JP2008129969A - 電源バックアップシステム及びこれを具えた電子機器 - Google Patents

電源バックアップシステム及びこれを具えた電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】信頼性が高く、低コストでバッテリをバックアップすることができる電源バックアップシステムの提供。
【解決手段】ACPIシステム100が、メモリモジュール130(メモリ)と、メモリに電力が供給されていることを示す電源確定信号および節電モードへの移行を指示する5Vのスタンバイ信号を出力する主電源110と、節電モードへの移行の指示がなされたことを示すS3制御信号を出力するACPIコントローラ150と、主電源110からメモリに供給される電力を節電モード時の低消費電力に切り替えるDUAL回路180と、メモリに向けて電力を供給可能な補助電源170と、主電源110からの電源確定信号およびACPIコントローラ150からのS3制御信号の出力状況を監視して補助電源170からの電力供給を制御可能なバッテリ制御部160とを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、主電源からの電力の供給が遮断された場合であっても補助電源からメモリに向けて電力が供給されるように構成された電源バックアップシステム及びこれを具えた電子機器に関する。
コンピュータ装置やその周辺機器等の電子機器における省電力に関する電源管理の規格として、ACPI(Advanced Configuration and Power Interface)と称されるものがある。本規格は、ハードウェア、OS、周辺機器のそれぞれに対して省電力に関するインターフェイスを決め、OSが電力管理を行う。具体的にはコンピュータ装置本体、周辺機器、ソフトウェアが連携し、相互に供給される電源をON/OFF制御する。また、このようなコンピュータ装置には、省電力のためハードウェア、OS等がスリープステート状態にサスペンドしている場合おいて、すなわち、メモリに作業内容が保存されている場合において、停電等によりデータ損失やシステム破壊が起きるのを防止するために、バッテリバックアップ回路(例えば、特許文献1:特許公開2003−180040号公報)が設けられている。
このようなバッテリバックアップ回路により、コンピュータ装置の稼働中に停電に備えて常時作業内容のパックアップが行われている。その一方で、パーソナルコンピュータ(PC)といった小型のコンピュータ装置においては、バッテリバックアップ回路に相当するものを持たないものが多い。
2003−180040号公報
ところで、上記のようなバッテリバックアップ回路を有するコンピュータ装置においては、スリープステート状態にサスペンドしている(省電力状態)か否かに係わらず常時作業内容のパックアップを行わせるため、大型で大容量のバッテリや複雑な外部回路が必要となり、バッテリバックアップシステムの低コスト化および小型化が難しかった。また、PCのようなバッテリバックアップ回路を持たないような装置においては、省電力状態(メモリに作業内容を保存)において停電等不慮の事故の発生により外部からの電源の供給が遮断された場合、メモリ内の作業内容を保存することができなかった。このため、停電の前の状態に正常に復帰させることができず、メモリで作業中であったファイルが破壊される可能性があった。
以上のような課題に鑑みて、本発明は、停電等による外部からの電源の供給の遮断があっても、低コストでメモリの作業内容をバックアップすることができる電源バックアップシステム及びこれを具えた電子機器を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために本発明に係る電源バックアップシステムは、作業内容を記憶するメモリ(例えば、実施形態におけるメモリモジュール130)と、メモリに電力が供給されていることを示す電力供給信号および通常モードから節電モードへの移行を指示する節電モード信号を出力する主電源と、節電モード信号を受けて節電モードへの移行の指示がなされたことを示す節電制御信号を出力する節電モード制御手段(例えば、実施形態におけるACPIコントローラ150)と、節電制御信号を受けて主電源からメモリに供給される電力を通常モード時の高消費電力から節電モード時の低消費電力に切り替える電力切替手段(例えば、実施形態におけるDUAL回路180)と、メモリに向けて電力を供給可能な補助電源と、主電源からの電力供給信号および節電モード制御手段からの節電制御信号の出力状況を監視して補助電源からの電力供給を制御可能な電源制御手段(例えば、実施形態におけるバッテリ制御部160)とを有し、節電モードに移行している状態で主電源から電源制御手段に向けた電力供給信号が遮断された場合に、電源制御手段により補助電源からメモリに電力が供給される制御がなされる。
また、上記構成の電源バックアップシステムにおいて、補助電源からメモリに電力が供給されている状態で主電源から電源制御手段に向けた電力供給信号が復帰した場合に、節電モード制御手段が電力切替手段および電源制御手段への節電制御信号の出力を停止することにより電力切替手段が主電源からメモリに供給される電力を通常モード時の高消費電力に切り替えた上で、電源制御手段が補助電源からメモリに向けた電力の供給を停止させる。
一方、前記課題を解決するために本発明に係る電源バックアップシステムは、作業内容を記憶するメモリ(例えば、実施形態におけるメモリモジュール130)と、メモリに電力が供給されていることを示す電力供給信号および通常モードから節電モードへの移行を指示する節電モード信号を出力する主電源と、節電モード信号を受けて節電モードへの移行の指示がなされたことを示す節電制御信号を出力する節電モード制御手段(例えば、実施形態におけるACPIコントローラ150)と、節電制御信号を受けて主電源からメモリに供給される電力を通常モード時の高消費電力から節電モード時の低消費電力に切り替える電力切替手段(例えば、実施形態におけるDUAL回路180)と、メモリに向けて電力を供給可能な補助電源と、主電源からの電力供給信号および節電モード制御手段からの節電制御信号の出力状況を監視して補助電源からの電力供給を制御可能な電源制御手段(例えば、実施形態におけるバッテリ制御部160)と、節電モード制御手段に向けて割込信号を送信する割込信号送信手段(例えば、実施形態におけるSMIハンドラ190)を有し、通常モードの状態で主電源から電源制御手段に向けた電力供給信号が遮断された場合に、電源制御手段が補助電源からメモリに電力が供給されるように制御した後に、電源制御手段から電力供給の遮断の通知を受けた割込信号送信手段が割込信号を節電モード制御手段に送信することにより、節電モード制御手段が節電制御信号を電力切替手段に出力して電力切替手段が通常モードから節電モードに切り替える。
また、上記構成の電源バックアップシステムにおいて、主電源から電源制御手段に向けた電力供給信号が復帰した場合に、電力切替手段により節電モードから通常モードに切り替えられるのが好ましい。
さらに、前記課題を解決するために本発明に係る電子機器は、請求項1から5のいずれかに記載の電源バックアップシステムを具備する。
また、上記構成の電子機器において、当該機器がディスクアレイ装置であるのが好ましい。
本発明の電源バックアップシステムによれば、低消費電力の節電モードに移行している状態で停電等でメモリへの電力供給が遮断された場合であっても、補助電源の方からメモリに電力が供給される制御がなされることで、メモリに保持された作業内容を補助電源でバックアップできる。このため、節電モードに移行することでスリープステート状態にシステムがサスペンドしていてもメモリに保持された作業内容が損失されることはなく、バックアップシステムの信頼性を向上させることが可能である。ここで、システムを構成する補助電源は小型小容量で低コストなバッテリでよい。これは、システムが節電モードに移行している状態であるので、補助電源がメモリに保持された作業内容をバックアップするだけの電力を確保すればよいためである。このため、システムを構成するパックアップ回路の他に大容量の電源や複雑な外部回路を構成しなくても、低コストにバックアップシステムを実現することが可能である。
また、主電源からの電力の供給が復帰した場合には、主電源からメモリに供給される電力を通常モード時の高消費電力に切り替えた上で、補助電源からメモリに向けた電力の供給を停止させるように構成されている。このように、補助電源からの電力の供給が停止した時点で通常モードに切り替わっているため、主電源からの電力の供給が復帰した場合に通常モードの状態でメモリの動作を再開できることができる。
さらに、本発明の電源バックアップシステムによれば、通常モードの状態で停電等により電力の供給が遮断された場合には、補助電源からメモリに電力が供給されるようにした後に通常モードから節電モードに切り替えられるため、停電等による電力供給の遮断の時点から節電モードに切り替わるまでのメモリの動作が保証される。このため、システム稼働中の電源事故によるデータ損失やシステム破壊を防止できる。そして、主電源からの電力供給信号が復帰するのとともに自動的に再び通常モードに切り替わるため、電力供給が復帰するのとともにメモリの動作を再開させることが可能である。
また、本発明の電源バックアップシステムは、様々な電子機器に適用することができるが、特に上位装置との入出力データを多く格納し性能と信頼性の双方が求められるディスクアレイ装置に好適に用いることができる。
以下、本発明に係るACPIシステムの好ましい実施形態について図1および図2を参照しながら説明する。ACPIシステムは、メモリモジュールに作業状態が保存されている省電力状態である、いわゆるスリープステートS3に対応している。本システムは、例えばディスクアレイ装置といった電子機器のメモリバックアップ回路に適用可能であるが、ディスクアレイ装置に限らず他のストレージシステムやコンピュータなど、様々な電子機器に適用することができる。
ここではまず、本発明の第1の実施の形態について説明する。図1に示すように、ACPIシステム100は、主電源110、メモリVR回路120(安定化電源回路)、メモリモジュール130、ACPIコントローラ150、バッテリ制御部160、補助電源170、DUAL回路180のほか、ショットキーバリアダイオード162を有して構成される。メモリVR回路120は、電流安定化および整流用のコイルやコンデンサを有している。主電源110等は信号ラインを介して電気的に接続され、信号ラインの一部が接地されている。
主電源110は、ACPIコントローラ150からAC−ONの状態(ACPIシステム100に外部から電力が供給されている状態)では、信号ライン114を介した5Vのスタンバイ信号(節電モード信号)をACPIコントローラ150やバッテリ制御部160に向けて出力する。また、主電源110は、ACPIコントローラ150から信号ライン152を介したDC−ON信号が入力されると、DUAL回路180に向けた信号ライン111を介した5Vの電源信号の出力を開始する。そして、この5Vの電源信号の出力が安定した後に、主電源110はバッテリ制御部160に向けた信号ライン113を介した電源確定信号(電力供給信号)を有効にする。この電源確定信号は、主電源110からメモリモジュール130に電力を供給するために主電源110から5Vの電源信号が出力されていることを示す。ACPIコントローラ150からDC−ON信号が出力されていない状態では、主電源110は、この電源確定信号を無効にした後にDUAL回路180に向けた5Vの電源信号の出力を停止する。さらに、主電源110は、ACPIシステム100がスリープステートS3状態にサスペンドした場合は、バッテリ制御部160に向けた電源確定信号を無効にする。
DUAL回路180は、ACPIコントローラ150から出力される信号ライン153を介したスリープステート制御信号(以下、「S3制御信号」と称する)で制御されて、主電源110からメモリVR回路120に向けて出力される信号を、信号ライン111を介した5Vの電源信号と信号ライン112を介した5Vのスタンバイ(サスペンド)信号とに切り替える。具体的には、S3制御信号が無効である場合には、DUAL回路180は主電源110から信号ライン111を介して供給される5Vの電源信号をメモリVR回路120に向けて出力する。一方、S3制御信号が有効、すなわちシステムがサスペンド状態である場合には、DUAL回路180は主電源110から信号ライン112を介して供給される5Vのスタンバイ信号をメモリVR回路120に対して出力する。
メモリVR回路120は電源ライン140を介してDUAL回路180に繋がり、さらに、メモリモジュール130は電源ライン141を介してメモリVR回路120に繋がっている。
ACPIコントローラ150は、ACPIシステム100のサスペンド状態においては、5VのDUAL回路180とバッテリ制御部160とを制御するためのS3制御信号を、信号ライン153および信号ライン151を介して各々に出力する。一方、ACPIシステム100がサスペンド状態から復帰すると、このS3制御信号を無効にする。また、信号ライン152を介したDC−ON信号を主電源110に向けて供給およびその遮断をすることで、主電源110のDC−ON信号をON/OFF制御する。
バッテリ制御部160には、バッテリ制御用の入力信号として、信号ライン151を介したACPIコントローラ150からのS3制御信号と、信号ライン113を介した主電源110からの電源確定信号とが入力される。バッテリ制御部160は、補助電源170とバッテリ入力ライン163を介して接続されている。バッテリ制御部160と電源ライン141とは、ショットキーバリアダイオード162を介してバッテリ出力ライン161により接続されている。バッテリ制御部160は、電源確定信号の無効とS3制御信号の有効とを開始条件として、補助電源170からバッテリ入力ライン163およびバッテリ出力ライン161を介したメモリモジュール130への電力の供給を開始する。
ACPIコントローラ150およびバッテリ制御部160は、それらの駆動電源として信号ライン114を介した5Vのスタンバイ信号が用いられる。また、ACPIコントローラ150およびバッテリ制御部160は、停電等の事態によりACPIコントローラ150に向けた5Vのスタンバイ信号が停止した場合でも、補助電源170により各々信号ライン164、信号ライン163を介してそれらの動作状態がバックアップされる。
次に、以上のように構成されたACPIシステム100の動作について説明する。
スリープステートS0の状態、すなわちフル稼働状態(CPUも稼働)では、主電源110は電源確定信号113を有効にし、ACPIコントローラ150はS3制御信号を無効にしている。この場合、DUAL回路180は5Vの電源信号111をメモリVR回路120に対して出力し、メモリモジュール130に向けて電力の供給を行う。
ACPIシステム100は、スリープステートS3へのサスペンドが開始されると、その時点での作業内容であるコンテキスト情報をメモリモジュール130に待避させる。ACPIコントローラ150は、コンテキスト情報のメモリモジュール130への待避が完了すると、S3制御信号を有効にしてDC−ONを無効にする。DUAL回路180は、S3制御信号の有効を認識すると、主電源110からのメモリVR回路120への信号を5Vのスタンバイ信号に切り替える。主電源110はDC−ON信号の無効を認識すると、電源確定信号を無効にしてDC−ON信号をOFFにする。このとき、ACPIコントローラ150は、それに装備されている内部タイマーによりDC−ON信号を無効にするのよりも100μ秒だけ早くS3制御信号を有効にできる。このため、主電源110からの電力の供給を途絶えさせる時間を与えずに、補助電源170からメモリモジュール130に向けて電力を供給することが可能である。
バッテリ制御部160は、補助電源170からの電力の供給が開始されると、これ以降は電源確定信号が有効になるまで補助電源170からメモリモジュール130に向けた電力の供給を継続させる。この場合、S3制御信号の状態は補助電源170からの出力の継続に影響を及ぼさない。また、停電等によってACがOFFされない限り5Vのスタンバイ信号112の出力が行われるので、外部からメモリモジュール130に向けて電力が供給されるため、補助電源170の消費電流は0Aとなる。
ACPIシステム100が、スリープステートS3にサスペンドしている状態で停電等によりAC−OFFとなった場合、主電源110からの5Vのスタンバイ信号が出力されなくなる。この場合、メモリVR回路120からメモリモジュール130への電力供給が停止してしまうが、補助電源170からメモリモジュール130への電力供給は継続されるので、メモリモジュール130内のコンテキスト情報は保持される。
そして、電源復帰後、AC−LINK機能もしくはDCスイッチ等によりDC−ONが実行された場合、ACPIコントローラ150はDC−ON信号を有効にして、またS3制御信号151を無効にする。主電源110はDC−ON信号の有効を認識すると5Vの電源信号の出力を開始して、5Vの電源信号の出力が安定した後にバッテリ制御部160に向けた電源確定信号を有効にする。ACPIシステム100は、電源確定信号の有効を認識すると、スリープステートS0(フル稼働状態)への復帰を開始する。バッテリ制御部160は電源確定信号の有効を認識すると、補助電源170からバッテリ出力ライン161への出力を停止する。この時点でメモリVR回路120からメモリモジュール130への出力も開始されているので、メモリモジュール130内のコンテキスト情報は保持されており、正常にサスペンド以前の状態にACPIシステム100が復帰する。
次に、本発明に係るシステムの第2の実施の形態について、上記実施例1とは異なる部分を中心に、図2を用いて説明する。
本実施例におけるシステム100´も、上記の実施例1と同様に、主電源110、メモリVR回路120、メモリモジュール130、ACPIコントローラ150、バッテリ制御部160、補助電源170、DUAL回路180等を有して構成されているが、その上で、SMI(System Management Interrupt)ハンドラ190を有して構成されており、いくつかの信号ラインの接続構成が実施例1とは相違する。
図2に示すように、バッテリ制御部160は、バッテリ出力ライン161´を介してDUAL回路180とメモリVR回路120との間の電源ライン140に接続されている。バッテリ出力ライン161´上には、ショットキーバリアダイオード162が設けられている。また、SMIハンドラ190が、信号ライン191を介してACPIコントローラ150に接続され、信号ライン192を介してバッテリ制御部160に接続されている。
このようなシステム100´の構成の下、システム100´がスリープステートS0(フル稼働状態)で稼働中に、停電等により突然AC−OFFが発生した場合のシステム100´の動作について説明する。停電が発生した場合、主電源110からの信号ライン113を介した電源確定信号の無効をバッテリ制御部160が認識した時点で、バッテリ入力ライン163を介した補助電源170からの信号入力を受けたバッテリ制御部160は、バッテリ出力ライン161´への信号の出力を開始する。バッテリ出力ライン161に出力された信号は、電源ライン140を介してメモリVR回路120に送られ、さらに電源ライン141を通ってメモリモジュール130に供給される。このため、停電等により主電源110の出力は停止するが、システム100´はスリープステートS0の状態を維持する。
バッテリ制御部160は、バッテリ出力ライン161への信号の出力を開始すると、信号ライン192を介してSMIハンドラ190に向けてSMIを通知する。これを受けたSMIハンドラ190は、信号ライン191を介してACPIコントローラ150にスリープステートS3へのサスペンドを要求する。ACPIコントローラ150は、スリープステートS3へのサスペンドの要求を認識すると、バッテリ制御部160に向けたS3制御信号を有効にしてコンテキスト情報をメモリモジュール130に待避させた後、スリープステートS3へのサスペンドを開始させる。スリープステートS3へのサスペンドの開始後、システム100´は電源復帰時に正常にサスペンド以前の状態に復帰させる。
本実施例に係るシステム100´においては、停電等によるAC−OFFの時点からシステム100´をサスペンドするまでの動作を保証できる電源が必要なため、実施例1のシステム100よりも多少容量の大きい電源を必要とするが、システム稼働中の電源事故によるデータ損失やシステム破壊を防止できる、という効果を有する。
以上に詳細に説明したように、本発明の電源バックアップシステムによれば、低消費電力の節電モードに移行している状態で停電等でメモリへの電力供給が遮断された場合であっても、補助電源の方からメモリに電力が供給される制御がなされることで、メモリに保持された作業内容を補助電源でバックアップできる。このため、節電モードに移行することでスリープステート状態にシステムがサスペンドしていてもメモリに保持された作業内容が損失されることはなく、バックアップシステムの信頼性を向上させることが可能である。ここで、システムを構成する補助電源は小型小容量で低コストなバッテリでよい。これは、システムが節電モードに移行している状態であるので、補助電源がメモリに保持された作業内容をバックアップするだけの電力を確保すればよいためである。このため、システムを構成するパックアップ回路の他に大容量の電源や複雑な外部回路を構成しなくても、低コストにバックアップシステムを実現することが可能である。
また、主電源からの電力の供給が復帰した場合には、主電源からメモリに供給される電力を通常モード時の高消費電力に切り替えた上で、補助電源からメモリに向けた電力の供給を停止させるように構成されている。このように、補助電源からの電力の供給が停止した時点で通常モードに切り替わっているため、主電源からの電力の供給が復帰した場合に通常モードの状態でメモリの動作を再開できることができる。
さらに、本発明の電源バックアップシステムによれば、通常モードの状態で停電等により電力の供給が遮断された場合には、補助電源からメモリに電力が供給されるようにした後に通常モードから節電モードに切り替えられるため、停電等による電力供給の遮断の時点から節電モードに切り替わるまでのメモリの動作が保証される。このため、システム稼働中の電源事故によるデータ損失やシステム破壊を防止できる。そして、主電源からの電力供給信号が復帰するのとともに自動的に再び通常モードに切り替わるため、電力供給が復帰するのとともにメモリの動作を再開させることが可能である。
また、本発明の電源バックアップシステムは、様々な電子機器に適用することができるが、特に上位装置との入出力データを多く格納し性能と信頼性の双方が求められるディスクアレイ装置に好適に用いることができる。
本発明に係る電源バックアップシステム及びこれを具えた電子機器は、携帯電話機、デジタル家電等に適用することができる。
本発明に係る電源バックアップシステムの概略回路図である。 本発明に係る電源バックアップシステムの第2実施例における概略回路図である。
符号の説明
100,100´ ACPIシステム(電源バックアップシステム)
110 主電源
120 メモリVR回路
130 メモリモジュール(メモリ)
150 ACPIコントローラ(節電モード制御手段)
160 バッテリ制御部(電源制御手段)
170 補助電源
180 DUAL回路(電力切替手段)
190 SMIハンドラ(割込信号送信手段)

Claims (6)

  1. 作業内容を記憶するメモリと、
    前記メモリに電力が供給されていることを示す電力供給信号および通常モードから節電モードへの移行を指示する節電モード信号を出力する主電源と、
    前記節電モード信号を受けて前記節電モードへの移行の指示がなされたことを示す節電制御信号を出力する節電モード制御手段と、
    前記節電制御信号を受けて前記主電源から前記メモリに供給される電力を前記通常モード時の高消費電力から前記節電モード時の低消費電力に切り替える電力切替手段と、
    前記メモリに向けて電力を供給可能な補助電源と、
    前記主電源からの電力供給信号および前記節電モード制御手段からの節電制御信号の出力状況を監視して前記補助電源からの電力供給を制御可能な電源制御手段とを有し、
    前記節電モードに移行している状態で前記主電源から前記電源制御手段に向けた電力供給信号が遮断された場合に、前記電源制御手段により前記補助電源から前記メモリに電力が供給される制御がなされることを特徴とする電源バックアップシステム。
  2. 前記補助電源から前記メモリに電力が供給されている状態で前記主電源から前記電源制御手段に向けた電力供給信号が復帰した場合に、
    前記節電モード制御手段が前記電力切替手段および前記電源制御手段への節電制御信号の出力を停止することにより前記電力切替手段が前記主電源から前記メモリに供給される電力を前記通常モード時の高消費電力に切り替えた上で、前記電源制御手段が前記補助電源から前記メモリに向けた電力の供給を停止させることを特徴とする請求項1に記載の電源バックアップシステム。
  3. 作業内容を記憶するメモリと、
    前記メモリに電力が供給されていることを示す電力供給信号および通常モードから節電モードへの移行を指示する節電モード信号を出力する主電源と、
    前記節電モード信号を受けて前記節電モードへの移行の指示がなされたことを示す節電制御信号を出力する節電モード制御手段と、
    前記節電制御信号を受けて前記主電源から前記メモリに供給される電力を前記通常モード時の高消費電力から前記節電モード時の低消費電力に切り替える電力切替手段と、
    前記メモリに向けて電力を供給可能な補助電源と、
    前記主電源からの電力供給信号および前記節電モード制御手段からの節電制御信号の出力状況を監視して前記補助電源からの電力供給を制御可能な電源制御手段と、
    前記節電モード制御手段に向けて割込信号を送信する割込信号送信手段を有し、
    前記通常モードの状態で前記主電源から前記電源制御手段に向けた電力供給信号が遮断された場合に、前記電源制御手段が前記補助電源から前記メモリに電力が供給されるように制御した後に、前記電源制御手段から電力供給の遮断の通知を受けた前記割込信号送信手段が割込信号を前記節電モード制御手段に送信することにより、前記節電モード制御手段が節電制御信号を前記電力切替手段に出力して前記電力切替手段が前記通常モードから前記節電モードに切り替えることを特徴とする電源バックアップシステム。
  4. 前記主電源から前記電源制御手段に向けた電力供給信号が復帰した場合に、前記電力切替手段により前記節電モードから前記通常モードに切り替られることを特徴とする請求項3に記載の電源バックアップシステム。
  5. 請求項1から4のいずれかに記載の前記電源バックアップシステムを具備することを特徴とする電子機器。
  6. 請求項5に記載の電子機器であって、当該機器がディスクアレイ装置であることを特徴とする電子機器。
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