CN219476327U - 一种备电电容隔离装置、备电装置及固态硬盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种备电电容隔离装置、备电装置及固态硬盘，涉及固态硬盘领域，通过将全部备电电容进行分组，分成N个备电电容组，分别为每个备电电容组设置备电电容隔离子装置，其中备电电容隔离子装置包括可控开关模块、预充电模块及第一单向导通模块，在固态硬盘的供电电源上电时，该供电电源通过预充电模块为与之对应的备电电容组充电，若该备电电容组中存在至少一个备电电容出现短路故障时，那么该备电电容组的第一端的电压值就不会达到预设电压阈值，因此可控开关模块将处于关断状态，备电电源芯片与该备电电容组之间断开，这样仅仅会导致该备电电容组失去功能，并不会使整个备电装置失去功能，提升了备电装置的可靠性。

Description

一种备电电容隔离装置、备电装置及固态硬盘

技术领域

本实用新型涉及固态硬盘领域，特别是涉及一种备电电容隔离装置、备电装置及固态硬盘。

背景技术

现有技术中，对于固态硬盘的主流的备电方案是在固态硬盘的供电电源上电时，该供电电源除了为固态硬盘供电，还通过升压电路对全部并联在一起的备电电容进行充电，当该供电电源掉电的时候，充电完成的备电电容通过降压电路为固态硬盘供电，以确保存储数据能够被完整地保存，上述的升压电路与降压电路被集成封装在备电电源芯片中，升压电路的输出端与降压电路的输入端均与备电电源芯片的备电端连接，由备电电源芯片与备电电容共同组成备电装置。

但是，由于全部备电电容都并联在一起，当其中存在至少一个备电电容出现短路故障时，就会导致整个备电装置失去功能，进而可能造成存储数据丢失、固态硬盘的工作状态异常等非常严重的后果。

鉴于上述技术问题，寻求一种克服上述技术问题的装置是本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种备电电容隔离装置、备电装置及固态硬盘，若备电电容出现短路故障，在固态硬盘的供电电源上电后，该备电电容所在的备电电容组与备电电源芯片之间断开，这样仅仅会导致该备电电容组失去功能，并不会使整个备电装置失去功能，提升了备电装置的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种备电电容隔离装置，应用于固态硬盘的备电装置，所述备电装置包括备电电源芯片与备电电容，所述备电电容分成N个备电电容组，各所述备电电容组内的备电电容并联，N为不小于2的正整数，所述备电电容隔离装置包括N个与所述备电电容组一一对应的备电电容隔离子装置，该子装置包括：

可控开关模块，第一端与所述备电电源芯片的备电端连接，第二端与所述备电电容隔离子装置对应的备电电容组的第一端连接，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时导通，所述备电电容组的第二端接地；

预充电模块，输入端与所述供电电源连接，输出端分别与所述备电电容组的第一端以及所述可控开关模块第二端连接，用于在所述供电电源上电时导通，在所述供电电源掉电时关断；

第一单向导通模块，正向端分别与所述备电电容组的第一端、所述可控开关模块第二端以及所述预充电模块的输出端连接，反向端分别与所述可控开关模块的第一端以及所述备电端连接，用于在所述供电电源掉电后，正向端的电压与反向端的电压的电压差大于第一预设阈值时导通。

优选地，所述可控开关模块包括：

第一可控开关，第一端分别与所述备电端以及所述第一单向导通模块的反向端连接，第二端分别与所述备电电容组的第一端、所述第一单向导通模块的正向端以及所述预充电模块的输出端连接；

控制模块，与所述第一可控开关的控制端连接，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到所述预设电压阈值时控制所述第一可控开关导通。

优选地，在所述第一可控开关为P型场效应管时，所述控制模块包括：

第一电阻，第一端分别与所述备电端、所述P型场效应管的源极以及所述第一单向导通模块的反向端连接，第二端与所述P型场效应管的栅极连接；

第二电阻，第一端分别与所述第一电阻的第二端和所述P型场效应管的栅极连接；

第二可控开关，第一端与所述第二电阻的第二端连接，第二端接地；

控制子模块，输出端与所述第二可控开关的控制端连接，输入端分别与所述备电电容组的第一端、所述P型场效应管的漏极、所述预充电模块的输出端以及所述第一单向导通模块的正向端连接，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制所述第二可控开关导通，以便进而控制所述第一可控开关导通。

优选地，在所述第二可控开关为N型场效应管时，所述控制子模块包括：

第三电阻，第一端分别与所述备电电容组的第一端、所述P型场效应管的漏极、所述预充电模块的输出端以及所述第一单向导通模块的正向端连接，第二端与所述N型场效应管的栅极连接；

第四电阻，第一端分别与所述第三电阻的第二端以及所述N型场效应管的栅极连接，第二端接地，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制所述第二可控开关导通，以便进而控制所述第一可控开关导通。

优选地，所述第一单向导通模块为第一二极管，所述第一二极管的正极为所述第一单向导通模块的正向端，所述第一二极管的负极为所述第一单向导通模块的反向端。

优选地，所述预充电模块包括：

第五电阻，第一端与所述供电电源连接；

第二单向导通模块，正向端与所述第五电阻的第二端连接，反向端与所述备电电容组的第一端、所述第一可控开关的第二端以及所述第一单向导通模块的正向端连接，用于在所述供电电源上电时正向端的电压与反向端的电压的电压差大于第二预设阈值时导通。

优选地，所述第二单向导通模块为第二二极管，所述第二二极管的正极为所述第二单向导通模块的正向端，所述第二二极管的负极为所述第二单向导通模块的反向端。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种备电装置，包括备电电源芯片与备电电容，所述备电电容分成N个备电电容组，各所述备电电容组内的备电电容并联，N为不小于2的正整数，还包括如上任一项所述的备电电容隔离装置，所述备电电容隔离装置包括N个与所述备电电容组一一对应的备电电容隔离子装置，所述备电电容隔离子装置分别与所述备电电源芯片以及与之对应的所述备电电容组连接。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种固态硬盘，包括固态硬盘本体，还包括如上述的备电装置，所述固态硬盘本体与所述备电装置连接。

本实用新型提供的一种备电电容隔离装置，通过将全部备电电容进行分组，分成N个备电电容组，分别为每个备电电容组设置备电电容隔离子装置，其中备电电容隔离子装置包括可控开关模块、预充电模块及第一单向导通模块，在固态硬盘的供电电源上电时，该供电电源通过预充电模块为与之对应的备电电容组充电，若该备电电容组中存在至少一个备电电容出现短路故障时，那么该备电电容组的第一端的电压值就不会达到预设电压阈值，因此可控开关模块将处于关断状态，备电电源芯片与该备电电容组之间断开，这样仅仅会导致该备电电容组失去功能，并不会使整个备电装置失去功能，提升了备电装置的可靠性。

本实用新型还提供的一种备电装置及固态硬盘，具有与上述备电电容隔离装置相同的有益效果。

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，下面将对现有技术和实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型实施例提供的一种备电电容隔离装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种备电电容隔离装置的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种备电装置的结构图；

图4为本实用新型实施例提供的一种固态硬盘的结构图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种备电电容隔离装置、备电装置及固态硬盘，若备电电容出现短路故障，在固态硬盘的供电电源上电后，该备电电容所在的备电电容组与备电电源芯片之间断开，这样仅仅会导致该备电电容组失去功能，并不会使整个备电装置失去功能，提升了备电装置的可靠性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的一种备电电容隔离装置的结构图，备电电容隔离装置应用于固态硬盘的备电装置，备电装置包括备电电源芯片与备电电容，备电电容分成N个备电电容组，各备电电容组内的备电电容并联，N为不小于2的正整数，备电电容隔离装置包括N个与备电电容组一一对应的备电电容隔离子装置，该子装置包括：

可控开关模块11，第一端与备电电源芯片的备电端连接，第二端与备电电容隔离子装置对应的备电电容组的第一端连接，用于在固态硬盘的供电电源上电后且备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时导通，备电电容组的第二端接地；

预充电模块12，输入端与供电电源连接，输出端分别与备电电容组的第一端以及可控开关模块11第二端连接，用于在供电电源上电时导通，在供电电源掉电时关断；

第一单向导通模块13，正向端分别与备电电容组的第一端、可控开关模块11第二端以及预充电模块12的输出端连接，反向端分别与可控开关模块11的第一端以及备电端连接，用于在供电电源掉电后，正向端的电压与反向端的电压的电压差大于第一预设阈值时导通。

具体实施中，将备电电容分成N个备电电容组，其中N为不小于2的正整数，对于N的具体取值不作限定，可以根据实际需求合理设置，对于每个备电电容组中的备电电容的个数也不作限定，但要保证每个备电电容组中至少包括一个备电电容，例如可以将四个备电电容分为一组。

需要说明的是，在固态硬盘的供电电源上电时，首先通过预充电模块12对与该备电电容隔离子装置对应的备电电容组进行充电，若该备电电容组中不存在短路的备电电容，那么该备电电容组的第一端的电压逐渐上升，当该备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时可控开关模块11导通，这时供电电源依次通过备电电源芯片中的升压电路、可控开关模块11继续对该备电电容组进行充电，直到充满为止。在固态硬盘的供电电源掉电后，此时预充电模块12处于关断状态，第一单向导通模块13在正向端的电压与反向端的电压的电压差大于第一预设阈值时导通，该备电电容组中储存的电量依次通过第一单向导通模块13、备电电源芯片中的降压电路为固态硬盘供电。

其中，对于预设电压阈值的具体取值不作限定，根据实际情况合理设置，第一单向导通模块13可以为简单的二极管，或者其他具有单向导通功能的器件，在此不作限定，对于可控开关模块11以及预充电模块12的具体实现可见以下实施例。

本实施例所提供的一种备电电容隔离装置，通过将全部备电电容进行分组，分成N个备电电容组，分别为每个备电电容组设置备电电容隔离子装置，其中备电电容隔离子装置包括可控开关模块11、预充电模块12及第一单向导通模块13，在固态硬盘的供电电源上电时，该供电电源通过预充电模块12为与之对应的备电电容组充电，若该备电电容组中存在至少一个备电电容出现短路故障时，那么该备电电容组的第一端的电压值就不会达到预设电压阈值，因此可控开关模块11将处于关断状态，备电电源芯片与该备电电容组之间断开，这样仅仅会导致该备电电容组失去功能，并不会使整个备电装置失去功能，提升了备电装置的可靠性。

在上述实施例的基础上：

请参照图2，图2为本实用新型实施例提供的另一种备电电容隔离装置的结构图，图2以一个备电电容组由备电电容C1、备电电容C2、备电电容C3以及备电电容C4四个备电电容组成为例。

作为一种优选的实施例，可控开关模块包括：

第一可控开关Q1，第一端分别与备电端以及第一单向导通模块的反向端连接，第二端分别与备电电容组的第一端、第一单向导通模块的正向端以及预充电模块的输出端连接；

控制模块，与第一可控开关Q1的控制端连接，用于在固态硬盘的供电电源上电后且备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制第一可控开关Q1导通。

具体实施中，第一可控开关Q1可以为晶体三级管、金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)等器件，在此不作限定，在固态硬盘的供电电源上电后，控制模块根据备电电容组的第一端的电压值是否达到预设电压阈值来控制第一可控开关Q1是否导通，在备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时，也就是该备电电容组中的所有备电电容不存在短路故障，此时控制模块控制第一可控开关Q1导通，固态硬盘的供电电源依次通过备电电源芯片中的升压电路、第一可控开关Q1对该备电电容组进行充电，对于控制模块的具体实现可见以下实施例。

本实施例给出了可控开关模块的具体实现，通过控制模块实现对第一可控开关Q1的控制，在备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时，控制第一可控开关Q1导通，以实现对该备电电容组的升压充电，本实施例实现起来相对简单。

作为一种优选的实施例，在第一可控开关Q1为P型场效应管时，控制模块包括：

第一电阻R1，第一端分别与备电端、P型场效应管的源极以及第一单向导通模块的反向端连接，第二端与P型场效应管的栅极连接；

第二电阻R2，第一端分别与第一电阻R1的第二端和P型场效应管的栅极连接；

第二可控开关Q2，第一端与第二电阻R2的第二端连接，第二端接地；

控制子模块，输出端与第二可控开关Q2的控制端连接，输入端分别与备电电容组的第一端、P型场效应管的漏极、预充电模块的输出端以及第一单向导通模块的正向端连接，用于在固态硬盘的供电电源上电后且备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制第二可控开关Q2导通，以便进而控制第一可控开关Q1导通。

具体实施中，对于第二可控开关Q2的具体说明可见以上实施例，控制子模块用于控制第二可控开关Q2的导通与关断，在备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制第二可控开关Q2导通，进而通过第一电阻R1与第二电阻R2的分压关系为第一可控开关Q1提供开启电压，以便使得第一可控开关Q1导通。

当然其他可以实现控制第一可控开关Q1的导通与关断的电路均可以作为控制模块的具体实现，在此不作限定，对于控制子模块的具体实现可见以下实施例。

本实施例给出了控制模块的具体实现，通过控制子模块控制第二可控开关Q2的导通与关断，进而实现对第一可控开关Q1的导通与关断的控制，其中P型场效应管、第一电阻R1以及第二电阻R2均为常用器件，实现简单，成本低廉。

作为一种优选的实施例，在第二可控开关Q2为N型场效应管时，控制子模块包括：

第三电阻R3，第一端分别与备电电容组的第一端、P型场效应管的漏极、预充电模块的输出端以及第一单向导通模块的正向端连接，第二端与N型场效应管的栅极连接；

第四电阻R4，第一端分别与第三电阻R3的第二端以及N型场效应管的栅极连接，第二端接地，用于在固态硬盘的供电电源上电后且备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制第二可控开关Q2导通，以便进而控制第一可控开关Q1导通。

需要说明的是，其他可以实现控制第二可控开关Q2的导通与关断的电路均可以作为控制模子块的具体实现，在此不作限定，本实施例中通过第三电阻R3与第四电阻R4的分压关系，在备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时，N型场效应管的栅极达到开启电压，N型场效应管导通，进而导致第一可控开关Q1也就是P型场效应管导通，实际应用中，第三电阻R3与第四电阻R4的阻值的比例关系根据预设电压阈值以及所选用的N型场效应管的参数进行合理设置，当然第三电阻R3与第四电阻R4应当选择阻值较大的电阻。

本实施例给出了控制子模块的具体实现，结构简单。

作为一种优选的实施例，第一单向导通模块为第一二极管D1，第一二极管D1的正极为第一单向导通模块的正向端，第一二极管D1的负极为第一单向导通模块的反向端。

本实施例给出了第一单向导通模块的具体实现，二极管成本低廉，具有较高的可靠性。

作为一种优选的实施例，预充电模块包括：

第五电阻R5，第一端与供电电源连接；

第二单向导通模块，正向端与第五电阻R5的第二端连接，反向端与备电电容组的第一端、第一可控开关Q1的第二端以及第一单向导通模块的正向端连接，用于在供电电源上电时正向端的电压与反向端的电压的电压差大于第二预设阈值时导通。

需要说明的是，第五电阻R5与第二单向导通模块的相对位置不作限定，只要第五电阻R5与第二单向导通模块串联接到供电电源与备电电容组的第一端之间即可，第二单向导通模块的具体说明与第一单向导通模块类似，在此不再赘述。

本实施例给出了预充电模块的具体实现，当然不限于本实施例中实现方式，通过设置第二单向导通模块，电流只能从供电电源流向备电电容组，因此可以防止备电电容组充电完成后备电电容组的第一端的高压倒灌入供电电源中。

作为一种优选的实施例，第二单向导通模块为第二二极管D2，第二二极管D2的正极为第二单向导通模块的正向端，第二二极管D2的负极为第二单向导通模块的反向端。

本实施例的具体说明以及有益效果可见以上实施例，在此不再赘述。

请参照图3，图3为本实用新型实施例提供的一种备电装置的结构图，该备电装置包括备电电源芯片与备电电容，备电电容分成N个备电电容组，各备电电容组内的备电电容并联，N为不小于2的正整数，还包括如上述实施例中的备电电容隔离装置31，备电电容隔离装置包括N个与备电电容组一一对应的备电电容隔离子装置311，备电电容隔离子装置311分别与备电电源芯片以及与之对应的备电电容组连接。

请参照图4，图4为本实用新型实施例提供的一种固态硬盘的结构图，该固态硬盘包括固态硬盘本体41，还包括如上述实施例中的备电装置42，固态硬盘本体41与备电装置42连接。

由于备电装置以及固态硬盘部分的实施例与备电电容隔离装置部分的实施例相互对应，因此备电装置以及固态硬盘部分的实施例请参见备电电容隔离装置部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作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”或者其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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种备电电容隔离装置，其特征在于，应用于固态硬盘的备电装置，所述备电装置包括备电电源芯片与备电电容，所述备电电容分成N个备电电容组，各所述备电电容组内的备电电容并联，N为不小于2的正整数，所述备电电容隔离装置包括N个与所述备电电容组一一对应的备电电容隔离子装置，该子装置包括：

可控开关模块，第一端与所述备电电源芯片的备电端连接，第二端与所述备电电容隔离子装置对应的备电电容组的第一端连接，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时导通，所述备电电容组的第二端接地；

预充电模块，输入端与所述供电电源连接，输出端分别与所述备电电容组的第一端以及所述可控开关模块第二端连接，用于在所述供电电源上电时导通，在所述供电电源掉电时关断；

第一单向导通模块，正向端分别与所述备电电容组的第一端、所述可控开关模块第二端以及所述预充电模块的输出端连接，反向端分别与所述可控开关模块的第一端以及所述备电端连接，用于在所述供电电源掉电后，正向端的电压与反向端的电压的电压差大于第一预设阈值时导通。

2.如权利要求1所述的备电电容隔离装置，其特征在于，所述可控开关模块包括：

第一可控开关，第一端分别与所述备电端以及所述第一单向导通模块的反向端连接，第二端分别与所述备电电容组的第一端、所述第一单向导通模块的正向端以及所述预充电模块的输出端连接；

控制模块，与所述第一可控开关的控制端连接，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到所述预设电压阈值时控制所述第一可控开关导通。

3.如权利要求2所述的备电电容隔离装置，其特征在于，在所述第一可控开关为P型场效应管时，所述控制模块包括：

第一电阻，第一端分别与所述备电端、所述P型场效应管的源极以及所述第一单向导通模块的反向端连接，第二端与所述P型场效应管的栅极连接；

第二电阻，第一端分别与所述第一电阻的第二端和所述P型场效应管的栅极连接；

第二可控开关，第一端与所述第二电阻的第二端连接，第二端接地；

控制子模块，输出端与所述第二可控开关的控制端连接，输入端分别与所述备电电容组的第一端、所述P型场效应管的漏极、所述预充电模块的输出端以及所述第一单向导通模块的正向端连接，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制所述第二可控开关导通，以便进而控制所述第一可控开关导通。

4.如权利要求3所述的备电电容隔离装置，其特征在于，在所述第二可控开关为N型场效应管时，所述控制子模块包括：

第三电阻，第一端分别与所述备电电容组的第一端、所述P型场效应管的漏极、所述预充电模块的输出端以及所述第一单向导通模块的正向端连接，第二端与所述N型场效应管的栅极连接；

第四电阻，第一端分别与所述第三电阻的第二端以及所述N型场效应管的栅极连接，第二端接地，用于在所述固态硬盘的供电电源上电后且所述备电电容组的第一端的电压值达到预设电压阈值时控制所述第二可控开关导通，以便进而控制所述第一可控开关导通。

5.如权利要求1所述的备电电容隔离装置，其特征在于，所述第一单向导通模块为第一二极管，所述第一二极管的正极为所述第一单向导通模块的正向端，所述第一二极管的负极为所述第一单向导通模块的反向端。

6.如权利要求2至4任一项所述的备电电容隔离装置，其特征在于，所述预充电模块包括：

第五电阻，第一端与所述供电电源连接；

第二单向导通模块，正向端与所述第五电阻的第二端连接，反向端与所述备电电容组的第一端、所述第一可控开关的第二端以及所述第一单向导通模块的正向端连接，用于在所述供电电源上电时正向端的电压与反向端的电压的电压差大于第二预设阈值时导通。

7.如权利要求6所述的备电电容隔离装置，其特征在于，所述第二单向导通模块为第二二极管，所述第二二极管的正极为所述第二单向导通模块的正向端，所述第二二极管的负极为所述第二单向导通模块的反向端。

8.一种备电装置，其特征在于，包括备电电源芯片与备电电容，所述备电电容分成N个备电电容组，各所述备电电容组内的备电电容并联，N为不小于2的正整数，还包括如权利要求1至7任一项所述的备电电容隔离装置，所述备电电容隔离装置包括N个与所述备电电容组一一对应的备电电容隔离子装置，所述备电电容隔离子装置分别与所述备电电源芯片以及与之对应的所述备电电容组连接。

9.一种固态硬盘，其特征在于，包括固态硬盘本体，还包括如权利要求8所述的备电装置，所述固态硬盘本体与所述备电装置连接。