CN210666686U - 一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，包括BMC、CPLD和硬盘所述电路还包括通信模块和电源转换模块，所述通信模块连接BMC和硬盘，所述电源转换模块连接所述主板电源P3V3_AUX和CPLD，所述电源转换模块和硬盘一一对应连接；所述通信模块用于BMC和多个硬盘进行通信，所述电源转换模块用于将主板电源P3V3_AUX转换为硬盘和通信模块的工作电源，所述电源转换模块用于硬盘短路保护和过流保护。本实用新型实施例电路在机器上电之后开机之前，不会存在P3V3_AUX漏电至硬盘的问题，I2C switch芯片和电源转换芯片自身可以实现对P3V3_AUX和硬盘供电电源的隔离；同时，在开机前，因为I2C switch芯片没有电源，故BMC不会通过I2C通道读取背板上的硬盘信息。
Description
技术领域
本实用新型涉及硬盘背板供电技术领域，具体涉及一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路。
背景技术
当前服务器应用中，对硬盘的需求逐渐增大，而服务器中主要是通过背板来连接硬盘。对于NVMe(NVME，Non-Volatile Memory express，非易失性内存主机控制器接口规范)硬盘来说，每个硬盘内部都有一组I2C信号连接至背板，服务器可以通过这一组I2C信号去读取硬盘内部的FRU(FRU，Field Replace Unit，现场可更换单元)，获取硬盘的资产信息等数据。在当前系统设计中，BMC是作为带外管理的核心，需要主板在上电不开机的情况下能够实现对整系统的带外管理，因此BMC控制的I2C总线的上拉电平均使用AUX电。对于背板来说，为了硬盘供电保护以及不关机更换硬盘，一般会在硬盘的供电之前添加EFUSE，起到供电开关保护的作用。
如图1所示，是现有的技术方案中的硬盘背板供电及I2C上拉供电方案，硬盘的供电是P3V3_NVMEx，在开机之前EFUSE是关闭的，因此P3V3_NVMEx是没有电的，而给到背板的I2C信号的上拉电平是P3V3_AUX，这个电是在开机之前就有的。
在硬盘内部，其供电和I2C信号的上拉是同一组power rail，在机器上电之后开机之前，会有P3V3_AUX漏电至P3V3_NVMEx，给板卡正常应用带来风险；此时主板的BMC对背板的I2C switch后的I2C通道进行数据读取，则switch后端信号电平一直为低，会导致BMC挂死。
实用新型内容
本实用新型实施例中提供了一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，以解决现有技术中开机前I2C switch后的I2C通道上拉电源漏电至硬盘电源端的问题和BMC挂死的问题。
本实用新型实施例公开了如下技术方案：
本实用新型提供了一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，包括BMC、CPLD和硬盘，BMC设置于主板上，CPLD和硬盘设置于背板上，所述电路还包括通信模块和电源转换模块，所述通信模块和电源转换模块设置于背板上，所述电源转换模块和硬盘为多个，所述通信模块连接BMC和硬盘，所述电源转换模块连接所述主板电源P3V3_AUX和CPLD，所述电源转换模块和硬盘一一对应连接；
所述通信模块用于BMC和多个硬盘进行通信，所述电源转换模块用于将主板电源P3V3_AUX转换为硬盘和通信模块的工作电源，所述电源转换模块用于硬盘短路保护和过流保护。
进一步地，所述电源转换模块包括电源转换芯片U59，U59的IN引脚连接主板电源P3V3_AUX和电容C367的一端,电容C367的另一端接地，U59的OUT引脚连接所述通信模块和硬盘，U59的OUT引脚为硬盘和通信模块的工作电源，U59的ILIM引脚通过电阻R353接地，U59的GND引脚接地，U59的EN引脚连接CPLD。
进一步地，所述通信模块包括I2C switch芯片U35，U35的RESET_L引脚通过电阻R11接地，U35的VSS引脚接地，U35的VDD引脚连接U59的OUT引脚，U35的VDD引脚通过电容C282和电容C283接地，U35的SDA引脚通过第一电阻连接硬盘的SDA信号，U35的SDA引脚通过第二电阻连接U59的OUT引脚，U35的SCL引脚通过第三电阻连接硬盘的SCL信号，U35的SCL引脚通过第四电阻连接U59的OUT引脚，U35的SDA引脚和SCL引脚有多个，U35的SDA引脚、SCL引脚和硬盘一一对应连接。
进一步地，所述I2C switch芯片的型号为PCA9548APW。
进一步地，所述电源转换芯片的型号为TPS2553DBVR。
进一步地，所述BMC的I2C信号通过第五电阻连接主板电源P3V3_AUX。
实用新型内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是实用新型所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1)本实用新型提供的NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，通过将I2C switch芯片的I2C信号使用电源转换芯片的输出电源进行上拉，保证给到I2C switch芯片和硬盘的供电均为电源转换芯片的输出电源。在机器上电之后开机之前，不会存在P3V3_AUX漏电至硬盘的问题，I2C switch芯片和电源转换芯片自身可以实现对P3V3_AUX和硬盘供电电源的隔离；同时，在开机前，因为I2C switch芯片没有电源，故BMC不会通过I2C通道读取背板上的硬盘信息。
2)本实用新型提供的NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，通过使用电源转换芯片，实现对硬盘供电的保护，在硬盘出现短路或者电流过大时及时通过电源转换芯片切断供电，保护系统安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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为本实用新型所述现有NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路的结构框图；
图2为本实用新型所述电路的结构框图；
图3为本实用新型实施例所述电源转换模块的原理图；
图4和图5为本实用新型实施例所述通信模块的原理图。
具体实施方式
为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。
如图2所示，为本实用新型电路结构框图，包括BMC(BMC，Baseboard ManagementController，基板管理控制器)、CPLD(CPLD，Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑阵列，用于管理服务器主板上下电时序和协助BMC进行其他管理工作)和硬盘，BMC设置于主板上，CPLD和硬盘设置于背板上，电路还包括通信模块和电源转换模块，通信模块和电源转换模块设置于背板上，电源转换模块和硬盘为多个，通信模块连接BMC和硬盘，电源转换模块连接主板电源P3V3_AUX和CPLD，电源转换模块和硬盘一一对应连接。
通信模块用于BMC和多个硬盘进行通信，电源转换模块用于将主板电源P3V3_AUX转换为硬盘和通信模块的工作电源，电源转换模块用于硬盘短路保护和过流保护。
如图3所示，为本实用新型实施例电源转换模块的原理图，电源转换模块包括电源转换芯片U59(型号为TPS2553DBVR)，U59的IN引脚连接主板电源P3V3_AUX和电容C367的一端,电容C367的另一端接地，U59的OUT引脚连接通信模块和硬盘，U59的OUT引脚为硬盘和通信模块的工作电源，U59的ILIM引脚通过电阻R353接地，U59的GND引脚接地，U59的EN引脚连接CPLD。
如图4、图5所示，为本实用新型实施例通信模块的原理图，通信模块包括I2Cswitch芯片U35(型号为PCA9548APW)，U35的RESET_L引脚通过电阻R11接地，U35的VSS引脚接地，U35的VDD引脚连接U59的OUT引脚，U35的VDD引脚通过电容C282和电容C283接地，U35的SDA引脚通过第一电阻连接硬盘的SDA信号，U35的SDA引脚通过第二电阻连接U59的OUT引脚，U35的SCL引脚通过第三电阻连接硬盘的SCL信号，U35的SCL引脚通过第四电阻连接U59的OUT引脚，U35的SDA引脚和SCL引脚有多个，U35的SDA引脚、SCL引脚和硬盘一一对应连接。
BMC的I2C信号通过第五电阻连接主板电源P3V3_AUX，BMC的I2C信号连接到I2Cswitch芯片的I2C信号输入端，并将I2C信号初始信号设置为高电平，并修改BMC脚本，使BMC在不开机状态下默认不读取背板上的I2C信息，当开机后，BMC接收到开机信号，再去读取背板上的I2C信息，从而避免了BMC挂死的风险。
本实用新型实施例电路的通信模块包括了多组I2C信号，每组的I2C信号都连接一个硬盘，各组的电源转换芯片给相对应硬盘和I2C信号供电。
本实用新型实施例电路的工作原理如下：
系统上电且未开机时，BMC默认不读取背板上硬盘的信息，背板上CPLD控制电源转换芯片的使能引脚无效，电源转换芯片不输出电源；
开机后，背板上CPLD控制电源转换芯片的使能引脚有效，此时电源转换芯片输出电源，I2C switch芯片和硬盘供电正常，BMC通过I2C switch芯片访问硬盘信息。
硬件上，将I2C switch芯片与NVME硬盘之间的I2C使用电源转换芯片的输出电源进行上拉，通过这个修改，可以保证给到硬盘的供电不存在漏电的问题，且I2C switch和电源转换芯片自身可以实现对芯片输入端和输出端电源的隔离。使用电源转换芯片也保证了NVME硬盘的供电是可控的，在硬盘出现短路或电流过大时及时通过电源转换芯片切断供电，保护系统安全。
从实际应用上，在不增加板卡设计成本的情况下，以最小的硬件线路改动避免了漏电的问题，同时辅以BMC固件的改动，避免了BMC挂死的风险。
以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，包括BMC、CPLD和硬盘，BMC设置于主板上，CPLD和硬盘设置于背板上，其特征在于，所述电路还包括通信模块和电源转换模块，所述通信模块和电源转换模块设置于背板上，所述电源转换模块和硬盘为多个，所述通信模块连接BMC和硬盘，所述电源转换模块连接所述主板电源P3V3_AUX和CPLD，所述电源转换模块和硬盘一一对应连接；
所述通信模块用于BMC和多个硬盘进行通信，所述电源转换模块用于将主板电源P3V3_AUX转换为硬盘和通信模块的工作电源，所述电源转换模块用于硬盘短路保护和过流保护。
2.根据权利要求1所述的一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，其特征在于，所述电源转换模块包括电源转换芯片U59，U59的IN引脚连接主板电源P3V3_AUX和电容C367的一端,电容C367的另一端接地，U59的OUT引脚连接所述通信模块和硬盘，U59的OUT引脚为硬盘和通信模块的工作电源，U59的ILIM引脚通过电阻R353接地，U59的GND引脚接地，U59的EN引脚连接CPLD。
3.根据权利要求1所述的一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，其特征在于，所述通信模块包括I2C switch芯片U35，U35的RESET_L引脚通过电阻R11接地，U35的VSS引脚接地，U35的VDD引脚连接U59的OUT引脚，U35的VDD引脚通过电容C282和电容C283接地，U35的SDA引脚通过第一电阻连接硬盘的SDA信号，U35的SDA引脚通过第二电阻连接U59的OUT引脚，U35的SCL引脚通过第三电阻连接硬盘的SCL信号，U35的SCL引脚通过第四电阻连接U59的OUT引脚，U35的SDA引脚和SCL引脚有多个，U35的SDA引脚、SCL引脚和硬盘一一对应连接。
4.根据权利要求2所述的一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，其特征在于，所述电源转换芯片的型号为TPS2553DBVR。
5.根据权利要求3所述的一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，其特征在于，所述I2C switch芯片的型号为PCA9548APW。
6.根据权利要求1所述的一种NVMe硬盘背板供电和I2C上拉供电电路，其特征在于，所述BMC的I2C信号通过第五电阻连接主板电源P3V3_AUX。
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