供电电路与电源管理电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及供电电路，更具体地，本实用新型涉及用于固态存储设备的供电电路以及供电方法。
【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M0SFET116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M0SFET116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]实用新型人意外地发现，在备用电源向负载供电的过程中，备用电源的输出电压会发生跃升，并可能导致本应关闭的负载重新启动。
[0009]参看图2，其示出了图1中的输出信号电压随时间变化的波形图。图2中，纵轴表示电压，而横轴表示时间。图2中的信号V(CAP) 210指示图1中的电容112的输出电压，取自电容112与二极管114相连接的一端。图2中的信号V (Out) 220指示图1中电压转换器130的输出电压，取自电压转换器130的输出端，该输出端耦合到负载180。
[0010]继续参看图2，由于主机100掉电，在tl时刻，电容112开始放电。在电容112的放电电压V(CAP)下降到阈值之前，电压转换器130的输出电压V(0ut)基本保持稳定，从而有效地为负载180供电。在t2时刻，电容112的放电电压V(CAP)下降到阈值之下，随即电压转换器130的输出电压V (Out)变为0，负载180由于失去电力供给而停止工作。
[0011]但是在t3时刻，电容112的放电电压V(CAP)出现小幅跃升，当电容的放电电压V(CAP)再次跃升到阈值之上时，电压转换器130被再次开启，并在t4时刻向负载180输出正常的工作电压。由于电容112中存储的能量有限，t4时刻起电压转换器130只能在短时间内维持正常电压输出。而电压转换器130短时间的正常电压输出对于负载180是不利的。负载180中的电子器件可能在电压转换器130的t4时刻开始的短时间正常电压输出期间开始上电初始化过程，而随即电压转换器的再次关闭，会让负载180经历意外掉电。从图2中还看到，在t4时刻之后，电压转换器180经历了多次短时间输出。这对负载180是不利的。
[0012]在t3时刻，电容112的放电电压V (CAP)的小幅跃升可能源于电容112的放电电流的下降。在t2时刻，当电压转换器130的输出变为0时，电压转换器130停止向负载180供电，相应地，电容112提供给负载180的电流会迅速减小。在此情况下电容112的内阻上分担的电压也迅速减小，从而使电容112的输出电压小幅跃升。当使用超级电容作为电容112时，这种现象尤其明显。而采用其他类型的备用电源时，由于内阻的普遍存在，也会存在随输出电流迅速降低而输出电压跃升的现象。
[0013]通过本实用新型的实施例，解决了现有技术中的上述技术问题。
[0014]根据本实用新型的第一方面，提供了第一供电电路，用于向负载提供电力，所述第一供电电路耦合到第一电源，所述第一供电电路包括备用电源、控制电路；所述备用电源的第一端耦合到所述负载，所述备用电源的第二端耦合到地；所述控制电路还用于确定所述备用电源的状态；当所述备用电源的输出电压从正常状态改变到非正常状态时，所述控制电路切断所述备用电源到所述负载的电力输送。
[0015]根据本实用新型第一方面的第一供电电路，提供了本实用新型第一方面的第二供电电路，其中所述控制电路用于确定所述第一电源的状态；当所述控制电路确定所述第一电源处于正常状态时，开启所述第一电源到所述负载的电力输送。
[0016]根据本实用新型第一方面的第二供电电路，提供了本实用新型第一方面的第三供电电路，其中当所述控制电路确定所述第一电源掉电时，开启所述备用电源向所述负载的电力输送。
[0017]根据本实用新型第一方面的上述供电电路，提供了本实用新型第一方面的第四供电电路。其中当所述控制电路确定所述第一电源处于掉电状态，且所述所述备用电源的输出电压从正常状态改变到非正常状态，所述控制电路切断所述备用电源到所述负载的电力输送。
[0018]根据本实用新型第一方面的上述供电电路，提供了本实用新型第一方面的第五供电电路。其中当所述控制电路确定所述第一电源处于掉电状态，且所述所述备用电源的输出电压从非正常状态改变到正常状态，所述控制电路使所述备用电源到所述负载的耦合方式保持不变。
[0019]根据本实用新型第一方面的上述供电电路，提供了本实用新型第一方面的第六供电电路。其中当所述控制电路确定所述第一电源处于掉电状态时，所述控制电路切断所述第一电源到所述负载的电力输送，并开启所述备用电源向所述负载的电路输送；在所述第一电源处于掉电状态后的预定时间内，所述控制电路确定所述所述备用电源的输出电压从正常状态改变到非正常状态时，所述控制电路切断所述备用电源到所述负载的电路输送；以及在所述第一电源处于掉电状态后的预定时间内，当控制电路确定所述所述备用电源的输出电压从非正常状态改变到正常状态时，所述控制电路切断所述备用电源到所述负载的电路输送。
[0020]根据本实用新型第一方面的上述供电电路，提供了本实用新型第一方面的第六供电电路，其中其中所述备用电源的输出电压的正常范围是所述备用电源的输出电压能使所述负载稳定工作的电压范围，所述备用电源的输出电压的不正常范围是所述备用电源的输出电压不能使所述负载稳定工作的电压范围。
[0021]根据本实用新型第一方面的上述供电电路，提供了本实用新型第一方面的第七供电电路，其中所述控制电路包括第一电压检测电路，所述第一电压检测电路耦合到所述备用电源的输出，并用于检测所述备用电源的输出电压，当所述备用电源的输出电压处于正常范围时，输出第一状态的第一指示信号；当所述备用电源的输出电压处于不正常范围时，输出第二状态的第一指示信号；所述控制电路基于所述第一指示信号从第一状态变为第二状态，切断所述备用电源到所述负载的电路输送。
[0022]根据本实用新型第一方面的第八供电电路，提供了本实用新型第一方面的第九供电电路，其中所述控制电路基于所述第一指示信号从第二状态变为第一状态，所属控制电路不改变所述备用电源到所述负载的耦合方式。
[0023]根据本实用新型第一方面的上述供电电路，其中所述第一电源是主机电源。
[0024]根据本实用新型的第二方面，提供了本实用新型第二方面的第一供电电路，用于向负载提供电力，所述第二方面的第一供电电路耦合到第一电源，所述第二方面的第一供电电路包括备用电源、控制电路；所述备用电源的第一端耦合到所述负载，所述备用电源的第二端耦合到地；所述控制电路还用于确定所述备用电源的状态；当所述备用电源的输出电压低于阈值时，所述控制电路切断所述备用电源到所述负载的电力输送。
[0025]根据本实用新型的第二方面，提供了本实用新型第二方面的第二供电电路，用于向负载提供电力，所述第二方面的第二供电电路耦合到第一电源，所述第二方面的第二供电电路包括备用电源、控制电路；所述备用电源的第一端耦合到所述负载，所述备用电源的第二端耦合到地；所述控制电路包括电压检测电路，所述电压检测电路耦合到所述备用电源的输出，并用于检测所述备用电源的输出电压，当所述备用电源的输出电压低于阈值时，启动定时器；以及所述控制电路基于所述定时器到时，切断所述备用电源到所述负载的电力输送。
[0026]根据本实用