックアップ
電流として流れるようにする（負の電源では負荷側から
の負の電源ラインに流れてくる電流を電池手前で分流さ
せる）ことにより、電池の電圧検知時点でも、また、バ
ックアップ時点でもバックアップ用の電池の無駄な電力
消費を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のバックアップ電池の電圧検知方式
をメモリカードに適用した一実施例のブロック図、第２
図は、その他の一実施例のブロック図、第３図は、さら
に他の一実施例のブロック図である。 1,1a……メモリカード、２……メモリカードリーダ・ラ
イタ、3,3a……RAM、 4,4a……バックアップ電池、 5,5a……電源切換回路、6,6a……基準電圧発生回路、7,
7a……電圧比較回路、 8,8a,9,9a……電源端子、 10,10a……判定結果出力端子、 11,11a……RAMのデータ／制御用端子群、12,12a……グ
ランド（GND）端子。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電池によりバックアップされる電子機器に
おいて、前記電池によりバックアップされるメモリへの
電源供給ライン又は前記電池の正極接続側ラインに接続
された電流流出型の入力端子を有する電圧比較回路と、
電池の電圧検出のために外部から供給される電力に応じ
て基準電圧を発生する基準電圧発生回路とを備え、前記
電圧比較回路は前記外部から供給される電力により動作
して前記入力端子の電圧と前記基準電圧とを比較して外
部に比較結果を出力し、前記入力端子は前記電圧比較回
路が動作状態にないときには高い入力インピーダンスと
なっていることを特徴とするバックアップ電池の電圧検
知方式。
【請求項２】グランド側を正極側とした負の電圧出力の
電池によりバックアップされる電子機器において、前記
電池によりバックアップされるメモリへの負電源供給ラ
イン又は前記電池の負極接続側ラインに接続された電流
流入型の入力端子を有する電圧比較回路と、電池の電圧
検出のために外部から供給される電力に応じて基準電圧
を発生する基準電圧発生回路とを備え、前記電圧比較回
路は前記負の電圧出力の電源からの電力により動作して
前記入力端子の電圧と前記基準電圧とを比較して外部に
比較結果を出力し、前記入力端子は前記電圧比較回路が
動作状態にないときには高い入力インピーダンスとなっ
ていることを特徴とするバックアップ電池の電圧検知方
式。
【請求項３】電子機器は、メモリーカード又はICカード
であり、基準電圧は、電池の交換要否を検出するために
設定される電圧であることを特徴とする請求項１又は２
記載のバックアップ電池の電圧検知方式。