CN115037026A - 电源及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本技术涉及一种电源及其操作方法。电源包括：主电源，被配置为接收外部电力并且输出充电电压和主电力；以及辅助电源，包括被配置为使用充电电压对辅助电力进行充电并且输出辅助电力的电容器阵列。辅助电源被配置为在开始对电容器阵列充电时周期性地重复对电容器阵列的放电操作和附加充电操作。

Description

电源及其操作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年3月8日提交的申请号为10-2021-0030310的韩国专利申请的优先权，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种电源及其操作方法，并且更特别地，涉及一种包括辅助电源的电源及其操作方法。

背景技术

存储器系统可以包括在其中存储数据的存储器装置、控制存储器装置的控制器以及向控制器和存储器装置供应电力的电源(电源装置)。

电源可以包括被配置为接收外部电力并且向控制器和存储器装置供应内部电力的主电源，以及被配置为当主电源不可以输出内部电力时供应辅助电力的辅助电源。例如，当暂时停止供应外部电力时，辅助电源可以暂时向控制器和存储器装置供应辅助电力。

由于当停止供应外部电力时需要辅助电源供应辅助电力，因此辅助电源可以包括被配置为当供应外部电力时利用外部电力充电的多个电容器。

电容器可以以在两个电极之间包括电介质的结构来形成。根据电介质的类型，电容器可以被分类为空气电容器、真空电容器、气体电容器、液体电容器、云母电容器、陶瓷电容器、纸电容器、塑料膜电容器、电解质电容器等。

发明内容

本公开的实施例提供一种能够提高辅助电源中的电容器阵列的充电速度的电源及其操作方法。

根据本公开的实施例，一种电源包括：主电源，被配置为接收外部电力并且输出充电电压和主电力；以及辅助电源，包括被配置为对辅助电力充电并且输出辅助电力的电容器阵列。辅助电源被配置为在开始对电容器阵列充电时周期性地重复对电容器阵列的放电操作和附加充电操作(sub charge operation)。

根据本公开的实施例，一种电源包括：主电源，被配置为接收外部电力并且输出充电电压和主电力；以及辅助电源，包括被配置为对辅助电力充电并且输出辅助电力的电容器阵列。辅助电源被配置为检查充入电容器阵列的检测电压，直到电容器阵列的充电电平达到目标电平为止，并且周期性地重复对电容器阵列的放电操作和附加充电操作。

根据本公开的实施例，一种操作电源的方法包括：通过充电线向多个电容器供应充电电压，以及在多个电容器的充电电平增加到目标电平时周期性地对充电线执行监视操作。监视操作包括降低充电线的电压，以及对充电线进行充电。

由于本技术可以对辅助电源进行快速充电，因此当暂时停止供应外部电力时，可以通过使用辅助电力来保护存储器系统中存储的数据。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施例的存储器系统的示图。

图2是示出根据本公开的实施例的电源的示图。

图3是示出图2所示的电容器阵列的示图。

图4是示出根据本公开的实施例的图2所示的充电控制器的示图。

图5是示出根据本公开的实施例的图4所示的放电电路的示图。

图6是示出根据本公开的实施例的图2所示的运算装置的示图。

图7是示出根据本公开的实施例的操作辅助电源的方法的流程图。

图8是示出根据本公开的实施例的根据时间的监视操作和主充电检查操作的示图。

图9是示出根据本公开的实施例的电容器阵列的温度增加的原理的示图。

图10A和图10B是示出根据本公开的实施例的在监视操作期间辅助电力随温度的变化的示图。

图11是示出根据本公开的实施例的辅助电力的充电速度的示图。

图12是示出应用了根据本公开的实施例的电源的存储卡系统的示图。

图13是示出应用了根据本公开的实施例的电源的固态驱动器(SSD)系统的示图。

具体实施方式

根据在本说明书或本申请中公开的构思的实施例的特定结构或功能描述仅为描述根据本公开的构思的实施例而示出。根据本公开的构思的实施例可以以各种形式实施并且不应被解释为限于本说明书中描述的实施例。

图1是示出根据本公开的实施例的存储器系统的示图。

参照图1，存储器系统1000可以包括存储器装置1100、存储器控制器1200和电源2000。

存储器装置1100可以被配置为存储数据。例如，存储器装置1100可以被配置为非易失性存储器装置或易失性存储器装置。

存储器控制器1200可以被配置为在主机与存储器装置1100之间进行通信。例如，当接收到从主机输出的请求时，存储器控制器1200可以被配置为根据接收到的请求来控制存储器装置1100。

电源2000可以被配置为从外部装置接收外部电力PWR_E并且向存储器控制器1200和存储器装置1100供应主电力PWR_M或辅助电力PWR_A。供应外部电力PWR_E的外部装置可以是将请求传送到存储器控制器1200的主机或者是仅供应外部电力PWR_E而不管主机如何的电源。

当接收到外部电力PWR_E时，电源2000可以输出主电力PWR_M。当外部电力PWR_E的供应异常停止时，因为不能输出主电力PWR_M，因此电源2000可以输出辅助电力PWR_A。主电力PWR_M可以是用于使存储器控制器1200和存储器装置1100执行常规操作(例如，编程操作、读取操作或擦除操作)的电压。辅助电力PWR_A可以是临时向存储器控制器1200和存储器装置1100供应以使得在主电力PWR_M的供应临时停止时存储器控制器1200和存储器装置1100可以稳定地存储数据的电压。例如，电源2000可以在接收到外部电力PWR_E时对辅助电力PWR_A进行充电，并且输出主电力PWR_M，并且可以在外部电力PWR_E的供应异常停止时输出辅助电力PWR_A而不是主电力PWR_M。由于辅助电力PWR_A是在电源2000中充入的电压，因此当外部电力PWR_E的供应中断时，辅助电力PWR_A可以暂时仅用于存储器控制器1200和存储器装置1100的安全存储操作。

图2是示出根据本公开的实施例的电源的示图。

参照图2，电源2000可以包括主电源2100、辅助电源2200和开关电路2300。

主电源2100可以接收外部电力PWR_E，将外部电力PWR_E转换为主电力PWR_M，并且输出主电力PWR_M。例如，主电源2100可以被配置为根据图1的存储器系统1000中使用的电压电平来转换外部电力PWR_E的电压电平，并且输出经转换的电压作为主电力PWR_M。

辅助电源2200可以被配置为在从主电源2100供应充电电压Vcg时使用充电电压Vcg来充入辅助电源2200的电压。辅助电源2200可以输出充入的电压作为辅助电力PWR_A。辅助电源2200可以被配置为在将辅助电源2200的充入的电压充电到目标电压的电平时输出充电完成信号CS。

开关电路2300可以被配置为监视从主电源2100输出的主电力PWR_M的电平，并且在主电力PWR_M的输出停止或电平迅速降低时输出辅助电力PWR_A而不是主电力PWR_M。例如，开关电路2300可以在接收到充电完成信号CS之后输出辅助电力PWR_A而不是主电力PWR_M。由于辅助电力PWR_A直到接收到充电完成信号CS为止才被充分充电至目标电压，因此在不激活充电完成信号CS的状态下，即使主电力PWR_M的供应停止，开关电路2300也不输出辅助电力PWR_A。

更具体地将辅助电源2200描述如下。

辅助电源2200可以包括电容器阵列210、充电控制器220和运算装置230(即处理器)。

电容器阵列210可以被配置为使用通过充电线CHL供应的充电电压Vcg来充入电容器阵列210的电压。电容器阵列210可以输出充入的电压作为辅助电力PWR_A。

当从主电源2100供应充电电压Vcg时，充电控制器220可以通过充电线CHL将充电电压Vcg传送到电容器阵列210。充电控制器220可以通过充电线CHL来检测电容器阵列210的充入的电压(即检测电压Vcgd)。在进行充电操作时，充电控制器220可以通过第一传输线TRL1或第二传输线TRL2将检测电压Vcgd传送给运算装置230。充电线CHL联接到电容器阵列210，因此检测电压Vcgd可以表示在电容器阵列210中充入的电量。可以交替且重复地执行使用充电电压Vcg对电容器阵列210进行充电的充电操作和检测检测电压Vcgd的检测操作。

例如，当在电容器阵列210中进行充电时，充电控制器220可以周期性地检查通过充电线CHL检测到的电容器阵列210的检测电压Vcgd，并且通过第一传输线TL1将检测电压Vcgd传送给运算装置230。另外，当在进行充电操作时电容器阵列210的充电速率(即充电电平)增加到目标速率(即目标电平)时，充电控制器220可以通过第二传输线TRL2将从充电线CHL检测到的检测电压Vcgd传送给运算装置230。也就是说，当电容器阵列210的充电开始时，充电控制器220可以独立地执行用于增加电容器阵列210的充电速度的监视操作和用于检查电容器阵列210的充电是否完成的主充电检查操作。由于监视操作和主充电检查操作彼此独立地执行，因此充电控制器220可以分别包括用于监视操作的计数器和用于主充电检查操作的计数器。

运算装置230可以将通过第一传输线TRL1或第二传输线TRL2接收到的检测电压Vcgd转换为数字值，将数字值与参考值进行比较，并且通过第一传输线TRL1或第二传输线TRL2将比较的结果输出给充电控制器220。

例如，在监视操作期间，运算装置230可以将通过第一传输线TRL1接收到的检测电压Vcgd的数字值与参考值进行比较，并且将比较的结果输出给充电控制器220。当通过第一传输线TRL1接收到的检测电压Vcgd的数字值大于或等于参考值时，运算装置230可以输出具有逻辑高值的监视完成信号。当数字值小于参考值时，运算装置230可以输出具有逻辑低值的监视完成信号。也就是说，运算装置230可以在电容器阵列210的充电未完成时不激活监视完成信号，并且在电容器阵列210的充电完成时激活监视完成信号。

在主充电检查操作期间，运算装置230可以将通过第二传输线TRL2接收到的检测电压Vcgd的数字值与参考值进行比较，并且将比较的结果输出给充电控制器220。可以彼此相同地设置监视操作和主充电检查操作中使用的参考值。当通过第二传输线TRL2接收到的检测电压Vcgd的数字值大于或等于参考值时，运算装置230可以输出具有逻辑高值的检查完成信号。当数字值小于参考值时，运算装置230可以输出具有逻辑低值的检查完成信号。也就是说，运算装置230可以在电容器阵列210的充电未完成时不激活检查完成信号，并且在电容器阵列210的充电完成时激活检查完成信号。

在监视操作期间，充电控制器220可以在接收到具有逻辑低值的监视完成信号MTC(见图4)时每隔预定时段检查充电线CHL的检测电压Vcgd，并且在接收到具有逻辑高值的监视完成信号MTC时结束监视操作。在监视操作期间，当没有在第二设定时间量2Tset(见图7)内接收到具有逻辑高值的监视完成信号MTC时，充电控制器220可以将监视操作处理为失败。

在主充电检查操作期间，当在第三设定时间量3Tset(见图7)内接收到具有逻辑高值的检查完成信号PGS(见图4)时，充电控制器220可以输出具有逻辑高值的充电完成信号CS。在主充电检查操作期间，当没有在第三设定时间量3Tset内接收到具有逻辑高值的检查完成信号PGS时，充电控制器220可以输出具有逻辑低值的充电完成信号CS并且将主充电检查操作处理为失败。

图3是示出根据本公开的实施例的图2所示的电容器阵列210的示图。

参照图3，电容器阵列210可以包括能够用通过充电线CHL供应的充电电压Vcg进行充电的第一电容器组41和第二电容器组42。尽管图3中示出了第一电容器组41和第二电容器组42，但是电容器组的数量不限于图中所公开的数量。

第一电容器组41和第二电容器组42可以彼此相同地配置，并且可以并联连接在充电线CHL和接地端子GND之间。例如，第一电容器组41可以包括并联连接在第一线L1与第二线L2之间的多个电容器CP。第一线L1可以连接到充电线CHL，而第二线L2可以连接到接地端子GND。多个电容器CP可以包括两个电极和插入在电极之间的电介质。例如，根据电介质的类型，多个电容器可以由空气电容器、真空电容器、气体电容器、液体电容器、云母电容器、陶瓷电容器、纸电容器、塑料膜电容器或电解质电容器构成。在它们之中，电解质电容器可以包括聚合物-钽电容器。聚合物-钽电容器可以指其电介质由钽形成的电容器，并且可以主要用于对高容量电压进行充电。多个电容器的充电速度可能受温度影响。例如，随着温度升高，充电速度可以提高。第二电容器组42可以包括并联连接在第三线L3与第四线L4之间的多个电容器CP。第三线L3可以通过第一线L1连接到充电线CHL，而第四线L4可以连接到接地端子GND。第二电容器组42中包括的多个电容器CP可以以与第一电容器组41中包括的多个电容器CP相同的结构来形成。

图4是示出根据本公开的实施例的图2所示的充电控制器220的示图。

参照图4，充电控制器220可以包括电力传送电路510、监视电路520和通过检测器530。

电力传送电路510可以被配置为接收从图2的主电源2100输出的充电电压Vcg并且将充电电压Vcg传送到联接到电容器阵列210的充电线CHL。

监视电路520可以被配置为监视充电线CHL上的电压电平。监视电路520可以包括第一计数器520_1和放电电路520_2。

第一计数器520_1可以被配置为在监视操作期间对时间量进行计数，以在接收到具有逻辑低电平的计数结束信号FIN时，每隔预定时段输出放电信号DIS，并且可以在接收到具有逻辑高电平的计数结束信号FIN时不输出放电信号DIS。例如，第一计数器520_1可以在正电压的充电电压Vcg被施加到充电线CHL时开始计数操作，并且在开始计数操作之后每隔预定时段输出放电信号DIS。第一计数器520_1可以被配置为从计数操作开始就输出放电信号DIS，或者可以被配置为在从计数操作的开始时间经过第一设定时间量1Tset(见图7)之后输出放电信号DIS。

放电电路520_2可以响应于每隔预定时段接收到放电信号DIS而使充电线CHL(即电容器阵列210)放电，检测检测电压Vcgd并且在使充电线CHL放电的预设时间量之后将从充电线TRL1接收到的检测电压Vcgd传送到第一传输线TRL1。在实施例中，放电电路520_2可以根据放电信号DIS来交替地对充电线CHL(即电容器阵列210)执行放电操作和充电操作。执行放电操作的时间可以比执行充电操作的时间短得多。例如执行放电操作的时间可以是70毫秒，而执行充电操作的时间可以是1秒。在实施例中，放电电路520_2可以包括至少一个电阻器。放电电路520_2可以使用至少一个电阻器来使电容器阵列210的电压放电。由于充电电压Vcg被持续地供应给充电线CHL，因此即使放电电路520_2使充电线CHL放电，充电线CHL的电压也可能不会迅速降低，而是可能会暂时降低并且再次升高。放电电路520_2可以通过第一传输线TRL1将在如下时间点处检测到的检测电压Vcgd传送给图2的运算装置230：在该时间点，充电线CHL的电压在暂时降低之后开始增加。另外，当放电电路520_2从运算装置230接收到具有逻辑低值的监视完成信号MTC时，放电电路520_2可以输出具有逻辑低值的计数结束信号FIN。当放电电路520_2接收到具有逻辑高值的监视完成信号MTC时，放电电路520_2可以输出具有逻辑高值的计数结束信号FIN。

当第一计数器520_1从放电电路520_2接收到具有逻辑低值的计数结束信号FIN时，第一计数器520_1可以每隔预定时段输出放电信号DIS，并且当第一计数器520_1接收到具有逻辑高值的计数结束信号FIN时，第一计数器520_1可以不输出放电信号DIS。另外，当直到监视操作开始之后的最大充电时间为止才接收到具有逻辑高值的计数结束信号FIN时，第一计数器520_1可以输出失败信号FA。失败信号FA可以是指示充电操作失败的信号，并且可以被传送给通过检测器530。

通过检测器530可以被配置为在充电电压Vcg被供应给充电线CHL时检查充电线CHL的检测电压Vcgd。通过检测器530可以在检测电压Vcgd增加到目标电压(即附加目标电平(sub target level))时执行用于确定充电是否正常进行的检查操作。在实施例中，检查操作可以是使电容器阵列210的电压放电并且检查电容器阵列210的充电电压的操作。在实施例中，检查操作可以是使用使电压降低预设电平(例如-5％)所需的时间来使电容器阵列210的电压放电并且检查电容器阵列210的电容大小的操作。为了执行检查操作，通过检测器530可以包括充电检测器530_1和第二计数器530_2。

充电检测器530_1可以从充电电压Vcg开始被施加到充电线CHL时开始检查充电线CHL的检测电压Vcgd。例如，充电检测器530_1可以执行用于确定通过充电线CHL检测到的检测电压Vcgd是否增加到附加目标电平的检查操作。附加目标电平可以被设置为低于辅助电源的目标电平(即最终目标电平)。例如，附加目标电平可以被设置为比辅助电力的最终目标电平低5％至15％的电压。充电检测器530_1可以执行确定检测电压Vcgd何时增加到附加目标电平的检查操作。可以用与放电电路520_2执行的放电操作相同的方法来执行检查操作。可以仅在从检测电压Vcgd达到附加目标电平时起的预定时间量(例如，图10A的时间点T2与T3之间的时间量)期间执行检查操作。在预定时间量期间执行检查操作之后，充电检测器530_1可以通过第二传输线TRL2输出从充电线CHL接收到的检测电压Vcgd。

接着，当通过第二传输线TRL2接收到具有逻辑低值的检查完成信号PGS时，充电检测器530_1可以确定图2的电容器阵列210没有被充分充电，并且将计数信号CNT输出给第二计数器530_2。

当从第二计数器530_2接收到具有逻辑高值的检测信号DET时，充电检测器530_1可以再次检查充电线CHL的检测电压Vcgd。当从第二计数器530_2接收到具有逻辑低值的检测信号DET时，充电检测器530_1可以将充电操作确定为异常状态并且将充电操作处理为失败。例如，充电检测器530_1可以响应于具有逻辑低值的检测信号DET而输出具有逻辑低值的充电完成信号CS。另外，即使接收到失败信号FA，充电检测器530_1也可以输出具有逻辑低值的充电完成信号CS。

第二计数器530_2可以被配置为在接收到计数信号CNT时将当前时间量与第三设定时间量3Tset(见图7)进行比较以输出检测信号DET。当前时间量是指从开始充电操作到现在的时间，而第三设定时间量3Tset是指最大充电时间。因此，第三设定时间量3Tset可以被预先存储在第二计数器530_2中。第二计数器530_2可以在当前时间量小于第三设定时间量3Tset时输出具有逻辑高值的检测信号DET，而在当前时间量大于或等于第三设定时间量3Tset时输出具有逻辑低值的检测信号DET。

图5是示出根据本公开的实施例的图4所示的放电电路520_2的示图。

参照图5，放电电路520_2可以包括放电开关组61、延迟电路62、电压开关63和监视检测器64。

放电开关组61可以包括并联连接在充电线CHL与接地端子GND之间的多个放电开关61_1。多个放电开关61_1可以用响应于放电信号DIS而导通或关断的NMOS晶体管来实现。例如，多个放电开关61_1可以响应于具有逻辑高值的放电信号DIS而导通。当多个放电开关61_1导通时，充电线CHL的电压可能由于电流在充电线CHL与接地端子GND之间流动而降低。在多个放电开关61_1导通且经过预设时间量之后，当输入具有逻辑低值的放电信号DIS时，多个放电开关61_1可以再次关断。

延迟电路62可以被配置为在输入放电信号DIS时在预定时间延迟之后输出通过将放电信号DIS反相而获得的反相放电信号DISb。尽管图中未示出，但是延迟电路62可以包括奇数个反相器。

电压开关63可以响应于反相放电信号DISb而将充电线CHL的检测电压Vcgd传送给第一传输线TRL1。例如，在放电操作期间，当放电信号DIS具有逻辑高电平并且因此具有逻辑低值的反相放电信号DISb被输入给电压开关63时，电压开关63可以将充电线CHL和第一传输线TRL1相互阻断。因此，在放电操作期间，可以使充电线CHL放电。在放电操作完成之后，当放电信号DIS具有逻辑低电平并且因此具有逻辑高值的反相放电信号DISb被输入给电压开关63时，电压开关63可以将充电线CHL和第一传输线TRL1相互连接。因此，在完成放电操作之后，可以通过充电电压Vcg再次对充电线CHL进行充电并且可以通过第一传输线TRL1提供检测电压Vcgd。在连接充电线CHL和第一传输线TRL1之后预定的时间量，电压开关63可以再次阻断充电线CHL和第一传输线TRL1。当电压开关63将检测电压Vcgd输出给第一传输线TRL1时，共享第一传输线TRL1的监视检测器64不接收检测电压Vcgd。

监视检测器64可以被配置为在通过第一传输线TRL1输入监视完成信号MTC时根据监视完成信号MTC的逻辑值来输出计数结束信号FIN。例如，当输入具有逻辑低值的监视完成信号MTC时，监视检测器64可以输出具有逻辑低值的计数结束信号FIN，而当输入具有逻辑高值的监视完成信号MTC时，监视检测器64可以输出具有逻辑高值的计数结束信号FIN。也就是说，当检测电压Vcgd大于参考值时，监视完成信号MTC具有逻辑高值，这意味着图2的电容器阵列210的充电完成。因此，监视检测器64可以输出具有逻辑高值的计数结束信号FIN，以使得图4的第一计数器520_1可以结束计数操作。

图6是示出根据本公开的实施例的图2所示的运算装置230的示图。

参照图6，运算装置230可以包括第一电压运算器710和第二电压运算器720。

第一电压运算器710可以被配置为在通过第一传输线TRL1输入检测电压Vcgd时根据检测电压Vcgd的电平来生成数字值，并且执行将数字值与参考值进行比较的运算。参考值可以在第一电压运算器710中预设并且可以是与检测电压Vcgd的附加目标电平相对应的值。附加目标电平可以根据辅助电力的最终目标电平来设置。例如，参考值可以被设置为与辅助电力的最终目标电平相对应的值，或者可以被设置为与比最终目标电平低5％至15％的电平相对应的值。第一电压运算器710可以在检测电压Vcgd的数字值大于或等于参考值时输出具有逻辑高值的监视完成信号MTC，而在数字值小于参考值时输出具有逻辑低值的监视完成信号MTC。也就是说，第一电压运算器可以在图2的电容器阵列210没有被充分充电时不激活监视完成信号MTC，而在电容器阵列210被充分充电时激活监视完成信号MTC。

当通过第二传输线TRL2输入检测电压Vcgd时，第二电压运算器720可以将检测电压Vcgd的数字值与参考值进行比较，并且根据比较结果将结果值输出给充电控制器220。参考值可以在第二电压运算器720中预设并且可以与第一电压运算器710中存储的参考值相同。第二电压计算器720可以在通过第二传输线TRL2接收到的检测电压Vcgd的数字值大于或等于参考值时输出具有逻辑高值的检查完成信号PGS，而在数字值小于参考值时输出具有逻辑低值的检查完成信号PGS。也就是说，第二电压运算器可以在图2的电容器阵列210没有被充分充电时不激活检查完成信号PGS，而在电容器阵列210被充分充电时激活检查完成信号PGS。

图7是示出根据本公开的实施例的操作辅助电源的方法的流程图。

参照图4和图7，当充电电压Vcg被供应给辅助电源并且开始充电时，辅助电源可以彼此独立地执行监视操作S810和主充电检查操作S820。在充电操作开始时周期性地执行监视操作S810以增加图2的电容器阵列210的充电速度，并且执行主充电检查操作S820以检查图2的电容器阵列210是否被正常充电。当充电电压Vcg开始被施加到图2的辅助电源2200时，可以开始充电操作，并且当充电操作开始时，可以彼此独立地执行监视操作S810和主充电检查操作S820。将监视操作S810和主充电检查操作S820中的每一个描述如下。

当监视操作S810开始时，可以执行如下操作S11：确定在充电操作开始之后是否经过了第一设定时间量1Tset。例如，第一计数器520_1可以对从电压开始被施加到充电线CHL时开始的时间量进行计数，并且将计数的时间与第一设定时间量1Tset相互比较。当作为比较的结果计数的时间量与第一设定时间量1Tset不同(否)时，第一计数器520_1可以继续对时间进行计数。

当在操作S11中计数的时间量变为第一设定时间量1Tset(是)时，可以通过放电电路520_2来执行使充电线CHL放电并且检测检测电压Vcgd的操作S12。例如，在操作S12中，可以执行使供应充电电压Vcg的充电线CHL暂时放电的放电操作，并且可以执行在放电结束之后充电线CHL的电压电平通过充电电压Vcg再次增加的附加充电操作。接着，可以检测执行附加充电操作的充电线CHL的检测电压Vcgd。或者，当操作S12开始时，可以在执行充电电压Vcg被连续施加到充电线CHL的附加充电操作之后执行放电操作。由于放电操作在预定时间内完成，因此当放电操作完成时，充电线CHL的检测电压Vcgd可以通过充电电压Vcg再次增加。

接着，可以通过第一电压运算器710来执行将检测电压Vcgd的电平与附加目标电平Vt进行比较的操作S13。例如，当检测电压Vcgd的电平低于附加目标电平Vt(否)时，可以执行将当前时间量Tc与第二设定时间量2Tset进行比较的操作S14。当前时间量Tc是指从充电操作到现在的时间量，而第二设定时间量2Tset是指最大充电时间。也就是说，当前时间量Tc等于或大于第二设定时间量2Tset的情况意味着直到充电操作开始之后的最大充电时间才正常进行充电操作。例如，当对辅助电力进行充电的装置中的一些装置中发生泄露时，可能无法在最大充电时间内完成充电操作。因此，在这种情况下，可以将充电操作处理为失败(S15)。也就是说，在操作S14中，在当前时间量Tc大于或等于第二设定时间量2Tset(否)时，可以将充电操作处理为失败(S15)。

在操作S13中，当检测电压Vcgd的电平高于或等于目标电平(是)时，可以结束充电操作。

在操作S14中，在当前时间量Tc小于第二设定时间量2Test(是)时，可以执行根据预定时段Tpr对用于监视检测电压Vcgd的时间量进行计数的操作S16。

在操作S16中，当经过了与时段Tpr相对应的时间量时，可以再次执行操作S12。可以重复操作S12至S16，直到在操作S13中检测电压Vcgd的电平高于或等于附加目标电平Vt(是)。

当在操作S13中检测电压Vcgd的电平高于或等于附加目标电平Vt(是)时，由于辅助电力的充电操作完成，因此可以结束充电操作。

将主充电检查操作S820描述如下。

当主充电检查操作S820开始时，可以在充电操作开始时执行确定检查完成信号PGS是否具有逻辑高值1的操作S21。当图2的电容器阵列210的充电速率增加到目标速率时，充电检测器530_1可以通过第二传输线TRL2将从充电线CHL检测到的检测电压Vcgd传送给运算装置230。例如，当主充电检查操作S820开始时，充电检测器530_1可以执行检查充电线CHL的检测电压Vcgd并且在图2的电容器阵列210的充电速率增加到目标速率时暂时降低充电线CHL的电压电平的检查操作。可以用与放电电路520_2执行的放电操作相同的方法来执行检查操作。可以在从检测电压Vcgd达到附加目标电平时开始的预定时间量(例如，图10A的时间点T2和T3之间的时间量)期间执行检查操作，并且当经过了预定时间量时，充电检测器530_1可以通过第二传输线TRL2输出充电线CHL的检测电压Vcgd。接着，可以确定是否通过第二传输线TRL2接收到具有逻辑高值1的检查完成信号PGS。

在操作S21中，当检查完成信号PGS具有逻辑低值0(否)时，可以执行将当前时间量Tc与第三设定时间量3Tset进行比较的操作S22。当前时间量Tc是指从充电操作开始到现在的时间，而第三设定时间量3Tset是指最大充电时间。因此，第三设定时间量3Tset可以被设定为与第二设定时间量2Tset相同的时间。

当在操作S22中当前时间量Tc小于第三设定时间量3Tset(是)时，可以再次执行操作S21。当在操作S21中检查完成信号PGS具有逻辑高值1(是)时，可以结束充电操作。

在操作S22中，在当前时间量Tc大于或等于第三设定时间量3Tset(否)时，可以将充电操作处理为失败(S23)。

图8是示出根据本公开的实施例的根据时间的监视操作和主充电检查操作的示图。

参照图8，当充电操作开始时(T1)，可以独立地执行监视操作S810和主充电检查操作S820。

在监视操作S810中，可以每隔预定时段Tpr执行图7的用于检测图4的充电线CHL的检测电压Vcgd的操作S12。在主充电检查操作S820中，在执行监视操作S810时，可以执行检查图4的充电线CHL的电压的操作，并且可以快速执行图7的用于确定检查完成信号的操作S21。

例如，由于在监视操作S810中周期性地重复充电操作和放电操作，因此图2的电容器阵列210的温度可以逐渐升高。随着电容器阵列210的温度增加，电容器阵列210的充电速度会增加，因此可以缩短完成辅助电源的充电操作所需的时间(81)。

图9是示出根据本公开的实施例的电容器阵列的温度增加的原理的示图。

参照图9，电容器阵列210包括多个电容器CP。在通过充电线CHL(91)充入电压时以及在使充电线CHL放电(92)时，电流流动的方向是不同的。因此，当周期性地执行充电操作和放电操作时，由于电流在多个电容器CP中流动的方向周期性地改变，因此多个电容器CP的温度也会周期性地升高。由于充电速度也随着多个电容器CP的温度的增加而增大，因此可以缩短将辅助电力增加到最终目标电平所需的时间。

图10A和图10B是示出根据本公开的实施例的在监视操作期间辅助电力随温度的变化的示图。

参照图10A，在没有监视操作的情况下在室温下被充入电容器的电压被称为室温辅助电力PWR_As，而在低于室温的温度下被充入电容器的电压被称为第一低温辅助电力PWR_Alow1。当在正常配置图2的电容器阵列210而没有泄漏的状态下执行根据本实施例的放电操作T2至T3和附加充电操作T3至T4时被充入电容器的电压被称为第二低温辅助电力PWR_Alow2。这里，附加充电操作T3至T4是用于与对图2的电容器阵列210执行的完整充电操作进行区别的术语，并且指的是在监视操作中的放电操作之后立即执行的充电操作。因此，在附加充电操作中，可以不分时地持续地执行充电操作。当在图2的电容器阵列210中存在诸如泄露之类的缺陷的状态下执行根据本实施例的放电操作T2至T3和附加充电操作T3至T4时被充入电容器的电压被称为第三低温辅助电力PWR_Alow3。

当不执行根据本实施例的放电操作T2至T3和附加充电操作T3至T4时，第一低温辅助电力PWR_Alow1可以比室温辅助电力PWR_As增加得更慢。

当执行根据本实施例的放电操作T2至T3和附加充电操作T3至T4时，第二低温辅助电力PWR_Alow2在执行放电操作T2至T3时会暂时降低，当执行附加充电操作T3-T4时，第二低温辅助电力PWR_Alow2会比第一低温辅助电力PWR_Alow1增加得更快。此时，电流的方向由于放电操作T2至T3和附加充电操作T3至T4而改变，并且充电操作可以随着温度升高而快速地执行。

当执行根据本实施例的放电操作T2至T3和附加充电操作T3至T4时，由于诸如泄漏之类的缺陷，第三低温辅助电力PWR_Alow3从充电操作开始(T1)会比第一低温辅助电力PWR_Alow1增加得更慢。在有缺陷的电容器阵列中，即使温度升高，由于诸如泄漏之类的原因，第三辅助电力PWR_Alow3的电平也可能比第一低温辅助电力PWR_Alow1的电平增加得更慢。在这样的辅助电源中，由于第三低温辅助电力PWR_Alow3没有增加到目标电压，或者即使第三低温辅助电力PWR_Alow3增加到目标电压，其也增加得非常慢，因此可以将充电操作处理为失败。

参照图10B，可以在时段T2-T4中在放电操作之前执行附加充电操作。也就是说，在参照图10A描述的实施例中，在时段T2至T3期间执行放电操作之后，在时段T3至T4期间执行附加充电操作，但是在图10B中，可以在执行附加充电操作之后执行放电操作。例如，可以在时段T2至T3内执行附加充电操作。在时段T3至T4内可以执行放电操作然后可以执行附加充电操作。

图11是示出根据本公开的实施例的辅助电力的充电速度的示图。

参照图10和图11，第一低温辅助电力PWR_Alow1是没有应用本实施例的图7的监视操作S12的电压，而第二低温辅助电力PWR_Alow2是应用了本实施例的监视操作S12的电压。在曲线图中，T轴指示时间的增加，而V轴指示电压的增加。

当充电操作开始时(T1)，第一低温辅助电力PWR_Alow1可以以比室温辅助电力PWR_As的速度慢的速度增加。然而，当应用根据本实施例的监视操作S12时，每当执行监视操作S21时，充电速度可以逐渐增加，如第二低温辅助电力PWR_Alow2那样。因此，第二低温辅助电力PWR_Alow2可以比室温辅助电力PWR_As更快地达到目标速率PER，从而可以快速完成充电操作。

图12是示出应用了根据本公开的实施例的电源的存储卡系统3000的示图。

参照图12，存储卡系统3000包括电源2000、控制器3100、存储器装置3200和连接器3300。

电源2000可以与图2所示的电源2000相同地配置，并且可以向控制器3100和存储器装置3200供应主电力或辅助电力。

控制器3100连接到存储器装置3200。控制器3100被配置为访问存储器装置3200。例如，控制器3100可以被配置为控制存储器装置3200的编程操作、读取操作或擦除操作或者控制后台操作。控制器3100被配置为提供存储器装置3200与主机之间的接口。控制器3100被配置为驱动用于控制存储器装置3200的固件。例如，控制器3100可以包括诸如随机存取存储器(RAM)、处理器、主机接口、存储器接口和误差校正器的组件。

控制器3100可以通过连接器3300与外部装置通信。控制器3100可以根据特定的通信标准与外部装置(例如，主机)通信。例如，控制器3100被配置为通过诸如以下的各种通信标准或接口中的至少一种与外部装置通信：通用串行总线(USB)、多媒体卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、外围组件互连(PCI)、高速PCI(PCI-e或PCIe)、高级技术附件(ATA)、串行ATA、并行ATA、小型计算机系统接口(SCSI)、增强型小型磁盘接口(ESDI)、电子集成驱动器(IDE)、火线、通用闪存(UFS)、Wi-Fi、蓝牙以及NVMe。例如，连接器3300可以由上述各种通信标准或接口中的至少一种来定义。

例如，存储器装置3200可以由诸如以下的各种非易失性存储器元件来构造：电可擦除可编程ROM(EEPROM)、NAND闪速存储器、NOR闪速存储器、相变RAM(PRAM)、电阻式RAM(ReRAM)、铁电RAM(FRAM)以及自旋转移力矩磁性RAM(STT-MRAM)。

控制器3100和存储器装置3200可以集成到一个半导体装置中来配置存储卡。例如，控制器3100和存储器装置3200可以集成到一个半导体装置中以配置诸如以下的存储卡：PC卡(个人计算机存储卡国际协会(PCMCIA))、紧凑式闪存卡(CF)、智能媒体卡(SM或SMC)、记忆棒、多媒体卡(例如，MMC、RS-MMC、微型MMC或eMMC)、安全数字(SD)卡(例如，SD、迷你SD、微型SD或SDHC)和通用闪存(UFS)。

图13是示出应用了根据本公开的实施例的电源的固态驱动器(SSD)系统4000的示图。

参照图13，SSD系统4000包括主机4100和SSD 4200。SSD 4200通过信号连接器4001与主机4100交换信号SIG，并且通过电力连接器4002接收电力PWR。SSD 4200包括控制器4210、多个闪速存储器4221至422n、辅助电源4230和缓冲存储器4240。

控制器4210可以响应于从主机4100接收到的信号而控制多个闪速存储器4221至422n。例如，信号可以基于主机4100与SSD 4200之间的接口。例如，信号可以是由诸如以下的通信标准或接口中的至少一种定义的信号：通用串行总线(USB)、多媒体卡(MMC)、嵌入式MMC(eMMC)、外围组件互连(PCI)、高速PCI(PCI-e或PCIe)、高级技术附件(ATA)、串行ATA、并行ATA、小型计算机系统接口(SCSI)、增强型小型磁盘接口(ESDI)、电子集成驱动器(IDE)、火线、通用闪存(UFS)、Wi-Fi、蓝牙以及NVMe。

辅助电源4230可以与参照图2描述的辅助电源2200相同地实现。例如，辅助电源4230可以通过电源连接器4002连接到主机4100并且可以通过从主机4100接收电力来充电。当来自主机4100的电力供应不平稳时，辅助电源4230可以向SSD 4200提供电力。例如，辅助电源4230可以位于SSD 4200中或者可以位于SSD 4200外部。例如，辅助电源4230可以位于主板上并且可以向SSD 4200提供辅助电力。

缓冲存储器4240作为SSD 4200的缓冲存储器而操作。例如，缓冲存储器4240可以临时存储从主机4100接收的数据或从多个闪速存储器4221至422n接收的数据，或者可以临时存储闪速存储器4221至422n的元数据(例如，映射表)。缓冲存储器4240可以包括诸如DRAM、SDRAM、DDR SDRAM和LPDDR SDRAM的易失性存储器，或诸如FRAM、ReRAM、STT-MRAM和PRAM的非易失性存储器。

在上述实施例中，可以选择性地执行或跳过所有操作。另外，可以不总是按照给定的顺序来顺序地执行每个实施例中的操作，并且可以随机地执行每个实施例中的操作。此外，本说明书中公开的实施例和附图旨在帮助本领域普通技术人员更清楚地理解本公开，而不是旨在限制本公开的范围。换言之，本公开所属领域的普通技术人员将能够容易地理解，基于本公开的技术范围和所附权利要求书，可以进行各种修改。此外，可以组合实施例以形成另外的实施例。

Claims (20)

1.一种电源，包括：

主电源，接收外部电力并且输出充电电压和主电力；以及

辅助电源，包括使用所述充电电压对辅助电力进行充电并且输出所述辅助电力的电容器阵列，

其中所述辅助电源在开始对所述电容器阵列充电时周期性地重复对所述电容器阵列的放电操作和附加充电操作。

2.根据权利要求1所述的电源，其中所述辅助电源进一步包括：

充电控制器，通过充电线连接到所述电容器阵列并且：

通过所述充电线将所述充电电压传送到所述电容器阵列，以及

控制所述充电线的所述放电操作和所述附加充电操作；以及运算装置：

将在所述充电线上检测到的电压与参考值进行比较，以及

根据比较的结果来输出监视完成信号。

3.根据权利要求2所述的电源，

其中所述电容器阵列包括并联连接在所述充电线与接地端子之间的多个电容器组，并且

其中所述电容器组中的每一个电容器组包括多个电容器。

4.根据权利要求1所述的电源，其中所述多个电容器由聚合物-钽电容器构成。

5.根据权利要求2所述的电源，其中所述充电控制器包括：

电力传送电路，将所述充电电压传送到所述充电线；以及

监视电路，对所述充电线执行所述放电操作。

6.根据权利要求5所述的电源，其中所述监视电路进一步在执行所述放电操作之前或之后执行所述附加充电操作。

7.根据权利要求2所述的电源，

其中所述运算装置进一步根据所述充电线上的电压的电平来生成数字值，

其中所述运算装置通过将所述数字值与所述参考值进行比较来将所述电压与所述参考值进行比较，并且

其中所述运算装置在所述数字值小于所述参考值时输出具有逻辑低值的监视完成信号，并且在所述数字值大于或等于所述参考值时输出具有逻辑高值的监视完成信号。

8.根据权利要求7所述的电源，其中所述充电控制器进一步：

在所述监视完成信号具有逻辑低值时，周期性地重复所述放电操作和所述附加充电操作，并且

当所述监视完成信号具有逻辑高值时停止所述放电操作。

9.根据权利要求1所述的电源，进一步包括开关电路，所述开关电路在充入所述辅助电源的所述辅助电力增加到目标电平之后被激活并且在激活之后，在切断所述外部电力的供应时输出所述辅助电力而不是所述主电力。

10.一种电源，包括：

主电源，接收外部电力并且输出充电电压和主电力；以及

辅助电源，包括使用所述充电电压对辅助电力进行充电并且输出所述辅助电力的电容器阵列，

其中所述辅助电源检查充入所述电容器阵列的检测电压，直到所述电容器阵列的充电电平达到目标电平为止，并且周期性地重复对所述电容器阵列的放电操作和附加充电操作。

11.根据权利要求10所述的电源，其中所述辅助电源进一步包括：

充电控制器，通过充电线连接到所述电容器阵列并且：

通过所述充电线将所述充电电压传送到所述电容器阵列，

控制所述充电线的所述放电操作和所述附加充电操作，以及

当所述电容器阵列的充电电平达到所述目标电平时，输出充入所述电容器阵列的所述检测电压；以及

运算装置：

将充入所述电容器阵列的所述检测电压与参考值进行比较以输出监视完成信号，以及

将充入所述电容器阵列的所述检测电压与所述参考值进行比较以输出检查完成信号。

12.根据权利要求11所述的电源，其中所述充电控制器包括：

电力传送电路，将所述充电电压传送到所述充电线；

监视电路，对所述充电线执行所述放电操作；以及

通过检测器，将充入所述电容器阵列的所述检测电压的充电电平与所述目标电平进行比较，并且当所述充电电平达到所述目标电平时将所述检测电压传送给所述运算装置。

13.根据权利要求12所述的电源，其中所述监视电路包括：

第一计数器，当开始所述电容器阵列的充电时周期性地输出放电信号；以及

放电电路，每当输出所述放电信号时在预定时间期间使所述充电线放电。

14.根据权利要求13所述的电源，其中所述第一计数器进一步当充入所述电容器阵列的所述检测电压增加到所述参考值时，停止输出所述放电信号。

15.根据权利要求12所述的电源，其中所述通过检测器包括：

充电检测器：

当开始所述电容器阵列的充电时，将充入所述电容器阵列的所述检测电压的充电电平与所述目标电平进行比较，

当所述充电电平低于所述目标电平时输出计数信号，以及

当所述充电电平增加到所述目标电平时，将所述检测电压传送到所述运算装置；以及

第二计数器：

响应于所述计数信号而将当前时间量与设定时间量进行比较，以及

根据所述当前时间量与所述设定时间量的比较的结果，将检测信号输出给所述充电检测器。

16.根据权利要求15所述的电源，其中所述第二计数器：

当所述当前时间量小于所述设定时间量时，输出具有逻辑高值的检测信号，以及

当所述当前时间量大于或等于所述设定时间量时，输出具有逻辑低值的检测信号。

17.根据权利要求16所述的电源，其中所述充电检测器进一步在所述检测信号具有逻辑高值时再次检测所述检测电压。

18.一种操作电源的方法，所述方法包括：

通过充电线将辅助电力供应给多个电容器；以及

在所述多个电容器的充电电平增加到目标电平时，周期性地对所述充电线执行监视操作，

其中所述监视操作包括：

降低所述充电线的电压；以及

对所述充电线进行充电。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述降低所述充电线的电压包括使供应所述辅助电力的所述充电线放电。

20.根据权利要求19所述的方法，其中再次对所述充电线进行充电包括通过停止所述放电操作来通过所述充电线将所述辅助电力供应给所述多个电容器。

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