EEPROM

Ein EEPROM ist ein Halbleiterspeicher, der Daten dauerhaft speichert, auch wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. Anders als RAM, das beim Stromausfall alles verliert, behält ein EEPROM seinen Inhalt unbegrenzt, bis er bewusst überschrieben wird. Das macht ihn unverzichtbar in Versorgungsgeräten, Industriereglern und Feldgeräten, die Kalibrierungsdaten, Konfigurationseinstellungen oder protokollierte Ereignisse über Stromausfälle hinweg bewahren müssen.

Die Funktionsweise beruht auf Floating-Gate-Transistoren: Jede Speicherzelle nutzt einen speziell ausgelegten Transistor, der elektrische Ladung in einem isolierten Bereich speichert. Zum Schreiben injiziert ein Hochspannungsimpuls Elektronen ins Floating Gate. Zum Löschen entfernt ein weiterer Impuls sie, sodass die Zelle wiederverwendet werden kann. Standard-EEPROMs arbeiten auf Byte-Ebene, das heißt, man kann einzelne Bytes löschen und umschreiben, statt ganze Blöcke, was sie von Flash-Speicher in USB-Sticks oder SD-Karten unterscheidet.

Praktische Anwendung in der Industrie

In Smart Metern speichert der EEPROM Verbrauchsverlauf, Abrechnungstermine und Zähler-ID bei Stromausfall. Frequenzumrichter nutzen den EEPROM, um Stimmparameter zu merken, sodass Techniker sie nach einem Stillstand nicht neu einstellen müssen. RTU-Einheiten in Umspannwerken verlassen sich auf den EEPROM, um Alarmsschwellwerte, Zeitplantarife und Ereignisprotokolle zu speichern. Typische Kapazitäten reichen von einigen Kilobyte bis zu wenigen Megabyte in modernen Geräten.

Die Schreibgeschwindigkeit spielt in der Feldarbeit eine Rolle: EEPROMs benötigen typischerweise 5 bis 10 Millisekunden pro Byte, deutlich langsamer als RAM. Das bedeutet, häufiges Protokollieren erzeugt einen Engpass; Geräte puffern Daten meist im RAM und schreiben regelmäßig oder bei ausgelösten Ereignissen auf den EEPROM. Die Schreibzyklenzahl ist eine weitere Beschränkung: Standard-EEPROMs halten etwa 100.000 bis 1.000.000 Lösch-Schreib-Zyklen durch, bevor sie altern, sodass Anwendungen mit ständigem Umschreiben ungeeignet sind.

EEPROMs erscheinen über zwei- oder dreidraht-Schnittstellen (I2C oder SPI Protokolle), was Microcontrollern erlaubt, sie ohne diskrete Schaltungskomplexität auszulesen und zu aktualisieren. Diese Einfachheit erhielt sie verbreitet, obwohl Flash-Speicher billiger wurde, weil bestehende Designs und Infrastruktur effizient bleiben. Bei Energieanwendungen speziell eignet sich der Byte-Zugriff für die feinen Aktualisierungen, die für Tarifanpassungen und Zähler-Rekalibrierung vor Ort nötig sind.