CN110648696B - 供电设备和包括该供电设备的电子设备 - Google Patents

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Abstract

公开了一种供电设备和包括该供电设备的电子设备，其涉及一种用于数据储存设备的技术。所述电子设备包括供电设备和控制器。所述供电设备通过检测外部电力的电平而在突然断电(SPO)状态下产生突然失电(SPL)检测信号，将充电供电的充电容量分成多个充电等级单位，检测充电容量的等级，以及产生与检测到的充电等级相对应的充电感测信号。控制器在突然失电(SPL)检测信号激活期间将刷写信息储存在至少一个非易失性存储器件中，以及响应于充电感测信号来可变地调整非易失性存储器件的储存单位。

Description

供电设备和包括该供电设备的电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年6月27日向韩国知识产权局提交的第10-2018-0073762号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用整体合并于此。
技术领域
本公开的实施例总体可以涉及一种供电设备和包括该供电设备的电子设备，以及更具体地涉及一种用于数据储存设备的技术。
背景技术
在最近的计算环境中，使用户能够随时随地使用计算机系统的普适计算已经变得普遍。移动电子设备(例如移动电话、数码相机、笔记本电脑等)的用户正在迅速增多。通常，每个移动电子设备已被设计为使用包括存储器件的数据储存设备。数据储存设备已用于储存用在移动电子设备中的数据。
由于数据储存设备不具有机械驱动器，因此数据储存设备具有高稳定性和高耐用性，使得能够以高速访问储存在其中的信息，并且具有低功耗。具有上述优点的数据储存设备可以包括通用串行总线(USB)存储器件、具有各种接口的存储卡、通用闪存(UFS)设备和固态驱动器(SSD)。
发明内容
本公开的各种实施例针对提供一种供电设备和包括该供电设备的电子设备，其基本上解决了由于现有技术的限制和缺点导致的一个或更多个问题。
本公开的实施例涉及一种用于通过根据辅助供电电路中所储存的电荷量可变地改变数据储存单位来保证操作可靠性的电子设备。
根据本公开的实施例，一种供电设备包括辅助供电电路、等级检测电路和供电控制器。所述辅助供电电路产生表示充电容量的信号。等级检测电路将辅助供电电路的充电容量划分为多个充电等级，检测所述充电容量在所述多个充电等级之中的等级，以及产生与所检测到的充电等级相对应的充电等级检测信号。供电控制器响应于外部电力来产生内部电压和充电供电电压，检测所述外部电力电平，使用所检测到的外部电力的电平而在突然断电(SPO)状态下产生突然失电(SPL)检测信号，以及响应于所述充电等级检测信号而输出表示所述辅助供电电路的充电等级的充电感测信号。
根据本公开的另一实施例，一种电子设备包括供电设备和控制器。所述供电设备通过检测外部电力的电平而在突然断电(SPO)状态下产生突然失电(SPL)检测信号，产生表示辅助供电电路的充电容量的充电感测信号，将所述充电容量划分为多个充电等级，检测所述充电容量的等级，以及响应于所检测到的充电等级来产生表示所述辅助供电电路的充电等级的充电感测信号。当SPL检测信号被激活时，所述控制器将刷写(flushing)信息储存在至少一个非易失性存储器件中，以及响应于所述充电感测信号来可变地调整所述非易失性存储器件中的储存量。
应理解，本公开的前述一般描述和以下详细描述都是解释性的，并且旨在提供对要求保护的本公开的进一步说明。
附图说明
当结合附图考虑时，参考以下详细描述，本公开的实施例的上述和其他特征以及有益方面将变得显而易见，其中：
图1示出了根据本公开的实施例的电子设备。
图2示出了根据本公开的实施例的图1中所示的控制器。
图3示出了根据本公开的实施例的图1中所示的供电设备。
图4示出了根据本公开的实施例的图1中所示的辅助供电电路的操作。
图5示出了根据本公开的实施例的图1中所示的每个非易失性存储器件的操作。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的实施例，其示例在附图中示出。贯穿附图可以使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
图1示出了根据本公开的实施例的电子设备100。
参考图1，根据本公开的实施例的电子设备100可以包括控制器110、多个非易失性存储器件120和供电设备130。
电子设备100可以响应于来自主机10的请求来提供数据。例如，电子设备100可以读取所储存的数据并将所读取的数据提供给主机10。
控制器110可以控制电子设备100的整体操作。控制器110可以向位于外部的主机10发送信号和从其接收信号。这里，术语“信号”可以包括命令信号、地址、数据等。
例如，控制器110可以分析和处理从主机10接收的命令信号CMD。在这种情况下，命令信号CMD可以包括用于在电子设备100中写入数据的写入命令、用于读取电子设备100中所储存的数据的读取命令等。
在接收到命令信号CMD时，控制器110可以根据用于驱动电子设备100的固件或软件来控制后台功能块的操作。控制器110可以响应于命令信号CMD来对电子设备100的操作进行处理，以及可以将响应于处理结果的响应信号RES发送到主机10。控制器110可以控制所述多个非易失性存储器件120中的一个或更多个以执行从主机10接收的命令(例如，数据读取命令或数据写入命令)。
多个非易失性存储器件120可以用作电子设备100的储存介质。非易失性存储器件120可以通过多个信道CH1至CHN而耦接到控制器110。在一个实施例中，一个或更多个非易失性存储器件120可以被耦接到单个信道。当两个或更多个非易失性存储器件120被耦接到该单个信道时，这些非易失性存储器件120可以被耦接到公共信号总线和公共数据总线。
供电设备130可以从外部部件接收外部电力(例如，供电电压)HPWR，基于供电电压HPWR来产生一个或更多个内部电压，以及将所产生的内部电压提供给电子设备100的一个或更多个组件。在一个实施例中，供电设备130可以包括电源管理集成电路(PMIC)。
供电设备130可以检测供电电压HPWR的电平。当供电设备130基于所检测到的供电电压HPWR的电平而供电设备检测到突然断电(SPO)的发生时，供电设备130可以将突然失电检测信号SPL_DET激活(或使其生效)，并且可以将已激活的突然失电检测信号SPL_DET输出到控制器110。
在电子设备100的操作期间可能发生供电错误。例如，当供电设备130在意外情况下(例如，停电)不正常操作时，非易失性存储器件120可以被断电，这在下文中将称为SPO。供电设备130可以包括各种类型的供电电路，例如，DC电源、AC电源、充电电池、电源转换器等。
供电设备130可以包括辅助供电电路134。如果SPO发生，则包括辅助供电电路134的供电设备130可以提供供电电压以使电子设备100以预定方式停止。
即，当在存储系统的操作期间发生意外的供电错误时，表示突然断电的SPO可能发生。如果SPO发生，则电子设备100可以由辅助供电电路134中所储存的辅助电力来驱动，而外部电力(例如，供电电压HPWR)不被供应。在电子设备100由辅助供电电路134驱动的时间段期间，控制器110可以将用于系统恢复的信息传送到非易失性存储器件120。在将表示用于系统恢复的信息的数据传送到非易失性存储器件120中之后，控制器110可以停止供应内部电力并停止执行操作。
根据本公开的实施例的供电设备130可以将辅助供电电路134的最大充电容量划分为给定数量(例如，N是等于或大于2的整数)的充电单位(或充电等级)，监控该N个充电单位，并且将表示辅助供电电路134的充电容量的充电感测信号CHARGE输出到控制器110。例如，供电设备130可以对辅助供电电路134中的充电能量进行检测，选择预定N个充电等级中的对应于充电能量与辅助供电电路134的最大充电能量的比率的一个充电等级，以及产生表示该比率的充电感测信号CHARGE。另外，控制器110可以响应于充电感测信号CHARGE来可变地调整非易失性存储器件120的储存单位。具体地，控制器110可以响应于充电感测信号CHARGE而按给定的单位调整一个或更多个非易失性存储器件120中的储存量。控制器110可以产生响应于充电感测信号CHARGE的响应信号RES，并且将响应信号RES发送到主机10。
主机10可以在诸如印刷电路板(PCB)的板上实现。尽管未在图1中示出，主机10可以包括一个或更多个后台功能块，用于产生控制信号和处理控制信号。主机10可以包括用于向电子设备100发送信号和从电子设备100接收信号的连接端子(未示出)，并且这种连接端子可以是，例如插座、插槽或连接器。电子设备100可以安装到主机10的连接端子。通过连接端子可以在主机10与电子设备100之间传递信号(例如，命令、地址、数据等)和电力。连接端子可以根据主机10与电子设备100之间的接口方法以各种方式实施。
根据本公开的上述实施例，辅助供电电路134的充电容量可以由供电设备130监控。在一个实施例中，供电设备130可以监控辅助供电电路134中当前所储存的能量。控制器110可以响应于充电感测信号CHARGE来控制多个非易失性存储器件120的一部分。
根据本公开的实施例的电子设备100可以应用于固态驱动器(SSD)，其中用于储存数据的储存介质被实施为快闪存储器件。然而，本公开的实施例不限于此。
例如，根据本公开另一实施例的电子设备100可以被实施为各种储存设备中的任何一种，例如，多媒体卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、缩小尺寸MMC(RS-MMC)、微型MMC、安全数字(SD)卡、迷你安全数字(mini-SD)卡、微型安全数字(micro-SD)卡、通用串行总线(USB)存储器、通用闪存(UFS)设备、个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA)卡型存储器、外围部件互连(PCI)卡型存储器、PCI-express(PCI-E)卡型存储器、紧凑型闪存(CF)卡、智能媒体(SM)卡、记忆棒等。
此外，根据本公开另一实施例的电子设备100可以被实施为各种封装中的任何一种，例如，层叠封装(POP)、系统级封装(SIP)、片上系统(SOC)、多芯片封装(MCP)、板上芯片(COB)、晶圆级制造封装(WFP)、晶圆级堆叠封装(WSP)等。
图2示出了根据实施例的图1中所示的控制器110。
参考图2，控制器110可以包括主机接口111、处理器112、存储器控制器113、存储器接口114、缓冲存储器115和用户接口116。在图2所示的实施例中，主机接口111、处理器112、存储器控制器113、存储器接口114、缓冲存储器115和用户接口116可以通过总线BUS彼此通信。总线BUS可以是用于在电子设备100的组成元件之间的数据通信的路径。
主机接口111可以控制在外部主机10与电子设备100之间的接口。即，主机接口111可以包括用于使主机10与电子设备100耦接的数据交换协议，并且可以将电子设备100耦接到主机10。主机接口111可以是串行高级技术附件(SATA)接口、并行高级技术附件(PATA)接口、通用串行总线(USB)接口、串行连接小型(SAS)计算机系统接口、PCI-express(PCI-E)接口和非易失性存储快速(NVMe)接口中的任何一种。然而，本公开的实施例不限于此。
另外，处理器112可以分析电子设备100的输入信号，并且可以基于分析的结果对操作进行处理。这里，处理器112可以被实施为微控制单元(MCU)或中央处理单元(CPU)。
处理器112可以使用用于驱动电子设备100的固件FW来控制电子设备100的整体操作。处理器112可以运行固件FW以控制非易失性存储器件120。处理器112可以将通过运行固件FW而产生和更新的数据临时储存在缓冲存储器115中。
在一个实施例中，固件FW可以指用于响应于用户输入信号而处理数据的软件、应用程序等。尽管根据本公开的上述实施例在处理器112中运行固件FW，但是本公开的实施例不限于此。例如，固件(未示出)可以在缓冲存储器115中运行，或者也可以根据需要在其他块中运行。
在将来自非易失性存储器件120的读取数据传送到主机10之前，处理器112可以将该读取数据临时储存在缓冲存储器115中。此外，在主机10响应于写入请求将数据传送到非易失性存储器件120中之前，处理器112可以将写入请求数据临时地储存在缓冲存储器115中。在一个实施例中，数据(即，要传送到主机的数据或从主机接收的数据)可以不仅包括由应用程序运行的数据，还包括用于数据管理的主机10的元数据。处理器112可以向供电设备130发送请求信号，使得处理器112可以使用请求信号来确认辅助供电电路134的充电容量。
存储器控制器113可以控制非易失性存储器件120的操作。存储器控制器113可以向非易失性存储器件120发送和从非易失性存储器件120接收命令、地址、数据等。例如，在写入操作期间，存储器控制器113可以将从主机接口111接收的信号转发到非易失性存储器件120，从而将该转发的信号所表示的数据储存在非易失性存储器件120中。在读取操作期间，存储器控制器113可以将从非易失性存储器件120读取的信号发送到主机接口111。
另外，基于从处理器112接收到控制信号，存储器接口114可以将数据写入缓冲存储器115中，或者可以读取缓冲存储器115中储存的数据。在一个实施例中，存储器接口114可以包括用于管理缓冲器的缓冲器分配单元(BAU)，使得存储器接口114可以使用缓冲器分配单元(BAU)来管理缓冲器的使用和释放。
缓冲存储器115可以用作控制器110的数据储存介质。缓冲存储器115可以临时储存控制器110或多个非易失性存储器件120的输入/输出(I/O)数据。在一个实施例中，缓冲存储器115可以包括诸如DRAM或SRAM的存储器件。尽管储存在缓冲存储器115中的数据在缓冲存储器115断电时丢失，但存储器115可以以足够高的速度操作而用作缓冲存储器。临时储存在缓冲存储器115中的数据可以根据控制器110的控制信号被发送到主机10或多个非易失性存储器件120。
用户接口116可以包括用于允许用户访问电子设备100的输入接口和用于向用户提供电子设备100的操作状态或处理结果的输出接口。
图3示出了根据实施例的图1中所示的供电设备130。
参考图3，供电设备130可以包括供电控制器131、操作电压提供器132、等级检测电路133和辅助供电电路134。
供电控制器131可以控制供电设备130的整体操作。例如，供电控制器131可以接收供电电压(或外部电压)HPWR，并且可以将所接收的供电电压HPWR转换为用于电子设备100的内部电压INTV。供电电压HPWR可以从主机10提供。另外，供电控制器131可以接收供电电压HPWR，并且可以将所接收的供电电压(HPWR)转换为充电供电电压PWR以对辅助供电电路134充电。
供电控制器131可以监控供电电压HPWR的电平。当供电电压(HPWR)的电平低于给定参考值(例如，预定电压电平)时，供电控制器131可以确定中断的发生(例如，SPO)，并且可以产生检测信号(例如，突然失电检测信号SPL_DET)。在一个实施例中，供电控制器131可以将突然失电检测信号SPL_DET提供给处理器(例如，图2中的控制器110的处理器112)。
另外，供电控制器131可以基于充电等级检测信号DET将表示辅助供电电路134的充电等级的充电感测信号CHARGE输出到控制器110。在一个实施例中，供电控制器131可以将充电感测信号CHARGE提供给图2中的控制器110的处理器112。
操作电压提供器132可以从供电控制器131接收内部电压INTV，将所接收的内部电压(INTV)转换为具有各种电平的操作电压以驱动电子设备(例如，图1中的电子设备100)的相应元件。在一个实施例中，操作电压提供器132可以对内部电压INT执行电平移位，以产生用于执行快闪存储器的编程、擦除和读取操作的各种电压电平。在一个实施例中，操作电压提供器132可以将供应的电压(例如，内部电压INTV)升压(或升高)以向每一个使用比所供应的电压高的电压的一个或更多个元件提供已升压的电压，可以将所供应的电压降压以向每一个使用比所供应的电压低的电压的一个或更多个元件提供已降压的电压，或两者。
等级检测电路133可以通过对已充入辅助供电电路134中的充电容量的等级进行检测来产生充电等级检测信号DET。具体地，等级检测电路133可以响应于表示辅助供电电路134的充电容量的充电容量信号PCHARGE来产生充电等级检测信号DET。在一个实施例中，充电容量表示辅助供电电路134的一个或更多个电容元件中的充电(或储存)能量(例如，以焦耳为单位)。例如，等级检测电路133可以使用以下等式来检测辅助供电电路134的储存能量：P＝1/2*C*V^2。在等式中，P可以指辅助供电电路134中的储存能量，C可以指辅助供电电路134的电容值，以及V可以指辅助供电电路134的充电电压。尽管辅助供电电路134可以通过测量辅助供电电路134的充电电压来检测充电容量，但是本公开的实施例不限于此。在其他实施例中，辅助供电电路134可以通过测量电流值、测量放电时间或通过两者来计算充电容量。例如，当充电容量表示当前电池容量(例如，以Amp-hrs为单位)时，通过从最大电池容量(例如，以Amp-hr为单位)减去放电电流(例如，以安培Amp为单位)与放电时间(例如，以小时Hr为单位)的乘积值来计算充电容量。
当电子设备100执行给定操作时，等级检测电路133可以在任何时间或以预定时间间隔对来自辅助供电电路134的充电容量信号PCHARGE的值进行检测。例如，等级检测电路133可以多次检测充电容量信号PCHARGE的值，所述多次中的相邻次之间的时间间隔是预定的。
在电子设备100的加电操作或正常操作期间，辅助供电电路134可以被充电以储存势能。当发生意外的供电错误(例如，SPO)时，辅助供电电路134可以使用所储存的能量向电子设备100供电。
辅助供电电路134可以包括大容量储能电容器，例如超级电容器。在一个实施例中，超级电容器可以是能够以高容量保持电荷的储电器件，并且可以在其中储存辅助电力。尽管辅助供电电路134可以使用铝电解电容器或聚合物钽电容器来实施，但是本公开的实施例不限于此。
图4示出了根据实施例的图1中所示的辅助供电电路134的操作。
参考图4，辅助供电电路134的最大充电容量(例如，最大储存能量)可以被划分为给定数量N(例如，图4中的5)的单位(或等级)。例如，辅助供电电路134的放电状态(或空态)可以以0％表示。等级检测电路133可以将辅助供电电路134的充电容量检测为额定容量(或最大容量)的百分比。在一个实施例中，等级检测电路133可以将辅助供电电路134中当前储存的能量检测为辅助供电电路134中能够储存的最大能量的百分比。例如，如果辅助供电电路134由高容量电容器组成，则辅助供电电路134的额定容量可以由能够施加在高容量电容器的电极之间的最大电压表示。
等级检测电路133可以将辅助供电电路134的最大容量划分为第一充电等级CL1(等于或小于最大容量的20％)、第二充电等级CL2(大于最大容量的20％且等于或小于最大容量的40％)、第三充电等级CL3(大于最大容量的40％且等于或小于最大容量的60％)、第四充电等级CL4(大于最大容量的60％且等于或小于最大容量的80％)以及第五充电等级CL5(大于最大容量的80％且等于或小于最大容量的100％)，并且因此可以根据划分的充电等级CL1至CL5来检测辅助供电电路134的充电容量信号PCHARGE的值。在一个实施例中，等级检测电路133可以使用与各个充电等级相对应的预定参考电压，以确认充电容量信号PCHARGE的充电等级。例如，当辅助供电电路134的充电电压等于最大电压的89.4％时，辅助供电电路134中当前储存的能量基本上等于最大能量的80％。结果，等级检测电路133响应于表示当前储存的能量与辅助供电电路134的最大能量的80％相对应的充电容量信号PCHARGE来产生表示第四充电等级CL4的充电等级检测信号DET。
在图4所示的实施例中，辅助供电电路134的最大容量以最大容量的20％为单位被划分为五个充电等级CL1至CL5，然后根据五个充电等级CL1至CL5进行测量。然而，本公开的实施例不限于此，并且充电等级的数量可以根据实施例而变化。
等级检测电路133可以响应于来自辅助供电电路134的充电容量信号PCHARGE来产生充电等级检测信号DET。响应于充电等级检测信号(DET)，供电控制器131可以产生表示关于辅助供电电路134的充电等级的信息的充电感测信号CHARGE，并且将充电感测信号CHARGE输出到图2中的处理器112。
图5示出了根据本公开的实施例的图1中所示的每个非易失性存储器件120的操作。
参考图5，用于系统恢复的刷写信息不是一次全部刷写出，而是根据预定单元或根据各个功能来被刷写出。在一个实施例中，刷写信息可以包括表示逻辑块地址(LBA)的主机请求地址、映射信息、写入数据等。
主机请求地址可以是LBA，并且可以指要由主机(例如，图1中的主机10)写入或读取的地址值。映射信息可以是用于将LBA转换为虚拟地址(VA)的地址信息。存储器控制器(例如，图2中的存储器控制器113)可以使用储存在缓冲存储器(例如，图2中的缓冲存储器115)中的映射信息将从主机10接收的逻辑地址转换为物理地址。在一个实施例中，映射信息可以包括映射表和元数据。元数据可以指能够在电子设备(例如，图1中的电子设备100)的操作期间保证匹配特性的特定信息。元数据可以包括表示至少一个非易失性存储器件120的每个块的擦除状态的信息或者表示至少一个非易失性存储器件120的每个页面的有效性的其他信息。写入数据可以是已经从主机10接收然后高速缓存在缓冲存储器115中的数据。
从图5中可以看出，可以根据个体元数据对刷写信息进行归类。在图5中，元数据可以根据逻辑上不同的单元来归类。逻辑上不同的单元可以包括，例如元数据的重要性、内部数据的管理方案、一组非易失性存储器件120的单位、流、闪存转换层(FTL)实例(instance)、容量(volume)、命名空间(name space)等。响应于与辅助供电电路(例如，图3中的辅助供电电路134)的充电容量信号(例如，图3中的充电容量信号PCHARGE)相对应的充电感测信号(例如，图1中的充电感测信号CHARGE)，控制器(例如，图1中的控制器110)可以选择性地改变其中储存元数据的多个储存区域。
图5中所示的每个非易失性存储器件120可以允许元数据根据多个命名空间NS1至NS5被归类和储存。多个命名空间NS1至NS5可以将非易失性存储器件120的单个物理存储空间划分为多个逻辑地址空间。例如，假设辅助供电电路134的充电等级的数量被设置为5，则可以使用分别与五个充电等级相对应的五个命名空间NS1至NS5。尽管图5中的本公开的实施例示出了根据5个逻辑地址空间而被归类的命名空间NS1至NS5，但是本公开的实施例不限于此。例如，命名空间的数量可以根据实施例而变化。
基于从存储器控制器113接收到控制信号，非易失性存储器件120可以将用于系统恢复的元数据分类为多个部分(或多个组)METADATA1至METADATA5，并且可以将元数据的已分类的部分METADATA1至METADATA5储存在命名空间NS1至NS5中相应的命名空间中。换言之，根据本公开的实施例的控制器110可以根据元数据的多个部分METADATA1至METADATA5的优先级信息将元数据的多个部分METADATA1至METADATA5中的每个部分路由到命名空间NS1至NS5中的所选中的命名空间。例如，元数据的具有最高优先级到最低优先级的第一部分至第五部分METADATA1至METADATA5可以分别被路由到第一命名空间至第五命名空间NS1至NS5。存储器控制器113可以通过命名空间标识符(ID)从多个命名空间NS1至NS5之中指定特定的命名空间，使得对于所指定的命名空间的独立储存操作可以针对元数据的METADATA1部分至METADATA5部分中相对应的一个部分而执行。
根据一个实施例，响应于辅助供电电路134的充电容量信号PCHARGE，元数据可以被储存在多个命名空间NS1至NS5之中的一些命名空间中，而不是储存在所有命名空间NS1至NS5中。基于从供电设备(例如，图1中的供电设备130)接收到充电感测信号CHARGE，控制器110可以执行优先级分配，使得控制器110可以独立地管理和选择命名空间NS1至NS5中的计划在其中储存元数据的一个或更多个命名空间。如果需要，控制器110可以调整从元数据的管理单元提供的元数据的一个或多个部分METADATA1至METADATA5中的每个部分的服务类型、服务开始时间和优先级。
例如，假设充电容量信号PCHARGE的值达到与图4中的第四充电等级CL4相对应的80％，控制器110可以对来自所有命名空间NS1至NS5之中的第一命名空间至第四命名空间NS1至NS4执行刷写操作。相反，在剩余的未选中的命名空间NS5中元数据的第五部分METADATA5可以不被刷写，而在剩余命名空间NS5中可以执行读取操作。
根据本公开的实施例的非易失性存储器件120可以包括各种非易失性存储器件，例如，电可擦除可编程ROM(EEPROM)、NAND闪存、NOR闪存、相变RAM(PCRAM)、电阻式RAM(ReRAM)、铁电RAM(FRAM)、自旋扭矩转移磁性RAM(STT-MRAM)等。此外，非易失性存储器件120可以包括：多个裸片、多个芯片或多个封装件。此外，非易失性存储器件120可以由被配置为在单个存储单元中储存1比特位数据的单电平单元组成，或者可以由被配置为在单个存储单元中储存多比特位数据的多电平单元组成。
下面将更详细地描述包括上述组成元件的实施例的操作。
供电控制器(例如，图3中的供电控制器131)可以检测供电电压(例如，图3中的供电电压HPWR)，可以将所检测的供电电压HPWR转换为内部电压(例如，图3中的内部电压INTV)，并且可以将内部电压INTV发送到操作电压提供器(例如，图3中的操作电压提供器132)。
在电子设备(例如，图1中的电子设备100)的正常操作期间，由于一个或更多个各种问题的发生，例如，在电源中遭遇错误，电子设备100与电源之间的电连接切断、用户粗心、电子设备100的缺陷等，电子设备100可能突然断电。此后，供电控制器131可以检测供电电压HPWR的电平。如果供电电压HPWR的电平低于预定参考电平，则供电控制器131可以将突然失电检测信号(例如，图3中的突然失电检测信号SPL_DET)激活。突然失电检测信号SPL_DET可以被提供给处理器(例如，图2中的控制器110的处理器112)。
响应于被激活的突然失电检测信号SPL_DET，处理器112可以通过用于安全地停止电子设备100的操作的预处理而使得使用中或驻留中的数据和程序被安全地保持。
根据一个实施例，处理器112可以通过刷写操作来安全地保持使用中的数据，在该刷写操作中缓冲存储器(例如，图2中的缓冲存储器115)中所储存的数据被转移到一个或更多个非易失性存储器件(例如，图1中的非易失性存储器件120)。处理器112可以执行用于在发生突然断电(SPO)时停止电子设备100的操作的预处理操作。此后，在执行预处理操作完成之后，辅助供电电路(例如，图1中的辅助供电电路134)被放电，从而可以停止电子设备100。
如果在SPO发生之后向电子设备100重新供电，则使用非易失性存储器件120中所储存的元数据来执行系统恢复是可能的。在处理器112的预处理完成之后，控制器110可以通过主机接口(例如，图2中的主机接口111)将响应信号(例如，图1中的响应信号RES)输出到主机(例如，图1中的主机10)。
供电控制器131可以利用充电供电电压(例如，图3中的充电供电电压PWR)对辅助供电电路134充电。如果在电子设备100的操作期间突然失电检测信号SPL_DET被激活，则供电控制器131可以使电子设备100通过辅助供电电路134中所充入的电力来操作。
为突然停电做准备，供电设备130可以执行失电保护(PLP)操作。在这种情况下，突然断电可以指异常断电状态，并且可以表示当电子设备100没有接收到断电命令时供应给电子设备100的电力被切断。因此，在发生SPO之后，电子设备100可以使用辅助供电电路134进行操作。
在SPO发生之后，当辅助供电电路134被充分充电时，整个元数据可以被储存在非易失性存储器件120中。例如，辅助供电电路134已经被充满电，那么可以对整个元数据执行刷写操作。然而，将刷写信息储存在非易失性存储器件120中可能花费相对较长的时间段。
此外，由于启动时间的减少或辅助供电电路134的劣化，辅助供电电路134的充电容量(例如，当前储存的能量)可能无法达到预定的充电容量。在这种情况下，如果发生突然断电(SPO)，则用于系统恢复的刷写信息可能不会被正常储存在非易失性存储器件120中。此外，如果在SPO发生之后当电子设备被重新通电时辅助供电电路134未充满电，则控制器110可能不会正常地处理来自主机10的服务请求。
因此，本公开的实施例可以将辅助供电电路134的最大充电容量(例如，最大储存能量)划分为预定数量的单位(或充电等级)，并且可以通过检测充电等级中与充电容量相对应的一个充电等级来产生充电等级检测信号DET。此外，本公开的实施例可以响应于充电感测信号CHARGE的充电容量来可变地控制非易失性存储器件120的储存单位。
控制器110可以基于非易失性存储器件120的个体命名空间NS1至NS5的元数据储存容量来执行逆运算以计算用于在SPO情况下执行刷写操作的电荷量。例如，控制器110可以基于所监控的辅助供电电路134所储存的电荷量和用于对每个命名空间NS1至NS5执行刷写操作的电荷量来确定非易失性存储器件120的刷写操作的单位。对命名空间NS1至NS5执行刷写操作的优先级可以被预先分配给处理器112。
例如，假设由等级检测电路133检测到的充电容量信号PCHARGE表示辅助供电电路134的最大容量的80％(或80％充电容量)。如果辅助供电电路134的充电容量达到最大容量的80％，则等级检测电路133可以输出充电等级检测信号DET，该充电等级检测信号DET具有关于与80％的充电容量相对应的充电等级(例如，图4中的第四充电等级CL4)的信息。结果，供电控制器131可以将表示80％充电等级信息的充电感测信号CHARGE输出到处理器112。
根据一个实施例，当命名空间NS1至NS5的数量被设置为5时，假设刷写每一命名空间NS1至NS5需要与辅助供电电路134的最大容量的20％相对应的电荷量。因此，为了刷写四个命名空间NS1至NS4，需要与辅助供电电路134的最大充电容量的80％相对应的电荷量。
根据现有技术，如果在发生突然断电(SPO)之后辅助供电电路134未被充满电(例如，充有最大充电容量的80％)，则恢复服务不会被执行。相反，根据本公开的实施例，尽管辅助供电电路134未被充满电，但是仍可以刷写一些命名空间(例如，第一命名空间至第四命名空间NS1至NS4)，而不是所有命名空间NS1至NS5。
例如，处理器112在启动操作期间可以不等待辅助供电电路134的充满电的状态而控制执行刷写操作。基于从处理器112接收到控制信号，存储器控制器113可以通过将元数据储存在从非易失性储存器件120的所有命名空间NS1至NS5之中选中的一些命名空间NS1至NS4中来执行刷写操作。
同样地，如果在电子设备100的操作期间发生突然断电(SPO)，则存储器控制器113可以通过将元数据储存在从所有命名空间NS1至NS5之中选中的一些命名空间NS1至NS4中来执行刷写操作。根据一个实施例，在剩余的未选中的命名空间NS5中，可以执行读取操作或者可以停止刷写操作。
从以上描述显而易见的是，根据本公开的实施例的供电设备和包括该供电设备的电子设备通过根据在辅助供电电路中所储存的电荷量来可变地改变数据储存单位，可以保证可靠的操作。
本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的精神和基本特征的情况下，所述实施例可以以除了本文所述之外的其他特定方式来实施。因此，上述实施例在所有方面都应被解释为说明性的而非限制性的。本公开的范围应由所附权利要求及其合法等同物确定，而不是由以上描述确定。此外，在所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化都旨在被包含在其中。
尽管已经描述了许多说明性实施例，但是应该理解，许多其他修改和实施例也是可能的。特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内的组成部件和/或布置方面多种变化和修改是可能的。

Claims (20)

1.一种供电设备，包括：
辅助供电电路，其被配置为产生表示充电容量的信号；
等级检测电路，其被配置为：将所述辅助供电电路的充电容量划分为多个充电等级，检测充电容量在所述多个充电等级之中的等级，以及产生与所检测到的充电等级相对应的充电等级检测信号；以及
供电控制器，其被配置为：响应于外部电力来产生内部电压和充电供电电压，检测外部电力的电平，使用所检测到的外部电力的电平来在突然断电SPO状态下产生突然失电SPL检测信号，以及响应于所述充电等级检测信号而输出表示所述辅助供电电路的充电等级的充电感测信号。
2.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述充电容量表示所述辅助供电电路中所储存的能量，以及
其中，所述等级检测电路基于多个参考电压来检测所述充电容量的等级，所述多个充电等级是基于所述多个参考电压而确定的。
3.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述辅助供电电路包括超级电容器。
4.根据权利要求1所述的供电设备，其中，所述辅助供电电路包括铝电解电容器和聚合物钽电容器中的任何一种。
5.根据权利要求1所述的供电设备，还包括操作电压提供器，所述操作电压提供器被配置为：接收所述内部电压，将所接收的内部电压转换为一个或更多个操作电压，以及输出所述操作电压。
6.一种电子设备，包括：
供电设备，其被配置为：通过检测外部电力的电平而在突然断电SPO状态下产生突然失电SPL检测信号，产生表示辅助供电电路的充电容量的充电感测信号，将充电容量划分为多个充电等级，检测充电容量的等级，以及响应于所检测到的充电等级来产生表示所述辅助供电电路的充电等级的充电感测信号；以及
控制器，其被配置为：当所述SPL检测信号被激活时将刷写信息储存在至少一个非易失性存储器件中，以及响应于所述充电感测信号来可变地调整所述非易失性存储器件中的储存量。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述控制器包括：
缓冲存储器，其被配置为储存表示所述刷写信息的数据；以及
处理器，其被配置为：当所述SPL检测信号被激活时将所储存的数据的一部分刷写到所述非易失性存储器件，以及响应于所述充电感测信号而将所刷写的数据储存在所述非易失性存储器件的一部分中。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中，所述控制器还包括存储器接口，所述存储器接口被配置为响应于来自所述处理器的控制信号来控制所述缓冲存储器的一个或更多个操作。
9.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述刷写信息包括主机请求地址、映射信息和写入数据中的一个或更多个。
10.根据权利要求9所述的电子设备，其中，所述映射信息包括映射表和元数据中之一或两者。
11.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述控制器被配置为：根据元数据类型对所述刷写信息进行归类，以及响应于所述充电感测信号而将所述元数据储存在所述非易失性存储器件的一部分中。
12.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述控制器被配置为：基于重要性、内部数据管理方案、所述非易失性存储器件的组单位、闪存转换层FTL实例、容量和命名空间中的任何一个而将元数据分类为多个组。
13.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述控制器被配置为：当所述充电感测信号被激活时，根据所述刷写信息的预定优先级信息而将所述刷写信息储存在所述非易失性存储器件的一部分中。
14.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述控制器将所述非易失性存储器件的储存空间划分为分别储存多个元数据组的多个空间，以及基于所述辅助供电电路的充电容量和用于所述多个元数据组的所述多个空间中的每一空间的储存容量而在SPO状态下对所述非易失性存储器件执行刷写操作。
15.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述控制器包括：
主机接口，其被配置为控制与外部主机的接口操作；以及
用户接口，其被配置为控制与用户的接口操作。
16.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述控制器包括存储器控制器，所述存储器控制器被配置为控制所述非易失性存储器件的数据输入/输出I/O操作。
17.根据权利要求6所述的电子设备，其中，所述供电设备包括：
等级检测电路，其被配置为：将所述辅助供电电路的充电容量划分为多个充电等级，检测充电容量在所述多个充电等级之中的等级，以及产生表示所检测到的充电容量的等级的充电等级检测信号；以及
供电控制器，其被配置为：在SPO状态下产生SPL检测信号，以及响应于所述充电等级检测信号来产生所述充电感测信号。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中，所述充电容量表示所述辅助供电电路中所储存的能量，以及
其中，所述等级检测电路基于多个参考电压来检测所述充电容量的等级，所述多个充电等级是基于所述多个参考电压而确定的。
19.根据权利要求17所述的电子设备，其中，所述辅助供电电路包括超级电容器。
20.根据权利要求17所述的电子设备，其中，所述辅助供电电路包括铝电解电容器和聚合物钽电容器中的任何一种。
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