背景技术
掉电?;な侵冈谡9┑绲缭吹舻缡?,迅速通过备用电源为存储设备供电,以保证在一段时间内存储设备的数据不会丢失,当主电源回复供电时,又自动切换为主电源供电。
对于固态硬盘来说,需要掉电?;さ氖萃切慈胧?,对数据具有高可靠性要求的系统在主电源异常掉电后,需要使用不间断电源(Uninterruptible?Power?Supply,检测UPS)继续为系统供电。例如,主电源异常掉电后由备用电源为内存控制器及非易失性内存供电,从而避免内存数据丢失。
在现有技术中,中国专利申请号201010180476.X发明公开了一种固态硬盘掉电?;し椒白爸?,该方法包括:检测到固态硬盘掉电,并由工作电源切换到预先设置的储能装置为固态硬盘供电;在储能装置为固态硬盘供电期间,将固态硬盘正在读写的数据保存到硬盘;检测到工作电源恢复供电,并由储能装置切换到工作电源为固态硬盘供电。
中国专利申请号200910091174.2发明公开了另一种固态硬盘掉电?;し椒?、装置及系统,包括:获取第一超级电容??榈淖孕蟹诺缡奔?;当所述自行放电时间小于预设值时,发送第二超级电容放电至充放电电路以接通第二超级??榉诺缁芈?,由第二超级电容??槲烫才坦┑?。
实际应用中,固态硬盘通常应用于基于PCIE接口的高速加速卡,实现高带宽和高IOPS(I/O?per?second,每秒输入输出次数)的性能。PCIE标准接口包含有符合ATX电源规范的Standby电源。正常工作状态下,由接市电的主电源为其供电,当正常关机时,由于市电正常输出,内置静态电源足以满足固态硬盘静态功耗的要求,由standby电源给其供电;在异常掉电时,即市电在正常工作的状态下,被强行移除,此时主电源随着市电的移除而掉电,而内置静态电源本身存储的电量不足以供给动态的固态硬盘,需要外置备用电源继续给固态硬盘进行供电,以完成剩余的操作。
现有技术均采用超级电容作为所述的外置备用电源的储能设备,但是没有对固态硬盘正常关机和异常掉电进行区分,这就导致每次开关机都会对超级电容进行充放电,这样会大大缩短超级电容的使用寿命;另外,对于固态硬盘掉电?;?,要求的时间只要足够将固态硬盘缓存中的数据写入flash中即可,所以掉电?;さ氖奔溆Ω每傻?,以节省电力资源,同时也可以延长超级电容的寿命。
发明内容
本发明目的是提供一种避免对备用电源的超级电容多次反复充放电从而延长备用电源使用寿命的基于PCIE接口的固态硬盘掉电?;し椒白爸?。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:一种基于PCIE接口的固态硬盘掉电?;し椒?,所述的固态硬盘由主电源、内置静态电源以及外置备用电源选择性供电,所述的外置备用电源采用超级电容进行储能,其特征在于:该掉电?;し椒ò?,
步骤(a):对主电源、内置静态电源分别预设一个满足固态硬盘正常工作的阈值电压,定义为主电源阈值电压、静态电源阈值电压,且预设基准延时时间,所述的基准延时时间定义为在正常关机下,内置静态电源为固态硬盘持续供电的时间;
步骤(b):实时检测所述的主电源输出电压和内置静态电源输出电压,并判断检测到的主电源输出电压是否高于预设的主电源阈值电压,若是,则主电源电压正常,由主电源为固态硬盘供电,且关闭所述的内置静态电源及外置备用电源的输出通路;否则,进入步骤(c);
步骤(c):判断检测到的内置静态电源输出电压是否高于预设的静态电源阈值电压,若是,则主电源为正常关机,打开所述内置静态电源输出通路以为固态硬盘供电,并关闭所述的外置电源输出通路;若否,则主电源为异常掉电,进入步骤(d);
步骤(d):打开外置备用电源输出通路以为固态硬盘供电,并关闭所述的内置静态电源输出通路,当检测到主电源输出电压高于预设的主电源阈值电压,则所述的主电源恢复供电,由备用电源切换到主电源为固态硬盘供电。
对上述技术方案所进一步优化的方式中,步骤(c)中,若检测到的内置静态电源输出电压在预设的基准延时时间内持续高于预设的静态电源阈值电压,则由内置静态电源为固态硬盘持续供电所述基准延时时间后停止供电;若在预设的基准延时时间内检测到内置静态电源输出电压低于预设的静态电源阈值电压,则经由内置静态电源为固态硬盘供电持续第一延时时间后,由外置备用电源再持续供电第二延时时间后停止供电,所述的第一延时时间与第二延时时间之和等于基准延时时间。
所述的基准延时时间可调。
所述的基准延时时间范围为2s~10s。
所述的内置静态电源为符合ATX电源规范的Standby电源。
本发明还提供一种基于PCIE接口的固态硬盘掉电?;ぷ爸?,所述的固态硬盘由主电源、内置静态电源以及外置备用电源选择性供电,所述的外置备用电源采用超级电容进行储能,该?;ぷ爸冒?,
电源监控???,其用于分别采集主电源输出电压与内置静态电源输出电压,并分别与预设的主电源阈值电压以及内置静态电源阈值电压进行比较,以判断所述的主电源工作状态是正常工作、正常关机还是异常掉电;
电源切换???,其连接在主电源、内置静态电源、外置备用电源与固态硬盘之间,且其具有与电源监控??槭涑龆讼嗔拥氖淙攵丝?,所述的电源切换??橛糜诮邮盏缭醇嗫啬?榈目刂菩畔?,以根据主电源的工作状态切换主电源、内置静态电源、外置备用电源与固态硬盘的供电通路。
优化地,在所述的切换??槭涑龆嘶沽佑醒邮惫囟夏??,所述的延时关断??橛糜诳刂颇谥镁蔡缭?、外置备用电源为固态硬盘供电预设时间后停止供电。
在所述的主电源与固态硬盘、内置静态电源与固态硬盘、外置备用电源中的任一供电通路上还设置有防止电流倒灌的防倒灌???。
所述外置备用电源的超级电容并联一锂电池用于充电。
所述的外置备用电源还设置有用于检测超级电容电压大小以进行充电提醒的电压检测???。
由于采用上述技术方案,本发明具有以下优点:通过对主电源及内置静态电源设置阈值电压并实时进行检测,从而可判断主电源的工作状态是正常工作、正常关机还是异常掉电,只有确认主电源异常掉电后,才启用备用电源对固态硬盘进行供电,而当检测到主电源是正常关机,则无需打开备用电源进行供电,从而避免了备用电源频繁充放电,节省了电能的同时,?;ち吮赣玫缭吹氖褂檬倜?。
具体实施方式
本发明提供了一种固态硬盘掉电?;し椒白爸?,以下结合附图以及实施例,对本发明的技术方案进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不限定本发明。
首先,将给出根据本发明固态硬盘掉电?;し椒际醴桨杆咛迨凳┑囊皇凳├?,本实施例所面对的对象为集成于PCIE接口加速卡的固态硬盘,该固态硬盘通常由主电源、内置静态电源以及备用电源选择性供电,其中,所述的内置静态电源为符合ATX电源规范2.1版本及更新版本的Standby电源。图1给出了本实施例固态硬盘?;し椒ǖ木咛宕砹鞒掏?,其包括如下步骤:
步骤100,预设主电源阈值电压以及内置静态电源阈值电压,所述的主电源阈值电压以及内置静态电压阈值电压定义为主电源和内置静态电源输出的能够满足固态硬盘正常工作的阈值电压,该阈值电压通常为各电源正常输出电压值的80%左右;同时,预设基准延时时间,该基准延时时间定义为在正常关机状态下,内置静态电源为固态硬盘持续供电时间;
步骤101,实时检测主电源和内置静态电源的输出电压;
步骤102,判断固态硬盘的工作电压是否低于设定的主电源阈值电压,如果主电源输出电压高于设定的阈值电压,则执行步骤103,否则执行步骤105;
步骤103,主电源工作电压正常,主电源与固态硬盘之间形成输出通路,同时,控制内置静态电源和外置备用电源的输出通路为关闭状态,执行步骤104;
步骤104,由主电源为固态硬盘供电;
步骤105,继续判断内置静态电源的输出电压是否低于其设定的阈值电压,若内置静态电源的输出电压高于其设定的阈值电压,则执行步骤106,否则执行步骤109;
步骤106,主电源输出电压低于设定的阈值电压,而内置静态电源的电压高于设定的阈值电压,则控制内置静态电源的输出通路为导通状态,并关闭外置备用电源的输出通路,执行步骤107;
步骤107,主电源正常关机,由内置静态电源给固态硬盘供电,执行步骤108;
步骤108,内置静态电源供电延时设定的基准延时时间后,自动关断,以节省电能;
步骤109,主电源输出电压低于设定的阈值电压,且内置静态电源输出电压也低于其设定的阈值电压,控制外置备用电源为导通状态,并且关闭内置静态电源的输出通路,执行步骤110;
步骤110,主电源为异常掉电,由外置备用电源给固态硬盘供电,并执行步骤111;
步骤111,控制外置备用电源的供电延时时间,若内置静态电源在持续供电第一延时时间后转换为由外置备用电源供电,则外置备用电源供电第二延时时间后,自动关断备用电源,以节省电能,所述的第一延时时间与第二延时时间之和等于所述的基准延时时间。
本发明实施例中,基准延时时间可调。较佳地,基准延时时间可设定在2s~10s范围内。
上述为本发明固态硬盘掉电?;し椒ǖ挠呕凳├?,根据上述方法,本发明还提供一种固态硬盘掉电?;ぷ爸?,图2为本实施例的固态硬盘掉电?;ぷ爸玫慕峁故疽馔?。其主要包括电源监控???0、电源切换???1和延时关断???2,下面将对每个功能??榻邢晗杆得鳎?/p>
电源监控???0连接在主电源10以及内置静态电源30的输出端,其主要用于判断主电源10和内置静态电源30的输出电压是否低于预先设定的能使固态硬盘50正常工作的阈值电压。如果检测到主电源10和内置静态电源30的输出电压低于预先设定的阈值电压,则确定固态硬盘为异常掉电;如果主电源10输出电压低于预先设定的阈值电压,而内置静态电源30的输出电压高于预先设定电压,则确定固态硬盘正常关机,外置备用电源40无需进行掉电?;?;如果检测到主电源10的输出电压高于预先设置的阈值电压,则确定主电源恢复供电。
因此,电源监控???0能够发送用于控制主电源10、内置静态电源30、外置备用电源40打开与关闭的控制信号。
所述的控制信号由电源切换???1接收,本发明电源切换???1连接在主电源10、内置静态电源30、外置备用电源40与固态硬盘50之间,当电源监控???0检测到主电源10异常掉电,电源切换???1接收控制信号,切换至由外置备用电源40为固态硬盘50供电,即在外置备用电源40与固态硬盘50之间形成通路,同时,主电源10与固态硬盘50以及内置静态电源30与固态硬盘50之间为断路;当电源监控???0检测到主电源10正常关机,电源切换???1接收控制信号,切换至由内置静态电源30为固态硬盘50供电,即在内置静态电源30与固态硬盘50之间形成通路,同时,在主电源10与固态硬盘50以及外置备用电源40与固态硬盘之间为断路;当电源监控???0检测到主电源恢复供电时,电源切换???1再次切换成主电源10与固态硬盘50之间形成通路,由主电源10继续为固态硬盘供电。
所述的延时关断???2用于在主电源正常关机和异常掉电后,使得内置静态电源30和外置备用电源40为固态硬盘50供电在预先设置的时间后自动关断,以节省内置静态电源和外置备用电源的电能。
本实施例中,在主电源10与固态硬盘50之间、内置静态电源30与固态硬盘50之间、外置备用电源40与固态硬盘50之间还分别设置有防倒灌???0,所述的防倒灌???0用于在主电源、内置静态电源、外置备用电源中一种为供电电源时,防止电流倒灌入其他电源中。
下面将对图2所示的掉电?;ぷ爸霉ぷ鞴探兴得鳎?/p>
本实施例固态硬盘掉电?;ぷ爸檬紫仍ど枰桓龉烫才棠芄徽9ぷ鞯闹鞯缭淬兄档缪购湍谥镁蔡缭淬兄档缪?,主电源10输出电压和内置静态电源30输出电压同时受到电源监控???0的监视,电源监控???0输出的信号包括主电源正??氐纪ㄐ藕?、主电源异常信号;内置静态电源正??氐纪ㄐ藕?、内置静态电源异常导通信号。当主电源10输出电压高于预先设定的阈值电压时,电源监控???0发送主电源正??氐纪ㄐ藕?,电源切换???1打开主电源与固态硬盘50之间的通路由主电源给固态硬盘供电,关闭内置静态电源30与固态硬盘50以及外置备用电源与固态硬盘50之间的通路,同时,启动内置静态电源防倒灌??楹屯庵帽赣玫缭捶赖构嗄??0,防止主电源的电流倒灌入内置静态电源和备用电源。
当主电源正常关机时,电源监控???0检测到主电源输出电压低于预先设定的电压阈值,内置静态电源30的输出电压高于预先设定的电压阈值,电源监控???0发送主电源异常信号、内置静态电源正??氐纪ㄐ藕?,电源切换???1打开内置静态电源30与固态硬盘50之间的通路由内置静态电源给固态硬盘供电,并关闭主电源10与固态硬盘50以及外置备用电源40与固态硬盘50之间的通路,同时,启动主电源防倒灌??楹屯庵帽赣玫缭茨??0,防止内置静态电源的电流倒灌入主电源和备用电源。正常关机时,外置备用电源的电能处于静态,备用电源不消耗任何的电能。
当主电源异常掉电时,电源监控???0将检测到主电源的电压低于预先设定的电压阈值,且内置静态电源的输出电压低于预先设定的电压阈值,电源监控???0发送内置静态电源异??氐纪ㄐ藕?,电源切换???1打开外置备用电源40与固态硬盘50之间的通路由外置备用电源给固态硬盘供电,并关闭主电源10与固态硬盘50以及内置静态电源30与固态硬盘50之间的通路由外置备用电源给固态硬盘供电,同时,启动主电源防倒灌??楹湍谥镁蔡缭捶赖构嗄??0,防止备用电源的电流倒灌入主电源和内置静态电源。
当主电源恢复时,电源监控???0检测到主电源输出电压高于预先设定的阈值电压,电源监控???0发送主电源正??氐纪ㄐ藕?,电源切换???1导通主电源与固态硬盘之间的通路由主电源给固态硬盘供电,同时防止主电源的电流倒灌入内置电源和外置备用电源。
图3给出了本发明外置备用电源的原理图,其主要由超级电容C1与一锂电池B1并联,静态时,锂电池B1给超级电容C1充电,直至超级电容C1充满电;备用电源放电时,超级电容C1以大电流给负载放电,超级电容C1能够瞬间输出大电流。备用电源为内阻很小的电池,较佳地,电池内阻小于50毫欧。
本实施例还设置有备用电源检测???0,备用电源检测???0用于检测备用电源的电压,并通过设置阈值电压进行告警提示。
本实施例掉电?;ぷ爸檬迪旨虻?,成本低廉,节能效果明显,同时保证了在固态硬盘异常掉电时,正在读写的数据不会丢失。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了更详细的说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的?;し段?,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的?;し段е?。