备用电源供电时间检测装置的制造方法
专利名称:备用电源供电时间检测装置的制造方法
【专利摘要】提供了备用电源供电时间检测装置，包括开关、控制器，所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到负载，响应于所述控制器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电；所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用电源充电；所述备用电源耦合到所述负载；所述控制器还耦合到所述备用电源的输出端，以获取于所述备用电源的输出电压；所述控制器还包括计时器，用于记录获取所述备用电源的输出电压的时刻；所述控制器根据所述时刻与所述备用电源的输出电压计算所述备用电源的供电时间。
【专利说明】
备用电源供电时间检测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及存储设备，更具体地，涉及对存储设备的备用电源供电时间的在 线检测。
【背景技术】
[0002] 计算机外围设备通过各种接口连接到计算机。大多数情况下计算机接口不仅在计 算机和外围设备之间提供数据通道，还将计算机的电力提供给外围设备。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力供应。
[0003] 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CN102831920B中公开了在 计算机断电后，利用计算机中的电容性组件存储的电力来为存储设备供电的方案。
[0004] 参看图1，示出了现有技术中的技术方案，包括主机100以及同主机100相耦合的存 储设备110。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1〇〇的电源、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的储能元件可以有一个或多个，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。
[0005] 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可以是闪存存储器和/或存储器控制电路。存储设备110的供电电路包括电容112、 二极管114、N沟道M0SFET(金属氧化物半导体场效应晶体管）116以及控制电路118。二极管 114的阳极耦合到电源102的输出端，二极管114的阴极耦合到电容112的一端，并通过电压 转换器130耦合到负载180。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，用于通过电压转换器130向存储设备110的负载180提供应急电力。二极管114、电容112 以及电压转换器130形成了向负载180供电的供电通路123。
[0006] N沟道M0SFET 116的源极耦合到电源102的输出端，N沟道M0SFET 116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M0SFET 116的栅极，用于控 制N沟道M0SFET 116的闭合或断开。N沟道M0SFET 116作为一开关而工作，并形成了向负载 180供电的供电通路121。例如，N沟道M0SFET 116的源极作为开关的输入端，而N沟道M0SFET 116的漏极作为开关的输出端，而N沟道M0SFET 116的栅极作为控制端用于控制开关的闭合 与断开。控制电路118基于电源102的输出电压，而对N沟道M0SFET 116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M0SFET 116 输出控制信号，以使N沟道M0SFET 116闭合。在此情况下，来自主机100的电源102的电力通 过N沟道M0SFET 116被施加给负载180。
[0007] 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1〇〇掉电，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 M0SFET 116输出控制信号，以断开N沟道M0SFET 116。虽然此时电源102的输出电压小于预 定电压，但其能够使得二极管114导通，从而存储在电容104中的电力可经由电压转换器130 通过供电通路123被提供给负载180。而此时，电容112也向负载180提供电力。电压转换器 130可用于稳定供电通路123上的电压。 【实用新型内容】
[0008] 为保证可靠性，需要在存储设备工作期间检测备用电源的工作状态。并且在检测 备用电源时，会令备用电源放电，此时电源的冗余度由正常工作时的2余度降为单电源供 电，因为要确保检测备用电源的操作尽量安全可靠，对存储设备上正在处理的任务的影响 尽量小。以及希望在存储设备有限的空间内，以有限的能量消耗(发热量)完成高精度的测 量。
[0009] 根据本实用新型的第一方面，提供了根据本实用新型第一方面的第一供电时间检 测装置，包括开关、控制器，所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到 负载，响应于所述控制器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电；所述 开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用电源充电； 所述备用电源耦合到所述负载;所述控制器还耦合到所述备用电源的输出端，以获取于所 述备用电源的输出电压;所述控制器还包括计时器，用于记录获取所述备用电源的输出电 压的时刻;所述控制器根据所述时刻与所述备用电源的输出电压计算所述备用电源的供电 时间。
[0010] 根据本实用新型的第一方面的第一供电时间检测装置，提供了根据本实用新型第 一方面的第二供电时间检测装置，还包括电压检测器，所述电压检测器耦合到所述备用电 源的输出端，所述控制器通过所述电压检测器获取所述备用电源的输出电压。
[0011] 根据本实用新型的第一方面的第一或第二供电时间检测装置，提供了根据本实用 新型第一方面的第三供电时间检测装置，所述控制器根据公式
t算所述备用 电源的供电时间，其中Uo是所述备用电源充满电时的输出电压，UT是满足负载需求的所述备 用电源的最小输出电压，山是所述控制器获取到的所述备用电源的输出电压，而1^是从切断 所述开关到获取所述备用电源的输出电压的时间间隔。
[0012] 根据本实用新型的第一方面的第一供电时间检测装置，提供了根据本实用新型第 一方面的第四供电时间检测装置，其中所述控制器在第一时刻获取所述备用电源的输出电 压山，并通过计时器获取从切断所述开关到第一时刻的时间间隔t 1;所述控制器在第二时刻 获取所述备用电源的输出电压U2,并通过计时器获取从第一时刻到第二时刻的时间间隔t 2; 所述控制器根据公;E
计算所述备用电源的供电时间，其中UT是满足负载 需求的所述备用电源的最小输出电压。
[0013] 根据本实用新型的第二方面，提供了根据本实用新型第二方面的第一供电时间检 测装置，包括开关、控制器、电压检测器，所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输 出端耦合到负载，响应于所述控制器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的 供电;所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用 电源充电;所述备用电源耦合到所述负载;所述电压检测器耦合到所述备用电源的输出端， 若所述备用电源的输出电压小于阈值，所述电压检测器向所述控制器输出指示信号;所述 控制器还包括计时器，用于记录从切断所述开关到收到所述指示信号的时间间隔；所述控 制器根据所述时间间隔计算所述备用电源的供电时间。
[0014] 根据本实用新型的第二方面的第一供电时间检测装置，提供了根据本实用新型第 二方面的第二供电时间检测装置，其中所述阈值指示了所述备用电源的剩余能量与充满电 时的能量的预定关系，从而根据所述时间间隔与所述预定关系计算所述备用电源的供电时 间。
[0015] 根据本实用新型的第二方面的第一或第二供电时间检测装置，提供了根据本实用 新型第二方面的第三供电时间检测装置，其中响应于收到所述指示信号，所述控制器还导 通所述开关。
[0016] 根据本实用新型的第一方面或第二方面供电时间检测装置之一，提供了根据本实 用新型第三方面的第一供电时间检测装置，其中根据计算出的所述备用电源的供电时间， 估计所述备用电源的健康状态。
[0017] 根据本实用新型的前述供电时间检测装置之一，提供了根据本实用新型第三方面 的第二供电时间检测装置，其中所述备用电源是电容。
[0018] 根据本实用新型的第四方面，提供了根据本实用新型第四方面的第一供电时间检 测方法，包括:切断外部电源，使备用电源向负载供电；获得备用电源的输出电压，以及获得 从切断外部电源到获取所述备用电源的输出电压的时间间隔;计算所述备用电源的供电时 间。
[0019] 根据本实用新型的第四方面的第一供电时间检测方法，提供了根据本实用新型第 四方面的第二供电时间检测方法，其中根据公另
计算所述备用电源的供电时 间，其中Uo是所述备用电源充满电时的输出电压，UT是满足负载需求的所述备用电源的最小 输出电压，山是获取到的所述备用电源的输出电压，而Ti是从切断外部电源到获取所述备用 电源的输出电压的时间间隔。
[0020] 根据本实用新型的第四方面的第一供电时间检测方法，提供了根据本实用新型第 四方面的第三供电时间检测方法，其中在第一时刻获取所述备用电源的输出电压山，并获 取从切断外部电源到第一时刻的时间间隔t 1;在第二时刻获取所述备用电源的输出电压U2， 并获取从第一时刻到第二时刻的时间间隔t2;根据公式
计算所述备用电 源的供电时间，其中UT是满足负载需求的所述备用电源的最小输出电压。
[0021] 根据本实用新型的第五方面，提供了根据本实用新型第五方面的第一供电时间检 测方法，包括:切断外部电源，使备用电源向负载供电；响应于备用电源的输出电压低于阈 值，获取从切断外部电源起到当前时刻的时间;计算所述备用电源的供电时间。
[0022] 根据本实用新型的第五方面的第一供电时间检测方法，提供了根据本实用新型第 五方面的第二供电时间检测方法，其中所述阈值指示了所述备用电源的剩余能量与充满电 时的能量的预定关系，从而根据所述时间间隔与所述预定关系计算所述备用电源的供电时 间。
[0023] 根据本实用新型的第五方面的第一或第二供电时间检测方法，提供了根据本实用 新型第五方面的第三供电时间检测方法，还包括:响应于备用电源的输出电压低于阈值，导 通所述外部电源，使所述外部电源向所述负载供电，并向所述备用电源充电。
[0024] 根据本实用新型的第六方面，提供了根据本实用新型第六方面的第一供电时间检 测方法，包括：响应于收到检测命令，执行根据本实用新型的前述供电时间检测方法之一 所述的供电时间检测方法；以及根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电 源的健康状态。
[0025] 根据本实用新型的第七方面，提供了根据本实用新型第七方面的第一电容检测装 置，包括第一开关、第二开关、恒流源、旁路负载与控制器，所述第一开关的输入端耦合到外 部电源，所述第一开关的输出端耦合到备用电源，所述第一开关导通时，所述外部电源向所 述备用电源充电；所述备用电源的输出端耦合到所述第二开关的输入端;所述第二开关的 输出端耦合到外部负载;所述恒流源与所述旁路负载串联后，再并联到所述备用电源的两 端;所述控制器还控制导通或断开所述备用电源到所述恒流源的通路;所述控制器还耦合 到所述备用电源的输出端，以获取于所述备用电源的输出电压;所述控制器还包括计时器， 用于记录获取所述备用电源的输出电压的时刻;为检测电容值，所述控制器断开所述第一 开关，导通所述备用电源到所述恒流源的通路，并获取所述备用电源的输出电压，以及输出 电压的获取时刻，并根据输出电压以及输出电压的获取时刻计算备用电源的电容值。
[0026] 根据本实用新型的第七方面的第一供电电容装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第二电容检测装置，其中所述控制器根据
汁算备用电源的电 容值，其中Ic是恒流源的电流，U0是备用电源充满电时的输出电压，C是备用电源的电容值， Resr是备用电源的等效串联电阻，U是所获取的备用电源的输出电压，t是获取输出电压U的 时刻。
[0027] 根据本实用新型的第七方面的第一或第二电容检测装置，提供了根据本实用新型 第七方面的第三电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的多个输出电压，以及获取 每个输出电压的时刻，并根据-算备用电源的多个电容值，对多个 电容值取平均值。
[0028] 根据本实用新型的第七方面的第一电容检测装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第四电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输 出电压的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据k=-g计算出备用电源的电 容值。
[0029] 根据本实用新型的第七方面的第一电容检测装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第五电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输 出电压的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k与偏置b，并根据
Uo,计算出备用电源的电容值。
[0030] 根据本实用新型的第七方面的第一电容检测装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第六电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的至少两个输出电压，以及获取每 个输出电压的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据
f算出 备用电源的电容值。
[0031] 根据本实用新型的第七方面的第一至第六电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第七电容检测装置，其中完成检测电容值后，所述控制器闭合所述第一开 关，断开所述备用电源到所述恒流源的通路。
[0032] 根据本实用新型的第七方面的第一至第七电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第八电容检测装置，其中为检测电容值，所述控制器使所述第二开关断开。
[0033] 根据本实用新型的第七方面的第一至第八电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第九电容检测装置，其中响应于外部电源掉电，所述控制器断开所述备用 电源到所述恒流源的通路、闭合所述第二开关，使所述备用电源向所述外部负载供电。
[0034] 根据本实用新型的第七方面的第一至第九电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第十电容检测装置，还包括第三开关，所述第三开关的输入端耦合到外部 电源，所述第三开关的输出端耦合外部负载与所述第一开关的输入，并响应于所述控制器 的控制信号而导通或断开。
[0035] 根据本实用新型的第七方面的第一至第十电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第十一电容检测装置，还包括第四开关，所述第四开关的输入端耦合到备 用电源，所述第四开关的输出端耦合到恒流源，并响应于所述控制器的控制信号而导通或 断开所述备用电源到所述恒流源的通路。
[0036] 根据本实用新型的第七方面的第一至第十一电容检测装置之一，提供了根据本实 用新型第七方面的第十二电容检测装置，其中所述控制器将所述电容值与备用电源的标称 电容值相比较来估计所述备用电源的健康状态。
[0037] 根据本实用新型的第八方面，提供了根据本实用新型第八方面的第一供电时间检 测装置，包括根据本实用新型的第七方面的第一至第十二电容检测装置之一；以及所述控 制器根据所述电容值计算所述备用电源的供电时间。
[0038] 根据本实用新型的第九方面，提供了根据本实用新型第九方面的第一电容检测方 法，包括切断外部电源到备用电源的充电通路，使备用电源通过恒流源向旁路负载供电，并 保持外部电源向外部负载的供电；获得备用电源的输出电压，以及记录获取所述备用电源 的输出电压的时刻;并根据输出电压以及输出电压的获取时刻计算备用电源的电容值。
[0039] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第二电容检测方法，其中根据
计算备用电源的电容值，其中I c 是恒流源的电流，U0是备用电源充满电时的输出电压，C是备用电源的电容值，Resr是备用 电源的等效串联电阻，U是所获取的备用电源的输出电压，t是获取输出电压U的时刻。
[0040] 根据本实用新型的第九方面的第一或第二电容检测方法，提供了根据本实用新型 第九方面的第三电容检测方法，其中获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输出电 压的时刻，并根据
计算备用电源的多个电容值，对多个电容值取平 均值。
[0041] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第四电容检测方法，其中获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输出电压的时 亥IJ，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据计算出备用电源的电容值。
[0042] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第五电容检测方法，其中获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输出电压的时 亥IJ，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k与偏置b，并根据
：十算出备 用电源的电容值。
[0043] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第六电容检测方法，其中获取备用电源的至少两个输出电压，以及获取每个输出电压 的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据
汁算出备用电源的 电容值。
[0044] 根据本实用新型的第九方面的第一至第六电容检测方法之一，提供了根据本实用 新型第九方面的第七电容检测方法，其中响应于外部电源掉电，断开所述备用电源到所述 旁路负载的通路，使所述备用电源向所述外部负载供电。
[0045] 根据本实用新型的第九方面的第一至第七电容检测方法之一，提供了根据本实 用新型第九方面的第八电容检测方法，其中将所述电容值与备用电源的标称电容值相比较 来估计所述备用电源的健康状态。
[0046] 根据本实用新型的第十方面，提供了根据本实用新型第十方面的第一供电时间检 测方法，包括根据本实用新型的第九方面的第一至第八电容检测方法之一；以及根据所述 电容值计算所述备用电源的供电时间。
[0047] 根据本实用新型的第十一方面，提供一种包括程序代码的程序，当被载入存储设 备并在存储设备上执行时，所述程序代码使所述存储设备执行根据本实用新型第四方面、 第五方面或第十方面的供电时间检测方法之一。
【附图说明】
[0048]当连同附图阅读时，通过参考后面对示出性的实施例的详细描述，将最佳地理解 本实用新型以及优选的使用模式和其进一步的目的和优点，其中附图包括：
[0049]图1示出了现有技术的存储设备的方框图；
[0050] 图2A展示了根据本实用新型实施例的供电时间检测电路的原理图；
[0051] 图2B展示了根据本实用新型又一实施例的供电时间检测电路的原理图；
[0052] 图3A是根据本实用新型实施例的供电时间检测方法的流程图；
[0053]图3B是根据本实用新型又一实施例的供电时间检测方法的流程图；
[0054]图4A是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测电路的原理图；
[0055] 图4B是根据本实用新型又一实施例的用于检测电容的放电回路的等效电路的原 理图；以及
[0056] 图5是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0057]参看图2A，展示了根据本实用新型实施例的供电时间检测电路的原理图。供电时 间检测电路实现于诸如固态硬盘的存储设备中，用于检测备用电源(210)的供电时间。作为 举例，存储设备通过PCIe接口耦合到主机，并通过PCIe接口接收外部电源供电，用于支持存 储设备工作。备用电源用于在外部电源异常掉电时为存储设备提供临时的电能。作为举例， 备用电源可以是超级电容或铝电解电容。外部电源通过开关220耦合到备用电源210与负 载，在开关220闭合时，外部电源向负载供电，并可为备用电源充电。控制器230(例如，微控 制器MCU、微处理器MPU或其他控制电路)控制开关220的闭合与断开。在开关220断开时，外 部电源的供电被切断，由备用电源210向负载供电。供电时间检测电路还包括电压检测电路 240,耦合到备用电源210的输出端，用于获取备用电源210的输出电压。备用电源210的输出 电压指示了备用电源的工作状态。当备用电源210是电容时，电容的能量，其中C 是电容容值，而U是电容输出电压。通过检测备用电源210的输出电压，而获得备用电源210 的剩余能量。而存储设备工作时的整体功率是基本恒定的，从而可利用备用电源210的剩余 能量估算出在指定负载下的可供电时间。
[0058]电压检测电路240将检测的备用电源210的输出电压值提供给控制器230。电压检 测电路240可以是例如模数转换器(AD)。电压检测电路240还可以集成在控制器230内。
[0059] 备用电源210的容值可能发生变化，在根据本实用新型的实施例中，控制器230通 过检测备用电源210的输出电压随时间的变化来计算供电时间。
[0060] 实施例1
[0061] 在开关220闭合时，备用电源210的输出电压Uo是已知的。为测量供电时间，控制 器230关闭开关220,使备用电源210向负载放电，并启动计时器。一段时间后，控制器230通 过电压检测电路240获取备用电源210的输出电压山，并且通过定时器获取从备用电源开始 放电到其输出电压为山的时间。控制器230控制备用电源210对负载的供电时间，以在备用 电源210的持续供电能力与测量精度之间取舍。例如，在备用电源210向负载供电几十到几 百微秒或几毫秒，从而备用电源的电压下降的幅度超过电压检测电路240的精度。在存储设 备的整体功率P基本恒定的情况下，备用电源的供电时间与其储能成正比，因而有
[0062]
[0063]
[0064]其中，UT是备用电源210能够使负载正常工作的最低电压（已知），Tx是备用电源 210使负载正常工作的时间。
[0065] 从（1)式与（2)式中得致 从而在无需知晓备用电源210的电容的情况 下，通过测量备用电容210供电时的输出电压从Uo下降到山的时间，能够计算出备用电源210 的能够使负载正常工作的供电时间。
[0066] 对备用电源210的供电时间的检测可以由控制器230在预定时间执行，例如，每月 执行或者在深夜等存储设备业务量较低的时间执行。供电时间检测也可在主机或用户的指 示下执行。主机或用户通过PCIe接口或JTAG接口向控制器230发送命令，作为响应，控制器 230执行对备用电源230的供电时间检测，并向主机或用户告知检测结果。或者基于检测结 果，评估备用电源的健康状态，当备用电源的供电时间能够满足存储设备可靠性要求时，认 为备用电源是健康的，在其他情况下，认为备用电源是不健康的，并做出响应，例如提示用 户更换或维修存储设备，或者改变存储设备的工作状态(例如，降低缓存的未完成10数量）， 以适应备用电源的健康状态。
[0067]在进一步的例子中，控制器230在多个时间点的每个获得备用电源210的输出电 压，从而根据每个电压与时间的测量值计算供电时间Tx，并对多个供电时间Tx的计算结果求 平均值，以降低误差。
[0068] 实施例2
[0069]图2B，展示了根据本实用新型又一实施例的供电时间检测电路的原理图。在图2B 中，图2A的电压检测电路240被替换为电压比较电路245。电压比较电路245比较备用电源 210的输出电压与参考电压。在备用电源210供电过程中，其输出电压不断下降，在输出电压 低于参考电压时，电压比较电路245向控制器230输出指示信号。作为举例，备用电源充满电 时的输出电压是Uo,而将参考电压设置为U〇/ V 2,从而当备用电源的输出电压跨越参考电压 时，其剩余能量为充满电时的一半。从而控制器230在备用电源210开始放电时启动计时器， 控制器230在收到电压比较电路245的指示信号时，使计时器停止计时，则计时器记录的时 间段约为备用电源210供电时间的一半，从而估计备用电源210的供电时间为2倍计时器记 录的时间段。在其他例子中，参考电压可设置为其他值。在已知参考电压与备用电源充满电 时的输出电压的情况下，根据备用电源210的输出电压下降到参考电压的时间段，可估计出 在备用电源210向负载供电时的供电时间。需要指出的是，在为使负载工作，备用电源的输 出电压应不小于预定值，此时备用电源还有一部分能量，这部分能量无法用于使负载正常 工作。因而本实施例中估计的供电时间会略大于备用电源210实际使负载正常工作的时间。
[0070] 图3A是根据本实用新型实施例的供电时间检测方法的流程图。也结合图2A，为检 测供电时间，控制器230断开开关220以切断外部电源给负载的供电，并用备用电源210为 负载供电，同时启动计时器(310)。一段时间后，控制器230通过电压检测电路230获得备用 电源210的输出电压，闭合开关220以恢复外部电源对负载的供电以及对备用电源210的充 电，并通过计时器记录当前时间（320)。控制器230根据检测到的备用电源210的输出电压与 检测电压的时间计算备用电源可供电时间（330)。例如，计算
得到可供电时间 Tx。其中h为检测电压的时间，U〇为备用电源初始(充满电时）电压，山为在1/时刻检测到的电 压而UT是备用电源210能够使负载正常工作的最低电压。如前所述，有多种方式通过检测的 备用电源210的输出电压与检测时间来确定备用电源210的供电时间。
[0071] 图3B是根据本实用新型又一实施例的供电时间检测方法的流程图。也结合图2B， 为检测供电时间，控制器230断开开关220以切断外部电源给负载的供电，并用备用电源210 为负载供电，同时启动计时器(340)。随着备用电源210的输出电压逐渐下降，当输出电压低 于阈值后，电压比较电路245向控制器230输出指示信号。响应于收到指示信号，控制器230 使计时器停止(350)，并根据计时器记录的时间计算备用电源的可供电时间（360)。在已知 备用电源的初始输出电压与阈值电压的情况下，由于电容的储能与电压的平方成正比，从 而可依据电容从初始电压放电到阈值电压的时间计算出电容从初始电压放点到能维持负 载工作的最低电压的放电时间(存储设备的功率恒定或近似恒定）。
[0072]根据本实用新型实施例的供电时间检测方法，可以在存储设备正常工作时进行， 而不为用户所感知。也可以在预先安排的时间或者依据主机或用户的指示而进行，并向用 户告知检测结果。在一个例子中，通过PCIe接口向主机告知检测结果;在另一个例子中，在 存储设备上布置指示灯，通过指示灯来向用户告知检测结果。
[0073] 实施例3
[0074]图4A是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测电路的原理图。在图4A的实施 例中，能计算出备用电源210的电容值，比较备用电源210的电容的测量值与标称值，来评估 备用电源210的健康状态，进而可得到备用电源210的储能与供电时间。
[0075]在图4A的实施例中，提供旁路负载460,并联在备用电源210的两端。在检测备用电 源210的电容时，使备用电源210通过旁路负载460放电；而保持外部电源对外部负载的供 电，从而避免在供电时间检测时因备用电源210故障导致存储设备失效。旁路负载460可以 是功率电阻，且阻值已知（为R)。将恒流源（CCR，Constant Current Regulator)450同旁路 负载460串联，使得备用电源210对旁路负载460供电时，流经旁路负载460的电流是已知且 恒定的（为U。提供开关440,使得控制器230能够通过开关440控制备用电源210是否向旁 路负载460供电。恒流源450与旁路负载460可以集成在一起，例如可控恒流源。仅在测量备 用电源210的电容时，闭合开关440,在其他情况下，断开开关440,以避免备用电源210向旁 路负载供电。
[0076]根据实施例3的备用电源检测电路还包括开关410,用于耦合外部电源与备用电源 210的输入端。控制器230通过断开或闭合开关410,来切断或允许外部电源对备用电源210 的充电。备用电源检测电路还包括开关420,用于耦合备用电源210与外部负载，控制器230 通过断开或闭合开关420来切断或允许备用电源对外部负载的供电。开关420还能够避免外 部电源对外部负载供电时形成对备用电源210的充电回路。
[0077]在备用电源通过恒流源450向旁路负载460放电时，放电回路的等效电路如图4B所 示。放电回路包括构成备用电源210的理想电容C与等效串联电阻RESR，恒流源(CCR)与负载 电阻(R)。理想电容C、等效串联电阻R ESR、恒流源(CCR)与负载电阻(R)串联构成放电回路。 由于恒流源的存在，放电回路的电流为I。。而备用电源210的输出电压为等效串联电阻Resr 两端的电压与理想电容C两端的电压之和。能够计算出备用电源210两端的电压
_其中U0是放电前理想电容两端电压的初始值，t是放电时间。因 而，备用电源210两端的电压U与时间t是线性关系。通过在时间t测量电压U，能够计算出理 想电容C与串联等效电阻Resr。优选地，在不同时间t测量多个电压U，并拟合出直线U = kt+b 的斜率k与偏置b，则斜率k=-1，而b = Ic*Resr+U〇,从而计算机理想电容C的容值与等效串联 电阻Resr的阻值。
[0078] 返回参看图4A，为测量备用电源210的电容，控制器230断开开关410与420,闭合开 关440,使备用电源210、恒流源450与旁路负载460形成放电回路。电压检测电路240耦合到 备用电源410的输出端。控制器230通过电压检测电路240检测备用电源210的输出电压U并 记录检测时间t。从而通过
计算出备用电源210的又想电容值。在有 一个例子中控制器230,在不同时间，多次测量备用电源210的输出电压，并通过最小二乘法 拟合出直线U = kt+b的斜率k与偏置b，则斜率k=-1，而b = Ic*Resr+U〇，从而计算出备用电源 210的理想电容C的容值与等效串联电阻Resr的阻值。在依然又一个例子中，忽略等效串联电 阻Resr的影响，而仅通过或者拟合出的直线U = kt+b的斜率来计算备用电源 210的理想电容C的容值。在另一个例子中，对计算出的多个理想电容C的值求平均值。通过 比较电容C和/或等效串联电阻Resr的阻值与其标称值，若测量值与标称值在误差允许范围 内，认为电容式健康的。
[0079]可选地，提供开关430,开关430的一端耦合到外部电源，另一端耦合到开关410与 外部负载，控制器230能控制开关430的断开与闭合。在开关410闭合时，外部电源直接向外 部负载供电，并可以通过开关410向备用电源210供电。在开关410断开时，开关外部电源到 外部负载与备用电源210的供电通路。
[0080] 在测量备用电源210的电容时，使开关430保持闭合，从而由外部电源向负载供电。 若外部电源掉电，控制器230断开备用电源210对旁路负载460的供电通路，闭合开关420,使 备用电源向外部负载供电。因而，根据本实用新型的实施例，在测量备用电源210的电容期 间，依然提供2余度的电源，从而保证了存储设备的可靠性。可选地，在测量备用电源210的 电容时，缩短测量时间并考虑测量时间对备用电源210的电压降幅与电压测量精度的影响， 在短的时间内完成电容测量，从而即使在电容测量时间段的后期发生外部电源掉电，备用 电源210依然有足够的能量维持外部负载处理掉电事件。
[0081] 根据测量得到的备用电源210的电容值C与等效串联电阻Resr，计算备用电源210 能够维持外部负载正常工作的供电时间，例如，根据(3)式计算供电时间，
[0082]
(3)
[0083] 其中，C是备用电源210的电容值，RESR是备用电源210的等效串联电阻，UT是备用 电源210能够使负载正常工作的最低电压，t是备用电源210使负载正常工作的时间，P是负 载的功率P，U〇是备用电源210充满电时的输出电压，y是电源效率。可选地，为降低计算复杂 度，忽略备
用电源2 1 0的等效串联电阻，估算备用电源2 1 0的供电时间为
[0084] 图5是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测方法的流程图。也结合图4A，为 检测备用电源，控制器230断开开关420以切断备用电源给外部负载的供电，断开开关410以 切断外部电源对备用电源210的供电，闭合开关440使备用电源210通过恒流源450为旁路 负载供电，同时启动计时器(510)。一段时间后，控制器230通过电压检测电路230采样备用 电源210的输出电压，并通过计时器记录当前时间（520)。为提高测量精度，控制器多次执行 步骤5 20，在多个时间点采样备用电源210的输出电压。随后，控制器230闭合开关410以恢复 外部电源对备用电源210的充电。由于备用电源210的输出电压U与备用电源的供电时间t为 线性关系，通过测量得到的电压U与测量电压U的时间t计算出备用电源210的电容值C (530)。比较测量得到的电容C与备用电源210的标称电容，来估计备用电源210的健康状态。
[0085] 可选地，通过电容值C计算备用电源210的放电时间。电容放电时提供的能量为 ^ (的-的)，其中UT是备用电源210能够使负载正常工作的最低电压，U〇是备用电源210 充满电时的输出电压。在系统或外部负载的功耗基本恒定的情况下，计算电容放电时间 ^
(540)。如前所述，有其他通过电容值计算放电时间的方式，具有不同的 精度或计算复杂度。可选地，依据计算出的备用电源的供电时间估计备用电源的健康状况。 在进一步的实施例中，电容检测和/或供电时间检测也可在主机或用户的指示下执行。
[0086] 在检测供电时间的过程中，若外部电源掉电，控制器断开开关440,以切断备用电 源210对旁路负载460的放电，并闭合开关420,以使备用电源向外部负载供电。可选地，控制 器230还断开开关410与开关430。
[0087] 框图和流程图的框支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的操 作的组合和用于执行指定功能的程序指令装置的组合。还应该理解，框图和流程图的每个 框以及框图和流程图的框的组合可以由执行指定功能或操作的、基于硬件的应用专用集成 电路、FPGA(现场可编程门阵列）、CPLD(复杂可编程逻辑器件）、微控制器、微处理器或其组 合实现。
[0088] 虽然当前实用新型参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本实用新 型的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本实用新型的范围。
[0089] 这些实施方式所涉及的、从上面描述和相关联的附图中呈现的教导获益的领域中 的技术人员将认识到这里记载的本实用新型的很多修改和其他实施方式。因此，应该理解， 本实用新型不限于公开的【具体实施方式】，旨在将修改和其他实施方式包括在所附权利要求 书的范围内。尽管在这里采用了特定的术语，但是仅在一般意义和描述意义上使用它们并 且不是为了限制的目的而使用。
【主权项】
1. 一种供电时间检测装置，包括开关、控制器， 所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到负载，响应于所述控制 器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电； 所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用 电源充电； 所述备用电源耦合到所述负载； 所述控制器还耦合到所述备用电源的输出端，以获取于所述备用电源的输出电压； 所述控制器还包括计时器，用于记录获取所述备用电源的输出电压的时刻； 所述控制器根据所述时刻与所述备用电源的输出电压计算所述备用电源的供电时间。2. 根据权利要求1所述的供电时间检测装置，还包括电压检测器， 所述电压检测器耦合到所述备用电源的输出端， 所述控制器通过所述电压检测器获取所述备用电源的输出电压。3. 根据权利要求1或2所述的供电时间检测装置， 所述控制器根据公;E 汁算所述备用电源的供电时间，其中U0是所述备用电 源充满电时的输出电压，u 网At 载需求的所述备用电源的最小输出电压，U1是所述控 制器获取到的所述备用电源的输出电压，而T1是从切断所述开关到获取所述备用电源的输 出电压的时间间隔。4. 根据权利要求1所述的供电时间检测装置，其中 所述控制器在第一时刻获取所述备用电源的输出电压U1，并通过计时器获取从切断所 述开关到第一时刻的时间间隔tl; 所述控制器在第二时刻获取所述备用电源的输出电压U2,并通过计时器获取从第一时 刻到第二时刻的时间间隔t2: 所述控制器根据公另计算所述备用电源的供电时间，其中UT是满足负 载需求的所述备用电源的最小输出电压。5. -种供电时间检测装置，包括开关、控制器、电压检测器， 所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到负载，响应于所述控制 器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电； 所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用 电源充电； 所述备用电源耦合到所述负载； 所述电压检测器耦合到所述备用电源的输出端，若所述备用电源的输出电压小于阈 值，所述电压检测器向所述控制器输出指示信号； 所述控制器还包括计时器，用于记录从切断所述开关到收到所述指示信号的时间间 隔； 所述控制器根据所述时间间隔计算所述备用电源的供电时间。6. 根据权利要求5所述的供电时间检测装置，其中 所述阈值指示了所述备用电源的剩余能量与充满电时的能量的预定关系，从而根据所 述时间间隔与所述预定关系计算所述备用电源的供电时间。7. 根据权利要求5-6之一所述的供电时间检测装置，其中 响应于收到所述指示信号，所述控制器还导通所述开关。8. 根据权利要求1、2、5或6之一所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。9. 根据权利要求3所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。10. 根据权利要求4所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。11. 根据权利要求7所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。12. 根据权利要求1、2、5或6之一所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。13. 根据权利要求4所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。14. 根据权利要求7所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。15. 根据权利要求8所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。16. 根据权利要求9所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。17. 根据权利要求10所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。18. 根据权利要求11所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。
【文档编号】G01R31/40GK205720603SQ201620269886
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】武明伟, 倪勇
【申请人】北京忆恒创源科技有限公司
【专利摘要】提供了备用电源供电时间检测装置，包括开关、控制器，所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到负载，响应于所述控制器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电；所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用电源充电；所述备用电源耦合到所述负载；所述控制器还耦合到所述备用电源的输出端，以获取于所述备用电源的输出电压；所述控制器还包括计时器，用于记录获取所述备用电源的输出电压的时刻；所述控制器根据所述时刻与所述备用电源的输出电压计算所述备用电源的供电时间。
【专利说明】
备用电源供电时间检测装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及存储设备，更具体地，涉及对存储设备的备用电源供电时间的在 线检测。
【背景技术】
[0002] 计算机外围设备通过各种接口连接到计算机。大多数情况下计算机接口不仅在计 算机和外围设备之间提供数据通道，还将计算机的电力提供给外围设备。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力供应。
[0003] 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CN102831920B中公开了在 计算机断电后，利用计算机中的电容性组件存储的电力来为存储设备供电的方案。
[0004] 参看图1，示出了现有技术中的技术方案，包括主机100以及同主机100相耦合的存 储设备110。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1〇〇的电源、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的储能元件可以有一个或多个，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。
[0005] 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可以是闪存存储器和/或存储器控制电路。存储设备110的供电电路包括电容112、 二极管114、N沟道M0SFET(金属氧化物半导体场效应晶体管）116以及控制电路118。二极管 114的阳极耦合到电源102的输出端，二极管114的阴极耦合到电容112的一端，并通过电压 转换器130耦合到负载180。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，用于通过电压转换器130向存储设备110的负载180提供应急电力。二极管114、电容112 以及电压转换器130形成了向负载180供电的供电通路123。
[0006] N沟道M0SFET 116的源极耦合到电源102的输出端，N沟道M0SFET 116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M0SFET 116的栅极，用于控 制N沟道M0SFET 116的闭合或断开。N沟道M0SFET 116作为一开关而工作，并形成了向负载 180供电的供电通路121。例如，N沟道M0SFET 116的源极作为开关的输入端，而N沟道M0SFET 116的漏极作为开关的输出端，而N沟道M0SFET 116的栅极作为控制端用于控制开关的闭合 与断开。控制电路118基于电源102的输出电压，而对N沟道M0SFET 116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M0SFET 116 输出控制信号，以使N沟道M0SFET 116闭合。在此情况下，来自主机100的电源102的电力通 过N沟道M0SFET 116被施加给负载180。
[0007] 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1〇〇掉电，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 M0SFET 116输出控制信号，以断开N沟道M0SFET 116。虽然此时电源102的输出电压小于预 定电压，但其能够使得二极管114导通，从而存储在电容104中的电力可经由电压转换器130 通过供电通路123被提供给负载180。而此时，电容112也向负载180提供电力。电压转换器 130可用于稳定供电通路123上的电压。 【实用新型内容】
[0008] 为保证可靠性，需要在存储设备工作期间检测备用电源的工作状态。并且在检测 备用电源时，会令备用电源放电，此时电源的冗余度由正常工作时的2余度降为单电源供 电，因为要确保检测备用电源的操作尽量安全可靠，对存储设备上正在处理的任务的影响 尽量小。以及希望在存储设备有限的空间内，以有限的能量消耗(发热量)完成高精度的测 量。
[0009] 根据本实用新型的第一方面，提供了根据本实用新型第一方面的第一供电时间检 测装置，包括开关、控制器，所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到 负载，响应于所述控制器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电；所述 开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用电源充电； 所述备用电源耦合到所述负载;所述控制器还耦合到所述备用电源的输出端，以获取于所 述备用电源的输出电压;所述控制器还包括计时器，用于记录获取所述备用电源的输出电 压的时刻;所述控制器根据所述时刻与所述备用电源的输出电压计算所述备用电源的供电 时间。
[0010] 根据本实用新型的第一方面的第一供电时间检测装置，提供了根据本实用新型第 一方面的第二供电时间检测装置，还包括电压检测器，所述电压检测器耦合到所述备用电 源的输出端，所述控制器通过所述电压检测器获取所述备用电源的输出电压。
[0011] 根据本实用新型的第一方面的第一或第二供电时间检测装置，提供了根据本实用 新型第一方面的第三供电时间检测装置，所述控制器根据公式
t算所述备用 电源的供电时间，其中Uo是所述备用电源充满电时的输出电压，UT是满足负载需求的所述备 用电源的最小输出电压，山是所述控制器获取到的所述备用电源的输出电压，而1^是从切断 所述开关到获取所述备用电源的输出电压的时间间隔。
[0012] 根据本实用新型的第一方面的第一供电时间检测装置，提供了根据本实用新型第 一方面的第四供电时间检测装置，其中所述控制器在第一时刻获取所述备用电源的输出电 压山，并通过计时器获取从切断所述开关到第一时刻的时间间隔t 1;所述控制器在第二时刻 获取所述备用电源的输出电压U2,并通过计时器获取从第一时刻到第二时刻的时间间隔t 2; 所述控制器根据公;E
计算所述备用电源的供电时间，其中UT是满足负载 需求的所述备用电源的最小输出电压。
[0013] 根据本实用新型的第二方面，提供了根据本实用新型第二方面的第一供电时间检 测装置，包括开关、控制器、电压检测器，所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输 出端耦合到负载，响应于所述控制器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的 供电;所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用 电源充电;所述备用电源耦合到所述负载;所述电压检测器耦合到所述备用电源的输出端， 若所述备用电源的输出电压小于阈值，所述电压检测器向所述控制器输出指示信号;所述 控制器还包括计时器，用于记录从切断所述开关到收到所述指示信号的时间间隔；所述控 制器根据所述时间间隔计算所述备用电源的供电时间。
[0014] 根据本实用新型的第二方面的第一供电时间检测装置，提供了根据本实用新型第 二方面的第二供电时间检测装置，其中所述阈值指示了所述备用电源的剩余能量与充满电 时的能量的预定关系，从而根据所述时间间隔与所述预定关系计算所述备用电源的供电时 间。
[0015] 根据本实用新型的第二方面的第一或第二供电时间检测装置，提供了根据本实用 新型第二方面的第三供电时间检测装置，其中响应于收到所述指示信号，所述控制器还导 通所述开关。
[0016] 根据本实用新型的第一方面或第二方面供电时间检测装置之一，提供了根据本实 用新型第三方面的第一供电时间检测装置，其中根据计算出的所述备用电源的供电时间， 估计所述备用电源的健康状态。
[0017] 根据本实用新型的前述供电时间检测装置之一，提供了根据本实用新型第三方面 的第二供电时间检测装置，其中所述备用电源是电容。
[0018] 根据本实用新型的第四方面，提供了根据本实用新型第四方面的第一供电时间检 测方法，包括:切断外部电源，使备用电源向负载供电；获得备用电源的输出电压，以及获得 从切断外部电源到获取所述备用电源的输出电压的时间间隔;计算所述备用电源的供电时 间。
[0019] 根据本实用新型的第四方面的第一供电时间检测方法，提供了根据本实用新型第 四方面的第二供电时间检测方法，其中根据公另
计算所述备用电源的供电时 间，其中Uo是所述备用电源充满电时的输出电压，UT是满足负载需求的所述备用电源的最小 输出电压，山是获取到的所述备用电源的输出电压，而Ti是从切断外部电源到获取所述备用 电源的输出电压的时间间隔。
[0020] 根据本实用新型的第四方面的第一供电时间检测方法，提供了根据本实用新型第 四方面的第三供电时间检测方法，其中在第一时刻获取所述备用电源的输出电压山，并获 取从切断外部电源到第一时刻的时间间隔t 1;在第二时刻获取所述备用电源的输出电压U2， 并获取从第一时刻到第二时刻的时间间隔t2;根据公式
计算所述备用电 源的供电时间，其中UT是满足负载需求的所述备用电源的最小输出电压。
[0021] 根据本实用新型的第五方面，提供了根据本实用新型第五方面的第一供电时间检 测方法，包括:切断外部电源，使备用电源向负载供电；响应于备用电源的输出电压低于阈 值，获取从切断外部电源起到当前时刻的时间;计算所述备用电源的供电时间。
[0022] 根据本实用新型的第五方面的第一供电时间检测方法，提供了根据本实用新型第 五方面的第二供电时间检测方法，其中所述阈值指示了所述备用电源的剩余能量与充满电 时的能量的预定关系，从而根据所述时间间隔与所述预定关系计算所述备用电源的供电时 间。
[0023] 根据本实用新型的第五方面的第一或第二供电时间检测方法，提供了根据本实用 新型第五方面的第三供电时间检测方法，还包括:响应于备用电源的输出电压低于阈值，导 通所述外部电源，使所述外部电源向所述负载供电，并向所述备用电源充电。
[0024] 根据本实用新型的第六方面，提供了根据本实用新型第六方面的第一供电时间检 测方法，包括：响应于收到检测命令，执行根据本实用新型的前述供电时间检测方法之一 所述的供电时间检测方法；以及根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电 源的健康状态。
[0025] 根据本实用新型的第七方面，提供了根据本实用新型第七方面的第一电容检测装 置，包括第一开关、第二开关、恒流源、旁路负载与控制器，所述第一开关的输入端耦合到外 部电源，所述第一开关的输出端耦合到备用电源，所述第一开关导通时，所述外部电源向所 述备用电源充电；所述备用电源的输出端耦合到所述第二开关的输入端;所述第二开关的 输出端耦合到外部负载;所述恒流源与所述旁路负载串联后，再并联到所述备用电源的两 端;所述控制器还控制导通或断开所述备用电源到所述恒流源的通路;所述控制器还耦合 到所述备用电源的输出端，以获取于所述备用电源的输出电压;所述控制器还包括计时器， 用于记录获取所述备用电源的输出电压的时刻;为检测电容值，所述控制器断开所述第一 开关，导通所述备用电源到所述恒流源的通路，并获取所述备用电源的输出电压，以及输出 电压的获取时刻，并根据输出电压以及输出电压的获取时刻计算备用电源的电容值。
[0026] 根据本实用新型的第七方面的第一供电电容装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第二电容检测装置，其中所述控制器根据
汁算备用电源的电 容值，其中Ic是恒流源的电流，U0是备用电源充满电时的输出电压，C是备用电源的电容值， Resr是备用电源的等效串联电阻，U是所获取的备用电源的输出电压，t是获取输出电压U的 时刻。
[0027] 根据本实用新型的第七方面的第一或第二电容检测装置，提供了根据本实用新型 第七方面的第三电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的多个输出电压，以及获取 每个输出电压的时刻，并根据-算备用电源的多个电容值，对多个 电容值取平均值。
[0028] 根据本实用新型的第七方面的第一电容检测装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第四电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输 出电压的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据k=-g计算出备用电源的电 容值。
[0029] 根据本实用新型的第七方面的第一电容检测装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第五电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输 出电压的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k与偏置b，并根据
Uo,计算出备用电源的电容值。
[0030] 根据本实用新型的第七方面的第一电容检测装置，提供了根据本实用新型第七方 面的第六电容检测装置，其中所述控制器获取备用电源的至少两个输出电压，以及获取每 个输出电压的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据
f算出 备用电源的电容值。
[0031] 根据本实用新型的第七方面的第一至第六电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第七电容检测装置，其中完成检测电容值后，所述控制器闭合所述第一开 关，断开所述备用电源到所述恒流源的通路。
[0032] 根据本实用新型的第七方面的第一至第七电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第八电容检测装置，其中为检测电容值，所述控制器使所述第二开关断开。
[0033] 根据本实用新型的第七方面的第一至第八电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第九电容检测装置，其中响应于外部电源掉电，所述控制器断开所述备用 电源到所述恒流源的通路、闭合所述第二开关，使所述备用电源向所述外部负载供电。
[0034] 根据本实用新型的第七方面的第一至第九电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第十电容检测装置，还包括第三开关，所述第三开关的输入端耦合到外部 电源，所述第三开关的输出端耦合外部负载与所述第一开关的输入，并响应于所述控制器 的控制信号而导通或断开。
[0035] 根据本实用新型的第七方面的第一至第十电容检测装置之一，提供了根据本实用 新型第七方面的第十一电容检测装置，还包括第四开关，所述第四开关的输入端耦合到备 用电源，所述第四开关的输出端耦合到恒流源，并响应于所述控制器的控制信号而导通或 断开所述备用电源到所述恒流源的通路。
[0036] 根据本实用新型的第七方面的第一至第十一电容检测装置之一，提供了根据本实 用新型第七方面的第十二电容检测装置，其中所述控制器将所述电容值与备用电源的标称 电容值相比较来估计所述备用电源的健康状态。
[0037] 根据本实用新型的第八方面，提供了根据本实用新型第八方面的第一供电时间检 测装置，包括根据本实用新型的第七方面的第一至第十二电容检测装置之一；以及所述控 制器根据所述电容值计算所述备用电源的供电时间。
[0038] 根据本实用新型的第九方面，提供了根据本实用新型第九方面的第一电容检测方 法，包括切断外部电源到备用电源的充电通路，使备用电源通过恒流源向旁路负载供电，并 保持外部电源向外部负载的供电；获得备用电源的输出电压，以及记录获取所述备用电源 的输出电压的时刻;并根据输出电压以及输出电压的获取时刻计算备用电源的电容值。
[0039] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第二电容检测方法，其中根据
计算备用电源的电容值，其中I c 是恒流源的电流，U0是备用电源充满电时的输出电压，C是备用电源的电容值，Resr是备用 电源的等效串联电阻，U是所获取的备用电源的输出电压，t是获取输出电压U的时刻。
[0040] 根据本实用新型的第九方面的第一或第二电容检测方法，提供了根据本实用新型 第九方面的第三电容检测方法，其中获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输出电 压的时刻，并根据
计算备用电源的多个电容值，对多个电容值取平 均值。
[0041] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第四电容检测方法，其中获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输出电压的时 亥IJ，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据计算出备用电源的电容值。
[0042] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第五电容检测方法，其中获取备用电源的多个输出电压，以及获取每个输出电压的时 亥IJ，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k与偏置b，并根据
：十算出备 用电源的电容值。
[0043] 根据本实用新型的第九方面的第一电容检测方法，提供了根据本实用新型第九方 面的第六电容检测方法，其中获取备用电源的至少两个输出电压，以及获取每个输出电压 的时刻，并拟合出指示t与U关系的曲线的斜率k，并根据
汁算出备用电源的 电容值。
[0044] 根据本实用新型的第九方面的第一至第六电容检测方法之一，提供了根据本实用 新型第九方面的第七电容检测方法，其中响应于外部电源掉电，断开所述备用电源到所述 旁路负载的通路，使所述备用电源向所述外部负载供电。
[0045] 根据本实用新型的第九方面的第一至第七电容检测方法之一，提供了根据本实 用新型第九方面的第八电容检测方法，其中将所述电容值与备用电源的标称电容值相比较 来估计所述备用电源的健康状态。
[0046] 根据本实用新型的第十方面，提供了根据本实用新型第十方面的第一供电时间检 测方法，包括根据本实用新型的第九方面的第一至第八电容检测方法之一；以及根据所述 电容值计算所述备用电源的供电时间。
[0047] 根据本实用新型的第十一方面，提供一种包括程序代码的程序，当被载入存储设 备并在存储设备上执行时，所述程序代码使所述存储设备执行根据本实用新型第四方面、 第五方面或第十方面的供电时间检测方法之一。
【附图说明】
[0048]当连同附图阅读时，通过参考后面对示出性的实施例的详细描述，将最佳地理解 本实用新型以及优选的使用模式和其进一步的目的和优点，其中附图包括：
[0049]图1示出了现有技术的存储设备的方框图；
[0050] 图2A展示了根据本实用新型实施例的供电时间检测电路的原理图；
[0051] 图2B展示了根据本实用新型又一实施例的供电时间检测电路的原理图；
[0052] 图3A是根据本实用新型实施例的供电时间检测方法的流程图；
[0053]图3B是根据本实用新型又一实施例的供电时间检测方法的流程图；
[0054]图4A是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测电路的原理图；
[0055] 图4B是根据本实用新型又一实施例的用于检测电容的放电回路的等效电路的原 理图；以及
[0056] 图5是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0057]参看图2A，展示了根据本实用新型实施例的供电时间检测电路的原理图。供电时 间检测电路实现于诸如固态硬盘的存储设备中，用于检测备用电源(210)的供电时间。作为 举例，存储设备通过PCIe接口耦合到主机，并通过PCIe接口接收外部电源供电，用于支持存 储设备工作。备用电源用于在外部电源异常掉电时为存储设备提供临时的电能。作为举例， 备用电源可以是超级电容或铝电解电容。外部电源通过开关220耦合到备用电源210与负 载，在开关220闭合时，外部电源向负载供电，并可为备用电源充电。控制器230(例如，微控 制器MCU、微处理器MPU或其他控制电路)控制开关220的闭合与断开。在开关220断开时，外 部电源的供电被切断，由备用电源210向负载供电。供电时间检测电路还包括电压检测电路 240,耦合到备用电源210的输出端，用于获取备用电源210的输出电压。备用电源210的输出 电压指示了备用电源的工作状态。当备用电源210是电容时，电容的能量，其中C 是电容容值，而U是电容输出电压。通过检测备用电源210的输出电压，而获得备用电源210 的剩余能量。而存储设备工作时的整体功率是基本恒定的，从而可利用备用电源210的剩余 能量估算出在指定负载下的可供电时间。
[0058]电压检测电路240将检测的备用电源210的输出电压值提供给控制器230。电压检 测电路240可以是例如模数转换器(AD)。电压检测电路240还可以集成在控制器230内。
[0059] 备用电源210的容值可能发生变化，在根据本实用新型的实施例中，控制器230通 过检测备用电源210的输出电压随时间的变化来计算供电时间。
[0060] 实施例1
[0061] 在开关220闭合时，备用电源210的输出电压Uo是已知的。为测量供电时间，控制 器230关闭开关220,使备用电源210向负载放电，并启动计时器。一段时间后，控制器230通 过电压检测电路240获取备用电源210的输出电压山，并且通过定时器获取从备用电源开始 放电到其输出电压为山的时间。控制器230控制备用电源210对负载的供电时间，以在备用 电源210的持续供电能力与测量精度之间取舍。例如，在备用电源210向负载供电几十到几 百微秒或几毫秒，从而备用电源的电压下降的幅度超过电压检测电路240的精度。在存储设 备的整体功率P基本恒定的情况下，备用电源的供电时间与其储能成正比，因而有
[0062]
[0063]
[0064]其中，UT是备用电源210能够使负载正常工作的最低电压（已知），Tx是备用电源 210使负载正常工作的时间。
[0065] 从（1)式与（2)式中得致 从而在无需知晓备用电源210的电容的情况 下，通过测量备用电容210供电时的输出电压从Uo下降到山的时间，能够计算出备用电源210 的能够使负载正常工作的供电时间。
[0066] 对备用电源210的供电时间的检测可以由控制器230在预定时间执行，例如，每月 执行或者在深夜等存储设备业务量较低的时间执行。供电时间检测也可在主机或用户的指 示下执行。主机或用户通过PCIe接口或JTAG接口向控制器230发送命令，作为响应，控制器 230执行对备用电源230的供电时间检测，并向主机或用户告知检测结果。或者基于检测结 果，评估备用电源的健康状态，当备用电源的供电时间能够满足存储设备可靠性要求时，认 为备用电源是健康的，在其他情况下，认为备用电源是不健康的，并做出响应，例如提示用 户更换或维修存储设备，或者改变存储设备的工作状态(例如，降低缓存的未完成10数量）， 以适应备用电源的健康状态。
[0067]在进一步的例子中，控制器230在多个时间点的每个获得备用电源210的输出电 压，从而根据每个电压与时间的测量值计算供电时间Tx，并对多个供电时间Tx的计算结果求 平均值，以降低误差。
[0068] 实施例2
[0069]图2B，展示了根据本实用新型又一实施例的供电时间检测电路的原理图。在图2B 中，图2A的电压检测电路240被替换为电压比较电路245。电压比较电路245比较备用电源 210的输出电压与参考电压。在备用电源210供电过程中，其输出电压不断下降，在输出电压 低于参考电压时，电压比较电路245向控制器230输出指示信号。作为举例，备用电源充满电 时的输出电压是Uo,而将参考电压设置为U〇/ V 2,从而当备用电源的输出电压跨越参考电压 时，其剩余能量为充满电时的一半。从而控制器230在备用电源210开始放电时启动计时器， 控制器230在收到电压比较电路245的指示信号时，使计时器停止计时，则计时器记录的时 间段约为备用电源210供电时间的一半，从而估计备用电源210的供电时间为2倍计时器记 录的时间段。在其他例子中，参考电压可设置为其他值。在已知参考电压与备用电源充满电 时的输出电压的情况下，根据备用电源210的输出电压下降到参考电压的时间段，可估计出 在备用电源210向负载供电时的供电时间。需要指出的是，在为使负载工作，备用电源的输 出电压应不小于预定值，此时备用电源还有一部分能量，这部分能量无法用于使负载正常 工作。因而本实施例中估计的供电时间会略大于备用电源210实际使负载正常工作的时间。
[0070] 图3A是根据本实用新型实施例的供电时间检测方法的流程图。也结合图2A，为检 测供电时间，控制器230断开开关220以切断外部电源给负载的供电，并用备用电源210为 负载供电，同时启动计时器(310)。一段时间后，控制器230通过电压检测电路230获得备用 电源210的输出电压，闭合开关220以恢复外部电源对负载的供电以及对备用电源210的充 电，并通过计时器记录当前时间（320)。控制器230根据检测到的备用电源210的输出电压与 检测电压的时间计算备用电源可供电时间（330)。例如，计算
得到可供电时间 Tx。其中h为检测电压的时间，U〇为备用电源初始(充满电时）电压，山为在1/时刻检测到的电 压而UT是备用电源210能够使负载正常工作的最低电压。如前所述，有多种方式通过检测的 备用电源210的输出电压与检测时间来确定备用电源210的供电时间。
[0071] 图3B是根据本实用新型又一实施例的供电时间检测方法的流程图。也结合图2B， 为检测供电时间，控制器230断开开关220以切断外部电源给负载的供电，并用备用电源210 为负载供电，同时启动计时器(340)。随着备用电源210的输出电压逐渐下降，当输出电压低 于阈值后，电压比较电路245向控制器230输出指示信号。响应于收到指示信号，控制器230 使计时器停止(350)，并根据计时器记录的时间计算备用电源的可供电时间（360)。在已知 备用电源的初始输出电压与阈值电压的情况下，由于电容的储能与电压的平方成正比，从 而可依据电容从初始电压放电到阈值电压的时间计算出电容从初始电压放点到能维持负 载工作的最低电压的放电时间(存储设备的功率恒定或近似恒定）。
[0072]根据本实用新型实施例的供电时间检测方法，可以在存储设备正常工作时进行， 而不为用户所感知。也可以在预先安排的时间或者依据主机或用户的指示而进行，并向用 户告知检测结果。在一个例子中，通过PCIe接口向主机告知检测结果;在另一个例子中，在 存储设备上布置指示灯，通过指示灯来向用户告知检测结果。
[0073] 实施例3
[0074]图4A是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测电路的原理图。在图4A的实施 例中，能计算出备用电源210的电容值，比较备用电源210的电容的测量值与标称值，来评估 备用电源210的健康状态，进而可得到备用电源210的储能与供电时间。
[0075]在图4A的实施例中，提供旁路负载460,并联在备用电源210的两端。在检测备用电 源210的电容时，使备用电源210通过旁路负载460放电；而保持外部电源对外部负载的供 电，从而避免在供电时间检测时因备用电源210故障导致存储设备失效。旁路负载460可以 是功率电阻，且阻值已知（为R)。将恒流源（CCR，Constant Current Regulator)450同旁路 负载460串联，使得备用电源210对旁路负载460供电时，流经旁路负载460的电流是已知且 恒定的（为U。提供开关440,使得控制器230能够通过开关440控制备用电源210是否向旁 路负载460供电。恒流源450与旁路负载460可以集成在一起，例如可控恒流源。仅在测量备 用电源210的电容时，闭合开关440,在其他情况下，断开开关440,以避免备用电源210向旁 路负载供电。
[0076]根据实施例3的备用电源检测电路还包括开关410,用于耦合外部电源与备用电源 210的输入端。控制器230通过断开或闭合开关410,来切断或允许外部电源对备用电源210 的充电。备用电源检测电路还包括开关420,用于耦合备用电源210与外部负载，控制器230 通过断开或闭合开关420来切断或允许备用电源对外部负载的供电。开关420还能够避免外 部电源对外部负载供电时形成对备用电源210的充电回路。
[0077]在备用电源通过恒流源450向旁路负载460放电时，放电回路的等效电路如图4B所 示。放电回路包括构成备用电源210的理想电容C与等效串联电阻RESR，恒流源(CCR)与负载 电阻(R)。理想电容C、等效串联电阻R ESR、恒流源(CCR)与负载电阻(R)串联构成放电回路。 由于恒流源的存在，放电回路的电流为I。。而备用电源210的输出电压为等效串联电阻Resr 两端的电压与理想电容C两端的电压之和。能够计算出备用电源210两端的电压
_其中U0是放电前理想电容两端电压的初始值，t是放电时间。因 而，备用电源210两端的电压U与时间t是线性关系。通过在时间t测量电压U，能够计算出理 想电容C与串联等效电阻Resr。优选地，在不同时间t测量多个电压U，并拟合出直线U = kt+b 的斜率k与偏置b，则斜率k=-1，而b = Ic*Resr+U〇,从而计算机理想电容C的容值与等效串联 电阻Resr的阻值。
[0078] 返回参看图4A，为测量备用电源210的电容，控制器230断开开关410与420,闭合开 关440,使备用电源210、恒流源450与旁路负载460形成放电回路。电压检测电路240耦合到 备用电源410的输出端。控制器230通过电压检测电路240检测备用电源210的输出电压U并 记录检测时间t。从而通过
计算出备用电源210的又想电容值。在有 一个例子中控制器230,在不同时间，多次测量备用电源210的输出电压，并通过最小二乘法 拟合出直线U = kt+b的斜率k与偏置b，则斜率k=-1，而b = Ic*Resr+U〇，从而计算出备用电源 210的理想电容C的容值与等效串联电阻Resr的阻值。在依然又一个例子中，忽略等效串联电 阻Resr的影响，而仅通过或者拟合出的直线U = kt+b的斜率来计算备用电源 210的理想电容C的容值。在另一个例子中，对计算出的多个理想电容C的值求平均值。通过 比较电容C和/或等效串联电阻Resr的阻值与其标称值，若测量值与标称值在误差允许范围 内，认为电容式健康的。
[0079]可选地，提供开关430,开关430的一端耦合到外部电源，另一端耦合到开关410与 外部负载，控制器230能控制开关430的断开与闭合。在开关410闭合时，外部电源直接向外 部负载供电，并可以通过开关410向备用电源210供电。在开关410断开时，开关外部电源到 外部负载与备用电源210的供电通路。
[0080] 在测量备用电源210的电容时，使开关430保持闭合，从而由外部电源向负载供电。 若外部电源掉电，控制器230断开备用电源210对旁路负载460的供电通路，闭合开关420,使 备用电源向外部负载供电。因而，根据本实用新型的实施例，在测量备用电源210的电容期 间，依然提供2余度的电源，从而保证了存储设备的可靠性。可选地，在测量备用电源210的 电容时，缩短测量时间并考虑测量时间对备用电源210的电压降幅与电压测量精度的影响， 在短的时间内完成电容测量，从而即使在电容测量时间段的后期发生外部电源掉电，备用 电源210依然有足够的能量维持外部负载处理掉电事件。
[0081] 根据测量得到的备用电源210的电容值C与等效串联电阻Resr，计算备用电源210 能够维持外部负载正常工作的供电时间，例如，根据(3)式计算供电时间，
[0082]
(3)
[0083] 其中，C是备用电源210的电容值，RESR是备用电源210的等效串联电阻，UT是备用 电源210能够使负载正常工作的最低电压，t是备用电源210使负载正常工作的时间，P是负 载的功率P，U〇是备用电源210充满电时的输出电压，y是电源效率。可选地，为降低计算复杂 度，忽略备
用电源2 1 0的等效串联电阻，估算备用电源2 1 0的供电时间为
[0084] 图5是根据本实用新型又一实施例的备用电源检测方法的流程图。也结合图4A，为 检测备用电源，控制器230断开开关420以切断备用电源给外部负载的供电，断开开关410以 切断外部电源对备用电源210的供电，闭合开关440使备用电源210通过恒流源450为旁路 负载供电，同时启动计时器(510)。一段时间后，控制器230通过电压检测电路230采样备用 电源210的输出电压，并通过计时器记录当前时间（520)。为提高测量精度，控制器多次执行 步骤5 20，在多个时间点采样备用电源210的输出电压。随后，控制器230闭合开关410以恢复 外部电源对备用电源210的充电。由于备用电源210的输出电压U与备用电源的供电时间t为 线性关系，通过测量得到的电压U与测量电压U的时间t计算出备用电源210的电容值C (530)。比较测量得到的电容C与备用电源210的标称电容，来估计备用电源210的健康状态。
[0085] 可选地，通过电容值C计算备用电源210的放电时间。电容放电时提供的能量为 ^ (的-的)，其中UT是备用电源210能够使负载正常工作的最低电压，U〇是备用电源210 充满电时的输出电压。在系统或外部负载的功耗基本恒定的情况下，计算电容放电时间 ^
(540)。如前所述，有其他通过电容值计算放电时间的方式，具有不同的 精度或计算复杂度。可选地，依据计算出的备用电源的供电时间估计备用电源的健康状况。 在进一步的实施例中，电容检测和/或供电时间检测也可在主机或用户的指示下执行。
[0086] 在检测供电时间的过程中，若外部电源掉电，控制器断开开关440,以切断备用电 源210对旁路负载460的放电，并闭合开关420,以使备用电源向外部负载供电。可选地，控制 器230还断开开关410与开关430。
[0087] 框图和流程图的框支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的操 作的组合和用于执行指定功能的程序指令装置的组合。还应该理解，框图和流程图的每个 框以及框图和流程图的框的组合可以由执行指定功能或操作的、基于硬件的应用专用集成 电路、FPGA(现场可编程门阵列）、CPLD(复杂可编程逻辑器件）、微控制器、微处理器或其组 合实现。
[0088] 虽然当前实用新型参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本实用新 型的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本实用新型的范围。
[0089] 这些实施方式所涉及的、从上面描述和相关联的附图中呈现的教导获益的领域中 的技术人员将认识到这里记载的本实用新型的很多修改和其他实施方式。因此，应该理解， 本实用新型不限于公开的【具体实施方式】，旨在将修改和其他实施方式包括在所附权利要求 书的范围内。尽管在这里采用了特定的术语，但是仅在一般意义和描述意义上使用它们并 且不是为了限制的目的而使用。
【主权项】
1. 一种供电时间检测装置，包括开关、控制器， 所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到负载，响应于所述控制 器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电； 所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用 电源充电； 所述备用电源耦合到所述负载； 所述控制器还耦合到所述备用电源的输出端，以获取于所述备用电源的输出电压； 所述控制器还包括计时器，用于记录获取所述备用电源的输出电压的时刻； 所述控制器根据所述时刻与所述备用电源的输出电压计算所述备用电源的供电时间。2. 根据权利要求1所述的供电时间检测装置，还包括电压检测器， 所述电压检测器耦合到所述备用电源的输出端， 所述控制器通过所述电压检测器获取所述备用电源的输出电压。3. 根据权利要求1或2所述的供电时间检测装置， 所述控制器根据公;E 汁算所述备用电源的供电时间，其中U0是所述备用电 源充满电时的输出电压，u 网At 载需求的所述备用电源的最小输出电压，U1是所述控 制器获取到的所述备用电源的输出电压，而T1是从切断所述开关到获取所述备用电源的输 出电压的时间间隔。4. 根据权利要求1所述的供电时间检测装置，其中 所述控制器在第一时刻获取所述备用电源的输出电压U1，并通过计时器获取从切断所 述开关到第一时刻的时间间隔tl; 所述控制器在第二时刻获取所述备用电源的输出电压U2,并通过计时器获取从第一时 刻到第二时刻的时间间隔t2: 所述控制器根据公另计算所述备用电源的供电时间，其中UT是满足负 载需求的所述备用电源的最小输出电压。5. -种供电时间检测装置，包括开关、控制器、电压检测器， 所述开关的输入端耦合到外部电源，所述开关的输出端耦合到负载，响应于所述控制 器的控制信号而导通或切断所述外部电源到所述负载的供电； 所述开关的输出端还耦合到备用电源，所述开关导通时，所述外部电源还向所述备用 电源充电； 所述备用电源耦合到所述负载； 所述电压检测器耦合到所述备用电源的输出端，若所述备用电源的输出电压小于阈 值，所述电压检测器向所述控制器输出指示信号； 所述控制器还包括计时器，用于记录从切断所述开关到收到所述指示信号的时间间 隔； 所述控制器根据所述时间间隔计算所述备用电源的供电时间。6. 根据权利要求5所述的供电时间检测装置，其中 所述阈值指示了所述备用电源的剩余能量与充满电时的能量的预定关系，从而根据所 述时间间隔与所述预定关系计算所述备用电源的供电时间。7. 根据权利要求5-6之一所述的供电时间检测装置，其中 响应于收到所述指示信号，所述控制器还导通所述开关。8. 根据权利要求1、2、5或6之一所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。9. 根据权利要求3所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。10. 根据权利要求4所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。11. 根据权利要求7所述的供电时间检测装置，其中 根据计算出的所述备用电源的供电时间，估计所述备用电源的健康状态。12. 根据权利要求1、2、5或6之一所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。13. 根据权利要求4所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。14. 根据权利要求7所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。15. 根据权利要求8所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。16. 根据权利要求9所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。17. 根据权利要求10所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。18. 根据权利要求11所述的供电时间检测装置，其中 所述备用电源是电容。
【文档编号】G01R31/40GK205720603SQ201620269886
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】武明伟, 倪勇
【申请人】北京忆恒创源科技有限公司
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