JP2019053673A - 電子機器およびディスチャージ方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】残留電圧のディスチャージ時間を短縮することのできる電子機器を提供することである。【解決手段】実施形態によれば、電子機器は、電源回路と、コンデンサと、スイッチ回路と、コントローラとを具備する。前記電源回路は、電源供給遮断時における電源ライン上の残留電圧を排出するためのディスチャージ機構を有する。前記コンデンサは、前記電源ライン上の電源変動を抑制する。前記スイッチ回路は、前記コンデンサと前記電源ラインとの間に介在させて設けられ、前記コンデンサを前記電源ラインから切り離し、または、前記コンデンサを前記電源ラインに接続する。前記コントローラは、前記電源供給遮断が行われる場合、前記コンデンサを前記電源ラインから切り離すように前記スイッチ回路を制御する。【選択図】図4
Description
本発明の実施形態は、電子機器およびディスチャージ方法に関する。
たとえばSSD(Solid State Drive)などの電子機器の多くが、非動作時の消費電力を節約するための低消費電力モード(Low Power Mode)を備えている。
Low Power Modeに関しては、一部のコンポーネント(部品)の動作を停止させる状態に移行した直後であっても、これらの動作を即時に再開させることができるようにするために、電源供給回路配線上の残留電圧を短時間で排出(ディスチャージ)することが要求される。
本発明が解決しようとする課題は、残留電圧のディスチャージ時間を短縮することのできる電子機器およびディスチャージ方法を提供することである。
実施形態によれば、電子機器は、電源回路と、コンデンサと、スイッチ回路と、コントローラとを具備する。前記電源回路は、電源供給遮断時における電源ライン上の残留電圧を排出するためのディスチャージ機構を有する。前記コンデンサは、前記電源ライン上の電源変動を抑制する。前記スイッチ回路は、前記コンデンサと前記電源ラインとの間に介在させて設けられ、前記コンデンサを前記電源ラインから切り離し、または、前記コンデンサを前記電源ラインに接続する。前記コントローラは、前記電源供給遮断が行われる場合、前記コンデンサを前記電源ラインから切り離すように前記スイッチ回路を制御する。
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る電子機器1の構成の一例を示す図である。ここでは、電子機器1が、ホスト装置2のたとえばメインストレージとして利用されるSSDとして実現されているものと想定する。なお、後述する、本実施形態のディスチャージ手法は、SSDなどのストレージに限らず、様々な電子機器において適用され得る。ホスト装置2は、PC(Personal Computer)やサーバなどの情報処理装置である。
(第1実施形態)
まず、第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る電子機器1の構成の一例を示す図である。ここでは、電子機器1が、ホスト装置2のたとえばメインストレージとして利用されるSSDとして実現されているものと想定する。なお、後述する、本実施形態のディスチャージ手法は、SSDなどのストレージに限らず、様々な電子機器において適用され得る。ホスト装置2は、PC(Personal Computer)やサーバなどの情報処理装置である。
図1に示すように、SSD1は、コントローラ11、揮発性メモリ12、不揮発性メモリ13および電源回路14を有している。
コントローラ11は、ホスト装置2からのライト/リードコマンドを受け付け、揮発性メモリ12をキャッシュとして使用しながら、ホスト装置2から転送されるデータの不揮発性メモリ13への書き込み、ホスト装置2から要求されたデータの不揮発性メモリ13からの読み出しを行う処理回路である。コントローラ11は、たとえばCPU(Central Processing Unit)を内蔵するSoC(System on Chip)である。不揮発性メモリ13の所定の領域には、SSD1に様々な手順を実行させるためのプログラムが格納されている。このプログラムは、たとえばSSD1の起動時などに、その一部または全部が揮発性メモリ12にロードされ、SoC11内のCPUによって実行される。
コントローラ11は、ホスト装置2からのライト/リードコマンドを受け付け、揮発性メモリ12をキャッシュとして使用しながら、ホスト装置2から転送されるデータの不揮発性メモリ13への書き込み、ホスト装置2から要求されたデータの不揮発性メモリ13からの読み出しを行う処理回路である。コントローラ11は、たとえばCPU(Central Processing Unit)を内蔵するSoC(System on Chip)である。不揮発性メモリ13の所定の領域には、SSD1に様々な手順を実行させるためのプログラムが格納されている。このプログラムは、たとえばSSD1の起動時などに、その一部または全部が揮発性メモリ12にロードされ、SoC11内のCPUによって実行される。
揮発性メモリ12は、たとえばDRAM(Dynamic RAM[Random Access Memory])である。また、不揮発性メモリ13は、たとえばNAND型のフラッシュメモリ(以下、NANDと称する)である。
電源回路14は、たとえば、SoC11の制御の下、SSD1内の各コンポーネントへの電源供給を行うPMIC(Power Management IC)である。
電源回路14は、たとえば、SoC11の制御の下、SSD1内の各コンポーネントへの電源供給を行うPMIC(Power Management IC)である。
ここでは、SSD1が、Low Power Modeを備えていることを想定する。Low Power Modeにおいては、SSD1は、たとえば、ホスト装置2からのライト/リードコマンドが一定期間を超えて途絶えた場合、PS(Power State)0の通常状態からPS1〜PS5の省電力状態に移行する。SSD1の状態は、たとえば、ホスト装置2からのライト/リードコマンドが途絶えた期間に応じて、PS1〜PS5間(PS1での消費電力量>PS5での消費電力量)で移行する。たとえばPS5では、一部のコンポーネントの動作を停止し、そのコンポーネントへの電源供給を遮断することで、消費電力を低減させる。ここでは、PS5への移行時、SoC11の制御の下、たとえばDRAM12およびNAND13へのPMIC14からの電源供給が遮断されるものと想定する。より詳細には、PS5への移行時、SoC11からDRAM12およびNAND13に対して動作停止指令が発行され、また、SoC11からPMIC14に対してDRAM12およびNAND13への電源供給停止を含む電源供給停止指令が発行される。動作停止指令を受けたDRAM12およびNAND13は、電源供給停止に備えた処理を実行した上で動作を終了し、一方、電源供給停止指令を受けたPMIC14は、DRAM12およびNAND13への電源供給を遮断する。なお、PMIC14に対する電源供給停止指令の発行は、通常、DRAM12およびNAND13に対する動作停止指令の発行後、DRAM12およびNAND13が電源供給停止に備えた処理の実行を完了するための猶予期間を置いて行われる。
PS1〜PS5のいずれかである状況下で、ホスト装置2からライト/リードコマンドが発行されたとすると、SSD1は、PS0に復帰する。SoC11は、PMIC14に対してDRAM12およびNAND13への電源供給再開を含む電源供給再開指令を発行し、また、DRAM12およびNAND13に対して動作再開指令を発行する。
PS5に移行した直後、ホスト装置2からライト/リードコマンドが発行された場合を想定すると、DRAM12およびNAND13へのPMIC14からの電源供給を遮断した直後、DRAM12およびNAND13へのPMIC14からの電源供給を再開することになる。一方で、DRAM12およびNAND13へのPMIC14からの電源供給を再開するには、DRAM12およびNAND13へのPMIC14からの電源供給を遮断した際におけるPMIC14−DRAM12間の電源ライン上の残留電圧と、PMIC14−NAND13間の電源ライン上の残留電圧とが、それぞれで定められるしきい値以下に下がっていなければならないこととなっている。つまり、これら電源ライン上の残留電圧がしきい値以下に下がるまでの期間、SSD1は、PS5からPS0へは復帰することができない。そこで、PMIC14は、通常、電源ライン上の残留電圧を能動的に排出するためのディスチャージ機構を有している。
ここで、本実施形態のディスチャージ手法の理解を助けるために、図2および図3を参照して、一般的なディスチャージ手法について説明する。
図2に、SSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す。ここでは、説明を分かり易くするために、本実施形態のディスチャージ手法に関わる構成要素と、一般的なディスチャージ手法に関わる構成要素との間で共通する同一の構成要素については、同一の符号を使用する。
図2に、SSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す。ここでは、説明を分かり易くするために、本実施形態のディスチャージ手法に関わる構成要素と、一般的なディスチャージ手法に関わる構成要素との間で共通する同一の構成要素については、同一の符号を使用する。
図2に示すように、PMIC14は、ディスチャージ機構140を有している。SoC11は、NAND13についての電源供給停止指令を発行する際、ほぼ同時に、ディスチャージ機構140を作動させるためのディスチャージ指令を発行する。図2に示されるディスチャージ機構140は、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧を能動的に排出されために設けられる回路である。より詳細には、ディスチャージ機構140は、たとえば、スイッチ(N型FET)141と、抵抗142とによって、ディスチャージ指令が発行されると、電源ライン21上の残留電圧をGNDへ逃がすように構成される。
電源ライン21上の残留電圧が排出される速度(所要時間)は、ディスチャージ機構140内の抵抗142の抵抗値によって決まる。この速度を速めるには、より低い抵抗値の抵抗142を用いることが好ましい。しかしながら、PMIC14内における設置スペースの制約から、体積が大きく抵抗値の低い抵抗142を配置することは困難である。これが、電源ライン21上の残留電圧の排出に時間がかかっている要因となっている。
また、PMIC14からNAND13へ安定した電源を供給するために、図2に示すように、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の電源変動を抑制するためのコンデンサ22が電源ライン21に接続される。PMIC14がNAND13への電源供給を遮断した時点においては、このコンデンサ22が充電状態にある。コンデンサ22が蓄えている電力も、ディスチャージ機構140によって排出すべき対象となる。つまり、電源揺れ防止用のコンデンサ22の存在も、電源ライン21上の残留電圧の排出に時間がかかっている要因となっている。
なお、図2には、PMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成を一例として示したが、これに限らず、たとえばPMIC14からDRAM12へ電源供給するための回路構成などにおいても同様である。
図3に、SSD1の状態をPS0からPS5へ移行させた場合におけるPMIC14の供給電圧の時間推移の一例を示す。
図3に、SSD1の状態をPS0からPS5へ移行させた場合におけるPMIC14の供給電圧の時間推移の一例を示す。
図3中、「P1P8VB」は、DRAM12へ供給される電源であり、「P2P5V」は、NAND13へ供給される電源である。また、「GPIO20」は、電源供給停止指令であって、立下りの部分が発行された時点を示している。ここでは、SSD1は、PS5の場合、PMIC14が電源供給している8チャンネルの電源のうち、「P1P8VB」および「P2P5V」を含む5チャンネルの電源を遮断することで、低消費電力化を図っているものと想定する。
図3に示すように、「P1P8VB」および「P2P5V」を含むPMIC14の供給電圧は、電源供給停止指令が発行された後の立下り方が、ステップ波形状ではなく、ゆっくりと立ち下がっていることが分かる。ここで、「P1P8VB」の供給を再開するためには、0.3Vまで電圧が下がらなければならず、「P2P5V」の供給を再開するためには、0.5Vまで電圧が下がらなければならないと定められているものと想定する。その場合、この条件を満たすまでには約5msかかり、その間、PS0への復帰ができないこととなる。
以上を踏まえて、電源供給停止指令が発行された場合における残留電圧のディスチャージ時間を短縮できるようにした本実施形態のディスチャージ手法について詳述する。
図4は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
図4は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
図4に示すように、本実施形態のSSD1においては、NAND13への電源供給を遮断する場合に、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の電源変動を抑制するためのコンデンサ22を当該電源ライン21から切り離すためのスイッチ(P型FET)23を設ける。つまり、電源ライン21とコンデンサ22との間にスイッチ23を介在させる。また、SoC11から発行されるディスチャージ指令(a1)が、スイッチ23に対しては、コンデンサ22を電源ライン21から切り離す信号として入力されるように回路を構成する。なお、スイッチ23に供給される、コンデンサ22を電源ライン21から切り離す信号は、ディスチャージ指令(a1)とは別に設けられてもよい。つまり、SoC11−スイッチ23間と、SoC11−ディスチャージ機構140間とは、独立した配線としてもよい。
コンデンサ22を切り離すことにより、ディスチャージ機構140によって排出すべき電気量自体を減らすことができ、電源ライン21上の残留電圧の排出時間を大幅に短縮することができる。また、これまではGNDへ逃がしていた、コンデンサ22に蓄えられた電力を有効活用することができる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。
前述した第1実施形態の回路構成(図4参照)の場合、SSD1がPS5へ移行し、NAND13への電源供給が遮断された状況下におけるコンデンサ22は、電源ライン21から切り離され、ディスチャージ機構140による残留電圧の排出対象から外れ、充電されたままの状態にある。この状態で、SSD1をPS0へ復帰させると、より詳細には、たとえばNAND13への電力供給を再開するために、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の電源変動を抑制するためのコンデンサ22を当該電源ライン21へ再接続させると、0Vである電源ライン21へ一気に大電流が流れ込む。これは、たとえばNAND13や周辺回路などに悪影響を与えるおそれがある。
次に、第2実施形態について説明する。
前述した第1実施形態の回路構成(図4参照)の場合、SSD1がPS5へ移行し、NAND13への電源供給が遮断された状況下におけるコンデンサ22は、電源ライン21から切り離され、ディスチャージ機構140による残留電圧の排出対象から外れ、充電されたままの状態にある。この状態で、SSD1をPS0へ復帰させると、より詳細には、たとえばNAND13への電力供給を再開するために、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の電源変動を抑制するためのコンデンサ22を当該電源ライン21へ再接続させると、0Vである電源ライン21へ一気に大電流が流れ込む。これは、たとえばNAND13や周辺回路などに悪影響を与えるおそれがある。
そこで、本実施形態においては、SSD1をPS5からPS0へ復帰させる場合、SoC11は、図5に示した、PMIC14に対する電源供給再開指令(b1)の発行と、スイッチ23に対する接続指令(b2:コンデンサ22を電源ライン21へ接続する信号)の発行とのタイミングを工夫する。なお、接続指令(b2)は、ディスチャージ機構140に対しては、その作動を停止させる信号として入力される。前述したように、SoC11−スイッチ23間と、SoC11−ディスチャージ機構140間とは、独立した配線としてもよい。
より詳細には、SoC11は、コンデンサ22を電源ライン21へ再接続する一定時間前に、PMIC14によるNAND13への電源供給を再開するために、電源供給再開指令(b1)の発行後、一定期間が経過したら、接続指令(b2)を発行する。なお、SoC11は、電源供給再開指令(b1)および接続指令(b2)の発行後、NAND13に対して、動作再開指令を発行する。
これにより、まず、PMIC14によるNAND13への電源供給再開によって、電源ライン21の電圧が上がり、その後、概ね同じ電圧に充電されているコンデンサ22が電源ライン21へ再接続されることになるので、電源ライン21へ一気に大電流が流れ込むことを防止できる。
図6は、本実施形態のSSD1がPS5からPS0へ復帰する場合におけるSoC11の動作手順を示すフローチャートである。
SSD1をPS5からPS0へ復帰させる場合、SoC11は、まず、PMIC14に対して、電源供給再開指令を発行する(ステップA1)。電源供給再開指令を発行すると、SoC11は、一定期間が経過するのを待機する(ステップA2)。そして、一定期間が経過すると(ステップA2のYES)、SoC11は、スイッチ23に対して、接続指令を発行し、コンデンサ22を電源ライン21へ再接続する(ステップA3)。
SSD1をPS5からPS0へ復帰させる場合、SoC11は、まず、PMIC14に対して、電源供給再開指令を発行する(ステップA1)。電源供給再開指令を発行すると、SoC11は、一定期間が経過するのを待機する(ステップA2)。そして、一定期間が経過すると(ステップA2のYES)、SoC11は、スイッチ23に対して、接続指令を発行し、コンデンサ22を電源ライン21へ再接続する(ステップA3)。
このように、本実施形態のSSD1においては、電源ライン21へ大電流が流入する懸念を払拭することができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。
図7は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。
図7は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
本実施形態のSSD1も、第2実施形態と同様、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時における当該電源ライン21への大電流の流入を防止する仕組みを備えるものである。
図7に示すように、本実施形態のSSD1では、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時に一気に大電流が流れ込まないようにするための抵抗24をさらに備える。つまり、電源ライン21とコンデンサ22との間に抵抗24を介在させる。
図7に示すように、本実施形態のSSD1では、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時に一気に大電流が流れ込まないようにするための抵抗24をさらに備える。つまり、電源ライン21とコンデンサ22との間に抵抗24を介在させる。
抵抗24を配置することで、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時、当該電源ライン21へ一気に大電流が流れ込むことを防止できる。なお、抵抗24の抵抗値は、コンデンサ22による電源ライン21上の電源変動抑制の効果を保つために、極力小さい値であることが好ましい(たとえば47Ωなど)。
また、抵抗24を配置することと併せて、SoC11が、第2実施形態において説明したように、コンデンサ22を電源ライン21へ再接続する一定時間前に、PMIC14によるNAND13への電源供給を再開する制御を行ってもよい。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。
図8は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
本実施形態のSSD1も、第2実施形態および第3実施形態と同様、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時における当該電源ライン21への大電流の流入を防止する仕組みを備えるものである。
本実施形態のSSD1も、第2実施形態および第3実施形態と同様、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時における当該電源ライン21への大電流の流入を防止する仕組みを備えるものである。
図8に示すように、本実施形態のSSD1では、SoC11が接続指令(b2)として発行する、コンデンサ22を電源ライン21へ再接続するスイッチ23(P型FET)への入力信号の波形を、ステップ波形からなだらかな波形に変換するためのフィルタ回路25をさらに備える。
フィルタ回路25を配置することで、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時、当該電源ライン21へ電流はゆっくり流入するようになる。つまり、電源ライン21へ一気に大電流が流れ込むことを防止できる。
また、フィルタ回路25を配置することと併せて、SoC11が、第2実施形態において説明したように、コンデンサ22を電源ライン21へ再接続する一定時間前に、PMIC14によるNAND13への電源供給を再開する制御を行ってもよい。
また、フィルタ回路25を配置することと併せて、SoC11が、第2実施形態において説明したように、コンデンサ22を電源ライン21へ再接続する一定時間前に、PMIC14によるNAND13への電源供給を再開する制御を行ってもよい。
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について説明する。
図9は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
本実施形態のSSD1も、第2実施形態乃至第4実施形態と同様、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時における当該電源ライン21への大電流の流入を防止する仕組みを備えるものである。
次に、第5実施形態について説明する。
図9は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
本実施形態のSSD1も、第2実施形態乃至第4実施形態と同様、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時における当該電源ライン21への大電流の流入を防止する仕組みを備えるものである。
図9に示すように、本実施形態のSSD1では、コンデンサ22用のディスチャージ機構26をさらに備える。このディスチャージ機構26は、たとえば、スイッチ(N型FET)261と、抵抗262とによって、ディスチャージ指令が発行されると、スイッチ23によって電源ライン21から切り離されたコンデンサ22の残留電圧をGNDへ逃がすように構成される。つまり、このSSD1では、SoC11から発行されるディスチャージ指令(a1)が、スイッチ141に加えて、スイッチ271にも供給されるように回路を構成する。なお、SoC11−ディスチャージ機構26間と、SoC11−ディスチャージ機構140間とは、独立した配線としてもよい。
これにより、コンデンサ22の電源ライン21への再接続時、当該電源ライン21へ一気に大電流が流れ込むことを防止できる。コンデンサ22に蓄えられた電力の有効活用は図れなくなるが、この電力は、元々、NAND13への電力供給の遮断時、GNDに逃がしていた電力である。
(第6実施形態)
次に、第6実施形態について説明する。
図10は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
図10に示すように、本実施形態のSSD1では、PMIC14内のディスチャージ機構140に加えて、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧を能動的に排出されためのディスチャージ機構27を、PMIC14のパッケージ外かつNAND13のパケージ外の基板上にさらに設ける。ディスチャージ機構27は、たとえば、スイッチ(N型FET)271と、抵抗272とによって、ディスチャージ指令が発行されると、電源ライン21上の残留電圧をGNDへ逃がすように構成される。つまり、このSSD1では、SoC11から発行されるディスチャージ指令(a1)が、スイッチ141に加えて、スイッチ271にも供給されるように回路を構成する。なお、SoC11−ディスチャージ機構27間と、SoC11−ディスチャージ機構140間とは、独立した配線としてもよい。
次に、第6実施形態について説明する。
図10は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
図10に示すように、本実施形態のSSD1では、PMIC14内のディスチャージ機構140に加えて、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧を能動的に排出されためのディスチャージ機構27を、PMIC14のパッケージ外かつNAND13のパケージ外の基板上にさらに設ける。ディスチャージ機構27は、たとえば、スイッチ(N型FET)271と、抵抗272とによって、ディスチャージ指令が発行されると、電源ライン21上の残留電圧をGNDへ逃がすように構成される。つまり、このSSD1では、SoC11から発行されるディスチャージ指令(a1)が、スイッチ141に加えて、スイッチ271にも供給されるように回路を構成する。なお、SoC11−ディスチャージ機構27間と、SoC11−ディスチャージ機構140間とは、独立した配線としてもよい。
前述したように、PMIC14のディスチャージ機構140においては、PMIC14内における設置スペースの制約から、体積が大きく抵抗値の低い抵抗142を配置することは困難である。そこで、設置スペースの制約が緩和されることが期待される基板上に設けられるディスチャージ機構27については、ディスチャージ機構140と同じ構造で抵抗272の抵抗値のみを低くする。
PMIC14のディスチャージ機構140に加えて、抵抗値の低い抵抗272を含むディスチャージ機構27によって、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧を排出することで、当該電源ライン21上の残留電圧の排出時間を大幅に短縮することができる。なお、追加で設けるディスチャージ機構27について抵抗272の抵抗値を低くすることは必須ではない。
(第7実施形態)
次に、第7実施形態について説明する。
図11は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
図11に示すように、本実施形態のSSD1では、PMIC14内のディスチャージ機構140に加えて、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧を能動的に排出されためのディスチャージ機構130を、NAND13のパケージ内にさらに設ける。ディスチャージ機構130は、たとえば、スイッチ(N型FET)131と、抵抗132とによって、ディスチャージ指令が発行されると、電源ライン21上の残留電圧をGNDへ逃がすように構成される。つまり、このSSD1では、SoC11から発行されるディスチャージ指令(a1)が、スイッチ141に加えて、スイッチ131にも供給されるように回路を構成する。なお、SoC11−ディスチャージ機構130間と、SoC11−ディスチャージ機構140間とは、独立した配線としてもよい。
次に、第7実施形態について説明する。
図11は、本実施形態のSSD1内において構築されるPMIC14からNAND13へ電源供給するための回路構成の一例を示す図である。
図11に示すように、本実施形態のSSD1では、PMIC14内のディスチャージ機構140に加えて、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧を能動的に排出されためのディスチャージ機構130を、NAND13のパケージ内にさらに設ける。ディスチャージ機構130は、たとえば、スイッチ(N型FET)131と、抵抗132とによって、ディスチャージ指令が発行されると、電源ライン21上の残留電圧をGNDへ逃がすように構成される。つまり、このSSD1では、SoC11から発行されるディスチャージ指令(a1)が、スイッチ141に加えて、スイッチ131にも供給されるように回路を構成する。なお、SoC11−ディスチャージ機構130間と、SoC11−ディスチャージ機構140間とは、独立した配線としてもよい。
前述したように、PMIC14のディスチャージ機構140においては、PMIC14内における設置スペースの制約から、体積が大きく抵抗値の低い抵抗142を配置することは困難である。これに対し、NAND13のみならず、DRAM12などの部品側のパッケージ内においては、設置スペースの制約が緩和されることが期待される。そこで、当該パッケージ内に設けられるディスチャージ機構130については、ディスチャージ機構140と同じ構造で抵抗132の抵抗値のみを低くする。
PMIC14のディスチャージ機構140に加えて、抵抗値の低い抵抗132を含むディスチャージ機構130によって、PMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧を排出することで、当該電源ライン21上の残留電圧の排出時間を大幅に短縮することができる。なお、追加で設けるディスチャージ機構130について抵抗132の抵抗値を低くすることは必須ではない。
(第8実施形態)
次に、第8実施形態について説明する。
たとえば第1実施形態では、コンデンサ22を電源ライン21から切り離すためのスイッチ23を設けて(図5参照)、また、たとえば第6実施形態や第7実施形態では、追加でディスチャージ機構27,130を設けて(図10,11参照)、NAND13への電源供給遮断時におけるPMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧の排出時間を短縮する。これに対して、本実施形態では、SoC11による制御の手順を工夫することで、NAND13への電源供給遮断時におけるPMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧の排出時間を短縮する。図12を参照して、本実施形態のSoC11がSSD1をたとえばPS0からPS5へ移行させる場合における制御手順について説明する。
なお、本第8実施形態を含む第1実施形態乃至第8実施形態における(NAND13などへの)電源供給遮断時には、(1)停電等によって予期せず電源が遮断されるいわゆる不正電源断のケース、(2)ホスト装置2からの電源オフ命令により電子機器1が電源オフするケース、(3)電子機器1が自発的に電源オフするケース、等が含まれ得る。
次に、第8実施形態について説明する。
たとえば第1実施形態では、コンデンサ22を電源ライン21から切り離すためのスイッチ23を設けて(図5参照)、また、たとえば第6実施形態や第7実施形態では、追加でディスチャージ機構27,130を設けて(図10,11参照)、NAND13への電源供給遮断時におけるPMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧の排出時間を短縮する。これに対して、本実施形態では、SoC11による制御の手順を工夫することで、NAND13への電源供給遮断時におけるPMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧の排出時間を短縮する。図12を参照して、本実施形態のSoC11がSSD1をたとえばPS0からPS5へ移行させる場合における制御手順について説明する。
なお、本第8実施形態を含む第1実施形態乃至第8実施形態における(NAND13などへの)電源供給遮断時には、(1)停電等によって予期せず電源が遮断されるいわゆる不正電源断のケース、(2)ホスト装置2からの電源オフ命令により電子機器1が電源オフするケース、(3)電子機器1が自発的に電源オフするケース、等が含まれ得る。
前述したように、PS5への移行時、SoC11は、通常、NAND13に対して動作停止指令(c2)を発行し、NAND13が電源供給停止に備えた処理の実行を完了するための猶予期間を置いて、PMIC14に対して電源供給停止指令(c1)を発行する。ここで、NAND13が電源供給停止に備えた処理を実行するために消費する電力は概ね一定である。そこで、本実施形態のSoC11は、NAND13に対して動作停止指令(c2)を発行する前に、PMIC14に対して電源供給停止指令(c1)を発行する。換言すれば、SoC11は、まず、PMIC14に対して電源供給停止指令(c1)を発行し、その次に、NAND13に対して動作停止指令(c2)を発行する。
この場合、NAND13が電源供給停止に備えた処理を実行するための電力は、コンデンサ22に蓄えられた電力によって賄われることになる。SoC11は、PMIC14に対して電源供給停止指令(c1)を発行し、たとえばその直後に、NAND13に対して動作停止指令(c2)を発行した後、NAND13が電源供給停止に備えた処理の実行を完了するための猶予期間を置いて、ディスチャージ指令(a1)を発行する。
ディスチャージ指令(a1)が発行される時点においては、ディスチャージ機構140によって排出すべき電源ライン21上の残留電圧は低い状態となっているので、電源ライン21上の残留電圧の排出時間を大幅に短縮することができる。
図13は、本実施形態のSSD1がPS0からPS5へ移行する場合におけるSoC11の動作手順を示すフローチャートである。
SSD1をPS0からPS5へ移行させる場合、SoC11は、まず、PMIC14に対して、電源供給停止指令を発行する(ステップB1)。そして、この電源供給停止指令を発行した後に、SoC11は、NAND13に対して動作停止指令を発行する(ステップB2)。動作停止命令を発行すると、SoC11は、一定期間が経過するのを待機する(ステップB3)。一定期間が経過すると(ステップB3のYES)、SoC11は、PMIC14のディスチャージ機構140に対して、ディスチャージ指令を発行する(ステップB4)。
なお、以上の説明では、電子機器としてSSD1を想定し、また、SSD1内におけるPMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧の排出を挙げたが、各実施形態で説明したディスチャージ手法は、これに限らず、様々なIC部品の電気回路などにおいて適用することが可能である。
図13は、本実施形態のSSD1がPS0からPS5へ移行する場合におけるSoC11の動作手順を示すフローチャートである。
SSD1をPS0からPS5へ移行させる場合、SoC11は、まず、PMIC14に対して、電源供給停止指令を発行する(ステップB1)。そして、この電源供給停止指令を発行した後に、SoC11は、NAND13に対して動作停止指令を発行する(ステップB2)。動作停止命令を発行すると、SoC11は、一定期間が経過するのを待機する(ステップB3)。一定期間が経過すると(ステップB3のYES)、SoC11は、PMIC14のディスチャージ機構140に対して、ディスチャージ指令を発行する(ステップB4)。
なお、以上の説明では、電子機器としてSSD1を想定し、また、SSD1内におけるPMIC14−NAND13間の電源ライン21上の残留電圧の排出を挙げたが、各実施形態で説明したディスチャージ手法は、これに限らず、様々なIC部品の電気回路などにおいて適用することが可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…電子機器(SSD)、2…ホスト装置、11…コントローラ、12…揮発性メモリ(DRAM)、13…不揮発性メモリ(NAND)、14…電源回路(PMIC)、21…電源ライン、22…コンデンサ、23…コンデンサ対策用のスイッチ、24…コンデンサ対策用の抵抗、25…コンデンサ対策用のフィルタ回路、26…コンデンサ対策用のディスチャージ機構、27…(基板上の)追加のディスチャージ機構、130…(NANDパッケージ内の)追加のディスチャージ機構、140…PMIC内蔵のディスチャージ機構。
Claims (13)
- 電源供給遮断時における電源ライン上の残留電圧を排出するためのディスチャージ機構を有する電源回路と、
前記電源ライン上の電源変動を抑制するためのコンデンサと、
前記コンデンサと前記電源ラインとの間に介在させて設けられる、前記コンデンサを前記電源ラインから切り離し、または、前記コンデンサを前記電源ラインに接続するためのスイッチ回路と、
前記電源供給遮断が行われる場合、前記コンデンサを前記電源ラインから切り離すように前記スイッチ回路を制御するコントローラと、
を具備する電子機器。 - 前記ディスチャージ機構は、スイッチ回路と抵抗とが直列に接続され、一端が前記電源ラインに接続されて、他端が接地される請求項1に記載の電子機器。
- 前記コントローラは、電源供給再開が行われる場合、前記電源供給再開から一定期間経過後、前記コンデンサを前記電源ラインに接続するように前記スイッチ回路を制御する請求項1に記載の電子機器。
- 前記コンデンサと前記電源ラインとの間に介在させて設けられる抵抗をさらに具備する請求項1に記載の電子機器。
- 前記スイッチ回路は、FET(Field-effect transistor)であり、
前記コントローラと前記FETとの間に介在させて設けられる、前記コントローラから前記FETへ供給される入力信号の波形をステップ波形からなだらかな波形に変換するためのフィルタ回路をさらに具備する請求項1に記載の電子機器。 - 前記コンデンサ上の残留電圧を排出するためのコンデンサ用ディスチャージ機構をさらに具備し、
前記コントローラは、前記電源供給遮断が行われる場合、前記コンデンサ用ディスチャージ機構を作動させる、
請求項1に記載の電子機器。 - 前記コンデンサ用ディスチャージ機構は、スイッチ回路と抵抗とが直列に接続され、一端が前記電源ラインと前記コンデンサとを繋ぐラインに接続されて、他端が接地される請求項6に記載の電子機器。
- 電源供給遮断時における電源ライン上の残留電圧を排出するための第1のディスチャージ機構を有する電源回路と、
前記電源ライン上の電源変動を抑制するためのコンデンサと、
前記電源供給遮断時における前記電源ライン上の残留電圧を排出するための第2のディスチャージ機構と、
を具備する電子機器。 - 前記第1のディスチャージ機構と前記第2のディスチャージ機構とは、スイッチ回路と抵抗とが直列に接続され、一端が前記電源ラインに接続されて、他端が接地される請求項8に記載の電子機器。
- 前記第1のディスチャージ機構と前記第2のディスチャージ機構とは、抵抗を含む同一の構造を有し、前記第2のディスチャージ機構の抵抗の抵抗値は、前記第1のディスチャージ機構の抵抗の抵抗値よりも低い請求項8に記載の電子機器。
- 前記第2のディスチャージ機構は、前記電源回路から電源供給を受ける電子部品のパケージ外の基板上に設けられる請求項8乃至10のいずれか1項に記載の電子機器。
- 前記第2のディスチャージ機構は、前記電源回路から電源供給を受ける電子部品のパッケージ内に設けられる請求項8乃至10のいずれか1項に記載の電子機器。
- 電源供給遮断時における電源ライン上の残留電圧を排出するためのディスチャージ機構を有する電源回路と、前記電源ライン上の電源変動を抑制するためのコンデンサとを具備する電子機器において実行されるディスチャージ方法であって、
前記電源供給遮断が行われる場合、前記電源回路に対して、前記電源回路から電源供給を受ける所定の電子部品への電源供給停止を含む電源供給停止指令を発行することと、
前記電源供給停止指令を発行した後、前記電子部品に対して、動作停止指令を発行することと、
前記動作停止指令を発行して一定期間が経過した後、前記ディスチャージ機構を作動させることと、
を具備するディスチャージ方法。
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