JPH02285267A - 電圧判定回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電圧判定回路、特に半導体メモリの記憶内容
を停電時も保持するために備えられた２次電池の停電時
の電圧状態を判定する電圧判定回路に関する。

（従来の技術） 従来、２次電池によって停電時の記憶保持を行なう半導
体メモリ（以下、バッテリーバックアップメモリという
。）回路において、その２次電池の電圧を検出し２次電
池の停電時における電圧状態を判定する電圧判定回路と
して第２図に示すような回路があった。

第２図は従来の電圧判定回路の一実施例を示し、同図に
おいて、主電源Ｅは分圧抵抗Ｒ１゜Ｒ２を介して接地さ
れている。また、主電源Ｅは、電流制限抵抗Ｒ３，逆流
阻止ダイオードＤ１を介してバッテリーバックアップメ
モリ及び電圧コンパレータＱ１の正入力端子に接続され
ている。また、電圧コンパレータＱ１の正入力端子は２
次電池Ｂを介して接地されている。また、電圧コンパレ
ータＱ１の負入力端子は分圧抵抗Ｒ１とＲ２の接続点に
接続されている。ここで、分圧拒抗Ｒ１とＲ２は、バッ
テリーバックアップメモリの動作補償電圧よりも少し高
い電圧を作り出すためのものである。また、電流制限抵
抗Ｒ３は、通常動作時に２次電池Ｂを充電するための充
電電流を制限するものである。また、２次電池Ｂは、バ
ッテリーバラ、クアップメモリの記憶保持用のものであ
る。また、逆流阻止ダイオードＤ１は、停電時、２次電
池Ｂからの電流が主電源Ｅへ流れないようにするための
ものである。また、電圧コンパレータＱ１は分圧抵抗Ｒ
１とＲ２によって作り出された基準電圧と２次電池Ｂの
電圧を比較し、２次電池Ｂの電圧が前記基準電圧より下
がった時、電圧判定出力（２次電池Ｂの電圧低下検出を
示す出力）を送出するようになっている。また、分圧抵
抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２は、基準電圧設定回路ＳＣを構成
し、電流制限抵抗Ｒ３と逆流阻止ダイオードＤ１は充電
回路ＣＣを構成する。

以上のように構成された電圧判定回路では、分圧抵抗Ｒ
１とＲ２によって、バッテリーバックアップメモリの動
作補償電圧よりも少し高めに設定された基準電圧と２次
電池Ｂの電圧を、電圧コンパレータＱ１で比較し、２次
電池Ｂの電圧が分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２によって作られた基
準電圧より下がった時、電圧低下検出を示す出力（電圧
判定出力）を送出するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した従来の電圧判定回路では、２次
電池Ｂを満充電した場合でも寿命末期での定格電圧に達
しない場合や、過放電等による２次電池Ｂの性能劣化の
場合は、２次電池Ｂの電圧が基準電圧より下がったこと
を検出できるが、停電から回復した時に、電圧コンパレ
ータＱ１の出力から停電中もその２次電池Ｂの電圧がバ
ッテリーバックアップメモリの記憶動作を補償する電圧
であったかを知ることは困難であった。

これは、２次電池Ｂとして一般に使用されているニッケ
ルカドミウム電池等を用いた場合には、停電中、２次電
池Ｂの電圧が２次電池Ｂの放電によってバッテリーバッ
クアップメモリの動作補償電圧以下に下がった場合でも
、停電が回復し、再びトリクル充電が開始されると、２
次電池Ｂの電圧が急速に回復してしまい、２次電池Ｂの
電圧が基準電圧以上になってしまうためである。

また、このような理由で２次電池Ｂの電圧が、停電中に
バッテリーバックアップメモリの動作補償電圧以下にな
ったことを検出できないため、バッテリーバックアップ
メモリの記憶内容の破壊、消失に気付かず、従ってプロ
グラムの暴走や原因不明の障害発生等の２次障害が発生
していた。

そこで、本発明の目的は、以上のような従来の問題点を
解決し、停電から回復したときに停電中の２次電池の電
圧状態を判定することができ、もってバッテリーバック
アップメモリの記憶内容の破壊、消失の有無を知ること
ができ、従来の如きプログラムの暴走や原因不明の２次
障害の発生を未然に防止することができる電圧判定回路
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、半導体メモリの記憶内容を停電時も保持する
ように備えられた２次電池の電圧を判定する電圧判定回
路において、電源に接続され、基準電圧を出力するため
の基準電圧設定回路と、前記電源に接続され、かつ前記
２次電池を充電する充電回路と、前記基準電圧設定回路
の出力が供給され、かつ前記２次電池の電圧が供給され
、前記２次電池の停電時の電圧状態を判定するための判
定回路とを備えてなるものである。

（作用） 従って、２次電池の停電時の電圧状態を判定するための
判定回路には、基準電圧設定回路の出力が供給され、か
つ２次電池の電圧が供給される。

そして判定回路では、基準電圧設定回路の出力である基
準電圧と２次電池の電圧を入力して、２次電池の停電時
の電圧状態を判定する。この場合、判定回路は、前記基
準電圧と２次電池の電圧を入力して、２次電池の停電時
の電圧状態を判定し保持するか、２次電池の停電時の電
圧状態を保持し判定する。これにより、停電回復から時
間が経過していても、判定回路の出力により停電中（停
電時）の２次電池の電圧状態（２次電池の電圧が基準電
圧より低下しているか否か）を知ることができる。従っ
て、停電時に２次電池の電圧が前記基準電圧より低下し
ていても、充電によって急速に２次電池の電圧が回復し
てしまう２次電池にッケルカドミウム電池等）であって
も、２次電池の停電時の電圧状態を正しく判定すること
ができる。

このように、停電から回復したときに、停電中の２次電
池の電圧状態を正しく判定することができるので、判定
回路の出力にもとづきバッテリーバックアップメモリの
記、憶内容の破壊、消失の有無を知ることができ、従来
の如きプログラムの暴走や原因不明の２次障害の発生を
未然に防止することができる。

（実施例） 次に本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。

第１図は本発明による゛電圧判定回路の一実施例を示し
、同図において第２図と同じものあるいは同じ機能を有
するものには同符号を用いている。

第１図において、Ｑ２は、停電が回復し、主電源Ｅが立
ち上がったときに出力されるリセット信号がクロック入
力端子に供給され、そのリセット信号の立ち上がりによ
って電圧コンパレータＱ１の出力をラッチするフリップ
フロップ、ここではＤ型フリップフロップ（以下、単に
フリップフロップという。）である。ここで、電圧コン
パレータＱｌの出力端子は、フリップフロップＱ２の入
力端子りに接続されている。また、２次電池Ｂの電圧が
基準電圧より下がったとき、電圧コンパレータＱ１は電
圧判定出力（電圧低下検出を示す出力）をフリップフロ
ップＱ２に供給し、フリップフロップＱ２は出力端子Ｑ
よりその電圧判定出力を送出するようになっている。電
圧コンパレータＱ１とフリップフロップＱ２は判定回路
ＪＣＩを構成する。この判定回路ＪＣ１は、停電回復直
後２次電池Ｂの電圧を基準電圧と比較して２次電池Ｂの
電圧状態（２次電池Ｂの電圧が基準電圧より低下してい
るか否か）を判定し、その結果を保持すると共に、出力
するものである。

次に第１図の回路動作を第３図を用いて説明する。なお
、第３図は、停電回復後の各部の電圧と時間の関係を示
す波形図であり、同図においてイは主電源Ｅの出力波形
、口゛はリセット信号波形、ハは分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に
よって定まる基準電圧波形、二は２次電池Ｂの電圧波形
を示す。

先ず、第１図の回路動作を説明する前に第３図について
説明する。

停電が回復すると、主電源Ｅの出力電圧は、第３図の波
形イで示すように立ち上がっていき、略ｔａ時点にて定
格電圧に達する。また、リセット信号は波形口で示すよ
うに、主電源Ｅの出力が定格電圧に達するｔａ時点に至
るまで、制御回路などを低く抑えておき、ｔＢ時点に至
ると、その立ち上がりで制御回路などを元の初期状態に
戻すためのものである。このリセット信号は主電源Ｅの
出力にもとづいて本電圧判定回路の外部で作られる。ま
た、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で作り出される基準電圧は、波
形ハで示すように主電源Ｅの出力電圧に対して一定の割
合で増加し、主電源Ｅの出力電圧と同時に略ｔＢ時点近
くで、一定電圧に達する。これに対して、２次電池Ｂの
電圧は波形二で示され、主電源Ｅの電圧が２次電池Ｂの
電圧よりも電流制限抵抗Ｒ３と逆流防止ダイオードＤ１
での電圧降下分高くならないと、２次電池Ｂへのトリク
ル充電は開始されない。従って、ｔＡ時点までは、２次
電池Ｂの電圧は停電時の２次電池Ｂの電圧を保ち、ｔＡ
時点になると主電源Ｅの電圧が２次電池Ｂの電圧よりも
電流制限抵抗Ｒ３と逆流防止ダイオードＤ１での電圧降
下分高くなり、ｔＡ時点からトリクル充電によって徐々
に２次電池Ｂの電圧が上昇していく。

次に第１図の回路動作について説明する。

停電により、基準電圧設定回路ＳＣの出力はｏ■（接地
電位）となるが、電圧コンパレータＱ１やフリップフロ
ップＱ２は非動作状態となり、電圧判定出力は送出され
ない。停電が回復すると、主電源Ｅの電圧が第３図の波
形イで示すように徐々に上昇していき、電圧コンパレー
タＱ１が動作を開始する。電圧コンパレータＱ１は、停
電回復直後における、分圧抵抗Ｒ１とＲ２によって分圧
された基準電圧（基準電圧設定回路ＳＣの出力）と２次
電池Ｂの電圧を比較する。第３図のｔＡ時点より少し時
間が経過すると、基準、電圧よりも２次電池Ｂの電圧の
方が低くなるので（第３図の波形ハ、二参照）、電圧コ
ンパレータＱ１は電圧判定出力を出し始める。この電圧
コンパレータＱ１の電圧判定出力（論理“０”）はフリ
ップフロップＱ２の入力端子りに供給される。フリップ
フロップＱ２のクロック入力端子に供給されるリセット
信号の立ち上がりによって、電圧コンパレータＱ１の電
圧判定出力（論理“Ｏ”）はフリップフロップＱ２にラ
ッチされる。このため、停電回復から時間が経過してい
てもフリップフロップＱ２の出力をみることによって、
停電中の状態と等しい停電回復直後の２次電池Ｂの電圧
状態（２次電池Ｂの電圧が基準電圧より低下しているか
否か）を知ることができる。これにより停電中の２次電
池Ｂの電圧状態（２次電池Ｂの電圧が基準電圧より低下
してい・るか否か）を知ることができる。従って、フリ
ップフロップＱ２の出力がローレベル（論理“０”）な
ら、停電中の２次電池Ｂの電圧状態は、基準電圧より低
下していたと判断することができる。

また、停電時に２次電池Ｂの電圧が基準電圧より低下し
ていても、充電によって急速に２次電池Ｂの電圧が回復
してしまう２次電池Ｂにッケルカドミウム電池等）であ
っても、２次電池Ｂの停電時の電圧状態を正しく伺定す
ることができる。

また、停電から回復したときに、停電中の２次電池Ｂの
電圧状態を正しく判定することができ、判定回路ＪＣＩ
の電圧判定出力によりバッテリーバックアップメモリの
記憶内容の破壊、消失の有無を知ることができ、従来の
如きプログラムの暴走や原因不明の２次障害の発生を未
然に防止することができる。

第４図は本発明による電圧判定回路の他の実施例を示し
、同図において、第１図及び第２図と同じものあるいは
同じ機能を有するものには同符号を用いている。第４図
において、リセット信号は第１図の実施例のものと同じ
である。また、Ｑ３はリセット信号なトリガーとして、
２次電池Ｂの電圧を記憶し出力するサンプルホールド回
路である。サンプルホールド回路Ｑ３と電圧コンパレー
タＱ１は判定回路ＪＣ２を構成する。

主電源Ｅが停電から回復し、前述の如く定格電圧に戻る
と、第３図の波形口で示すようにリセット信号は、主電
源Ｅが定格電圧に達したｔｎ時点にて解除され、そのリ
セット信号の解除によってサンプルホールド回路Ｑ３は
、２次電池Ｂの電圧をホールドし電圧コンパレータＱ１
の正入力端子に出力する。従って、電圧コンパレータＱ
１は、停電回復から時間が経過し、主電源Ｅから充電回
路ＣＣを介して２次電池Ｂに対してトリクル充電が行な
われることによって、２次電池Ｂの電圧が上昇してしま
っても、停電中の２次電池Ｂの電圧に等しい値をサンプ
ルホールド回路Ｑ３から得ることができ、これを分圧抵
抗Ｒ１，Ｒ２によって作られた基準電圧（基準電圧設定
回路ＳＣの出力であり、第３図の略ｔａ時点又はその近
くの時点の基準電圧（波形ハ参照））と比較し、停電中
の２次電池Ｂの電圧状態（２次電池の停電中の電圧が基
準電圧よりも低下していたか否か）を判定し、電圧判定
出力を送出する。この電圧コンパレータＱ１の電圧判定
出力により停電中の２次電池Ｂの電圧状態を判断するこ
とができる。

また、停電時に２次電池Ｂの電圧が基準電圧より低下し
ていても、充電によって急速に２次電池Ｂの電圧が回復
してしまう２次電池Ｂにッケルカドミウム電池等）であ
っても、２次電池の停電時の電圧状態を正しく判定する
ことができる。

また、前述した如く判定回路ＪＣ２では、停電から回復
したときに、停電回復直後の２次電池Ｂの電圧を直接サ
ンプルホールド回路Ｑ３にホールドしく記憶し）、後か
ら電圧コンパレータＱ１にてホールド出力を基準電圧と
比較することで、停電回復直後、従って停電中における
２次電池Ｂの電圧状態を正しく判定することができるの
で、電圧判定出力によりバッテリーバックアップメモリ
の記憶内容の破壊、消失の有無を事前に知ることができ
、従来の如きプログラムの暴走や原因不明の２次障害の
発生を未然に防止することができる。

第５図は、本発明による電圧判定回路の他の実施例を示
し、同図において、第１図、第２図、第４図と同じもの
あるいは同じ機能を有するものには同符号を用いている
。

第５図において、ＳＷはスイッチ回路であって、このス
イッチ回路ＳＷは、たとえばトランジスタスイッチでも
、電磁リレースイッチであってもよい。このスイッチ回
路ＳＷは充電回路ＣＣと直列に接続されており、主電源
Ｅと充電回路ＣＣとの接続／切断を行なうものである。

また、スイッチ回路ＳＷには、開閉制御信号（オンオフ
制御信号）が供給されるようになっており、主電源Ｅが
停電したとき、開閉制御信号によりスイッチ回路ＳＷを
オフとし、２次電池Ｂに充電回路ＣＣを介してトリクル
充電したいとき開閉制御信号によりスイッチ回路ＳＷを
オンとする。しかし、スイッチ回路ＳＷのオフは、主電
源Ｅの電圧が立ち上がり、定格電圧に達した略ｔａ時点
ないしはこれに近い時点までに行なってもよい。

また、スイッチ回路ＳＷと電圧コンパレータＱ１は、判
定回路ＪＣ３を構成する。この判定回路ＪＣ３は、停電
時あるいは停電回復直後（ここでは停電時）の２次電池
Ｂの電圧状態を保持し判定するための回路である。なお
、停電時の２次電池Ｂの電圧と、停電回復直後の２次電
池Ｂの電圧とはスイッチ回路ＳＷオフのため等しい。

主電源Ｅが停電したとき、開閉制御信号を出力してスイ
ッチ回路ＳＷをオフとする。これにより主電源Ｅが停電
から回復したとき、主電源Ｅから充電回路ＣＣを通、し
て２次電池Ｂへの充電を行なうことができない。従って
、２次電池Ｂの電圧は、停電が回復しても停電時のまま
の状態で保持される。その後、停電の回゛復により、基
準電圧設定回路ＳＣより基準電圧が電圧コンパレータＱ
１の負入力端子に供給される。電圧コンパレータＱ１は
、この基準電圧と２次電池Ｂの停電時のままの電圧を比
較し、停電時の２次電池Ｂの電圧状態（２次電池Ｂの電
圧が基準電圧より低下しているか否か）を判定し、その
判定結果を電圧判定出力として送出する。これにより、
停電回復から時間が経過しても、電圧コンパレータＱ１
の電圧判定出力、即ち判定回路ＪＣ３の電圧判定出力に
より、停電中（停電時）の２次電池Ｂの電圧状態（２次
電池Ｂの電圧が基準電圧より低下しているか否か）を知
ることができる。その他、第１図及び第４図で説明した
と同様の作用効果を奏する。

次に、停電時の２次電池Ｂの電圧状態を判定した後、ス
イッチ回路ＳＷを開閉制御信号によりオン状態とするこ
とにより、主電源Ｅからスイッチ回路ＳＷ、充電回路Ｃ
Ｃを介して２次電池Ｂへと電流が流れ、２次電池Ｂに対
するトリクル充電が開始される。

なお、本発明は本実施例（第１図、第３図〜第５図）に
限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の応用及び変形が考えられる。

（発明の効果） 上述したように本発明による電圧判定回路を用いれば、
停電回復から時間が経過していても、判定回路の出力（
電圧判定出力）により停電中（停電時）の２次電池の電
圧状態（２次電池の電圧が基準電圧より低下しているか
否か）を知ることができる。また本発明によれば、停電
時に２次電池の電圧が基準電圧より低下していても、充
電によって急速に２次電池の電圧が回復してしまう２次
電池にッケルカドミウム電池等）であっても、２次電池
の停電時の電圧状態を正しく判定することができる。更
に本発明によれば、停電から回復したときに、停電中の
２次電池の電圧状態を正しく判定することができるので
、判定回路の出力にもとづきバッテリーバックアップメ
モリの記憶内容の破壊、消失の有無を知ることができ、
従来の如きプログラムの暴走や原因不明の２次障害の発
生を未然に防止することができるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電圧判定回路の一実施例を示す回
路図、第２図は従来の電圧判定回路の−例を示す回路図
、第３図は停電回復後の各部の電圧と時間の関係を示す
波形図、第４図及び第５図は夫々本発明の他の実施例を
示す回路図である。 Ｅ・・・主電源、ＳＣ・・・基準電圧設定回路、Ｂ・・
・２次電池、ＣＣ・・・充電回路、ＪＣ１〜Ｊ　Ｃ３・
・・判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 半導体メモリの記憶内容を停電時も保持するように備え
   られた２次電池の電圧を判定する電圧判定回路において
   、 電源に接続され、基準電圧を出力するための基準電圧設
   定回路と、 前記電源に接続され、かつ前記２次電池を充電する充電
   回路と、 前記基準電圧設定回路の出力が供給され、かつ前記２次
   電池の電圧が供給され、前記２次電池の停電時の電圧状
   態を判定するための判定回路とを備えたことを特徴とす
   る電圧判定回路。