JP2674862B2 - 半導体記憶装置のバックアップ電源監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 半導体記憶装置のバックアップ電源監視装置に関し、 バックアップ電池から無駄な電力を消費することな
く、バックアップ電池の寿命を正確に検出することがで
きる半導体記憶装置のバックアップ電源監視装置を提供
することを目的とし、 半導体メモリ部と、外部電源の未投入時において前記
半導体メモリ部に電源を供給しデータを保持するための
バックアップ電池とを有する半導体記憶装置において、
外部電源の投入中に常に前記バックアップ電池の電圧値
を監視し、バックアップ電池の電圧値を規定電圧と比較
し規定電圧以下のとき、電池交換時期である旨の監視結
果を出力する電源監視回路と、外部電源の投入初期にお
ける電源監視回路の監視結果を保持して出力するデータ
保持回路と、前記データ保持回路に保持された監視結果
と、外部電源の投入中における電源監視回路によるバッ
クアップ電池の監視結果とを入力し、いずれか一方の監
視結果が電池交換時期である時、電池交換時期信号を出
力する出力回路を設けた。

［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体記憶装置のバックアップ電源監視装
置に関すものである。

近年、半導体プロセスの著しい進歩により、半導体メ
モリの大容量化、低消費電力化が実現されてきている。
これに伴い、半導体メモリのバックアップ電源として、
小型、小密度の電池が製品化されてきている。

半導体メモリは、電源を供給しないと、記憶データを
保持できないため、外部電源が未投入状態の場合、バッ
クアップ電池によりデータを保持する必要がある。しか
し、バックアップ電池には寿命があるため、電池の電圧
を検出し、規定値以下の電圧になった場合、交換等の保
守をする必要がある。

［従来の技術］ 従来のバックアップ電源監視装置を第５図に示す。電
源端子１と半導体メモリ部２とを接続する電源供給配線
L1にはダイオードD1が設けられ、電源端子１に外部電源
E1が投入されると、ダイオードD1及び電源供給配線L1を
介して半導体メモリ部２に電源が供給される。又、電源
供給配線L1には保護抵抗R1及び充電防止用ダイオードD2
を介してバックアップ電池E2が接続されており、外部電
源E1が切断されると、このバックアップ電池E2から前記
抵抗R1及びダイオードD2を介して半導体メモリ部２に電
源が供給される。尚、保護抵抗R1及び充電防止用ダイオ
ードD2は外部電源E1によるバックアップ電池E2の充電を
防止するためのものである。

バックアップ電源監視装置は基準電圧発生回路３とコ
ンパレータ４とで構成され、基準電圧発生回路３は電源
供給配線L1に接続され、電源端子１に外部電源E1が投入
されると、バックアップ電池E2の電圧値を監視するため
の規定電圧Vrefを発生させる。この基準電圧発生回路３
はツェナーダイオード又は分圧抵抗等で構成されてい
る。

コンパレータ４の一方の入力端子は前記基準電圧発生
回路３の出力端子に接続されるとともに、他方の入力端
子はバックアップ電池E2に接続されており、コンパレー
タ４は外部電源E1の投入中において、常時、バックアッ
プ電池E2の電圧値と規定電圧Vrefとを比較し、バックア
ップ電池E2の電圧値が規定電圧Vref以下のとき、第６図
に示すようにＨレベルの電池交換時期を報知するアラー
ム信号ALを出力するようになっている。尚、外部電源E1
の投入中は、外部電源E1より半導体メモリ部２に電源が
供給され、バックアップ電池E2からは半導体メモリ部２
に電源が供給されないため、バックアップ電池E2は無負
荷となる。

そして、ホストシステム（図示略）がデータ書き込み
データ読み出しのために半導体メモリ部２をアクセスす
る際、コンパレータ４のアラーム信号ALを検出すること
により、バックアップ電池E2の交換時期を認識できるよ
うになっている。

又、バックアップ電源監視装置として、半導体メモリ
部２に相当するダミー負荷Rdを内蔵し、バックアップ電
池E2の電圧値をチェックする際、バックアップ電池E2に
対してダミー負荷Rdを接続して実負荷時と同等の負荷電
流を流してバックアップ電池E2の電圧値を検出するよう
にしたものもある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第６図に示すように外部電源E1の投入時に
はバックアップ時の電池電圧が規定電圧Vref以下でアラ
ーム状態であっても、外部電源E1の投入中はバックアッ
プ電池E2は無負荷となるため、バックアップ電池E2の電
圧値は、ΔＶ（＝バックアップ時の消費電流I1×その時
の内部抵抗Ri）だけ上昇して規定電圧Vref以上となって
アラーム状態でなくなる可能性があり、バックアップ電
池E2の電圧値を正確に監視することは困難であり、その
後のバックアップ時においてバックアップ電池E2の電圧
値が規定電圧Vref以下になり、半導体メモリ部２の記憶
データを保持できなくなるといった問題があった。

上記問題点を解決するため、外部電源E1の投入時にホ
ストシステムがコンパレータ４の出力信号をチェックす
ることによりバックアップ電池がアラーム状態であるか
否かの検出結果を保持するようにすることが考えられる
が、例えば半導体記憶装置としてメモリカードを挿脱す
るようにしたホストシステムでは、外部電源E1の投入時
においてアラーム状態となったメモリカードがあって
も、外部電源E1の投入中においてそのメモリカードを取
り外し他のメモリカードを取り付けると、どのメモリカ
ードがバックアップ電池の交換を必要とするものである
かを正確に検出することができないという問題点があ
る。

又、バックアップ電池E2に対してダミー負荷Rdを接続
して実負荷時と同等の負荷電流を流してバックアップ電
池E2の電圧値を検出するようにしたものでは、バックア
ップ電池E2の応答速度が遅いため、長い時間、負荷電流
を流すか、短時間でチェックするには、実負荷より大き
な負荷電流を流す必要もあり、バックアップ電池E2の電
圧検出時において無駄な電力をバックアップ電池E2から
消費するため、バックアップ電池E2の寿命を短くすると
いった問題を生じていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あって、バックアップ電池の電圧検出時に無駄な電力を
消費することなく、ほぼバックアップ状態におけるバッ
クアップ電池の電圧値で監視した監視結果を保持してバ
ックアップ電池の寿命を正確に検出することができる半
導体記憶装置のバックアップ電源監視装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

バックアップ電池E2は外部電源E1の未投入時において
半導体メモリ部M1に電源を供給しデータを保持させるも
のである。

電源監視回路M2は外部電源E1の投入中に常にバックア
ップ電池E2の電圧値を監視し、バックアップ電池E2の電
圧値を規定電圧と比較し規定電圧以下のとき、電池交換
時期である旨の監視結果を出力するものであり、データ
保持回路M3は外部電源E1の投入初期における電源監視回
路M2の監視結果を保持して出力するものである。

又、出力回路M4はデータ保持回路M3に保持された監視
結果と、外部電源E1の投入中における電源監視回路M2に
よるバックアップ電池E2の監視結果とを入力し、いずれ
か一方の監視結果が電池交換時期である時、電池交換時
期信号を出力するものである。

［作用］ 外部電源E1を投入すると、半導体メモリ部M1への電源
の供給はバックアップ電池E2から外部電源E1に切り換わ
り、バックアップ電池E2は無負荷状態となりその電圧値
が徐々に上昇し始める。又、電源監視回路M2によりバッ
クアップ電池E2の電圧値の監視動作が開始され、データ
保持回路M3により電源投入時における電源監視回路M2の
監視結果が保持され出力される。従って、データ保持回
路M3にはほぼバックアップ状態におけるバックアップ電
池E2の電圧値と規定電圧とを比較した監視結果、即ち、
電池交換時期であるか否かのデータが保持され、出力さ
れる。このため、外部電源E1の投入中にバックアップ電
池E2の電圧値が規定電圧より大きくなっても、ホストシ
ステムはデータ保持回路M3のデータに基づいてそのバッ
クアップ電池E2の電池交換時期であるか否かを確実に検
出することができる。

又、データ保持回路M3に保持された監視結果と、外部
電源E1の投入中における電源監視回路M2によるバックア
ップ電池E2の監視結果とを入力し、いずれか一方の監視
結果が電池交換時期である時、電池交換時期信号を出力
する出力回路M4を設けたことにより、外部電源E1の投入
時においてバックアップ電池E2の電圧値が規定電圧より
大きく電池交換時期でなかったとしても、外部電源E1の
投入中にバックアップ電池E2自身の自己放電により電圧
値が規定電圧以下になって電池交換時期になった場合
も、その結果を出力することが可能である。又、ホスト
システムは出力回路M4の１つの出力のみを検索すればよ
く、ホストシステムの作業効率が向上する。

［実施例］ 以下、本発明をメモリカードに具体化した一実施例を
第２〜第４図に従って説明する。

尚、説明を便宜上、第５図と同様の構成については同
一の符号を付して説明を一部省略する。

第２図に示すように、メモリカード10の外部には信号
線コネクタ11及び電源コネクタ12が設けられ、両コネク
タ11,12をホストシステム30に設けた信号線コネクタ31
及び電源コネクタ32に挿入することにより同メモリカー
ド10が取り付けられる。そして、ホストシステム30から
信号線コネクタ31を介してアドレス信号及び制御信号が
信号線コネクタ11に転送され、両信号線コネクタ31,11
を介してデータ信号が双方向に転送される。又、ホスト
システム30から両電源コネクタ32,12を介してメモリカ
ード10に外部電源E1が供給されるようになっている。

信号線コネクタ11を介してメモリカード10に入力され
た制御信号，アドレス信号及びデータ信号等は、入出力
バッファ13を介してメモリ制御回路14及び半導体メモリ
部２に出力され、制御信号に基づいてメモリ制御回路14
により半導体メモリ部２が制御され、データの書き込み
又は読み出しが行われるようになっている。

半導体メモリ部２と前記電源コネクタ12とを接続する
電源供給配線L1にはパワーオン検出回路15が接続され、
同検出回路15は第3,4図に示すように外部電源E1が投入
されるとそれを検出してパワーオン・リセット信号を発
生し、外部電源E1の電圧が規定値以上においてハイレベ
ルの検出信号SGIを出力し続けるようになっている。

前記パワーオン検出回路15と共にデータ保持回路を構
成するラッチ回路16はフリップフロップよりなり、その
データ入力端子Ｄには前記コンパレータ４の比較結果が
入力されるとともに、クロック端子CLKには前記パワー
オン検出回路15の検出信号SG1が入力されるようになっ
ている。そして、ラッチ回路16は前記検出信号SG1の立
ち上がりにてデータ入力端子Ｄにその時入力されている
コンパレータ４の比較結果を保持し、出力端子Ｑよりそ
の保持したデータを出力する。

出力回路としてのOR回路17の一方の入力端子には前記
ラッチ回路16の出力信号が入力され、他方の入力端子に
は前記コンパレータ４の比較結果が入力されており、同
OR回路17はいずれか一方の入力信号がハイレベルの時、
第3,4図に示すようにハイレベルのアラーム信号ALを前
記入出力バッファ13,信号線コネクタ11,31を介してホス
トシステム30に出力するようになっている。

即ち、第３図に示すように外部電源E1の未投入時にお
けるバックアップ時のバックアップ電池E2の電圧値が規
定電圧Vref以下であるメモリカード10では、外部電源E1
が投入されると、コンパレータ４の出力はアラーム状態
を報知するＨレベルの信号となり、この信号はバックア
ップ電池E2の電圧値が規定電圧Vrefより大きくなるまで
出力され続ける。そして、コンパレータ４よりＨレベル
の信号が出力されている期間において、パワーオン検出
回路15により外部電源E1の投入を検出した検出信号SG1
が出力されると、この検出信号SG1の立ち上がりにてラ
ッチ回路16の出力信号はＨレベルとなる。従って、OR回
路17のＨレベルのアラーム信号ALはコンパレータ４の出
力信号がＨレベルとなるのに同期して出力され、外部電
源E1の投入中はその出力状態が保持されることとなる。

これにより、ホストシステム30は外部電源E1の投入中
においてバックアップ電池E2の電圧値が規定電圧Vrefよ
り大きくなっても、OR回路17のアラーム信号ALに基づい
てそのバックアップ電池E2の電池交換が必要であること
を任意の時期に確実に検出することができ、この検出結
果に基づいてバックアップ電池を交換することにより半
導体メモリ部２のデータを保持させることができる。

又、第４図に示すように外部電源E1の未投入時におけ
るバックアップ時のバックアップ電池E2の電圧値が規定
電圧Vrefより大きく電池交換時期でないメモリカード10
において、外部電源E1の投入中にバックアップ電池E2自
身の自己放電により電圧値が規定電圧Vref以下になる
と、コンパレータ４の出力信号はＨレベルとなる。これ
に伴って、OR回路17からはコンパレータ４の出力信号の
変化に同期してＨレベルのアラーム信号ALが出力される
こととなる。

これにより、ホストシステム30は外部電源E1の投入中
における無負荷時のバックアップ電池E2の電圧値の変化
にも対応でき、電池寿命の検出精度を向上することがで
きる。

又、本実施例では外部電源E1の投入時におけるアラー
ム信号と、外部電源E1の投入中におけるアラーム信号と
の論理和を取るOR回路17を設けたことにより、ホストシ
ステム30はOR回路17の１つの出力のみを検索すればよ
く、ホストシステム30の作業効率を向上することができ
る。

尚、本実施例ではメモリカード10に具体化したが、ホ
ストシステム30内に設けられた半導体記憶装置に具体化
してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、バックアップ
電池の電圧検出時にダミー負荷を使用してバックアップ
電池から無駄な電力を消費することなく、ほぼバックア
ップ状態におけるバックアップ電池の電圧値で監視した
監視結果を保持できるので、バックアップ電池の寿命を
正確に検出することができ、半導体記憶装置のデータ保
持の信頼性を向上することができる。

又、データ保持回路に保持された監視結果と、外部電
源の投入中における電源監視回路によるバックアップ電
池の監視結果とを入力し、いずれか一方の監視結果が電
池交換時期である時、電池交換時期信号を出力する出力
回路を設けたことにより、外部電源投入中のバックアッ
プ電池にとって無負荷時の電池電圧の変化にも対応で
き、電池寿命の検出精度を向上することができるととも
に、ホストシステムは出力回路の１つの出力のみを検索
すればよいため、ホストシステムの作業効率を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明をメモリカードに具体化した一実施例を
示す構成図、 第３図は一実施例における外部電源投入時の作用を示す
各波形図、 第４図は一実施例における外部電源投入中の作用を示す
各波形図、 第５図は従来のバックアップ電源監視装置を示す構成
図、 第６図は従来のバックアップ電源監視装置の作用説明図
である。 図において、 E1は外部電源、 E2はバックアップ電池、 M1は半導体メモリ部、 M2は電源監視回路、 M3はデータ保持回路、 M4は出力回路である。

フロントページの続き (72)発明者 柴田 博之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小野寺 俊也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 実開 昭61−126329（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−96743（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体メモリ部（M1）と、 外部電源（E1）の未投入時において前記半導体メモリ部
   （M1）に電源を供給しデータを保持するためのバックア
   ップ電源（E2）と を有する半導体記憶装置において、 外部電源（E1）の投入中に常に前記バックアップ電池
   （E2）の電圧値を監視し、バックアップ電池（E2）の電
   圧値を規定電圧と比較し規定電圧以下のとき、電池交換
   時期である旨の監視結果を出力する電源監視回路（M2）
   と、 外部電源（E1）の投入初期における電源監視回路（M2）
   の監視結果を保持して出力するデータ保持回路（M3）
   と、 前記データ保持回路（M3）に保持された監視結果と、外
   部電源（E1）の投入中における電源監視回路（M2）によ
   るバックアップ電池（E2）の監視結果とを入力し、いず
   れか一方の監視結果が電池交換時期である時、電池交換
   時期信号を出力する出力回路（M4）と を設けたことを特徴とする半導体記憶装置のバックアッ
   プ電源監視装置。