本实用新型涉及大数据存储技术领域，具体涉及一种基于掉电保护的大容量存储端对端数据保护系统。
背景技术：
随着科技的发展，社会进入到大数据分析时代，对大容量的存储有了更高的需求，容量要求越来越大，速度要求更快，接口要求多样化，同时数据的安全性、保密性及重要性越来越引起人们的关注。
在这个“黄金有价，数据无价”的时代，如何有效保护数据不丢失至关重要，特别是系统突然掉电或非正常关机时，要快速保存存储盘的映射表及缓存数据，大容量存储关键技术难点在于一是容量大、接口多样化（如用以太网、光纤及USB3.0等接口）及高速度造成电源需求的功耗更大，二是掉电时要快速检测到掉电情况并及时通知主控执行掉电保护，三是存储设备在有限的尺寸空间使存储容量最大化，这就要求设计掉电时不能放置更多的储能电容。依据上述情况特提出基于掉电保护的大容量存储端对端数据保护方法。
现在许多厂商为了防止在突然掉电的情况下丢盘现象，采用备份多份映射表，一旦因为掉电发生错误，重新读取备份的映射表，以保证不丢盘。备份多份映射表方案从理论上可以防止大容量存储盘丢盘现象，不会出现因为掉电造成大容量存储盘不被系统识别的现象，但缺点是用户在断电前最后写入的数据会丢失，这种数据的丢失对于特殊场合是不容许的，如飞机出事故，最后写入的数据通常是关键数据，不允许数据丢失。
技术实现要素：
本实用新型旨在针对上述问题，提出一种解决在大容量存储过程中系统突然掉电或非正常关机时不能及时有效地检测系统掉电问题的基于掉电保护的大容量存储端对端数据保护系统。
本实用新型的技术方案在于：
一种基于掉电保护的大容量存储端对端数据保护系统，包括电源模块，电源模块包括依次连接的系统供电电源、升压电路、一级DC/DC电源模块以及二级DC/DC电源模块，电源模块将系统供电电源由+12V升压至+28V，一级DC/DC电源模块将+28V电压输出+3.3V；还包括主控FPGA以及FLASH阵列，所述的系统供电电源与主控FPGA之间还设有快速掉电检测电路，快速掉电检测电路、主控FPGA以及FLASH阵列依次连接，二级DC/DC电源模块与主控FPGA以及FLASH阵列分别连接；升压电路与一级DC/DC电源模块之间设有钽电容阵列。
所述的系统供电电源以及升压电路之间还设有电源滤波及过压过流保护电路，电源滤波及过压过流保护电路与升压电路之间设有与快速掉电检测电路连接的支路。
所述的快速掉电检测电路中电压检测芯片为LM339，电压比较基源为REF3112AIDB。
所述的钽电容阵列包括并联的充电模块、一级放电模块以及二级放电模块，还包括若干并联的钽电容，所述钽电容其一端均与一级放电模块连接，另一端均接地。
所述的充电模块为大功率电阻，所述电阻的取值范围为25Ω～35Ω，电阻功率满足28*28/R。
所述的一级放电模块以及二级放电模块均为肖特基二极管。
所述的钽电容为CA55导电聚合物电解质钽电容。
本实用新型的技术效果在于：
本实用新型大容量存储采用升压电路使输入电压由+12V升到+28V，可以有效地减少钽电容数量，带来降低产品成本，减少PCB尺寸的有益效果；另一方面，采用快速掉电检测电路，检测电路反应时间最大为1.3us，快速地检测系统上电或掉电的情况，使主控FPGA有更多的时间处理掉电中断程序，提高了端对端数据保护的安全性；最后，采用新型CA55导电聚合物电解质钽电容，大大提高了掉电保护的可靠性及安全性。
附图说明
图1为本实用新型基于掉电保护的大容量存储端对端数据保护系统的连接框图。
图2为本实用新型掉电检测电路的电路图。
图3为本实用新型掉电检测电路的原理框图。
图4为本实用新型钽电容阵列的电路图。
具体实施方式
一种基于掉电保护的大容量存储端对端数据保护系统，如图1所示，包括电源模块，电源模块包括依次连接的系统供电电源、电源滤波及过压过流保护电路、升压电路、一级DC/DC电源模块以及二级DC/DC电源模块，系统供电电源为+12V，经过电源滤波及过压过流保护电路后通过升压电路进行升压，电压升至+28V，通过升压提高储能电压可以有效延长放电时间；一级DC/DC电源模块将+28V电压输出+3.3V；还包括主控FPGA以及FLASH阵列，所述的电源滤波及过压过流保护电路与主控FPGA之间还设有快速掉电检测电路，快速掉电检测电路供电电压为+12V，快速掉电检测电路、主控FPGA以及FLASH阵列依次连接，二级DC/DC电源模块与主控FPGA以及FLASH阵列分别连接并为其供电；升压电路与一级DC/DC电源模块之间设有钽电容阵列，钽电容阵列的供电电压为+28V。
采用升压电路使输入电压由+12V升到+28V，可以有效地减少钽电容数量，带来降低产品成本，减少PCB尺寸的有益效果，分析结果如下：假若大容量存储盘功耗为10W，当快速掉电检测电路检测到掉电到10V时通知主控FPGA时升压电路输出仍维持在28V，此时的Vmax为28V，大容量存储盘能维持工作的最小电压Vmin为5V，掉电保护维持时间需要10ms,依据公式：0.5×C(Vmax2-Vmin2) = W×t，此时需要的电容依据公式计算为C≈263.5uF。
若不加升压电路，当快速掉电检测电路检测到掉电到10V时通知主控FPGA时钽电容阵列电压也已经降到10V，此时的Vmax为10V，此时需要的电容依据公式计算为C≈2.67mF，电容值相差近10倍，大大减少了钽电容数量。
所述的快速掉电检测电路如图2所示，电压检测芯片为LM339，电压比较基源为REF3112AIDB。以检测到+10V确认为掉电为例，原理框图如图2所示。
快速掉电检测电路用于检测系统的+12V输入电源的掉电情况，能快速检测当系统掉电及上电情况及时通知主控FPGA，系统正常供电时LM339比较器输出高电平给主控FPGA，当系统由+12V掉电到10V（可依据实际需要调整门限值）时，LM339比较器快速转变输出低电平给主控FPGA，当电压恢复正常时及时产生高电平通知主控FPGA，系统从检测电压降到门限值到响应输出低复位信号通知主控FPGA的时间最大约1.3μs，可以快速地检测系统上电或掉电的情况，使主控FPGA有更多的时间处理掉电中断程序，提高了端对端数据保护的安全性。
所述的钽电容阵列如图3所示，包括并联的充电模块、一级放电模块以及二级放电模块，还包括若干并联的钽电容，所述钽电容其一端均与一级放电模块连接，另一端均接地。所述的充电模块为大功率电阻，所述电阻的取值范围为25Ω～35Ω，电阻功率满足28*28/R。所述的一级放电模块以及二级放电模块均为肖特基二极管。所述的钽电容为CA55导电聚合物电解质钽电容，新型钽电容具有不燃烧、不爆炸、良性失效模式等优点，大大提高了掉电保护的可靠性及安全性。
钽电容阵列用于储能，当系统掉电时及时放电延长大容量存储盘掉电来保存映射表及最后写入的数据，钽电容阵列设计采用大功率电阻限流充电，不会因为上电时因为容性负载影响了大容量存储盘正常启动，放电时采用肖特基二极管放电，正向压降不超过0.5V，如图3所示。
钽电容阵列所需电容容量的大小依据实际需要设定，计算公式如下。
钽电容阵列根据能量守恒定律计算： 0.5×C(Vmax2-Vmin2) = W×t。
Vmax为检测到系统掉电时的电压，Vmin为大容量存储盘最小工作电压，W为大容量存储盘掉电保护时的工作功耗，C为大容量存储盘钽电容的总容值，t为大容量存储盘检测到掉电后的工作维持时间，依据公式可以看出Vmax越大，相同的电容维持的时间越长。