TWI493834B - 一種供電系統及其供電單元和供電方法 - Google Patents

Description

一種供電系統及其供電單元和供電方法

本發明涉及電源系統，具體涉及但不限於涉及固態驅動系統的供電系統、供電單元和供電方法。

固態驅動(SSD)裝置為一種使用固態記憶體的資料記憶體件，如用於高密度資料存儲的快閃記憶體裝置等。SSD裝置可包含存儲資料的存儲單元和從該存儲單元讀取資料和寫入資料的供電單元。因此，SSD裝置的供電系統需要多路電源用於向多個單元提供能量。

對SSD裝置的供電系統來說，當電源輸入端阻斷或浮置後，為了防止資料丟失，需要維持一段時間繼續向SSD裝置提供能量以安全的保存資料。一種解決方法是在輸入端連接一系列的存儲電容，用於在電源輸入端突然斷電時提供能量。為了資料安全，在系統完全掉電前，需要足夠的維持時間來完成資料的保存。通常採用大容量的電容組用於儲存足夠多的能量，然後將電容組的能量充分放電至一個很低的電壓。然而，大容量的電容組在電路板上將佔據較大的面積，成本也很高。此外，為了適應輸入端較大的輸入電壓範圍，往往採用降壓-升壓(buck-boost)轉換電路為負載供電，系統效率較低。

因此，有必要採用改進的供電系統來克服上述問題。

為了解決前面描述的一個問題或者多個問題，本發明提出一種供電系統及其供電單元和供電方法。

根據本發明的又一個方面，一種供電電路包括：電源輸入端；電容模組；第一電壓轉換模組，具有第一端和第二端，其中第一端耦接電源輸入端，第二端耦接電容模組；以及第二電壓轉換模組，具有輸入端和輸出端，其中第二電壓轉換模組的輸入端耦接電源輸入端，第二電壓轉換模組的輸出端耦接負載用於為負載供電。其中第一電壓轉換模組可包括雙向電壓轉換電路，其中：當電源輸入端耦接電源時，雙向電壓轉換電路將電源輸入端的輸入電壓轉換為第一電壓轉換模組的第二端的第一電壓，雙向電壓轉換電路為電容模組充電至第一預定電壓；以及當電源輸入端斷開電源時，雙向電壓轉換電路將第一電壓轉換模組的第二端的電壓轉換為第一電壓轉換模組的第一端的第二預定電壓；其中第一預定電壓高於第二預定電壓。第一預定電壓高於輸入電壓。第一電壓轉換模組可包括：升壓轉換電路，具有輸入端和輸出端；以及降壓轉換電路，具有輸入端和輸出端；其中升壓轉換電路的輸入端和降壓轉換電路的輸出端一起耦接至第一電壓轉換模組的第一端，升壓轉換電路的輸出端和降壓轉換電路的輸入端一起耦接至第一電壓轉換模組的第二端。負載可包括固態驅動裝置。電容模組可包括並聯的多個電容，其中電容模組具有第三端和第四端，第三端耦接至多個電容的第一端，第四端耦接至多個電容的第二端，其中第三端耦接第一電壓轉換模組的第二端，第四端耦接系統地。如上所述的供電電路可進一步包括限流電路，限流電路具有輸入端和輸出端，其中限流 電路的輸入端選擇性地耦接電源，限流電路的輸出端耦接電源輸入端，其中當限流電路耦接電源時限流電路開通，當限流電路斷開電源時限流電路關斷用於阻止反向電流。限流電路可包括兩個背靠背串聯耦接的金屬氧化物半導體場效應電晶體。第二電壓轉換模組可包括多個降壓轉換電路，多個降壓轉換電路用於為多個負載供電。

在一個實施例中，第二電壓轉換模組包括第一降壓轉換電路和第二降壓轉換電路；負載包括固態驅動裝置，其中固態驅動裝置包括快閃記憶體匯流排、第一待機匯流排、核心匯流排和第二待機匯流排；其中第一降壓轉換電路為快閃記憶體匯流排和第一待機匯流排供電；以及第二降壓轉換電路為核心匯流排和第二待機匯流排供電。其中第二電壓轉換模組可進一步包括：耦接於第一降壓轉換電路和快閃記憶體匯流排之間的第一開關；以及耦接於第二降壓轉換電路和核心匯流排之間的第二開關。

根據本發明的另一個方面，一種供電單元包括：電源輸入端，選擇性地耦接電源；電容端，耦接電容模組；雙向電壓轉換電路，耦接於電源輸入端和電容端之間；以及第二電壓轉換模組，耦接電源輸入端，第二電壓轉換模組具有多個輸出端用於為多個負載供電。其中：當電源輸入端耦接電源時，雙向電壓轉換電路將電源輸入端的輸入電壓轉換成電容端的第一電壓為電容模組充電；以及當電源輸入端與電源斷開時，雙向電壓轉換電路將電容端的電壓轉換成電源輸入端的第二預定電壓，其中第二預定電壓用於驅動第二電壓轉換模組，其中第一預定電壓高於第二預定電壓。其中第一預定電壓可大於兩倍的第二預定電壓。

根據本發明的又一個方面，一種為負載供電的方法包括：將 第一電壓轉換模組耦接在電容模組和電源輸入端之間；將第二電壓轉換模組耦接至電源輸入端；判斷電源輸入端是否和電源耦接；如果電源輸入端和電源耦接，經第一電壓轉換模組為電容模組充電至高於輸入電壓，同時經第二電壓轉換模組將輸入電壓降壓後為負載供電；以及如果電源輸入端和電源斷開，經第一電壓轉換模組將電容模組電壓轉換成電源輸入端的第二預定電壓，電容模組放電，同時經第二電壓轉換模組將第二預定電壓降壓後為負載供電。該方法可進一步包括在電源輸入端和電源斷開的情況下，將電容模組電壓與參考電壓比較，若電容模組電壓小於參考電壓，第一電壓轉換模組和第二電壓轉換模組停止工作。

根據本發明的實施例所提供的供電電路、供電單元和供電方法，具有在外部電源關斷後維持一定時間的供電，同時具有效率高、電容模組體積小和成本低等優點。

11、13、300‧‧‧電壓轉換模組

12‧‧‧電容模組

14、241、242‧‧‧負載

20、40、601‧‧‧供電電路

21‧‧‧供電單元

31‧‧‧升壓轉換電路

32、231、232、631、632‧‧‧降壓轉換電路

41‧‧‧雙向電壓轉換電路

45、65‧‧‧限流電路

51、52‧‧‧半導體場效應電晶體(MOSFET)

100、200A、200B、400A、400B‧‧‧供電系統

111、112、121、122‧‧‧端

131、311、321、451、651‧‧‧輸入端

132、312、322、452、652‧‧‧輸出端

201‧‧‧電源

411‧‧‧節點

453‧‧‧控制端

600‧‧‧SSD系統

602‧‧‧SSD裝置

633、634‧‧‧開關

641、643‧‧‧待機匯流排

642‧‧‧快閃記憶體匯流排

644‧‧‧核心匯流排

700‧‧‧方法

C1、C2、C3、C4‧‧‧電容

D1、D2‧‧‧體二極體

Ic‧‧‧電流

IN‧‧‧電源輸入端

GND‧‧‧耦接參考地

SSD‧‧‧固態驅動

TC‧‧‧電容端

V1、V2、V31、V32‧‧‧電壓

Vc‧‧‧電容模組電壓

Vin‧‧‧輸入電壓

Vout1、Vout2‧‧‧電壓、輸出端

Vref‧‧‧參考電壓

為了更好的理解本發明，將根據以下附圖對本發明進行詳細描述：第1圖示出了根據本發明一實施例的供電系統框圖；第2A圖示出了根據本發明一實施例的正常工作模式下的供電系統示意圖；第2B圖示出了根據本發明一實施例的掉電模式下的供電系統示意圖；第3圖示出了根據本發明一實施例的第一電壓轉換模組示意圖；第4A圖示出了根據本發明一實施例的正常工作模式下的供電系統示意圖，其中該供電系統包含限流電路；第4B圖示出了根據本發明一實施例的掉電模式下的供電系統示意圖； 第5圖示出了根據本發明一實施例的限流電路示意圖；第6圖示出了根據本發明一實施例的SSD系統示意圖，其中該系統包括供電系統和SSD裝置；第7圖示出了根據本發明一實施例的為負載供電的方法流程圖；第8圖示出了現有技術的降壓轉換電路拓撲示意圖；以及第9圖示出了現有技術的升壓轉換電路拓撲示意圖。

下面將參考附圖詳細說明本發明的具體實施方式。貫穿所有附圖相同的附圖標記表示相同的或相似的部件或特徵。

下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裏描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本發明。本發明旨在涵蓋申請專利範圍所定義和申請專利範圍所定義的發明精神內的一切可能的等同或替換方式實施例。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是：不必採用這些特定細節來實行本發明。在實施例中，為了避免混淆本發明，未具體描述公知的電路、材料或方法。為了清晰明瞭地闡述本發明，本文簡化了一些具體結構和功能的詳細描述。此外，在一些實施例中已經詳細描述過的類似的結構和功能，在其他實施例中不再贅述。

術語“電壓轉換電路”或“轉換電路”可指將第一節點處的一電信號轉換成另一節點處的另一電信號的電路或系統。電信號可指電壓、電流或電功率等。術語“預定的”可指“固定的”，也可指預定的的變化值或可控的變化值。

第1圖示出了根據本發明一實施例的供電100系統。供電系統100包括第一電壓轉換模組11、電容模組12和第二電壓轉換模組13。供電系統100具有電源輸入端IN。第一電壓轉換模組11具有第一端111和第二端112，其中第一端111耦接電源輸入端IN，第二端112耦接電容模組12。第二電壓轉換模組13具有輸入端131和輸出端132，其中輸入端131耦接電源輸入端IN用於接收電源輸入端IN的輸入電壓Vin。輸出端132為負載14供電。在一個實施例中，第一電壓轉換模組11包括一個雙向電壓轉換電路。雙向電壓轉換電路基於一定的條件進行雙向的電壓轉換，如第2A圖和第2B圖所示。在一個實施例中，如第3圖所示，第一電壓轉換模組11包括並聯的升壓轉換電路和降壓轉換電路。在一個實施例中，電容模組12包括一電容。在另一個實施例中，電容模組12包括並聯的多個電容。在一個實施例中，第二電壓轉換模組13包括一降壓轉換電路(或buck電路)。在另一個實施例中，第二電壓轉換模組13包括多個降壓轉換電路。在一個實施例中，負載14為SSD裝置。

繼續第1圖的說明，在一個實施例中，第一電壓轉換模組11包括一雙向電壓轉換電路。其中在正常工作時，電源輸入端IN與電源耦接，雙向電壓轉換電路將電源電壓Vin轉換成一個更高的電壓，在第二端112輸出。第二端112的電壓通過電容模組12保持。在正常工作時，電容模組12被充電，電能被存儲在電容模組12中。在正常工作時，第二電壓轉換模組13由外部電源供電。當電源被斷開時，如為保存記憶體中資料需要繼續保持一段時間的供電，因此第二電壓轉換模組13的輸出電壓需要保持一段時間的高電平。

第2A圖示出了根據本發明一實施例的正常工作模式下的供電系統200A，此時，電源輸入端IN耦接電源201。第2B圖示出了根據本發明一實施例的當電源輸入端IN掉電時的供電系統200B，此時，電容模組12繼續供電用於將輸出電壓Vout1和Vout2維持一段時間的高電平。供電系統200A和供電系統200B都包括供電電路20，用於為多個負載241和242供電。在一個實施例中，電源201為電池或電池組。

參看第2A圖，供電電路20包括第一電壓轉換模組11，電容模組12和第二電壓轉換模組13。第一電壓轉換模組11和第二電壓轉換模組13組成供電單元21或供電單元21的一部分。在一個實施例中，供電單元21包括在半導體基底上製作的積體電路。在另一個實施例中，供電單元21的控制電路和功率開關製作在積體電路上，而供電單元21的其他部件如電容和電感等在該積體電路外部，不一起集成。第一電壓轉換模組11包括雙向電壓轉換電路11。在圖示的實施例中，供電單元21具有耦接電源201的電源輸入端IN，耦接電容模組12的電容端TC，使得雙向電壓轉換電路11耦接在電源輸入端IN和電容端TC之間。電源輸入端IN耦接雙向電壓轉換電路11的第一端111，電容端TC耦接雙向電壓轉換電路11的第二端112。雙向電壓轉換電路11在電容端TC和電容模組12耦接。第二電壓轉換模組13的輸入端耦接電源輸入端IN，第二電壓轉換模組13的多個輸出端Vout1和Vout2耦接多個負載241和242用於為負載241和242供電。第二電壓轉換模組13內部包括第一降壓轉換電路231和第二降壓轉換電路232。第一降壓轉換電路231和第二降壓轉換電路232可以為任何現有的降壓轉換電路，例如第8圖所示的Buck降壓轉換電路。第一降壓轉換電路231將電源輸入端IN的電壓轉換成電壓更 低的電壓Vout1用於為第一負載241供電。第二降壓轉換電路232將電源輸入端IN的電壓轉換成電壓更低的電壓Vout2用於為第二負載242供電。在一個實施例中，Vout1電壓值比Vout2高。Vout1和Vout2不同的電壓值對應不同的負載需求。然而，降壓轉換電路的個數不侷限於2個，本發明的其他實施例中的降壓轉換電路可以為任意正整數個。

繼續第2A圖的說明，電容模組12包括並聯的多個電容C1-C4。電容C1-C4的第一端耦接第三端121，電容C1-C4的另一端耦接第四端122。其中第三端121進一步耦接第一電壓轉換模組11的第二端112，第四端122耦接參考地GND。在另一個實施例中，電容模組12包括一個電容。在其他的實施例中，電容模組12中電容的個數可以為任意正整數個。

繼續第2A圖的說明。當電源輸入端IN與外部電源201耦接時，供電電路20工作于正常工作模式。在正常工作模式下，電源201通過第二轉換電壓模組13為負載241和242供電。另外，電源201進一步對電容模組12存儲電能。電源201在電源輸入端IN提供輸入電壓Vin。第一降壓轉換電路231將輸入電壓Vin轉換成一個低於Vin的電壓Vout1為負載241供電。第二降壓轉換電路232將輸入電壓Vin轉換成一個低於Vin的電壓Vout2為負載242供電。在電源輸入端IN耦接電源201的正常工作模式下，雙向電壓轉換電路11將輸入電壓Vin轉換成第一電壓V1。電流Ic從雙向電壓轉換電路11流向電容模組12為電容模組12充電並在電容模組12儲能。當第一電壓V1上升到第一預定電壓V10時，雙向電壓轉換電路11停止向電容模組12充電，Ic=0。其中第一預定電壓V10大於輸入電壓Vin。當第一電壓V1低於第一預定電壓V10時，雙向電壓轉換電路11繼續為電容模組12充電直到第一電壓V1到達 第一預定電壓V10值。也就是說，在正常工作狀態下，雙向電壓轉換電路11將電源輸入端IN的電壓轉換成第一預定電壓V10用於為電容模組12充電。在一個實施例中，輸入電壓Vin的範圍為4.5伏特至5.5伏特之間，第一預定電壓V10的範圍為12伏特至13伏特之間。

第2B圖示出了當電源輸入端IN和電源斷開時，供電電路20工作於掉電模式的實施例示意圖，此時電源輸入端IN的電壓被電容模組12保持一段時間。當電源201斷開後，雙向電壓轉換電路11將電容端TC的電壓轉換成位於電源輸入端的第二預定電壓V2。電流Ic從電容模組12流向雙向電壓轉換電路11，電容模組12放電。在一個實施例中，第一預定電壓V10大於第二預定電壓V2。在一個實施例中，第一預定電壓V10大於兩倍的第二預定電壓：2*V2。例如，在一個實施例中，第一預定電壓V10範圍為12伏特至13伏特，第二預定電壓V2範圍為3伏特至6伏特。第二電壓轉換模組13將電壓V2轉換成多個低於第二預定電壓V2的輸出電壓Vout1和Vout2用於繼續為負載241和242供電。這樣，電能通過雙向電壓轉換電路11和第二電壓轉換模組13從電容模組12轉移至負載。在一個實施例中，負載241和242為記憶體件，在如上所述的掉電模式下，記憶體件中的資料有緩衝時間被安全保存。由於電容模組12被放電，電容端TC的電容模組電壓下降，當電容模組電壓低於一預定電壓時，雙向電壓轉換電路11和第二電壓轉換模組13停止工作，停止對負載供電。

雙向電壓轉換電路11將電容模組12充電至一個較高電壓的第一預定電壓，因此，在電容值比較低的情況下也能存儲較高的能量。在掉電模式下，雙向電壓轉換電路將電容模組12的電壓轉換成在電源輸入端 的第二預定電壓，電容模組12上的電壓可以被放電至很低的值，使得電容模組12中存儲的電能被充分釋放。例如，假設電容模組12的電容值為C，第一預定電壓為V10，電容模組12放電至等於第二預定電壓V2，則掉電過程中釋放的電能為，如果將第一預定電壓V10設置為很高的值，而將第二預定電壓V2設置為很低的值，掉電模式過程中釋放的電能可以充分地保障系統安全的關閉。相應地，電容模組的電容值被降低，同時降低電容模組的體積和成本。

第3圖示出了根據本發明一實施例的第一電壓轉換模組300，其中第一電壓轉換模組300包括並聯的升壓轉換電路31和降壓轉換電路32。下面將結合第1圖對第一電壓轉換模組300進行說明。升壓轉換電路31具有輸入端311和輸出端312。降壓轉換電路32具有輸入端321和輸出端322。升壓轉換電路31的輸入端311和降壓轉換電路32的輸出端322一起耦接在第一電壓轉換模組300的第一端111，並耦接至電源輸入端IN。升壓轉換電路31的輸出端312和降壓轉換電路32的輸入端321一起耦接在第一電壓轉換模組300的第二端112，並耦接至電容模組12。當電源輸入端IN和電源耦接時，升壓轉換電路31將電源的輸入電壓轉換成電壓V32用於為電容模組充電。在一個實施例中，電壓V32為一個可變值。當電壓V32上升至第一預定電壓時，升壓轉換電路31停止對電容模組12充電。當電源輸入端IN和電源斷開時，降壓轉換電路32將電壓V32轉換成電壓V31，使得電容模組12放電。在一個實施例中，電壓V31為第二預定電壓，其中第一預定電壓高於第二預定電壓。升壓轉換電路31和降壓轉換電路32可以為任何拓撲的電路。 例如，第8圖示出了一個現有的降壓轉換電路拓撲(如buck電路)。第9圖示出了一個現有的升壓轉換電路拓撲(如boost電路)。

第4A圖和第4B圖中的供電電路40包括限流電路45。其中第4A圖示出了根據本發明一實施例的在正常工作模式中的包括供電電路40的供電系統400A。第4B圖示出了根據本發明一實施例的在掉電模式中的包括供電電路40的供電系統400B。供電電路40包括供電單元21和電容模組12。供電單元21具有電源輸入端IN，電容端TC和多個輸出端Vout1和Vout2。供電單元21包括限流電路45，雙向電壓轉換電路41和第二電壓轉換模組13。其中限流電路45具有耦接至電源輸入端IN的輸入端451和耦接至雙向電壓轉換電路41和第二電壓轉換模組13的輸出端452。在另一個實施例中，限流電路耦接至供電單元21，並且限流電路具有選擇性地耦接至電源201的輸入端以及耦接至電源輸入端IN的輸出端。

參看第4A圖，在正常工作模式下，電源201耦接至限流電路45，限流電路45開通。在一個實施例中，如第5圖所示，限流電路包括兩個背靠背串聯耦接的金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)51和52。在正常工作模式下，當流過限流電路45的輸入電流大於一閾值時，限流電路45的電阻在控制信號控制下增大，用於限制輸入電流。當輸入電流低於該閾值時，限流電路45完全導通，電阻很低，使得具有較高的效率。在正常工作模式下，雙向電壓轉換電路41工作於升壓模式，將節點411的輸入電壓Vin轉換為第一電壓V1為電容模組12充電至第一預定電壓V10。在一個實施例中，節點411為電源輸入端。

參看第4B圖，當電源斷開後，電源系統400B工作於掉電模 式。在一個實施例中，掉電狀態通過電源輸入端IN低於一閾值而被檢測。一旦檢測到掉電狀態，雙向電壓轉換電路41工作於降壓模式。雙向電壓轉換電路41將電壓V1轉換成一個更低的電壓，在節點411輸出用於為第二電壓轉換模組13供電。同時，限流電路45關斷，阻斷從節點411流向電源輸入端IN的反向電流。

第5圖示出了根據本發明一實施例的限流電路45。限流電路45具有輸入端451，輸出端452和控制端453。限流電流45包括第一N型MOSFET 51和第二N型MOSFET 52，其中第一MOSFET 51和第二MOSFET 52以背靠背的方式串聯耦接。第一MOSFET 51的漏極耦接輸入端451，第一MOSFET 51的源極耦接第二MOSFET 52的源極，第一MOSFET 51的柵極耦接控制端453。第二MOSFET 52的漏極耦接限流電路45的輸出端452，第二MOSFET 52的柵極耦接控制端453。MOSFET 51和MOSFET 52各有一個從源極到漏極的體二極體D1和D2。在這個結構下，當控制端的控制信號將MOSFET管51和52關斷時，體二極體D1和D2反向偏置，電流既不能從輸入端451流向輸出端452，也不能從輸出端452流向輸入端451。在正常工作模式下，MOSFET管51和52被控制端453的控制信號控制導通，若從輸入端451流向輸出端452的輸入電流高於閾值時，控制端453在控制信號作用下使得MOSFET 51工作于線性區，MOSFET管51和52的電阻升高，使得輸入電流被限制；當輸入電流低於該閾值時，控制端453的控制信號電壓升高，MOSFET管51和52工作于飽和狀態完全導通，使得限流電路45的壓降很小，系統效率較高。當電源斷開工作於掉電模式時，限流電路45關斷。同時，MOSFET 52的體二極體D2阻止從限流電路45的輸出端452流向輸入端 451的反向電流。因此，在掉電模式下，限流電路45能阻止反向電流，使得電源輸入端的前端裝置不受影響，降低額外的電能損耗。

第6圖示出了根據本發明一實施例的SSD系統600。SSD系統600包括供電電路601和SSD裝置602。SSD裝置602為資料記憶體件，包括用於存儲資料的存儲單元和用於從存儲單元讀數據與向存儲單元寫資料的管理單元。存儲單元和管理單元需要不同的供電電壓。SSD裝置601具有四路電源匯流排，包括第一待機匯流排641，快閃記憶體匯流排642，第二待機匯流排643和核心匯流排644。例如，第一待機匯流排641需要約2.85伏特的第一輸入電壓，和約0.2安培的電流。快閃記憶體匯流排642需要約2.85伏特的第一輸入電壓，和約3安培的電流。核心匯流排644需要約1伏特的第一輸入電壓，和約3安培的電流。第二待機匯流排643需要約1伏特的第一輸入電壓，和約0.2安培的電流。SSD裝置可被整體上視為一個負載也可以以多個電源匯流排被視為多個負載。

繼續第6圖的說明，供電電路601為SSD裝置602供電，包括提供2.85伏特電壓和0.2安培電流的第一電源，提供2.85伏特電壓和3安培電流的第二電源，提供1伏特電壓和3安培電流的第三電源和提供1伏特電壓和0.2安培電流的第四電源。供電電路601包括限流電路65，電源輸入端IN，第一電壓轉換模組11，電容模組12和第二電壓轉換模組13。限流電路65包括輸入端651和輸出端652，其中在正常工作模式中，輸入端651耦接電源，在掉電模式中，輸入端651可能被浮置。輸出端652耦接電源輸入端IN。第一電壓轉換模組11耦接在電源輸入端IN和電容模組12之間，用於在正常工作模式下向電容模組12存儲能量以及在掉電模式下從電容模組12提取能量驅 動第二電壓轉換模組13。在圖示的實施例中，正常工作模式下的外部電源輸入電壓Vin和掉電模式下第一電壓轉換模組11轉換後的期望電壓均為5伏特，正常工作模式下電容模組12的期望充電電壓為12.8伏特。通過第一電壓轉換模組11，電壓12.8伏特可用於在掉電狀態下驅動第二電壓轉換模組13。如此，高能量可被存儲於電容模組12中。對於一定的存儲能量來說，電容模組12的電容值可降低。第二電壓轉換模組13包括第一降壓轉換電路631和第二降壓轉換電路632。第二電壓轉換模組13進一步包括耦接在第一降壓轉換電路631和快閃記憶體匯流排642之間的第一開關633，以及耦接於第二降壓轉換電路632和核心匯流排644之間的第二開關634。第一開關633和第二開關634用於選擇性地為快閃記憶體匯流排642和核心匯流排644供電。第一降壓轉換電路631將電源輸入端IN的電壓轉換成2.85伏特的預定電壓，並將2.85伏特的輸出電壓用於為第一待機匯流排641和快閃記憶體匯流排642供電。第二降壓轉換電路632將電源輸入端IN的電壓轉換成1伏特的預定電壓，並用於為第二待機匯流排643和核心匯流排644供電。

第6圖中的SSD系統僅作為一個示例。第1-4圖所示的供電電路實施例可用於另外形式的負載，如其它類型的記憶體件或其他任意需要在掉電時維持一定時間輸入電壓的裝置或電路。

第7圖示出了根據本發明一實施例的為負載供電的方法700流程圖。該方法包括在正常工作模式下通過外部電源為負載供電，以及在掉電模式下，通過電容模組為負載供電。其中在正常工作模式下，電源將電容模組充電至高於輸入電壓。結合第7圖，方法700包括步驟一701將第一電壓模組耦接在電容模組和電源輸入端IN之間，以及步驟二702將第二電壓 模組耦接至電源輸入端IN。步驟703判斷系統的工作狀態，即判斷電源輸入端是否耦接電源。若電源輸入端耦接電源，判斷工作于正常工作模式，方法700進一步包括步驟711和712。若電源從電源輸入端IN斷開，判斷處於掉電模式，方法700進一步包括步驟721-724。

在步驟711，一旦電源輸入端IN耦接電源，電源通過第二電壓轉換模組為負載供電。同時，電源的輸入電壓通過第一電壓轉換模組轉換成第一電壓用於為電容模組充電。在一個實施例中，第一電壓的預定電壓高於輸入電壓Vin。

同時，在步驟712，第二電壓轉換模組將輸入電壓Vin轉換成低於電壓Vin的電壓並為負載供電。在一個實施例中，第二電壓轉換模組包括多個降壓轉換電路，將輸入電壓Vin轉換成多個輸出電壓，用於為多個負載供電。

當電源移除或阻斷，電源輸入端IN從電源斷開時，在系統完全掉電之前需要將一些資料保存。此時，通過第一電壓轉換模組和第二電壓轉換模組的轉換，被儲能的電容模組釋放電能，用於為負載供電。在步驟721，第一電壓轉換模組將電容模組電壓Vc轉換成第二預定電壓V2，電容模組放電為負載供電。在一個實施例中，第二預定電壓V2為可變值。在另一個實施例中，第二預定電壓V2為固定值。在一個實施例中，第二預定電壓V2低於第一電壓的預定電壓，第一電壓的預定電壓高於電源的輸入電壓。

同時，在步驟722，第二電壓轉換模組將電源輸入端的電壓V2轉換成低於電壓V2的輸出端的輸出電壓Vout，用於為負載供電。在一個 實施例中，電壓V2被第二電壓轉換模組中的多個降壓轉換電路轉換成多個輸出電壓，用於為多個負載供電。

在一個實施例中，在電源輸入端IN和電源斷開的狀態下，電容模組電壓Vc用於和參考電壓Vref比較。在步驟723，若電壓Vc低於參考電壓Vref，第一電壓轉換模組和第二電壓轉換模組停止工作，系統完全掉電。若電壓Vc高於參考電壓Vref，步驟721和721繼續進行。

在另一個實施例中，若第二電壓V2低於一參考值，第一電壓轉換模組和第二電壓轉換模組停止工作。

方法可進一步包括如第4A圖和第4B圖所述的將限流電路耦接在電源輸入端之前。當限流電路耦接電源時，限流電路開通，第一電壓轉換模組生成比電源輸入端電壓高的電壓用於為電容模組充電。當電源斷開時，限流電路關斷，阻值反向電流；同時第一電壓轉換模組產生比電容模組電壓低的第二電壓，用於驅動第二電壓轉換模組。

上述的一些特定實施例僅僅以示例性的方式對本發明進行說明，這些實施例不是完全詳盡的，並不用於限定本發明的範圍。對於公開的實施例進行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實施例和對實施例中元件的等同變化可以被本技術領域的普通技術人員所瞭解。本發明所公開的實施例的其他變化和修改並不超出本發明的精神和申請專利範圍限定的保護範圍。

11、13‧‧‧電壓轉換模組

12‧‧‧電容模組

14‧‧‧負載

100‧‧‧供電系統

111、112‧‧‧端

131‧‧‧輸入端

132‧‧‧輸出端

IN‧‧‧電源輸入端

Vin‧‧‧輸入電壓

Claims (16)

1. 一種供電電路，包括：電源輸入端；電容模組；第一電壓轉換模組，具有第一端和第二端，其中第一端耦接電源輸入端，第二端耦接電容模組；以及第二電壓轉換模組，具有輸入端和輸出端，其中第二電壓轉換模組的輸入端耦接電源輸入端，第二電壓轉換模組的輸出端耦接負載用於為負載供電；其中如果電源輸入端和電源耦接，經第一電壓轉換模組為電容模組充電至高於輸入電壓，同時經第二電壓轉換模組將輸入電壓降壓後為負載供電；以及如果電源輸入端和電源斷開，經第一電壓轉換模組將電容模組電壓轉換成電源輸入端的第二預定電壓，電容模組放電，同時經第二電壓轉換模組將第二預定電壓降壓後為負載供電。
2. 如申請專利範圍第1項所述的供電電路，其中第一電壓轉換模組包括雙向電壓轉換電路，其中：當電源輸入端耦接電源時，雙向電壓轉換電路將電源輸入端的輸入電壓轉換為第一電壓轉換模組的第二端的第一電壓，雙向電壓轉換電路為電容模組充電至第一預定電壓；以及當電源輸入端斷開電源時，雙向電壓轉換電路將第一電壓轉換模組的第二端的電壓轉換為第一電壓轉換模組的第一端的第二預定電壓； 其中第一預定電壓高於第二預定電壓。
3. 如申請專利範圍第2項所述的供電電路，其中第一預定電壓高於輸入電壓。
4. 如申請專利範圍第1項所述的供電電路，其中第一電壓轉換模組包括：升壓轉換電路，具有輸入端和輸出端；以及降壓轉換電路，具有輸入端和輸出端；其中升壓轉換電路的輸入端和降壓轉換電路的輸出端一起耦接至第一電壓轉換模組的第一端，升壓轉換電路的輸出端和降壓轉換電路的輸入端一起耦接至第一電壓轉換模組的第二端。
5. 如申請專利範圍第1項所述的供電電路，其中負載包括固態驅動裝置。
6. 如申請專利範圍第1項所述的供電電路，其中電容模組包括並聯的多個電容。
7. 如申請專利範圍第6項所述的供電電路，其中電容模組具有第三端和第四端，其中第三端耦接至多個電容的第一端，第四端耦接至多個電容的第二端，其中第三端耦接第一電壓轉換模組的第二端，第四端耦接系統地。
8. 如申請專利範圍第1項所述的供電電路，進一步包括限流電路，限流電路具有輸入端和輸出端，其中限流電路的輸入端選擇性地耦接電源，限流電路的輸出端耦接電源輸入端，其中當限流電路耦接電源時限流電路開通，當限流電路斷開電源時限流電路關斷用於阻止反向電流。
9. 如申請專利範圍第8項所述的供電電路，其中限流電路包括兩個背靠背串聯耦接的金屬氧化物半導體場效應電晶體。
10. 如申請專利範圍第1項所述的供電電路，其中第二電壓轉換模組包括多個降壓轉換電路，多個降壓轉換電路用於為多個負載供電。
11. 如申請專利範圍第1項所述的供電電路，其中：第二電壓轉換模組包括第一降壓轉換電路和第二降壓轉換電路；負載包括固態驅動裝置，其中固態驅動裝置包括快閃記憶體匯流排、第一待機匯流排、核心匯流排和第二待機匯流排；其中第一降壓轉換電路為快閃記憶體匯流排和第一待機匯流排供電；以及第二降壓轉換電路為核心匯流排和第二待機匯流排供電。
12. 如申請專利範圍第11項所述的供電電路，其中第二電壓轉換模組進一步包括：耦接於第一降壓轉換電路和快閃記憶體匯流排之間的第一開關；以及耦接於第二降壓轉換電路和核心匯流排之間的第二開關。
13. 一種供電單元，包括：電源輸入端，選擇性地耦接電源；電容端，耦接電容模組；雙向電壓轉換電路，耦接於電源輸入端和電容端之間；以及第二電壓轉換模組，耦接電源輸入端，第二電壓轉換模組具有多個輸出端用於為多個負載供電，其中：當電源輸入端耦接電源時，雙向電壓轉換電路將電源輸入端的輸入電壓轉換成電容端的第一電壓為電容模組充電；以及 當電源輸入端與電源斷開時，雙向電壓轉換電路將電容端的電壓轉換成電源輸入端的第二預定電壓，其中第二預定電壓用於驅動第二電壓轉換模組，其中第一預定電壓高於第二預定電壓。
14. 如申請專利範圍第13項所述的供電單元，其中第一預定電壓大於兩倍的第二預定電壓。
15. 一種為負載供電的方法，包括：將第一電壓轉換模組耦接在電容模組和電源輸入端之間；將第二電壓轉換模組耦接至電源輸入端；判斷電源輸入端是否和電源耦接；如果電源輸入端和電源耦接，經第一電壓轉換模組為電容模組充電至高於輸入電壓，同時經第二電壓轉換模組將輸入電壓降壓後為負載供電；以及如果電源輸入端和電源斷開，經第一電壓轉換模組將電容模組電壓轉換成電源輸入端的第二預定電壓，電容模組放電，同時經第二電壓轉換模組將第二預定電壓降壓後為負載供電。
16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，進一步包括在電源輸入端和電源斷開的情況下，將電容模組電壓與參考電壓比較，若電容模組電壓小於參考電壓，第一電壓轉換模組和第二電壓轉換模組停止工作。