CN107147206A - 一种降低raid卡掉电的保护线路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种降低RAID卡掉电的保护线路，涉及电路保护技术，其线路结构主要包括一超级电容、MOS切换单元、一组Buck_boost线路单元和N组Buck线路单元，Buck_boost线路单元设置在超级电容与MOS切换单元之间，MOS切换单元的输出连接N组Buck线路单元；掉电时，超级电容输出电压通过Buck_boost线路单元转换为稳定电压输出，并通过MOS切换单元切换为P12V_SYS，作为后面N组Buck线路单元的输入，RAID卡的电压通过N组Buck线路来实现。本方法降低RAID卡供电设计复杂度，节省PCB面积，节省设计成本；保证RAID卡在系统掉电时，及时保存RAID卡上的实时数据。

Description

一种降低RAID卡掉电的保护线路
技术领域
本发明涉及电路保护技术，具体的说是一种降低RAID卡掉电的保护线路。
背景技术
随着云计算、大数据的发展，各行各业的业务都迁移到互联网云端，一旦出现电网大面积断电，服务器系统上RAID卡的实时信息就会丢失，造成磁盘阵列中的实时数据无法恢复。为此，RAID技术中，提出一种掉电保护技术：通过在RAID卡上配置一块超级电容，来防止系统停电时，磁盘阵列的实时数据丢失。
超级电容是一种储能装置，可作为备用电源使用。它拥有充电速度快，寿命长（可支持充电十万次以上），不需要经常维护更换等优点，但超级电容在放电过程中，其输出电压不是恒定的，是逐渐降低的电压。这样，会产生RAID卡上的相关VR的输入电压低于输出电压的情况（比如：输入电压为2V，正常的输出电压为3.3V）。为保证在输入电压低于输出电压时，RAID卡上仍有正常的输出电压，这类VR需要用到Buck-Boost线路。
Buck-Boost线路属于DC/DC线路的一种，实现将一种直流电压转换为另一种直流电压，且不论输入电压低于输出电压或是输入电压高于输出电压，都能实现输出电压的稳定输出。Buck-Boost线路不常见且线路结构复杂，且在DC/DC设计方案中并不常见，通用的DC/DC方案为Buck线路。若RAID卡上的VR数量为N，则随着N的增加，板卡的PCB空间会成为瓶颈，设计成本和复杂度也相应增加。
附图1为现有RAID系统供电结构示意图，包含：超级电容、MOS切换、N组Buck-Boost线路单元。RAID卡通过金手指插接在PCIE插槽上，取电P12V；然后会在板卡上分出两条支路。第一条支路与MOS切换单元直接相连，第二条支路给超级电容充电，待充电完毕后，超级电容会输出电压，与MOS切换单元连接。
当P12V未掉电时，超级电容支路关断，P12V这一路通过MOS管切换为P12V_SYS，作为后面N组Buck-Boost线路的输入。当P12V掉电时，P12V这一路关断。超级电容支路打开，并通过MOS管切换为P12V_SYS，作为后面N组Buck-Boost线路的输入。从而，实现P12V掉电时，能够及时切换到超级电容供电，且随着超级电容放电的进行，P12V_CAP逐渐变低，P12V_SYS也随着变低。通过Buck-boost单元转换成Vout 1\Vout2 ... \Vout N.以此，保证在P12V掉电后的一段时间，RAID卡仍可正常工作，并保留RAID卡上的实时数据。
现有RAID系统供电方案的N组Buck_Boost线路单元，由于Buck_Boost线路结构复杂，且元器件数量较多，会占用RAID卡PCB的空间，造成RAID卡的PCB设计难度增加，增加设计复杂度。同时，Buck_Boost线路单元在DC/DC设计中并不常用，相应的成本也会偏高。
发明内容
本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种降低RAID卡掉电的保护线路。
本发明所述一种降低RAID卡掉电的保护线路，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述降低RAID卡掉电保护线路，其线路结构主要包括一超级电容、MOS切换单元、一组Buck_boost线路单元和N组Buck线路单元，所述Buck_boost线路单元设置在所述超级电容与MOS切换单元之间，所述MOS切换单元的输出连接N组Buck线路单元；
RAID卡通过金手指插接在PCIE插槽上，取电P12V，然后分出两条支路，第一条支路与MOS切换单元直接相连；第二条支路给超级电容充电，待充电完毕后，超级电容输出电压通过所述Buck_boost线路单元转换为稳定电压输出，并通过MOS切换单元切换为P12V_SYS，作为后面N组Buck线路单元的输入，RAID卡的电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout N 通过N组Buck线路来实现。
优选的，在P12V未掉电时，所述超级电容支路关断，P12V这一路通过MOS切换单元切换为P12V_SYS，通过N组Buck线路，实现RAID卡上电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ...Vout。
优选的，在P12V掉电时，所述超级电容输出电压经单组Buck-Boost线路单元转换为恒定12V电压输出，通过MOS切换单元切换为P12V_SYS；通过N组Buck线路，实现RAID卡上电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout。
本发明所述一种降低RAID卡掉电的保护线路，与现有技术相比具有的有益效果是：本方法使得RAID卡供电设计复杂度降低，节省PCB板卡面积，同时，保证RAID卡在系统掉电时，也能工作一段时间，及时保存RAID卡上的实时数据；且该线路设计新颖、结构简单、易于实现，节省了设计成本，极大提高了产品竞争力。
附图说明
附图1为现有RAID系统供电结构示意图；
附图2为本实施例所述降低RAID卡掉电保护线路的示意图；
附图3为本实施例所述MOS切换单元的切换原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明所述一种降低RAID卡掉电的保护线路进一步详细说明。
为有效降低RAID卡上VR的设计复杂度，降低板卡的设计成本，本发明提出了一种降低RAID卡掉电的保护线路，在RAID系统供电结构中，在超级电容和MOS切换单元之间添加一组Buck-Boost线路；RAID卡上的电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout N通过N组Buck线路来实现。Buck线路属于DC/DC线路的一种，用于实现将较高的直流电压转换成较低的直流电压。同时，本发明保证RAID卡在系统掉电时，也能工作一段时间，及时保存RAID卡上的实时数据。
本发明与现有RAID卡掉电保护线路相比较，在超级电容与MOS切换单元之间增加一组Buck-Boost线路，克服了超级电容输出电压稳定的缺陷；同时将保护线路中原N个Buck-Boost线路换成N个Buck线路，由于Buck-Boost线路不常见且线路结构复杂，而Buck线路较常见且线路结构简单，因此有效降低RAID卡上VR的设计复杂度，降低板卡的设计成本。
实施例：
本实施例所述降低RAID卡掉电保护线路，如附图2所示，该降低RAID卡掉电保护电路包括一超级电容、MOS切换单元、一组Buck_boost线路单元和N组Buck线路单元，所述Buck_boost线路单元设置在所述超级电容与MOS切换单元之间；通过Buck_boost线路单元实现电压稳定输出给MOS切换单元；
RAID卡通过金手指插接在PCIE插槽上，取电P12V，然后分出两条支路，第一条支路与MOS切换单元直接相连，第二条支路给超级电容充电，待充电完毕后，超级电容会输出电压通过该组Buck_boost线路单元，与MOS切换单元连接；通过MOS切换单元切换为P12V_SYS，作为后面N组Buck线路单元的输入，RAID卡的电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout N 通过N组Buck线路来实现。
采用该降低RAID卡掉电保护线路：
在P12V未掉电时，所述超级电容支路关断，P12V这一路通过MOS切换单元切换为P12V_SYS，通过N组Buck线路，实现RAID卡上电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout。
在P12V掉电时，所述超级电容输出电压经单组Buck-Boost线路单元转换为恒定12V电压输出，通过MOS切换单元切换为P12V_SYS；通过N组Buck线路，实现RAID卡上电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout。
并且，当P12V掉电时，能够及时切换到超级电容供电，通过Buck-boost线路单元向MOS切换单元输出稳定电压，经MOS切换单元切换为P12V_SYS，然后通过N组Buck线路，实现RAID卡上电压；保证在P12V掉电后的一段时间，RAID卡仍可正常工作，并保留RAID卡上的实时数据。
附图3为所述RAID卡掉电切换的原理示意图，如附图3所示，掉电前，MOS切换单元打开供电通道Vin-->Vout；掉电时，通过R1和R2组成的分压电路对输入电压Vin进行分压监控，当Vin出现掉电时，经分压后的电压下降到V ref以下后，电压比较器会输出电平信号打开超级电容供电通道P12V_CAP-->Vout，实现掉电保护。
实施所述降低RAID卡掉电保护线路，具体操作步骤如下：
第一，根据系统最大负载电流，选择MOS切换单元的MOS管，以及Buck-Boost线路单元；
第二，根据RAID卡上各个芯片不同的电压需求、电流需求，选择相应的Buck线路；
第三，按照附图3，搭建掉电切换线路；
第四，根据掉电需要维持的工作时间，选择相应规格的超级电容；
第五，按照附图2，搭建RAID卡上整体供电线路，包括正常供电和掉电保护部分。
具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式，任何符合本发明的权利要求书的且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或替换，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种降低RAID卡掉电的保护线路，其特征在于, 其线路结构主要包括一超级电容、MOS切换单元、一组Buck_boost线路单元和N组Buck线路单元，所述Buck_boost线路单元设置在所述超级电容与MOS切换单元之间，所述MOS切换单元的输出连接N组Buck线路单元；
RAID卡通过金手指插接在PCIE插槽上，取电P12V，然后分出两条支路，第一条支路与MOS切换单元直接相连；第二条支路给超级电容充电，待充电完毕后，超级电容输出电压通过所述Buck_boost线路单元转换为稳定电压输出，并通过MOS切换单元切换为P12V_SYS，作为后面N组Buck线路单元的输入，RAID卡的电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout N 通过N组Buck线路来实现。
2.根据权利要求1所述一种降低RAID卡掉电的保护线路，其特征在于, 在P12V未掉电时，所述超级电容支路关断，P12V这一路通过MOS切换单元切换为P12V_SYS，通过N组Buck线路，实现RAID卡上电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ... Vout。
3.根据权利要求2所述一种降低RAID卡掉电的保护线路，其特征在于, 在P12V掉电时，所述超级电容输出电压经单组Buck-Boost线路单元转换为恒定12V电压输出，通过MOS切换单元切换为P12V_SYS；通过N组Buck线路，实现RAID卡上电压：Vout 1\Vout 2\Vout 3\ ...Vout。
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