DE69528431T2

DE69528431T2 - System zur Unterdrückung der Leistungstransienten beim Zuschalten eines Plattenantriebes in einem RAID-Betriebssystem

Info

Publication number: DE69528431T2
Application number: DE69528431T
Authority: DE
Inventors: Christopher W. Johansson
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2015-07-12
Also published as: JPH08211969A; US5587685A; EP0709962B1; DE69528431D1; EP0709962A2; EP0709962A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme, die Mehrzahlen von Vorrichtungen aufweisen, die mit einer elektrischen Leistungsversorgung verbunden sind, bei denen eine Vorkehrung zum Reduzieren von Leistungstransienten getroffen ist, die zu dem Zeitpunkt der, Verbindung einer Vorrichtung mit der elektrischen Leistungsversorgung auftreten, wenn - das System in Betrieb ist. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf Systeme, die redundante Arrays unabhängiger Vorrichtungen (RAID; RAID = Redundant Arrays of Independent Devices) umfassen, bei denen zur Beibehaltung von Daten und/oder einer Zuverlässigkeit eine Vorrichtung, wie z. B. ein Plattenlaufwerk, mit der elektrischen Leistungsversorgung verbunden und in das System integriert sein muß, während das System in Betrieb ist.
Der Bedarf nach einer kostenwirksamen Verbesserung einer Massenspeicherkapazität in Plattenlaufwerken hat zu der Entwicklung redundanter Arrays unabhängiger Vorrichtungen, wie z. B. Plattenlaufwerken, geführt, die im Folgenden als "Platten" bezeichnet werden. Während bei der Beschreibung dieser Erfindung üblicherweise Bezug auf Platten genommen wird, wird darauf verwiesen, daß ein derartiger Bezug nur zur Bequemlichkeit der Offenbarung dient und andere Vorrichtungen charakterisieren soll. Die Platten sind elektrisch in verschiedenen Arrays gekoppelt und werden durch eine gemeinsame elektrische Leistungsversorgung getrieben. In diesen Arrays weist ein typisches Plattenteilsystem eine oder mehrere Plattensteuerungen zum Zugreifen auf und Steuern der Funktion einzelner Platten, der Funktionsbeziehungen unter den Platten und den Kombinationen von Plattenausgängen, um ein Erscheinungsbild einer Ausgabe von einer einzelnen Platte in einem RAID-Betriebsmodus darzustellen, auf. Anforderungen nach einem Lesen von Daten von den Platten oder einem Schreiben von Daten an die Platten werden durch einen Host-Computer über die Plattensteuerun gen durchgeführt, die die Kommunikationsverbindung für jede Anforderung einrichten und beibehalten. Diesbezüglich kann eine Arrayverwaltungssoftware in dem Plattenteilsystem (z. B. den Plattensteuerungen) oder in dem Host-Computer beim Orchestrieren der RAID-Funktion ausgeführt werden.
Die Platten werden elektrisch durch eine elektrische Leistungsversorgung getrieben. Wenn eine Platte in dem System in Betrieb ist, ist der Leistungsbedarf für den Plattenspindelmotor, den Drehstellgliedmotor, Magnetkopfverstärker, Filterkondensatoren und andere diverse Plattenschaltungen im wesentlichen konstant, wobei es keine wesentlichen Leistungstransienten gibt. Die Hauptgründe von Leistungstransienten zu der Zeit der Verbindung der Platte mit der Leistungsversorgung jedoch sind die Filterkondensatoren des Plattenlaufwerks. Zu der Zeit der Verbindung sind die Kondensatoren nicht geladen. Da die Kondensatoren nicht geladen sind, stellen sie zu der Zeit der Verbindung einen Kurzschluß zu der Leistungsversorgung dar. Dies ist der Hauptgrund einer wesentlichen Leistungstransienten in der elektrischen Leistungsversorgung. Andere Typen von Vorrichtungen können ähnliche Leistungstransientenprobleme darstellen.
Die Platten sind parallel zu der elektrischen Leistungsversorgung geschaltet, die eine Leistung auch zu allen elektrischen Komponenten und Schaltungen in dem Netz liefert, einschließlich derer, die bei kritischen Verwaltungs- und Logikfunktionen beinhaltet sind. Leistungstransienten in dem System, wie z. B. momentane Leistungsabfälle, können auch die Plattengeschwindigkeit stören oder Logikschaltungen ausreichend unterbrechen, um kritische RAID- Systemfunktionen zu unterbrechen, was inakzeptabel ist. Eine Beibehaltung oder Vergrößerung einer RAID- Systemdatenkapazität und -Zuverlässigkeit erfordert von Zeit zu Zeit die Verbindung von Platten mit dem System, während das System in Betrieb ist. Eine derartige Verbindung einer Platte oder einer anderen Vorrichtung mit dem RAID-System, ob dies nun manuell oder automatisch geschieht, ist als ein "Hot Swap" oder "Hot Plugging" (Austausch während des laufenden Betriebs) bekannt.
Der Unterdrückung von Leistungstransienten, die mit der Verbindung einer Platte mit der Leistungsversorgung in einem RAID-System einhergehen, wurde fortdauernd Aufmerksamkeit geschenkt. Ein Ansatz, der die manuelle Verbindung einer Platte mit der Leistungsversorgung eines RAID-Systems beinhaltet, verwendet einen elektrischen Steckverbinder. Der Verbinder weist Vorladeanschlußstifte mit erweiterter Länge auf. Diese "Vorlade"-Anschlußstifte weisen einen kleinen Widerstand auf, der mit denselben verbunden ist. Wenn eine Verbindung hergestellt wird, wird dieser Widerstand in Serie mit der Leistungsversorgung geschaltet. Die Funktion des Widerstandes besteht darin, einen Strom einzuschränken und Kondensatoren auf der Vorrichtung vorzuladen, so daß es, wenn die Verbindung zu dem Leistungsbus mit den kürzeren Anschlußstiften durchgeführt wird, eine kleinere Spannungsdifferenz und so eine kleinere Transiente gibt.
Es gibt eine Anzahl von Problemen bei diesem Ansatz. Als erstes weist der Widerstand oft nur eine Nennleistung mit intermittierender Verwendung auf, d. h. weist keine Nennleistung auf, die ausreicht, um den vollständigen Vorrichtungsstrom über einen langen Zeitraum zu handhaben. Deshalb gibt es, wenn der Steckverbinder nicht vollständig in die Verbinderbuchse eingefügt ist, so daß die kurzen Anschlußstifte schnell in Eingriff genommen werden, ein Risiko eines Zerstörens des Widerstandes. Die Verwendung eines Widerstandes, der für eine kontinuierliche Nutzleistung angesetzt ist, um die Stromlast zu handhaben, würde sehr große und teure Teile bedeuten. Das zweite Problem ist hauptsächlich ein Kostenproblem, da Verbinder mit mehreren Anschlußstiftlängen teurer als Verbinder mit nur Anschlußstiften einer Länge sind. Das dritte Problem besteht darin, daß dieses Verfahren einer Transientenunterdrückung stark abhängig von Vorrichtungscharakteristika sowie einer zeit lichen Abstimmung ist, die bei der Einfügung der Vorrichtung, wie z. B. einer Platte, beinhaltet ist.
Die EP 0 356 186 A2 beschreibt eine Leistungssteuerungsschaltung für eine elektronische Ausrüstung, die Probleme mit Einsteckeinheiten aufgrund eines transienten Einschaltstroms vermeidet, wenn die Einsteckeinheit eingefügt wird. Ein Leistungs-MOSFET ist in Serie mit der Leistungsversorgung der elektronischen Ausrüstung vorgesehen, wobei ferner eine Einrichtung zum Erfassen des Lastspannungsanstieges der Leistung, die der Ausrüstung zugeführt wird, vorgesehen ist. Mittels einer Rückkoppelungseinrichtung wird die Gate- Spannung des MOSFET über einen vorbestimmten Zeitraum gesteuert.
Die DE 38 04 250 C1 beschreibt eine Schaltungsanordnung zum Beschränken der Strommenge, die einer Digitalvorrichtung zugeführt wird. In einem Seriell-Pfad ist ein Feldeffekttransistor angeordnet, dessen Durchsatz durch das Gate abhängig von der angelegten Zuführungsspannung gesteuert wird. In dem Fall einer Stromspitze wird mittels eines Kondensators der Transistor zuerst geschlossen und dann kontinuierlich wieder leitend gemacht, so daß der Strom langsam ansteigt.
Die EP 0 490 010 A1 beschreibt eine Hot-Plugging-Schaltung, die sicherstellt, daß das Einstecken von Karten in eine Platine in dem Hot-Plug-Modus durchgeführt wird, wenn die Karten von einer gemeinsamen Leistungsversorgung zugeführt werden, die auf den Karten oder auf der Platine angeordnet ist. Die Hot-Plug-Schaltung weist eine gesteuerte Rampenerzeugungsvorrichtung auf, um die Erzeugung einer ersten Spannungsrampe zu starten, die von den Spannungen auf den Versorgungsleitungen hergeleitet ist, wobei der Suchstrom durch ein Einstellen der Neigung auf einen erwünschten Wert beschränkt werden kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Transientenunterdrückungssystem zu schaffen, das unabhängig von den Vorrichtungscharakteristika ist, und bei dem eine Zeitgebung automatisch erfolgt.
Diese Aufgabe wird durch ein System gemäß Anspruch 1 erzielt.
Ein RAID-System unabhängiger Vorrichtungen, wie z. B. Platten, ist funktionsmäßig angeordnet und wird gemäß einem Betriebsmodus gesteuert, um ein Bild einer Betriebsumgebung, wie z. B. einem Host-Computer, vorzulegen, als ob das Array eine einzelne Platte wäre. Bei einem weiteren Betriebsmodus kann das Array als mehrere Platten einer vorbestimmten Anordnung erscheinen. Die einzelnen Platten werden durch eine elektrische Leistungsversorgung getrieben, mit der die Platten verbunden sind. Schalter und/oder Steckverbinder werden verwendet, um die Platten mit der elektrischen Leistungsversorgung zu verbinden. Die Schalter können mechanische, elektromechanische oder elektrische Festkörperschaltertypen sein.
Wenn das System in Betrieb ist, gibt es von Zeit zu Zeit einen Bedarf, eine Platte aus dem RAID-System zu ersetzen oder zu demselben hinzuzufügen. Um Leistungstransienten bei der Leistungsversorgung, die bei derartigen Verbindungen auftreten, zu minimieren, ist eine Transientenunterdrückungsschaltung entweder an dem Ort in der RAID-Anordnung, an dem die Verbindung hergestellt werden soll, oder als Teil der Leistungseingangsschaltung zu der Platte, wo dieselbe ein Teil des elektrischen Plattensystems ist, vorgesehen. Zu der Zeit, oder kurz nach der Zeit, zu der die Platte mit der Leistungsversorgung verbunden wird, beginnt diese Transientenunterdrückungsschaltung zu leiten und ist nach einem kurzen Zeitraum, gesteuert durch die Transientenunterdrückungsschaltung, vollständig leitfähig. Dieser Zeitraum der Erhöhung der Leitung trennt die Impe danzcharakteristik der Last von der Leistungsversorgung und steuert deshalb die Leistungstransiente.
Die Transientenunterdrückungsschaltung weist ein aktives Schaltungselement auf. Die Ausgangsschaltung dieses aktiven Schaltungselementes ist als ein Eingang zu der Platte gekoppelt. Die Platte arbeitet zu dem Zeitpunkt nicht, zu dem dieselbe mit der Leistungsversorgung verbunden wird. Das aktive Schaltungselement ist der variable Leiter, der die Last trennt und eine Leistungstransiente zu dem Zeitpunkt der Verbindung verhindert. Das aktive Schaltungselement ist vorzugsweise ein MOSFET-Leistungstransistor, der durch eine kondensatorgesteuerte Spannungsteilerschaltung gesteuert wird, die auf eine Verbindung mit der Leistungsversorgungsschaltung hin die Zeitgebungsfunktion der Transientenunterdrückungsschaltung einleitet und liefert.
Diese Erfindung wird Bezug nehmend auf die folgende Spezifizierung besser verständlich, wenn dieselbe in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, bei denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines RAID-Systems ist, das eine Transientenunterdrückungsschaltung umfaßt, und
Fig. 2 Transientenunterdrückungs-Schaltungsimplementierungen darstellt, die in dem gegenwärtig besten Modus zum Praktizieren dieser Erfindung enthalten sind.
Fig. 1 stellt einen Typ mehrerer Typen von RAID-Systemen dar und dient dazu, die Prinzipien dieser Erfindung darzustellen. Ein Typ von RAID-System weist eine Mehrzahl von Vorrichtungen D1, D2, D3, wie z. B. Platten, auf, die miteinander verbunden sind und in Kommunikation mit einem Host-Computer, HC, über eine oder mehrere Plattensteuerungen, DC, die das Plattenarray verwalten, gesteuert werden. Ein RAID-System wie dieses kann in einem Modus arbeiten, um das Erscheinungsbild einer einzelnen Platte für den Host- Computer darzustellen. Anforderungen durch den Host- Computer HC, Daten zu lesen oder zu schreiben, werden durch die Plattensteuerung/en zu einem oder mehreren Köpfen, einer oder mehreren Spuren und einem oder mehreren Spurabschnitten (nicht gezeigt) auf den Platten übersetzt, an denen die Daten gelesen oder geschrieben werden können. Ein Lesen oder Schreiben an den Platten kann auf einer oder mehreren Platten in den Arrays, abhängig von der Arrayverwaltung, stattfinden. RAID-Systeme sind bekannt und ihre Arrayverwaltungsfunktion ist nicht wesentlich für ein Verständnis dieser Erfindung, weshalb eine weitere Beschreibung der RAID-Funktion als nicht notwendig erachtet wird.
Fig. 1 stellt drei unterschiedliche Weisen dar, auf die die Transientenunterdrückungsschaltung funktionsmäßig in eine Vorrichtung integriert sein kann. Jede Platte D1, D2, D3 ist in einer Vorrichtungsschaltung DC1, DC2, DC3, die mit einer elektrischen Leistungsversorgung PS verbunden sind. Jede Vorrichtungsschaltung umfaßt eine Transientenunterdrückungsschaltung TSC1, TSC2 bzw. TSC3. Die Leistungsversorgung PS weist zwei Leistungsschaltungen mit unterschiedlichen Spannungen, 12 Volt bzw. 5 Volt, und eine gemeinsame Schaltung G, die üblicherweise auf einem Massepotential ist, auf. Elektrische Verbindungen in der Form von Verbindern PC1, PC2, PC3 und Schaltern S2, S3 sind in den Vorrichtungsschaltungen vorgesehen. Die Verbinder können vom Steckverbindertyp sein.
Es gibt drei Schaltungen in der Leistungsversorgung und jeder Verbinder PC1, PC2, PC3 weist drei Pole in der Form von Verbinderanschlußstiften CPa, CPb, CPc auf. Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird, wird nur ein Schalterleistungspol S2a, S3a benötigt, um die 12-Volt-Leistungsversorgungsschaltung mit den jeweiligen Transientenunterdrückungsschaltungen TSC2, TSC3 zu verbinden. Elektromagnetisch betriebene Schalter sind gezeigt, um eine Vorstellung zu vereinfachen. Ein Festkörperschalten wird vorzugsweise in der Arrayumgebung verwendet.
Die erste Vorrichtungsschaltung DC1 in dem RAID-System integriert die Transientenunterdrückungsschaltung TSC1 elektrisch und physisch mit der Vorrichtung D1. Mit dieser Anordnung wird der Verbinder verwendet, um manuell die Vorrichtung D1 mit der Leistungsversorgung PS zu verbinden. So wird die Funktion der Transientenunterdrückungsschaltung unmittelbar dann eingeleitet, wenn die Verbinderteile P1, P2 verbunden werden.
Wenn die Vorrichtung z. B. als ein Ersatz für eine vorhergesehene zukünftige Verwendung installiert werden soll, sind Schaltungen, wie z. B. die Vorrichtungsschaltungen DC2, DC3, hilfreich beim Durchführen einer Vorrichtungsinstallation in Vorbereitung für eine zukünftige Verwendung.
In der Vorrichtungsschaltung DC2 verbindet der Schalter S2 die Transientenunterdrückungsschaltung TSC2 mit der 12 Volt-Leistungsversorgung. Dieser Schalter ist normalerweise offen, wie dies gezeigt ist, und es gibt keine 12-Volt- Leistungsverbindung mit der Transientenunterdrückungsschaltung TSC2. Die Vorrichtung D2 ist durch den Steckverbinder PC2 mit der Transientenunterdrückungsschaltung verbunden. Diese Schaltung liefert eine Basis für die automatische Verbindung der Vorrichtung D2 in dem RAID-System durch ein Versorgen des elektromagnetischen Stellgliedes E mit Energie, ein Schließen des Schalters S2 und ein Koppeln der 12- Volt-Leistungsversorgung mit der Transientenunterdrückungsschaltung TSC 2, was die Transientenunterdrückungsfunktion in Vorbereitung für die Verbindung der Vorrichtung D2 mit der Leistungsversorgung PS einleitet.
Die Vorrichtungsschaltung DC3 ähnelt funktionsmäßig der Vorrichtungsschaltung DC2. Sie unterscheidet sich in dem Ort des Steckverbinders PC3. Wie bei der Vorrichtungsschaltung DC1 sind die Vorrichtung D3, die Transientenunterdrüc kungsschaltung TSC3 und das Steckverbinderteil P1 des Steckverbinders PC3 elektrisch und mechanisch integriert.
Andere Anordnungen der Vorrichtungsschaltungen sind für Fachleute auf diesem Gebiet ersichtlich.
Wenn ein RAID-System nur eine einzelne Spannung, wie z. B. die 12 Volt-Spannung benötigt, benötigen die Verbinder und die Schalter jeweils nur einen Leistungspol.
Auf das Anlegen von Leistung hin fungieren die Transientenunterdrückungsschaltungen TSC als zeitveränderliche Leiter, bei denen sich eine Leitung langsam aufbaut. Diese Funktion trennt effektiv die Lastimpedanz der Vorrichtung von der Leistungsversorgung. So wird unter der Annahme, daß die Vorrichtungen D1, D2, D3 Platten sind, wenn das RAID- System in Betrieb mit den Platten D1 und D2 ist, die arbeiten, wenn es einen Bedarf nach einer Verbindung der Platte D3 mit dem RAID-System gibt, der Schalter S3 geschlossen. Die volle Leistung der Leistungsversorgungsschaltung ist zu dem Eingang der Transientenunterdrückungsschaltung gekoppelt, die Rate der Veränderung der Leistung über die Schaltung jedoch ist ausreichend langsam, um eine inakzeptable Leistungstransiente in dem System zu vermeiden. Die Rate, mit der die Leistung in der Lastschaltung der Vorrichtung D3 ansteigt, wird vollständig durch die Transientenunterdrückungsschaltung gesteuert und nicht durch die Last, die mit derselben verbunden ist.
Wie in Fig. 2 detailliert angegeben ist, weist eine Transientenunterdrückungsschaltung gemäß dem besten bekannten Modus zum Praktizieren dieser Erfindung eine aktive Schaltung auf, die durch eine kondensatorgesteuerte Spannungsteilerschaltung ansprechend auf die Spannung der Leistungsversorgung, ob die Leistungsversorgung eine oder zwei unterschiedliche Spannungen aufweist, gesteuert wird.
Bei dem besten bekannten Modus zum Praktizieren dieser Erfindung weist die aktive Schaltung der Transientenunterdrückungsschaltung für entweder die 12-Volt- oder die 12- Volt, 5-Volt-Leistungsversorgung einen MOSFET-Leistungstransistor Q1 bzw. Q2 als den zeitveränderlichen Leiter auf. Dies ist aus Fig. 2 ersichtlich. Wenn die Transientenunterdrückungsschaltung TSCa oder TSCb zuerst mit der Leistungsversorgung PS verbunden ist, ist der Leistungstransistor Q1 oder Q2 aus. Nach der Leistungsverbindung erhöht sich die Leitung des Leistungstransistors Q1 oder Q2 als eine Funktion der Zeit, wobei eine zeitveränderliche Leitung, gesteuert durch den Kondensator C1 oder C2, langsam die Spannung erhöht, die zu der Platte gekoppelt wird. Wenn der Leistungstransistor vollständig leitend ist, "sieht" die Leistungsversorgung die Lastimpedanz der Platte, die nun direkt von der Leistungsversorgung getrieben wird. Eine Volle-Leistung-Zeitgebung des Leistungstransistors wird zeitlich abgestimmt, um es zu ermöglichen, daß sich die Lastimpedanz stabilisiert.
Es gibt zwei Formen von Transientenunterdrückungsschaltungen TSC, die in Fig. 2 dargestellt sind, nämlich TSCa, TSCb. Die erste, TSCa, wird verwendet, wenn es keine verfügbare Leistungsversorgung gibt, die größer als die Spannung ist, die angeschaltet wird (z. B. eine einzelne Versorgung oder die Versorgung mit der höchsten Spannung, hier 12 Volt). Die zweite, TSCb, wird verwendet, wenn es eine höhere in der Leistungsversorgung verfügbare Spannung als die Spannung gibt, die angeschaltet wird (z. B. Schalten auf 5 Volt, wenn 12 Volt verfügbar sind).
Die erste Form von Transientenunterdrückungsschaltung, TSCa, verwendet einen P-Kanal-MOSFET-Leistungstransistor Q1, wie z. B. den, der in Fig. 8 von "Technical Information, Increasing Reliability of SMD Tantalum Capacitors in Low Impedance Applications", Seiten 5 bis 15 von David Mattingly und in "Limiting Voltage And Current Transients On PCB Power Inputs", Seiten 2 bis 5 von Matthew Knight zu sehen ist. Dieser Leistungstransistor weist eine Source- Elektrode S. eine Drain-Elektrode D und eine Gate-Elektrode G auf. Die Ausgangsschaltung der Transientenunterdrückungsschaltung ist C11. Die Source-Elektrodenschaltung S1 weist die Eingangsschaltung auf. Die Gate-Elektrodenschaltung G1 ist zu einem Zwischenabgriff T1 auf einen Widerstandstyp von Spannungsteilerschaltung VD1 gekoppelt und wird durch denselben gesteuert, dessen Abgriffsspannung wiederum durch einen Kondensator C1 gesteuert wird. Die Spannungsteilerschaltung weist die Widerstände R1 und R2 auf, die in Serie zwischen die Source-Elektrodenschaltung S1 und Masse geschaltet sind. Der Kondensator C1 ist zwischen die Source-Elektrodenschaltung S1 und den Zwischenabgriff T1 auf der Spannungsteilerschaltung VD1 geschaltet.
Zu der Zeit, zu der die Leistungsversorgungsschaltung, 12 Volt, mit der Transientenunterdrückungsschaltung TSCa verbunden wird, ist der Abgriff T1 auf 12 Volt. Diese Abgriffspannung, die direkt mit dem Gate G gekoppelt ist, sperrt den Leistungstransistor Q1. Die Abgriffspannung an dem Abgriff T1, gesteuert durch den Kondensator, nimmt ab und der Leistungstransistor Q1 beginnt zu leiten und ist vollständig angeschaltet, wenn der Stromfluß an dem Kondensator C1 zum Erliegen kommt. Die Spannung an dem Abgriff T1 ist nun eine Funktion des Verhältnisses der ohmschen Werte der Widerstände R1 und R2, was den Leistungstransistor Q1 für eine vollständige Leitung sperrt.
Die zweite Form von Transientenunterdrückungsschaltung, TSCb, verwendet die Spannungen beider Leistungsschaltungen, 12 Volt und 5 Volt, um eine Leistung in die 5-Volt- Ausgangsschaltung C12 zu koppeln. Diese Transientenunterdrückungsschaltung TSCb weist einen N-Kanal-MOSFET- Leistungstransistor Q2, eine Spannungsteilerschaltung VD2 und einen Kondensator C2 auf. Die Source-Elektrode S ist mit der Elektrodenausgangsschaltung C12 verbunden. Die Drain-Elektrode D ist mit der Eingangsschaltung S2 verbunden, die durch den Verbinder SNb mit der 5-Volt- Leistungsschaltung gekoppelt ist, und die Gate-Elektrode G ist mit dem Abgriff T2 des Spannungsteilers VD2 durch die Gate-Schaltung G2 verbunden. Die Spannungsteilerschaltung VD2 weist Widerstände R3 und R4 auf, die in Serie zwischen 12 Volt und Masse geschaltet sind. Der Kondensator C2 ist zwischen den Abgriff T2 (die Gate-Schaltung G2) und Masse geschaltet.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Schalter SN geschlossen wird, hält der Kondensator C2 die Gate-Schaltung G2 auf einem Massepotential. Dies verhindert, daß der Leistungstransistor Q2 leitet. Der Stromfluß an dem Kondensator C2 wird durch den Widerstand R3 gesteuert. Die ansteigende Spannung an dem Abgriff T2 der Spannungsteilerschaltung VD2 erhöht die Gate-Spannung des Leistungstransistors Q2, wobei die Leitung entsprechend ansteigt. Wenn der Stromfluß an dem Kondensator C2 zum Erliegen kommt, erreicht die Spannung an dem Abgriff T2 ihren höchsten Wert, der durch die Widerstände R3 und R4 eingestellt ist, wobei der Leistungstransistor Q2 dann vollständig leitend ist.
Die Vorteile dieser Transientenunterdrückungsschaltungen sind die, daß die Anschaltzeit automatisch durch die Werte der Widerstände und der Kondensatoren in der Steuerungsschaltung gesteuert wird, daß es kein passives Strombeschränkungselement in den Leistungsschaltungen gibt, so daß das Problem einer Verlustleistung in einem derartigen Element beseitigt wird, daß die Last, die zu der Leistungsversorgung gekoppelt ist, von der Leistungsversorgung getrennt ist, und daß, da die Zeitgebungsfunktion automatisch ist, kein Bedarf nach Verbindern mit Anschlußstiften unterschiedlicher Längen besteht.
Während das Transientenunterdrückungssystem hierin Bezug nehmend auf Platten als ein Beispiel von Vorrichtungen beschrieben wurde, die mit der Leistungsversorgung verbunden Sind, können andere Vorrichtungen, wie dies benötigt wird, ähnlich verbunden sein. Ferner können unterschiedlich konfigurierte RAID-Systeme auch mit Transientenunterdrückungsschaltungen ausgestattet sein, die die Prinzipien der Typen, die hierin offenbart sind, ausführen.

Claims

1. Ein System zur Steuerung für elektrisch miteinander verbundene, diskrete Vorrichtungen, mit folgenden Merkmalen:

a. einer elektrischen Leistungsversorgung (PS), die zumindest einen ersten und einen zweiten Anschluß aufweist, wobei der erste Anschluß eine erste Spannung liefert, und wobei der zweite Anschluß eine zweite Spannung liefert, die niedriger ist als die erste Spannung;

b. einer Mehrzahl diskreter Vorrichtungen (D1, D2, D3), die mit der elektrischen Leistungsversorgung (PS) verbunden sind;

c. einer Vorrichtungssteuerung (DC1, DC2, DC3) zum elektrischen Steuern der diskreten Vorrichtungen in einer vor bestimmten Funktionsbeziehung;

d. zumindest einer ersten und einer zweiten Transientenunterdrückungsschaltung (TSCa, TSCb), die mit zumindest einer der Mehrzahl diskreter Vorrichtungen (D1, D2, D3) gekoppelt sind, zum Unterdrücken von Transientenströmen, wobei die erste Transientenunterdrückungsschaltung (TSCa) ein erstes aktives Schaltungselement (Q1) aufweist und die zweite Transientenunterdrückungsschaltung (TSCb) ein zweites aktives Schaltungselement (Q2) aufweist, und wobei jedes der aktiven Schaltungselemente (Q1, Q2) einen Ausgangsanschluß (C11, C12) aufweist, der mit der zumindest einen diskreten Vorrichtung (D1, D2) verbunden ist, und einen Eingang für das aktive Element (S1, 32) aufweist,

e. wobei die erste Transientenunterdrückungsschaltung (TSCa) ferner eine erste Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD1) zum Erzeugen eines zeitveränderlichen Spannungssignals aufweist, das in das erste aktive Schaltungselement (Q1) eingebbar ist, um eine Leitung des ersten aktiven Schaltungselements (Q1) zu steuern,

f. wobei die zweite Transientenunterdrückungsschaltung (TSCb) ferner eine zweite Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD2) zum Erzeugen eines zeitveränderlichen Spannungssignals aufweist, das in das zweite aktive Schaltungselement (Q2) eingebbar ist, um eine Leitung des zweiten aktiven Schaltungselements (Q2) zu steuern; und

g. einer Verbindereinrichtung (PC1, PC2, PC3, SNa, SNb, SNc) zum Koppeln des ersten Anschlusses der elektrischen Leistungsversorgung mit dem Eingang (S1) des ersten aktiven Elements und der ersten und der zweiten kondensatorgesteuerten Spannungsteilerschaltung (VD1, VD2) und des zweiten Anschlusses der elektrischen Leistungsversorgung mit dem Eingang (S2) des zweiten aktiven Schaltungselements, wobei die erste und die zweite kondensatorgesteuerte Spannungsteilerschaltung (VD1, VD2) ferner mit einem Referenzpotential verbunden sind, und wobei die Verbindereinrichtung eine Mehrzahl von Anschlußstiftverbindern umfaßt, die jeweils eine im wesentlichen ähnliche Länge aufweisen.

2. Das System gemäß Anspruch 1, bei dem die aktiven Ausgangsschaltungselemente (Q1, Q2) Leistungstransistoren sind.

3. Das System gemäß Anspruch 2, bei dem die Leistungstransistoren (Q1, Q2) ein erster P-Kanal-MOSFET- Leistungstransistor und ein zweiter N-Kanal-MOSFET- Leistungstransistor sind.

4. Das System gemäß Anspruch 1, bei dem:

a. das erste aktive Schaltungselement (Q1) ein Leistungstransistor ist, der eine Source (S), ein Drain (D) und ein Gate (G) aufweist, wobei das Drain (D) mit dem Ausgangsanschluß (C11) des ersten aktiven Elements verbunden ist, und wobei die Source (S) mit dem ersten Anschluß durch die Verbindereinrichtung (SNa) verbunden ist;

b. die erste Spannungsteilerschaltung (VD1) zumindest zwei in Serie geschaltete Widerstände (R1, R2) aufweist, die einen Zwischenabgriff (T1) aufweisen, der mit dem Gate (G) des ersten Leistungstransistors verbunden ist, wobei die Verbindereinrichtung (SNa) die erste Spannungsteilerschaltung (VD1) mit dem ersten Spannungsanschluß der Leistungsversorgung verbindet; und

c. zumindest ein erster Kondensator der ersten Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD1) mit dem Zwischenabgriff (T1) der ersten Spannungsteilerschaltung (VD1) verbunden ist und eine Ladungsrate auf weist, die durch einen der Widerstände (R2) der ersten Spannungsteilerschaltung (VD1) gesteuert wird.

5. Das System gemäß Anspruch 1, bei dem:

a. das zweite aktive Schaltungselement (Q2) ein Leistungstransistor ist, der eine Source (S), ein Drain (D) und ein Gate (G) auf weist, wobei die Source (S) mit dem Ausgangsanschluß (C12) des ersten aktiven Elements verbunden ist, und wobei das Drain (D) mit dem zweiten Anschluß durch die Verbindereinrichtung (SNb) verbunden ist;

b. die zweite Spannungsteilerschaltung (VD2) zumindest zwei in Serie geschaltete Widerstände (R3, R4) aufweist, die einen Zwischenabgriff (T2) aufweisen, der mit dem Gate (G) des zweiten Leistungstransistors verbunden ist;

c. zumindest ein zweiter Kondensator der zweiten Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD2) mit dem Zwischenabgriff (T2) der zweiten Spannungsteilerschaltung (VD2) verbunden ist und eine Ladungsrate auf weist, die durch einen der Widerstände (R3) der zweiten Spannungsteilerschaltung (VD2) gesteuert wird; und

d. die zweite Spannungsteilerschaltung (VD2) durch die Verbindereinrichtung (SNa) mit dem ersten Spannungsanschluß der Leistungsversorgung verbunden ist.

6. Das System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem:

die erste Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD1) ein erstes Steuerungssignal erzeugt, dessen Amplitude sich mit der Zeit verändert, eingeleitet, wenn eine elektrische Leistung zu der ersten Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD1) gekoppelt wird, wobei das erste Steuerungssignal eine zeitveränderliche Leitung des ersten aktiven Schaltungselements (Q1) für einen vorbestimmten Zeitraum einleitet; und

die zweite Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD2) zum Erzeugen eines zweiten Steuerungssignals ist, dessen Amplitude sich mit der Zeit verändert, eingeleitet, wenn eine elektrische Leistung zu der ersten Kondensator- und Spannungsteilerschaltung (VD1) gekoppelt wird, und zum Einleiten einer zeitveränderlichen Leitung des zweiten aktiven Schaltungselements (Q2) für einen vorbestimmten Zeitraum ist.