TWI707352B - 具有電源品質檢測模組的電子設備及其相關方法 - Google Patents

具有電源品質檢測模組的電子設備及其相關方法 Download PDF

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張文信
趙梓佑
黃莉君
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Abstract

本發明提供了一種具有電源品質檢測模組的電子設備及其相關方法。電子設備包括一電源模組、一儲存模組、以及一電源品質檢測模組。電源模組接收一外部電源。電源模組轉換外部電源為一第一內部電壓。電源品質檢測模組電性連接電源模組以及儲存模組。儲存模組通過電源品質檢測模組電性連接電源模組，以接收第一內部電壓。其中，電源品質檢測模組根據第一內部電壓的波形決定出一品質參數決定是否發送一第一警示訊號。

Description

具有電源品質檢測模組的電子設備及其相關方法
本發明是有關於一種電源品質檢測系統，且特別是一種設置在儲存模組以及電源模組之間的電源檢測模組。
儲存模組需要穩定的電壓作為運作基礎，特別是固態儲存裝置、記憶卡。若是電力環境中，交流電壓變動太大，或/及電源模組的設計不佳，則可能無法提供穩定的電壓給儲存模組。若是提供給儲存模組的電壓太高或是太低，儲存模組則可能有誤動作、讀寫錯誤、甚至是造成儲存模組的損壞。
因此，如何提供一種檢測電源品質的電源品質檢測電路、模組及方法以防止上述問題，已經是業界的一個重要課題。
有鑑於此，本發明實施例提供了一種電源品質檢測系統，包括：一電源模組，接收一外部電源，所述電源模組轉換所述外部電源為一第一內部電壓；一儲存模組；以及一電源品質檢測模組，電性連接所述電源模組以及所述儲存模組，所述儲存模組通過所述電源品質檢測模組電性連接所述電源模組，以接收所述第一內部電壓；其中，所述電源品質檢測模組根據所述第一 內部電壓的波形決定出一品質參數以決定是否發送一警示訊號。
有鑑於此，本發明實施例提供了一種電源品質檢測方法，係應用一儲存模組，該方法包括：接收一外部電源，藉由一電源模組將所述外部電源轉換為一第一內部電壓；以及從複數個波形類型中確定出所述第一內部電壓的波形，以產生一檢測結果；所述儲存模組根據該檢測結果來自複數個編程模式中決定出的一個編程模式以進行存取所述儲存模組的資料。
綜上所述，本發明利用電源品質檢測系統檢測傳輸至儲存模組的第一內部電壓，以判斷第一內部電壓的電壓品質，有效的判斷儲存模組的工作環境，並且在電壓不穩定時，可以有效找到問題所在，快速提供解決方案。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
1、1’:電源品質檢測系統
11、11’:電源模組
12；12’:主板模組
13、13’:處理器
14、14’:儲存模組
15、15’:電源品質檢測模組
IV1:第一內部電壓
AC:外部電壓
HT1:第一高電壓臨界值
HT2:第二高電壓臨界值
LT1:第一低電壓臨界值
LT2:第二低電壓臨界值
151:類比數位轉換單元
152:判斷計數單元
153:警示單元
T:預定時間
圖1是本發明實施例的電源品質檢測系統的示意圖。
圖2是本發明實施例的電源品質檢測系統的另一示意圖。
圖3是本發明實施例的電源品質檢測模組檢測第一內部電壓的示意圖。
圖4是本發明實施例的電源品質檢測模組檢測第一內部電壓的另一示意圖。
圖5是本發明實施例的電源品質檢測模組檢測第一內部電 壓的另一示意圖。
圖6是本發明實施例的電源品質檢測模組的示意圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件。因此，下文論述之第一元件可稱為第二元件而不偏離本發明概念之教示。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。
以下將以至少一種實施例配合圖式來說明電源品質檢測模組以及電源品質檢測系統，然而，下述實施例並非用以限制本揭露內容。在以下敘述中，具有兩個以上端點的電子元件，若有特別標記，則以腳位標記作為其腳位敘述，若沒有特別標記，則橫向設置的兩端點電子元件，以左側端點為第一端，以 右側端點為第二端。若是垂直設置的兩端點電子元件，則以上側端點為第一端，下側端點為第二端。
〔本發明的電源品質檢測系統以及電源品質檢測模組的實施例〕
請參照圖1以及圖2，圖1是本發明實施例的電源品質檢測系統的示意圖。圖2是本發明實施例的電源品質檢測系統的另一示意圖。該電源品質檢測系統1的實施態樣可內含有儲存模組的電子設備，例如：固態儲存裝置(SSD)、記憶卡(Memory Card)、電腦系統、平板、智慧型手機...等。
在本實施例中，電源品質檢測系統1包括一電源模組11、一主板模組12、一處理器13、一儲存模組14、以及一電源品質檢測模組15。
在本實施例中，電源模組11接收一外部電壓AC。電源模組轉換外部電源AC為一第一內部電壓IV1。
電源品質檢測模組15電性連接電源模組11以及儲存模組14。儲存模組14電性連接電源模組11，以接收所述第一內部電壓IV1。
主板模組12電性連接電源模組11。處理器13設置在主板模組12上，處理器13電性連接電源模組11、主板模組12、以及儲存模組14。
在本實施例中，電源模組11、主板模組12、處理器13、儲存模組14構成一電腦系統(圖未示)，設置在一殼體(圖未示)中。
在本實施例中，電腦系統(圖未示)還包括一操作系統，通過電源模組11、主板模組12、處理器13、儲存模組14等元件進行運作。
在本實施例中，儲存模組14可以設置在主板模組12上。例如，儲存模組14通過快捷外設互聯標準介面(Peripheral Component Interconnect Express，PCIe)直接設置在主板模組12上。儲存模組14與主板模組12也可以分別獨立設置。舉例來說，就是儲存模組14通過一傳輸線以及一序列高技術配置介面(Serial Advanced Technology Attachment,SATA)與主板模組12電性連接。
如圖2所示，圖2的電源品質檢測系統1’包括一電源模組11’、一主板模組12’、一處理器13’、一儲存模組14’、以及一電源品質檢測模組15’。圖1的電源品質檢測系統1與圖2的電源品質檢測系統1’不同的地方在於：圖1的儲存模組14沒有設置在主板模組12上，圖2的儲存模組14’設置在主板模組12’上。
在本實施例中，儲存模組14是固態硬碟(Solid-state disk,SSD)。
在本實施例中，電源品質檢測模組15會根據第一內部電壓IV1的一品質參數決定是否發送一第一警示訊號。在本實 施例中，若是外部電壓AC的大幅度變動或是電源模組11的設計不良，都會造成第一內部電壓IV1會有大幅度電壓變化(例如：是電壓位準的變化)。因此，在本實施例中，第一內部電壓IV1的電壓變化可以到達幾伏特的程度。
第一內部電壓IV1的品質參數是根據第一內部電壓IV1在預定時間T內大於一第一高電壓臨界值HT1的一第一次數、第一內部電壓IV1在預定時間T內小於一第一低電壓臨界值LT1的一第二次數、或第一內部電壓IV1在預定時間T內大於一第一高電壓臨界值HT1的第一次數以及第一內部電壓IV1在預定時間T內小於一第一低電壓臨界值LT1的第二次數的組合而決定。
也就是，當第一內部電壓IV1在預定時間T內大於第一高電壓臨界值HT1的第一次數大於一第一預定次數時，代表第一內部電壓IV1的品質參數不合格，因此電源品質檢測模組15發送一第一警示訊號。
當第一內部電壓IV1在預定時間T內小於第一低電壓臨界值LT1的所述第二次數大於第二預定次數時，代表第一內部電壓IV1的品質參數不合格，電源品質檢測模組15也會發送所述第一警示訊號。
再者，當第一內部電壓IV1在預定時間T內大於第一高電壓臨界值HT1的第一次數大於一第三預定次數，且第一內部電壓IV1在預定時間T內小於第一低電壓臨界值LT1的第二次數 大於一第四預定次數時，電源品質檢測模組15發送所述第一警示訊號。
在本實施例中，第一高電壓臨界值HT1以及第一低電壓臨界值LT1是根據會造成儲存模組14動作錯誤、讀寫錯誤、誤動作、或是硬體損傷的電壓值而決定，在本發明中不做限制。
在本實施例中，第一預定次數、第二預定次數、第三預定次數、第四預定次數可以根據實際需求進行設計、調整，在本發明中不做限制。此外，預定時間T的長短也可以根據實際需求進行調整設計，在本發明中不做限制。
在本實施例中，電源品質檢測模組15提供警告訊號是提供給處理器13或電腦系統(圖未示)的處理器13上運作的一操作系統(圖未示)。處理器13或是操作系統(圖未示)會根據警告訊號進行紀錄、或是提醒使用者目前電源品質較差。
在本實施例中，當第一內部電壓IV1大於一第二高電壓臨界值HT2，電源品質檢測模組15發送一第二警示訊號。同樣地，當第一內部電壓IV1低於一第二低電壓臨界值LT2，電源品質檢測模組15發送第二警示訊號。
在本實施例中，第二警示訊號就是提醒處理器13或是操作系統(圖未示)。此外，第二高電壓臨界值HT2大於第一高電壓臨界值HT1。第二低電壓臨界值LT2小於第一低電壓臨界值LT1。
在本實施例中，第二高電壓臨界值HT2、第二低電壓臨界值LT2是根據儲存模組14可能損害的電壓所決定。也就是第一內部電壓IV1只要超過第二高電壓臨界值HT2、或是低於第二低電壓臨界值LT2，儲存模組14就會損壞或是不動作。
請參照圖1以及圖2，圖1中的儲存模組14是不設置在主板模組12上。而圖2中的儲存模組14則是設置在主板模組12上。
請參照圖3、圖4以及圖5，圖3是本發明實施例的電源品質檢測模組檢測第一內部電壓的示意圖。圖4是本發明實施例的電源品質檢測模組檢測第一內部電壓的另一示意圖。圖5是本發明實施例的電源品質檢測模組檢測第一內部電壓的另一示意圖。
請參照圖3，圖3中的第一內部電壓IV1的電壓曲線，都大於第一低電壓臨界值LT1，因此接收圖3中的第一內部電壓IV1的儲存模組14可以動作。但是由於第一內部電壓IV1的峰值會大於第一高電壓臨界值HT1，因此可能造成儲存模組14的損壞。
在本實施例中，電源品質檢測模組15會檢測第一內部電壓IV1在預定時間T內大於第一高電壓臨界值HT1的次數是否大於第一預定次數。在本實施例中，第一預定次數設定是5次，然而，圖3中，第一內部電壓IV1大於第一高電壓臨界值HT1的次數是4次，因此，電源品質檢測模組15並不會發送第一警示訊號。
請參照圖4，圖4中的第一內部電壓IV1的電壓曲線，都小於第一高電壓臨界值HT1，因此接收圖4中的第一內部電壓IV1的儲存模組14並不會因為電壓過高而損壞。但是由於第一內部電壓IV1的最小值會小於第一低電壓臨界值LT1，因此可能造成儲存模組14的誤動作或是讀寫錯誤。
在本實施例中，電源品質檢測模組15會檢測第一內部電壓IV1在預定時間T內小於第一低電壓臨界值LT1的次數是否大於第二預定次數。在本實施例中，第二預定次數是2次。圖4中，第一內部電壓IV1在預定時間T內小於第一低電壓臨界值HT1的次數是4次，因此，電源品質檢測模組15會發送第一警示訊號。
請參照圖5，圖5中的第一內部電壓IV1的電壓曲線，是介於第二高電壓臨界值HT2以及第二低電壓臨界值LT2之間。但是圖5中的第一內部電壓IV1部分會大於第一高電壓臨界值HT1，部分的第一內部電壓IV1則會小於第一低電壓臨界值LT1。因此接收圖5中的第一內部電壓IV1的儲存模組14有機會因為電壓過高而損壞，也有機會因為電壓過低而誤動作或是讀寫錯誤。
在本實施例中，電源品質檢測模組15會檢測第一內部電壓IV1在預定時間T內大於第一高電壓臨界值HT1的次數是否大於一第三預定次數，以及第一內部電壓IV1在預定時間T內小於第一低電壓臨界值的LT1次數是否大於第四預定次數。在本實施例中，第三預定次數以及第四預定次數分別是1次。
而圖5中，第一內部電壓IV1在預定時間T內大於第一高電壓臨界值HT1以及小於第一低電壓臨界值LT1的次數分別是2次以及1次，因此，電源品質檢測模組15會發送第一警示訊號。
請參照圖6，圖6是本發明實施例的電源品質檢測模組的示意圖。
在本實施例中，電源品質檢測模組15包括一類比數位轉換單元151、一判斷計數單元152、以及一警示單元153。
類比數位轉換單元151用於將第一內部電壓IV1從類比形式轉換為數位形式。判斷計數單元152電性連接類比數位計數單元151，用於判斷第一內部電壓IV1的電壓高低以及計算次數以決定第一內部電壓IV1的品質參數，並根據品質參數產生一判斷結果。
也就是，判斷計數單元152會對數位形式的第一內部電壓IV1進行電壓判斷是否大於第一高電壓臨界值HT1、或是低於第一低電壓臨界值LT1，以決定第一內部電壓IV1的品質參數。
在本實施例中，警示單元153電性連接判斷計數單元152，並根據判斷技術單元152對第一內部電壓IV1的品質參數的判斷結果，決定是否發送一第一警示訊號或是一第二警示訊號。
一實施例中，該儲存模組14係由複數個NAND記憶體元件所實現的。一實施例中，該儲存模組14係四級單元 (Quad-level cells,QLC)NAND記憶體元件所實現的。在此實施例中，該儲存模組14中的存儲區塊(block)可以使用每單元一位元(one-bit-per-cell,1bpc)編程模式、每單元兩位元(two-bit-per-cell,2bpc)編程模式、每單元三位元(three-bit-per-cell,3bpc)編程模式、或每單元四位元(four-bit-per-cell,4bpc)編程模式來編程數據。因此，當電源品質檢測模組15確定電壓IV1的質量不好時(例如，發送第一警告信號或第二警告信號)，儲存模組14的編程模式可調整成不容易進行錯誤的寫入操作。例如，SSD中的控制電路根據質量控制信號或警告信號選擇多種編程模式中的一種，以將編程後的數據編程到該儲存模組14的第一存儲區塊中。透過上述方法可以提高該儲存模組14內數據的可靠性。
另外，電源品質檢測模組15除了可檢測電壓位準的變化，尚可檢測電壓的波形變化(例如是頻率上的變化)。一實施例中，電源品質檢測模組15可以記錄內部電壓IV1的波形類型(waveforms patterns)。例如，儲存模組14中的控制器可確定在圖3和圖4的波形類型是相同的(因，基本上頻率是固定的，僅電壓準位不同)；並確定圖2中的波形是圖3(或圖4)和圖5的波形是不同的(因圖3波形的頻率是固定的，而圖5波形的頻率是動變的)，所以圖5與圖3是屬於不同的波形類型(waveforms patterns)。因為外部電源AC的頻率(50、60Hz)是固定的，當儲存模組14中的控制器發現內部電壓IV1的波形出現在不同的波形類型(例 如，波形的頻率是動變)時，儲存模組14中控制器可以確定該電源模組11中的組件可能出現缺陷，而產生另一個警告信號。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，本發明利用電源品質檢測系統檢測傳輸至儲存模組的第一內部電壓，以判斷第一內部電壓的電壓品質，有效的判斷儲存模組的工作環境，並且在電壓不穩定時，可以有效找到問題所在，快速提供解決方案。
以上該僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
1:電源品質檢測系統
11:電源模組
12:主板模組
13:處理器
14:儲存模組
15:電源品質檢測模組
IV1:第一內部電壓
AC:外部電壓

Claims (10)

  1. 一種電源品質檢測系統，包括：一電源模組，接收一外部電源，所述電源模組轉換所述外部電源為一第一內部電壓；一儲存模組；以及一電源品質檢測模組，電性連接所述電源模組以及所述儲存模組，所述儲存模組通過所述電源品質檢測模組電性連接所述電源模組，以接收所述第一內部電壓；其中，所述電源品質檢測模組根據所述第一內部電壓的波形決定出一品質參數以決定是否發送一警示訊號；其中，所述第一內部電壓的所述品質參數是根據所述第一內部電壓在一預定時間內大於一第一高電壓臨界值的一第一次數、所述第一內部電壓在所述預定時間內小於一第一低電壓臨界值的一第二次數、或所述第一次數以及第二次數的組合而決定。
  2. 如申請專利範圍第1項的電源品質檢測系統，其中，當所述第一內部電壓在所述預定時間內大於所述第一高電壓臨界值的所述第一次數大於一第一預定次數或/及當所述第一內部電壓在所述預定時間內小於所述第一低電壓臨界值的所述第二次數大於一第二預定次數時，所述電源品質檢測模組發送一第一警示訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項的電源品質檢測系統，其中，當所述第一內部電壓大於一第二高電壓臨界值或/及當所述 第一內部電壓低於一第二低電壓臨界值，所述電源品質檢測模組發送一第二警示訊號。
  4. 一種電源品質檢測系統，包括：一電源模組，接收一外部電源，所述電源模組轉換所述外部電源為一第一內部電壓；一儲存模組；以及一電源品質檢測模組，電性連接所述電源模組以及所述儲存模組，所述儲存模組通過所述電源品質檢測模組電性連接所述電源模組，以接收所述第一內部電壓；其中，所述電源品質檢測模組從複數個波形類型中確定出所述第一內部電壓的波形類型，以產生一檢測結果以指示所述電源模組的狀態以決定是否發送一警示訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項的電源品質檢測系統，其中，所述檢測結果係指示所述第一內部電壓的頻率是否有改變。
  6. 一種電源品質檢測系統，包括：一電源模組，接收一外部電源，所述電源模組轉換所述外部電源為一第一內部電壓；一儲存模組；以及一電源品質檢測模組，電性連接所述電源模組以及所述儲存模組，所述儲存模組通過所述電源品質檢測模組電性連接所述電源模組，以接收所述第一內部電壓；其中，所述電源品質檢測模組檢測所述第一內部電壓的波 形以產生一檢測結果，且所述儲存模組根據該檢測結果來自複數個編程模式中決定出的一個編程模式以進行編程。
  7. 如申請專利範圍第6項的電源品質檢測系統，其中，所述複數個編程模式包括有每單元一位元編程模式和每單元多位元編程模式。
  8. 一種電源品質檢測系統，包括：一電源模組，接收一外部電源，所述電源模組轉換所述外部電源為一第一內部電壓；一儲存模組；以及一電源品質檢測模組，電性連接所述電源模組以及所述儲存模組，所述儲存模組通過所述電源品質檢測模組電性連接所述電源模組，以接收所述第一內部電壓；其中，所述電源品質檢測模組根據所述第一內部電壓的波形決定出一品質參數以決定是否發送一警示訊號；其中，所述電源品質檢測模組包括：一類比數位轉換器(ADC)，用於將所述第一內部電壓的類比形式轉換為一數字形式；一確定與計數單元，耦接至所述類比數位轉換器，用以決定出所述第一內部電壓的一電壓準位及該品質參數，並根據該品質參數產生一檢測結果。
  9. 一種電源品質檢測系統，包括：一電源模組，接收一外部電源，所述電源模組轉換所述外 部電源為一第一內部電壓；一儲存模組；一主板模組，電性連接所述電源模組；一處理器，設置在所述主板模組上，電性連接所述主板模組、所述電源模組、以及所儲存模組；以及一電源品質檢測模組，電性連接所述電源模組以及所述儲存模組，所述儲存模組通過所述電源品質檢測模組電性連接所述電源模組，以接收所述第一內部電壓；其中，所述電源品質檢測模組根據所述第一內部電壓的波形決定出一品質參數以決定是否發送一警示訊號；所述警示訊號是提供至所述處理器。
  10. 一種電源品質檢測方法，係應用一儲存模組，該方法包括：接收一外部電源；藉由一電源模組將所述外部電源轉換為一第一內部電壓；從複數個波形類型中確定出所述第一內部電壓的波形類型，以產生一檢測結果；以及所述儲存模組根據該檢測結果來自複數個編程模式中決定出的一個編程模式以進行存取所述儲存模組的資料。
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