CN111090325B - 一种基于存储系统的热备电切换系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于存储系统的热备电切换系统，包括PSU单元、BBU单元、第一开关器件、第二开关器件以及稳压电路，其中，所述PSU单元通过所述第一开关器件连接到存储系统；所述BBU单元通过所述第二开关器件连接到所述存储系统；所述稳压电路连接到所述BBU单元的输出端，并配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述PSU单元正常输出电压范围以下。本发明将传统的BBU单元切换电路适当优化，修改为热备方案，从而提升系统整体可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及存储系统领域，并且更具体地，涉及一种基于存储系统的热备电切换系统。
背景技术
统一存储系列产品，包含下一代平台的服务器、存储服务器产品，需要在AC掉电时能够有方案保存写缓存中的脏数据(Dirty Data)，当前业界主流的方案是通过BBU进行备电，当AC掉电后，系统可以通过相关切换电路切换至BBU供电，该电路一般采用业界比较成熟的Oring电路，由系统控制完成切换动作。
当PSU(Power Supply Unit，供电单元)(AC电源)AC交流电输入出现异常时，系统会检测PSU的AC_FAIL信号，AC_FAIL信号一般提前于AC输入1～10ms送给系统，系统检测到AC_FAIL出现异常后，打开BBU(Battery Backup Unit，电池备电单元)的输出使能，同时关闭PSU的输出使能(通过Oring线路实现)。当AC恢复后，系统检测到AC_FAIL正常后，关闭BBU的输出使能，同时打开PSU的输出使能。
现有方案存在问题，其中最关键的有两点：一是切换过程需要控制，切换时间与板卡容性负载、电路设计、PCB走线相关，切换时间控制出现问题，容易导致存储设备丢失数据，实际调试过程非常复杂，而且容易出现概率性问题，定位过程复杂；二是切换过程容易出现电压跌落，当切换至BBU供电时，由于BBU带载能力比较弱，容易出现合路电压输出异常(电压幅值跌落)，从而导致切换过程中出现诸多问题。
发明内容
鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种基于存储系统的热备电切换系统，以将传统的BBU单元切换电路适当优化，修改为热备方案，从而提升系统整体可靠性。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种基于存储系统的热备电切换系统，包括PSU单元、BBU单元、第一开关器件、第二开关器件以及稳压电路，其中，
所述PSU单元通过所述第一开关器件连接到存储系统；
所述BBU单元通过所述第二开关器件连接到所述存储系统；
所述稳压电路连接到所述BBU单元的输出端，并配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述PSU单元正常输出电压范围以下。
在一些实施方式中，所述稳压电路进一步配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述存储系统最低供电电压值以上。
在一些实施方式中，所述第一开关器件和第二开关器件为二极管。
在一些实施方式中，所述第一开关器件和第二开关器件为场效应晶体管。
在一些实施方式中，还包括高侧ORing场效应晶体管控制器，所述高侧ORing场效应晶体管控制器连接到所述2个场效应晶体管的栅极。
在一些实施方式中，所述稳压电路为升/降压转换器电路。
本发明实施例的另一方面提供了一种服务器，包括热备电切换系统，所述热备电切换系统包括PSU单元、BBU单元、第一开关器件、第二开关器件以及稳压电路，其中，
所述PSU单元通过所述第一开关器件连接到所述服务器存储系统；
所述BBU单元通过所述第二开关器件连接到所述存储系统；
所述稳压电路连接到所述BBU单元的输出端，并配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述PSU单元正常输出电压范围以下。
在一些实施方式中，所述稳压电路进一步配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述存储系统最低供电电压值以上。
在一些实施方式中，所述第一开关器件和第二开关器件为场效应晶体管。
在一些实施方式中，还包括高侧ORing场效应晶体管控制器，所述高侧ORing场效应晶体管控制器连接到所述2个场效应晶体管的栅极。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的一种基于存储系统的热备电切换系统采用简单的MOS管或二极管合路实现PSU单元和BBU单元切换动作，不需要额外的控制芯片和控制电路，采用BBU单元热备方案既可以降低产品成本，同时又可以提升系统整体的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实施例。
图1是根据本发明实施例的一种基于存储系统的热备电切换系统的示意图。
具体实施方式
以下描述了本发明的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本发明的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。
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，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
基于上述目的，本发明的实施例一方面提出了一种基于存储系统的热备电切换系统，其特征在于，包括PSU单元、BBU单元、第一开关器件、第二开关器件以及稳压电路，其中，所述PSU单元通过所述第一开关器件连接到存储系统；所述BBU单元通过所述第二开关器件连接到所述存储系统；所述稳压电路连接到所述BBU单元的输出端，并配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述PSU单元正常输出电压范围以下。
在一些实施例中，稳压电路进一步配置为将BBU单元输出到第二开关器件的电压值稳定在存储系统最低供电电压值以上。也即是说，所述BBU单元经由所述稳压电路输出的电压值略低于所述PSU单元正常输出电压范围，以使得所述PSU单元输出的电压值下降超过所述稳压电路输出的电压值即认定所述PSU单元出现故障。例如，PSU单元的输出电压范围一般在11.4～12.6V，可以使得BBU单元输出端的稳压电路将BBU单元的输出电压稳压在11V左右。之所以将BBU电压稳压在11V，是要保障在任何场景下，如果PSU正常工作，则BBU的输出电压小于PSU的输出电压。
在一些实施例中，所述第一开关器件为二极管。同样，所述第二开关器件为二极管。
在一些实施例中，所述第一开关器件为场效应晶体管。同样，所述第二开关器件为场效应晶体管。例如，如图1所示，所述场效应晶体管为N沟道MOS管，其中一个N沟道MOS管一端连接到PSU单元输出端，另一端连接到存储系统电源输入端，另一个N沟道MOS管一端连接到BBU单元输出端的稳压电路，另一端连接到存储系统电源输入端。通过两个MOS管完成PSU单元和BBU单元的输出合路。
在一些实施例中，还包括高侧ORing场效应晶体管控制器，所述高侧ORing场效应晶体管控制器连接到所述2个场效应晶体管的栅极。如图1所示，所述高侧ORing场效应晶体管控制器为LM5050。
在一些实施例中，所述第一和第二开关器件满足所述存储系统的电流要求。
在一些实施例中，所述稳压电路为升/降压转换器(Buck-Boost)电路。
在根据本发明的一个实施例中，PSU单元的输出电压范围一般在11.4～12.6V，所以，BBU单元的输出端需要增加1个稳压电路(Buck-Boost)，用来将BBU单元的输出电压稳压在11V左右。之所以将BBU单元的输出电压稳压在11V，是要保障在任何场景下，如果PSU单元正常工作，则BBU单元的输出电压小于PSU的输出电压。如果将PSU单元的输出命名为PSU_12V，将BBU单元的输出命名为BBU_12V，并且增加两个MOS管将PSU_12V和BBU_12V合路，合路后的输出电压命名为P12V。由于BBU_12V在任何场景下的电平都低于PSU_12V，所以在PSU正常工作时，BBU单元不会给系统供电，从而保证BBU的电量处于满电状态。
当PSU单元出现异常，例如AC掉电、PSU单元输出短路、PSU单元输入过压时，PSU_12V的输出电压将会逐渐由11.4～12.6V左右，降低至0V。由于PSU单元的输出都带有负载电容，而负载电容两端的电压不会突变，所以电压由12V降低至0V需要一定时间。当PSU_12V降低至11V以下时，BBU单元开始接管系统供电。2个MOS管默认是导通的，所以整个切换过程不需要任何控制逻辑，PSU_12V和BBU_12V哪端的电压高，P12V就由哪端供电。由于PSU单元带负载能力远高于BBU单元，所以在切换过程中不会出现冷切换时的电压跌落现象。如此，BBU单元备电切换电路大大简化，系统可靠性得到进一步提升。
在技术上可行的情况下，以上针对不同实施例所列举的技术特征可以相互组合，或者改变、添加以及省略等等，从而形成本发明范围内的另外实施例。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的一种基于存储系统的热备电切换系统采用简单的MOS管或二极管合路实现PSU单元和BBU单元切换动作，不需要额外的控制芯片和控制电路，采用BBU单元热备方案既可以降低产品成本，同时又可以提升系统整体的可靠性。
本发明的实施例一方面提出了一种服务器，包括上述任一项所述的热备电切换系统。
本发明主要用于统一存储/服务器/存储服务器等系列产品中，将传统的BBU切换电路适当优化，修改为热备方案，从而提升系统整体可靠性。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现所述的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里所述功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP和/或任何其它这种配置。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上述实施例是实施方式的可能示例，并且仅仅为了清楚理解本发明的原理而提出。所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于存储系统的热备电切换系统，其特征在于，包括PSU单元、BBU单元、第一开关器件、第二开关器件以及稳压电路，其中，
所述PSU单元通过所述第一开关器件连接到存储系统；
所述BBU单元通过所述第二开关器件连接到所述存储系统；
所述稳压电路连接到所述BBU单元的输出端，并配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述PSU单元正常输出电压范围以下；
其中，所述第一开关器件和第二开关器件为场效应晶体管；所述系统还包括高侧ORing场效应晶体管控制器，所述高侧ORing场效应晶体管控制器连接到所述2个场效应晶体管的栅极；所述两个场效应管的输出端合路连接到所述存储系统。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述稳压电路进一步配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述存储系统最低供电电压值以上。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一开关器件和第二开关器件为二极管。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述稳压电路为升/降压转换器电路。
5.一种服务器，其特征在于，包括热备电切换系统，所述热备电切换系统包括PSU单元、BBU单元、第一开关器件、第二开关器件以及稳压电路，其中，
所述PSU单元通过所述第一开关器件连接到所述服务器存储系统；
所述BBU单元通过所述第二开关器件连接到所述存储系统；
所述稳压电路连接到所述BBU单元的输出端，并配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述PSU单元正常输出电压范围以下；
其中，所述第一开关器件和第二开关器件为场效应晶体管；所述系统还包括高侧ORing场效应晶体管控制器，所述高侧ORing场效应晶体管控制器连接到所述2个场效应晶体管的栅极；所述两个场效应管的输出端合路连接到所述存储系统。
6.根据权利要求5所述的服务器，其特征在于，所述稳压电路进一步配置为将所述BBU单元输出到所述第二开关器件的电压值稳定在所述存储系统最低供电电压值以上。
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