CN111711262A - 一种基于硬盘的电路保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于硬盘的电路保护装置，包括：电源管理模块、电流放大检测模块、控制开关模块、存储模块、储能模块和充电控制模块；电源管理模块的第一输出端与所述电流放大检测模块连接，所述电流放大检测模块与控制逻辑开关连接，所述控制开关模块与存储模块连接；电源管理模块的第二输出端通过I2C总线与所述充电控制模块连接；电源管理模块的第三输出端与所述储能模块连接；本发明在硬盘掉电时通过延迟供电，对备电的健康管理，做到保护数据的作用，降低硬盘的故障率，提升硬盘的使用寿命和数据的可靠性，进而提高产品的竞争力。

Description

一种基于硬盘的电路保护装置
技术领域
本发明属于服务器电源技术领域，具体涉及一种基于硬盘的电路保护装置。
背景技术
在大数据时代，数据的保护显得越来越重要，尤其在大容量存储服务器，数据的停电丢失会造成不可挽回的损失，目前的普通硬盘都不具备掉电保护功能，在主电无法供电的情况下，无法将缓存中的数据进行保存，造成数据丢失。即使有的固态硬盘(以下简称“SSD”)增加了超级电容，但多采用分离器件搭建，成本比较大，且故障率比较高。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于硬盘的电路保护装置，以解决上述技术问题。
本发明提供一种基于硬盘的电路保护装置，包括：电源管理模块、电流放大检测模块、控制开关模块、存储模块、储能模块和充电控制模块；电源管理模块的第一输出端与所述电流放大检测模块连接，所述电流放大检测模块与控制逻辑开关连接，所述控制开关模块与存储模块连接；电源管理模块的第二输出端通过I2C总线分别与所述充电控制模块和所述信息读取模块连接；电源管理模块的第三输出端与所述储能模块连接；
所述电源管理模块用于管理掉电保护电路的电能；
所述电流放大检测模块用于放大并检测电源管理模块的输出电流；
所述控制开关模块用于电源管理模块的输出电流过大切断输电线路；
所述储能模块用于从电源管理模块获取电能并存储；
所述充电控制模块用于管理电源管理模块的充电电流和充电电压。
进一步的，所述电流放大检测模块包括：检测电阻和差分运放电路，所述检测电阻串联在电源管理模块的输出端；差分运放电路的输入端并联在所述检测电阻的两端；所述差分运放电路用于检测电阻的电流过大时输出高电平，否则输出低电平。
进一步的，所述控制开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关，所述控制开关模块还用于当差分运放电路输出高电平时第一开关导通、第二开关截止、第三开关截止；所述控制开关模块还用于当差分运放电路输出低平时第一开关截止、第二开关导通、第三开关导通。
进一步的，电源管理模块的输入端与输入电源连接。
进一步的，所述装置还包括信息读取模块，电源管理模块的第二输出端通过I2C总线与所述信息读取模块连接；所述信息读取模块用于通过管理界面显示电容容量信息。
进一步的，所述控制开关模块包括SYT664芯片。
进一步的，所述充电控制模块包括CPLD。
进一步的，所述信息读取模块包括BMC。
进一步的，所述储能模块包括超级电容。
本发明的有益效果在于，
本发明提供的一种基于硬盘的电路保护装置，在硬盘掉电时通过延迟供电，对备电的健康管理，做到保护数据的作用，降低硬盘的故障率，提升硬盘的使用寿命和数据的可靠性，进而提高产品的竞争力；通过电流放大检测模块以及控制开关模块，更好的保证硬盘供电的安全性；提供BMC可以更好的读取电容的容量信息；提供CPLD根据用户需求设定充电电流和电压，提高了本发明的可用性。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的电路的结构示意图。
图2是本发明一个实施例中电源管理模块、电流放大检测模块、控制开关模块和储能模块的电路连接示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，所描述的实施例仅仅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，都应当属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于硬盘的电路保护装置，包括：电源管理模块、电流放大检测模块、控制开关模块、存储模块、储能模块、信息读取模块和充电控制模块；电源管理模块的输入端与输入电源连接；电源管理模块的第一输出端与所述电流放大检测模块连接，所述电流放大检测模块与控制逻辑开关连接，所述控制开关模块与存储模块连接；电源管理模块的第二输出端通过I2C总线分别与所述充电控制模块和所述信息读取模块连接；电源管理模块的第三输出端与所述储能模块连接；所述电源管理模块用于管理掉电保护电路的电能；所述电流放大检测模块用于放大并检测电源管理模块的输出电流；所述控制开关模块用于电源管理模块的输出电流过大切断输电线路；所述储能模块用于从电源管理模块获取电能并存储；所述信息读取模块用于通过管理界面显示电容容量信息；所述充电控制模块用于管理电源管理模块的充电电流和充电电压。
在本实施例中，所述充电控制模块包括CPLD；所述信息读取模块包括BMC；所述储能模块包括超级电容；所述存储模块包括：SSD；所述电源管理模块包括：SYT664芯片，则所述电源管理模块的第一输出端为SYT664芯片的BUS引脚，所述电源管理模块的第二输出端为SYT664芯片的SCL和SDA引脚，所述电源管理模块的第三输出端为STR引脚。
所述电流放大检测模块包括：检测电阻和差分运放电路，所述检测电阻串联在电源管理模块的输出端；所述差分运放电路的输入端并联在所述检测电阻的两端；所述差分运放电路用于检测电阻的电流过大时输出高电平，否则输出低电平。所述控制开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关，所述控制开关模块还用于当差分运放电路输出高电平时第一开关导通、第二开关截止、第三开关截止；所述控制开关模块还用于当差分运放电路输出低平时第一开关截止、第二开关导通、第三开关导通。
如图2所示，在本实施例中，所述第一开关为N沟道MOS管Q6，所述第二开关为N沟道MOS管Q7和第三开关P沟道MOS管Q5，此外所述控制开关模块还包括保护电阻R24、保护电阻R25和保护电阻R26；所述MOS管Q5的D端与检测电阻的输出端连接，所述MOS管Q5的S端与存储模块连接；所述保护电阻R25并联在所述MOS管Q5的G端和D端之间；所述MOS管Q6的G端与差分运放电路的输出端连接，所述MOS管Q6的D端与保护电阻R24连接，所述保护电阻R24与MOS管Q7的G端连接，所述MOS管Q7的D端与保护电阻R26连接，所述保护电阻R26的与所述开关管Q5的G端连接，所述MOS管Q6的S端与MOS管Q7的S端分别接地。当检测电阻两端压降较小时，差分运放电路输出低电位，使MOS管Q6断开，MOS管Q7导通，从而P沟道MOS管Q5导通。如果流经R11的电流比较大时，差分运放电路输出高电位，使MOS管Q6导通，则Q7关闭，从而Q5也会关闭。
本实施例的工作过程如下：
1、当SSD接入服务器或计算机设备时，由服务器或计算机提供P12V输入电源，通过SYT664芯片内部的升压线路，为超级电容C3充电；通过CPLD可以设定SYT664芯片的充电电流和电压；同时SYT664芯片可以检测超级电容的电容容量，确保能够符合备电要求，BMC通过I2C可以获取电容容量信息，等电容损坏或因为使用寿命容量降低时，可以通过管理界面进行显示，做到提前识别；在本实施例中，P12V输入电源作为主电源，超级电容内作为备用电源，SYT664芯片作为控制芯片对两种电源进行切换；当P12V电源输入掉电时，超级电容C3通过内部降压线路可以降为12V，输出至Vbus为硬盘供电；同时硬盘识别到主电源掉电，对硬盘数据进行保存，数据保存完成后掉电；
2、当SSD在工作时，输入的电流会流经检测电阻R11，在检测电阻R11上产生压降，通过差分运放电路，可以将检测电阻R11上的压差放大百倍，例如，当输入的电流为1A时，选用的检测电阻R11为20mΩ，根据欧姆定律则检测电阻R11上的压降为20mV，通过差分运放电路放大一百倍之后输出的电压Vop为2V；此部分电阻和放大倍数也可以根据实际情况选择大小。
3、在本实施例中控制开关模块的主要目的是：当输入的电流过大时，为防止损坏SSD，会通过关闭P沟道MOS管Q5，对SSD进行保护操作；当流经检测电阻R11的电流比较小时，Vop输出一个低电平，此时N沟道MOS管Q6关闭，则N沟道MOS管Q7导通，这样P沟道MOS管Q5也会导通；当流经检测电阻R11的电流比较大时，Vop输出一个较高电平，此时MOS管Q6会导通，则MOS管Q7关闭，MOS管Q5也会关闭；此外，此控制开关模块是可恢复性控制，当MOS管Q5关闭时，流经R11的电流会降低，如此通过控制开关又会打开MOS管Q5，直到故障清除，即可以正常上电。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，包括：电源管理模块、电流放大检测模块、控制开关模块、存储模块、储能模块和充电控制模块；电源管理模块的第一输出端与所述电流放大检测模块连接，所述电流放大检测模块与控制逻辑开关连接，所述控制开关模块与存储模块连接；电源管理模块的第二输出端通过I2C总线与所述充电控制模块连接；电源管理模块的第三输出端与所述储能模块连接；
所述电源管理模块用于管理掉电保护电路的电能；
所述电流放大检测模块用于放大并检测电源管理模块的输出电流；
所述控制开关模块用于电源管理模块的输出电流过大切断输电线路；
所述储能模块用于从电源管理模块获取电能并存储；
所述充电控制模块用于管理电源管理模块的充电电流和充电电压。
2.根据权利要求1所述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，所述电流放大检测模块包括：检测电阻和差分运放电路，所述检测电阻串联在电源管理模块的输出端；差分运放电路的输入端并联在所述检测电阻的两端；所述差分运放电路用于检测电阻的电流过大时输出高电平，否则输出低电平。
3.根据权利要求2述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，所述控制开关模块包括第一开关、第二开关、第三开关，所述控制开关模块还用于当差分运放电路输出高电平时第一开关导通、第二开关截止、第三开关截止；所述控制开关模块还用于当差分运放电路输出低平时第一开关截止、第二开关导通、第三开关导通。
4.根据权利要求1所述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，电源管理模块的输入端与输入电源连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，所述装置还包括信息读取模块，电源管理模块的第二输出端通过I2C总线与所述信息读取模块连接；所述信息读取模块用于通过管理界面显示电容容量信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，所述控制开关模块包括SYT664芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，所述充电控制模块包括CPLD。
8.根据权利要求5所述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，所述信息读取模块包括BMC。
9.根据权利要求1所述的一种基于硬盘的电路保护装置，其特征在于，所述储能模块包括超级电容。
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