專利名稱：一種基于pcie接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計算機固態(tài)存儲領域，特別涉及一種基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置。
背景技術：
掉電保護是指在正常供電電源掉電時，迅速通過備用電源為存儲設備供電，以保證在一段時間內(nèi)存儲設備的數(shù)據(jù)不會丟失，當主電源回復供電時，又自動切換為主電源供 H1^ ο對于固態(tài)硬盤來說，需要掉電保護的數(shù)據(jù)往往是寫入數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)具有高可靠性要求的系統(tǒng)在主電源異常掉電后，需要使用不間斷電源(Uninterruptible Power Supply, 檢測UPS)繼續(xù)為系統(tǒng)供電。例如，主電源異常掉電后由備用電源為內(nèi)存控制器及非易失性內(nèi)存供電，從而避免內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失。在現(xiàn)有技術中，中國專利申請?zhí)?01010180476. X發(fā)明公開了一種固態(tài)硬盤掉電保護方法及裝置，該方法包括檢測到固態(tài)硬盤掉電，并由工作電源切換到預先設置的儲能裝置為固態(tài)硬盤供電；在儲能裝置為固態(tài)硬盤供電期間，將固態(tài)硬盤正在讀寫的數(shù)據(jù)保存到硬盤；檢測到工作電源恢復供電，并由儲能裝置切換到工作電源為固態(tài)硬盤供電。中國專利申請?zhí)?00910091174. 2發(fā)明公開了另一種固態(tài)硬盤掉電保護方法、裝置及系統(tǒng)，包括獲取第一超級電容模塊的自行放電時間；當所述自行放電時間小于預設值時，發(fā)送第二超級電容放電至充放電電路以接通第二超級模塊放電回路，由第二超級電容模塊為固態(tài)硬盤供電。實際應用中，固態(tài)硬盤通常應用于基于PCIE接口的高速加速卡，實現(xiàn)高帶寬和高 IOPSC I/O per second，每秒輸入輸出次數(shù))的性能。PCIE標準接口包含有符合ATX電源規(guī)范的Mandby電源。正常工作狀態(tài)下，由接市電的主電源為其供電，當正常關機時，由于市電正常輸出，內(nèi)置靜態(tài)電源足以滿足固態(tài)硬盤靜態(tài)功耗的要求，由standby電源給其供電； 在異常掉電時，即市電在正常工作的狀態(tài)下，被強行移除，此時主電源隨著市電的移除而掉電，而內(nèi)置靜態(tài)電源本身存儲的電量不足以供給動態(tài)的固態(tài)硬盤，需要外置備用電源繼續(xù)給固態(tài)硬盤進行供電，以完成剩余的操作。現(xiàn)有技術均采用超級電容作為備用電源的儲能設備，但是沒有對固態(tài)硬盤正常關機和異常掉電進行區(qū)分，這就導致每次開關機都會對超級電容進行充放電，這樣會大大縮短超級電容的使用壽命；另外，對于固態(tài)硬盤掉電保護，要求的時間只要足夠?qū)⒐虘B(tài)硬盤緩存中的數(shù)據(jù)寫入flash中即可，所以掉電保護的時間應該可調(diào)，以節(jié)省電力資源，同時也可以延長超級電容的壽命。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是提供一種避免對備用電源的超級電容多次反復充放電從而延長備用電源使用壽命的基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置。[0009]為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為一種基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，所述的固態(tài)硬盤由主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源以及外置備用電源選擇性供電，所述的外置備用電源采用超級電容進行儲能，該保護裝置包括，電源監(jiān)控模塊，其用于分別采集主電源輸出電壓與內(nèi)置靜態(tài)電源輸出電壓，并分別與預設的主電源閾值電壓以及內(nèi)置靜態(tài)電源閾值電壓進行比較，以判斷所述的主電源工作狀態(tài)是正常工作、正常關機還是異常掉電；電源切換模塊，其連接在主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源與固態(tài)硬盤之間， 且其具有與電源監(jiān)控模塊輸出端相連接的輸入端口，所述的電源切換模塊用于接收電源監(jiān)控模塊的控制信息，以根據(jù)主電源的工作狀態(tài)切換主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源與固態(tài)硬盤的供電通路。優(yōu)化地，在所述的切換模塊輸出端還連接有延時關斷模塊，所述的延時關斷模塊用于控制內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源為固態(tài)硬盤供電預設時間后停止供電。在所述的主電源與固態(tài)硬盤、內(nèi)置靜態(tài)電源與固態(tài)硬盤、外置備用電源中的任一供電通路上還設置有防止電流倒灌的防倒灌模塊。所述外置備用電源的超級電容并聯(lián)一鋰電池用于充電。所述的外置備用電源還設置有用于檢測超級電容電壓大小以進行充電提醒的電壓檢測模塊。由于采用上述技術方案，本實用新型具有以下優(yōu)點通過對主電源及內(nèi)置靜態(tài)電源設置閾值電壓并實時進行檢測，從而可判斷主電源的工作狀態(tài)是正常工作、正常關機還是異常掉電，只有確認主電源異常掉電后，才啟用備用電源對固態(tài)硬盤進行供電，而當檢測到主電源是正常關機，則無需打開備用電源進行供電，從而避免了備用電源頻繁充放電，節(jié)省了電能的同時，保護了備用電源的使用壽命。

附圖1為根據(jù)本實用新型技術方案所具體實施的固態(tài)硬盤掉電保護裝置的原理示意圖；附圖2為附圖1所示固態(tài)硬盤掉電保護裝置處理流程圖；附圖3為本實用新型外置備用電源原理示意具體實施方式
本實用新型提供了一種固態(tài)硬盤掉電保護裝置，
以下結合附圖以及實施例，對本實用新型技術方案進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不限定本實用新型。本實施例的固態(tài)硬盤為集成于PCIE接口加速卡的固態(tài)硬盤，該固態(tài)硬盤通常由主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源以及備用電源選擇性供電，其中，所述的內(nèi)置靜態(tài)電源為符合ATX電源規(guī)范2. 1版本及更新版本的^andby電源。圖1所示的為本實施例的固態(tài)硬盤掉電保護裝置的結構示意圖。其主要包括電源監(jiān)控模塊20、電源切換模塊21和延時關斷模塊22，下面將對每個功能模塊進行詳細說明電源監(jiān)控模塊20連接在主電源10以及內(nèi)置靜態(tài)電源30的輸出端，其主要用于判斷主電源10和內(nèi)置靜態(tài)電源30的輸出電壓是否低于預先設定的能使固態(tài)硬盤50正常工作的閾值電壓。如果檢測到主電源10和內(nèi)置靜態(tài)電源30的輸出電壓低于預先設定的閾值電壓，則確定固態(tài)硬盤為異常掉電；如果主電源10輸出電壓低于預先設定的閾值電壓，而內(nèi)置靜態(tài)電源30的輸出電壓高于預先設定電壓，則確定固態(tài)硬盤正常關機，外置備用電源 40無需進行掉電保護；如果檢測到主電源10的輸出電壓高于預先設置的閾值電壓，則確定主電源恢復供電。因此，電源監(jiān)控模塊20能夠發(fā)送用于控制主電源10、內(nèi)置靜態(tài)電源30、外置備用電源40打開與關閉的控制信號。所述的控制信號由電源切換模塊21接收，本實用新型電源切換模塊21連接在主電源10、內(nèi)置靜態(tài)電源30、外置備用電源40與固態(tài)硬盤50之間，當電源監(jiān)控模塊20檢測到主電源10異常掉電，電源切換模塊21接收控制信號，切換至由外置備用電源40為固態(tài)硬盤50供電，即在外置備用電源40與固態(tài)硬盤50之間形成通路，同時，主電源10與固態(tài)硬盤50以及內(nèi)置靜態(tài)電源30與固態(tài)硬盤50之間為斷路；當電源監(jiān)控模塊20檢測到主電源10正常關機，電源切換模塊21接收控制信號，切換至由內(nèi)置靜態(tài)電源30為固態(tài)硬盤50 供電，即在內(nèi)置靜態(tài)電源30與固態(tài)硬盤50之間形成通路，同時，在主電源10與固態(tài)硬盤50 以及外置備用電源40與固態(tài)硬盤之間為斷路；當電源監(jiān)控模塊20檢測到主電源恢復供電時，電源切換模塊21再次切換成主電源10與固態(tài)硬盤50之間形成通路，由主電源10繼續(xù)為固態(tài)硬盤供電。所述的延時關斷模塊22用于在主電源正常關機和異常掉電后，使得內(nèi)置靜態(tài)電源30和外置備用電源40為固態(tài)硬盤50供電在預先設置的時間后自動關斷，以節(jié)省內(nèi)置靜態(tài)電源和外置備用電源的電能。本實施例中，在主電源10與固態(tài)硬盤50之間、內(nèi)置靜態(tài)電源30與固態(tài)硬盤50之間、外置備用電源40與固態(tài)硬盤50之間還分別設置有防倒灌模塊60，所述的防倒灌模塊 60用于在主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源中一種為供電電源時，防止電流倒灌入其他電源中。本實施例固態(tài)硬盤掉電保護裝置首先預設一個固態(tài)硬盤能夠正常工作的主電源閾值電壓和內(nèi)置靜態(tài)電源閾值電壓，主電源10輸出電壓和內(nèi)置靜態(tài)電源30輸出電壓同時受到電源監(jiān)控模塊20的監(jiān)視，電源監(jiān)控模塊20輸出的信號包括主電源正常開關導通信號、 主電源異常信號；內(nèi)置靜態(tài)電源正常開關導通信號、內(nèi)置靜態(tài)電源異常導通信號。當主電源 10輸出電壓高于預先設定的閾值電壓時，電源監(jiān)控模塊20發(fā)送主電源正常開關導通信號， 電源切換模塊21打開主電源與固態(tài)硬盤50之間的通路由主電源給固態(tài)硬盤供電，關閉內(nèi)置靜態(tài)電源30與固態(tài)硬盤50以及外置備用電源與固態(tài)硬盤50之間的通路，同時，啟動內(nèi)置靜態(tài)電源防倒灌模塊和外置備用電源防倒灌模塊60，防止主電源的電流倒灌入內(nèi)置靜態(tài)電源和備用電源。當主電源正常關機時，電源監(jiān)控模塊20檢測到主電源輸出電壓低于預先設定的電壓閾值，內(nèi)置靜態(tài)電源30的輸出電壓高于預先設定的電壓閾值，電源監(jiān)控模塊20發(fā)送主電源異常信號、內(nèi)置靜態(tài)電源正常開關導通信號，電源切換模塊21打開內(nèi)置靜態(tài)電源30與固態(tài)硬盤50之間的通路由內(nèi)置靜態(tài)電源給固態(tài)硬盤供電，并關閉主電源10與固態(tài)硬盤50 以及外置備用電源40與固態(tài)硬盤50之間的通路，同時，啟動主電源防倒灌模塊和外置備用電源模塊60，防止內(nèi)置靜態(tài)電源的電流倒灌入主電源和備用電源。正常關機時，外置備用電源的電能處于靜態(tài)，備用電源不消耗任何的電能。當主電源異常掉電時，電源監(jiān)控模塊20將檢測到主電源的電壓低于預先設定的電壓閾值，且內(nèi)置靜態(tài)電源的輸出電壓低于預先設定的電壓閾值，電源監(jiān)控模塊20發(fā)送內(nèi)置靜態(tài)電源異常開關導通信號，電源切換模塊21打開外置備用電源40與固態(tài)硬盤50之間的通路由外置備用電源給固態(tài)硬盤供電，并關閉主電源10與固態(tài)硬盤50以及內(nèi)置靜態(tài)電源30與固態(tài)硬盤50之間的通路由外置備用電源給固態(tài)硬盤供電，同時，啟動主電源防倒灌模塊和內(nèi)置靜態(tài)電源防倒灌模塊60，防止備用電源的電流倒灌入主電源和內(nèi)置靜態(tài)電源。當主電源恢復時，電源監(jiān)控模塊20檢測到主電源輸出電壓高于預先設定的閾值電壓，電源監(jiān)控模塊20發(fā)送主電源正常開關導通信號，電源切換模塊21導通主電源與固態(tài)硬盤之間的通路由主電源給固態(tài)硬盤供電，同時防止主電源的電流倒灌入內(nèi)置電源和外置備用電源。 圖3給出了本實用新型外置備用電源的原理圖，其主要由超級電容Cl與一鋰電池 Bl并聯(lián)，靜態(tài)時，鋰電池Bl給超級電容Cl充電，直至超級電容Cl充滿電；備用電源放電時， 超級電容Cl以大電流給負載放電，超級電容Cl能夠瞬間輸出大電流。備用電源為內(nèi)阻很小的電池，較佳地，電池內(nèi)阻小于50毫歐。本實施例還設置有備用電源檢測模塊70，備用電源檢測模塊70用于檢測備用電源的電壓，并通過設置閾值電壓進行告警提示。圖2給出了本實施例掉電保護處理流程，其包括如下步驟步驟100，預設主電源閾值電壓以及內(nèi)置靜態(tài)電源閾值電壓，所述的主電源閾值電壓以及內(nèi)置靜態(tài)電壓閾值電壓定義為主電源和內(nèi)置靜態(tài)電源輸出的能夠滿足固態(tài)硬盤正常工作的閾值電壓，該閾值電壓通常為各電源正常輸出電壓值的80%左右；同時，預設基準延時時間，該基準延時時間定義為在正常關機狀態(tài)下，內(nèi)置靜態(tài)電源為固態(tài)硬盤持續(xù)供電時間；步驟101，實時檢測主電源和內(nèi)置靜態(tài)電源的輸出電壓；步驟102，判斷固態(tài)硬盤的工作電壓是否低于設定的主電源閾值電壓，如果主電源輸出電壓高于設定的閾值電壓，則執(zhí)行步驟103，否則執(zhí)行步驟105 ；步驟103，主電源工作電壓正常，主電源與固態(tài)硬盤之間形成輸出通路，同時，控制內(nèi)置靜態(tài)電源和外置備用電源的輸出通路為關閉狀態(tài)，執(zhí)行步驟104 ；步驟104，由主電源為固態(tài)硬盤供電；步驟105，繼續(xù)判斷內(nèi)置靜態(tài)電源的輸出電壓是否低于其設定的閾值電壓，若內(nèi)置靜態(tài)電源的輸出電壓高于其設定的閾值電壓，則執(zhí)行步驟106，否則執(zhí)行步驟109 ；步驟106，主電源輸出電壓低于設定的閾值電壓，而內(nèi)置靜態(tài)電源的電壓高于設定的閾值電壓，則控制內(nèi)置靜態(tài)電源的輸出通路為導通狀態(tài)，并關閉外置備用電源的輸出通路，執(zhí)行步驟107;步驟107，主電源正常關機，由內(nèi)置靜態(tài)電源給固態(tài)硬盤供電，執(zhí)行步驟108 ；步驟108，內(nèi)置靜態(tài)電源供電延時設定的基準延時時間后，自動關斷，以節(jié)省電能；步驟109，主電源輸出電壓低于設定的閾值電壓，且內(nèi)置靜態(tài)電源輸出電壓也低于其設定的閾值電壓，控制外置備用電源為導通狀態(tài)，并且關閉內(nèi)置靜態(tài)電源的輸出通路，執(zhí)行步驟110 ；步驟110，主電源為異常掉電，由外置備用電源給固態(tài)硬盤供電，并執(zhí)行步驟111 ；步驟111，控制外置備用電源的供電延時時間，若內(nèi)置靜態(tài)電源在持續(xù)供電第一延時時間后轉(zhuǎn)換為由外置備用電源供電，則外置備用電源供電第二延時時間后，自動關斷備用電源，以節(jié)省電能，所述的第一延時時間與第二延時時間之和等于所述的基準延時時間。本發(fā)明實施例中，基準延時時間可調(diào)。較佳地，基準延時時間可設定在2s IOs 范圍內(nèi)。本實用新型掉電保護裝置實現(xiàn)簡單，成本低廉，節(jié)能效果明顯，同時保證了在固態(tài)硬盤異常掉電時，正在讀寫的數(shù)據(jù)不會丟失。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了更詳細的說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權利要求1.一種基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，所述的固態(tài)硬盤由主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源以及外置備用電源選擇性供電，所述的外置備用電源采用超級電容進行儲能，其特征在于該保護裝置包括，電源監(jiān)控模塊，其用于分別采集主電源輸出電壓與內(nèi)置靜態(tài)電源輸出電壓，并分別與預設的主電源閾值電壓以及內(nèi)置靜態(tài)電源閾值電壓進行比較，以判斷所述的主電源工作狀態(tài)是正常工作、正常關機還是異常掉電；電源切換模塊，其連接在主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源與固態(tài)硬盤之間，且其具有與電源監(jiān)控模塊輸出端相連接的輸入端口，所述的電源切換模塊用于接收電源監(jiān)控模塊的控制信息，以根據(jù)主電源的工作狀態(tài)切換主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源與固態(tài)硬盤的供電通路。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，其特征在于在所述的切換模塊輸出端還連接有延時關斷模塊，所述的延時關斷模塊用于控制內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源為固態(tài)硬盤供電預設時間后停止供電。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，其特征在于所述的延時預設時間可調(diào)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，其特征在于 在所述的主電源與固態(tài)硬盤、內(nèi)置靜態(tài)電源與固態(tài)硬盤、外置備用電源中的任一供電通路上還設置有防止電流倒灌的防倒灌模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，其特征在于所述外置備用電源的超級電容并聯(lián)一鋰電池用于充電。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，其特征在于所述的外置備用電源還設置有用于檢測超級電容電壓大小以進行充電提醒的電壓檢測模塊。
專利摘要本實用新型涉及一種基于PCIE接口的固態(tài)硬盤掉電保護裝置，包括電源監(jiān)控模塊、電源切換模塊，電源監(jiān)控模塊用于分別采集主電源輸出電壓與內(nèi)置靜態(tài)電源輸出電壓，并分別與預設的主電源閾值電壓以及內(nèi)置靜態(tài)電源閾值電壓進行比較，以判斷所述的主電源工作狀態(tài)是正常工作、正常關機還是異常掉電；電源切換模塊連接在主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源與固態(tài)硬盤之間，且其具有與電源監(jiān)控模塊輸出端相連接的輸入端口，所述的電源切換模塊用于接收電源監(jiān)控模塊的控制信息，以根據(jù)主電源的工作狀態(tài)切換主電源、內(nèi)置靜態(tài)電源、外置備用電源與固態(tài)硬盤的供電通路，從而避免了備用電源頻繁充放電，節(jié)省了電能的同時，保護了備用電源的使用壽命。
文檔編號G06F1/30GK202013570SQ20112011431
公開日2011年10月19日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權日2011年4月18日
發(fā)明者劉虹越, 吳成百, 姜萬成, 楊越, 王旭光, 王術 申請人:蘇州捷泰科信息技術有限公司