CN208384559U - 一种固态硬盘及其掉电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于固态硬盘的保护技术领域，提供一种固态硬盘的掉电保护电路及固态硬盘；所述掉电保护电路包括：掉电检测单元、充放电控制单元及掉电保护单元；通过掉电检测单元分别对控制单元的供电电压、存储单元的供电电压以及缓存单元的供电电压进行检测得到第一检测电压、第二检测电压以及第三检测电压，充放电控制单元根据各个检测电压确定固态硬盘中各个电路单元的掉电状态；若固态硬盘中的电路单元处于掉电状态，通过掉电保护单元分别对控制单元、存储单元以及缓存单元进行掉电保护；因此本实用新型中掉电保护电路分别对固态硬盘中不同的数据存储区域进行恰当的掉电保护，解决了传统技术中固态硬盘在异常掉电时数据易丢失的问题。

Description

一种固态硬盘及其掉电保护电路

技术领域

本实用新型属于固态硬盘的保护技术领域，尤其涉及一种固态硬盘的掉电保护电路及固态硬盘。

背景技术

固态硬盘在电子电路中作为常见的电子元器件，由于固态硬盘的体积小以及数据存储容量较大的特点，固态硬盘已经成为了移动终端中核心的数据存储设备；当用户使用移动终端的过程中，固态硬盘能够实时存储并更新用户数据，从而确保移动终端能够完成数据读取以及数据处理功能；而固态硬盘作为一种电子元器件，固态硬盘需要稳定的供电电源以保证其正常工作，若移动终端突然出现异常掉电事件，固态硬盘失去供电电源，那么固态硬盘极容易出现数据完全丢失的情况，因此异常掉电事件将会严重损害固态硬盘所存储数据的安全。

在实际应用过程中，固态硬盘出现掉电的原因具有多种多样，并且固态硬盘出现掉电的时间也是不确定的，为了防止固态硬盘在掉电过程中数据完全丢失的情况，传统技术中采用了掉电保护电路来确保固态硬盘在异常掉电时的数据安全；然而传统技术中的掉电保护电路至少存在以下问题：由于固态硬盘可划分为多个数据存储区域，而不同的数据存储区域中存储着不同类型的数据，传统的掉电保护电路仅仅将固态硬盘中不同数据存储区域作为一个整体存储模块，以实现对固态硬盘中的数据整体掉电保护，然而，实际上固态硬盘中不同的数据存储区域具有不同数据存储格式，而传统的掉电保护电路并没有区分固态硬盘中不同的数据存储区域，若对固态硬盘中不同的数据存储区域采用统一的掉电保护方式，将会导致固态硬盘中部分数据出现丢失的现象。

综上所述，传统技术中掉电保护电路无法对固态硬盘中的数据进行全面、准确地保护，导致固态硬盘在异常掉电时容易出现部分数据丢失的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种固态硬盘的掉电保护电路及固态硬盘，旨在解决传统的掉电保护电路对固态硬盘中不同的数据存储区域没有进行区分保护，进而导致固态硬盘在异常掉电时容易出现数据丢失的问题。

本实用新型第一方面提供一种固态硬盘的掉电保护电路，所述固态硬盘包括：控制单元、缓存单元以及存储单元，所述掉电保护电路包括：

被配置为检测所述控制单元的供电电压并输出第一检测电压、检测所述存储单元的供电电压并输出第二检测电压以及检测所述缓存单元的供电电压并输出第三检测电压的掉电检测单元；

与所述掉电检测单元连接，被配置为根据所述第一检测电压确定所述控制单元处于掉电状态则生成第一掉电保护信号，根据所述第二检测电压确定所述存储单元处于掉电状态则生成第二掉电保护信号，根据所述第三检测电压确定所述缓存单元处于掉电状态则生成第三掉电保护信号的充放电控制单元；

与所述充放电控制单元连接，被配置为根据所述第一掉电保护信号控制所述控制单元停止工作、根据所述第二掉电保护信号控制所述存储单元的用户数据写入NAND FLASH芯片以及根据所述第三掉电保护信号控制所述缓存单元的缓存数据写入所述NAND FLASH芯片的掉电保护单元。

在其中的一个实施例中，所述NAND FLASH芯片的型号为：HY27UF082G2B、K558G13ACM或者THGVN1G4D1E。

在其中的一个实施例中，所述掉电检测单元包括：电压检测芯片、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容；

其中，所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极以及所述第二电阻的第一端接所述固态硬盘，所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极、所述第一电阻的第一端、所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端以及所述第三电阻的第一端共接于所述电压检测芯片的电源输入管脚，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端共接于地，所述电压检测芯片的复位管脚接入复位信号，所述第二电阻的第二端和所述第四电容的第一端共接于所述电压检测芯片的电压检测管脚，所述第四电容的第二端接地，所述第一电阻的第二端接所述电压检测芯片的重置信号输入管脚，所述第三电容的第一端和所述电压检测芯片的接地管脚共接于地，所述第三电容的第二端接所述电压检测芯片的参考电压输入管脚，所述电压检测芯片的电压信号输出管脚和所述第三电阻的第二端共接于所述充放电控制单元，所述第四电阻的第一端接所述电压检测芯片的延时信号输入管脚，所述第四电阻的第二端接所述第五电容的第一端，所述第五电容的第二端接地。

在其中的一个实施例中，所述电压检测芯片的型号为：TL7733BCDG4、XC61CC或者LY61C33M。

在其中的一个实施例中，所述充放电控制单元包括：电压比较芯片、第五电阻以及第六电阻；

其中，所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端接所述掉电检测单元，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端共接于所述电压比较芯片的电压信号输入管脚，所述电压比较芯片的基准信号输入管脚和所述电压比较芯片的电源管脚共接于第一基准电源，所述电压比较芯片的接地管脚接地，所述电压比较芯片的电压信号输出管脚接所述掉电保护单元。

在其中的一个实施例中，所述电压比较芯片为SN74LVC1G126系列芯片。

在其中的一个实施例中，所述掉电保护单元包括掉电保护芯片，其中所述掉电保护芯片的型号为IRF7751TRPBF，所述掉电保护芯片的通讯管脚接所述充放电控制单元，所述掉电保护芯片的电源管脚接第二基准电源。

在其中的一个实施例中，还包括：

与所述掉电保护单元连接，被配置为根据所述第一掉电信号向所述控制单元提供应急电源、根据所述第二掉电保护信号向所述存储单元提供所述应急电源以及根据所述第三掉电保护信号向所述缓存单元提供所述应急电源的储能单元。

在其中的一个实施例中，所述储能单元包括多个并联的电容，其中所述电容的一端接所述掉电保护单元，所述电容的另一端接地。

本实用新型第二方面提供一种固态硬盘，包括如上所述的固态硬盘的掉电保护电路。

本实用新型相对于传统技术所取得有益技术效果为：当固态硬盘出现异常失电，根据固态硬盘中所存储数据的类型及其功能，分别对固态硬盘中三个不同数据存储区域：控制单元、存储单元以及缓存单元进行掉电保护，通过掉电检测单元对控制单元的供电电压进行检测并输出第一检测电压，充放电控制单元根据第一检测电压确定控制单元的掉电状态，通过掉电检测单元对存储单元的供电电压进行检测并输出第二检测电压，充放电控制单元根据第二检测电压确定存储单元处于掉电状态，通过掉电检测单元对缓存单元的供电电压进行检测并输出第三检测电压，充放电控制单元根据第三检测电压确定缓存单元处于掉电状态；当固态硬盘中的各个电路单元处于掉电状态时，掉电保护单元分别根据各个掉电保护信号对固态硬盘中的电路单元进行相应的掉电保护，以防止固态硬盘中的数据被丢失，提高用户的信息安全等级；从而在本实用新型中，当固态硬盘中的不同数据存储区域出现异常掉电时，掉电保护电路可针对固态硬盘中不同的数据存储区域分别进行相应的掉电保护，使固态硬盘在异常掉电时仍然能够完整地保存数据，掉电保护电路可根据每一个数据存储区域中数据的类型对固态硬盘进行更加准确、全面的掉电保护，避免固态硬盘在异常掉电时出现数据丢失的现象，进而极大地保护了固态硬盘中所存储数据的安全；有效地解决了传统技术中掉电保护电路在异常掉电时无法全面、准确地保存固态硬盘中数据，导致固态硬盘中的数据容易丢失的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种固态硬盘的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种固态硬盘的掉电保护电路的模块结构图；

图3是本实用新型实施例提供的一种掉电检测单元的电路结构图；

图4是本实用新型实施例提供的一种充放电控制单元的电路结构图；

图5是本实用新型实施例提供的一种掉电保护芯片的引脚结构图；

图6是本实用新型实施例提供的另一种固态硬盘的掉电保护电路的模块结构图；

图7是本实用新型实施例提供的一种储能单元的电路结构图；

图8是本实用新型实施例提供的一种固态硬盘的模块结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，根据传统技术中固态硬盘(Solid State Drive,SSD)的内部结构，固态硬盘是由固态电子存储介质组合而制成的硬盘，固态硬盘在移动终端中具有数据存储、数据分析以及数据更新等作用，因此固态硬盘的数据安全对于维持移动终端的稳定运行具有极为重要的意义；示例性的，图1示出了本实用新型实施例提供的固态硬盘的结构示意，如图1所示，根据固态硬盘中内部存储空间所实现的数据功能不同，将固态硬盘的内部存储空间可分为：控制单元100、缓存单元200以及存储单元300，其中，控制单元100用于实现数据的中转，并合理调配固态硬盘中各个数据存储区域上的数据容量，控制单元100与主机连接，控制单元100通过接收主机的操作指令，进而实现固态硬盘的数据读取功能，因此通过控制单元100可调整固态硬盘中的数据传输速率和方式；可选的，控制单元包括主控芯片，其中主控芯片为Toshiba RC100系列芯片，主控芯片在固态硬盘中能够实现数据处理和传输的功能；存储单元300用于实现用户数据的长期存储，在固态硬盘中，通过存储单元300可记忆性保留用户数据，使移动终端在重启时仍然能够读取固态硬盘中的用户数据，同时存储单元的内部结构也极大地影响着固态硬盘的数据存储容量；在传统技术中，存储单元为FLASH或者DRAM，以FALSH为例，FALSH本质上为一种长寿命的非易失性的存储器，外部的电子电路可反复读取FALSH中所存储的数据，并且可将用户数据快速写入FALSH中，以实现固态硬盘中大容量数据的实时更新，由于存储单元300的内部包括兼容性极好的微型集成电路，因此存储单元300可应用于不同层级的固态硬盘中，以发挥数据的高效存储能力；缓存单元200用于实现缓存数据的存储，当固态硬盘对移动终端中常用文件进行随机性读写时，由于固态硬盘内部的磨损机制或者存储单元300内部的存储空间有限，在固态硬盘对大容量数据进行整块写入的过程中，就会出现一些闪存颗粒或者碎片数据等，此时需要通过缓存单元200来接收这些缓存数据(即闪存颗粒或者碎片数据)以保留数据的完整性，进而通过缓存单元200可极大提高固态硬盘的数据读取进程，同时避免数据在读写过程中出现遗漏，缓存单元200可扩充固态硬盘的存储容量，提高移动终端的数据处理能力；可选的，该缓存单元200包括缓存芯片，其中缓存芯片的型号为IS61LV25616AL或者AL433B，通过缓存芯片即可实现数据的缓存功能。

综上所述，结合固态硬盘中的三个数据存储区域：控制单元100、缓存单元200以及存储单元300，当将这三个电路单元组成在一起时即形成了固态硬盘的整体形态，并且每一个电路单元在固态硬盘中实现了不同的数据处理和存储的功能；由于每一个电路单元的内部空间结构及其内部数据结构都不相同，那么当移动终端出现掉电事件时，固态硬盘中每一个数据存储区域中数据存储的形式和状态并不相同，而现有的掉电保护电路对固态硬盘中的所有数据存储区域采用统一的掉电保护方法，这会导致掉电保护电路对固态硬盘产生保护误差，产生误触发，同时由于传统技术无法兼顾所有数据存储区域内的相关数据，导致固态硬盘在异常掉电时出现数据丢失的问题，因此传统的掉电保护电路并无法全面地保护固态硬盘在应对掉电事件时的数据安全；基于以上问题，本实用新型公开一种固态硬盘的掉电保护电路，该掉电保护电路可区分固态硬盘中不同的数据存储区域，根据每一种数据存储区域的特性分别采用不同的掉电保护措施，进而防止固态硬盘在掉电事件中出现数据丢失的现象，提高固态硬盘中的数据安全。

图2示出了本实用新型实施例提供的固态硬盘的掉电保护电路10的模块结构，所述固态硬盘包括：控制单元100、缓存单元200以及存储单元300，其中固态硬盘中各个电路单元(包括：控制单元100、缓存单元200以及存储单元300)的功能及其内部结构可参考图1的实施例，此处将不再赘述，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，如图1所示，掉电保护电路10包括：掉电检测单元101、充放电控制单元102以及掉电保护单元103，其中，掉电检测单元101对控制单元100的供电电压进行检测得到第一检测电压V1，通过第一电测电压V1即可得到控制单元100中实际电源大小，并且掉电检测单元101检测存储单元300的供电电压并得到第二检测电压V2，掉电检测单元101检测缓存单元200的供电电压并得到第三检测电压V3，进而通过掉电检测单元101分别对控制单元100的供电电压、存储单元300的供电电压以及缓存单元200的供电电压进行精确检测，以分别得到第一检测电压V1、第二检测电压V2以及第三检测电压V3，通过这三个检测电压(包括第一检测电压V1、第二检测电压V2以及第三检测电压V3)即可准确得到固态硬盘中每一个电路单元的实际电压/电源情况，进而可判断出固态硬盘中每一个电路单元的实际运行情况；因此本实用新型实施例中，通过掉电检测单元101分别对固态硬盘中各个电路单元的供电电压进行精确检测，以输出多个检测电压，进而掉电检测单元101能够实时监控固态硬盘中各个电路单元的电压运行情况，提高了固态硬盘中的数据安全等级。

充放电控制单元102与掉电检测单元101连接，掉电检测单元101将第一检测电压V1、第二检测电压V2以及第三检测单元V3输出至充放电控制单元102，充放电控制单元102根据第一检测电压V1确定控制单元100处于掉电状态则生成第一掉电保护信号A1，充放电控制单元102根据第二检测电压V2确定存储单元300处于掉电状态则生成第二掉电保护信号A2，充放电控制单元102根据第三检测电压V3确定缓存单元200处于掉电状态则生成第三掉电保护信号A3；充放电控制单元102根据各个检测电压(包括：第一检测电压V1、第二检测电压V2以及第三检测电压V3)确定固态硬盘中各个电路单元处于掉电状态，并且当各个电路单元处于掉电状态时，充放电控制单元102分别生成并输出第一掉电保护信号A1、第二掉电保护信号A2以及第三掉电保护信号A3，通过各个掉电保护信号来驱动掉电保护电路10分别对固态硬盘中的各个电路单元采取掉电保护措施，以防止固态硬盘中的数据由于异常掉电而被丢失。

作为一种更为具体的实施方式，充放电控制单元102根据第一检测电压V1和第一预设阀值V4的差异幅值判断控制单元100是否处于掉电状态，并且当确定控制单元100处于掉电状态时生成第一掉电保护信号A1，充放电控制单元102根据第二检测电压V2和第二预设阀值V5的差异幅值判断存储单元300是否处于掉电状态，并且在确定存储单元300处于掉电状态时生成第二掉电保护信号A2，以及充放电控制单元102根据第三检测电压V3和第三预设阀值V6的差异幅值判断缓存单元200是否处于掉电状态，并且当确定缓存单元200处于掉电状态时生成第三掉电保护信号A3；需要说明的是，第一预设阀值V4、第二预设阀值V5以及第三预设阀值V6都为预先设定参数，通过这三个预设阀值可分别用于衡量固态硬盘中三个数据存储区域(包括：控制单元100、缓存单元200以及存储单元300)的额定工作电压，其中这三个预设阀值可以相同也可以不相同，例如，第一预设阀值V4为+4.0V，第二预设阀值V5为+3.0V，第三预设阀值为+1.35V；本领域技术人员可根据固态硬盘中每一个数据存储区域的数据结构和数据存储形态来预先设定每一个预设阀值的具体大小，进而准确地判断出控制单元100、存储单元300以及缓存单元200是否处于掉电状态。

进一步地，充放电控制单元102可根据固态硬盘中每一个数据存储区域的检测电压和每一个预设阀值的差异幅值来判断数据存储区域是否处于掉电状态，只有数据存储区域的检测电压与相对应的预设阀值的差值处于预设波动值以内，则确定数据存储区域处于正常的工作状态，其中预设波动值是指数据存储区域的检测电压与预设阀值之间所允许的误差；反之若数据存储区域的检测电压与预设阀值的差值超过预设波动值，此时充放电控制单元102可确定该数据存储区域处于掉电状态，当数据存储区域处于掉电状态时，固态硬盘中的数据极容易出现丢失的现象。

为了更好的说明充放电控制单元102的工作原理，下面以控制单元100为例，具体阐释充放电控制单元102对控制单元100是否处于掉电状态的判断过程，具体如下：

若通过掉电检测单元101对控制单元100的供电电压进行检测，并得到第一检测电压V1为+3.6V，第一预设阀值V4为+4.0V，并且第一预设波动值为0.5V，该第一预设波动值即为控制单元100的第一检测电压V1与第一预设阀值V4所允许的误差大小；此时第一检测电压V1和第一预设阀值V4的差异幅值V7＝V4-V1＝0.4V<0.5V，那么控制单元100的第一检测电压V1和第一预设阀值V4之间的差异幅值小于第一预设波动值，控制单元100的供电电源是处于正常幅值范围内，控制单元100处于额定的工作状态，因此充放电控制单元102凭此可确定控制单元100并未处于掉电状态。

若通过掉电检测单元101对控制单元100的供电电压进行检测，并得到第一检测电压V1为+3.4V，第一预设阀值V4为+4.0V，并且第一预设波动值为0.5V；此时第一检测电压V1和第一预设阀值V4的差异幅值V8＝V4-V1＝0.6>0.5V，此时控制单元100的第一检测电压V1和第一预设阀值V4的差异幅值大于第一预设波动值，则说明控制单元100的供电电压过低，控制单元100的供电电源处于异常的欠压状态，过低的电能并不能够维持控制单元100的正常工作，因此充放电控制单元102可确定控制单元100处于掉电状态，并且充放电控制单元102迅速生成第一掉电保护信号A1，通过第一掉电保护信号A1可立即驱动掉电保护电路10对控制单元100采取掉电保护措施，及时防止固态硬盘中的数据在掉电事件中被丢失。

根据上述实例，充放电控制单元102根据控制单元100的第一检测电压V1和第一预设阀值V4之间的差异幅值即可精确地判断出控制单元100是否处于掉电状态，若确定控制单元100处于掉电状态，充放电控制单元102生成第一掉电保护信号A1，通过第一掉电保护信号A1即可防止固态硬盘中的控制单元长期处于欠压运行状态；与此类似，充放电控制单元102对于存储单元300的掉电状态和缓存单元200的掉电状态的判断过程可参照上述实例；因此在本实用新型实施例中，掉电保护电路10将固态硬盘的内部电路结构划分为三个电路单元，根据每一个电路单元的检测电压可准确地判断出固态硬盘中每一个电路单元是否处于掉电状态，因此掉电保护电路10对固态硬盘中每一个数据存储区域进行单独地、精细化的掉电检测操作和掉电状态判断操作，降低了对于固态硬盘的掉电事件的判断误差，从而防止固态硬盘中各个数据存储区域在异常掉电时出现数据丢失的现象。

掉电保护单元103与充放电控制单元102连接，充放电控制单元102将第一掉电保护信号A1、第二掉电保护信号A2以及第三掉电保护信号A3传输至掉电保护单元103，掉电保护单元103根据第一掉电保护信号A1控制控制单元100停止工作，参照图1的实施例，由于控制单元100与主机连接，主机将操作指令传输至控制单元100，控制单元100根据操作指令使固态硬盘实现正常的数据存储和数据读取功能；若控制单元100处于掉电状态，此时移动终端中的数据极容易出现丢失的现象，为了防止固态硬盘中控制单元100长期处于欠压运行状态，掉电保护单元103根据第一掉电保护信号A1使控制单元100立即停止工作，控制单元100便不再接收主机操作指令，固态硬盘也不再读取用户的数据，移动终端处于运行停止的状态，进一步防止控制单元100在发生掉电事件时出现数据丢失的现象。

若存储单元300处于掉电状态时，那么存储单元300在失去外部供电电源时或者存储单元300的第一检测电压V1过低时，根据图1实施例中存储单元300所实现的数据存储功能，存储单元300将会由于掉电事件而丢失部分用户数据，此时掉电保护单元103根据第二掉电保护信号A2控制存储单元300的用户数据写入NAND FLASH芯片，通过NAND FALSH芯片对存储单元300中的用户数据进行更加安全的保护；若缓存单元200处于掉电状态时，根据上文所述内容，缓存单元200只能在正常供电状态下对缓存数据进行暂时性的存储和保留；因此当缓存单元200失去外部供电电源或者缓存单元200的第三检测电压V3过低，缓存单元200便无法再继续保存缓存数据，此时掉电保护单元103根据第三掉电保护信号A3控制缓存单元200的缓存数据写入NAND FLASH芯片，以实现对于缓存单元200中缓存数据的掉电保护，避免固态硬盘中的缓存数据在异常掉电时完全被丢失。

需要说明的是，NAND FLASH芯片为一种大容量的存储芯片，并且NAND FLASH芯片采用开放性的通讯接口标准，可同时支持同步和异步两种接口模式，信号传输延迟较短，数据的写入速度极快，具有更强的数据存储能力；因此当存储单元300或者缓存单元200出现掉电事件时，NAND FLASH芯片能够迅速地接入用户数据和缓存数据，以实现对于固态硬盘中数据的安全存储；并且由于NAND FALSH芯片功耗较低，其额定工作电压远远低于固态硬盘中各个电路单元(控制单元100、存储单元300以及缓存单元200)的工作电压；因此若固态硬盘所接入的电源幅值较低，存储单元300和缓存单元200都处于掉电状态，但是NANDFLASH芯片仍然能够在较低电源的条件下保持正常工作状态，进而NAND FALSH芯片能够实时存储用户数据和缓存数据；同时根据传统技术中NAND FLASH芯片的制造材料及其内部电路结构，NAND FALSH芯片具有“完全非易失性”的数据存储功能，即使NAND FALSH芯片完全失去供电电源，NAND FALSH芯片仍然能够保留其内部所存储的数据，以便在下一次重新得电后，固态硬盘能够重新读取NAND FALSH芯片中的数据，并且NAND FALSH芯片的数据记忆功能极强，外界技术人员能够及时地恢复NAND FALSH芯片中被误删除或者被丢失的数据，数据的安全等级较高；因此当存储单元300出现掉电事件或者缓存单元200出现掉电事件时，掉电保护单元103能够及时地将用户数据和缓存数据写入NAND FALSH芯片，通过NANDFALSH芯片对用户数据和缓存数据进行存储，进而防止固态硬盘在掉电事件时出现用户数据或者缓存数据被丢失的现象，极大地提高了固态硬盘中的数据安全。

在本实用新型实施例中，由于固态硬盘包括三个电路单元：控制单元100、缓存单元200以及存储单元300，由于每一个电路单元所存储的数据格式和数据功能并不相同，因此本实用新型实施例通过掉电检测单元101分别对控制单元100、存储单元300以及缓存单元200分别进行供电电压检测以得到检测电压，充放电控制单元102根据这三个电路单元的检测电压可确定每一个电路单元的掉电状态，并且当电路单元出现掉电事件时，充放电控制单元102将相应的掉电保护信号传输至掉电保护单元103；当掉电保护单元103接收到掉电保护信号后，掉电保护单元103根据每一个电路单元的数据存储功能和数据传输格式分别采取不同的掉电保护措施：控制控制单元100停止工作、控制存储单元300的用户数据写入NAND FLASH芯片以及控制缓存单元200的缓存数据写于NAND FLASH芯片；进而掉电保护单元103分别对固态硬盘中的不同数据存储区域采取最恰当的掉电保护措施，以对固态硬盘中所存储的数据进行精细化、全面化地保护，防止固态硬盘在异常掉电时出现数据丢失的现象，从而本实用新型实施例中掉电保护电路10极大地保护了固态硬盘中数据的安全，有效解决了传统技术中掉电保护电路对固体硬盘中不同数据存储区域采用统一的数据掉电保护措施，进而导致固态硬盘中数据容易丢失、用户信息的安全等级较低的问题。

作为一种可选的实施方式，所述NAND FLASH芯片的型号为：HY27UF082G2B、K558G13ACM或者THGVN1G4D1E。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实用新型实施例提供的掉电检测单元101的电路结构，如图3所示，掉电检测单元101包括：电压检测芯片U1、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4以及第五电容C5。

其中，第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极以及第二电阻R2的第一端接固态硬盘，具体的，第一二极管D1的阳极、第二二极管D2的阳极以及第二电阻R2的第一端为掉电检测单元101的电压信号输入端，掉电检测单元101的电压信号输入端同时与控制单元100、缓存单元200以及存储单元300连接；第一二极管D1的阴极、第二二极管D2的阴极、第一电阻R1的第一端、第一电容C1的第一端、第二电容C2的第一端以及第三电阻R3的第一端共接于电压检测芯片的电源输入管脚VCC，通过电源输入管脚VCC可向电压检测芯片U1提供稳定的电能，以驱动电压检测芯片U1能够处于正常的工作状态；第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端共接于地GND，电压检测芯片的复位管脚RESET接入复位信号，通过该复位信号使电压检测芯片U1执行复位操作；第二电阻R2的第二端和第四电容C4的第一端共接于电压检测芯片的电压检测管脚SENSE，该电压检测管脚SENSE用于接入固态硬盘中各个电路单元的供电电压；第四电容C4的第二端接地GND，第一电阻R1的第二端接电压检测芯片的重置信号输入管脚RESIN，通过重置信号输入管脚RESIN能够对电压检测芯片U1的功能进行设置；第三电容C3的第一端和电压检测芯片U1的接地管脚共接于地GND，第三电容C3的第二端接电压检测芯片的参考电压输入管脚REF，电压检测芯片的电压信号输出管脚RESETN和第三电阻R3的第二端共接于充放电控制单元102，第四电阻R4的第一端接电压检测芯片的延时信号输入管脚CT，通过延时信号输入管脚CT即可对电压检测芯片U1内部的信号传输延时时间进行设置；第四电阻R4的第二端接第五电容C5的第一端，第五电容C5的第二端接地GND。

在图3所示出的掉电检测单元101的电路结构中，电压检测芯片U1对电压具有检测分析的功能，通过掉电检测单元101的电压信号输入端接入固态硬盘中各个电路单元的供电电压时，电压检测芯片U1对各个电路单元的供电电压进行检测分析可准确得到相应的检测电压，例如电压检测芯片U1对控制单元100的供电电压进行检测分析后输出第一检测电压V1；电压检测芯片的电压信号输出管脚RESETN和第三电阻R3的第二端为掉电检测单元101的电压信号输出端，通过掉电检测单元101的电压信号输出端将三个检测电压(第一检测电压V1、第二检测电压V2以及第三检测电压V3)传输至充放电控制单元102；因此本实用新型实施例中掉电检测单元101具有即为较为简化的电路结构，实现了对于固态硬盘中各个电路单元的快速、准确检测，从而掉电保护电路10能够对固态硬盘中各个数据存储区域的掉电事件进行实时监控，避免了掉电事件的检测误差。

作为一种可选的实施方式，电压检测芯片U1的型号为：TL7733BCDG4、XC61CC或者LY61C33M。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实用新型实施例提供的充放电控制单元102的电路结构，如图4所示，充放电控制单元102包括：电压比较芯片U2、第五电阻R5以及第六电阻R6；其中，第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端接掉电检测单元101，第五电阻R5的第一端和第六电阻R6的第一端为充放电控制单元102的信号输入端，通过该信号输入端接入第一检测电压V1、第二检测电压V2以及第三检测电压V3；第五电阻R5的第二端和第六电阻R6的第二端共接于电压比较芯片的电压信号输入管脚A，电压比较芯片的基准信号输入管脚OE和电压比较芯片的电源管脚Vcc共接于第一基准电源VCC1，其中第一基准电源VCC1为预先设定，本领域技术人员可根据固态硬盘中每个数据存储区域的数据结构和数据存储形态来设定第一基准电源VCC1的幅值；电压比较芯片的接地管脚接地GND，电压比较芯片的电压信号输出管脚Y接掉电保护单元103。

根据上述充放电控制单元102的电路结构，电压比较芯片U2具有电压幅值比较、计算以及电压保护的功能，通过充放电控制单元102接入固态硬盘中各个电路单元的检测电压，进而电压比较芯片的电压信号输入管脚A接入各个检测电压(第一检测电压V1、第二检测电压V2以及第三检测电压V3)，电压比较芯片U2对各个检测电压和第一基准电源VCC1的比较计算后即可得到固态硬盘中各个电路单元的掉电状态，若固态硬盘中电路单元的检测电压与第一基准电压VCC1的差异幅值过大，则电压比较芯片U2确定该固态硬盘中电路单元处于掉电状态，此时电压比较芯片U2生成相应的掉电保护信号，并且通过电压比较芯片的电压信号输出管脚Y将所述掉电保护信号传输至掉电保护单元103，进而掉电保护单元103根据所述掉电保护信号对固态硬盘进行掉电保护，进而防止固态硬盘在发生掉电事件时出现数据丢失的现象；因此本实用新型实施例中充放电控制单元102能够根据固态硬盘中各个电路单元的检测电压实时地确定所述电路单元的掉电状态，准确率极高、操作简便；掉电保护电路10通过充放电控制单元102能够分别监控固态硬盘中各个数据存储区域的掉电状态，并且生成相应的掉电保护信号，以对各个数据存储区域采取掉电保护措施，从而极大地保护了固态硬盘中的数据安全。

作为一种可选的实施方式，电压比较芯片U2为SN74LVC1G126系列芯片。

作为一种可选的实施方式，掉电保护单元103包括掉电保护芯片U3，其中掉电保护芯片U3的型号为IRF7751TRPBF，示例性的，图5示出了本实用新型实施例提供的掉电保护芯片U3的引脚结构，如图5所示，掉电保护芯片U3的通讯管脚接充放电控制单元102，掉电保护芯片U3的电源管脚接第二基准电源VCC2，可选的，第二基准电源VCC2为+5V直流电源，通过第二基准电源VCC2可向掉电保护芯片U3提供稳定的电能；结合图5所示出的掉电保护芯片U3的引脚结构，掉电保护芯片U3的电源管脚包括：D1和D2，掉电保护芯片U3的通讯管脚包括：S1_1、S1_2、S2_1以及S2_2，通过掉电保护芯片U3的通讯管脚可接入第一掉电保护信号A1、第二掉电保护信号A2以及第三掉电保护信号A3，掉电保护芯片U3根据每一个掉电保护信号分别对固态硬盘中相应的数据存储区域采取掉电保护措施；比如掉电保护芯片U3根据第一掉电保护信号A1控制控制单元101停止工作，以防止固态硬盘在异常掉电时数据在读取过程中被丢失；因此，在图5中所示出的芯片引脚结构中，当固态硬盘中的各个电路单元出现掉电事件时，掉电保护单元103根据掉电保护信号分别固态硬盘中的用户数据和缓存数据进行存储保护，以保证在发生掉电事件时固态硬盘中的数据安全；同时掉电保护单元103具有较为极为简单的电路结构，进而降低了掉电保护电路10的制造成本，实现了对于固态硬盘中数据的准确和全面保护。

作为一种可选的实施方式，图6示出了本实用新型实施例提供的固态硬盘的掉电保护电路10的另一种模块结构，相比于图1中所示出的掉电保护电路10的电路结构；图6中所示出的掉电保护电路10还包括储能单元601，储能单元601与掉电保护单元103连接，储能单元601根据第一掉电信号A1向控制单元100提供应急电源、根据第二掉电保护信号A2向存储单元300提供应急电源以及根据第三掉电保护信号A3向缓存单元200提供应急电源，通过该应急电源可向固态硬盘中各个电路单元提供应急电能，以使固态硬盘能够保持正常的工作状态；具体的，当固态硬盘中的各个电路单元(控制单元100、存储单元300以及缓存单元200)出现掉电事件时，通过应急电源可维持固态硬盘中各个电路单元的数据存储和数据传输过程，从而避免固态硬盘在异常掉电时数据迅速丢失的现象，进一步提高了固态硬盘应对掉电事件的处理能力，保障了固态硬盘中数据的安全性能。

作为一种可选的实施方式，图7示出了本实用新型实施例提供的储能单元601的电路结构，如图7所示，储能单元601包括多个并联的电容CT，其中电容CT的一端接掉电保护单元103，用于接入第一掉电保护信号A1、第二掉电保护信号A2以及第三掉电保护信号A3，电容CT的另一端接地GND；由于电容具有存储电能的能力，因此通过储能单元601中的多个电容CT即可预存较大功率的电能，当固态硬盘中的电路单元出现掉电事件时，通过多个电容CT中所存储的电能即可使固态硬盘保持稳定的工作状态；并且在实际应用过程中，储能单元601中的电容CT的数量可依据实际需要进行调整，例如在掉电保护电路10中，储能单元601包括10个或者11个并联的电容CT，因此本实用新型实施例中储能单元601的兼容性极强，可扩展性较好，能够在异常掉电时向固态硬盘中的各个电路单元提供应急电源，以维持固态硬盘的正常数据读取和存储能力，极大地提高固态硬盘中用户的信息安全等级。

图8示出了本实用新型实施例提供的固态硬盘80的模块结构，如图8所示，固态硬盘80包括如上所述的固态硬盘的掉电保护电路10；参照图1至图7的实施例，掉电保护电路10能够对固态硬盘中的每一个电路单元单独进行供电电压检测，以生成相应的检测电压，并且掉电保护电路10根据所述检测电压分别确定固态硬盘中每一个电路单元的掉电状态，当固态硬盘中的电路单元处于掉电状态时，掉电保护电路10根据每一个电路单元所存储的数据格式和数据功能分别对每一个电路单元采取适当的掉电保护措施，以防止固态硬盘中的数据在发生掉电事件时被部分丢失或者完全丢失，保证固态硬盘中用户数据和缓存数据的完整性；因此本实用新型实施例中，固态硬盘80根据其内部数据存储区域所具有的存储特性，对不同的电路单元分别采用最适当的掉电保护措施，以对数据实现精细化、全面化的保护，从而本实用新型实施例中的固态硬盘80具有极高的数据安全等级，有效地解决了传统技术中固态硬盘在异常掉电时容易丢失，以及固态硬盘中用户的信息安全等级较低的问题。

需要说明的是,在本文中，诸如多次和多个之类的词语是指大于1的数量，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品或者结构所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或者“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固态硬盘的掉电保护电路，所述固态硬盘包括：控制单元、缓存单元以及存储单元，其特征在于，所述掉电保护电路包括：

被配置为检测所述控制单元的供电电压并输出第一检测电压、检测所述存储单元的供电电压并输出第二检测电压以及检测所述缓存单元的供电电压并输出第三检测电压的掉电检测单元；

与所述掉电检测单元连接，被配置为根据所述第一检测电压确定所述控制单元处于掉电状态则生成第一掉电保护信号，根据所述第二检测电压确定所述存储单元处于掉电状态则生成第二掉电保护信号，根据所述第三检测电压确定所述缓存单元处于掉电状态则生成第三掉电保护信号的充放电控制单元；

与所述充放电控制单元连接，被配置为根据所述第一掉电保护信号控制所述控制单元停止工作、根据所述第二掉电保护信号控制所述存储单元的用户数据写入NAND FLASH芯片以及根据所述第三掉电保护信号控制所述缓存单元的缓存数据写入所述NAND FLASH芯片的掉电保护单元。

2.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述NAND FLASH芯片的型号为：HY27UF082G2B、K558G13ACM或者THGVN1G4D1E。

3.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述掉电检测单元包括：电压检测芯片、第一二极管、第二二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容以及第五电容；

其中，所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极以及所述第二电阻的第一端接所述固态硬盘，所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极、所述第一电阻的第一端、所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端以及所述第三电阻的第一端共接于所述电压检测芯片的电源输入管脚，所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端共接于地，所述电压检测芯片的复位管脚接入复位信号，所述第二电阻的第二端和所述第四电容的第一端共接于所述电压检测芯片的电压检测管脚，所述第四电容的第二端接地，所述第一电阻的第二端接所述电压检测芯片的重置信号输入管脚，所述第三电容的第一端和所述电压检测芯片的接地管脚共接于地，所述第三电容的第二端接所述电压检测芯片的参考电压输入管脚，所述电压检测芯片的电压信号输出管脚和所述第三电阻的第二端共接于所述充放电控制单元，所述第四电阻的第一端接所述电压检测芯片的延时信号输入管脚，所述第四电阻的第二端接所述第五电容的第一端，所述第五电容的第二端接地。

4.根据权利要求3所述的掉电保护电路，其特征在于，所述电压检测芯片的型号为：TL7733BCDG4、XC61CC或者LY61C33M。

5.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述充放电控制单元包括：电压比较芯片、第五电阻以及第六电阻；

其中，所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端接所述掉电检测单元，所述第五电阻的第二端和所述第六电阻的第二端共接于所述电压比较芯片的电压信号输入管脚，所述电压比较芯片的基准信号输入管脚和所述电压比较芯片的电源管脚共接于第一基准电源，所述电压比较芯片的接地管脚接地，所述电压比较芯片的电压信号输出管脚接所述掉电保护单元。

6.根据权利要求5所述的掉电保护电路，其特征在于，所述电压比较芯片为SN74LVC1G126系列芯片。

7.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，所述掉电保护单元包括掉电保护芯片，其中所述掉电保护芯片的型号为IRF7751TRPBF，所述掉电保护芯片的通讯管脚接所述充放电控制单元，所述掉电保护芯片的电源管脚接第二基准电源。

8.根据权利要求1所述的掉电保护电路，其特征在于，还包括：

与所述掉电保护单元连接，被配置为根据所述第一掉电信号向所述控制单元提供应急电源、根据所述第二掉电保护信号向所述存储单元提供所述应急电源以及根据所述第三掉电保护信号向所述缓存单元提供所述应急电源的储能单元。

9.根据权利要求8所述的掉电保护电路，其特征在于，所述储能单元包括多个并联的电容，其中所述电容的一端接所述掉电保护单元，所述电容的另一端接地。

10.一种固态硬盘，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的固态硬盘的掉电保护电路。