专利名称：供电电路与供电方法
技术领域：
本发明涉及固态存储设备(Solid Storage Device, SSD),更具体地,本发明涉及用于存储设备的供电电路以及供电方法。
背景技术：
计算机外围设备通过各种接ロ连接到计算机。大多数情况下计算机接ロ不仅在计算机和外围设备之间提供数据通道，还将计算机的电カ提供给外围设备。因而，在计算机断电的情况下，连接到该计算机的外围设备也将失去电カ供应。中国专利文献CN101710252B中公开了避免意外断电时存储设备的缓冲存储器中的数据丢失的方案。其中，在存储设备中提供备用电源，当发生意外断电时，由备用电源向存储设备提供临时的电能，用于将缓冲存储器(Cache)中的数据转存到闪存中。在美国专 利文献US8031551B2公开了用电容作为存储设备的备用电源的方案，并在运行时检测电容的性能，在检测到电容容量过低时，对电容进行充电。中国专利文献CN101483480A中公开了检测主板电压不存在时，产生报警信号以指示电源掉电。以及在中国专利文献CN101467212A中公开了基于电カ来源的不同，存储设备选择不同的工作模式。如图I所示，存储器装置200包括电源接ロ 230、240，电源接ロ230连接到诸如电池的电源130，而电源接ロ 240连接到诸如计算机的电源140。当确定电路220确定通过电源230接收功率吋，电源130的电カ是易于耗尽的，因而确定电路220指示“与非”(NAND)快闪存储器210以低功率模式工作。
发明内容
然而，计算机或者类似的信息处理设备的电源或供电电路在断电后，或者计算机向外围设备指示掉电事件后，其向外围设备提供的电カ并非立刻完全停止。由于电源或主板等电路中诸如电容的储能元件的存在，在掉电后，储能元件中的电能将向外释放。然而，在现有技术中，这部分能量将被忽略。通过本发明的技术方案，将使得外围设备能够在检测到计算机掉电后，充分利用计算机或类似的信息处理设备中的剰余电路，井延长外围设备的工作时间。根据本发明的第一实施例，提供了ー种供电电路，所述供电电路耦合到电源，用于向负载提供电路，所述供电电路包括第一开关、控制电路以及第一二极管所述第一开关的输入端耦合到所述电源，所述第一开关的输出端耦合到所述负载；所述控制电路耦合到所述第一开关的控制端，并用于确定所述电源的状态；所述第一ニ极管(114)的阳极耦合到所述电源，所述第一ニ极管(114)的阴极耦合到所述负载；当所述控制电路确定所述电源处于掉电状态时，向所述第一开关的控制端施加控制信号，以断开所述第一开关。
在根据本发明的第一实施例中，还包括备用电源，所述备用电源的第一端耦合到所述负载。在根据本发明的第一实施例中，所述备用电源的第二端耦合到地。在根据本发明的第一实施例中，所述控制电路检测到所述电源的输出电压低于第一阈值，以确定所述电源处于掉电状态。在根据本发明的第一实施例中，所述控制电路接收到指示电源掉电的消息吋，确定所述电源处于掉电状态。在根据本发明的第一实施例中，所述控制电路检测到所述电源的输出电压不低于第一阈值，以确定所述电源非处于掉电状态。在根据本发明的第一实施例中，其中所述控制电路是ORing控制器，并且所述 ORing控制器还耦合到所述第一开关的输出端。在根据本发明的第一实施例中，其中当所述控制电路确定所述电源非处于掉电状态时，向所述第一开关施加控制信号，以闭合所述第一开关，以及所述第一开关闭合时的导通电阻小于所述第一ニ极管(114)的导通电阻。在根据本发明的第一实施例中，还包括第二ニ极管(120)，所述第二ニ极管(120)的阳极耦合到所述电源，所述第二ニ极管(120)的阴极耦合到所述负载，所述第一开关闭合时的导通电阻小于所述第二ニ极管(120)的导通电阻。在根据本发明的第三实施例中，还包括第二开关(122)，所述第二开关(122)的输入端耦合到所述备用电源的第一端，所述第二开关(122)的输出端耦合到所述负载，所述第二开关(122)的控制端耦合到所述控制电路，当所述控制电路确定所述电源处于掉电状态时，所述控制电路还向所述第二开关(122)的控制端施加控制信号，以闭合所述第二开关(122)。根据本发明的第二实施例，提供了一种供电方法，用于将来自电源的电カ提供给负载，包括，确定所述电源的状态，当所述电源非处于掉电状态时，闭合第一开关，使通过所述第一开关向所述负载提供来自所述电源的电カ；当所述电源处于掉电状态时，断开所述第一开关，并通过第一ニ极管向所述负载提供来自所述电源的电カ。在根据本发明的第二实施例中，当所述电源的输出电压不低于第一阈值时，确定所述电源非处于掉电状态。在根据本发明的第二实施例中，当所述电源的输出电压低于第一阈值时，确定所述电源处于掉电状态。在根据本发明的第二实施例中，当接收到指示掉电的消息时，确定所述电源处于掉电状态。在根据本发明的第二实施例中，还包括当所述电源处于掉电状态时，通过备用电源向所述负载提供电力。在根据本发明的第二实施例中，当所述电源非处于掉电状态时，利用所述电源的电カ给备用电源充电。
在根据本发明的第二实施例中，当所述电源处于掉电状态时，还通过第二ニ极管向所述负载提供来自所述电源的电力，所述第二ニ极管的阳极耦合到所述电源，所述第ニニ极管的阴极耦合到所述负载。在根据本发明的第二实施例中，当所述电源非处于掉电状态时，断开第二开关，所述第二开关的输入端耦合到第一ニ极管的阴极，所述第二开关的输出端耦合到所述负载，当所述电源处于掉电状态吋，闭合所述第二开关。在根据本发明的第二实施例中，其中所述第一ニ极管和/或 所述第二ニ极管的导通电阻大于所述第一开关闭合时的导通电阻。
当连同附图阅读时，通过參考后面对示出性的实施例的详细描述，将最佳地理解本发明以及优选的使用模式和其进ー步的目的和优点，其中附图包括图I是现有技术中的存储装置的框图；图2是根据本发明的第一实施例的外围设备的供电电路的原理图；图3是根据本发明的第二实施例的外围设备的供电电路的原理图；图4是根据本发明的第三实施例的外围设备的供电电路的原理图；以及图5A、5B、5C、ro和5E分别示出了本发明的供电电路中的控制电路的实施例。
具体实施例方式图2是根据本发明的第一实施例的外围设备的供电电路的原理图。如图2所示的实施例包括主机100以及同主机100相耦合的存储设备110。主机100同存储设备110之间可通过多种方式相耦合，耦合方式包括但不限于通过例如SATA、IDE、USB、PCIE、SCSI、以太网、光纤通道、无线通信网络等连接主机100与存储设备110。主机100可以是能够通过上述方式同存储设备相通信的信息处理设备，例如，个人计算机、平板电脑、服务器、便携式计算机、网络交換机、路由器、蜂窝电话、个人数字助理等。所属领域技术人员将意识到，其他类型的外围设备，诸如网络适配器、图形适配器等也可采用本发明所提供的供电电路。主机100包括电源102，用于向主机中的各个电子部件及连接到主机100的存储设备110提供电力。在主机100的电源、主板等电子部件中，还包括诸如电容104的储能元件。在主机100的储能元件可以有ー个或多个，这里为了清楚地目的，而展示为电容104。电容104耦合在电源102的输出端和地之间。存储设备110的供电电路从主机中接收电力，并供给负载180。在存储设备110中，负载180可以是闪存存储器以及存储器控制电路。存储设备110的供电电路包括电容112、ニ极管114、N沟道MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)116以及控制电路118。ニ极管114的阳极耦合到电源102的输出端，ニ极管114的阴极耦合到电容112的一端，电容112的另一端耦合到地。电容112作为存储设备110的备用电源，用于向存储设备110的负载180提供应急电力。ニ极管114和电容112形成了向负载180供电的供电通路123。N沟道M0SFET116的源极耦合到电源102的输出端，N沟道M0SFET116的漏极耦合到负载180，用于向负载180提供电力。控制电路118耦合到N沟道M0SFET116的栅极，用于控制N沟道M0SFET116的闭合或断开。N沟道M0SFET116作为ー开关而工作，并形成了向负载180供电的供电通路121。例如，N沟道M0SFET116的源极作为开关的输入端，而N沟道M0SFET116的漏极作为开关的输出端，而N沟道M0SFET116的栅极作为控制端用于控制开关的闭合与断开。所属领域技术人员将意识到，可以采用其他形式的开关以形成供电通路121，其他形式的开关包括但不限于诸如三级管的PN结形态的开关，也可以诸如继电器的机械式开关。控制电路118基于电源102的输出电压，而对N沟道MOSFET116的闭合或断开进行控制。在电源102正常工作时，其输出电压大于或等于预定电压。控制电路118检测电源102的输出电压，在所检测的输出电压大于或等于预定电压时，控制电路118向N沟道MOSFET116输出控制信号，以使N沟道MOSFET116闭合。在此情况下，来自主机100的电源102的电カ通过N沟道MOSFET116被施加给负载180。在优选的实施例中，选取ニ极管114，使得其导通电阻大于N沟道MOSFET116的导通电阻，从而在电源102正常工作时，电カ通过供电通路121被提供给负载180，而不是通过供电通路123被提供给负载180。显然，也可以选择N沟道MOSFET116，使其导通电阻大于ニ极管114的导通电阻；或者协同考虑ニ极管114和N沟道MOSFET116的选取，以使得N沟道M0SFET116的导通电阻小于ニ极管114的导通电阻。所属领域技术人员还将意识到，ニ极管114和N沟道M0SFET116可以同时导通，从而同时通过供电通路121、123向负载180提供电力。 在掉电时，由于电容104的存在，电源102输出的电压逐渐下降。当电源102的输出电压下降到预定电压之下时，其意味着主机100掉电，电源102将无法继续有效地为存储设备110提供电力。控制电路118基于对电源102的输出电压小于预定电压的检测，向N沟道M0SFET116输出控制信号，以断开N沟道M0SFET116。虽然此时电源102的输出电压小于预定电压，但其能够使得ニ极管114导通，从而存储在电容104中的电カ可通过供电通路123被提供给负载180。而此吋，电容112也向负载180提供电力，并可以稳定供电通路123上的电压。在另ー个实施例中，主机100在发生掉电时，或者主机100将停止向存储设备110提供电カ时(例如，由于休眠)，主机100将向存储设备110发出消息以指示掉电事件的发生。控制电路118可基于对来自主机100的掉电事件的接收和识别，而向N沟道M0SFET116输出控制信号，以断开N沟道M0SFET116。所属领域技术人员将意识到，电源102还可以为电容112充电。在一个实施例中，对电容112的充电通过ニ极管114进行，而随着电容112中电量的増加，ニ极管114阴极的电压升高，当ニ极管114两端的电压差小于其开启电压吋，ニ极管114截止。也可以通过N沟道M0SFET116，以向电容112充电。所属领域技术人员也将意识到，可使用多种形态的电池、可充电电池替代电容112，或者与电容112—同使用而作为存储设备110的备用电源。以及在根据本发明的实施例中，还可以不提供电容112，而仅由电源102向存储设备110提供电力。图3是根据本发明的第二实施例的外围设备的供电电路的原理图。图3所提供的供电电路同图2中展示的供电电路相类似。不同之处在于，图3中还包括ニ极管120。ニ极管120的导通电阻大于N沟道M0SFET116的导通电阻，因而，在电源102正常供电时，控制电路118控制作为开关的N沟道M0SFET116闭合，从而来自电源102的电カ通过N沟道MOSFET116被提供给负载180。而在控制电路118通过检测供电通路121上来自电源102的电压而确定电源102掉电时，输出控制信号使得N沟道M0SFET116断开，而供电通路121的来自电源102的输出电压可使得ニ极管120导通，从而使得电源102的电カ通过ニ极管120被提供给负载180。在另ー个实施例中，主机100在发生掉电时，或者主机100将停止向存储设备110提供电カ时(例如，由于休眠)，主机100将向存储设备110发出消息以指示掉电事件的发生。控制电路118可基于对来自主机100的掉电事件的接收和识别，而向N沟道MOSFET116输出控制信号，以断开N沟道MOSFET116。图4是根据本发明的第三实施例的外围设备的供电电路的原理图。图4所提供的供电电路同图3中展示的供电电路相类似。不同之处在于，图4中还包括N沟道M0SFET122。控制电路118通过检测供电通路121的来自电源102的输出电压而确定电源102正常供电时，控制电路118使作为开关的N沟道MOSFET116闭合，并输出控制信号，使作为开关的N沟道M0SFET122断开，从而来自电源102的电カ通过N沟道M0SFET116被提供给负载180。而在控制电路118通过检测供电通路121的来自电源102的输出电压而确定电源102掉电时，输出控制信号使得N沟道M0SFET116断开，并输出控制信号使得作为开关的N沟道M0SFET122闭合。从而使得电源102的电カ可通过ニ极管114和作为开关的N沟道M0SFET122被提供给负载180，以及来自电容112的电カ也可通过N沟道M0SFET122被提供给负载180。以及 来自电源102的电カ也可通过ニ极管120被提供给负载180。所属领域技术人员还将意识至IJ，在如图4所提供的供电电路中，也可以不使用ニ极管120。可以采用其他形式的开关以替代N沟道M0SFET122，其他形式的开关包括但不限于诸如P沟道M0SFET、三级管、其他PN结形态的开关，也可以是诸如继电器的机械式开关。图5A、5B、5C、ro和5E分别示出了本发明的供电电路中的控制电路的实施例。參看图5A，其控制电路118包括ADC (模拟-数字转换器)401和数字比较器403。ADC401将供电通路121的来自电源102的输出电压进行模数转换，得到指示电源102的输出电压的数字值。数字比较器403将ADC401输出的数字值与预定数字值相比较。在ADC401输出的数字值大于或等于预定数字值时，数字比较器403输出控制信号以闭合N沟道M0SFET116 ;而在ADC401输出的数字值小于预定数字值时，数字比较器403输出控制信号以断开N沟道M0SFET116。基于类似的原理，比较器403还可以向图4中的N沟道MOSFET122提供控制信号。參看图5B，其提供了根据本发明的另ー实施例的控制电路118。图5B中的控制电路118包括比较器413。比较器413是模拟比较器，并从供电通路121上接收来自电源102的输出电压以及參考电压415，參考电压415指示电源102正常工作时的输出电压。当电源102的输出电压大于或等于參考电压415时，比较器413向N沟道M0SFET116输出控制信号，以闭合N沟道M0SFET116。而当电源102的输出电压小于參考电压415时，比较器413向N沟道M0SFET116输出控制信号，以断开N沟道M0SFET116。基于类似的原理，比较器413还可以向图4中的N沟道MOSFET122提供控制信号。參看图5C，其提供了根据本发明的另ー实施例的控制电路118。电源102的输出电压可能具有较高的电压值，而在存储设备110上提供具有较高电压值的參考电压可能是不方便的。图5C中的控制电路118包括比较器423以及由电阻器428、429所组成的分压电路。电阻器428、429串联，电阻器429的一端耦合到供电通路121以接收来自电源102的输出电压，电阻器429的另一端耦合到电阻器428的一端，而电阻器428的另一段耦合到參考电位(例如地)。电阻器428、429互相f禹合的一端提供对电源102的输出电压的分压输出，将该分压输出耦合到比较器423，比较器423的另ー输入端接收參考电压425。当电源102正常工作吋，该分压输出大于或等于參考电压425，比较器423向N沟道MOSFET116输出控制信号，以闭合N沟道MOSFET116。而当电源102掉电时，该分压输出小于參考电压425，比较器423向N沟道MOSFET116输出控制信号，以断开N沟道MOSFET116。基于类似的原理，比较器423还可以向图4中的N沟道MOSFET122提供控制信号。參看图5D，其提供了根据本发明的另ー实施例的控制电路118。图中，控制电路118包括ORing控制器433。ORing控制器433的输入端耦合到供电通路121上的电源102的输出端以及N沟道M0SFET116的输出端(漏极)435。ORing控制器433的输出端耦合到N沟道M0SFET116的栅极，以控制N沟道M0SFET116的闭合与断开。当供电通路121上的电源102的输出端的电压与N沟道M0SFET116的输出端435的电压之间的差值大于或等于预定值时，ORing控制器433控制N沟道M0SFET116的输出端闭合，而当供电通路121上的电源102的输出端的电压与N沟道M0SFET116的输出端435的电压之间的差值小于预定值时，ORing控制器433控制N沟道M0SFET116的输出端断开。ORing控制器433可以是来自德州仪器公司的型号为TPS2419的ORing控制器。基于类似的原理，ORing控制器433还 可以向图4中的N沟道MOSFET122提供控制信号。參看图5E，其提供了根据本发明的另ー实施例的控制电路118。图5E中，控制电路118包括控制器443，其接收并识别主机发出的指示掉电的消息。在未接收到指示掉电的消息时，控制器443向N沟道M0SFET116提供控制信号，以指示N沟道M0SFET116闭合，而在接收到指示掉电的消息后，控制器443向N沟道M0SFET116提供控制信号，以指示N沟道M0SFET116断开。控制器443可以实现于存储设备110用于与主机100通信的接ロ控制器中。基于接ロ类型的不同，接ロ控制器可以SATA (Serial Advanced TechnologyAttachment,串行高级技术附件)控制器、USB (Universal Serial Bus,通用串行总线)控制器、PCI (Peripheral Component Interconnect,外围组件互连)控制器、PCIE (PeripheralComponent Interconnect Express,快速外围组件互连)控制器、SCSI (Small ComputerSystem Interface,小型计算机系统接 ロ)控制器、IDE( Integrated Drive Electronics,集成驱动器电子)控制器等。基于类似的原理，控制器443还可以向图4中的N沟道M0SFET122提供控制信号。已经为了示出和描述的目的而展现了对本发明的描述，并且不旨在以所公开的形式穷尽或限制本发明。对所属领域技术人员，许多调整和变化是显而易见的。
权利要求
1.ー种供电电路，所述供电电路耦合到电源，用于向负载提供电路，所述供电电路包括第一开关、控制电路以及第一二极管 所述第一开关的输入端耦合到所述电源，所述第一开关的输出端耦合到所述负载；所述控制电路耦合到所述第一开关的控制端，并用于确定所述电源的状态； 所述第一ニ极管(114)的阳极耦合到所述电源，所述第一ニ极管(114)的阴极耦合到所述负载； 当所述控制电路确定所述电源处于掉电状态时，向所述第一开关的控制端施加控制信号，以断开所述第一开关。
2.根据权利要求I所述的供电电路，其中当所述控制电路确定所述电源非处于掉电状态时，向所述第一开关施加控制信号，以闭合所述第一开关，以及所述第一开关闭合时的导通电阻小于所述第一ニ极管(114)的导通电阻。
3.根据权利要求I或2所述的供电电路，还包括第二ニ极管(120)和备用电源，所述第ニニ极管(120)的阳极耦合到所述电源，所述第二ニ极管(120)的阴极耦合到所述负载，所述第一开关闭合时的导通电阻小于所述第二ニ极管(120)的导通电阻； 所述备用电源的第一端耦合到所述负载。
4.根据权利要求1-3之一所述的供电电路，还包括第二开关(122)，所述第二开关(122)的输入端耦合到所述备用电源的第一端，所述第二开关(122)的输出端耦合到所述负载，所述第二开关(122 )的控制端耦合到所述控制电路，当所述控制电路断开所述第一开关时，所述控制电路还向所述第二开关(122)的控制端施加控制信号，以闭合所述第二开关(122)。
5.根据权利要求I所述的供电电路，其中所述控制电路检测到所述电源的输出电压低于第一阈值时，确定所述电源处于掉电状态。
6.一种供电方法，用于将来自电源的电カ提供给负载，包括， 确定所述电源的状态， 当所述电源非处于掉电状态时，闭合第一开关，使通过所述第一开关向所述负载提供来自所述电源的电カ； 当所述电源处于掉电状态时，断开所述第一开关，并通过第一ニ极管向所述负载提供来自所述电源的电力。
7.根据权利要求6所述的供电方法，还包括当所述电源处于掉电状态时，通过备用电源向所述负载提供电力。
8.根据权利要求6、7所述的供电方法，当所述电源处于掉电状态吋，还通过第二ニ极管向所述负载提供来自所述电源的电力，所述第二ニ极管的阳极耦合到所述电源，所述第ニニ极管的阴极耦合到所述负载。
9.根据权利要求6-8之一所述的供电方法，当所述电源非处于掉电状态时，断开第二开关，所述第二开关的输入端耦合到第一ニ极管的阴极，所述第二开关的输出端耦合到所述负载，当所述电源处于掉电状态吋，闭合所述第二开关。
10.根据权利要求6-9之一所述的供电方法，其中所述第一ニ极管和/或所述第二ニ极管的导通电阻大于所述第一开关闭合时的导通电阻。
全文摘要
提供了一种供电电路与供电方法。所述供电电路耦合到电源，用于向负载提供电路，所述供电电路包括第一开关、控制电路、第一二极管以及备用电源所述第一开关的输入端耦合到所述电源，所述第一开关的输出端耦合到所述负载；所述控制电路耦合到所述第一开关的控制端，并用于确定所述电源的状态；所述第一二极管(114)的阳极耦合到所述电源，所述第一二极管(114)的阴极耦合到所述备用电源的第一端；所述备用电源的第一端还耦合到所述负载；当所述控制电路确定所述电源处于掉电状态时，向所述第一开关的控制端施加控制信号，以断开所述第一开关。
文档编号G11C5/14GK102831920SQ201210258780
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月22日 优先权日2012年7月22日
发明者倪勇 申请人:北京忆恒创源科技有限公司