CN116264084A - 包括辅助电源的存储装置和操作存储装置的方法 - Google Patents

包括辅助电源的存储装置和操作存储装置的方法 Download PDF

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Abstract

提供了包括辅助电源的存储装置和操作存储装置的方法。所述存储装置包括：主系统；断电保护集成电路(PLP IC)，被配置为基于外部电力或内部电力向主系统提供输出电力；以及辅助电源，被配置为向PLP IC提供内部电力。主系统响应于确定满足第一条件或第二条件中的至少一个，在备份数据的转储模式下操作。PLP IC可响应于发生突然断电(SPO)，基于内部电力提供输出电力。当发生SPO并且SPO时间长于最大过滤时间，满足第一条件。当发生SPO并且辅助电源提供的内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平时，满足第二条件。

Description

包括辅助电源的存储装置和操作存储装置的方法
本申请要求于2021年12月14日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0178878号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。
技术领域
发明构思涉及存储装置，并且更具体地，涉及包括向其供电的辅助电源的存储装置和操作存储装置的方法。
背景技术
通常，包括存储器装置和存储器控制器的存储器系统从外部接收电力以进行操作。同时，可能发生在存储器系统操作时电力被突然阻断的突然断电(SPO)情况。此时，因为存储器控制器通过使用易失性存储器来存储数据，所以存储在易失性存储器中的数据可能丢失，或者存储器装置正在执行的操作(例如，擦除操作或写入操作)可能未完成。
发明内容
发明构思涉及基于外部电力的电压电平和内部电力的电压电平中的至少一个在转储模式下操作的存储装置。
发明构思的目的不限于此，并且本领域技术人员可以从以下描述清楚地理解未描述的其他目的。
根据发明构思的一些示例实施例，一种存储装置可包括：主系统；断电保护集成电路(PLP IC)，被配置为基于外部电力或内部电力向主系统提供输出电力；以及辅助电源，被配置为向PLP IC提供内部电力。主系统可被配置为：基于输出电力进行操作，并且响应于确定满足第一条件或第二条件中的至少一个，在备份数据的转储模式下操作。PLP IC可被配置为：响应于发生突然断电(SPO)，基于内部电力向主系统提供输出电力。响应于确定：发生SPO使得基于内部电力将输出电力提供给主系统，并且SPO时间长于最大过滤时间，可确定满足第一条件。响应于确定：发生SPO使得基于内部电力将输出电力提供给主系统，并且辅助电源提供的内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平，可确定满足第二条件
根据发明构思的一些示例实施例，一种操作包括辅助电源的存储装置的方法可包括：基于监测外部电力的电压电平来确定是否发生突然断电(SPO)；响应于确定发生SPO，在内部供电模式下操作，在内部供电模式下，基于存储在辅助电源中的电能来供应内部电力；以及基于确定满足第一条件或第二条件中的至少一个，在备份数据的转储模式下操作。响应于确定SPO时间长于最大过滤时间，可确定满足第一条件，响应于确定内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平，可确定满足第二条件。
根据发明构思的一些示例实施例，一种操作包括主系统和辅助电源的存储装置的方法可包括：基于根据使用断电保护集成电路(PLP IC)而监测外部电力的电压电平，来生成外部电力信号；响应于主系统确定发生突然断电(SPO)，响应于外部电力信号，生成控制PLP IC基于存储在辅助电源中的电能向主系统供应内部电力的电力模式信号；基于内部电力，紧接在发生SPO之后连续执行由主系统正在执行的操作；以及响应于确定SPO时间长于最大过滤时间，使主系统从SPO时间等于最大过滤时间的时间备份数据。
附图说明
根据以下结合附图的具体实施方式，将更清楚地理解发明构思的示例实施例，在附图中：
图1是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的框图；
图2是示出根据发明构思的一些示例实施例的断电保护集成电路(PLP IC)的结构的框图；
图3是示出根据发明构思的一些示例实施例的辅助电源的电路图；
图4是示出根据发明构思的一些示例实施例的主系统的框图；
图5是示出根据发明构思的一些示例实施例的传统存储装置的操作的图；
图6是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作的图；
图7是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作的图；
图8是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作的图；
图9是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作的流程图；
图10是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作的流程图；
图11是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作的流程图；
图12是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的框图；以及
图13是示出根据发明构思的一些示例实施例的包括存储装置的固态驱动器(SSD)系统的框图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述发明构思的一些示例实施例。
将理解，可以被称为关于其他元件和/或其属性(例如，结构、表面、方向等)“垂直”、“平行”、“共面”等的元件和/或其属性(例如，结构、表面、方向等)关于其他元件和/或其属性分别可以“垂直”、“平行”、“共面”等，或者可以“基本上垂直”、“基本上平行”、“基本上共面”。
关于其他元件和/或其属性“基本上垂直”的元件和/或其属性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于其他元件和/或其属性“垂直”，和/或具有关于其他元件和/或其属性“垂直”等的在幅度和/或角度上的等于或小于10％(例如，±10％的公差)的偏差。
关于其他元件和/或其属性“基本上平行”的元件和/或其属性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于其他元件和/或其属性“平行”，和/或具有关于其他元件和/或其属性“平行”等的在幅度和/或角度上的等于或小于10％(例如，±10％的公差)的偏差。
关于其他元件和/或其属性“基本上共面”的元件和/或其属性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于其他元件和/或其属性“共面”，和/或具有关于其他元件和/或其属性“共面”等的在幅度和/或角度上的等于或小于10％(例如，±10％的公差)的偏差。
将理解，元件和/或其属性在此可以被叙述为与其他元件“相同”或“相等”，并且将进一步理解，在此叙述为与其他元件“等同”、“相同”或“相等”的元件和/或其属性可以与其他元件和/或其属性“等同”、“相同”或“相等”或“基本上等同”、“基本上相同”或“基本上相等”。与其他元件和/或其属性“基本上等同”、“基本上相同”或“基本上相等”的元件和/或其属性将被理解为包括在制造公差和/或材料公差内与其他元件和/或其属性等同、相同或相等的元件和/或其属性。与其他元件和/或其属性等同或基本上等同和/或相同或基本上相同的元件和/或其属性可以在结构上相同或基本上相同，在功能上相同或基本上相同，和/或在组成上相同或基本上相同。
将理解，在此描述为“基本上”相同和/或等同的元件和/或其属性包括具有等于或小于10％的相对幅度差异的元件和/或其属性。此外，无论元件和/或其属性是否被修饰为“基本上”，将理解，这些元件和/或其属性应被解释为包括围绕陈述的元件和/或其属性的制造或操作公差(例如，±10％)。
虽然在一些示例实施例的描述中可以使用术语“相同”、“相等”或“等同”，但是应当理解，可能存在一些不精确性。因此，当一个元件被称为与另一个元件相同时，应当理解，元件或值在期望的制造或操作公差范围(例如，±10％)内与另一个元件相同。
当术语“约”或“基本上”在本说明书中与数值结合使用时，旨在相关联的数值包括围绕陈述的数值的制造或操作公差(例如，±10％)。此外，当词语“约”和“基本上”与几何形状结合使用时，旨在不需要几何形状的精度，而是形状的宽容度在本公开的范围内。此外，无论数值或形状是否被修饰为“约”或“基本上”，将理解，这些值和形状应被解释为包括围绕陈述的数值或形状的制造或操作公差(例如，±10％)。当指定范围时，该范围包括其间的所有值(诸如，0.1％的增量)。
如在此所述，当操作被描述为“通过”执行附加操作来执行时，将理解，操作可以“基于”附加操作来执行，这可以包括单独执行所述附加操作或与其他另外的附加操作组合执行所述附加操作。
图1是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置100的框图。
参照图1，存储装置100可以包括固态驱动器(SSD)。当存储装置100包括SSD时，存储装置100可以对应于闪存装置，闪存装置包括存储数据的至少一个闪存芯片(例如，NAND(与非)存储器芯片)。
存储装置100可以是嵌入式多媒体卡(eMMC)或嵌入式通用闪存存储(UFS)存储器装置。例如，存储装置100可以是UFS存储卡、紧凑型闪存(CF)卡、安全数字(SD)卡、微型SD卡、迷你SD卡、极限数字(xD)卡或记忆棒。然而，根据发明构思的存储装置100不限于存储器系统。
存储装置100可以包括断电保护集成电路(PLP IC)110、辅助电源120和主系统130。PLP IC 110可以向主系统130提供输出电力Out，并且主系统130可以通过使用从PLPIC 110接收的输出电力Out来执行操作。
PLP IC 110可以监测通过第一电力线PL1供应的外部电力Ext的电压电平。PLP IC110可以基于外部电力Ext的电压电平在外部供电模式或内部供电模式下操作。
例如，当通过第一电力线PL1供应的外部电力Ext被正常供应给PLP IC110时，PLPIC 110可以允许外部电力Ext作为主电力被输出到第二电力线PL2，并且可以防止在辅助电源120中充入的电能(即，内部电力Int)作为辅助电力被输出到第二电力线PL2。也就是说，如第一箭头A1所标记的，外部电力Ext可以通过PLP IC 110供应给主系统130。换句话说，输出电力Out可以是外部电力Ext。如第一箭头A1所标记的，当通过PLP IC 110向主系统130供应外部电力Ext时，可以称为PLP IC 110“在外部供电模式下操作”。
在下文中，当外部电力Ext被正常供应给PLP IC 110时，外部电力Ext的电压电平例如可以不小于初始设置的最小操作允许电压电平。如在此所使用的，术语电力的“电压电平”可以互换地称为电力的“电压量值”。另外，在外部电力Ext未被正常供应给PLP IC 110的情况下，外部电力Ext的电压电平可以小于初始设置的最小操作允许电压电平。例如，在当存储装置100操作时电力被突然阻断(例如，外部电力Ext被禁止)的突然断电(SPO)情况下，外部电力Ext可能不被正常供应给PLP IC 110。例如，PLP IC 110可以被配置为：响应于发生SPO(例如，响应于PLP IC 110确定已经发生SPO)，基于内部电力Int向主系统130提供输出电力Out。
另一方面，当通过第一电力线PL1供应的外部电力Ext未被正常供应给PLP IC 110时，PLP IC 110可以防止外部电力Ext作为主电力被输出到第二电力线PL2，并且可以允许在辅助电源120中充入的内部电力Int作为辅助电力被输出到第二电力线PL2。也就是说，如第二箭头A2所标记的，从辅助电源120接收的内部电力Int可以通过PLP IC 110供应给主系统130。输出电力Out可以是在PLP IC 110中被转换为具有恒定电压电平的内部电力Int。如第二箭头A2所标记的，当通过PLP IC 110向主系统130供应内部电力Int时，可以称为PLPIC 110“在内部供电模式下操作”。例如，当发生SPO情况(例如，由例如PLP IC 110确定发生)时，PLP IC 110可以将在辅助电源120中充入的内部电力Int作为辅助电力供应给主系统130。
当PLP IC 110在外部供电模式下操作时，PLP IC 110可以通过使用通过第一电力线PL1供应的外部电力Ext，将电能重复地充入辅助电源120中。也就是说，PLP IC 110可以通过使用外部电力Ext，向辅助电源120提供用于对辅助电源120充入的充电电力Chr。
辅助电源120可以包括一个或多个电容器。辅助电源120可以通过使用充电电力Chr来存储电能。另外，辅助电源120可以完成主系统130正在执行的操作，并且可以通过在SPO情况下将存储在辅助电源120中的电能作为内部电力Int供应给主系统130来备份数据。在下文中，当主系统130通过使用内部电力Int连续执行正在执行的操作时，可以称为“主系统130在过滤模式下操作”。另外，当主系统130通过使用内部电力Int来备份数据时，可以称为“主系统130在转储(dump)模式下操作”。
主系统130可以通过使用通过第二电力线PL2供应的输出电力Out来操作。例如，当外部电力Ext被正常供应给第一电力线PL1时，由于PLP IC 110在外部供电模式下操作，所以外部电力Ext可以作为输出电力Out被供应给主系统130，并且主系统130可以通过第二电力线PL2接收外部电力Ext。
另一方面，当外部电力Ext未被正常供应给第一电力线PL1时，PLP IC 110可以在内部供电模式下操作。因此，PLP IC 110可以将在其中被转换为具有恒定电压电平的内部电力Int作为输出电力Out提供给主系统130。当PLP IC110在内部供电模式下操作时，主系统130可以在过滤模式或转储模式下操作。主系统130可以基于外部电力Ext的电压电平和内部电力Int的电压电平中的至少一个在转储模式下操作。将参照图6至图9详细描述主系统130的操作模式。
主系统130可以监测输出电力Out的电压电平和内部电力Int的电压电平。例如，主系统130可以通过测量内部电力Int的电压电平(例如，电压量值)来监测辅助电源120的电容的变化。主系统130可以基于监测结果生成操作信号。
主系统130可以包括用于控制PLP IC 110的硬件或软件。主系统130可以从PLP IC110接收监测外部电力Ext的电压电平的结果，并且可以基于监测外部电力Ext的电压电平的结果来控制PLP IC 110在外部供电模式或内部供电模式下操作。
当PLP IC 110在内部供电模式下操作时，主系统130可需要在辅助电源120中充入的大量电能，以在备份数据的转储模式下操作。随着辅助电源120的电容随时间减小，辅助电源120中充入的电能也可以减小。当在辅助电源120中充入的电能小于主系统130在转储模式下操作所需的电能时，可以在主系统130备份所有数据之前关闭存储装置100。
根据发明构思的一些示例实施例，主系统130基于外部电力Ext的电压电平和内部电力Int的电压电平中的至少一个在转储模式下操作，使得主系统130可以在由噪声引起的短SPO情况下在过滤模式下操作，而无需备份数据。更具体地，主系统130可以基于SPO时间和内部电力Int的电压电平中的至少一个在转储模式下操作。例如，主系统130可以被配置为基于输出电力Out进行操作，并且响应于确定(例如，通过主系统130)满足第一条件和第二条件中的至少一个而在备份数据的转储模式下操作；其中，响应于确定(例如，通过主系统130)发生SPO使得输出电力Out基于内部电力Int被提供给(例如，通过PLP IC 110)主系统130并且SPO时间(例如，SPO的持续时间)长于最大过滤时间，确定(例如，通过主系统130)满足第一条件；并且其中，响应于确定(例如，通过主系统130)发生SPO使得输出电力基于内部电力Int被提供给(例如，通过PLP IC 110)主系统130并且由辅助电源120提供的内部电力Int的电压电平低于阈值电压的电压电平，确定(例如，通过主系统130)满足第二条件。由于第一条件和第二条件二者都包括SPO的发生，因此主系统130可以被配置为：响应于发生SPO，响应于确定满足第一条件和第二条件中的至少一个而仅在备份数据的转储模式下操作(例如，除非满足第一条件和第二条件中的至少一个，否则避免在转储模式下操作和/或避免备份数据)。例如，可以防止主系统130在SPO时间期间不必要地在转储模式下操作(例如，除非SPO时间或持续时间超过最大过滤时间或者由辅助电源120提供的内部电力Int的电压电平低于阈值电压的电压电平)。
通过防止主系统130不必要地在转储模式下操作，可以节省在转储模式下操作的主系统130消耗的电能，并且可以防止存储装置100在主系统130在转储模式下操作时被关闭。因此，可以减少存储装置100的识别缺陷(recognition defect)并提高存储装置100的可靠性。此外，包括如上所述配置的主系统130、PLP IC 110和辅助电源120的存储装置还可以被配置为减少在SPO期间由辅助电源120提供的内部电力Int的不必要消耗，从而减少存储装置100的不必要功耗，提高功耗效率，降低可能导致存储装置的识别缺陷的在SPO期间内部电力Int的消耗的风险，提高存储装置100的可靠性，从而提高存储装置100的功能和性能。
在下文中，稍后将参照图2至图4描述PLP IC 110、辅助电源120和主系统130的配置。
图2是示出根据发明构思的一些示例实施例的PLP IC 110的结构的框图。具体地，图2示出图1的存储装置100的PLP IC 110的结构。在下文中，将参照图1给出描述，并且将不再给出先前给出的描述。
参照图2，PLP IC 110可以由芯片实现。PLP IC 110可以包括PLP控制器111、第一开关元件112、第二开关元件113和直流(DC)/DC转换器114。
PLP控制器111可以监测外部电力Ext的电压电平的变化。PLP控制器111可以基于外部电力Ext的电压电平来生成外部电力信号S1。例如，PLP控制器111可以在外部电力Ext被正常提供时生成第一电平的外部电力信号S1，并且可以在外部电力Ext被异常提供时生成第二电平的外部电力信号S1。在下文中，外部电力Ext被异常提供的情况可表示SPO情况。第一电平可以是高电平和低电平中的一个。例如，第一电平可以是高电平，并且第二电平可以是低电平。然而，发明构思不限于此。在一些示例实施例中，PLP控制器111可以是微控制器单元(MCU)。
PLP控制器111可以将外部电力信号S1发送到主系统130(参照图1)，并且主系统130(参照图1)可以响应于外部电力信号S1生成电力模式信号S2。主系统130(参照图1)可以将电力模式信号S2发送到PLP控制器111。PLP控制器111可以基于电力模式信号S2控制第一开关元件112和第二开关元件113，使得PLP IC 110在外部供电模式或内部供电模式下操作。也就是说，PLP控制器111可以基于外部电力Ext的电压电平在外部供电模式或内部供电模式下操作。
第一开关元件112可以通过第二电力线PL2将通过第一电力线PL1供应的外部电力Ext发送到主系统130。当外部电力Ext被正常供应给PLP IC 110时，因为PLP IC 110响应于电力模式信号S2而在外部供电模式下操作，所以第一开关元件112可以被接通，使得外部电力Ext作为输出电力Out被输出到第二电力线PL2。当外部电力Ext未被正常供应给PLP IC110时，因为PLP IC 110响应于电力模式信号S2而在内部供电模式下操作，所以第一开关元件112可以被断开，使得外部电力Ext不被输出到第二电力线PL2。因此，可以防止外部电力Ext被输出到第二电力线PL2。
第二开关元件113可以通过第二电力线PL2将从DC/DC转换器114输出的内部电力Int发送到主系统130。当外部电力Ext被正常供应给PLP IC 110时，因为PLP IC 110响应于电力模式信号S2而在外部供电模式下操作，所以第二开关元件113可以被断开，使得从DC/DC转换器114输出的内部电力Int不被输出到第二电力线PL2。因此，可以防止从DC/DC转换器114输出的内部电力Int被输出到第二电力线PL2。当外部电力Ext未被正常供应给PLPIC110时，因为PLP IC 110响应于电力模式信号S2而在内部供电模式下操作，所以第二开关元件113可以被接通，使得基于内部电力Int的输出电力Out被输出到第二电力线PL2。
DC/DC转换器114可以连接在第二开关元件113与辅助电源120之间。DC/DC转换器114可以转换由辅助电源120供应的内部电力Int的电压电平。例如，DC/DC转换器114可以向第二开关元件113输出其电压被转换成适合于主系统130(参照图1)使用的电压的内部电力Int。例如，DC/DC转换器114可以将内部电力Int转换为具有恒定电压电平，并且可以将转换后的内部电力Int提供给第二开关元件113。在一些示例实施例中，DC/DC转换器114可以是降压转换器。
第二开关元件113可以连接在第二电力线PL2与充电线CL之间。充电线CL可以将第二开关元件113连接到辅助电源120。当外部电力Ext被正常供应给PLP IC 110使得PLP IC110在外部供电模式下操作时，第二开关元件113可以将通过第二电力线PL2输出的输出电力Out(即，外部电力Ext)作为充电电力Chr提供给辅助电源120。另一方面，当外部电力Ext未被正常供应给PLP IC 110使得PLP IC 110在内部供电模式下操作时，第二开关元件113可以不将通过第二电力线PL2输出的输出电力Out(即，内部电力Int)作为充电电力Chr提供给辅助电源120。也就是说，仅当PLP IC 110在外部供电模式下操作时，第二开关元件113才可以允许辅助电源120执行充电操作。
图3是示出根据发明构思的一些示例实施例的辅助电源120的电路图。具体地，图3是示出包括在图1的存储装置100中的辅助电源120的电路图。在下文中，将参照图1给出描述，并且将不再给出先前给出的描述。
辅助电源120可以包括一个或多个电容器121。例如，辅助电源120可以具有至少两个电容器121彼此并联连接的结构。每个电容器121可以根据电介质材料被区分为电解电容器、钽(Ta)电容器、薄膜电容器或陶瓷电容器。
在电解电容器中，可以使用薄氧化物膜作为电介质材料，并且可以使用铝(Al)作为电极。电解电容器可以具有高的低频特性，并且可以被实现为具有高达数万μF的高容量。Ta电容器可以包括Ta，并且可以具有比电解电容器的温度和频率特性高的温度和频率特性。薄膜电容器可以具有薄膜电介质(诸如，聚丙烯、聚苯乙烯或特氟龙)被放置在电极(诸如，Al和铜(Cu))之间并且电极被卷起的结构。薄膜电容器可以具有根据材料和制造工艺而变化的容量和目的。在陶瓷电容器中，可以使用高介电常数材料(诸如，钛(Ti)-钡(Ba))作为电介质材料。陶瓷电容器可以具有高频特性，并且可以用于将噪声传递到地。在作为一种陶瓷电容器的多层陶瓷电容器(MLCC)中，可以使用多层高介电常数陶瓷作为电极之间的电介质材料。因为MLCC具有高的温度和频率特性并且较小，所以MLCC可以用于旁路。
构成根据一些示例实施例的辅助电源120的每个电容器121可以包括具有低等效串联电阻(ESR)的MLCC、Al电容器、或Ta电容器。然而，发明构思不限于此。如上所述，辅助电源120可以由通过PLP IC 110提供的充电电力Chr(参照图1)充电，并且充电电力Chr(参照图1)可以基于外部电力Ext(参照图1)。
每个电容器121的充电操作可以以特定的(或可选地，预定的)周期重复执行。例如，当每个电容器121的电压电平达到第一电压电平时，辅助电源120可以停止充电。当停止充电时，可发生电荷从电容器121逐渐泄漏的自然放电现象，从而每个电容器121的电压电平可逐渐降低。随着自然放电现象发生，每个电容器121的电压电平可以达到低于第一电压电平的第二电压电平，使得辅助电源120可以再次执行充电。第一电压电平和第二电压电平可以是由用户预设的值。
存储在辅助电源120中的电能可以根据以下等式1来计算。
[等式1]
Figure BDA0003951996420000101
其中，Ec可以表示存储在辅助电源120中的电能，C可以表示辅助电源120的等效电容，并且V可以表示辅助电源120的充电电压。在下文中，辅助电源120的电容可以表示包括在辅助电源120中的每个电容器121的等效电容。辅助电源120的充电电压可以具有固定的恒定值，并且每个电容器121的电容可以具有可变值。然而，恒定值和可变值可以通过监测辅助电源120的主系统130(参照图1)实时测量。因此，用户可以实时地了解在辅助电源120中充入的电能Ec。随着每个电容器121的电容减小，存储在辅助电源120中的电能可以减小。当使用辅助电源120时，可以减小辅助电源120的电容，使得由辅助电源120提供的内部电力Int的电压电平可以减小。
图4是示出根据发明构思的一些示例实施例的主系统130的框图。具体地，图4是示出包括在图1的存储装置100中的主系统130的框图。在下文中，将参照图1至图3给出描述，并且将不再给出先前给出的描述。
参照图4，主系统130可以包括电源管理集成电路(PMIC)131、控制器(CTRL)132、第一存储器133和第二存储器134。
PMIC 131可以将通过PLP IC 110(参照图1)供应的输出电力Out供应给主系统130。PMIC 131可以从第二电力线PL2接收外部电力Ext或内部电力Int，并且可以生成适合于控制器132、第一存储器133和第二存储器134的操作的输出电压，以将生成的输出电压提供给控制器132、第一存储器133和第二存储器134。
控制器132可以控制PLP控制器111(参照图2)的操作。例如，控制器132可以响应于从PLP控制器111(参照图2)接收的外部电力信号S1，生成控制PLP IC 110(参照图1)在外部供电模式或内部供电模式下操作的电力模式信号S2。在一些示例实施例中，控制器132可以包括处理器和操作存储器，并且可以通过固件操作来控制PLP IC 110(参照图1)。然而，发明构思不限于此，并且控制器132可以通过硬件或软件操作来控制PLP IC 110(参照图1)。
控制器132可以控制第一存储器133和第二存储器134中的每个的数据读取、写入和擦除操作。例如，在SPO情况下，控制器132可以基于从PLP IC 110(参照图1)接收的外部电力信号S1和内部电力Int的电压电平中的至少一个来控制第一存储器133和第二存储器134在过滤模式或转储模式下操作。在一些示例实施例中，控制器132可以是微控制器单元(MCU)。
控制器132可以包括模数转换器(ADC)135。ADC 135可以监测输出电力Out的电压电平的变化和内部电力Int的电压电平的变化。控制器132可以基于由ADC 135监测的内部电力Int的电压电平来控制第一存储器133和第二存储器134在过滤模式或转储模式下操作。稍后将参照图6至图9具体描述控制器132的操作。
第一存储器133和第二存储器134可以是不同种类的存储器。例如，第一存储器133可以是易失性存储器，并且第二存储器134可以是非易失性存储器。例如，第一存储器133可以包括静态随机存取存储器(SRAM)和动态RAM(DRAM)中的至少一个。第二存储器134可包括闪存、相变RAM(PRAM)、铁电RAM(FRAM)和磁RAM(MRAM)中的至少一个。
第一存储器133和第二存储器134中的一个可以是缓冲存储器，并且另一个可以是主存储器。例如，第一存储器133可以是缓冲存储器，并且第二存储器134可以是主存储器。当第一存储器133是DRAM并且第二存储器134是NAND闪存并且主系统130在转储模式下操作时，控制器132可以控制第一存储器133和第二存储器134，使得存储在第一存储器133中的数据被备份到第二存储器134。
在一些示例实施例中，存储装置100可以是根据主存储器的种类的SSD。例如，当DRAM用于作为高速缓冲存储器的第一存储器133并且NAND闪存用于作为主存储器的第二存储器134时，存储装置100可以是SSD。然而，发明构思不限于此。在下文中，将参照图5至图9描述存储装置100的操作。
图5是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作的图。在下文中，将一起参照图1至图3给出描述。
参照图5，曲线图的横轴可以表示时间，并且其纵轴可以表示电压电平。
在从第一时间t1到第二时间t2的区间中，外部电力Ext(参照图1)可以被正常供应给PLP IC 110(参照图1)。外部电力Ext的电压电平VExt可以不小于初始设置的最小操作允许电压电平。外部电力Ext的电压电平VExt可维持恒定值。例如，外部电力Ext的电压电平VExt可以是12V。
因此，PLP IC 110(参照图1)可以在外部供电模式下操作，并且可以输出外部电力Ext(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)。因此，输出电力Out的电压电平VOut可以与外部电力的电压电平VExt相同。
当PLP IC 110(参照图1)在外部供电模式下操作时，辅助电源120(参照图1)可以通过使用外部电力Ext(参照图1)来执行充电操作。因此，内部电力Int的电压电平VInt的可从第一时间t1到第二时间t2增加。也就是说，到第二时间t2，辅助电源120(参照图1)可以被充满电。
在第二时间t2，外部电力Ext(参照图1)可能被异常供应给PLP IC 110(参照图1)。也就是说，外部电力Ext的电压电平VExt可以减小为小于初始设置的最小操作允许电压电平。换句话说，在第二时间t2，可发生SPO。
因此，PLP IC 110(参照图1)可以在内部供电模式下操作，可以将内部电力Int(参照图1)转换为具有恒定电压电平，并且可以输出转换后的内部电力Int作为输出电力Out(参照图1)。因此，内部电力Int的电压电平VInt可以从第二时间t2减小，并且输出电力Out的电压电平VOut可以从第二时间t2到第四时间t4维持恒定值。
图5的曲线图下方的框B1可以表示在辅助电源120(参照图1)中充入的电能Ec，使得PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作。PLP IC 110(参照图1)可以在内部供电模式下操作与在辅助电源120(参照图1)中充入的电能Ec相对应的时间。例如，当在辅助电源120(参照图1)中充入的电能Ec减少时，可以减少PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作的时间，并且当在辅助电源120(参照图1)中充入的所有电能Ec被消耗时，可以关闭存储装置100(参照图1)。在图5中，PLP IC 110(参照图1)可以从第二时间t2到第四时间t4(例如，在时间ts2期间)在内部供电模式下操作。
PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作的时间可以变化。如上面参照图3所述，随着存储装置100(参照图1)被使用，辅助电源120(参照图1)的电容可以减小，使得在辅助电源120(参照图1)中充入的电能Ec也可以减小。因此，随着存储装置100(参照图1)被使用，PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作的时间可以减少。
在第二时间t2，当PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作时，主系统130(参照图1)可以在备份数据的转储模式下操作。主系统130(参照图1)可需要恒定量的电能Ed以在转储模式下操作。图5的曲线图下方的框B2可以表示主系统130(参照图1)在转储模式下操作所消耗的电能Ed。
在大多数情况下，考虑主系统130(参照图1)在转储模式下操作所消耗的电能Ed和在辅助电源120(参照图1)中充入的电能Ec变化，来设计存储装置100(参照图1)。然而，如上所述，随着存储装置100(参见图1)被使用，在辅助电源120(参见图1)中充入的电能Ec可以减少，并且如图5中所示，在辅助电源120(参见图1)中充入的电能Ec可以小于主系统130(参见图1)在转储模式下操作所消耗的电能Ed。
在这种情况下，尽管外部电力Ext(参照图1)在第三时间t3恢复，使得需要非常短的SPO时间ts1，但是由于在第二时间t2，PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作并且主系统130(参照图1)在转储模式下操作，所以主系统130(参照图1)可能不必要地消耗电能Ed以在转储模式下操作。
另外，如上所述，当在辅助电源120(参照图1)中充入的电能Ec小于主系统130(参照图1)在转储模式下操作所消耗的电能Ed时，可以在主系统130(参照图1)在转储模式下操作时关闭存储装置100(参照图1)。例如，在主系统130(参照图1)在转储模式下操作的第四时间t4，主系统130(参照图1)在转储模式下操作，在辅助电源120(参照图1)中充入的所有电能Ec可以被消耗，并且可以在不完全备份数据的情况下关闭存储装置100(参照图1)。因此，未备份到主系统130(参照图1)的数据和/或正在备份到主系统130(参照图1)的数据可能丢失，并且存储装置(图1的100)的可靠性可降低。
为了改善这样的问题，根据发明构思的一些示例实施例的存储装置可以选择性地在转储模式下操作。在下文中，将参照图6至图8详细描述根据发明构思的一些示例实施例的存储装置的操作。
图6是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置100的操作的图。具体地，图6是示出图1的存储装置100的操作的图。与图5的附图标记相同的附图标记用于图6、图7和图8的第一时间t1至第三时间t3。然而，时间t1至t3用于表示时间轴上的时间顺序，并且可以与图5的时间轴上的时间顺序不同。在下文中，将参照图1至图4给出描述，并且相同的附图标记表示相同的元件。
参照图6，在从第一时间t1到第二时间t2的区间中，外部电力Ext的电压电平VExt可以不小于初始设置的最小操作允许电压电平。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在外部供电模式下操作，并且输出电力Out的电压电平VOut可以与外部电力Ext的电压电平VExt相同。当PLP IC 110(参照图1)在外部供电模式下操作时，辅助电源120(参照图1)可以通过使用外部电力Ext(参照图1)来执行充电操作。因此，内部电力Int的电压电平VInt可从第一时间t1到第二时间t2增加。
也就是说，在第二时间t2，外部电力Ext的电压电平VExt可减小到小于初始设置的最小操作允许电压电平。也就是说，在第二时间t2，可发生SPO情况。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在内部供电模式下操作，可以将内部电力Int(参照图1)转换为具有恒定电压电平，并且可以输出转换后的内部电力Int作为输出电力Out(参照图1)。内部电力Int的电压电平VInt可从第二时间t2减小，并且在第二时间t2的输出电力Out的电压电平VOut可低于在第一时间t1的输出电力Out的电压电平VOut。例如，在第一时间t1的输出电力Out的电压电平VOut可以是12V，并且在第二时间t2的输出电力Out的电压电平VOut可以是8V。输出电力Out的电压电平VOut可以维持恒定值。
主系统130(参照图1)可以在过滤模式下操作，同时PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作。虽然PLP IC 110(参照图1)的供电模式从外部供电模式改变为内部供电模式，但是主系统130(参照图1)可以在过滤模式下连续地执行(例如，不间断地继续执行)正在执行的操作。当SPO时间ts2(例如，SPO时间的持续时间的值和/或量值)短于最大过滤时间tmf时，主系统130(参照图1)可以不在转储模式下操作。可以通过使用以下等式2至等式4来计算最大过滤时间tmf。
[等式2]
Ec＝Ef+Ed
[等式3]
Ed＝Pw×twd
[等式4]
Figure BDA0003951996420000151
在等式2中，Ec可以表示存储在辅助电源120(参照图1)中的电能，Ef可以表示主系统130(参照图1)在过滤模式下操作所消耗的电能，并且Ed可以表示主系统130(参照图1)在转储模式下操作所消耗的电能。存储在辅助电源120(参照图1)中的电能Ec可以通过使用等式1来计算。参照等式1，辅助电源120的充电电压V可以具有固定的恒定值，并且辅助电源120的电容C可以具有可变值。然而，因为恒定值和可变值可以由监测辅助电源120的主系统130实时测量，所以用户可以确定存储在辅助电源120(参照图1)中的电能Ec。
在等式3中，Pw可以表示当主系统130(参照图1)操作时消耗的功率的最大值，并且twd可以表示主系统130(参照图1)在转储模式下操作时备份所有数据所花费的时间的最大值。主系统130(参照图1)操作时消耗的功率的最大值Pw和主系统130(参照图1)在转储模式下操作时备份所有数据所花费的时间的最大值twd可以是由用户预设的常数。因此，主系统130(参照图1)在转储模式下操作所消耗的电能Ed可以具有特定的(或可选地，预定的)值。
在等式4中，tmf可以表示最大过滤时间。最大过滤时间tmf可以具有通过将主系统130(参照图1)在过滤模式下操作所消耗的电能Ef除以当主系统130(参照图1)操作时消耗的功率的最大值Pw而获得的值。当主系统130(参照图1)操作时消耗的功率的最大值Pw可以是如上所述由用户预设的常数，并且主系统130(参照图1)在过滤模式下操作所消耗的电能Ef可以通过使用等式2和等式3来计算。
在第三时间t3，外部电力Ext(参照图1)可被恢复。因此，PLP IC 110(参照图1)可以再次在外部供电模式下操作，并且辅助电源120(参照图1)可以通过使用外部电力Ext(参照图1)来执行充电操作。内部电力Int的电压电平VInt可以从第三时间t3再次增加。
在图6中，SPO时间ts2可以短于最大过滤时间tmf。因此，主系统130(参照图1)可以不备份数据，并且可以不浪费当主系统130(参照图1)在转储模式下操作时消耗的电能。
PLP IC 110(参照图1)从第二时间t2到第三时间t3在内部供电模式下操作所消耗的电能Ec'可以小于在辅助电源120(参照图1)中充入的电能Ec(参考等式1)，并且可以等于主系统130(参照图1)从第二时间t2到第三时间t3在过滤模式(例如，图6中示出的第一过滤模式)下操作所消耗的电能Ef'。
根据发明构思，主系统130(参照图1)在第二时间t2在PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作的同时在过滤模式下操作，并且仅在满足特定条件时选择性地在转储模式下操作，使得可以防止电能被不必要地消耗并提高存储装置100(参照图1)的可靠性。在下文中，将参照图7和图8详细描述主系统130(参照图1)在转储模式下操作的条件。
图7是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置100的操作的图。具体地，图7是示出图1的主系统130在转储模式下操作的第一条件的图。在下文中，将基于与图6的差异参照图1至图6给出描述，并且相同的附图标记表示相同的元件。
参照图7，与包括图6中所示的示例实施例的一些示例实施例不同，在第二时间t2，在发生SPO之后，外部电力Ext(参照图1)可以不被恢复。因此，SPO时间ts3(例如，SPO时间的持续时间的值和/或量值)可以长于最大过滤时间tmf。
PLP IC 110(参照图1)可以从第二时间t2在内部供电模式下操作，直到存储在辅助电源120(参照图1)中的所有电能Ec被消耗为止。存储在辅助电源中的电能Ec可以等于主系统在第一过滤模式下操作所消耗的电能Ef1、主系统在转储模式下操作所消耗的电能Ed以及主系统在第二过滤模式下操作所消耗的电能Ef2的总和(Ec＝Ef1+Ed+Ef2)。
可基于外部电力Ext的电压电平VExt(例如，量值)来确定SPO时间ts3。例如，可以基于外部电力的电压电平VExt被维持在不大于初始设置的最小操作允许电压电平的电平的时间，来确定SPO时间ts3。在一个示例实施例中，确定SPO时间或者测量SPO时间可表示从发生SPO开始，对断电持续的时间进行监测或计时。最大过滤时间tmf可以通过使用上述等式1至等式4来计算，并且可以在等式5中示出如下。
[等式5]
tmf＝tf1+tf2
在等式5中，tf1可以表示主系统130(参照图1)在第一过滤模式下操作的时间，并且tf2可以表示主系统130(参照图1)在第二过滤模式下操作的时间。主系统130(参照图1)在第一过滤模式下操作的时间tf1与主系统130(参照图1)在第二过滤模式下操作的时间tf2之间的比率可以由用户设置。例如，主系统130(参照图1)在第一过滤模式下操作的时间tf1与主系统130(参照图1)在第二过滤模式下操作的时间tf2之间的比率可以是9∶1。
在根据发明构思的一些示例实施例中，主系统130(参照图1)在第一过滤模式下操作，并且从SPO时间ts3等于最大过滤时间tmf的第三时间t3(即，从发生SPO后经过最大过滤时间tmf的第三时间t3)在转储模式下操作，使得当不需要备份数据时(如，当外部电力Ext(参照图1)快速恢复时)，可以防止主系统130(参照图1)在转储模式下操作。结果，可以防止不必要的能量消耗，从而提高存储装置100的能量效率，降低存储装置的不必要的能量消耗，基于降低在转储模式操作期间由于内部电力Int的完全耗尽而导致的存储装置100的识别缺陷的风险来提高可靠性，并且因此提高存储装置100的可靠性、性能和功能。
另外，通过在执行转储模式之后执行第二过滤模式，在执行转储模式时存储装置100(参照图1)可以不被关闭。因此，可以提前防止正在备份的数据或未备份的数据丢失。也就是说，因为主系统130(参照图1)在转储模式下操作之后在第二过滤模式下操作，所以尽管当主系统130(参照图1)在转储模式下操作时需要具有大于计算值的值的电能或者存储在辅助电源120(参照图1)中的电能Ec减少，但是主系统130(参照图1)可以正常地在转储模式下操作。
图8是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置100的操作的图。具体地，图8是示出图1的主系统130在转储模式下操作的第二条件的图。在下文中，将基于与图6的差异参照图1至图6给出描述，并且相同的附图标记表示相同的元件。
参照图8，与包括图6中所示的示例实施例的一些示例实施例不同，在第二时间t2，在发生SPO之后，外部电力Ext(参照图1)可以不被恢复。因此，PLP IC 110(参照图1)可以从第二时间t2(例如，在SPO时间ts4期间)在内部供电模式下操作，直到存储在辅助电源120(参照图1)中的所有电能Ec被消耗为止。也就是说，存储在辅助电源中的电能Ec可以等于主系统在第一过滤模式下操作所消耗的电能Ef1′、主系统在转储模式下操作所消耗的电能Ed、以及主系统在第二过滤模式下操作所消耗的电能Ef2′的总和(Ec＝Ef1′+Ed+Ef2′)。
在第三时间t3，内部电力的电压电平VInt可与阈值电压电平VTH相同，并且在第三时间t3之后，内部电力的电压电平VInt可低于阈值电压电平VTH。阈值电压电平VTH可高于外部电力的电压电平VExt。
如等式6中所示，阈值电压VTH可以与主系统130(参照图1)在过滤模式下操作所消耗的电能Ef成正比，并且可以与辅助电源120(参照图1)的电容成反比。
[等式6]
Figure BDA0003951996420000181
当内部电力的电压VInt不大于阈值电压电平VTH时，主系统130(参照图1)可以在转储模式下操作。主系统130(参照图1)在图8中在第一过滤模式下操作所消耗的电能Ef1'可以等于或不同于主系统130(参照图1)在图7中在第一过滤模式下操作所消耗的电能Ef1。在图8中主系统130(参照图1)在第一过滤模式下操作的时间tf1'与主系统130(参照图1)在第二过滤模式下操作的时间tf2'之间的比率可以等于或不同于在图7中主系统130(参照图1)在第一过滤模式下操作的时间tf1与主系统130(参照图1)在第二过滤模式下操作的时间tf2之间的比率。
在根据发明构思的一些示例实施例中，主系统130(参照图1)基于内部电源的电压电平VInt在转储模式下操作。因此，在执行转储模式时存储装置100(参照图1)可以不被关闭。因此，可以提前防止正在备份的数据或未备份的数据丢失。
图9是示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置100的操作的流程图。具体地，图9是示出图1的存储装置100的操作的流程图。在下文中，将参照图1至图8给出描述。
参照图9，存储装置操作方法S100可以包括操作S110、操作S120、操作S130、操作S140、操作S150和操作S160。
在操作S110，PLP IC 110(参照图1)可以监测外部电力的电压电平的变化，并且可以将监测结果发送到主系统130(参照图1)。控制器132(参照图4)可以基于从PLP IC 110(参照图1)接收的外部电力信号S1(参照图4)来确定是否发生SPO。SPO可以表示外部电力的电压电平小于初始设置的最小操作允许电压电平。
在操作S120中，当没有发生SPO时，控制器132(参照图4)可以生成控制PLP IC 110(参照图1)在外部供电模式下操作的电力模式信号S2(参照图4)。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在外部供电模式下操作，并且可以将外部电力Ext(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。
在操作S130中，当发生SPO时，控制器132(参照图4)可以生成控制PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作的电力模式信号S2(参照图4)。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在内部供电模式下操作，并且可以将被转换为具有恒定电压电平的内部电力Int(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。
此时，主系统130(参照图1)可以在过滤模式下操作。也就是说，控制器132(参照图4)可以控制第一存储器133(参照图4)和第二存储器134(参照图4)基于内部电力Int(参照图1)连续地执行正在执行的操作。
在操作S140中，控制器132(参照图4)可以测量SPO时间ts2(参照图6)。可以基于从PLP IC 110(参照图1)接收的外部电力信号S1(参照图4)来确定SPO时间ts2(参照图6)。控制器132(参照图4)可以确定SPO时间ts2(参照图6)是否短于最大过滤时间tmf(参考等式4)。可以通过使用上述等式1至4来计算最大过滤时间tmf。
在操作S150中，当SPO时间长于最大过滤时间(图7的ts3>等式4的tmf)时，主系统130(参照图1)可以从SPO时间等于最大过滤时间的时间(图7的第三时间t3)在转储模式下操作。因此，控制器132(参照图4)可以从SPO时间等于最大过滤时间的时间(图7的第三时间t3)备份数据(例如，可以使主系统130备份数据)。
在操作S160中，当SPO时间短于最大过滤时间(图6的ts2<等式4的tmf)时，控制器132(参照图4)可以确定SPO是否终止。可以基于从PLP IC110(参照图1)接收的外部电力信号S1(参照图4)来确定SPO是否被终止。
当确定SPO未终止时，可以再次执行操作S130。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在内部供电模式下操作，并且可以将被转换为具有恒定电压电平的内部电力Int(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。
当确定SPO终止时，可以执行操作S120。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在外部供电模式下操作，并且可以将外部电力Ext(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。在这种情况下，控制器132(参照图4)可以控制第一存储器133(参照图4)和第二存储器134(参照图4)连续地执行正在执行的操作。
图10和图11是各自示出根据发明构思的一些示例实施例的存储装置100的操作的流程图。具体地，图10是示出图1的存储装置100的操作的流程图，并且图11是更详细地示出图10的操作S240的流程图。在下文中，将基于与图9的差异参照图1至图9给出描述。
参照图10，存储装置操作方法S200可以包括操作S210、操作S220、操作S230、操作S240、操作S250和操作S260。
在操作S210，PLP IC 110(参照图1)可以监测外部电力的电压电平的变化，并且可以将监测结果发送到主系统130(参照图1)。控制器132(参照图4)可以基于从PLP IC 110(参照图1)接收的外部电力信号S1(参照图4)来确定是否发生SPO。SPO可以表示外部电力的电压电平小于初始设置的最小操作允许电压电平。
在操作S220中，当没有发生SPO时，控制器132(参照图4)可以生成控制PLP IC 110(参照图1)在外部供电模式下操作的电力模式信号S2(参照图4)。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在外部供电模式下操作，并且可以将外部电力Ext(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。
在操作S230中，当发生SPO时，控制器132(参照图4)可以生成控制PLP IC 110(参照图1)在内部供电模式下操作的电力模式信号S2(参照图4)。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在内部供电模式下操作，并且可以将被转换为具有恒定电压电平的内部电力Int(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。
此时，主系统130(参照图1)可以在过滤模式下操作。也就是说，控制器132(参照图4)可以控制第一存储器133(参照图4)和第二存储器134(参照图4)基于内部电力Int(参照图1)连续地执行正在执行的操作。
在操作S240中，控制器132(参照图4)可以确定是否满足第一条件和第二条件中的至少一个。将参照图11更详细地描述操作S240。
参照图11，在操作S241中，控制器132(参照图4)可以测量SPO时间ts2(参照图6)。可以基于从PLP IC 110(参照图1)接收的外部电力信号S1(参照图4)来确定SPO时间ts2(参照图6)。控制器132(参照图4)可以确定SPO时间ts2(参照图6)是否短于最大过滤时间tmf(参考等式4)。也就是说，当SPO时间ts2(参照图6)短于最大过滤时间tmf(参考等式4)时，不满足第一条件。可以通过使用上述等式1至等式4来计算最大过滤时间tmf。
在操作S242中，当SPO时间短于最大过滤时间(图6的ts2<等式4的tmf)时，控制器132(参照图4)可以确定内部电力的电压电平VInt(参照图8)是否低于阈值电压电平VTH(参照图8)。也就是说，当内部电力的电压电平VInt(参照图8)低于阈值电压电平VTH(参照图8)时，可满足第二条件。如上面参考等式6所述，阈值电压电平VTH(参照图8)可以与“通过从在辅助电源120(参照图1)中充入的电能减去主系统130(参照图1)在转储模式下操作所消耗的电能而获得的电能”成正比，并且可以与辅助电源120(参照图1)的电容成反比。
再次参照图10，在操作S250中，当满足第一条件和第二条件中的至少一个时，主系统130(参照图1)可以在转储模式下操作。也就是说，当内部电力的电压电平VInt(参照图8)低于阈值电压电平VTH(参照图8)时，主系统130(参照图1)可以从内部电力的电压电平VInt(参照图8)与阈值电压电平VTH(参照图8)相同的时间在转储模式下操作。控制器132(参照图4)可控制第一存储器133(参照图4)和第二存储器134(参照图4)从内部电力的电压电平VInt(参照图8)与阈值电压电平VTH(参照图8)相同的时间备份数据。
另外，当SPO时间长于最大过滤时间(图7的ts3>等式4的tmf)时，主系统130(参照图1)可以从SPO时间等于最大过滤时间的时间(图7的第三时间t3)在转储模式下操作。控制器132(参照图4)可以控制第一存储器133(参照图4)和第二存储器134(参照图4)从SPO时间等于最大过滤时间的时间(图7的第三时间t3)备份数据。
在操作S260中，当不满足第一条件和第二条件两者时，控制器132(参照图4)可以确定SPO是否终止。可以基于从PLP IC 110(参照图1)接收的外部电力信号S1(参照图4)来确定SPO是否被终止。
当确定SPO未终止时，可以再次执行操作S230。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在内部供电模式下操作，并且可以将被转换为具有恒定电压电平的内部电力Int(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。
当确定SPO终止时，可以执行操作S220。因此，PLP IC 110(参照图1)可以在外部供电模式下操作，并且可以将外部电力Ext(参照图1)作为输出电力Out(参照图1)提供给主系统130(参照图1)。在这种情况下，控制器132(参照图4)可以控制第一存储器133(参照图4)和第二存储器134(参照图4)连续地执行正在执行的操作。
根据发明构思的一些示例实施例，仅当满足第一条件和第二条件中的至少一个时，主系统130(参照图1)可以在转储模式下操作。当SPO时间长于最大过滤时间时，可以满足第一条件，并且当内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平时，可以满足第二条件。也就是说，主系统130(参照图1)可以基于SPO时间和内部电力Int的电压电平中的至少一个在转储模式下操作。
图12是示出根据发明构思的一些示例实施例的PLP IC 210的框图。具体地，图12是示出图1和图2的PLP IC 110的一些示例实施例的框图。在下文中，将基于与图2的差异参照图1和图3给出描述。
参照图12，存储装置200可以包括PLP IC 210和主系统130(参照图1)。PLP IC 210可以向主系统130(参照图1)提供输出电力Out，并且主系统130(参照图1)可以通过使用从PLP IC 210接收的输出电力Out来执行操作。图1的主系统130的组件可与图4的主系统130的组件相同。
PLP IC 210可以包括PLP控制器211、第一开关元件212、第二开关元件213、DC/DC转换器214和辅助电源215。在图2中，PLP IC 110被示出为与辅助电源120区分开。然而，如图12中所示，辅助电源215可以包括在PLP IC 210中。
图13是示出根据发明构思的一些示例实施例的包括存储装置的SSD系统1000的框图。
参照图13，SSD系统1000可以包括主机1100和SSD 1200。
SSD 1200可以通过信号连接器1211向主机1100发送信号和从主机1100接收信号，并且可以通过电力连接器1221接收电力。SSD 1200可以包括图1的存储装置100和图12的存储装置200中的至少一个。SSD 1200可以包括多个闪存组件1201至120m(NVM_1至NVM_m)(“m”是任何正整数)、SSD控制器1210和辅助电源1220。
多个闪存组件1201至120m可以用作SSD 1200的存储介质。非易失性存储器(诸如，PRAM、MRAM、电阻式RAM(RERAM)或FRAM以及闪存)可以用作SSD 1200。多个闪存组件1201至120m可以分别通过多个通道Ch1至Chm连接到SSD控制器1210。一个或多个闪存组件可以连接到一个通道。连接到一个通道的闪存可以连接到相同的数据总线。
SSD控制器1210可以通过信号连接器1211向主机1100发送信号SGL和从主机1100接收信号SGL。在此，信号SGL可以包括命令、地址或数据。SSD控制器1210可根据主机1100的命令将数据写入对应的闪存中或从对应的闪存读取数据。
辅助电源1220可以通过电力连接器1221连接到主机1100。辅助电源1220可以从主机1100接收电力PWR并且可以执行充电。另一方面，辅助电源1220可以位于SSD 1200之中或之外。例如，辅助电源1220可以设置在主板上，并且可以向SSD 1200提供辅助电力。辅助电源1220可以包括图1和图3的辅助电源120和图12的辅助电源215中的至少一个。
根据发明构思的SSD 1200可以在发生SPO时在过滤模式下操作，并且可以在满足第一条件和第二条件中的至少一个时在转储模式下操作。当SPO时间长于最大过滤时间时，可以满足第一条件，并且当辅助电源1220提供的内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平时，可以满足第二条件。因此，根据发明构思的SSD 1200可以防止不必要的电能消耗，因此SSD 1200的可靠性可以增加。
如在此所描述的，根据任何示例实施例的任何装置、系统、部件、块、模块、单元、控制器、处理器、电路、设备和/或其部分(包括但不限于存储装置100、PLP IC 110、辅助电源120、主系统130、PLP控制器111、第一开关元件112、第二开关元件113、DC/DC转换器114、电源管理集成电路(PMIC)131、控制器132、第一存储器133、第二存储器134、ADC 135、PLP控制器211、第一开关元件212、第二开关元件213、DC/DC转换器214、辅助电源215、SSD系统1000、主机1100、SSD 1200、多个闪存组件1201至120m、SSD控制器1210、辅助电源1220、其任何部分等的任何示例实施例)可以包括处理电路(诸如，包括逻辑电路的硬件；硬件/软件组合(诸如，执行软件的处理器)；或其组合)的一个或多个实例，可以包括在处理电路的一个或多个实例中，和/或可以由处理电路的一个或多个实例实现。例如，处理电路更具体地可以包括但不限于中央处理器(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、图形处理器(GPU)、应用处理器(AP)、数字信号处理器(DSP)、微计算机、现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑单元、微处理器、专用集成电路(ASIC)、神经网络处理器(NPU)、电子控制单元(ECU)、图像信号处理器(ISP)等。在一些实例实施例中，处理电路可包括：存储指令的程序的非暂时性计算机可读存储装置(例如，存储器)，例如固态驱动器(SSD)：以及处理器(例如，CPU)，被配置为执行指令的程序以实施由根据一些实例实施例中的任一者的任何装置、系统、部件、块、模块、单元、处理器、控制器、电路、设备和/或其部分中的一些或全部执行的功能性和/或方法，和/或其任何部分(例如，包括图5、图6、图7、图8、图9、图10、图12或其任何组合中所示的任何方法和/或操作的一些或全部操作)。
包括如在此所述的任何存储器的任何装置(包括但不限于存储装置100、主系统130、第一存储器133、第二存储器134、SSD系统1000、主机1100、SSD 1200、多个闪存组件1201至120m、其任何部分等的任何示例实施例)可以包括非暂时性计算机可读介质并且可以存储指令的程序和/或其他信息，和/或可以是非易失性存储器(诸如，闪存、相变随机存取存储器(PRAM)、磁阻RAM(MRAM)、电阻式RAM(ReRAM)或铁电RAM(FRAM))或者易失性存储器(诸如，静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)或同步DRAM(SDRAM))。
虽然已经参照发明构思的一些示例实施例具体示出和描述了发明构思，但是将理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (20)

1.一种存储装置，包括：
主系统；
断电保护集成电路，被配置为基于外部电力或内部电力向主系统提供输出电力；以及
辅助电源，被配置为向断电保护集成电路提供内部电力，
其中，主系统被配置为：基于输出电力进行操作，并且响应于确定满足第一条件和第二条件中的至少一个，在备份数据的转储模式下操作，
其中，断电保护集成电路被配置为：响应于发生突然断电SPO，基于内部电力向主系统提供输出电力，
其中，响应于确定：发生SPO使得基于内部电力将输出电力提供给主系统，并且SPO时间长于最大过滤时间，确定满足第一条件，并且
其中，响应于确定：发生SPO使得基于内部电力将输出电力提供给主系统，并且辅助电源提供的内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平，确定满足第二条件。
2.根据权利要求1所述的存储装置，其中，最大过滤时间基于将“通过从存储在辅助电源中的电能减去当主系统在转储模式下操作时消耗的电能而获得的电能”除以“当主系统操作时消耗的功率的最大值”来计算。
3.根据权利要求1所述的存储装置，其中，阈值电压的电压电平与通过从存储在辅助电源中的电能减去当主系统在转储模式下操作时消耗的电能而获得的电能成正比，并且与辅助电源的等效电容成反比。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的存储装置，其中，
断电保护集成电路包括：断电保护控制器，被配置为：
基于监测外部电力的电压电平来生成外部电力信号，以及
将外部电力信号发送到主系统，并且
主系统包括：控制器，被配置为：响应于基于外部电力信号确定发生SPO，生成控制断电保护控制器基于内部电力提供输出电力的电力模式信号。
5.根据权利要求4所述的存储装置，其中，断电保护集成电路还包括：
第一开关元件，连接到外部电力，并且被配置为响应于发生SPO而被断开；以及
第二开关元件，连接到内部电力，并且被配置为响应于发生SPO而被接通。
6.根据权利要求5所述的存储装置，其中，断电保护集成电路还包括：直流/直流转换器，连接在第二开关元件与辅助电源之间，并且被配置为将内部电力转换为具有恒定电压电平。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的存储装置，其中，辅助电源包括彼此并联连接的多个电容器。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的存储装置，其中，辅助电源被包括在断电保护集成电路中。
9.根据权利要求1至3中的任一项所述的存储装置，其中，辅助电源响应于未发生SPO而基于外部电力被充电。
10.根据权利要求1至3中的任一项所述的存储装置，其中，主系统还包括：模数转换器，被配置为监测内部电力的电压电平和输出电力的电压电平。
11.根据权利要求1至3中的任一项所述的存储装置，其中，
主系统包括：
第一存储器，包括动态随机存取存储器，以及
第二存储器，包括NAND闪存，并且
其中，主系统被配置为：响应于主系统在转储模式下操作，将存储在第一存储器中的数据备份到第二存储器。
12.一种操作包括辅助电源的存储装置的方法，所述方法包括：
基于监测外部电力的电压电平来确定是否发生突然断电SPO；
响应于确定发生SPO，在内部供电模式下操作，在内部供电模式下，基于存储在辅助电源中的电能来供应内部电力；以及
基于确定满足第一条件和第二条件中的至少一个，在备份数据的转储模式下操作，
其中，响应于确定SPO时间长于最大过滤时间，确定满足第一条件，并且
其中，响应于确定内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平，确定满足第二条件。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在内部供电模式下操作的步骤包括：基于内部电力，在发生SPO之后连续地执行正在执行的操作。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，在内部供电模式下操作的步骤包括：将内部电力转换为具有恒定电压电平。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：计算最大过滤时间，
其中，基于将“通过从存储在存储装置中的电能减去存储装置在转储模式下操作所消耗的电能而获得的电能”除以“当存储装置操作时消耗的功率的最大值”，来计算最大过滤时间。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：计算阈值电压的电压电平，
其中，阈值电压的电压电平与通过从存储在存储装置中的电能减去存储装置在转储模式下操作所消耗的电能而获得的电能成正比，并且与辅助电源的等效电容成反比。
17.根据权利要求12至16中的任一项所述的方法，其中，在内部供电模式下操作的步骤包括：
断开连接到外部电力的第一开关元件；以及
接通连接到辅助电源的第二开关元件。
18.一种操作包括主系统和辅助电源的存储装置的方法，所述方法包括：
基于使用断电保护集成电路而监测外部电力的电压电平，来生成外部电力信号；
响应于主系统基于外部电力信号确定发生突然断电SPO，生成控制断电保护集成电路基于存储在辅助电源中的电能向主系统供应内部电力的电力模式信号；
基于内部电力，紧接在发生SPO之后连续执行由主系统正在执行的操作；以及
响应于确定SPO时间长于最大过滤时间，使主系统从SPO时间等于最大过滤时间的时间备份数据。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：计算最大过滤时间，
其中，基于将“通过从存储在辅助电源中的电能减去主系统备份数据所消耗的电能而获得的电能”除以“当主系统操作时消耗的功率的最大值”，来计算最大过滤时间。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括：响应于确定内部电力的电压电平低于阈值电压的电压电平，使主系统从内部电力的电压电平与阈值电压的电压电平是相同的电压电平的时间备份数据。
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