包含电池支持的非易失性SRAM (NV RAM)的微控制器在嵌入式市场中得到了广泛的接受。与闪存或EEPROM技术不同，非易失性SRAM没有写入限制，这使其成为实时数据记录应用的理想选择。在诸如Dallas半导体安全微控制器系列的产品中，NV RAM可用于提供系统内可重编程程序存储器。

本应用笔记讨论了包含NV RAM的微控制器产品的设计指南。提出了一些设计建议，以提高采用NV RAM的微控制器的可靠性。应该强调的是，只要使用标准的CMOS设计准则，电池支持的存储器与非易失性存储器一样可靠。本应用说明适用于安全和高速安全微控制器系列产品以及DS87C530高速微控制器。

超容差电压尖峰

现实世界是个残酷的地方;静电放电(ESD)、电气噪声等都可以进入系统。这些现象中的许多会在一个或多个器件引脚上诱发负电压。CMOS设计指南要求没有引脚高于V(CC)或低于V(SS)。违反这一准则可能导致硬故障(损坏器件内部的硅)或软故障(无意修改内存内容)。

负电压尖峰是CMOS器件的一个特殊问题。当经历负电压尖峰时，器件内的一个或多个寄生二极管可能变得正向偏置。这将导致设备消耗大量的电流，并可能导致设备闭锁。一般来说，逆转CMOS锁存的唯一方法是从器件中移除电源。如果设备的电源不受限制，则过量的电流会对设备造成不可修复的损坏。

不那么严重，但同样麻烦的是，这会对非易失性存储器产生影响。当寄生二极管形成时，将形成一个大电流通路。这将使电流从器件中流失，并可能导致内部电压下降。如果内部电压低于维持存储器所需的最小值，可能会出现软错误。

在实际应用中，通常很难或不可能去除高于V(CC)或低于V(SS)的所有电压。实际上，大多数设备都可以容忍0.3V的过调或过调。下面的案例讨论了这些情况的常见原因，以及减少它们对系统影响的方法。

保护I/O引脚

设备经历负电压尖峰的最常见方式是通过其通用I/O引脚。这些通常是微控制器与“外部世界”的唯一接触。诸如电动机和键盘之类的设备会产生大量的电气噪声。例如，一个人在触摸门把手时所感受到的电击可能高达30千伏。如果这个电压从键盘传输到微控制器系统，它可以严重损坏电子元件。

图1演示了一个二极管保护方案，可用于保护微控制器的I/O引脚。该方案依靠肖特基二极管和限流电阻的使用来减少电流尖峰对器件的影响。当接近器件引脚的电压超过V(CC)或V(SS)超过0.1V - 0.2V时，肖特基二极管将发生正向偏置，将多余电压导离器件引脚。限流电阻也将有助于抑制微控制器上电压尖峰的影响。

图1所示的保护二极管必须仔细选择。大多数肖特基二极管，如流行的1N5817，适用于室温。然而，在高温下，它们的反向偏置泄漏将开始加载I/O线，使设备难以驱动逻辑1。例如，DS87C520可以驱动最大电流为50 μ a的逻辑1。在室温下，典型的1N5817的反漏电流为30µa。在70℃时，反漏大于100µA。微控制器将无法产生足够的电流来维持2.4V的CMOS逻辑高电平。

所使用的肖特基二极管的漏电流应远远低于源器件的最大驱动电流。具有低反向泄漏电流的二极管可从许多供应商处获得。

负电源瞬变

电压尖峰的另一个来源是电源。许多简单的电压调节器，如7805 5V调节器，在上电时产生电压尖峰是臭名昭著的。在设计电源时必须小心，使其在上电或在系统内外切换负载时不会产生过大的噪声。

电源瞬态问题可以通过在V(CC)和GND上使用反向偏置肖特基二极管来减轻，类似于用于保护I/O引脚的肖特基二极管。图2显示了一个这样的方案。