控制装置制造方法
【专利摘要】本发明揭示了一种控制装置，用于控制硬盘与电子装置之间的连接，所述电子装置包括用于连接硬盘的硬盘连接器，所述控制装置包括：一检测电路，与所述硬盘连接器的接地引脚连接，用于检测硬盘的连接状态，并产生检测信号；一中央处理器，与所述检测电路连接，用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号发送控制信号；以及至少一电源控制电路，与所述中央处理器连接，并与所述硬盘连接器连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制所述硬盘供电。
【专利说明】控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化控制【技术领域】，且特别涉及一种用于控制硬盘与电子装置之间连接的控制装置。
【背景技术】
[0002]现今SATA硬盘是计算机装置中重要的资料存储设备，随着计算机技术的日益普及与发展，基于提高计算机装置的可扩展性，设备连接灵活性的考虑，一些用户要求计算机装置所用的SATA硬盘可以进行热插拔操作。
[0003]热插拔也被称为“带电插拔”，是指允许用户在不关闭系统，不切断电源的情况下取出和更换损坏的硬盘、电源或板卡等部件。目前对于SATA硬盘来讲，具有两种连接模式，一种为数据线(Cable)连接，另一种为硬盘连接器连接，例如背板(Backplane)。而允许热插拔硬盘的连接为硬盘连接器连接。
[0004]在进行硬盘热插拔操作时，会产生瞬间大电流从而影响硬盘的稳定性甚至损坏硬盘，因此现有的支持热插拔的相关产品都使用专用的热插拔芯片控制硬盘供电，如INTERSIL公司的ISL6140芯片等，以避免产生大电流从而对硬盘设备造成损害。然而此类热插拔芯片通常价格较高，并且提供这种专用热插拔芯片的专业厂商很少，采用专门热插拔芯片提高了产品的原料成本，并且芯片寿命较短。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明旨在解决现有技术中，在进行硬盘热插拔操作时，造成硬盘损坏，以及应用插拔芯片的高成本、不稳定等技术问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制装置，用于控制硬盘与电子装置之间的连接，所述电子装置包括用于连接硬盘的硬盘连接器，所述控制装置包括:一检测电路，与所述硬盘连接器的接地引脚连接，用于检测所述硬盘的连接状态，并产生检测信号；一中央处理器，与所述检测电路连接，用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号发送控制信号；以及至少一电源控制电路，与所述中央处理器连接，并与所述硬盘连接器连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制所述硬盘供电。
[0007]进一步的，所述接地引脚为所述硬盘连接器上的长度相对其余引脚较短的接地引脚。
[0008]进一步的，所述接地引脚在所述硬盘连接器的P5、P6或PlO引脚。
[0009]进一步的，所述检测电路包括:电源及上拉电阻，所述上拉电阻一端连接到所述电源，所述上拉电阻另一端接地，并与所述接地引脚以及所述中央处理器连接。
[0010]进一步的，所述电源为3.3V电源。
[0011]进一步的，所述检测电路还包括:一滤波电容，所述上拉电阻一端连接到所述电源，所述上拉电阻另一端通过所述滤波电容接地，所述上拉电阻与所述滤波电容之间的节点分别连接到所述接地引脚以及所述中央处理器。[0012]进一步的，所述检测电路还包括:限流电阻，所述上拉电阻与所述滤波电容之间的节点通过所述限流电阻连接到所述硬盘连接器的接地引脚。
[0013]进一步的，所述检测电路还包括:一静电释放保护器，所述静电释放保护器一端接地，另一端连接到所述上拉电阻与所述滤波电容之间的节点。
[0014]进一步的，所述电源控制电路包括电源、P型金氧半场效晶体管、N型金氧半场效晶体管、储能电容、以及两个开关电阻。
[0015]进一步的，所述电源控制电路为两个。
[0016]本发明的控制装置由电阻、电容、场效应管组成，成本低廉，构造简单，且适用于硬盘的热插拔操作，稳定性高，保证了热插拔过程中硬盘的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明第一实施例提供的控制装置的结构方块示意图；
[0018]图2是本发明第一实施例提供的硬盘的引脚示意图；
[0019]图3是本发明第一实施例提供的检测电路的电路图；
[0020]图4是本发明第二实施例提供的检测电路的电路图；
[0021]图5是本发明第三实施例提供的检测电路的电路图；
[0022]图6是本发明第四实施例提供的检测电路的电路图；
[0023]图7是本发明第五实施例提供的检测电路的电路图；
[0024]图8是本发明第六实施例提供的电源控制电路的电路图；
[0025]图9是本发明第七实施例提供的电源控制电路的电路图；
[0026]图10是本发明第八实施例提供的电源控制电路的电路图；
[0027]图11是本发明第九实施例提供的电源控制电路的电路图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明。
[0029]请参见图1，其所示为本发明第一实施例提供的控制装置的结构方块示意图。本发明实施例中所述的用于控制硬盘与电子装置之间的连接的控制装置，包括检测电路1、5V电源控制电路2以及12V电源控制电路3。检测电路I通过信号线连接到硬盘连接器4的接地引脚(GND)上以获取检测信号，向中央处理器(CPU)5传送检测信号。请同时参见图2，其所示为本发明第一实施例提供的硬盘引脚示意图。所述硬盘连接器4上的引脚系对应硬盘6的引脚位置设置，本实施例所述硬盘6为一 SATA硬盘，由于硬盘连接器4连接方式中，除去特定信号功能引脚，还有8个接地引脚:S1、S4、S7、P4、P5、P6、PlO及P12。其中接地引脚S1、S4及S7为高速差分信号的参考地，为保证高速信号的信号完整性，不可做其他用途。因此，可以在其余接地引脚？4汴5、？6、？10及？12中选择检测信号。
[0030]优选地，由于硬盘6上的接地引脚P4、P5、P6、PIO及P12长度相同，但硬盘连接器4上22针，连接器的引脚长度并不相同，其中接地引脚P4及P12为相对较长引脚；接地引脚P5、P6及PlO为相对较短的引脚。当硬盘6插入硬盘连接器4时，接地引脚P4及P12首先连接，接地引脚P5、P6及PlO后连接。考虑到硬盘6可能携带较大的静电，如果将长接地引脚P4及P12作为检测引脚，静电会释放给检测信号，可能影响甚至损坏中央处理器5 ;若选择较短接地引脚P5、P6及PlO为检测信号，静电荷会通过2个长引脚对印刷电路板(PCB)接地端放电，这样当短接地引脚P5、P6及PlO接触到硬盘连接器4时，大大减少静电荷进入检测引脚的可能性，所以可以选择接地引脚P5、P6或PlO为检测信号。
[0031]中央处理器5通过信号线向5V电源控制电路和12V电源控制电路提供电源控制信号。5V电源控制电路通过信号线连接到硬盘连接器4上的5V电源引脚P7、P8及P9向硬盘6提供工作电源，12V电源控制电路通过信号线连接到硬盘连接器4上的12V电源引脚P13、P14及P15向硬盘6提供工作电源。
[0032]请参见图3，其所示为本发明第一实施例提供的检测电路的电路图。
[0033]所述检测电路包括电源VCC以及上拉电阻R26。所述上拉电阻R26 —端连接到电源VCC另一端分别接地以及连接到中央处理器CPU和硬盘连接器的接地引脚GND。
[0034]请参见图4，其所示为本发明第二实施例提供的检测电路的电路图。
[0035]所述检测电路是对图3中所示的检测电路的进一步改进的实施例，所述检测电路进一步包括了滤波电容C67，所述上拉电阻R26 —端连接到电源VCC，另一端通过滤波电容C67接地。上拉电阻R26与滤波电容C67之间的节点连接到主板上硬盘连接器的接地引脚GND(P5、P6或PlO中任一)并且作为向中央处理器CPU提供检测信号的连接点。当硬盘未接入系统时，检测信号通过上拉电阻R26被拉高，形成高电平，滤波电容C67起到滤波器的作用，信号滤波后提供给中央处理器CPU，当检测信号为高电平时，中央处理器CPU并不向电源控制电路发出控制信号，因此系统不向硬盘连接器供电。但硬盘接入系统时，由于所连接的引脚是接地引脚，因此检测信号被拉低，形成低电平，中央处理器CPU向电源控制电路发出控制信号，系统向硬盘连接器供电。
[0036]请参见图5，其所示为本发明第三实施例提供的检测电路的电路图。所述检测电路是对图4中所示的检测电路的进一步改进的实施例，所述检测电路进一步包括了限流电阻R25，所述上拉电阻R26与滤波电容C67之间的节点通过限流电阻R25连接到主板上硬盘连接器的接地引脚GND(P5、P6或PlO中任一)。这样做的好处在于限制了输入到中央处理器CPU的电流，防止由于电流过大而对中央处理器CPU有所损害。
[0037]请参见图6，其所示为本发明第四实施例提供的检测电路的电路图。所述检测电路是对图4中所示的检测电路的进一步改进的实施例，所述检测电路进一步包括了静电释放(ESD)保护器D6，优选地，静电释放保护器D6可以为瞬态抑制二极管(TVS)。静电释放保护器D6 —端接地，另一端连接到所述上拉电阻R26与滤波电容C67之间的节点。由于硬盘热插拔时，硬盘会带有大量静电，而添加静电释放保护器D6后，当检测信号上出现较大电压时静电释放保护器D6会对地导通，防止静电损坏中央处理器CPU。
[0038]请参见图7，其所示是本发明第五实施例提供的检测电路的电路图，该检测电路是对图5中所示的检测电路的进一步改进的实施例，所述检测电路进一步包括了静电释放保护器D6，优选地，静电释放保护器D6可以为瞬态抑制二极管(TVS)。静电释放保护器D6 —端接地，另一端连接到所述限流电阻R25与所述上拉电阻R26与滤波电容C67之间的节点之间。这样做的益处在于既对输入到中央处理器CPU的电流做出了限制，又预防了硬盘上的静电释放对中央处理器CPU产生损坏，对中央处理器CPU提供了最大的保护。
[0039]请参见图8，其所示是本发明第六实施例提供的电源控制电路的电路图，用于控制将5V的电源供应至硬盘作为工作电源。所述第一电源控制电路包括5V电源VCC、P型金氧半场效晶体管(PMOSFET) Q18、N型金氧半场效晶体管(NMOSFET) Q17、储能电容C44及两个开关电阻R21及R24。所述P型金氧半场效晶体管Q18的源极(S极)通过三根连接线连接到硬盘连接器的对应的三个电源引脚P7、P8及P9，漏极(D极)连接到电源VCC。所述开关电阻中的第一个开关电阻R21的一端连接到电源VCC，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q18的栅极(G极)。所述N型金氧半场效晶体管Q17的S极接地，G极连接到中央处理器CPU接收电源控制信号，D极通过所述第二个开关电阻R24与P型金氧半场效晶体管Q18的G极相连接。所述储能电容C44 一端连接到5V电源VCC，另一端接地。
[0040]请参见图9，其所示是本发明第七实施例提供的电源控制电路的电路图。该电源控制电路用于将12V的电源供应至硬盘作为工作电源，所述第一电源控制电路包括12V电源VCC、P型金氧半场效晶体管Q19、N型金氧半场效晶体管Q20、储能电容C12及两个开关电阻R22及R23。P型金氧半场效晶体管Q19的S极通过三根连接线连接到硬盘连接器的对应的三个电源引脚P13、P14及P15，D极连接到电源VCC。所述第一个开关电阻R22的一端连接到电源VCC，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q19的G极。所述N型金氧半场效晶体管Q20的S极接地，G极连接到中央处理器CPU接收电源控制信号，D极通过所述第二个开关电阻R23与P型金氧半场效晶体管Q19的G极相连接。所述储能电容C12 —端连接到12V电源VCC，另一端接地。
[0041]请参见图10，其所示为本发明第八实施例提供的电源控制电路的电路图。该电源控制电路用于控制将5V的电源供应至硬盘作为工作电源，所述第一电源控制电路中包括5V电源VCC、P型金氧半场效晶体管Q18、N型金氧半场效晶体管Q17、三个滤波电容C61、C59及C64、两个储能电容C55及C66及两个开关电阻R21及R24，所述P型金氧半场效晶体管Q18的S极通过三根连接线分别连接到硬盘连接器的对应的三个5V电源引脚P7、P8及P9，D极连接到5V的电源VCC。所述滤波电容中C61和两个储能电容C55及C66并联，并且一端连接电源VCC，另一端接地。所述另一个滤波电容C59 —端连接到P型金氧半场效晶体管Q18的D极，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q18的G极。第三个滤波电容C64 —端接地，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q18的S极。所述开关电阻R21 —端连接到5V电源，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q18的G极。所述N型金氧半场效晶体管Q17的S极接地，G极连接到中央处理器CPU接收电源控制信号，D极通过所述另一个开关电阻R24与P型金氧半场效晶体管Q18的G极相连接。
[0042]当硬盘连接时，所述检测电路接收到检测信号，并将检测信号传送到中央处理器CPU,中央处理器CPU将控制信号传送给N型金氧半场效晶体管Q17，该电路的N型金氧半场效晶体管Q17与所述三个滤波电容C61、C59及C64、两个储能电容C55及C66及两个开关电阻R21及R24形成了软启动的功能，P型金氧半场效晶体管Q18会缓慢打开使得输入到硬盘中的电源电压缓慢上升，可以避免P型金氧半场效晶体管Q18打开瞬间硬盘内部电容充电产生的瞬间大电流对硬盘产生伤害。当硬盘拔出后P型金氧半场效晶体管Q18会关闭，停止为硬盘连接器供电。
[0043]请参见图11，其所示为本发明第九实施例提供的电源控制电路的电路图。该电源控制电路用于控制将12V的电源供应至硬盘作为工作电源，所述第二电源控制电路中包括12V电源VCC、P型金氧半场效晶体管Q19、N型金氧半场效晶体管Q20、三个滤波电容C62、C60及C63、两个储能电容C56及C57及两个开关电阻R22及R23，所述P型金氧半场效晶体管Q19的S极通过三根连接线分别连接到硬盘连接器的对应的三个12V电源引脚P13、P14及P15，D极连接到12V的电源VCC。所述滤波电容C62和两个储能电容C56及C57并联，并且一端连接电源VCC，另一端接地。所述另一个滤波电容C60 —端连接到P型金氧半场效晶体管Q19的D极，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q19的G极。第三个滤波电容C63 —端接地，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q19的S极。所述开关电阻R22 —端连接到12V电源VCC，另一端连接到P型金氧半场效晶体管Q19的G极。所述N型金氧半场效晶体管Q20的S极接地，G极连接到中央处理器CPU接收电源控制信号，D极通过所述另一个开关电阻R23与P型金氧半场效晶体管Q19的G极相连接。
[0044]当硬盘插入时，所述检测电路接收到检测信号，并将检测信号传送到中央处理器CPU,中央处理器CPU将控制信号传送给N型金氧半场效晶体管Q20，该电路的N型金氧半场效晶体管Q20与所述三个滤波电容C62、C60及C63、两个储能电容C56及C57及两个开关电阻R22及R23形成了软启动的功能，P型金氧半场效晶体管Q19会缓慢打开，使得输入到硬盘中的电源电压缓慢上升，有效避免P型金氧半场效晶体管Q19打开瞬间硬盘内部电容充电产生的瞬间大电流对硬盘产生伤害。当硬盘拔出后P型金氧半场效晶体管Q19会关闭，停止为硬盘连接器供电。
[0045]在上述各实施例中，所采用的P型金氧半场效晶体管Q19可以为NTGS3443T1G型，所采用的N型金氧半场效晶体管Q20可以为2N7002型，检测电路所采用的上拉电阻R26的阻值可以为47ΚΩ，限流电阻R25的阻值可以为4.99ΚΩ，滤波电容C67的电容值可以为
0.1 μ F。电源控制电路所采用的滤波电容061、059、064、062、060及063的电容值可以均为0.1 μ F ;所采用的储能电容C55、C56、C57及C66的电容值可以均为100 μ F/16V ;所采用的开关电阻R21及R22的阻值为1.0ΜΩ，开关电阻R23及R24的阻值为680ΚΩ。用于静电释放保护的静电释放保护器D6可以使用型号为PGB1010603MR的器件，也可以使用TVS管。在电源控制电路中所采用的电阻和储能电容与金氧半场效晶体管MOSFET —起构成了电路的软启动功能，避免了硬盘连接瞬间，即P型金氧半场效晶体管打开瞬间，硬盘内部电容充电产生瞬间大电流，从而对硬盘造成损害。
[0046]在本发明的另一些实施例中，除了在具体实施例中所列举的实施方式之外，还可以包括过流保护电路、硬盘插妥提示电路等附加电路。
[0047]综上所述，本发明实施例提供的控制装置由电阻、电容、场效应管组成，成本低廉，构造简单，且适用于硬盘的热插拔操作，稳定性高，保证了热插拔过程中硬盘的安全性。
[0048]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属【技术领域】中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【权利要求】
1.一种控制装置，用于控制硬盘与电子装置之间的连接，所述电子装置包括用于连接硬盘的硬盘连接器，其特征在于，所述控制装置包括: 一检测电路，与所述硬盘连接器的接地引脚连接，用于检测所述硬盘的连接状态，并产生检测信号； 一中央处理器，与所述检测电路连接，用于接收所述检测信号，并根据所述检测信号发送控制信号；以及 至少一电源控制电路，与所述中央处理器连接，并与所述硬盘连接器连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制所述硬盘供电。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述接地引脚为所述硬盘连接器上的长度相对其余弓I脚较短的接地引脚。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述接地引脚在所述硬盘连接器的P5、P6或PlO引脚。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述检测电路包括:一电源及一上拉电阻，所述上拉电阻一端连接到所述电源，所述上拉电阻另一端接地，并与所述接地引脚以及所述中央处理器连接。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述电源为3.3V电源。
6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述检测电路还包括:一滤波电容，所述上拉电阻一端连接到所述电源，所述上拉电阻另一端通过所述滤波电容接地，所述上拉电阻与所述滤波电容之间的节点分别连接到所述接地引脚以及所述中央处理器。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述检测电路还包括:一限流电阻，所述上拉电阻与所述滤波电容之间的节点通过所述限流电阻连接到所述接地引脚。
8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述检测电路还包括:一静电释放保护器，所述静电释放保护器一端接地，另一端连接到所述上拉电阻与所述滤波电容之间的节点。
9.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电源控制电路包括一电源、一P型金氧半场效晶体管、一 N型金氧半场效晶体管、一储能电容以及两个开关电阻。
10.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电源控制电路为两个。
【文档编号】G06F11/00GK103984604SQ201410219766
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】李威, 喻希远, 滕树鹏, 和琳晓, 高晓梅, 邹振 申请人:环旭电子股份有限公司