CN107608493A - 一种利用超级电容作为存储卡备用电源的供电装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，包括存储卡、系统电源、超级电容，所述系统电源在存储卡正常工作时为存储卡供电，所述超级电容在存储卡异常掉电时为存储卡供电；还包括：超级电容供电连接模块，建立超级电容与存储卡的充放电接口；主板供电连接模块，选择为存储卡供电的电源路径。本发明利用超级电容给RAID卡供电的设计方法，当系统发生异常断电时，RAID卡可以完成数据的备份保存，提高了RAID卡数据的安全性，从而提高了整个服务器系统的数据处理效率和数据安全性。

Description

一种利用超级电容作为存储卡备用电源的供电装置及方法

技术领域

本发明涉及服务器供电架构设计技术领域，尤其是一种利用超级电容作为存储卡备用电源的供电装置及方法。

背景技术

随着互联网技术的蓬勃发展，数据的存储和管理成为各行各业的普遍需求。在这种环境下，存储卡(独立磁盘冗余阵列板卡)在计算服务器和存储服务器的设计中得到广泛应用。存储卡是一种独立磁盘冗余阵列板卡。简单的说，我们把数个硬盘组合起来成为一颗硬盘，以增加数据的传输效率，并提高数据安全性。视硬盘数目而定，可以有多种选择，以达成以下目标：追求高安全性、追求性能、或是两者兼具。

存储卡对于提高服务器的性能，提高服务器数据的安全性有着至关重要的作用。但如果系统意外断电(如电网掉电，主板故障等)，存储卡上的数据还是无法瞬间保存而造成重要数据丢失。目前业内主流RAID卡都是没有备用电源，锂电池因为价格昂贵且充放电次数较少，并不适合RAID卡的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用超级电容作为存储卡备用电源的供电装置及方法，解决当系统异常断电时给存储卡提供电源保证存储卡数据的备份和保存，提高了存储卡性能和数据安全性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，包括存储卡、系统电源、超级电容，所述系统电源在存储卡正常工作时为存储卡供电，所述超级电容在存储卡异常掉电时为存储卡供电；还包括：超级电容供电连接模块，建立超级电容与存储卡的充放电接口；主板供电连接模块，选择为存储卡供电的电源路径。

进一步地，还包括系统电源供电连接模块，建立系统电源与存储卡的充放电接口。

进一步地，还包括超级电容充电模块，系统电源为超级电容进行充电至超级电容容量满；所述超级电容充电模块的输入端与系统电源供电连接模块的输出端连接，超级电容充电模块的输出端与超级电容供电连接模块连接；

进一步地，所述主板供电连接模块的输出端分别与超级电容供电连接模块的控制端和系统电源供电连接模块的控制端连接；超级电容供电连接模块的输出端与超级电容连接。

进一步地，所述超级电容供电连接模块和系统电源供电连接模块为电子保险丝控制线路设计，所述主板供电连接模块通过使能信号控制超级电容供电连接模块和系统电源供电连接模块的通断。

一种利用超级电容作为存储卡备用电源的设计方法，包括以下步骤：

根据系统备份时间和存储卡工作功耗选择超级电容容量；

根据超级电容连接器网络定义设计超级电容与存储卡接口；

设计超级电容和系统电源放电控制电路；

设计系统电源给超级电容充电电路。

发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明给出了利用超级电容给RAID卡作备用电源的设计，当系统发生异常断电时，RAID卡供电方式由系统供电方式转变为超级电容供电。保证了RAID卡可以完成数据的备份保存，提高了RAID卡数据的安全性，从而提高了整个服务器系统的数据处理效率和数据安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步解释，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是利用超级电容作为存储卡备用电源的供电装置实施例一的示意图；

图2是利用超级电容作为存储卡备用电源的供电装置实施例二的示意图；

图3是RAID卡与超级电容接口定义示意图；

图4是主板供电线路拓扑图；

图5是RAID卡给超级电容充电电路拓扑图；

图6是利用超级电容作为存储卡备用电源的供电方法流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，包括RAID卡、系统电源、超级电容，系统电源在RAID卡正常工作时为RAID卡供电，超级电容在RAID卡异常掉电时为RAID卡供电；还包括：超级电容供电连接器，建立超级电容与RAID卡的充放电接口；主板供电连接模块，选择为RAID卡供电的电源路径。

如图2所示，利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，包括RAID卡、系统电源、超级电容，系统电源在RAID卡正常工作时为RAID卡供电，超级电容在RAID卡异常掉电时为RAID卡供电；还包括：超级电容供电连接器，建立超级电容与RAID卡的充放电接口；系统电源供电连接模块，建立系统电源与RAID卡的充放电接口；主板供电连接模块，选择为RAID卡供电的电源路径；超级电容充电模块，系统电源为超级电容进行充电至超级电容容量满；超级电容充电模块的输入端与系统电源供电连接模块的输出端连接，超级电容充电模块的输出端与超级电容供电连接模块连接；主板供电连接模块的输出端分别与超级电容供电连接模块的控制端和系统电源供电连接模块的控制端连接；超级电容供电连接模块的输出端与超级电容连接。

如图3所示，RAID卡和超级电容接口定义包括电源和控制信号的定义，确保超级电容可以与RAID卡进行正常的放电、充电以及超级电容信息的沟通。pin1，pin2的BQ33100_VCCPACK是电源管脚，当超级电容放电和超级电容充电都是通过这两个管脚流出流入电流；pin3，pin4的SMBDA_P3V3和SMBCL_P3V3是超级电容和Raid卡的通信管脚，通过这两个管脚的信息管理超级电容的充放电电流，超级电容电压和温度等信息；pin5P3V3_MR为超级电容内部逻辑信号的拉高管脚；pin6EVENT_N0为充电使能管脚；pin7GND为标准零电压管脚；pin8，pin9为raid卡侦测充电电压的反馈信号管脚。

如图4所示，设计超级电容和系统电源放电控制线路，当系统正常工作时，RAID卡由系统供P12V电源，系统电源放电控制线路打开，超级电容放电控制线路关闭。

当系统异常断电时，RAID卡由超级电容供电，超级电容放电控制线路打开，系统电源放电控制线路关闭。系统电源放电控制线路和超级电容放电控制线路是一种电子保险丝控制线路(E-fuse)，可以通过使能信号控制电源路径的开关，设计过电流保护和短路保护等功能。

如图5所示，设计RAID卡给超级电容充电电路。当系统正常工作时，超级电容如果电量不满，RAID卡会给超级电容进行充电。RAID卡上设计升压线路，利用P3V3升压到超级电容充电最高电压(如10.8V)，通过PMBUS沟通充电信息(充电电压、充电电流、电池温度等)，给超级电容进行充电。

如图6所示，一种利用超级电容作为存储卡备用电源的设计方法，包括以下步骤：

S1、根据系统备份时间和RAID卡工作功耗选择超级电容容量；选择合适型号的超级电容。系统异常时备份存档数据需要的时间为1分钟，RAID卡正常工作的功耗为20W,计算超级电容需要的能量为W＝P*T＝20/60WH＝0.33WH，超级电容电压选择10.8V，选择超级电容型号CVPM05。

S2、根据超级电容连接器网络定义设计超级电容与RAID卡接口；

S3、设计超级电容和系统电源放电控制电路；设计超级电容和系统电源放电控制线路。选择TI的TPS25942LRVCR作为控制芯片，设计放电控制线路的外围线路。

S4、设计系统电源给超级电容充电电路。设计RAID卡给超级电容充电电路。选择LINEAR的LTC3121EDE#TRPBF作为升压控制芯片，设计超级电容充电线路。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，其特征是，包括存储卡、系统电源、超级电容，所述系统电源在存储卡正常工作时为存储卡供电，所述超级电容在存储卡异常掉电时为存储卡供电；还包括：超级电容供电连接模块，建立超级电容与存储卡的充放电接口；主板供电连接模块，选择为存储卡供电的电源路径。

2.如权利要求1所述的一种利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，其特征是，还包括系统电源供电连接模块，建立系统电源与存储卡的充放电接口。

3.如权利要求2所述的一种利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，其特征是，还包括超级电容充电模块，系统电源为超级电容进行充电至超级电容容量满；所述超级电容充电模块的输入端与系统电源供电连接模块的输出端连接，超级电容充电模块的输出端与超级电容供电连接模块连接。

4.如权利要求2所述的一种利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，其特征是，所述主板供电连接模块的输出端分别与超级电容供电连接模块的控制端和系统电源供电连接模块的控制端连接；超级电容供电连接模块的输出端与超级电容连接。

5.如权利要求4所述的一种利用超级电容作为存储卡备用电源供电装置，其特征是，所述超级电容供电连接模块和系统电源供电连接模块为电子保险丝控制线路设计，所述主板供电连接模块通过使能信号控制超级电容供电连接模块和系统电源供电连接模块的通断。

6.一种利用超级电容作为存储卡备用电源的设计方法，如权利要求1至5任一项权利要求所述的装置，其特征是，包括以下步骤：

根据系统备份时间和存储卡工作功耗选择超级电容容量；

根据超级电容连接器网络定义设计超级电容与存储卡接口；

设计超级电容和系统电源放电控制电路；

设计系统电源给超级电容充电电路。