CN109445562A - 一种基于断电检测原理的硬盘保护电路及方法 - Google Patents

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所玉君
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李洁清
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Abstract

本发明提供一种基于断电检测原理的硬盘保护电路及方法，属于断电保护技术领域，用于对进行实时数据采集记录的硬盘在正常和异常掉电情况下进行有效的保护。该种基于断电检测原理的硬盘保护电路涉及断电检测电路及方法，可以断电信息提前通知处理器；利用电路中的容性负载的能量，在毫秒级的时间内完成对硬盘读写指令的控制，从而对进行实时数据采集记录的硬盘在正常和异常掉电情况下进行有效的保护，保证数据的有效性和完整性，确保任务的顺利进行。

Description

一种基于断电检测原理的硬盘保护电路及方法
技术领域
本发明属于断电保护技术领域，涉及一种基于断电检测原理的硬盘保护方法，用于对进行实时数据采集记录的硬盘在正常和异常掉电情况下进行有效的保护，保证数据的有效性和完整性，确保任务的顺利进行。本发明属于计算机通信，高速数据采集记录领域。
背景技术
随着互联网技术的迅猛发展，移动通信数据的体量日益庞大。与此同时，数据的通信速率也飞速提高。高速大容量数据存储在无人飞机、汽车等领域有着广泛的发展前景。在民用汽车方面，车载行车记录仪等方向的产品应用日益普及，但是，数据记录卡的坏卡率不断增高，数据记录有效性的问题逐渐暴露；在军用飞机方面，对飞机总线进行数据采集记录的产品也日益广泛，尤其是随着无人机技术的发展，会有更多的机载产品增加数据采集记录的功能，用于进行数据评估与分析，进而对产品，乃至飞机性能做出定性、定量的分析。因此，确保飞行数据的有效性、准确性和完整性，十分必要。
不同于普通PC机的硬盘，用于高速数据采集记录的硬盘，无论是在读写次数还是在读写频率方面，都远远高于PC机的硬盘；同时，此种硬盘还存在带电插拔的可能。所以，其坏卡率远高于PC机的硬盘。有时，即使硬盘硬件本身没有损坏，也经常发生无记录数据，或者记录数据损坏的情况。设计一种对硬盘进行保护的方法显得尤其重要。
高速数据采集记录硬盘的一个很重要的特点，是其从加电开始直至断电，都在不停地进行读写硬盘的操作。通过对发生损坏的硬盘进行比对和数据分析发现，大部分硬盘的数据损坏，通常是发生在硬盘断电的瞬间。因为此时处理器很可能正在执行一次读写硬盘操作，突然的断电使得指令仅进行了一半便异常终止，进而导致了数据的损坏，甚至有可能破坏硬盘本身。通过设计一种断电检测电路，可以将此信号提前通知处理器，利用电路中的容性负载的能量，可以在毫秒级的时间内完成对硬盘读写指令的控制，从而实现硬盘的保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于断电检测原理的硬盘保护电路及方法，用于对进行实时数据采集记录的硬盘在正常和异常掉电情况下进行有效的保护。
本发明的技术方案是：一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：该电路包括电源转换电路、容性负载电路、电压比较电路、信号隔离输出电路；所述电源转换电路将输入电压转5V电压；所述容性负载电路为两颗2600uF电容；所述电压比较电路实现断电瞬间的信号采集；信号隔离输出电路实现其输入与输出两端的隔离；两颗2600uF电容并联在电源输入端与地之间；电源输入端连接至电源转换电路输入端；电源转换电路输出端经电阻R3、电阻R4分压，将分压点接至电压比较电路的正输入端；电源输入端信号经过电阻R1、电阻R2分压，将分压点接至电压比较电路的负输入端；电压比较电路的输出端接信号隔离输出电路的负输入端，电源转换电路输出端接信号接信号隔离电路的正输入端。
优选地，所述电源转换电路采用7805三端稳压集成电路。
优选地，信号隔离输出电路为光耦隔离电路。
优选地，电压比较电路为电压比较器。
优选地，电阻R3、电阻R4为10KΩ。
优选地，电阻R1、电阻R2分别选为10KΩ和1.8KΩ。
优选地，信号隔离输出电路采用HCPL0631芯片。
优选地，信号隔离输出电路输出端接CPU处理器。
一种基于断电检测原理的硬盘保护方法，采用上述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，将电路接在CPU处理器前，进行硬盘保护。
本发明的原理是：设计了独立于硬盘正常供电的另一套并行工作的电源转换电路，保证了电源检测电路的独立性；断电检测电路配备了大容量电解电容，可以在断电瞬间提供足够的容性负载能量，保证断电检测电路完成正常功能；利用电压比较器实时检测断电信号，断电信号的阈值可通过分压电阻调节；断电检测信号通过光耦隔离输出至处理器，保证系统的稳定性；断电检测的输出信号直接连接至处理器的中断管脚，保证处理器能在第一时间响应断电检测信号。
通过设计一种断电检测电路，可以断电信息提前通知处理器；利用电路中的容性负载的能量，在毫秒级的时间内完成对硬盘读写指令的控制，从而对进行实时数据采集记录的硬盘在正常和异常掉电情况下进行有效的保护，保证数据的有效性和完整性，确保任务的顺利进行。
本发明的优点及功效在于通过面积很小的电路实现了断电检测电路的功能，且能够为硬盘提供有效的保护，确保了数据的有效性和完整性，使用起来灵活、方便。
附图说明
图1本发明一种基于断电检测原理的硬盘保护电路的结构图；
图2本发明一种基于断电检测原理的硬盘保护电路的具体实施方式图。
具体实施方式
附图1，本发明一种基于断电检测原理的硬盘保护方法的整体结构由图1给出。本发明包括如下几个组成部分：电源转换电路1、容性负载电路2、电压比较电路3、信号隔离输出电路4、CPU处理器电路5。
所述电源转换电路1为输入电压转5V的电压转换电路。
电源转换电路1即电源转换芯片选用了7805三端稳压集成电路，可适应9V～28V等各种常见外部输入电压。该芯片应用广泛，价格便宜，且有国产化对应型号。
所述容性负载电路2采用了两颗2600uF电解电容，可根据实际使用情况进行选择性焊接，保证在断电瞬间提供足够的能量。
所述电压比较电路3主要实现断电瞬间的信号采集功能。
信号隔离输出电路4输出端接处理器。
两颗2600uF电解电容并联在电源输入端与地之间；电源输入端连接至电源转换电路1输入端。电源转换电路1输出端(+5V)经电阻R3、电阻R4分压，将分压点接至电压比较电路3的正输入端；电源输入端信号经过电阻R1、电阻R2电阻分压，将分压点接至电压比较电路3的负输入端；电压比较电路3的输出端接信号隔离输出电路4的负输入端，电源转换电路1输出端接信号接信号隔离电路4的正输入端。
图2中，所述电压比较电路3为电压比较器。该电路主要包括电压比较器U1，分压监测电阻R1、R2，阈值设定电阻R3、R4。其中，电压比较器U1选用了LM193，该芯片是一款双路差动比较器，可实现宽范围、单电压输入，集电极开路输出；同时，该芯片具有国产化对应型号。
图2中，分压监测电阻R1、R2，阈值设定电阻R3、R4需要按照需求及分压比例进行设定。以输入电压28V，监测电压16.5V为例，将阈值设定电阻R3、R4选定为2个10KΩ，则阈值电压为5V/2＝2.5V；将分压监测电阻R1、R2分别选为10KΩ和1.8KΩ，通过计算可知，监测电压为2.5V*(1.8+10)/1.8＝16.39V。当输入电压开始下降，降到16.39V这个阈值后，比较器输出开始动作，产生断电检测的输出信号。
所述信号隔离输出电路4为光耦采集电路(光耦隔离电路)。该电路可以实现比较器输出的集电极开路信号的采集，且能实现信号两端的隔离，保证信号及系统的稳定性。光耦选用了HCPL0631，该芯片有国产化对应型号。
所述CPU处理器电路5根据实际使用的情况进行选取，MCU、ARM、DSP及PowerPC等处理器均可通过硬件中断实现该功能。
现有的硬盘保护方法常见的有两种：一种是基于存储颗粒芯片本身进行电路保护设计，利用芯片自带的写保护管脚实现；另外一种则是针对电源端的异常短路情况进行保护处理，一般利用大功率场效应管实现。不同于普通U盘，本文主要针对高速数据采集记录系统的硬盘，适用于应用环境中有二次电源及处理器存在的解决方案。通过设计一套独立的断电检测电路，实现对硬盘及数据的保护。

Claims (9)

1.一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：该电路包括电源转换电路(1)、容性负载电路(2)、电压比较电路(3)、信号隔离输出电路(4)；所述电源转换电路(1)将输入电压转5V电压；所述容性负载电路(2)为两颗2600uF电容；所述电压比较电路(3)实现断电瞬间的信号采集；信号隔离输出电路(4)实现其输入与输出两端的隔离；
两颗2600uF电容并联在电源输入端与地之间；电源输入端连接至电源转换电路(1)输入端；
电源转换电路(1)输出端经电阻R3、电阻R4分压，将分压点接至电压比较电路(3)的正输入端；电源输入端信号经过电阻R1、电阻R2分压，将分压点接至电压比较电路(3)的负输入端；
电压比较电路(3)的输出端接信号隔离输出电路(4)的负输入端，电源转换电路(1)输出端接信号接信号隔离电路(4)的正输入端。
2.根据权利要求1所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：所述电源转换电路采用7805三端稳压集成电路。
3.根据权利要求1所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：信号隔离输出电路(4)为光耦隔离电路。
4.根据权利要求1所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：电压比较电路(3)为电压比较器。
5.根据权利要求1所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：电阻R3、电阻R4为10KΩ。
6.根据权利要求1所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：电阻R1、电阻R2电阻分别选为10KΩ和1.8KΩ。
7.根据权利要求1所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：信号隔离输出电路采用HCPL0631芯片。
8.根据权利要求1所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，其特征在于：信号隔离输出电路(4)输出端接CPU处理器。
9.一种基于断电检测原理的硬盘保护方法，其特征在于：采用权利要求1至7所述的一种基于断电检测原理的硬盘保护电路，将电路接在CPU处理器前，进行硬盘保护。
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