УСТРОЙСТВО СТИРАНИЯ ЗАПИСАННОЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2011 года по МПК G11C7/12 

Изобретение относится к вычислительной технике приборостроения и может быть использовано для стирания записей с неоднородных полупроводниковых носителей информации, в частности устройств энергонезависимой памяти, флэш-памяти и т.п.

Основной принцип работы полупроводниковых устройств энергозависимой памяти состоит в хранении заряда в изолированном затворе. Если в изолированном затворе хранится заряд, то пороговое напряжение U_тн транзистора может изменяться между двумя значениями, обычно определяемыми как «0» и «1». Пороговое напряжение изменяется в зависимости от величины заряда, хранимого в изолированном затворе на определенном расстоянии от него [1]. Для стирания записанной информации в виде остаточной проводимости необходимо восстановить исходное значение напряжения потенциального барьера для носителей заряда, пороговое напряжение которого U_тн равно значению стертого состояния, т.е. значению, предшествующему записи. Это означает, что должен произойти процесс, при котором заряд Q_T, хранимый на дискретных центрах или в изолированном (плавающем) затворе на расстоянии, например L, от затвора должен, как минимум, принять значение, равное «0», а фиксированные значения заряда на поверхности раздела, например кремний-изолятор и заряд в обедненном слое кремния, принять исходное значение, предшествующее записи.

Уровень техники

Известно устройство для стирания записанной информации на неоднородных полупроводниковых носителях [2], содержащее затемненную вакуумную камеру, устройство для создания пара, компрессор для изменения давления паров, лампу накаливания 30 Вт, электромагнитный вентиль, насос для обеспечения быстрого напуска адсорбата, устройство для изменения расстояния расположения лампы накаливания, устройство измерения проводимости пленки, устройство для измерения давления паров воды в камере, устройство для измерения времени и источник питания, в котором при начальном давлении остаточной атмосферы 10^-3÷1 мм рт.ст. остаточную проводимость возбуждают светом лампы накаливания 30 Вт, распложенной на расстоянии 10 см от поверхности пленки - полупроводникового носителя информации. В течение 20÷60 секунд измеряют проводимость пленки. За время возбуждения проводимость пленки достигает стационарного значения δ_св~10^-1 Ом^-1 см^-1.

Адсорбцию осуществляют путем повышения давления с помощью компрессора паров воды, поступающих из устройства создания пара в вакуумную камеру с давлением паров до 10÷1000 мм рт.ст. за время ~1 с, контролируемое специальным устройством измерения времени. При увеличении проводимости пленки проводят десорбцию путем понижения давления до начального уровня.

Быстрый впуск и выпуск адсорбата осуществляют с помощью насоса и электромагнитного вентиля. Стирание осуществляют импульсом давления адсорбата, которое постоянно контролируется устройством измерения импульсного давления, создаваемого в затемненной вакуумной камере.

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, применение дорогостоящего оборудования, большое энергопотребление, много времени уходит на подготовку процесса стирания, необходимо специальное контрольное оборудование для контроля параметров составных частей устройства, ограниченность применения.

Известно устройство USB 2.0 в составе компьютера, которое описано в технологии [3], устройство для стирания записей с неоднородных полупроводниковых носителей информации с энергонезависимой памятью, флэш-памяти (устройства, имеющие специальный USB-разъем для подключения к компьютеру), содержащее: монитор, клавиатуру, манипулятор-мышь, системный блок, имеющий в своем составе хост (Host), концентраторы (Hub) и четырехконтактные соединители (коннекторы) для подключения флэш-памяти к компьютеру, два - для передачи сигнала и два - для подачи напряжения питания, кабель и источник питания. Передача данных о стирании информации инициируется хостом. Транзакции на USB-шине состоят из двух-трех актов: посылка пакета маркера, пакета данных, пакета статуса транзакции.

Недостатком этого устройства является то, что информация, которую необходимо стереть, может остаться в оперативной памяти компьютера, функциональные устройства сами не могут напрямую передавать информацию о стирании, так как USB является шиной вывода с системного блока компьютера, для чего необходимо иметь операционную систему, в которой обеспечивалась бы поддержка USB (Windows 98 Second Edition) и выполнялись программные функции. Кроме того, большие энергетические затраты, связанные с необходимостью обеспечения питания ряда составных частей ПЭВМ, относительно большое время стирания, которое определяется временем подготовки компьютера к работе и передачей необходимых команд на стирание информации, возможность восстановления информации, так как постоянно существует возможность того, что записанная информация останется в оперативной памяти компьютера.

Наиболее близким является устройство стирания записанной информации [4] с неоднородных полупроводниковых носителей информации, содержащее источник постоянного тока, устройство включения питания, делитель тока, устройство демпфирования, накопитель энергии на конденсаторах, устройство коммутации, полеобразующую систему, выполненную на соленоидах, устройство управления, четырехпроводной кабель и четырехконтактный коннектор. Полеобразующая система имеет каркас, на котором установлены четыре соленоида один внутри другого,

Обмотки катушек пары соленоидов выполнены косоугольными с наклоном витков проводов обмоток в плоскостях узких стенок каркаса к его продольным ребрам соленоидов под острым углом. Намотка проводов катушек второй пары соленоида выполнена зигзагообразной, наклонной в плоскости широких и узких стенок каркаса под острыми углами. Под действием создаваемого устройством быстроменяющегося электромагнитного поля изменяется структура размещения зарядов на полупроводниковом носителе информации.

Недостатком этого устройства является то, что для уничтожения информации необходимо приложение внешнего магнитного поля к полупроводниковым тонкопленочным системам энергонезависимой памяти, сложность технологического процесса и конструкции полеобразующей системы для создания импульсного магнитного поля, большие энергетические затраты, связанные с необходимостью питания ряда конденсаторов накопителя энергии, большие габариты и масса устройства.

Заявляемое изобретение решает задачу улучшения качества стирания информации без возможности ее восстановления за счет воздействия электрическим полем и повышенным электрическим напряжением для изменения ширины потенциального барьера (ДЕ) [5] в области объемного заряда полупроводникового элемента тонкопленочной системы энергонезависимой памяти. Для этого создаются условия туннельного перехода электронов из одной области в другую за счет пропорциональности плотности заполнения энергетических уровней со стороны барьера, а также плотности свободных энергетических уровней с противоположной стороны барьера. Электроны пересекают барьер в обоих направлениях. Создаются условия, когда ширина этого барьера становится сравнимой с длиной волны электрона. Электрон проходит сквозь барьер без потери энергии и обеспечивает процесс замещения посредством переноса заряда через потенциальный барьер, изменяя полупроводниковую структуру по всему полю записи и заполняя все энергетические уровни электронов, которые направляются с помощью специальных алгоритмов потоки электронов, пересекающих потенциальный барьер и размещаемых на энергетических уровнях. Таким образом, они замещают ранее размещенные при предыдущей записи, хранящиеся заряды в изолированных затворах на вновь введенные по специальному алгоритму с записью кода, изменяя структуру записи памяти. Воздействующее повышенное электрическое напряжение приводит к выгоранию контроллера и элементов электрической тонкопленочной системы энергонезависимой памяти.

Этот процесс обеспечивает возможность снизить энергопотребление, упростить конструкцию и технологию изготовления устройства за счет уменьшения энергии накопителей.

Техническим результатом изобретения является увеличение надежности и качества стирания информации при уменьшении энергетических затрат, габаритных размеров и массы устройства.

Описание фигур и обозначений

На фиг.1 представлена блок-схема устройства стирания записанной информации.

На фиг.2 приведена блок-схема устройства переменного напряжения.

На фиг.3 изображена временная диаграмма, характеризующая формы электрических сигналов повышенного электрического напряжения.

На фиг.4 приведена электрическая схема первого и второго устройства накопления энергии.

На фиг.5 представлена принципиальная электрическая схема первого ключа электронного.

На фиг.6 представлена принципиальная электрическая схема генератора тока.

На фиг.7 представлена принципиальная электрическая схема второго и третьего ключа электронного.

На фигурах введены обозначения:

1 - аккумулятор (А1);

2 - элемент коммутации (ЭК2);

3 - преобразователь напряжения (ПНЗ);

4 - разъем внешнего питания (РВП4);

5 - выключатель питания (ВП5);

6 - делитель напряжения (ДН6);

7 - устройство переменного напряжения (УПН7);

8, 9 - устройства накопления энергии (УНЭ8, УНЭ9);

10 - включатель (ВК 10);

11 - микропроцессор (МП 11);

12 - микроконтроллер (МК12);

13 - контроллер шины (КШ13);

14 - устройство индикации (УИ14);

15 - контактор (К15);

16 - датчик флэш (ДФ16);

17 - формирователь-ограничитель (Ф17);

18 - четырехпроводной кабель (ЧК18);

19 - четырехконтактный соединитель (ЧС19);

20 - флэш-память (ФП20);

21 - первый ключ электронный (КЭ1);

22 - генератор тока прямоугольных импульсов (Г);

23 - линия задержки (ЛЗ);

24 и 25 - второй и третий ключи электронные (102) и (КЭЗ).

Цифры на фигурах, записанные мелким шрифтом, обозначают номера входов и выходов блоков. В тексте описания изобретения эти цифры заключены в круглые скобки.

Перечень блоков заявляемого устройства и их функциональное назначение

Технический результат изобретения достигается благодаря тому, что устройство стирания записанной информации содержит (фиг.1): аккумулятор А1, элемент коммутации ЭК2, преобразователь напряжения ПНЗ, разъем внешнего питания РВП4, выключатель питания ВП5, делитель напряжения ДН6, устройство переменного напряжения УПН7, первое УНЭ8 и второе УНЭ9 устройство накопления энергии, включатель ВК10, микропроцессор МП11, микроконтроллер МК12, контроллер шины КШ13, устройство индикации УИ14, контактор К15, датчик флэш ДФ16, формирователь-ограничитель Ф17, четырехпроводной кабель ЧК18, четырехконтактный соединитель ЧС19, флэш-память ФП20. В состав УПН7 входят: первый ключ электронный КЭ1 21, генератор тока прямоугольных импульсов Г 22, линия задержки ЛЗ 23, второй КЭ2 24 и третий КЭЗ 25 ключи электронные.

Аккумулятор 1 обеспечивает электропитание устройства стирания записи при транспортировке и имеет клемму «плюс» вход - выход (1) питания и клемму (2) общего нуля. В качестве аккумулятора может быть применен аккумулятора на 7±0,5 В емкостью не менее 0,7 Ач. В стационарных условиях в режиме подзарядки аккумулятора 1 клемма (1) «плюс» выполняет функцию входа питания. При работе устройства от аккумулятора 1 клемма (1) «плюс» выполняет функцию выхода питания.

Элемент коммутации 2 предназначен для переключения аккумулятора 1 из режима подзарядки в стационарных условиях с использованием преобразователя напряжения 3 и промышленной сети 220 В, 50 Гц на автономный - штатный режим работы устройства от аккумулятора 1, который предназначен для питания постоянным напряжением 7±0,5 В электрических блоков и узлов устройства при его транспортировке. ЭК2 содержит (фиг.1) первую клемму (4) общего нуля, вторую клемму (2) «плюс», третью клемму (3) выхода питания, четвертую клемму (1) входа питания. ЭК2 и имеет нормально открытый (НО) контакт между второй и четвертой клеммами и нормально закрытый (НЗ) контакт между второй (2) и третьей (3) клеммами и диод. Диод одним выводом соединен с четвертой клеммой (1), а другим - со второй клеммой (2). ЭК2 работает по принципу реле, при поступлении на его клемму (1) напряжения 7±0,5 В замыкается НО контакт. Подзарядка аккумулятора 1 идет через диод, а питание на устройство и блоки подается от преобразователя напряжения 3. При отсутствии на клемме (1) напряжения НЗ контакт замкнут, подзарядка аккумулятора 1 прекращается. Напряжение 7±0,5 В подается на блоки от аккумулятора 1 с клеммы (3) ЭК2.

Преобразователь напряжения ПНЗ предназначен для преобразования переменного напряжения промышленной сети 220 В, 50 Гц в напряжение постоянного тока «плюс» 7±0,5 В. ПНЗ имеет вход (1) и выход (2) питания и клемму (3) общего нуля.

Разъем внешнего питания 4 предназначен для подключения устройства к промышленной сети и имеет (1) вход питания и выход (2) питания с двумя контактами под двухпроводной кабель и клемму (3) общего нуля.

Выключатель питания 5 предназначен для подачи напряжения питания на блоки устройства стирания записанной информации для подключения флэш-памяти 29 к четырехконтактному соединителю (коннектору) 19 и имеет первый вход (1) питания, второй вход (3) сигнальный и выход (2) питания.

Делитель напряжения 6 имеет вход (1) питания и первый (2) и второй (3) выходы питания.

Устройство переменного напряжении 7 предназначено для создания импульсного высоковольтного напряжения 400±50 В и имеет вход (1) напряжения питания постоянного тока, выход (2) импульсного питания напряжением 400±50 В и клемму (3) общего нуля, УПН7 содержит (фиг.2): первый ключ электронный 21 КЭ1, генератор тока прямоугольных импульсов 22 Г, линию задержки 23 ЛЗ, второй 24 и третий 25 ключи электронные КЭ2 и КЭЗ. КЭ1 21 (фиг.2, 5) имеет вход (1) питания и выход (2) сигнальный и одну клемму (3) общего нуля. Генератор тока прямоугольных импульсов 22 (фиг.2,6) имеет вход (1) сигнальный, вход (4) питания, выход (2) сигнальный прямоугольных импульсов и одну клемму (3) общего нуля. Линия задержки 23 (фиг.2) имеет вход (1) и выход (2) сигнальные. Второй и третий ключи электронные 24 и 25 (фиг.2, 7) имеют первый вход (1) сигнальный, второй вход (4) питания, выход (2) импульсного питания и клемму (3) общего нуля.

Вход (1) питания первого ключа электронного 21 подсоединен к входу (4) питания генератора 22 и к входам (4) питания второго 24 и третьего 25 ключей электронных (фиг.2). Клеммы (3) общего нуля первого ключа электронного 21, генератора 22, второго 24 и третьего 25 ключей электронных соединены.

Выход (2) сигнальный первого ключа электронного 21 подсоединен к входу (1) сигнальному генератора тока 22, а его выход (2) сигнальный подсоединен к входам (1) сигнальным линии задержки 23 и второго ключа электронного 24. Выход (2) сигнальный линии задержки 23 подсоединен к входу (1) сигнальному третьего ключа электронного 25. Выходы (2) импульсного питания второго 24 и третьего 25 ключей электронных соединены и являются выходом (2) импульсного питания устройства переменного напряжения 7.

Устройства накопления энергии УНЭ8 и У1-1Э9 (фиг.1,4) предназначены для создания импульсного напряжения амплитудой 350-400 В и имеют вход (1) импульсного питания напряжением 400±50 В (фиг.3), выход (2) импульсного питания и клемму (3) общего нуля и выполнены в виде емкостных накопителей на конденсаторах.

Выключатель 10 предназначен для подачи сигнала о начале работы устройства стирания записанной информации по специально установленному алгоритму микропроцессора 11 и имеет выход (1) сигнальный.

Микропроцессор 11 предназначен для управления устройством стирания записанной информации в автоматическом режиме и имеет три входа, пять выходов и одну клемму общего нуля. Первый вход (1) сигнала выключателя, второй (2) питания и третий (3) сигнала ДФ16. Сигнальные выходы: первый (4) управления контактором 15, второй и третий (5) и (6) управления устройством индикации 14, четвертый и пятый (7) и (8) управления формирователем-ограничителем 17.

Микропроцессор 11 содержит (фиг.1) микроконтроллер 12, контроллер шины 13, три входа и пять выходов. Входы первый (1), второй (2) и третий (3) и выходы первый (4), второй (5), третий (6), четвертый (7) и пятый (8).

Микроконтроллер 12 предназначен для управления устройством стирания, формирования и генерирования в соответствии с установленной программой импульсов с повторяющимся кодом, с определенным алгоритмом и количеством циклов для обеспечения процесса замещения, по всему полю записи заполняя все энергетические уровни генерируемыми импульсами, в соответствии с программой, тем самым, что обеспечивает изменение структуры данные чипа памяти и формирования напряжений управления для контактора 15 и устройства индикации 14.

Микроконтроллер 12 имеет три входа: первый (1) вход питания, второй вход (5) сигнала датчика флэш ДФ16, третий вход (2) сигнала включателя ВК10 и четыре выхода: первый (5) и второй (6) управления устройством индикации УИ14, третий (7) управления контроллером шины КШ 13 и четвертый (6) управления контактором К15.

Контроллер шины 13 имеет вход (1) сигнальный, первый (2) и второй (3) выходы сигнальные.

Входы первый (1), второй (2) и третий (3) микропроцессора МП11 являются соответственно входами первым (2), вторым (1) и третьим (5) микроконтроллера 12. Выходы первый (4), второй (5) и третий (6) микропроцессора 11 являются соответственно выходами первым (6), вторым (3) и третьим (4) микроконтроллера 12. Выходы четвертый (7) и пятый (8) микропроцессора МП11 являются выходами первым (2) и вторым (3) контроллера шины КШ 13.

Четвертый выход (7) микроконтроллера МК12 соединен с входом (1) контроллера шины КШ13, а его выходы первый (2) и второй (3), которые являются выходами четвертым (7) и пятым (8) микропроцессора МП11, соединены соответственно с первым (1) и вторым (2) входами формирователя Ф17.

Устройство индикации 14 предназначено для индикации подачи питания на блоки устройства и о работоспособности устройства в режиме стирания записанной информации и имеет первый вход (1) сигнальный, второй вход (2) питания и клемму (3) общего нуля. В устройстве индикации 14 имеются два индикатора «Питание» и «Флэш». Свечение индикатора «Питание» информирует о том, что на устройство стирания подано питание от аккумулятора 1 или внешней сети. Свечение индикатора «Флэш» информирует об обнаружении полупроводникового носителя информации и правильном подключении флэш-памяти 20 к четырехконтактному соединителю 19.

Контактор 15 предназначен для кратковременной (импульсной) коммутации высоковольтного напряжения и имеет три входа и два выхода. Первый (1) и второй (2) входы импульсного питания, третий вход (5) сигнальный и первый (3) и второй (4) выходы импульсного питания.

Датчик флэш 16 предназначен для формирования информационного сигнала о том, что неоднородный полупроводниковый носитель информации флэш-память 20 (фиг.1) обнаруживается в устройстве стирания записанной информации и имеет вход (1) питания и выход (2) сигнальный, а также вход-выход светового луча (пунктир на фиг.1). Датчика флэш 16 выполнен со щелью для размещения флеш-памяти, через которую при отсутствии флеш-памяти насквозь проходит световой луч (пунктир на фиг.1) на фотоэлемент ДФ16. При наличии в щели флеш-памяти луч обрывается и датчик флэш 16 срабатывает, создавая сигнал на выходе ДФ16. Этот сигнал через ВК10 обеспечивает подачу питания на все блоки устройства и включение МП11.

Формирователь-ограничитель 17 предназначен для формирования сигналов определенной полярности и исключения поступления на выходах (7) и (8) микропроцессора 11 повышенного электрического напряжения 33 В и имеет первый (1) и второй (2) входы сигнальные, первый (3) и второй (4) выходы сигнальные.

Четырехпроводной кабель 18 имеет четыре провода: первый (1), второй (2) и третий (3) сигнальные, четвертый провод (4) для подсоединения к клемме общего нуля.

Четырехконтактный соединитель (коннектор) 19 предназначен для подсоединения полупроводникового носителя информации и имеет четыре клеммы: первую (1), вторую (2), третью (3) и четвертую (4). Выход коннектора предназначен для соединения с соответствующими клеммами флэш-памяти 20.

Электрические соединения заявляемого устройства

Аккумулятор 1 входом-выходом (1) питания подсоединен к выходу-выходу (2) питания элемента коммутации 2, который своим входом (1) питания соединен с выходом (2) преобразователя напряжения 3, вход (1) питания которого соединен с выходом (2) питания разъема внешнего питания 4, через который подается напряжение промышленной сети 220 В, 50 Гц. Выход (3) питания элемента коммутации 2 подсоединен к входу (1) питания выключателя питания 5 и к входу (1) питания датчика флэш 16, а выход (2) сигнальный датчика флэш 16 подсоединен к входу (3) сигнальному микропроцессора 11 и входу (3) управления выключателем питания 5.

Выход (2) питания выключателя питания 5 соединен с входом (1) делителя напряжения 6 и входом (1) питания устройства переменного напряжения 7, выход которого подсоединен к выходам (1) импульсного питания устройств накопления энергии 8 и 9, а их выходы (2) питания подсоединены к разным входам (1) и (2) питания контактора 15. Делитель напряжения 6 первым выходом (2) питания подсоединен к входу (2) питания микропроцессора 11. Микропроцессор 11 входом (1) сигнальным соединен с выходом (1) сигнальным включателя 10, выходами (5) и (6) сигнальными к входам (1) и (2) сигнальным устройства индикации 14, выходом (4) сигнальным к входу (5) сигнальному контактора 15, а выходами (7) и (8) сигнальным к входам (1) и (3) формирователя-ограничителя 17. Выходы (2) и (4) сигнальные формирователя-ограничителя 17 подсоединены к входам (2) и (3) сигнальным через контакты (2) и (3) четырехпроводного кабеля 18 к контактам (2) и (3) сигнальным и четырехконтактный соединитель (коннектор) 19 к контактам (2) и (3) сигнальным флэш-памяти 20.

Делитель напряжения 6 вторым выходом (3) питания соединен с контактом (1) четырехпроводного кабеля 18, а контакты (2) и (3) четырехпроводного кабеля 18 подсоединены к выходам (3) и (4) сигнальным контактора 15 и выходам (2) и (4) формирователя-ограничителя 17.

Клеммы общего нуля всех блоков устройства и четырехпроводного кабеля соединены вместе.

Работа устройства стирания записанной информации

Питание устройства стирания осуществляется при транспортировке от аккумулятора 1, а в стационарных условиях от промышленной сети 220 В, 50 Гц с подзарядкой аккумулятора 1 постоянным напряжением 7±0,5 В. Флэш-память 20 подключают к четырехконтактному соединителю 19. Датчик флэш 16 обнаруживает подключенный к соединителю 19 неоднородный носитель информации флэш-память 20 и при поступлении питания на его вход (1) питания датчик флэш 16 формирует информационный сигнал на своем выходе (2) сигнальном. Питание на датчик флэш 16 и на выключатель питания 5 при работе в стационарных условиях поступает от промышленной сети 220 В, 50 Гц, которое подается через разъем внешнего питания 4 на вход (1) питания преобразователя напряжения 3, где напряжение стабилизируется до определенного значения в интервале значений 7±0,5 В, например 7 В. Стабилизированное напряжение питания поступает с выхода (2) преобразователя напряжения 3 на вход (1) питания элемента коммутации 2, который предназначен для автоматического переключения питания между преобразователем напряжения 3 и аккумулятором 1. На входе (1) питания элемента коммутации 7 В замыкает контакты между входом (1) питания и выходом (3) питания. Подзарядка аккумулятора 1 при этом переключении осуществляется через диодную цепь, соединяющую вход (1) питания и выход-вход (2) элемента коммутации (2).

Время зарядки аккумулятора 1 не превышает 1 час. При работе от аккумулятора 1 отключается напряжение питания промышленной сети 220 В, 50 Гц с разъема внешнего питания 4. В результате этой операции питание на вход (1) питания преобразователя напряжения 3 питания не поступает, а соответственно с выхода (2) питание преобразователя напряжения 3 не подается на вход (1) питания элемента коммутации 2. Элемент коммутации 2, по принципу реле, переключается автоматически, соединяя контакты выхода-входа (2) питания элемента коммутации 2 и выхода (3) питания. На диодную цепь элемента коммутации 2 для подзарядки аккумулятора 1 питание не подается (фиг.1). На входы (1) питания датчика флэш 16 и выключателя 5 питание поступает напряжением плюс 7 В от аккумулятора 1 через нормально закрытый контакт с выхода-входа (2) элемента коммутации 2. Питание по этой цепи подается через выключатель питания 5 на все блоки и узлы электрической блок-схемы (фиг.1) при наличии питания на всех блоках и при наличии сигнала на выходе ВК10.

Устройство стирания находится в режиме хранения и ожидания стирания информации.

В этом режиме устройство стирания переводит сигнал, сформированный на выходе (2) сигнальном датчика флэш 16, при обнаружении подключенной флэш-памяти 20 который поступает на вход (3) сигнальный выключатель питания 5 и замыкает его нормально открытый контакт.

Стабилизированное напряжение питания 7 В поступает (фиг.3а) на вход (1) питания делителя напряжения 6 и на вход (1) питания устройства переменного напряжения 7 (фиг.1), а соответственно поступает и на вход (1) питания первого ключа электронного 21 (фиг.2, 5) и на входы (4) питания генератора тока прямоугольных импульсов 22, второго и третьего ключей электронных 24 и 25.

При включенном выключателе питания 5 (фиг.1) первый ключ электронный 21 (фиг.5) формирует управляющий сигнал в форме прямоугольного импульса (фиг.3б) на его выходе (2) сигнальном, который поступает на вход (1) сигнальный генератора тока прямоугольных импульсов 22 (фиг.6) и запускает его. Генератор тока 22 (фиг.6) вырабатывает сигнал прямоугольной формы, например в форме «меандра» (фиг.3в). Этот сигнал поступает на сигнальный вход (1) второго ключа электронного 24 (фиг.7) и на сигнальный вход (1) линии задержки 23. На выходе (2) сигнальном линии задержки 23 формируется сигнал прямоугольной формы, смещенный на половину периода Т/2 «меандра» сигнала генератора тока 22 (фиг.3г). Сигнал с выхода (2) генератора тока 22 (фиг.3в) поступает на вход (1) сигнальный второго ключа электронного 24, который на своем выходе (2) сигнальном формирует сигнал прямоугольной формы (фиг.3д). При поступлении сигналов на входы (1) сигнальные ключей электронных 24 и 25 ток с выхода (2) питания выключателя питания 5 через вход (1) питания устройства переменного напряжения 7 поступает на вход (4) питания электронных ключей 24 и 25 (фиг.7) и через катушку индуктивности L1 ключа электронного 24 (фиг.7) и открытый транзистор VT3 поступает на клемму (3) общего нуля. При подаче низкого напряжения менее 0,7 В уровень логического Нуля ТТЛ, на входы (1) ключей электронных 24 и 25, транзистор VT3 закрывается, а ток в катушке L1 не может мгновенно уменьшиться из-за ее постоянной времени цепи. В результате на стоке транзистора VT3 возникает положительный импульс в виде скачка напряжения. На выходе (2) ключа электронного 24 формируется сигнал (фиг.3д) положительной полярности, а на выходе (2) ключа электронного 25 формируется сигнал (фиг.3е) положительной полярности с задержкой Т/2 на половину периода колебаний сигнала генератора 22. Эти сигналы через диод VD1 (фиг.7) с выходов (2) ключей электронных 24 и 25 (фиг.3д, е) и выхода (2) сигнального импульсного питания устройства переменного напряжения 7 поступают на вход (1) импульсного питания устройств накопления энергии 8 и 9 и заряжают их (фиг.4) до уровня 400 В±5% (фиг.3ж). При достижении требуемого уровня напряжения, например через 1-2 сек., оно поступает на входы (1) и (2) питания коммутатора 15 (фиг.1). Одновременно с выходов (2) и (3) питание делителя напряжения 6 питание поступает на вход (2) питания микропроцессора 11 и на вход (1) питания по четырехпроводному кабелю 18, затем на вход (1) питания четырехконтактного соединителя 19 и соответственно на вход (1) питания флэш-памяти 20, а с выходов (5) и (6) сигнальных микропроцессора 11 на входы (1) и (2) устройства индикации 14 поступает напряжение питания и сигналы о том, что устройство стирания находится в режиме хранения и стирания информации. При этом на устройстве индикации 14 светятся индикаторы «Питание» и «Флэш». Индикатор «Питание» информирует о том, что на устройство стирания подано питание от аккумулятора 1 или внешней сети. Индикатор «Флэш» информирует об обнаружении полупроводникового носителя информации и правильном подключении флэш-памяти 20 к четырехконтактному соединителю 19.

После поступления с выхода (2) питания микропроцессора 11 на вход (1) питания микроконтроллера 12 и поступления сигнала, сформированного в датчике флэш 16, на вход (3) сигнальный микропроцессора 11 и вход (5) сигнальный микроконтроллера 12 (фиг.3к). Эти сигналы обеспечивают в соответствии с установленной программой формирование сигналов с повторяющимся кодом, генерируемых в микроконтроллере 12. На выходе (7) сигнальном микроконтроллера 12 формируются импульсы с определенным алгоритмом и количеством циклов. В режиме экстренного стирания информации включатель 10 переводится в активный режим. С выхода (1) сигнального включателя 10 на вход (1) микропроцессора 11 и вход (2) микроконтроллера 12 поступает сигнал управления в соответствии с программой формирования импульсов. С выхода (7) сигнального микроконтроллера 12 через контроллер шины 13 выходов (2) и (3), являющиеся кодом записи для флэш-памяти 20, и выходов (7) и (8) микропроцессора 11 через формирователь-ограничитель 17 (фиг.1) по четырехпроводному кабелю 18 через четырехконтактный соединитель 19 сигналы поступают на контакты (2) и (3) флэш-памяти 20.

По окончании генерации сигналов с повторяющимся кодом микропроцессор 11 формирует напряжение управления на выходе (6) сигнальном (фиг.3з) для замыкания нормально открытых (НО) контактов контактора 15. По каждой из выходных цепей контактора 15, подсоединенных к контактам (2) и (3) четырехпроводного кабеля 18, после замыкания нормально открытых (НО) контактов контактора 15 течет импульсный ток (фиг.3и).

Импульсный ток значением 2,0 А, образованный за счет разряда накопленного напряжения до 400 В на накопителях энергии 8 и 9, поступает на входы (2) и (3) флэш-памяти 20, тем самым обеспечивается выгорание контроллера и элементов электрической обвязки тонкопленочной системы энергонезависимой памяти.

После уничтожения информации на устройстве индикации 14 индикатор «Флэш» не светится. Контакты выключателя питания 5 размыкаются, питание на узлы и блоки устройства стирания записи не подается.

Отличительные признаки изобретения

Элемент коммутации, который содержит первую клемму общего нуля, вторую клемму «плюс», третью клемму выхода питания, четвертую клемму входа питания и имеет нормально открытый (НО) контакт между второй и четвертой клеммами и нормально закрытый (НЗ) контакт между второй и третьей клеммами и диод, который одним выводом соединен с четвертой клеммой, а другим - со второй клеммой, преобразователь переменного в постоянное напряжение, который имеет вход и выход питания и клемму общего нуля, разъем внешнего питания, который имеет вход и выход питания и клемму общего нуля, устройство переменного напряжения, которое имеет вход постоянного тока напряжения питания, выход импульсного низковольтного напряжения и клемму общего нуля, второй накопитель энергии, включатель, который имеет выход сигнальный, контактор, который имеет первый и второй входы импульсного питания и третий вход сигнальный и первый и второй выходы импульсного питания, датчик флэш, который имеет вход питания и выход сигнала управления и щель, через которую при отсутствии флеш-памяти проходит световой луч датчика флеш, формирователь-ограничитель, который имеет первый и второй входы сигнальные и первый и второй выходы сигнальные, причем устройство управления выполнено в виде микропроцессора, который имеет клемму общего нуля, первый вход сигнала выключателя, второй вход сигнала датчика флэш и третий вход питания, первый выход управления контактором, второй и третий выходы управления устройством индикации, четвертый и пятый выходы управления формирователем-ограничителем, кроме того, устройство индикации имеет первый вход сигнальный, второй вход питания и клемму общего нуля.

Источник постоянного тока выполнен в виде аккумулятора, имеет клемму «плюс» вход-выход питания и клемму общего нуля, причем устройство выключения питания имеет первый вход питания и второй вход сигнальный и выход питания.

Делитель напряжения имеет вход питания и первый и второй выходы питания.

Устройства накопления энергии имеют вход импульсного питания, выход питания и клемму общего нуля.

Микропроцессор первым входом сигнальным соединен с выходом сигнальным включателя, первым и вторым сигнальными выходами соединен с соответствующими сигнальными к входам устройства индикации, третий сигнальным выходом присоединен к входу сигнальному контактора, а четвертым и пятым сигнальными выходами соединен с сигнальными входам формирователя-ограничителя.

Аккумулятор входом-выходом питания подсоединен к выходу-выходу питания элемента коммутации, который своим входом питания соединен с выходом преобразователя напряжения, вход питания которого соединен с выходом питания разъема внешнего питания.

Выход питания элемента коммутации подсоединен к входу питания выключателя питания и к входу питания датчика флэш, выход сигнальный которого подсоединен к входу сигнальному микропроцессора и входу управления выключателем питания, выход питания которого соединен с входом делителя напряжения, входом выключателя и входом питания устройства переменного напряжения, выход которого подсоединен к входам импульсного питания устройств накопления энергии, а их выходы питания подсоединены к разным входам питания контактора.

Делитель напряжения первым выходом питания подсоединен к входу питания микропроцессора.

Выходы и сигнальные формирователя-ограничителя подсоединены к входам сигнальным через два контакта четырехпроводного кабеля к двум контактам сигнальным и четырехконтактный соединитель (коннектор) к контактам сигнальным флэш-памяти.

Делитель напряжения вторым выходом питания присоединен к одному контакту четырехпроводного кабеля, а другие два контакта четырехпроводного кабеля подсоединены к выходам сигнальным контактора, а клеммы общего нуля всех блоков устройства и четырехпроводного кабеля соединены вместе.

Устройство переменного напряжения содержит: первый ключ электронный, который имеет вход питания, выход сигнальный и одну клемму общего нуля, кроме того, второй и третий ключи электронные имеют по одному входу сигнальному, по одному входу питания, по одному выходу импульсного питания и клемму общего нуля, генератор тока прямоугольных импульсов имеет первый вход сигнальный, второй вход питания, выход сигнальный прямоугольных импульсов и клемму общего нуля, линию задержки, которая имеет вход и выход сигнальные. Вход питания первого ключа электронного подсоединен к входу питания генератора и к входам питания второго и третьего ключей электронных, клемме общего нуля первого ключа электронного, генератора, второго и третьего ключей электронных соединены. Выход сигнальный первого ключа электронного подсоединен к входу сигнальному генератора тока, а его выход сигнальный подсоединен к входам сигнальным линии задержки и второго ключа электронного, выход сигнальный линии задержки подсоединен к входу сигнальному третьего ключа электронного. Выходы импульсного питания второго и третьего ключей электронных соединены и являются выходом импульсного питания устройства переменного напряжения.

Пример выполнения устройства стирания записанной информации

Устройства стирания записанной информации выполнено по блок-схеме фиг.1, устройство переменного напряжения 7 выполнено по блок-схеме фиг.2 и принципиальным электрическим схемам фиг.5, 6, 7. Накопители энергии 8 и 9 выполнены в соответствии с принципиальной электрической схемой фиг.4.

В качестве источника питания применен аккумулятор 1 ТР1,2. Элемент коммутации 2 выполнен на основе транзистора BVZ11. В качестве преобразователя напряжения 3 используется понижающий трансформатор, выпрямитель и стабилизатор.

Разъем внешнего питания 4 выполнен в виде стандартных гнезд с выведенной клеммой общего нуля под евроразъем.

Выключатель питания 5 выполнен на симмисторе ВТВ24-600 В.

Делитель напряжения 6 выполнен на резисторе типа С2-33.

В устройстве переменного напряжения 7 первый ключ электронный 21 выполнен на транзисторе КТ315, генератор прямоугольных импульсов 22 выполнен на микросхеме КР1006 ВИ1, линия задержки 23 выполнена на микросхеме КР1006 ВИ1, второй и третий ключи электронные 24 и 25 выполнены на схемах VT1-BC846, VT2-BC856, VT3-iRFL014N, VD1-D220A.

Накопители энергии 8 и 9 выполнены на конденсаторах К50-77.

Включатель 10 выполнен в виде тумблера типа ТВ 1-2.

Микропроцессор 11 выполнен на микросхеме AT91SAM7S256.

Микроконтроллер 12 выполнен на микросхеме типа КР5811ИК1.

Контроллер шины 13 выполнен на микросхеме типа PD1USBD12/

Устройство индикации 14 выполнено на светодиодах типа АЛ307К.

Контактор 15 выполнен на 2-х микросхемах КР293КП11АП.

Датчик флэш 16 выполнен на элементах типа BPX43-3.

Формирователь-ограничитель 17 выполнен на диодах типа D 132-80-14.

Четырехпроводной кабель шлейф 18 представляет собой экранированную пару (шлейф).

В качестве четырехконтактного соединителя 19 применен коннектор типа «А», который используется для подключения ПК.

Предложенная конструкция устройства стирания записанной информации обеспечивает надежное стирание информации с неоднородных полупроводниковых носителей информации без возможности ее восстановления за счет воздействия электрическим полем. При замещении происходит воздействие электрическим полем, т.к. основным элементом флэш-носителя являются полевые структуры на основе МДП.

При этом создаются условия туннельного перехода электронов из одной области в другую, для чего изменяется ширина потенциального барьера, которая становится сравнимой с длиной волны электрона, при котором электроны проходят сквозь барьер без потери энергии и обеспечивают процесс замещения с помощью специальных алгоритмов, регулирующих переход электронов через потенциальный барьер. Алгоритмы изменяют полупроводниковую структуру по всему полю записи, заполняя все энергетические уровни, и таким образом замещают ранее размещенные и хранящиеся заряды в изолированных затворах на вновь введенные с записью кода и последующим воздействием повышенным электрическим напряжением, которое обеспечивает выгорание контроллера и элементов электрической обвязки тонкопленочной системы энергонезависимой памяти.

Изобретение решило задачу улучшения надежности и качества стирания информации без возможности ее восстановления, снижения энергопотребления за счет использования менее энергоемких устройств импульсных малогабаритных преобразователей для компактных накопителей энергии и упрощения его за счет исключения сложного технологического процесса и конструкции полеобразующей системы, устройства демпфирования, устройства коммутации и уменьшило габариты и массу устройства.

Источники информации

1. Nonvolatile Semiconductor Memory Technology. Edited by William D. Brown, Joe E. Brewer.

2. Изобретения «Способ стирания записанной информации», авт. св. №777680, МКИ G11B 3/66, опубликовано 1980 г.

3. А.Калыга. Технология USB 2.0, www.3dnews/storage/169В, 224.12.2003 г.

4. Изобретение «Устройство стирания записанной информации», пат. №2346345, МКИ G11C 16/14, опубликовано 2009 г.

5. И.Е.Ефремов, И.Я.Козырь, Ю.И.Горбунов, «Микроэлектроника». - М.: Высшая школа, 1986 г., стр.87-94.

Устройство стирания записанной информации содержит: источник постоянного тока, элемент коммутации, преобразователь переменного напряжения в постоянное, разъем внешнего питания, устройство выключения питания, датчик флэш, устройство переменного напряжения, включатель, делитель напряжения, два устройства накопителя энергии, устройство управления, выполненное в виде микропроцессора, контактор, устройство индикации, формирователь-ограничитель, четырехпроводной кабель и соединенный с ним четырехконтактный соединитель-коннектор. Техническими результатами являются улучшение надежности и качества стирания информации без возможности ее восстановления, снижение энергопотребления, уменьшение габаритов и массы устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство стирания записанной информации, содержащее: источник постоянного тока, включатель, делитель напряжения, устройство накопления энергии, устройство управления, четырехпроводной кабель, который имеет первый, второй и третий провода сигнальные и четвертый провод, соединенный с клеммой общего нуля, и четырехконтактный соединитель, который имеет первую, вторую, третью и четвертую клеммы и четыре выхода, отличающееся тем, что введены: элемент коммутации, который содержит первую клемму общего нуля, вторую клемму «плюс», третью клемму выхода питания, четвертую клемму входа питания и имеет нормально открытый контакт между второй и четвертой клеммами и нормально закрытый контакт между второй и третьей клеммами и диод, который одним выводом соединен с четвертой клеммой, а другим - со второй клеммой, преобразователь напряжения, который имеет вход и выход питания и клемму общего нуля, разъем внешнего питания, который имеет вход и выход питания и клемму общего нуля, устройство переменного напряжения, которое имеет вход постоянного тока напряжения питания, выход импульсного низковольтного напряжения и клемму общего нуля, второй накопитель энергии, контактор, который имеет первый и второй входы импульсного питания и третий вход сигнальный и первый и второй выходы импульсного питания, датчик флэш, который имеет вход питания и выход сигнала управления и щель, через которую при отсутствии флеш-памяти проходит световой луч датчика флеш, формирователь-ограничитель, который имеет первый и второй входы сигнальные и первый и второй выходы сигнальные, причем устройство управления выполнено в виде микропроцессора, который имеет клемму общего нуля, первый вход сигнала выключателя, второй вход сигнала датчика флэш и третий вход питания, первый выход управления контактором, второй и третий выходы управления устройством индикации, четвертый и пятый выходы управления формирователем-ограничителем, кроме того, устройство индикации имеет первый вход сигнальный, второй вход питания и клемму общего нуля, кроме того, источник постоянного тока выполнен в виде аккумулятора и имеет клемму «плюс» вход-выход питания и клемму общего нуля, выключатель питания, который имеет первый вход питания и второй вход сигнальный и выход питания, кроме того, делитель напряжения имеет вход питания и первый и второй выходы питания, устройства накопления энергии имеют вход импульсного питания, выход питания и клемму общего нуля, причем микропроцессор первым входом сигнальным соединен с выходом сигнальным включателя, с соответствующими сигнальными к входам устройства индикации, третий - сигнальным выходом присоединен к входу сигнальному контактора, а четвертым и пятым сигнальными выходами соединен с сигнальными входами формирователя-ограничителя, кроме того, аккумулятор входом-выходом питания подсоединен к выходу-выходу питания элемента коммутации, который своим входом питания соединен с выходом преобразователя напряжения, вход питания которого соединен с выходом питания разъема внешнего питания, причем выход питания элемента коммутации подсоединен к входу питания выключателя питания и к входу питания датчика флэш, выход сигнальный которого подсоединен к входу сигнальному микропроцессора и входу управления выключателем питания, выход питания которого соединен с входом делителя напряжения, входом выключателя и входом питания устройства переменного напряжения, выход которого подсоединен к входам импульсного питания устройств накопления энергии, а их выходы питания подсоединены к разным входам питания контактора, кроме того, делитель напряжения первым выходом питания подсоединен к входу питания микропроцессора, причем выходы сигнальные формирователя-ограничителя подсоединены к входам сигнальным через второй и третий контакты четырехпроводного кабеля с двумя контактами сигнальными и через четырехконтактный соединитель с контактами сигнальными флэш-памяти, кроме того, делитель напряжения вторым выходом питания присоединен первому контакту четырехпроводного кабеля, а вторым и третьим контактами четырехпроводного кабеля подсоединены к выходам сигнальным контактора, а четвертые клеммы четырехпроводного кабеля, четырехконтактного соединителя и флеш-памяти присоединены к общему нулю.

2. Устройство стирания записанной информации по п.1, отличающееся тем, что устройство переменного напряжения содержит: первый ключ электронный, который имеет вход питания, выход сигнальный и одну клемму общего нуля, кроме того, второй и третий ключи электронные имеют по одному входу сигнальному, по одному входу питания, по одному выходу импульсного питания и клемму общего нуля, генератор тока прямоугольных импульсов имеет первый вход сигнальный, второй вход питания, выход сигнальный прямоугольных импульсов и клемму общего нуля, линию задержки, которая имеет вход и выход сигнальные, кроме того, вход питания первого ключа электронного подсоединен к входу питания генератора и к входам питания второго и третьего ключей электронных, клемме общего нуля первого ключа электронного, генератора, второго и третьего ключей электронных соединены, причем выход сигнальный первого ключа электронного подсоединен к входу сигнальному генератора тока, а его выход сигнальный подсоединен к входам сигнальным линии задержки и второго ключа электронного, выход сигнальный линии задержки подсоединен к входу сигнальному третьего ключа электронного, кроме того, выходы импульсного питания второго и третьего ключей электронных соединены и являются выходом импульсного питания устройства переменного напряжения.