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1、超低功耗SRAM掉电保护电路福建升腾资讯 李福明 通常SRAM的后备电池容量较小，通常采用钮扣电池，CR2032的容量约为 210mAh，它们的待机工作电流（芯片使能“禁止”）一般也很小，几个uA至几 十个uA之间，特殊规格的SRAM也有很多小于luA的，实际要求在系统断电后，后 备电池能够工作的时间越长越好，以保证长期保持SRAM的内容。这样设计一个 工作电流极小的SRAM保护电路就显得尤其重要，在许多实际应用中，工程师 们已经习惯采用集成一体化的SRAM掉电保护电路，如高性能的MAX691A，包 括：上电/断电复位、掉电检测、备份电池切换、“看门狗”和SRA M的使能信 号保护等功能，典型
2、工作电流都已经达到30 uA，对于SRAM而言，在仅有小容 量纽扣电池做为后备电源的情况下，考虑电池容量的限制，具有更低功耗的掉电 保护电路才是至关重要的。当SRAM的片选/使能（高或低有效与具体型号有关）信号为禁止状态时能 够将其设置为低功耗的待机工作模式，禁止MCU对SRAM的读或写操作，工作 电流降低至uA级，如Hitachi的HM6264B典型的待机工作电流为2u A, SRAM掉 电保护电路能够在上电/断电期间禁止 SRAM 的片选/使能信号，从而禁止此期 间的写操作，防止SRAM内容被错误地修改，并使SRAM在断电期间处于待机模 式。与SRA M的待机工作电流相比，理想的掉电保护电
3、路的工作电流应该小于luA, 才能使电池的寿命三五年没有问题。图1所示电路分别适合于SRAM的片选/使能高有效或低有效的SRAM掉 电保护电路。其中关键器件是电压监控芯片IMP809,主要特性是它的漏极开路输 出特点和S0T23封装,具有高精度的电压检测，正是基于IMP809独有的诸多优点使 本设计方案远远优于传统的实现方案，通常包括电压基准比较器和逻辑门电路等 部分，具有结构简单,元件少体积小，成本低可靠性高等特点，并且工作电流为VCC 提供，不用备用电池提供额外的电流， 大大延长了备份电池的工作时间，其工 作原理为芯片具有内置掉电检测门限电压Vt, RESET端输出为漏极开路输出。当 电源
4、电压高于检测电压Vt时，输出呈现高阻态，此时允许正常的读/写SRAM操作， 当电源电压低于Vt时（如上电/下电过程）IMP809输出有源接地，将来自外部的 SRAM的片选/使能信号钳位于低电平，禁止SRAM的读/写操作，保证了SRAM内容 的完整性，并使之处于低功耗的待机模式，上述控制方式适合于片选/使能高有效 的SRAM,而对于片选/使能低有效的SRAM,则需要将上述控制信号反相图中虚线 框内的三极管Q1,就是完成此反相功能，在断电期间Q1处于截止状态因而不会增 加额外的工作电流,这种保护电路适合于+3.3V系统的SRAM保护,对于不同的供 电系统，只需选择相应的检测电压Vt即可。采用两个低
5、压差二极管，比如两个 IN4148或者一个BAT54C，来做VCC和后备电池的切换，这样可以禁止Vcc上电后向 电池充电，另一方面能够使电池工作到更低的电压，充分地利用电池的容量。汕只刚电嫌!S图 1 工作电流为 0uA 的 SRAM 掉电保护电路这种电压检测芯片不限于IMP809, 规格要求如下：1. 复位检测电压：3.0V (可根据系统调整)2. 输出方式： N-channel open-drain (Active Low)3. 延时时间：无延时，也可以根据系统的特性安排延迟时间漏极开路输出具有输出电平为0时，输出直接接地，而输出为高电平时，则输出端悬空了，即高阻态，因而不影响片选芯片的功能。图 2 左：漏极开路输出 右： CMOS 输出总结在系统断电时，需要用SRAM保存敏感数据，重要数据，此方案具有很高的可行性，稳 定性，避免上下电时对SRAM的误操作而修改数据。
