CN111864885B - 一种硬盘供电控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种硬盘供电控制装置和方法。所述装置包括供电单元、电池备份单元、第一电子开关管、第二电子开关管和可编程逻辑器件；供电单元的输入端与市电连接，供电单元的输出端通过第一电子开关管与硬盘连接，供电单元的输出端还依次通过第一电子开关管、电池备份单元和第二电子开关管与硬盘连接；可编程逻辑器件与供电单元连接，配置为接收并基于供电单元的信号驱动第一电子开关管、第二电子开关管导通或关闭，以使供电单元或电池备份单元为硬盘供电。本发明利用可编程逻辑器件监控供电单元，通过驱动开电子开关管的选择供电单元或电池备份单元满足硬盘供电，避免市电异常时硬盘因频繁上、下电导致数据丢失，无需占用较大空间，且成本低廉。

Description

一种硬盘供电控制装置和方法

技术领域

本申请涉及存储设备技术领域，尤其涉及一种硬盘供电控制装置和方法。

背景技术

存储设备对供电有着较为苛刻的要求，通常会要求部署在标准机房中，并使用不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称UPS)防止供电的不稳定。随着存储设备的普及应用，企业对存储设备的使用需求越来越多，然而大多企业直接在办公区域部署存储设备，并采用市电为存储设备供电；通常市电的稳定性难以达到存储设备的要求，当市电出现闪断、跌落、波动等情形时，存储硬盘会频繁的上电、下电，此时会对企业的业务造成影响，严重时还会导致存储硬盘损坏，甚至业务数据丢失。

目前，业界普遍采用的解决方式是增设UPS电源；举例来说，请参照图1所示，当市电不稳定时先利用UPS电源先将不稳定的市电转换成稳定的220伏后输入至供电单元(Power Supply Unit，简称PSU)，再通过PSU稳定的为硬盘提供12伏电压；然而现有UPS电源体积较大，致使存储设备的部署需要较大安装空间，而且增设UPS电源成本较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题提供一种采用供电单元和电池备份单元交替式为硬盘供电控制装置和方法。

根据本发明的一方面，提供了一种硬盘供电控制装置，所述装置包括：供电单元、电池备份单元、第一电子开关管、第二电子开关管和可编程逻辑器件；

所述供电单元的输入端与市电连接，所述供电单元的输出端通过所述第一电子开关管与硬盘连接，所述供电单元的输出端还依次通过所述第一电子开关管、所述电池备份单元和所述第二电子开关管与硬盘连接；

所述可编程逻辑器件与所述供电单元连接，配置为接收所述供电单元的逻辑信号并基于所述逻辑信号驱动所述第一电子开关管、所述第二电子开关管导通或关闭，以使所述供电单元或所述电池备份单元为硬盘供电。

在其中一个实施例中，所述可编程逻辑器件还分别与所述电池备份单元和南桥芯片连接，所述硬盘与所述南桥芯片连接。

在其中一个实施例中，所述可编程逻辑器件进一步配置为：若通过所述供电单元检测到市电稳定，则驱动所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭；若通过所述供电单元检测到市电不稳定，则检测所述供电单元的预设电压信号是否异常；若所述预设电压信号异常，则驱动所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通以使所述电池备份单元进行放电。

在其中一个实施例中，所述可编程逻辑器件进一步配置为：检测所述电池备份单元的电量；当所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通时，若所述电池备份单元的电量达到预设值，则控制所述南桥芯片对硬盘进行数据快速落盘。

根据本发明的另一方面，提供了一种采用前述所述装置的硬盘供电控制方法，所述方法包括：

当所述可编程逻辑器件通过所述供电单元检测到市电稳定时，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭；

当所述可编程逻辑器件通过所述供电单元检测到市电不稳定时，则所述可编程逻辑器件检测所述供电单元的预设电压信号是否异常；

若所述预设电压信号异常，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通以使所述电池备份单元进行放电。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

当所述可编程逻辑器件检测到市电不稳定，且所述预设电压信号正常时，则所述可编程逻辑器件判断预设时间间隔内市电不稳定的变化次数是否达到预设次数；

若所述变化次数达到预设次数，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

所述可编程逻辑器件检测所述电池备份单元的电量；

当所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通时，若所述电池备份单元的电量达到预设值，则所述可编程逻辑器件控制所述南桥芯片对硬盘进行数据快速落盘。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

当所述电池备份单元进行放电时，若所述可编程逻辑器件检测到市电恢复稳定、所述预设电压信号恢复正常，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

当所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭，若所述电池备份单元的电量未满时，则对所述电池备份单元进行充电，并在电量充满后停止充电。

在其中一个实施例中，所述方法还包括：

当所述可编程逻辑器件检测所述供电单元或所述电池备份单元的过压信号、欠压信号、过流信号、过热信号中的任意一种时，则所述可编程逻辑器件向所述南桥芯片上报供电环境异常。

上述一种硬盘供电控制装置和方法，通过在供电单元和硬盘之间增设电池备份单元，并在供电单元和电池备份单元之间、电池备份单元和硬盘之间分别增设电子开关管，利用可编程逻辑器件监控供电单元，通过驱动开电子开关管的选择供电单元或电池备份单元满足硬盘供电的同时，最大程度避免市电异常时硬盘因频繁上电、下电而导致数据丢失，无需占用较大空间，且成本低廉。

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为现有技术硬盘供电控制装置拓扑结构示意图；

图2为本发明一个实施例中一种硬盘供电控制装置拓扑结构示意图；

图3为本发明一个实施例中一种硬盘供电控制方法的示意图；

图4为本发明另一个实施例中一种硬盘供电控制方法的示意图。

具体实施方式

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。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

在一个实施例中，请参照如图2所示，本申请提供的一种硬盘供电控制装置，具体的该装置包括：供电单元、电池备份单元、第一电子开关管、第二电子开关管和可编程逻辑器件；

供电单元的输入端与市电连接，供电单元的输出端通过第一电子开关管与硬盘连接，供电单元的输出端还依次通过第一电子开关管、电池备份单元和第二电子开关管与硬盘连接；可编程逻辑器件与供电单元连接，配置为接收供电单元的逻辑信号并基于该逻辑信号驱动第一电子开关管、第二电子开关管导通或关闭，以使供电单元或电池备份单元为硬盘供电。

其中，电池备份单元，即Power Supply Unit,，以下简称BBU；第一电子开关管和第二电子开关管可以是现有的电子开关、三级管等；优选的，第一电子开关管、第二电子开关管均为MOS管，分别记作MOS1和MOS2。较佳的，可编程逻辑器件为CPLD或FPGA。

上述一种硬盘供电控制装置，通过在供电单元和硬盘之间增设电池备份单元，并在供电单元和电池备份单元之间、电池备份单元和硬盘之间分别增设电子开关管，利用可编程逻辑器件监控供电单元，通过驱动开电子开关管的选择供电单元或电池备份单元满足硬盘供电的同时，最大程度避免市电异常时硬盘因频繁上电、下电而导致数据丢失，无需占用较大空间，且成本低廉。

在另一个实施例中，优选地，可编程逻辑器件还分别与电池备份单元和南桥芯片连接，硬盘与南桥芯片连接。

在其中一个实施例中，可编程逻辑器件进一步配置为：若通过供电单元检测到市电稳定，则驱动第一电子开关管导通、第二电子开关管关闭；若通过供电单元检测到市电不稳定，则检测供电单元的预设电压信号是否异常；若预设电压信号异常，则驱动第一电子开关管关闭、第二电子开关管导通以使电池备份单元进行放电。

在其中一个实施例中，可编程逻辑器件进一步配置为：检测电池备份单元的电量；当第一电子开关管关闭、第二电子开关管导通时，若电池备份单元的电量达到预设值，则控制南桥芯片对硬盘进行数据快速落盘。

举例来说，CPLD连接PSU的逻辑信号，例如逻辑信号包括PSU的AC_Fail信号、12_PowerGood信号，过压信号、欠压信号、过流信号、过热信号；CPLD还连接BBU的逻辑信号，逻辑信号包括：BBU的电量信号、电单元或电池备份单元的过压信号、欠压信号、过流信号、过热信号；相应的CPLD根据BBU的逻辑信号和PSU的逻辑信号中的一个或多个驱动MOS1和MOS2，并由南桥芯片控制硬盘进行数据快速落盘，以便在电池备份单元为硬盘供电时保证硬盘正常下电。

在又一个实施例中，请参照图3所示，本发明提供了种硬盘供电控制装置，具体的该方法包括以下步骤：

S100，当可编程逻辑器件通过供电单元检测到市电稳定时，则可编程逻辑器件驱动第一电子开关管导通、第二电子开关管关闭。

其中，市电稳定是指可编程逻辑器件未从供电单元检测到AC_Fail信号，并且供电单元的预设电压输出正常，即可编程逻辑器件检测到12_PowerGood信号有效。

S200，当可编程逻辑器件通过供电单元检测到市电不稳定时，则可编程逻辑器件检测供电单元的预设电压信号是否异常。

其中，市电不稳定时是指可编程逻辑器件从供电单元检测到AC_Fail信号，而预设电压信号是否正常是指供电单元的输出的电压是否正在，例如供电单元的12_PowerGood信号有效时即为预设电压信号正常，12_PowerGood信号无效时即为预设电压信号异常。

S300，若预设电压信号异常，则可编程逻辑器件驱动第一电子开关管关闭、第二电子开关管导通以使电池备份单元进行放电。

上述一种硬盘供电控制方法，通过监控供电单元的逻辑输出信号，并根据逻辑信号的驱动电子开关管，实现选通供电单元或电池备份单元满足硬盘供电的同时，最大程度避免市电异常时硬盘因频繁上、下电导致数据丢失，无需占用较大空间，且成本低廉。

在又一个实施例中，请参照图4所示，当市电闪断时，CPLD检测到AC_Fail信号，一般电压闪断会在毫秒级别，此时CPLD会检测12_PowerGood信号有效，表明虽然市电存在闪断，但是因为PSU内部有维持电容，此时设备内的12V供电相对稳定，本发明方法还包括：

当所述可编程逻辑器件检测到市电不稳定，且预设电压信号正常时，则可编程逻辑器件判断预设时间间隔内市电不稳定的变化次数是否达到预设次数；其中，市电不稳定的变化次数是指AC_Fail信号出现/消失的交替次数。

若变化次数达到预设次数，则可编程逻辑器件驱动第一电子开关管关闭、第二电子开关管导通。

举例来说，当CPLD检测到AC_Fail信号，则CPLD判断预设间隔时间(例如一分钟)内AC_Fail信号变化的次数，如果检测到AC_Fail信号出现了三次，那么此时则可确定市电存在闪断，并改用电池备份单元为硬盘供电。可以理解预设次数和预设间隔和预设次数为三次仅用于举例说明，在具体实施过程时刻根据用户需求设定。

上述一种硬盘供电控制方法，通过监控市电闪断时供电单元的12_PowerGood信号有效防止了遇到电源闪断时的系统过度反应，增加了系统整体鲁棒性，并在确定市电闪断次数过多时切换到使用电池备份单元为硬盘供电，提高了硬盘数据的安全性；较佳的可编程逻辑器件将此时供电环境异常上报系统，以提醒用户对供电环境进行巡检和排查。

在又一个实施例中，请继续参照图4所示，电池备份单元的电量有限，为了保证硬盘能够正常下电，本发明方法还包括：

可编程逻辑器件检测电池备份单元的电量；

当第一电子开关管关闭、第二电子开关管导通时，若电池备份单元的电量达到预设值，则可编程逻辑器件控制南桥芯片对硬盘进行数据快速落盘。

优选地，当所述电池备份单元进行放电时，若可编程逻辑器件检测到市电恢复稳定、预设电压信号恢复正常，则可编程逻辑器件驱动第一电子开关管导通、第二电子开关管关闭；由此保证数据在市电恢复正常后硬盘不依赖备份电源供电，从而保证硬盘的供电就一直正常，达到了长时、稳定的为硬盘稳定供电。

优选地，当第一电子开关管导通、第二电子开关管关闭，若电池备份单元的电量未满时，则对电池备份单元进行充电，并在电量充满后停止充电；其中，电池备份单元内具有包含电路，在电池备份单元满电后立即停止充电；由此实现在电池备份单元最大程度的保持电量以应对市电的闪断及较大波动等意外情形下硬盘的正常供电。

优选地，在实施过程中当可编程逻辑器件检测供电单元或电池备份单元的过压信号、欠压信号、过流信号、过热信号中的任意一种时，则可编程逻辑器件向南桥芯片上报供电环境异常。从而实现了利用可编程逻辑器件实时地对供电单元和电池备份单元的运行状态进行监控，便于用户检修和维护。

应该理解的是，虽然图3-4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3-4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

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。

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 (8)

1.一种硬盘供电控制装置，其特征在于，所述装置包括：供电单元、电池备份单元、第一电子开关管、第二电子开关管和可编程逻辑器件；

所述供电单元的输入端与市电连接，所述供电单元的输出端通过所述第一电子开关管与硬盘连接，所述供电单元的输出端还依次通过所述第一电子开关管、所述电池备份单元和所述第二电子开关管与硬盘连接；

所述可编程逻辑器件与所述供电单元连接，配置为接收所述供电单元的逻辑信号并基于所述逻辑信号驱动所述第一电子开关管、所述第二电子开关管导通或关闭，以使所述供电单元或所述电池备份单元为硬盘供电；

所述可编程逻辑器件进一步配置为：若通过所述供电单元检测到市电稳定，则驱动所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭；若通过所述供电单元检测到市电不稳定，则检测所述供电单元的预设电压信号是否异常；若所述预设电压信号异常，则驱动所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通以使所述电池备份单元进行放电，其中，预设电压信号是否正常是指供电单元的输出的电压是否正常；

当所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭，若所述电池备份单元的电量未满时，则对所述电池备份单元进行充电，并在电量充满后停止充电。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件还分别与所述电池备份单元和南桥芯片连接，所述硬盘与所述南桥芯片连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可编程逻辑器件进一步配置为：检测所述电池备份单元的电量；当所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通时，若所述电池备份单元的电量达到预设值，则控制所述南桥芯片对硬盘进行数据快速落盘。

4.一种采用以上权利要求1-3任意一项所述装置的硬盘供电控制方法，其特征在于，所述方法包括：

当所述可编程逻辑器件通过所述供电单元检测到市电稳定时，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭；

当所述可编程逻辑器件通过所述供电单元检测到市电不稳定时，则所述可编程逻辑器件检测所述供电单元的预设电压信号是否异常；

若所述预设电压信号异常，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通以使所述电池备份单元进行放电，其中，预设电压信号是否正常是指供电单元的输出的电压是否正常；

当所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭，若所述电池备份单元的电量未满时，则对所述电池备份单元进行充电，并在电量充满后停止充电。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述可编程逻辑器件检测到市电不稳定，且所述预设电压信号正常时，则所述可编程逻辑器件判断预设时间间隔内市电不稳定的变化次数是否达到预设次数；

若所述变化次数达到预设次数，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述可编程逻辑器件检测所述电池备份单元的电量；

当所述第一电子开关管关闭、所述第二电子开关管导通时，若所述电池备份单元的电量达到预设值，则所述可编程逻辑器件控制南桥芯片对硬盘进行数据快速落盘。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述电池备份单元进行放电时，若所述可编程逻辑器件检测到市电恢复稳定、所述预设电压信号恢复正常，则所述可编程逻辑器件驱动所述第一电子开关管导通、所述第二电子开关管关闭。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述可编程逻辑器件检测所述供电单元或所述电池备份单元的过压信号、欠压信号、过流信号、过热信号中的任意一种时，则所述可编程逻辑器件向所述南桥芯片上报供电环境异常。

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