一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及云服务器供电领域，具体涉及一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法。
【背景技术】
[0002]伴随着互联网的快速发展，云计算技术的不断兴起，网上业务量不断增加。对机房服务器的数据处理能力、存储容量都提出了更高的要求。一般的大型数据中心机房，寸土寸金。不论是机房租用还是自建机房，租金和造价都十分昂贵。为了节省占地面积，充分利用空间，高密度部署的RACK机柜产品应运而生。这类产品一般具有，集中供电、集中散热、集中管理这三大特点。为了尽可能在单位空间上，提升服务器节点的数据处理能力及存储容量，在机柜内一般根据实际应用的情况部署:服务器节点20或32个，每个节点以IU托盘的形式，从机柜内抽拔，方便运维。
[0003]高密度rack机柜服务器系统，一般由许多服务器节点组成，每个节点一般由节点托盘、主板、硬盘、电源板这四部分组成。通常，RACK机柜内节点的主板和硬盘都固定在IU托盘内，目前的节点按照I节点8硬盘的配置，部署在IU的机箱托盘内。由于在IU的托盘内，部署有主板、硬盘和电源板；主板和硬盘均在电源板上取电，在实际调试的过程中，当节点上部署的硬盘数量过多时，会遇到:当节点开机的瞬间，电源板上给硬盘供电的+12V和+5V都会出现因瞬间浪涌电流过大的现象。当给硬盘供电的+12V出现大的浪涌电流，若节点频繁出现开机动作，会对硬盘的马达造成损伤；当给硬盘供电的+5V出现过大的浪涌电流，+5V供电线路触发OCP (Over Current Protect1n过流保护)，最终会导致系统宕机。
[0004]如图1所示，为RACK机柜服务器系统中，单节点的结构示意图。节点支持8块3.5英寸硬盘，节点的上部通过两个取电端子在12V busbar (母线)取电，电源板上集成有热拔插保护线路，实现节点整体热拔插；电源转接板实现给硬盘12V和5V的供电及主板供电:给主板供电P12V，给硬盘供电P12V_EDD和P5V_HDD。电源板与电源转接板通过供电转接线互联在一起。
[0005]如图2所示，为改进前的硬盘供电结构图。硬盘所用的P12V_HDD和P5V_HDD通过负载开关线路来控制。当节点开机时，由于控制负载开关的信号PSON没做处理直接驱动负载开关管，开关管迅速打开，使得开机瞬间，硬盘供电的P12V_HDD和P5V_HDD会产生很大的浪涌电流，瞬时大电流会导致硬盘使用寿命降低，甚至硬盘损坏的问题。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是:为克服该问题，本文提出一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，用来抑制开机瞬间的大电流，防止系统出现宕机。
[0007]本发明所采用的技术方案为:
一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，首先通过开机信号控制热拔插芯片线路工作，然后利用热拔插芯片的软启动功能，使得芯片产生驱动信号来缓慢打开供电链路上的负载开关管，从而减小负载开关管打开过程中所产生浪涌电流，保护硬盘设备。
[0008]当热拔插线路加电后，热拔插芯片通过ENABLE信号来使能，热拔插芯片开始工作，并进行软启动动作；同时热拔插芯片输出驱动信号，该信号由低电平缓慢爬升到高电平，控制负载开关管缓慢打开。
[0009]所述热拔插芯片一端接使能信号(PSON信号)，一端连接VDD，一端输出驱动信号GATE控制负载开关管，一端通过串联一个Css的电容接地。
[0010]通过调节Css的电容容值调整驱动信号GATE的爬升时间。
[0011]Css的容值大小依据负载开关管的SOA(S卩:safe operating area，安全工作区域)曲线来设定。
[0012]本发明有益效果:本发明方法经过软启动调节后的热拔插线路，能输出驱动信号，控制负载开关管缓慢打开，从而减小负载开关管导通时的瞬时大电流。
【附图说明】
[0013]图1为RACK机柜系统单节点示意图；
图2为改进前的硬盘供电结构图；
图3为改进后的硬盘供电结构示意图；
图4为热拔插芯片控制负载开关管的原理示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面根据说明书附图，结合具体实施例，对本发明进一步说明:
一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，首先通过开机信号控制热拔插芯片线路工作，然后利用热拔插芯片的软启动功能，使得芯片产生驱动信号来缓慢打开供电链路上的负载开关管，从而减小负载开关管打开过程中所产生浪涌电流，保护硬盘设备。
[0015]当热拔插线路加电后，热拔插芯片通过ENABLE信号来使能，热拔插芯片开始工作，并进行软启动动作；同时热拔插芯片输出驱动信号，该信号由低电平缓慢爬升到高电平，控制负载开关管缓慢打开。
[0016]如图4所示，所述热拔插芯片一端接使能信号(PS0N信号)，一端连接VDD，一端输出驱动信号GATE控制负载开关管，一端通过串联一个Css的电容接地。
[0017]通过调节Css的电容容值调整驱动信号GATE的爬升时间。
[0018]Css的容值大小依据负载开关管的S0A(S卩:safe operating area，安全工作区域)曲线来设定。
[0019]如图3所示，通过控制信号PSON来控制VR:P12V转P5V线路工作，由于VR线路具有软启动功能。从而，通过控制信号PSON来使能VR芯片，保证开机瞬间P5V_HDD的浪涌电流大幅度降低；
同时，在给硬盘供电的P12V_HDD线路上，通过单独增加一颗热拔插芯片，利用控制信号PSON来使能该芯片，然后芯片会产生一缓慢爬升的驱动信号，来缓慢打开负载开关管。从而，保证开机瞬间P12V_HDD的浪涌电流大幅降低。
[0020]实现步骤具体如下:
I)、按照图3的结构图，在电源转接板原理图中，添加P12V/P5V_HDD电压转换线路，并将开机触发信号PSON来作为该VR芯片的使能控制信号；以实现硬盘P5V_HDD的供电；
2)、在I)线路基础上，添加P12V切换P12V_HDD线路。具体是在电源转接板原理图中，增加热拔插芯片(如:ISL6115)控制开关线路，使用I)中的PSON开机触发信号来使能热拔插芯片以实现硬盘P12V_HDD电压的切换，为硬盘供电12V ；
3)、通过1)、2)，即可完成硬盘12V和5V的供电设计，保证在开机瞬间，硬盘12V和5V的浪涌电流得到极大的抑制，从而达到保护硬盘设备的目的。
[0021]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，其特征在于:首先通过开机信号控制热拔插芯片线路工作，然后利用热拔插芯片的软启动功能，使得芯片产生驱动信号来缓慢打开供电链路上的负载开关管。
2.根据权利要求1所述的一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，其特征在于:所述热拔插芯片一端接使能信号，一端连接VDD，一端输出驱动信号GATE控制负载开关管，一端通过串联一个Css的电容接地。
3.根据权利要求2所述的一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，其特征在于:通过调节Css的电容容值调整驱动信号GATE的爬升时间。
4.根据权利要求3所述的一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，其特征在于:Css的容值大小依据负载开关管的SOA曲线来设定。
【专利摘要】本发明公开了一种利用芯片软启动来抑制硬盘浪涌电流的设计方法，首先通过开机信号控制热拔插芯片线路工作，然后利用热拔插芯片的软启动功能，使得芯片产生驱动信号来缓慢打开供电链路上的负载开关管。本发明方法经过软启动调节后的热拔插线路，能输出驱动信号，控制负载开关管缓慢打开，从而减小负载开关管导通时的瞬时大电流。
【IPC分类】G06F1-26
【公开号】CN104598003
【申请号】CN201510015387
【发明人】罗嗣恒
【申请人】浪潮电子信息产业股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年1月13日