CN107077874A - 电力损失保护 - Google Patents

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Abstract

检测客户端设备中的电力损失。响应于检测到电力损失，警告电子卡电力损失即将发生，其中电子卡包括易失性存储器和非易失性存储器。响应于该警告而触发数据从易失性存储器到非易失性存储器的转移。

Description

电力损失保护
背景技术
诸如计算机或其它类型的电子系统之类的系统可以包括用于存储数据的存储设备。在一些情况下，存储设备可以既包括易失性存储器又包括非易失性存储器。易失性存储器指的是如果从易失性存储器切断电源则丢失存储在该易失性存储器中的数据的存储器。另一方面，即使从非易失性存储器切断电源，非易失性存储器也维持存储在该非易失性存储器中的数据。
附图说明
关于以下各图来描述一些实施方式。
图1A是根据一些实施方式的包括电力损失检测电路、临时电源以及被电力损失检测电路和临时电源保护的电子卡的示例性布置的框图。
图1B是根据一些实施方式的示例性电力损失保护子系统的框图。
图2和3是根据各种实施方式的示例性布置的示意图。
图4A和4B是根据各种实施方式的示例性电力损失检测电路的示意图。
图5是根据一些实施方式的示例性电力损失保护过程的流程图。
具体实施方式
电子卡可以连接到客户端设备——诸如连接到客户端设备的外部端口或连接到客户端设备中的内部连接点(例如插座、电路板附件，等等)。“客户端设备”可以指可在给定时间供单用户使用的任何系统或电子设备。换句话说，在任何给定时间，一个用户可以使用客户端设备的用户输入部件来使用该客户端设备来与该客户端设备交互。用户输入部件的示例可以包括以下的一个或任何组合：输入鼠标设备、输入指示器设备、键盘、触摸板、触摸屏，等等。客户端设备不同于可由多个用户通过网络并行地访问的服务器设备。
电子卡可以包括其上安装有各种电子部件的支持基板。支持基板可以是电路板或其它类型的支持基板，并且可以包括用于连接到支持基板上的各个部件的输入/输出(I/O)元件(例如电子引脚、光学箍圈，等等)的通信信道(例如，导电迹线、光路，等等)。
电子卡可以包括易失性存储器和非易失性存储器。“存储器”可以指的是一个或多个存储设备，或者可替代地，“存储器”可以指的是存储设备的一部分(或多个存储设备的一部分)。当从易失性存储器切断电源时，该易失性存储器丢失存储在该易失性存储器中的数据。另一方面，即使从非易失性存储器切断电源，该非易失性存储器也可以维持存储在该非易失性存储器中的数据。
当包括易失性存储器和非易失性存储器的电子卡与客户端设备一起使用时，可以由客户端设备向电子卡提供电力。当在客户端设备中发生电力损失时，那么当客户端设备不再可以向电子卡供应电力时，电子卡的易失性存储器中的数据可能丢失。客户端设备的电力损失可能由于各种原因发生，诸如由于客户端设备的电池被耗尽、从电源插座拔掉客户端设备、故障或错误发生，或因其它原因。
根据一些实施方式，可以提供电力损失检测电路和临时电源，来保护电子卡免于由于在可操作地联接至电子卡的客户端设备处的电力损失而引起的数据丢失。如果电子卡与客户端设备进行通信并且由客户端设备向电子卡供应电力，则电子卡可操作地联接到客户端设备。举例来说，电子卡可以被插入客户端设备的外部端口中，或可以连接到客户端设备中的内部连接点。
图1A是包括电子卡102的示例性布置的示意图，电子卡102具有控制输入104和电源输入106。请注意，电子卡可以包括未示出的各种其它输入(以及输出)。各种输入和输出可以采用I/O电子引脚、光学箍圈或用于与电子卡102外部的部件建立通信的其它I/O元件的形式。I/O元件可以是电子卡102的连接器105(或多个连接器)的一部分。连接器105可以连接到配合连接器(诸如客户端设备的端口中的配合连接器)，或者可替代地，连接器105可以连接到线缆(例如电缆、光缆等等)。
电子卡102包括易失性存储器108和非易失性存储器110。另外，电子卡102包括可以控制易失性存储器108和非易失性存储器110的存储控制器114。在其它示例中，可以提供多个存储控制器，每一个存储控制器用于易失性存储器108和非易失性存储器110中的每一个。
在一些示例中，诸如当电子卡102可操作地联接到客户端设备116时，电子卡102为主要功能是存储数据的存储卡。存储卡的示例包括固态存储(SSD)卡，其可以包括一个或多个闪速存储器设备或其它类型的非易失存储设备。
在其它示例中，电子卡102可以是不同类型的电子卡。例如，电子卡102可以位于网络接口卡、图形处理卡、处理器卡等等中。在此类情况中，电子卡102可以包括其它部件(未示出)来执行电子卡102的其它功能。
电子卡102的各个部件可以安装在电子卡102的支持基板103上。支持基板103可以是电路板或任何其它类型的支持基板。在一些示例中，电子卡102的部件可以安装在支持基板103的一个支持表面上。在其它示例中，电子卡102的部件可以安装在支持基板103的多个支持表面上。
图1A还示出电力损失检测电路118和临时电源120。电力损失检测电路118接收指示器122，其可以是来自客户端设备116的指出电力损失可能发生的指示器。在一些示例中，如以下关于图4A进一步讨论的，指示器122可以是被客户端设备116去激活的电源良好信号(以下将进一步讨论)。在其它示例中，如以下关于图4B进一步讨论的，指示器122可以是客户端设备116的主电源电压降至阈值电压以下(以下将进一步讨论)。响应于指示器122，电力损失检测电路118可以激活到电子卡102的控制输入104的电力损失信号124。电力损失信号124向电子卡102指示电力损失即将发生在客户端设备116。
临时电源120可以是任何类型的电源，其可以在来自客户端设备116的主电源电压126不可用时临时向电子卡102供电(以输出电源电压121的形式)。主电源电压126可以由客户端设备116的电源(未示出)提供。
作为示例，临时电源120可以包括可以被充电的一个或多个电容器的布置。当电容器的布置通过连接电路128选择性地连接到电子卡102(诸如由于主电源电压126的损失)时，可以通过电源输入106将来自经充电的电容器的电力供应给电子卡102的各个部件，诸如存储控制器114、易失性存储器108和非易失性存储器110。如果电子卡102包括其它部件，则这些其它部件可以或可以不从临时电源120接收电力。
在客户端设备116的正常操作期间，即当可从客户端设备116得到主电源电压126(即，主电源电压126处于指定的有效范围内的水平)时，连接电路128选择性地将主电源电压126连接到电源输入106，并且临时电源120与电源输入106隔离。在一些实施方式中，主电源电压126可以通过连接电路128对临时电源120进行充电。
在其它示例中，代替于或除电容器的布置之外，临时电源120可以包括一个或多个电池。
用于选择性地将临时电源120和主电源电压126之一连接到电子卡102的电源输入的连接电路128可以具有相对简单的设计。例如，可以利用诸如二极管的无源开关来实施连接电路128。可替代地，可以利用诸如晶体管的有源开关来实施连接电路128。根据一些实施方式，为了降低复杂度，不使用能够选择性地将多个输入中的任何一个连接到多个输出中的任何一个的开关矩阵来实现连接电路128。
响应于在控制输入104接收的电力损失信号124，电子卡102可以执行数据保护处理，其可以包括将易失性存储器108中的数据复制或移动到非易失性存储器110。该数据保护处理可以在电子卡由临时电源120供电(由于主电源电压126不可用)的同时被执行。
在一些示例中，将易失性存储器108中的数据移动到非易失性存储器110可以指的是将来自易失性存储器108的数据刷新到非易失性存储器110。数据保护处理被认为是“硬化”电子设备102中的数据，这是因为当从电子卡102切断电源时(诸如由于在经过一些时间之后临时电源120被耗尽)，数据被移动到允许数据被维持的位置。
在一些实施方式中，如图1B中所示，电力损失检测电路118和临时电源120可以被认为是电力损失保护子系统或装置150的一部分。而且，在一些实施方式中，连接电路128也可以被认为是电力损失保护子系统150的一部分。在一些示例中，电力损失保护子系统150可以包括在客户端设备116中。在其它示例中，电力损失保护子系统150可以与客户端设备116分离，并且可以被提供在可连接到电子卡102的电路板上。可替代地，电力损失保护子系统150和电子卡102可以安装在公共电路板上。
在上文示例的每一个中，电力损失保护子系统150与电子卡102分离。电力损失保护子系统150因此可以被认为是电子卡102的设备外或卡外的电力损失保护子系统。
在一些实施方式中，电子卡102可以是符合M.2标准(从前被称为下一代形状因子(NGFF)标准)的M.2卡。M.2标准(由外围部件互联专业组或PCI-SIG提供)定义电子卡的形状因子。电子卡的形状因子可以指的是电子卡的尺寸和其它属性，诸如安装结构(例如安装孔、安装槽口、安装引脚等等)的位置以及其它属性。另外，M.2标准还定义要在电子卡上使用的连接器105，包括连接器的位置、连接器上引脚的数量以及在连接器105上使用的实际信号和电源引脚。
根据M.2标准，可连接到M.2电子卡102的连接器105的通信介质(诸如位于客户端设备116与M.2电子卡102之间的通信介质)根据高速外围部件互联(PCIe)标准进行操作。因而，位于电子卡102与客户端设备116之间的通信介质可以是PCIe总线。PCIe定义高速串行计算机扩展总线标准。在此类示例中，M.2电子卡102的连接器105是PCIe连接器。
在电子卡102与客户端设备116之间的通信介质是PCIe总线的示例中，电子卡102的接收电力损失信号124的控制输入104可以是根据PCIe标准的PERST#输入。PERST#输入是电子卡102的链路接口复位输入。当被激活时，PERST#输入在被激活时指示电源电压处于可操作电平(换句话说，电源电压处于指定的电压容差内并且是稳定的)。一旦电源电压稳定，则PERST#输入在被激活时还引起电子卡102中的逻辑的初始化。只要PERST#输入是有效的(例如，被断言为低状态)，则电子卡102的与PCIe总线有关的链路接口功能保持复位。响应于PERST#输入被去激活(或例如被解断言为高电压)，电子卡102的链路接口功能可以被启动并且激活。链路接口功能可以指的是电子卡102与通过诸如PCIe总线之类的通信介质的通信有关的功能。
在其它示例中，电子卡102可以是不同类型的电子卡(不同于M.2电子卡)，并且位于电子卡102与客户端设备116之间的通信介质可以是不同类型的通信介质。
在另外示例中，电子卡102可以是可以根据SATA协议操作的串行高级技术附件(SATA)卡。在此类示例中，控制输入104可以是根据SATA协议的控制输入。例如，控制输入104可以是用于将电子卡102置于较低功率状态的输入。根据SATA，此类控制输入可以被称为DEVSLP输入，当其被激活时，向电子卡102指示电子卡102将进入低功率状态。低功率状态可以指的是其中电子卡102的各个部件(或所有部件)被置于断电状态的功率状态。
图2是根据一些实施方式的示例性布置的示意图。在图2的示例中，临时电源120包括可以被充电至特定电压的电容器202的布置，其中在主电源电压126不可用时，电容器202的电荷可以用于临时地对电子卡102供电。在图2的示例中，通过二极管204向连接到电压调节器208的输入的节点206供应主电源电压126。二极管204可以是连接电路128的一部分。
电压调节器208通过二极管204接收主电源电压126(当可用时)，并且以指定的稳定电压在电压调节器208的输出端产生输出电压。请注意，二极管204的输出是等于比二极管204的阈值电压小的主电源电压126的电压。电压调节器208的输入端处的电压可以不同于电压调节器208的输出端处的电压。
可以将电压调节器208输出的稳定电压作为向电子卡102的电源输入106供应的输入电源电压210来提供。在一些示例中，主电源电压126可以大约是12伏特，而电压调节器208输出的输入电源电压210可以大约是3.3伏特。在其它示例中，主电源电压126和输入电源电压210可以是不同的电压。
连接电路128还包括在临时电源120的输出电源电压与连接到电压调节器208的输入的节点206之间并联连接的电阻器212和二极管214。当主电源电压126可用时，二极管214断开(而二极管204导通时)，以允许电流从(客户端设备116的)主电源流到电压调节器208。另外，来自主电源的电源也可以通过电阻器212对电容器202进行充电。
当主电源电压126不再可用(断开)时，二极管204断开，并且来自临时电源120的电源电压通过二极管214(其导通)而流到电压调节器208的输入，电压调节器208响应于来自临时电源120的电源电压而输出稳定输出电压。
图3是根据可替代实施方式的示例性布置的示意图。在图3中，临时电源120包括电池。用于选择性地将主电源电压126和电池120的电源电压连接到节点206(连接到电压调节器208的输入)的连接电路128可以包括电池控制电路304，其能够控制是否向节点206供应电池120的电源电压。
连接电路128也可以包括故障感测电路306，其用于确定主电源电压126是否发生故障。另外，连接电路128可以包括充电电路308，以允许主电源对电池120进行充电。
主电源电压126在可用时通过二极管204被传递到电压调节器208的输入。在该方案中，故障感测电路306检测到存在来自主电源的电力，并且因此，故障感测电路306不向电池控制电路304断言故障感测指示。当故障感测指示不存在时，电池控制电路304将电池120与连接到电压调节器208的输入的节点206隔离。
然而，如果主电源电压126不再可用，则故障感测电路306向电池控制电路304激活故障感测指示，这使电池控制电路304将电池120的电源电压联接耦合到连接至电压调节器208的输入的节点206。在该情况下，二极管204被断开。电压调节器208可以响应于来自电池120的电源电压而输出其稳定电压，以对电子卡102供电。
在图3实施方式的一种变体中，并非使用电力损失检测电路118来向电子卡102的控制输入104提供电力损失信号124，而是代之以，故障感测电路306可以用于向电子卡102的控制输入104提供电力损失信号124。
在图3实施方式的另一个变体中，并非使用故障感测电路306，而是可以利用电力损失检测电路118向电池控制电路304供给故障感测指示。
图4A图示出根据一些实施方式的示例性电力损失检测电路118。电力损失检测电路118的输出是PERST_M2#信号，其可以连接到电子卡102的控制输入104。PERST_M2#信号(图1A或1B的电力损失信号124的示例)由与门402的输出来产生，与门402接收两个输入：来自客户端设备116的PERST#信号(或更一般地说，链路接口复位信号)，以及来自客户端设备116的PGood信号(或更一般地说电源良好信号)。PERST#信号可以是根据PCIe协议的信号。
当PGood信号被低态去激活时，其指示由于正常关闭过程或由于故障或其它错误而导致在客户端设备116无法获得电源。PGood信号被低态去激活时，其是图1A或1B的指示器122的示例。当PGood信号被高态激活时，其指示在客户端设备116可获得电源。当PGood信号被低态去激活时，与门将PERST_M2#信号激活为低状态。
PERST_M2#信号是低态有效信号。当来自客户端设备116的PERST#是低态有效，或PGood被低态去激活时，该信号被激活。
尽管在图4中描绘了与门402的特定示例性输入信号，但请注意，在其它示例中，可以向与门402提供其它类型的输入信号。而且，在其它示例中，电力损失检测电路118可以包括其它逻辑。
图4B是根据可替代实施方式的示例性电力损失检测电路118的示意图。图4B的电力损失检测电路118包括比较器410，比较器410用于比较电压Vsense与参考电压Vref(指定的阈值电压)。电压Vsense由包括连接在Vin(其为来自客户端设备116的主电源电压126)与地之间的电阻器412和414的分压器来提供。
如果Vsense大于Vref，则比较器410维持被去激活的电力损失信号124。然而，如果Vsense低于Vref，则比较器410激活电力损失信号124。
图5是根据一些实施方式的电力保护过程的流程图。图5的电力保护过程检测(在502)客户端设备116中的电力损失。该检测可以通过电力损失检测电路118来执行。
响应于检测到电力损失，电力损失检测电路118向电子卡102的控制输入104输出(在504)信号，以向电子卡指示电力损失即将发生。输出给电子卡102的控制输入104的信号是电力损失检测电路118可如何警告电子卡102电力损失即将发生的示例。
电力保护过程进一步包括响应于电力损失信号124而触发(在506)数据从易失性存储器108到非易失性存储器110的转移。数据从易失性存储器108到非易失性存储器110的转移可以在电子卡102由临时电源120供电的同时执行。
通过使用根据一些实施方式的与被保护的电子卡分离的电力损失保护子系统，用户体验可以有所增强，这是因为防止了或几乎不可能发生由于客户端设备处的电力损失所引起的数据丢失。通过使用根据一些实施方式的单独的电力损失保护子系统，电子卡将不包括可能使电子卡更复杂或昂贵的电力损失保护部件。
在以上描述中，阐述了许多详情以提供对本文公开的主题的理解。然而，可以在没有这些细节中的一些的情况下实践实施方式。其它实施可以包括从以上讨论的细节进行的修改和变化。所附权利要求意图覆盖此类修改和变化。

Claims (15)

1.一种电力损失保护装置，包括：
电源；以及
电力损失检测电路，用于检测客户端设备中的电力损失的指示，并且警告M.2电子卡，以指示所述电力损失即将发生，
所述电力损失保护装置与包括易失性存储器和非易失性存储器的所述M.2电子卡分离，并且其中所述警告用于使用来自所述电源的电力触发数据从所述易失性存储器到所述非易失性存储器的转移。
2.根据权利要求1所述的电力损失保护装置，其中所述客户端设备包括在给定时间能供单用户使用的电子设备。
3.根据权利要求1所述的电力损失保护装置，其中所述电力损失检测电路通过将一信号输出至所述M.2电子卡的链路接口复位输入来警告所述M.2电子卡。
4.根据权利要求3所述的电力损失保护装置，其中所述M.2电子卡的链路接口复位输入包括根据高速外围部件互联(PCIe)标准的PERST#输入。
5.根据权利要求1所述的电力损失保护装置，其中所述电力损失检测电路通过将一信号输出至所述M.2电子卡的输入来警告所述M.2电子卡，所述输入在被激活时指示电源电压处于操作电平。
6.根据权利要求1所述的电力损失保护装置，进一步包括支持基板，所述电源和所述电力损失检测电路安装在所述支持基板上。
7.根据权利要求1所述的电力损失保护装置，进一步包括响应于所述电力损失而将所述电源联接至所述M.2电子卡的电路，其中所述电路没有开关矩阵。
8.根据权利要求1所述的电力损失保护装置，其中所述电源包括电容器。
9.根据权利要求1所述的电力损失保护装置，其中所述电源包括电池。
10.一种电力损失保护装置，包括：
临时电源；以及
电力损失检测电路，用于检测客户端设备中的电力损失的指示，并且响应于所述指示而将一信号输出至电子卡的输入，来向所述电子卡指示所述电力损失即将发生，
所述电力损失保护装置与包括易失性存储器和非易失性存储器的所述电子卡分离，并且其中所述信号用于触发数据从所述易失性存储器到所述非易失性存储器的转移，并且
其中所述电子卡的所述输入是所述电子卡的链路接口复位输入或者是将所述电子卡置于较低功率状态的输入。
11.根据权利要求10所述的电力损失保护装置，其中所述电子卡的所述输入是所述电子卡的高速外围部件互联(PCIe)复位输入。
12.根据权利要求10所述的电力损失保护装置，其中所述电子卡的所述输入是用于将所述电子卡置于所述较低功率状态的串行高级技术附件(SATA)输入。
13.根据权利要求10所述的电力损失保护装置，其中所述客户端设备中的电力损失的所述指示包括电源良好信号的去激活。
14.一种电力损失保护的方法，包括：
通过电力损失检测电路检测客户端设备中的电力损失；
响应于检测到所述电力损失，通过所述电力损失检测电路将一信号输出至电子卡的控制输入，以向所述电子卡指示所述电力损失即将发生，所述电力损失保护电路与包括易失性存储器和非易失性存储器的所述电子卡分离，其中所述电子卡的所述控制输入是所述电子卡的链路接口复位输入或者是将所述电子卡置于较低功率状态的输入；以及
响应于所述信号而使用电源的电力触发数据从所述易失性存储器到所述非易失性存储器的转移。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述电子卡是M.2电子卡。
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