CN214623631U - 一种固态硬盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于固态硬盘领域，提供了一种固态硬盘，其包括主板以及设置于主板上的升压芯片、降压芯片、存储模块、缓存模块、储能模块、电压电量监测模块、温度监测模块与SSD控制器；升压芯片的输入端与外部电源以及SSD控制器连接，输出端连接降压芯片；储能模块与降压芯片并联，并与升压芯片的输出端连接；存储模块与缓存模块均与SSD控制器连接；电压电量监测模块的一端与储能模块连接，另一端与SSD控制器连接；温度监测模块的一端与储能模块连接，另一端与SSD控制器连接。本实用新型中，固态硬盘断电时储能模块可为其正常供电，避免数据丢失，通过监测储能模块与SSD控制器的使用参数，使得SSD控制器可根据参数控制储能模块工作，保证其使用寿命。

Description

一种固态硬盘

技术领域

本实用新型属于固态硬盘技术领域，尤其涉及一种固态硬盘。

背景技术

固态硬盘是常见的存储设备，一部分固态硬盘为了提高自身读写数据的性能，会在其内部加上易失性存储器，即内存芯片，将内存芯片做为缓存来临时存放数据。数据在缓存中整理好后再被写入到闪存(Flash，非易失性存储器)中，以完成对数据的写入。这样做的好处是，可以提高数据写入的平滑度，消除数据写入存在卡顿的现象。

但是，设置缓存的同时会带来一个问题，数据在写入固态硬盘时会有一部分放入到缓存中，然而，由于缓存是易失性存储器，一旦缓存断电，暂存于其内部的数据就会丢失，即存储在固态硬盘的内存中的数据会丢失。当固态硬盘在面对异常断电的情况时，数据的存储并不安全。

现有技术中，通过提供储能单元来在固态硬盘断电时为其供电，使得固态硬盘在断电时，固态硬盘的控制器仍能够依靠于储能单元提供的电量，完成数据从缓存到闪存的写入。但是，储能单元可能会存在如高温、漏电等影响自身工作甚至是使用寿命的异常情况，而如果储能单元出现故障，不但可能会影响固态硬盘对数据的读写，其使用寿命也可能会受到影响。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种固态硬盘，旨在解决因现有固态硬盘的储能单元的使用状态得不到有效监测，其工作状态无法被有效控制，影响固态硬盘的数据读写，甚至是影响储能单元与固态硬盘的使用寿命的技术问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种固态硬盘，其包括：

主板；以及

设置于所述主板上的升压芯片、降压芯片、存储模块、缓存模块、储能模块、电压电量监测模块、温度监测模块与SSD控制器；

所述存储模块与所述缓存模块均与所述SSD控制器连接；

所述升压芯片的输入端与外部电源以及SSD控制器连接，输出端连接所述降压芯片；

所述储能模块与所述降压芯片并联，并与所述升压芯片的输出端连接；

所述电压电量监测模块的一端与所述储能模块连接，另一端与所述SSD控制器连接；

所述温度监测模块的一端与所述储能模块连接，另一端与所述SSD控制器连接。

更进一步地，所述固态硬盘还包括设置于所述主板上的电源管理模块，所述电源管理模块的输入端与所述降压芯片的输出端连接，输出端与所述SSD控制器连接。

更进一步地，所述SSD控制器包括电压监测电路。

更进一步地，所述储能模块包括至少一个钽电容。

更进一步地，所述主板为PCB板。

更进一步地，所述SSD控制器采用PCIE接口、SATA接口或SAS接口。

更进一步地，所述电压电量监测模块为电压电流传感器。

更进一步地，所述温度监测模块为温度传感器。

本实用新型实施例的有益效果是，在固态硬盘正常用电时储能模块可存储一定的电量，当SSD控制器监测到固态硬盘断电时，储能模块可为固态硬盘正常供电，保障固态硬盘在发生掉电故障时，有足够的时间与电力支持将数据从缓存写入到闪存中，避免数据丢失，使得数据能够得到及时、有效地保护。另外，通过添加温度监测模块与电压电量监测模块，用以实时地监控SSD控制器的温度，以及储能模块的温度、电压、电量与漏电流等参数，使得SSD控制器可根据这些参数实时地调整自身的工作状态，以及控制储能模块的电压、电量和电流的充放电等，可有效地避免储能模块长时间的超负荷工作，延长储能模块以及固态硬盘的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型实施例的固态硬盘在数据交换时的示意图；

图2为本实用新型实施例的固态硬盘的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的固态硬盘的平面示意图；

图4为本实用新型实施例的固态硬盘的另一平面示意图；

图5为本实用新型实施例的固态硬盘的又一平面示意图；

图6为本实用新型实施例的升压芯片与降压芯片的电路图。

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。

现有技术中，通过提供储能单元来在固态硬盘断电时为其供电，使得固态硬盘在断电时，固态硬盘的控制器仍能够依靠于储能单元提供的电量，完成数据从缓存到闪存的写入。但是，储能单元可能会存在如高温、漏电等影响自身工作甚至是使用寿命的异常情况，而如果储能单元出现故障，不但可能会影响固态硬盘对数据的读写，其使用寿命也可能会受到影响。

本实用新型实施例中，在通过储能模块为固态硬盘断电时正常供电以保证数据正常写入的基础上，添加了温度监测模块与电压电量监测模块，用以实时地监控SSD控制器与储能模块的使用参数，使得SSD控制器可根据这些参数实时地调整自身与储能模块的工作状态，延长储能模块与固态硬盘的使用寿命。

实施例一

请参阅图1至图3，本实用新型的固态硬盘100包括主板10，以及设置于主板10上的升压芯片20、降压芯片30、储能模块40、电压电量监测模块50、温度监测模块60、SSD控制器70、存储模块80与缓存模块90。升压芯片20的输入端与外部电源以及SSD控制器70连接，输出端连接降压芯片30。存储模块80与缓存模块90均与SSD控制器70连接。储能模块40与降压芯片30并联，并与升压芯片20的输出端连接。电压电量监测模块50的一端与储能模块40连接，另一端与SSD控制器70连接。温度监测模块60的一端与储能模块40连接，另一端与SSD控制器70连接。

请结合图1与图2，本实用新型实施例的固态硬盘100中，在上位机与固态硬盘100的供电端(Vin)处加入储能模块40，该供电端处即升压芯片20与外部电源的连接处。当固态硬盘100正常工作时，可通过升压芯片20将电压升高，以便储能模块40存储更多的、额外的电量，再通过降压芯片30降低电压，以给SSD控制器70、电压电量监测模块50以及温度监测模块60等其他元器件正常供电。可以理解，升压芯片20与降压芯片30分别设有升压电路与降压电路，请参阅图6，其中VCC5I至VCC12部分为升压电路，VCC12至VCCS_I部分为降压电路。

同时，通过SSD控制器70的Vdet pin脚去监测升压芯片20的输入端处的电压，当监测到该输入端的电压降低到一定的值时，SSD控制器70即确定当前需要进行掉电保护的工作，此时，通知上位机停止数据的读写并换成储能模块40供电，以使固态硬盘100能够在储能模块40供电的时间段内，继续将数据从缓存(易失性存储器)写入到Flash(闪存，非易失性存储器)中，避免数据丢失，使得数据能够得到及时、有效地保护。

请参阅图3至图5，可以理解，存储模块80即闪存(FALSH)，为非易失性存储器，固态硬盘100在正常工作时，数据写入的顺序为上位机至缓存至存储模块80，实现数据的正常存储。

缓存模块90即缓存，为易失性存储器，在固态硬盘与上位机进行数据的读写时，缓存模块90在固态硬盘100中起到数据交换缓冲作用，当固态硬盘100进行的数据交换量较大时，缓存模块90可有效地提高固态硬盘100的数据读写效率。缓存模块90可以由1颗或2颗DRAM颗粒构成，根据对缓存数据的要求进行具体设置即可。

更进一步地，为实现SSD控制器70对升压芯片20的输入端处的电压监测，本实用新型实施例的SSD控制器70包括电压监测电路。

即，SSD控制器70可通过该电压监测电路实时地监测升压芯片20的输入端的电压，在监测到该输入端的电压变化超过预设范围时，SSD控制器70可在储能模块40的供电下将缓存的数据写入至闪存中，以保存固态硬盘100内的数据。

另外，由于储能模块40在存储电量时处于高压、高电流的状态下，高压与高电流的状态会导致储能模块40的温度升高，而储能模块40若是持续在较高的温度下，则会影响其使用寿命。

因此，考虑到储能模块40的寿命问题，本实用新型实施例通过进一步地添加温度监测模块60与电压电量监测模块50，不但可用于监测储能模块40的温度、电压、电量与漏电流等参数，还可实时地监控SSD控制器70的温度，使得SSD控制器70可根据这些参数实时地调整自身的工作状态，以及控制储能模块40的电压、电量和电流的充放电等，可有效地避免储能模块40因长时间的超负荷工作导致温度上升而影响使用寿命，延长储能模块40以及固态硬盘100的使用寿命。

实施例二

更进一步地，固态硬盘100还包括设置于主板10上的电源管理模块，电源管理模块的输入端与降压芯片30的输出端连接，输出端与SSD控制器70连接。

具体地，由于从外部电源输入固态硬盘100的电力被升压芯片20升压，而无法适用于固态硬盘100的其他元器件，因此，本实用新型实施例中，在降压芯片30将升压芯片20升压后输入的电力降压后，将电源管理模块与降压芯片30连接，电源管理模块可用于为SSD控制器70、电压电量监测模块50以及温度传感器模块等其他功能元器件准确、有序地供电，保证固态硬盘100的正常工作。

实施例三

更进一步地，储能模块40包括至少一个钽电容。

具体地，钽电容具有能够储藏较大电量并且进行充放电等性能，是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品，既可提升储能模块40的续航能力，延长固态硬盘100的工作时间，又能够减小对空间占用，提升结构小型化。

并且，钽电容在工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏，保证了自身的较长寿命，提升了储能模块40的可靠性。

值得注意的是，钽电容的数量可根据固态硬盘100在断电时需要额外供电的时间进行估算，在具体的实施例中具体设置即可。

实施例四

更进一步地，主板10为PCB板。

具体地，PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板为固态硬盘100的各功能元器件的支撑体，实现了各功能元器件之间的电气连接，简化了固态硬盘100的装配、焊接工作，提高了固态硬盘100的产品质量和可靠性。

实施例五

更进一步地，SSD控制器70可采用PCIE接口、SATA接口或SAS接口。

具体地，PCIE接口、SATA接口与SAS接口在固态硬盘100领域均为常用的数据接口，将以上接口应用至本实用新型实施例的SSD控制器70中，可提高本实用新型实施例的固态硬盘100的适用范围。

实施例六

更进一步地，电压电量监测模块50为电压电流传感器。

电压电流传感器具备较佳的电压电流监测能力，易于获取，成本较低。具体地，通过电压电流传感器实时地监测SSD控制器70与储能模块40的电压电流，进而可根据电压电流推算得到储能模块40的电量，便于对储能模块40进行有效的控制，保证固态硬盘100的正常工作。

实施例七

更进一步地，温度监测模块60为温度传感器。

温度传感器具备较佳的温度监测能力，易于获取，成本较低。具体地，温度传感器能够有效地监测SSD控制器70的温度与储能模块40的温度，保证固态硬盘100的正常工作。在其他实施例中，温度监测模块60也可以为其他具备温度监测能力的元器件，在此不做具体限制。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例一”、“实施例二”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上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 (8)

1.一种固态硬盘，其特征在于，包括：

主板；以及

设置于所述主板上的升压芯片、降压芯片、存储模块、缓存模块、储能模块、电压电量监测模块、温度监测模块与SSD控制器；

所述存储模块与所述缓存模块均与所述SSD控制器连接；

所述升压芯片的输入端与外部电源以及SSD控制器连接，输出端连接所述降压芯片；

所述储能模块与所述降压芯片并联，并与所述升压芯片的输出端连接；

所述电压电量监测模块的一端与所述储能模块连接，另一端与所述SSD控制器连接；

所述温度监测模块的一端与所述储能模块连接，另一端与所述SSD控制器连接。

2.如权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述固态硬盘还包括设置于所述主板上的电源管理模块，所述电源管理模块的输入端与所述降压芯片的输出端连接，输出端与所述SSD控制器连接。

3.如权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述SSD控制器包括电压监测电路。

4.如权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述储能模块包括至少一个钽电容。

5.如权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述主板为PCB板。

6.如权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述SSD控制器采用PCIE接口、SATA接口或SAS接口。

7.如权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述电压电量监测模块为电压电流传感器。

8.如权利要求1所述的固态硬盘，其特征在于，所述温度监测模块为温度传感器。

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