CN221746873U - 一种固态硬盘备电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及服务器技术领域，具体提供一种固态硬盘备电系统，包括：掉电检测器，所述掉电检测器检测供电电源的掉电情况，并在检测到供电电源掉电时通过检测连接链路向固态硬盘控制器发送掉电信号；所述固态硬盘控制器电连接超级电容的接入开关；所述超级电容经所述接入开关电连接第一供电接口；所述超级电容经接入开关电连接升压电路，升压电路的输出端电连接第二供电接口，且固态硬盘控制器电连接升压电路的使能端口；所述固态硬盘控制器基于掉电信号及固态硬盘的工作状态控制第一供电接口和第二供电接口的供电状态。减少了超级电容的充放电次数，极大的提升了其使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于服务器技术领域，具体涉及一种固态硬盘备电系统。
背景技术
企业级固态硬盘有别于消费级，一般搭配24小时运行的数据服务器使用，对固态硬盘的实时反应和数据安全有着相当严格的要求。为了面对突然断电的紧急状况，企业级固态硬盘必须支持掉电保护，在掉电发生时，通过超级电容给板卡充电，减少数据丢失的风险。
目前的掉电保护技术，没有区分异常掉电和正常掉电，也没有对固态硬盘的工作状态做区分，只是以整个掉电保护流程所需要的最大备电时间来选型超级电容。例如，获取第一超级电容模块的自行放电时间；当所述自行放电时间小于预设值时，发送第二超级电容模块放电信息至充放电电路以接通第二超级电容模块放电回路，由第二超级电容模块为固态硬盘供电。该技术方案针对现有技术固态硬盘掉电保护装置及方法中没有对超级电容失效进行检测，而导致一旦SSD所在系统发生异常掉电现象，其Cache 中数据还是得不到有效的保存，造成数据丢失的技术问题，实现了在SSD 所在系统发生异常掉电现象时提高SSD所在系统数据安全性的目的。
随着超级电容的损耗加剧，备电时间也会越来越短，此外固态硬盘每次上下电都会对超级电容做重新的充电和放电动作，这也极大地降低了其使用寿命。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种固态硬盘备电系统，以解决上述技术问题。
本实用新型提供一种固态硬盘备电系统，包括：
掉电检测器，所述掉电检测器检测供电电源的掉电情况，并在检测到供电电源掉电时通过检测连接链路向固态硬盘控制器发送掉电信号；
所述固态硬盘控制器电连接超级电容的接入开关；所述超级电容经所述接入开关电连接第一供电接口；所述超级电容经接入开关电连接升压电路，升压电路的输出端电连接第二供电接口，且固态硬盘控制器电连接升压电路的使能端口；
所述固态硬盘控制器基于掉电信号及固态硬盘的工作状态控制第一供电接口和第二供电接口的供电状态。
在一个可选的实施方式中，所述掉电检测器包括电压检测芯片，所述电压检测芯片包括寄存器，所述寄存器用于存储电压阈值。
在一个可选的实施方式中，所述供电电源的供电电压为12V。
在一个可选的实施方式中，所述供电电源电连接电路保护器，电路保护器的输出端口电连接电压转换器，电压转换器的输出端电连接第一供电接口；电量保护器的输出端口电连接第二供电接口。
在一个可选的实施方式中，所述电压转换器包括降压芯片，所述降压芯片将12V电压转换为5V电压。
在一个可选的实施方式中，所述电路保护器包括可编程电子保险丝。
在一个可选的实施方式中，所述超级电容的输出电压为5V。
在一个可选的实施方式中，所述升压电路的输入电压为5V，所述升压电路的输出电压为12V。
在一个可选的实施方式中，所述升压电路包括N-MOS管和P-MOS管；N-MOS管的栅极电连接使能端口，N-MOS管的漏极接地，N-MOS管的源极电连接电阻的一端，电阻的另一端电连接P-MOS管的栅极，P-MOS管的源极电连接所述接入开关；P-MOS管的漏极电连接二极管的输入端，二极管的输出端电连接第二供电接口。
在一个可选的实施方式中，所述第一供电接口包括5条供电通道，所述第二供电接口包括2条供电通道；所述第一供电接口为固态硬盘控制器、DRAM、NAND供电，所述第二供电接口为传感器和门非门芯片的外部高压电源供电。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型提供的固态硬盘备电系统，将异常掉电和正常掉电做出区分，并在异常掉电时根据固态硬盘的工作状态做出不同备电处理动作，减少超级电容的充放电次数，极大的提升了其使用寿命，进一步提高了固态硬盘的寿命。
此外，本实用新型设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型一个实施例的固态硬盘备电系统的示意性架构图。
图2是本实用新型一个实施例的固态硬盘备电系统的升压电路的电路图。
图3是本实用新型一个实施例的固态硬盘备电系统的工作流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
下面对本实用新型中出现的关键术语进行解释。
Sensor，传感器。
NAND_VPP，NAND芯片可选的外部高电压电源，降功耗使用，一般要求率先下电。
Flash controller，固态硬盘控制器。
DRAM，Dynamic Random Access Memory，动态随机存取内存,易失性存储。
NAND，NAND Flash，门非门存储器，非易失性存储。
Efuse，Electronic fuse，一种可编程电子保险丝。
Buck，降压电路。
Host，主机。
具体的，请参考图1，所述固态硬盘备电系统包括：
掉电检测器，掉电检测器检测供电电源的掉电情况，并在检测到供电电源掉电时通过检测连接链路向固态硬盘控制器发送掉电信号；固态硬盘控制器电连接超级电容的接入开关；超级电容经接入开关电连接第一供电接口；超级电容经接入开关电连接升压电路，升压电路的输出端电连接第二供电接口，且固态硬盘控制器电连接升压电路的使能端口；固态硬盘控制器基于掉电信号及固态硬盘的工作状态控制第一供电接口和第二供电接口的供电状态。
其中，掉电检测器包括电压检测芯片，电压检测芯片包括寄存器，寄存器用于存储电压阈值。电压检测芯片将检测到的实际电压与电压阈值进行比对，当实际电压低于电压阈值时向固态硬盘控制器发送SHUNDOWN信号。
供电电源电连接电路保护器，电路保护器的输出端口电连接电压转换器，电压转换器的输出端电连接第一供电接口；电量保护器的输出端口电连接第二供电接口。电路保护器采用可编程电子保险丝（Efuse芯片及其外围电路），具有过压、欠压和过流保护的功能。供电电源的供电电压为12V，电压转换器由Buck芯片及其外围电路组成，可将12V电压转换为5V电压，因此第一供电接口的输出电压为5V，第二供电接口的输出电压为12V。
当电路保护器启动保护时，掉电检测器就会检测到电压跌落，进而向固态硬盘控制器发送SHUNDOWN信号。固态硬盘控制器启动备电模块，备电模块包括超级电容、备电电源转换电路及其外围电路，用于固态硬盘掉电时使用超级电容作为备电电源为固态硬盘供电，备电电源转换电路由Flash controller发出使能信号选择驱动；第一供电接口输出电源通道1-5，由5V电压供电，负责Flash controller、DRAM和NAND及其相关器件的供电，第二供电接口输出电源通道6和7，由12V电压供电，负责sensor和NAND_VPP等的供电。7路电源通道可满足绝大部分SSD供电需求，如对电源数量有不同要求可做增减。
超级电容的输出电压为5V，当固态硬盘控制器控制接入开关闭合后，第一供电接口开始供电；当固态硬盘控制器向升压电路发送使能信号后，升压电路将5V电压转换为12V电压，第二供电接口开始供电。
升压电路如图2所示，包括N-MOS管和P-MOS管；N-MOS管的栅极电连接使能端口，N-MOS管的漏极接地，N-MOS管的源极电连接电阻的一端，电阻的另一端电连接P-MOS管的栅极，P-MOS管的源极电连接所述接入开关；P-MOS管的漏极电连接二极管的输入端，二极管的输出端电连接第二供电接口。
固态硬盘备电系统的工作流程如图3所示，包括：
正常掉电发生时，Host会向固态硬盘的固态硬盘控制器发送掉电指令，固态硬盘可使用Host的电源将正在读写的数据写入NAND中保存起来，此时固态硬盘控制器会发送指令控制备电模块不放电，完成正常掉电流程；
异常掉电发生时，掉电检测器检测到固态硬盘主电源P12V_IN掉电到设定阈值时，发送SHUNDOWN信号给固态硬盘控制器控制备电模块放电，若固态硬盘处于待机状态，控制备电系统仅使能第一供电接口的Power1-5，对Flash controller、DRAM和NAND及其相关器件供电，不使能第二供电接口的Power6-7，断开sensor和NAND_VPP等的供电，将数据写入NAND中保存起来；若固态硬盘处于工作状态，控制备电模块使能第一供电接口和第二供电接口，使能备电模块对整盘供电，将未保存数据写入NAND中保存起来，完成异常掉电流程。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本实用新型进行了详细描述，但本实用新型并不限于此。在不脱离本实用新型的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本实用新型的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本实用新型的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种固态硬盘备电系统，其特征在于，包括：
掉电检测器，所述掉电检测器检测供电电源的掉电情况，并在检测到供电电源掉电时通过检测连接链路向固态硬盘控制器发送掉电信号；
所述固态硬盘控制器电连接超级电容的接入开关；所述超级电容经所述接入开关电连接第一供电接口；所述超级电容经接入开关电连接升压电路，升压电路的输出端电连接第二供电接口，且固态硬盘控制器电连接升压电路的使能端口；
所述固态硬盘控制器基于掉电信号及固态硬盘的工作状态控制第一供电接口和第二供电接口的供电状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述掉电检测器包括电压检测芯片，所述电压检测芯片包括寄存器，所述寄存器用于存储电压阈值。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述供电电源的供电电压为12V。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述供电电源电连接电路保护器，电路保护器的输出端口电连接电压转换器，电压转换器的输出端电连接第一供电接口；电量保护器的输出端口电连接第二供电接口。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电压转换器包括降压芯片，所述降压芯片将12V电压转换为5V电压。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述电路保护器包括可编程电子保险丝。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述超级电容的输出电压为5V。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述升压电路的输入电压为5V，所述升压电路的输出电压为12V。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述升压电路包括N-MOS管和P-MOS管；N-MOS管的栅极电连接使能端口，N-MOS管的漏极接地，N-MOS管的源极电连接电阻的一端，电阻的另一端电连接P-MOS管的栅极，P-MOS管的源极电连接所述接入开关；P-MOS管的漏极电连接二极管的输入端，二极管的输出端电连接第二供电接口。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一供电接口包括5条供电通道，所述第二供电接口包括2条供电通道；所述第一供电接口为固态硬盘控制器、DRAM、NAND供电，所述第二供电接口为传感器和门非门芯片的外部高压电源供电。
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