JPH0417531A - 半導体記憶装置のバックアップ電源監視装置 - 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】 ［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
保持するだ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、外部電源の投入に基づいて前記バックア
ップ電池の電圧値の監視動作を開始し、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
池交換時期を報知する電源監視回路と、外部電源の投入
時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
に関するものである。

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ｌと半導体メモリ部２とを接続する電源供給配線し
１にはダイオードＤ１が設けられ、電源端子１に外部電
源Ｅｌが投入されると、ダイオードＤｉ及び電源供給配
線し１を介して半導体メモリ部２に電源が供給される。

又、電源供給配線し１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
給配線し１に接続され、電源端子ｌ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Ｖ　ｒｅｆとを比較し
、バックアップ電池Ｅ２の電圧値が規定電圧Ｖ　ｒｅｆ
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Ｅｌ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（図示路）がデータ書き込みや
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の電圧値をチエツクする際、バックアップ電池Ｅ
２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Ｖ　ｒｅｆ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ＩＩＸその時の内部抵抗Ｒｉ）だけ上昇して規定電
圧Ｖ　ｒｅｆ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Ｖ　ｒｅｆ
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（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の出力信号をチエツクす
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、短時間でチエツクするには、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、は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Ｅｌ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の投入に基づいてバッ
クアップ電池Ｅ２の電圧値の監視動作を開始し、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、電池交換時期を報知するものであり、データ
保持回路Ｍ３は外部電源Ｅ１の投入時における電源監視
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Ｍｌへの電
源の供給はバックアップ電池Ｅ２から外部電源Ｅｌ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
の電圧値か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Ｅ
ｌ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Ｅｌ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を設けることにより、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Ｅｌ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、この場合には、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
２〜４図に従って説明する。

尚、説明の便宜上、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、メモリカート１０の外部には信号
線コネクタ１１及び電源コネクタ１２か設けられ、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から両型源コ
ネクタ３２．１２を介してメモリカート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、人出
カバッファ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
電源供給配線し１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／Ｓ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
のデータ入力端子り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ＳＧＩ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ＳＧＩの立ち上がりにてデータ入力端子りにその時入
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を前記人出力バッファ１３．信号線コネクタ１
１．’　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Ｖ　ｒｅｆ以下であるメモリカード１０では、
外部電源Ｅｌ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Ｖ　ｒｅ
ｆ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ＳＧＩ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Ｅｌ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Ｖ
　ｒｅｆ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ｌＯ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Ｖ　
ｒｅｆ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Ｅｌ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。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明によれは、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、はぼバックアッ
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
路を設けることにより、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。

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、 Ｅｌよ外部電源、 Ｅ２はバックアップ電池、 Ｍｌは半導体メモリ部、 Ｍ２よ電源監視回路、 Ｍ３はデータ保持回路、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   クアップ電池（Ｅ２）と を有する半導体記憶装置において、 外部電源（Ｅ１）の投入に基づいて前記バックアップ電
   池（Ｅ２）の電圧値の監視動作を開始し、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、電池交換時期を報知する電源監視回路（Ｍ２）
   と、 外部電源（Ｅ１）の投入時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
   ）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。 ２、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）を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の半導体記憶装置の
   バックアップ電源監視装置。