CN109358740A - 一种应用于ssd的电源管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于SSD的电源管理系统，包括：设于SSD主板上、包括多条输出通道的电源管理集成电路PMIC，用于通过输出通道按预设上电顺序输出预设电压，为与输出通道对应的功能模块供电，还用于通过输出通道按预设下电顺序关闭预设电压；与PMIC的电源输入端连接的管理模块，用于为PMIC供电。本发明使用集成的PMIC替代多个DC/DC、LDO芯片、电源序列发生器，电路设计简单，占用PCB空间小，利于SSD的整体布局和散热。
Description
技术领域
本发明涉及固态硬盘领域，特别是涉及一种应用于SSD的电源管理系统。
背景技术
在现有的SSD(Solid State Disk，固态硬盘)产品中，主机端将高速连接器接口的+12V或者+5V电压给SSD主板供电，在主板上再通过几路DC/DC或者LDO(Low DropoutRegulator，低压差线性稳压器)输出相应的供电电压给SSD主控芯片，以及DRAM(DynamicRandom ACess Memory，动态随机存取存储器)、FLASH(即闪存存储器芯片)等外围IC(Integrated Circuit，集成电路)芯片供电，考虑到SSD主控芯片和外围IC芯片有上下电时序要求，因此，在现有的SSD产品中，还需要增加外置的电源序列发生器来加以控制。为了满足SSD产品要求，需要的外围IC芯片较多，主板上的DC/DC或者LDO也相应较多，从而导致设计电路较为复杂，占用PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)空间较大，也不利于SSD主板的散热设计，同时在SSD可靠性方面也增加了相应的风险，不利于后期产品的维护和维修。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于SSD的电源管理系统，使用集成的PMIC替代多个DC/DC、LDO芯片、电源序列发生器，电路设计简单，占用PCB空间小，利于SSD的整体布局和散热。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于SSD的电源管理系统，包括：
设于SSD主板上、包括多条输出通道的电源管理集成电路PMIC，用于通过所述输出通道按预设上电顺序输出预设电压，为与所述输出通道对应的功能模块供电，还用于通过所述输出通道按预设下电顺序关闭所述预设电压；
与所述PMIC的电源输入端连接的管理模块，用于为所述PMIC供电。
优选的，所述管理模块包括高速连接器接口；
则所述管理模块具体用于，通过所述高速连接器接口为所述PMIC供电。
优选的，该电源管理系统还包括限流器，用于限制所述SSD主板的输入电流。
优选的，所述管理模块，还用于为所述PMIC的每条所述输出通道配置所述预设上电顺序、所述预设下电顺序和所述预设输出电压。
优选的，该电源管理系统还包括：
备用电源；
检测模块，用于检测所述PMIC的电源输入端的实际电压，当所述实际电压和预设输入电压不相等时，控制所述备用电源为所述PMIC供电，以便所述PMIC通过所述输出通道为与所述输出通道对应的功能模块供电。
优选的，所述备用电源包括：与所述PMIC的备用电源端连接的储能电容。
优选的，所述管理模块，还用于每隔预设时间获取每条所述输出通道的输出参数，以便根据所述输出参数确定故障输出通道。
优选的，所述PMIC，还用于在存在满足预设报警条件的电源参数时，向SSD主控芯片输出电源异常信号，以便所述SSD主控芯片刷新和保存数据，并输出报警信息至所述管理模块。
优选的，所述每隔预设时间获取每条所述输出通道的输出参数的过程具体为：
通过SMbus总线每隔预设时间获取每条所述输出通道的输出参数。
优选的，所述PMIC，还用于在通过所述输出通道对与所述输出通道对应的功能模块执行上电操作或下电操作时，控制SSD主控芯片复位。
本发明提供了一种应用于SSD的电源管理系统，包括：设于SSD主板上、包括多条输出通道的电源管理集成电路PMIC，用于通过输出通道按预设上电顺序输出预设电压，为与输出通道对应的功能模块供电，还用于通过输出通道按预设下电顺序关闭预设电压；与PMIC的电源输入端连接的管理模块，用于为PMIC供电。可见，在实际应用中，采用本发明的方案，使用集成的PMIC替代多个DC/DC、LDO芯片、电源序列发生器，电路设计简单，占用PCB空间小，利于SSD的整体布局和散热。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种应用于SSD的电源管理系统的结构示意图；
图2为本发明所提供的另一种应用于SSD的电源管理系统的结构示意图；
图3为本发明所提供的另一种应用于SSD的电源管理系统的结构示意图；
图4为本发明所提供的另一种应用于SSD的电源管理系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种应用于SSD的电源管理系统，使用集成的PMIC替代多个DC/DC、LDO芯片、电源序列发生器，电路设计简单，占用PCB空间小，利于SSD的整体布局和散热。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，图1为本发明所提供的一种应用于SSD的电源管理系统，其中，仅以一个输出通道对应一个功能模块的形式表示，在实际应用中，一个输出通道也可以对应多个功能模块，该电源管理系统包括：
设于SSD主板上、包括多条输出通道11i的电源管理集成电路PMIC 1，用于通过输出通道11i按预设上电顺序输出预设电压，为与输出通道11i对应的功能模块供电，还用于通过输出通道11i按预设下电顺序关闭预设电压；
与PMIC 1的电源输入端连接的管理模块2，用于为PMIC 1供电。
作为一种优选的实施例，管理模块2包括高速连接器接口；
则管理模块2具体用于，通过高速连接器接口为PMIC 1供电。
具体的，管理模块2通过高速连接器接口输出+12V电压给SSD主板上PMIC(PowerManagement Integrate Circuit，电源管理集成电路)1使用，其中，高速连接器接口具体可以为U.2高速连接器端口。PMIC 1上设有多条输出通道分别记为输出通道11i，i＝1，2，……，n，考虑到SSD上的各个功能模块有不同的电源特性，即不同的功能模块对上下电时序以及输入电压的大小有不同的要求，因此，本发明所提供的PMIC 1的每条输出通道均配置有独立的预设输出电压以及与预设输出电压对应的上/下电时序，其中，功能模块包括SSD主控芯片、DRAM、NAND FLASH以及其他外围IC。具体的，考虑到不同厂商的电源内部结构略有差异，有的通道是DC/DC输出类型，有的通道是LDO输出类型，因此，在电源管理系统中可以选择合适的MOSFET、电感等功率器件，来实现不同的电压输出。
假设SSD主板上需要的电压主要分为：0.9V的SSD主控芯片内核电压、3.3V的IO电压、1.2V的DRAM VDD电压、2.5V的DRAM Vpp电压、1.8V的NAND VDD电压、2.5V的NAND VCC电压、12V的NAND Vpp电压，此外DRAM和NAND VDD电压同时为SSD主控芯片相应的模块单元供电。如果SSD主板上主控芯片和外围各类IC芯片上电时序要求：0.9V优先上电，1.2V、1.8V、2.5V、3.3V同时上电，12V最后上电；下电时序要求：12V下电至0V后，其他电压再下电。在实际应用中，可以分别将0.9V、1.2V、1.8V、2.5V、3.3V、12V依次分配给PMIC 1的输出通道111～输出通道116，并进行相应的电气连接及上下电时序设置，在SSD主板上电后，即可通过PMIC 1分配出不同的输出电压，为SSD上相应的功能模块供电，满足不同功能模块的上下电时序和电压需求。本发明仅通过PMIC 1即可实现多个DC/DC、LDO，及电源序列发生器的功能，硬件电路占用PCB板的体积较小，利于SSD整体的布局和散热，使用方便简单，更有利于SSD的硬件可靠性。
其中，PMIC 1的软启动信号、电源正常输出信号、主控复位信号等信号可参考数据手册进行电气连接和相应设置。
当然，各个输出通道11i的预设上电时序、预设下电时序和预设输出电压需要根据实际工程需要配置，本发明在此不做限定。
本发明提供了一种应用于SSD的电源管理系统，包括：设于SSD主板上、包括多条输出通道的电源管理集成电路PMIC，用于通过输出通道按预设上电顺序输出预设电压，为与输出通道对应的功能模块供电，还用于通过输出通道按预设下电顺序关闭预设电压；与PMIC的电源输入端连接的管理模块，用于为PMIC供电。可见，在实际应用中，采用本发明的方案，使用集成的PMIC替代多个DC/DC、LDO芯片、电源序列发生器，电路设计简单，占用PCB空间小，利于SSD的整体布局和散热。
请参照图2，图2为本发明所提供的另一种应用于SSD的电源管理系统，该电源管理系统在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，该电源管理系统还包括限流器3，用于限制SSD主板的输入电流。
具体的，U.2高速连接器端口的+12V电压给SSD主板，经过限流器3将+12V电压输出至PMIC 1的电源输入端，限流器3起到限流作用，防止主板短路过流异常损坏SSD。
作为一种优选的实施例，管理模块2，还用于为PMIC 1的每条输出通道11i配置预设上电顺序、预设下电顺序和预设输出电压。
具体的，管理模块2可以根据现场需要实时配置PMIC 1的各个输出通道的预设输出电压以及与预设输出电压相对应的上/下电时序，具体的，参照图3所示，管理模块2的SMbus总线与PMIC 1的IIC接口连接，管理模块2通过SMbus总线对PMIC 1进行相应的寄存器配置，即对每条输出通道11i的预设电压、预设上电顺序和预设下电顺序进行配置，其中，管理模块2通过控制PMIC 1内部的状态机或处理器单元完成对不同输出通道11i的上/下电时序控制。
具体的，为了提高本方案的安全性及可靠性，管理模块2还可以根据实际工程需要对PMIC 1的内部结温超温值、预设输入欠压值、预设输入过压值、预设输入过流值，以及每条输出通道的预设输出过压值、预设输出过流值等预设参数进行配置。
当然，为了保证PMIC 1操作的一致性，在对同一类SSD产品进行设计时，在前期研发阶段，可根据SSD上的功能模块的电压需求以及上/下电时序要求，配置好上述参数，在产品量产阶段，可将上述预设参数在出厂时固定配置在PMIC 1内部的寄存器中，在实际应用时无需再进行配置操作，以提高本发明的便利性。
请参照图4，图4为本发明所提供的另一种应用于SSD的电源管理系统，该电源管理系统在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，该电源管理系统还包括：
备用电源4；
检测模块，用于检测PMIC 1的电源输入端的实际电压，当实际电压和预设输入电压不相等时，控制备用电源4为PMIC 1供电，以便PMIC 1通过输出通道11i为与输出通道11i对应的功能模块供电。
作为一种优选的实施例，备用电源4包括：与PMIC 1的备用电源4端连接的储能电容C。
具体的，PMIC 1中还设有检测模块12，可以实时检测PMIC 1的电源输入端的实际电压，当实际电压和预设输入电压(+12V)不相同时，为了保证SSD存储数据的完整性，检测模块12将PMIC 1的供电电源切换至备用电源4，以便备用电源4通过PMIC 1为SSD主板上的功能模块供电，从而保证SSD在短时间内将DRAM的数据刷新保存在NAND FLASH中，以提高SSD的可靠性。
具体的，可以选用大容量储能电容C作为备用电源4，具体可以选用铝电解电容、聚合物固态钽电容等作为储能电容C，满足SSD掉电时间的要求即可，本发明在此不做限定。
作为一种优选的实施例，管理模块2，还用于每隔预设时间获取每条输出通道11i的输出参数，以便根据输出参数确定故障输出通道。
作为一种优选的实施例，每隔预设时间获取每条输出通道11i的输出参数的过程具体为：
通过SMbus总线每隔预设时间获取每条输出通道11i的输出参数。
具体的，管理模块2通过SMbus总线每隔预设时间获取一次每条输出通道11i的实际输出参数，其中，管理模块2具体可以为Host主机端，用户可以通过Host主机端获取的实际输出参数判断PMIC 1中是否存在异常的输出通道11i(即故障输出通道)，并对异常的输出通道11i进行相应处理，相应的，管理模块2还可以按预设时间间隔回读PMIC 1电源输入端的电压，判断电源输入端的电压是否异常，以便用户进行相应的处理，提高了SSD的硬件可靠性和安全性。
作为一种优选的实施例，PMIC 1，还用于在存在满足预设报警条件的电源参数时，向SSD主控芯片输出电源异常信号，以便SSD主控芯片刷新和保存数据，并输出报警信息至管理模块2。
具体的，在上述方案的基础上本方案还设计了一种冗余的SSD异常情况处理机制，PMIC 1芯片的电源信号检测端PGD_INTn与SSD主控芯片连接，当PMIC 1内部存在电源参数异常(即电源参数满足预设报警条件)的情况时，PMIC 1会输出电源异常信号至SSD主控芯片的异常处理单元，以通知SSD主控芯片及时刷新和保存数据，SSD主控芯片在刷新和保存数据的同时，还会生成报警信息并将该报警信息上报给Host主机端，以便用户通过Host主机端接收到报警信息后，进行相应的处理，进一步提高了SSD的硬件可靠性和安全性。
其中，电源参数异常的情况可以包括PMIC 1的实际输入电压值小于预设输入欠压值、实际输入电压值大于预设输入过压值、PMIC 1的实际输入电流值大于预设输入过流值、以及每条输出通道的实际输出电压大于预设输出过压值、实际输出电流值大于预设输出过流值等。
作为一种优选的实施例，PMIC 1，还用于在通过输出通道11i对与输出通道11i对应的功能模块执行上电操作或下电操作时，控制SSD主控芯片复位。
具体的，考虑到对各个功能模块进行上/下电需要一定的时间，为了保证各个功能模块均可以正常工作，本发明将PMIC的全局复位输出端ASIC_RSTn与SSD主控芯片的复位输入端连接，在各个输出通道11i对与其对应的功能模块执行上电或下电操作时，PMIC 1完成SSD主控芯片的复位操作。
综上所述，本申请在硬件方面上，使用集成的PMIC 1替代多个的DC/DC或者LDO芯片，以及电源时序电路和电源掉电保护电路；在软件方面上，仅使用SMbus总线和IIC总线即可实现对PMIC 1的统一化管理，设计方案简单，占用PCB空间体积小，利于SSD的整体布局和散热，且IIC总线易操作，可以实时获取PMIC 1各个输出通道11i及电源输入端的状态，方便用户操作和管理SSD的运行状态，有利于SSD的硬件可靠性设计以及SSD产品的使用寿命。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种应用于SSD的电源管理系统，其特征在于，包括：
设于SSD主板上、包括多条输出通道的电源管理集成电路PMIC，用于通过所述输出通道按预设上电顺序输出预设电压，为与所述输出通道对应的功能模块供电，还用于通过所述输出通道按预设下电顺序关闭所述预设电压；
与所述PMIC的电源输入端连接的管理模块，用于为所述PMIC供电。
2.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述管理模块包括高速连接器接口；
则所述管理模块具体用于，通过所述高速连接器接口为所述PMIC供电。
3.根据权利要求2所述的电源管理系统，其特征在于，该电源管理系统还包括限流器，用于限制所述SSD主板的输入电流。
4.根据权利要求2所述的电源管理系统，其特征在于，所述管理模块，还用于为所述PMIC的每条所述输出通道配置所述预设上电顺序、所述预设下电顺序和所述预设输出电压。
5.根据权利要求4所述的电源管理系统，其特征在于，该电源管理系统还包括：
备用电源；
检测模块，用于检测所述PMIC的电源输入端的实际电压，当所述实际电压和预设输入电压不相等时，控制所述备用电源为所述PMIC供电，以便所述PMIC通过所述输出通道为与所述输出通道对应的功能模块供电。
6.根据权利要求5所述的电源管理系统，其特征在于，所述备用电源包括：与所述PMIC的备用电源端连接的储能电容。
7.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述管理模块，还用于每隔预设时间获取每条所述输出通道的输出参数，以便根据所述输出参数确定故障输出通道。
8.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述PMIC，还用于在存在满足预设报警条件的电源参数时，向SSD主控芯片输出电源异常信号，以便所述SSD主控芯片刷新和保存数据，并输出报警信息至所述管理模块。
9.根据权利要求7所述的电源管理系统，其特征在于，所述每隔预设时间获取每条所述输出通道的输出参数的过程具体为：
通过SMbus总线每隔预设时间获取每条所述输出通道的输出参数。
10.根据权利要求1所述的电源管理系统，其特征在于，所述PMIC，还用于在通过所述输出通道对与所述输出通道对应的功能模块执行上电操作或下电操作时，控制SSD主控芯片复位。
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Cited By (2)
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| WO2024031927A1 (zh) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | 南京品生医疗科技有限公司 | 一种三重四极杆质谱仪的供电装置 |
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