專利名稱：用于在大容量存儲設(shè)備中進(jìn)行功率控制的系統(tǒng)、方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的多個方面涉及功率監(jiān)視和控制特征，其對于功率汲取是一個重要問題的 數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用會特別地有用。
背景技術(shù)：
電子數(shù)據(jù)存儲設(shè)備允許對在電信號的控制下對所訪問的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和檢索。存 在用于存儲數(shù)據(jù)的許多不同的記錄介質(zhì)，每一種記錄介質(zhì)都具有不同的特性和參數(shù)。在數(shù) 據(jù)存儲設(shè)備中使用的存儲器能夠被分類為包括易失性存儲器和非易失性存儲器的多個種 類。例如，那些使用磁性記錄介質(zhì)或者浮柵晶體管的非易失性存儲器在沒有電源時保持所 存儲的數(shù)據(jù)。諸如動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)或者靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM)的易失性 存儲器在電源移除時丟失所存儲的數(shù)據(jù)?；诖判缘拇鎯ζ髟O(shè)備通過在特定的方向上將磁性記錄介質(zhì)磁化來存儲數(shù)據(jù)。通 過將傳感器通過磁化的區(qū)域以檢測所存儲的磁場的方向來讀取數(shù)據(jù)。用于磁性記錄介質(zhì)的 常見格式使用旋轉(zhuǎn)磁性盤片以及在盤片旋轉(zhuǎn)時被定位成讀取或?qū)懭氡P片的讀寫頭。由于磁 化介質(zhì)的使用，磁性記錄介質(zhì)具有非易失性的優(yōu)點，其不需要電源來保持所存儲數(shù)據(jù)的完 整性。固態(tài)存儲器指使用半導(dǎo)體技術(shù)作為存儲介質(zhì)的存儲器。固態(tài)存儲器的一種類型是 非易失性閃存。非易失性閃存通過在存儲器單元的浮柵上存儲電荷而工作。具體地，非易 失性閃存通過對浮柵充電存儲數(shù)據(jù)，該浮柵在沒有電源時保持所存儲的電荷。閃存也具有 不易受機(jī)械擾動的額外益處，因為其不需要活動部件來訪問(讀取/寫入)存儲介質(zhì)。對于固態(tài)存儲器和基于磁性的存儲器兩者的特定使用領(lǐng)域涉及可由電子系統(tǒng) (更具體地計算機(jī)系統(tǒng))訪問的存儲設(shè)備。例如，常規(guī)的硬盤驅(qū)動器(HDD)包括旋轉(zhuǎn)磁性介 質(zhì)，其在由電子控制電路提供的電信號的控制下訪問。另一種類型的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備是固態(tài) 設(shè)備(SDD)，其使用在電信號的控制下可訪問的固態(tài)存儲器。當(dāng)從編程或者存儲器的分層觀 點看時，HDD和SDD能夠認(rèn)為是相似的，甚至是相同的。然而，從實用的觀點來看，由于機(jī)械 振動或者突然的功耗，這些驅(qū)動器經(jīng)常呈現(xiàn)出一些重要的區(qū)別，包括但不限于訪問速度、功 耗、可靠性和對數(shù)據(jù)丟失的敏感性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于和數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用的功率控制特征一起使用的系統(tǒng)和方法，在數(shù)據(jù) 存儲應(yīng)用中數(shù)據(jù)的完整性是一個問題。本發(fā)明的這些和其它方面在若干示出的實現(xiàn)和應(yīng)用中實例化，其中一些在后面的附圖中示出并在權(quán)利要求書部分中表征。根據(jù)本發(fā)明一實施例，用于固態(tài)驅(qū)動(SSD)類型的數(shù)據(jù)存儲電路的能量存儲電路 通過控制提供給能量存儲電路的功率從電源充電，以限制從其上汲取的電流。相對于由能 量存儲電路或者其它電路汲取的電流，使用由反饋電路感測的電流實現(xiàn)功率控制，所供應(yīng) 電力的電壓被相應(yīng)地控制。與另一示例實施例相結(jié)合，電源電路包括能量存儲電路、反饋檢測電路和電容器 充電控制電路，該電容器充電控制電路用來存儲電荷，用于響應(yīng)于供電中斷而對固態(tài)驅(qū)動 (SSD)數(shù)據(jù)存儲電路供電。能量存儲電路包括至少一個電容電路，其被配置成存儲來自電源 的電荷并提供所存儲的電荷用于給SSD數(shù)據(jù)存儲電路的備用功能供電。反饋檢測電路被配 置成檢測從電源汲取的電流的特性，其可包括在充電期間由能量存儲電路汲取的功率的特 性。電容器充電控制電路被配置成基于由反饋檢測電路檢測到的電流汲取特性，動態(tài)地控 制從電源供應(yīng)到能量存儲電路的電力的電壓電平，從而在給至少一個電容電路充電時將電 源上的電流負(fù)載限制到閾值電流。 各個其它的實施例涉及SSD驅(qū)動器，其使用來自計算機(jī)系統(tǒng)的電源能夠在一個或 者多個不同的計算機(jī)系統(tǒng)中實現(xiàn)，在該計算機(jī)系統(tǒng)中實現(xiàn)了該驅(qū)動器且如上所討論地控制 能量存儲。其它實施例涉及與上面相關(guān)的方法、上述電路和功能的組合及其變化，其可以與 控制啟動功率、以及控制不同電路的選擇性啟動的一個或者多個相關(guān)。以上方面內(nèi)容并不旨在描述本發(fā)明的每個例示實施例或者每個實現(xiàn)。后面的附圖 和詳細(xì)的說明，包括在所附的權(quán)利要求書中描述的內(nèi)容，更具體地例證了代表性的實施例。


考慮與下面的附圖相結(jié)合的本發(fā)明的各個實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明可以得到更 加全面的理解圖1示出根據(jù)本發(fā)明一示例實施例的數(shù)據(jù)存儲裝置的用于操作包括備用電源功 能的功率相關(guān)功能的系統(tǒng)；圖2示出根據(jù)本發(fā)明一示例實施例的數(shù)據(jù)存儲裝置和系統(tǒng)；以及圖3示出根據(jù)本發(fā)明另一示例實施例的用于對電容電路進(jìn)行充電以存儲能量用 于對存儲器電路的(備用)功能供電的曲線圖。雖然本發(fā)明可接受各種修改和替代形式，但其說明書已作為示例在附圖中示出并 將被詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并非限制為所描述的特定實施例。相反，本發(fā)明 旨在覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同和替代。
具體實施例方式相信本發(fā)明的多個方面對于監(jiān)視和控制電容能量存儲電路是有用的，且這些電路 用數(shù)據(jù)存儲裝置、電路和系統(tǒng)實現(xiàn)。本發(fā)明的一個特定應(yīng)用涉及提供非易失性存儲器存儲 功能的固態(tài)裝置(SSD)。然而本發(fā)明不必要限制為這樣的應(yīng)用，通過使用這個背景的各個示 例的討論，本發(fā)明的各個方面可以得到理解。根據(jù)本發(fā)明的一示例實施例，響應(yīng)于由能量存儲電路和/或其它電路使用的功 率，在啟動狀況下供應(yīng)到能量存儲電路的功率得到控制，以限制由能量存儲電路汲取的電流。在一些實例中，該控制通過可變地控制供應(yīng)來給能量存儲電路充電的電力的電壓實現(xiàn)， 以限制從電源的電流汲取。反饋被實時使用和/或作為預(yù)測控制使用，以在啟動期間以及 在合適的其它狀況期間控制能量存儲電路的充電，和/或來控制供應(yīng)到其它電路的功率。根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例，供應(yīng)來給能量存儲電路充電的電力的電壓被動態(tài) 地控制，以限制由能量存儲電路汲取的電流。能量存儲電路被耦合來諸如響應(yīng)于停電或者 中斷向SSD數(shù)據(jù)存儲電路提供備用電源，并被充電以符合這種備用電源的需求。動態(tài)控制 通過監(jiān)視從電源汲取的電流和提供指示電流汲取的反饋信號來實現(xiàn)。該反饋信號被用來控 制提供給能量存儲電路的電流的電壓。在一些實施例中，能量存儲電路包括一個或者多個電容電路，其分別被配置來存 儲來自電源的電荷，并提供所存儲的電荷用于給SSD數(shù)據(jù)存儲電路的備用功能供電。反饋 檢測電路由一個或者多個電容電路(單獨地或者共同地)檢測從電源汲取的電流的特性， 并基于所檢測的特性提供信號。這些特性可以例如包括指示所汲取電流的電平的值、隨時 間流逝的基于時間的電流汲取特性(例如電流汲取的速率)和其它特性。電容器充電控制 電路被配置并安排成基于由反饋檢測電路所檢測的電容電路的電流汲取特性，動態(tài)地控制 從電源供應(yīng)給能量存儲電路的電力的電壓電平。這個動態(tài)控制被實現(xiàn)成在對至少一個電容 電路充電時將電源上的電流負(fù)載限制為閾值電流。在一些應(yīng)用中，反饋檢測電路通過附加電路檢測從電源汲取的電流，諸如通過在 供電中斷狀況下從能量存儲電路汲取功率的存儲器電路(易失性和非易失性電路以及任 何控制器)。通過檢測此(總的)電流汲取，反饋檢測電路提供了從電源汲取的電流的總指 示。電容器充電控制電路能夠使用此電流汲取的總指示來選擇性地限制從能量存儲電路中 的每個電容電路汲取的功率，從而限制從電源的總的電流汲取。在特定的實施例中，電容器充電控制電路進(jìn)一步被配置為具有優(yōu)先級控制數(shù)據(jù)， 當(dāng)由控制電路執(zhí)行時該優(yōu)先級控制數(shù)據(jù)被用來控制向SSD數(shù)據(jù)存儲電路中一個或者多個 電路的供電。例如，當(dāng)兩個或者多個能量存儲電容器被用來提供備用電源時，一個或者多個 電容器可分配到比其它電容器的優(yōu)先級更高的優(yōu)先級，并且首先向更高優(yōu)先級的電容器供 電。在其它實現(xiàn)中，優(yōu)先級數(shù)據(jù)被分配給SSD數(shù)據(jù)存儲電路中的其它電路，并被用來控制其 它電路相對于彼此的供電和/或?qū)﹄娙荽鎯﹄娐返墓╇姟＠?，一個優(yōu)先級數(shù)據(jù)控制集被 配置成便于在啟動狀況下對其它存儲器電路供電之前給能量存儲電路中的電容器充電，來 確保在供電中斷或者在啟動期間或啟動后不久失敗的事件中備用電源是準(zhǔn)備好的。在其它 實例中，優(yōu)先級被分配給一個或者多個存儲器電路，其先于和/或與能量存儲電路中的電 容器的充電同時操作。在另外的實例中，混合方法包括首先對能量存儲電路中的一個或者 多個電容器供電(充電)，隨后對存儲器電路供電，以及在推動所述存儲器電路之后，對能 量存儲電路中的其它電容器供電(充電)。在另一示例實施例中，數(shù)據(jù)存儲裝置包括響應(yīng)于外部控制存儲和檢索數(shù)據(jù)的存 儲器電路，以及響應(yīng)于供電中斷對存儲器電路供電的備用電源電路。該裝置包括非易失性 型固態(tài)存儲器電路和易失性型固態(tài)存儲器電路，該非易失性型固態(tài)存儲器電路存儲數(shù)據(jù)并 在沒有電源供應(yīng)時保持所存儲數(shù)據(jù)的完整性，該易失性型固態(tài)存儲器電路提供對一數(shù)據(jù)集 的訪問，該數(shù)據(jù)集代表映射到該非易失性存儲器電路的存儲器的高速緩存部分。存儲器控 制電路控制存儲器在易失性存儲器電路中的高速緩存和高速緩存的存儲器對非易失性存儲器電路的寫入。備用電源電路包括能量存儲電路、反饋檢測電路和電容器充電控制電路。能量存儲電路包括至少一個電容電路，該電容電路存儲來自電源的電荷并提供所 存儲的電荷，用于響應(yīng)于供電中斷而對非易失性存儲器電路、易失性存儲器電路和存儲器 控制電路的備用功能供電。反饋檢測電路檢測從電源汲取的電流的特性?；谟煞答仚z測 電路檢測的電流汲取特性，電容器充電控制電路動態(tài)地控制從電源供應(yīng)到能量存儲電路的 電力的電壓電平。此動態(tài)控制被實現(xiàn)(例如上所述的)成在對至少一個電容電路充電時將 電源上的電流負(fù)載限制為閾值電流。結(jié)合各個示例實施例，使用控制器檢測供電的中斷或者損耗，該控制器如這里所 述地又操作能量存儲電路來控制備用功能。易失性型存儲器電路的內(nèi)容于是被轉(zhuǎn)移到非易 失性存儲器電路。關(guān)于這種方法的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以結(jié)合一個或者多個示例實施例實現(xiàn)， 可參考Moshayedi等人的美國專利No. 7，269, 755，其通過援引被完全結(jié)合于此。下面對在此所示的附圖和實施例的討論代表各個實施例的示例性實現(xiàn)，其可以結(jié) 合如上所述的一種或者多種方法，并結(jié)合其它附圖和/或隨后的權(quán)利要求書部分來實現(xiàn)。 根據(jù)本發(fā)明的不同方面，可以使用數(shù)據(jù)存儲電路、電源、控制電路和其它裝置/系統(tǒng)電路的 許多不同組合，并可以包括一種或者多種在附圖中所示的系統(tǒng)和/或方法。另外，各種討論 涉及“存儲器”和/或“數(shù)據(jù)存儲”，其中一個或者兩個術(shù)語可指本領(lǐng)域中已知的類似或者相 同類型的裝置和系統(tǒng)。圖1示出根據(jù)本發(fā)明一示例實施例的用于對備用電源進(jìn)行充電和操作來對存儲 器電路的備用功能供電的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括功率控制電路110，其被配置成控制通過 一個或者多個能量存儲電路130-N從電源120汲取的電流，能量存儲電路130-N分別存儲 和提供備用電源。反饋電路111跨電源電路或者其它電路耦合，來檢測從電源120整體汲 取的電流，和/或各個汲取功率的電路(包括每個電源存儲電路130-N)所汲取的電流。功 率控制電路110使用反饋來限制被一個或者多個能量存儲電路130-N汲取的電流，以將從 電源120汲取的總電流限制在閾值或者其它限值內(nèi)。取決于實現(xiàn)，功率控制電路110包括一個或者多個不同的電路。插圖102顯示了 一個這樣的構(gòu)造，其中功率控制電路110包括調(diào)節(jié)器112和可調(diào)節(jié)的電壓控制器114，它們 分別如圖所示地和電阻器116、117和118以及電容器119連接實現(xiàn)。來自電源120的功率 在調(diào)節(jié)器112處輸入，其使用可調(diào)節(jié)的電壓控制器114以及所示的電阻器和電容器來控制 以提供輸出，用于對一個或者多個能量存儲電路130-N充電(例如，使用以上所討論的電壓 斜坡率)。響應(yīng)于通過反饋電路111接收到的反饋，可調(diào)節(jié)電壓控制器114工作以控制來自 可調(diào)節(jié)電壓控制器的輸出的電壓。結(jié)合各個示例實施例，作為對顯示在插圖102中的替代和/或附加，功率控制電路 110使用不同的電路系統(tǒng)和/或控制方法來控制電路的供電。在一實施例中，功率控制電 路110被配置為具有電壓斜坡率，其設(shè)置或用來將供應(yīng)來對能量存儲電路充電的電力的電 壓升高，以限制初始的突入電流。在其它實施例中，功率控制電路110包括晶體管，其基于 111處的反饋控制以減緩對能量存儲電路130-N之一的充電，從而將電源120上的電流負(fù)載 限制到低于閾值電流的電平。此晶體管控制以不同的方式被實施。在一個實現(xiàn)中，功率控 制電路110包括電阻器-電容器(RC)電路，其控制晶體管的導(dǎo)通用于減緩對能量存儲電路 130的充電。在另一個實現(xiàn)中，功率控制電路110包括脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路，其控制晶體管的導(dǎo)通用于減緩對能量存儲電路130的充電。 能量存儲電路130-N被連接以向數(shù)據(jù)存儲電路提供備用電源，該數(shù)據(jù)存儲電路包 括易失性型存儲器電路140、非易失性型SSD存儲器電路150(其在沒有電源時保持?jǐn)?shù)據(jù)的 完整性)以及存儲器控制器160，該存儲器控制器160控制存儲器電路140和150以及對其 的訪問。每個能量存儲電路130-N都包括電容存儲電路，其存儲電荷并使用所存儲的電荷 來提供備用電源。一般而言，易失性和非易失性型存儲器電路140和150響應(yīng)于數(shù)據(jù)訪問 而存儲數(shù)據(jù)，其中易失性型存儲器電路提供對一數(shù)據(jù)集的訪問，該數(shù)據(jù)集代表映射到非易 失性型存儲器電路的存儲器的高速緩存部分。響應(yīng)于停電，能量存儲電路130-N對存儲器 電路140、150和160的備用功能供電，諸如在易失性型存儲器電路140中將高速緩存的數(shù) 據(jù)寫到非易失性型存儲器電路150中，和/或執(zhí)行安全功能，例如刪除高速緩存中的數(shù)據(jù)。 在這些示例中，存儲器控制器160可以是系統(tǒng)100中不可或缺的(例如，并且在停電期間控 制備用存儲器功能)，或者可以獨立工作以提供對如上所述的訪問和高速緩存的更寬存儲 器控制。根據(jù)上面所述，系統(tǒng)100可以包括圖1中所示的部分或者全部組件。例如，一些實 施例涉及功率控制電路110，其被配置成和各種電源(120)、能量存儲電路(130-N)和SSD 數(shù)據(jù)存儲裝置一起工作，該SSD數(shù)據(jù)存儲裝置包括一種或者多種類型的存儲器電路(140、 150和160)。其它實施例涉及備用電源電路，其包括功率控制電路110和能量存儲電路 130-N，它們被配置成與不同的電源(120)和存儲器電路(140、150和160) —起工作。其它 的實施例涉及SSD數(shù)據(jù)存儲裝置，其可被實現(xiàn)為能夠被插入到各種系統(tǒng)中的獨立的可交換 驅(qū)動器，并包括功率控制電路110、能量存儲電路130-N以及存儲器電路140、150和160，其 能夠在具有一個或者多個連接成向SSD數(shù)據(jù)存儲裝置供電的電源(120)的系統(tǒng)中工作。對 于可交換驅(qū)動器型實施例，能量存儲電路130-N可被配置成仿真?zhèn)溆秒娫垂δ芎?或相關(guān) 于在HDD型數(shù)據(jù)存儲裝置中工作的心軸(spindle)的其它功率功能，這些功能由其中該可 交換驅(qū)動器(例如作為HDD的替代)的計算機(jī)系統(tǒng)使用。這些和其它實施例可以結(jié)合與圖1 結(jié)合描述的、以及那些以上所述的，連同下面的其它附圖和權(quán)利要求書的各個示例來實現(xiàn)。系統(tǒng)100能夠以各種方式工作，以控制由一個或者多個能量存儲電路130-N汲取 的電流。在一示例中，在系統(tǒng)100啟動時，功率控制電路110將一個或者多個能量存儲電路 130-N充電至通常足以提供充足的電荷來對存儲器電路140、150和160的備用功能供電的 電平，從而使用在111處提供的反饋作為從能量存儲電路汲取的電流的指示來可變地控制 提供給能量存儲電路用于對其充電的電力的電壓。當(dāng)超過一個能量存儲電路被充電時，通 過可變電壓控制和/或在不同的時間和/或以偏移的方式各自對不同的能量存儲電路充 電，各自的充電能夠被控制以限制所汲取的電流。在一些實施例中，功率控制電路110以限制電源120上的電流汲取的方式控制能 量存儲電路130相對于其它電路的供電。取決于所供電電路的數(shù)目和類型，并且在合適時， 基于編程或者其它啟動算法類型方法，每個電路的供電(并且它們各自的電流汲取)被偏 移并且可變地控制，來滿足對電源120的限制并進(jìn)一步符合系統(tǒng)100的需求。在這些上下 文中，對電源120的限制可以與例如電源的閾值工作電平相對應(yīng)，其可以與閾值電流或者 其它類型的相關(guān)閾限值有關(guān)。使用已知的或者其它檢測到的對要供電的每種類型電路的功 率需求，功率控制電路110能夠選擇性地控制每個電路的供電。
在一些實施例中，功率控制電路110被配置成存儲電源啟動算法，電源啟動算法 包括用于啟動電容存儲電路130和至少一個其它電路的相應(yīng)啟動算法，并且功率控制電路 110使用這些算法來控制供應(yīng)到電容存儲電路130的電力的電壓和/或以其它方式限制從 電源120汲取的電流。在一些實例中，該算法是預(yù)定義的。在其它實例中，功率控制電路 110被編程來基于針對特定應(yīng)用接收的反饋開發(fā)算法和/或用算法實現(xiàn)的變量。在一些實施例中，系統(tǒng)100包括功率控制電路100、能量存儲電路130以及存儲器 電路140、150和160，它們被封裝在可移動的SSD存儲裝置中，用于和具有電源120(其與 可移動的SSD存儲裝置分開)的計算機(jī)系統(tǒng)一起實現(xiàn)。功率控制電路110被編程來在SSD 存儲裝置初始啟動時監(jiān)視從電源120汲取的功率和/或檢測電源的特性。響應(yīng)于監(jiān)視和/ 或檢測到的特性，SSD存儲裝置控制供應(yīng)來對能量存儲電路130充電的電力的電壓電平，從 而限制從電源120汲取的電流。在此上下文中，可移除的SSD存儲裝置適于與各種計算機(jī) 系統(tǒng)和相關(guān)的應(yīng)用一起實現(xiàn)。這些可適應(yīng)功能可以例如被編程為針對不同的預(yù)定義操作系 統(tǒng)分別配置的算法，在這些操作系統(tǒng)中可以實現(xiàn)可移除的SSD存儲裝置。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一示例實施例的包括基于SSD的數(shù)據(jù)存儲裝置的數(shù)據(jù)存 儲系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括和在圖1中示出的那些裝置類似的基于SSD的組件和能量存儲 裝置。這樣，如上所述的類似裝置的各方面可以和在圖2中示出的裝置一起實現(xiàn)，且為了簡 潔起見，下面的討論避免了對該討論的特定方面的重復(fù)。系統(tǒng)200包括功率控制電路210，該功率控制電路210控制從電源220供應(yīng)到電容 存儲電路230-N的啟動功率，該電容存儲電路230-N存儲能量并提供所存儲的能量，來在沒 有工作電源的情況下對存儲器電路240、260和270中的部分或者全部電路和/或額外電路 供電。功率控制電路210在系統(tǒng)200啟動時控制電容存儲電路230-N的初始充電，并基于 從功率汲取傳感器電路215接收的反饋，限制為初始充電而從電源220汲取的電力的電壓。功率汲取傳感器電路被耦合以感測跨電容存儲電路230-N以及從電源220汲取功 率的其它電路所汲取的電流。在此上下文中，系統(tǒng)200和由功率控制電路210提供的相關(guān) 功率控制能夠被實現(xiàn)以控制電容存儲電路230-N相對于其它電路的電流汲取，這些其它電 路諸如硬盤驅(qū)動器(HDD)電路250(其對高的初始的心軸電機(jī)功率汲取敏感)以及其它例 如可在計算機(jī)系統(tǒng)中使用的電路四0。如同上面討論的圖1中的系統(tǒng)100，系統(tǒng)200適于與SSD型非易失性存儲器260和 存儲器控制電路270 —起使用，SSD型非易失性存儲器260映射到高速緩沖存儲器M0，而 存儲器控制電路270用于控制高速緩沖存儲器240和非易失性存儲器沈0的存儲器操作， 這些存儲器功能可包括由電容存儲電路230-N供電的備用功能。高速緩沖存儲器MO由此 可以被實現(xiàn)為存儲映射到諸如非易失性存儲器電路260和/或HDD電路250的一個或者多 個非易失性存儲器電路的數(shù)據(jù)。功率控制電路210使用各種控制方法的一種或者多種，例如上面用圖1描述的那 些方法或者其它方法，來限制從電源220汲取的電流。在一些實現(xiàn)中，功率控制電路210使 用從電容存儲電路230-N之一感測到的電流汲取限制至那里的電流。在其它實現(xiàn)中，功率 控制電路210使用感測到的由其它裝置汲取的電流來確定系統(tǒng)200的功率需求，并響應(yīng)于 那些需求控制由一個或者多個電容存儲電路230-N汲取的電流。使用這些確定的功率需 求，功率控制電路210控制在系統(tǒng)200中的電力的供應(yīng)和/或一個或者多個電路的各自的啟動操作，來限制從電源220汲取的電流。在其它實現(xiàn)中，功率控制電路210通過從閾值電 流負(fù)載減去從電源220汲取的電流的量來確定可獲得的電流負(fù)載，并響應(yīng)于可獲得的電流 負(fù)載限制為了對電容存儲電路230充電而汲取的電流。在另一實施例中，系統(tǒng)200包括功率識別電路觀0，其識別、檢測和/或預(yù)測相關(guān) 于功率事件的狀況，例如啟動事件或者那些涉及功率汲取中改變的事件，以及例如可相關(guān) 于檢測從電源汲取功率的電路的數(shù)目和類型及其各自的功率需求的電路構(gòu)造。在一些實現(xiàn) 中，功率識別電路280包括有功率控制電路210，并也可以用如上面所討論的功率汲取傳感 器215實現(xiàn)。這些實施例例如是可易于用如上面所討論的可交換裝置實現(xiàn)的，其中功率識 別電路觀0首先識別采用其的系統(tǒng)的特性，然后設(shè)置用于對電容存儲電路230-N充電的電 流汲取特性(例如電壓斜坡)。在一些實施例中，功率識別電路280檢測存儲器電路的數(shù)目和類型，包括電容存 儲電路(230)和HDD電路Q50)的數(shù)目和類型，并使用此信息來向功率控制電路210提供 輸入(或者提供信息作為直接輸入)，功率控制電路210又使用此信息來交錯、限制或者以 其它方式控制不同存儲器電路的啟動。在一些實現(xiàn)中，功率識別電路280進(jìn)一步標(biāo)識優(yōu)先 級或者對每個存儲器電路分配優(yōu)先級，優(yōu)先級被功率控制電路210用來使這些電路的啟動 優(yōu)先。在一些實現(xiàn)中，每個電容存儲電路230-N將標(biāo)識信號發(fā)送給功率識別電路觀0，來標(biāo) 識本身和/或發(fā)送能夠被用來確定發(fā)送標(biāo)識信號的電路的功率需求的信息。類似的方法可 以被用來控制系統(tǒng)200中其它電路的啟動。根據(jù)各個實施例，功率識別電路280檢測從電源220汲取功率的電路的功率事件 或者其它狀況，并使用那些檢測到的事件/狀況來以不同的方式向功率控制電路210提供 輸入。在一個實現(xiàn)中，功率識別電路280監(jiān)視從電源220汲取功率的電路的功能，并基于 已知的或者其它需要特定功率汲取的確認(rèn)功能與功率控制電路210通信以便于該功率汲 取。例如，功率識別電路280可以監(jiān)視初始電容存儲電路230的啟動進(jìn)程，并響應(yīng)于與電路 達(dá)到特定電荷電平相對應(yīng)的事件，可以命令功率控制電路210初始化另一個電容存儲電路 230-N的限制電流的充電，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下進(jìn)一步限制用來對初始電容存儲電路230 充電的電流。在其它實施例中，功率識別電路280基于一個或者多個已知的期望操作狀況、基 于歷史數(shù)據(jù)或?qū)崟r操作狀況的學(xué)習(xí)狀況來針對一個或者多個由電源220供電的電路預(yù)測 未來功率需求。該功率識別電路280產(chǎn)生指示預(yù)測功率需求的預(yù)測功率需求信號并將該信 號提供給功率控制電路210來操作系統(tǒng)200。功率控制電路210使用功率需求信號來動態(tài) 地控制用于對至少一個電容存儲電路230-N充電的電流汲取，從而根據(jù)閾值電流限制電源 220上的電流負(fù)載。在特定的實現(xiàn)中，功率識別電路280和功率汲取傳感器215 —起工作， 來監(jiān)視功率汲取和預(yù)測未來的功率汲取，其可以進(jìn)一步包括存儲表征用于不同電路的歷史 功率需求的信息。在這些上下文中，圖2顯示了系統(tǒng)200通過功率控制電路210耦合的電源220可 操作，其中功率控制電路210將功率直接傳遞給各自的電路。由此圖2還顯示了電源220 可以直接連接至其供電的電路(例如，使用供電軌線)，包括所示的至電容存儲電路230-N、 HDD 250和其它用電電路290的連接。取決于實現(xiàn)，功率控制電路210和電源220中的一個 或者兩者也可以被耦合至高速緩沖存儲器電路對0、非易失性存儲器260和存儲器控制電路270 (盡管未示出)，且為了在附圖中清楚起見，各自的電源線都被省略了。圖3示出示例性的控制電壓的電流汲取的曲線圖，控制電壓的電流汲取如用來控 制對SSD數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的能量存儲電路的供電，其可以用各個實施例實現(xiàn)，包括例如那些 在圖1、圖2中所示的和如上所述的各種實施例。對于能量存儲電路(例如，電容電路)的 限制電流的供電，顯示了供應(yīng)電壓310對時間的關(guān)系，該能量存儲電路存儲用于操作基于 SSD的數(shù)據(jù)存儲裝置的備用功能的能量。供應(yīng)電壓310如圖所示地設(shè)置能量存儲電路的電 流汲取320，以將該電流汲取限制為閾值功率(在縱軸上)。這個閾值例如與能夠用來對能 量存儲電路充電的電流的閾值相關(guān)，并可能小于用來對能量存儲電路充電的特定電源的總 閾值電流(例如，其中額外的電流負(fù)載被保留用來對其它電路供電)。上面所描述的各種實施例僅作為例示提供，并且不應(yīng)該被理解為限制本發(fā)明?；?于上面的討論和示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和改 變而不用嚴(yán)格地遵從這里示出的和描述的示例性的實施例和應(yīng)用。例如，這樣的改變可以 包括將各種感測、預(yù)測和監(jiān)視電路組合起來，限制用于對不同類型的電路供電的電流汲取， 用間接控制直接供電，用直接控制間接供電，以及其它與存儲器電路和用于操作存儲器電 路的備用功能的電容存儲電路的操作相關(guān)的改變。這種修改和改變沒有背離本發(fā)明的真正 精神和范圍，本發(fā)明的精神和范圍是由所附的權(quán)利要求書給出的。
1權(quán)利要求
1.一種響應(yīng)于供電中斷而對固態(tài)驅(qū)動(SSD)數(shù)據(jù)存儲電路供電的電源電路，所述電源 電路包括能量存儲電路，其包括至少一個電容電路，所述電容電路被配置成存儲來自電源的電 荷，并提供所存儲的電荷用于對所述SSD數(shù)據(jù)存儲電路的備用功能供電；反饋檢測電路，其被配置并安排成檢測從所述電源汲取的電流的特性；以及電容器充電控制電路，其被配置并安排成基于通過所述反饋檢測電路檢測到的電流汲 取特性，動態(tài)地控制從所述電源供應(yīng)到所述能量存儲電路的電力的電壓電平，以在給至少 一個電容電路充電時將所述電源上的電流負(fù)載限制到閾值電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括可變輸出調(diào) 節(jié)器，其對來自所述反饋檢測電路的輸出作出響應(yīng)，以控制供應(yīng)到所述能量存儲電路的電 力的電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于所述反饋檢測電路被配置并安排成通過檢測通過能量存儲電路和SSD數(shù)據(jù)存儲電路 汲取的電流，以檢測從電源汲取的電流的特性，以及所述電容器充電控制電路被配置并安排成基于檢測到的電流汲取特性，動態(tài)地控制從 電源供應(yīng)到能量存儲電路的電力的電壓電平，來在給至少一個電容電路充電和對SSD數(shù)據(jù) 存儲電路供電時將電源上的電流負(fù)載限制到閾值電流。
4.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括電壓調(diào)節(jié)器， 其被配置為在啟動狀況期間基于電壓斜坡率隨時間增加供應(yīng)到能量存儲電路的電力的電 壓，從而將從電源的電流汲取限制在閾限值下。
5.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括電壓調(diào)節(jié)器， 其被配置為基于根據(jù)所述能量存儲電路的預(yù)定功率汲取特性定義的電壓斜坡率隨時間增 加供應(yīng)到所述能量存儲電路的電力的電壓，從而將從電源的電流汲取限制在閾限值下。
6.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括預(yù)測電路，其 被配置成基于所述反饋電路檢測到的電流汲取特性預(yù)測從電源的電流汲??；以及使用所預(yù)測的電流汲取來控制從電源供應(yīng)的電力的電壓，以將從電源汲取的電流限制 在閾值下。
7.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于所述能量存儲電路包括至少兩個電容電路；所述反饋檢測電路被配置并安排成單獨檢測由每個電容電路從所述電源汲取的電流 的特性；以及所述電容器充電控制電路被配置并安排成基于由反饋檢測電路所檢測的電流汲取特 性，獨立地動態(tài)控制供應(yīng)到每個電容電路的電力的電壓電平。
8.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于所述能量存儲電路包括至少兩個電容電路；所述反饋檢測電路被配置并安排成單獨檢測由每個電容電路從所述電源汲取的電流 的特性；以及所述電容器充電控制電路被配置并安排成基于由所述反饋檢測電路所檢測的電流汲取特性與分配給至少一個電容電路和SSD數(shù)據(jù)存儲電路的優(yōu)先級數(shù)據(jù)，獨立地動態(tài)控制供 應(yīng)到每個電容電路的電力的電壓電平。
9.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括晶體管電路， 其被配置來將由所述能量存儲電路汲取的電流限制在低于閾值電流負(fù)載的電平。
10.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括晶體管，其被配置成將由所述能量存儲電路汲取的電流限制在低于閾值電流負(fù)載的電 平；以及晶體管控制電路，其被配置成控制所述晶體管用于限制由所述能量存儲電路汲取的電 流，并包括以下至少之一電阻器-電容器(RC)電路，其被配置成控制所述晶體管的導(dǎo)通； 脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路，其被配置成控制所述晶體管的導(dǎo)通； 以及可變電壓控制器，其被配置成提供可變電壓信號以控制所述晶體管的導(dǎo)通。
11.一種響應(yīng)于外部控制而存儲和檢索數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲裝置，所述裝置包括非易失性型固態(tài)存儲器電路，其被配置并安排成存儲數(shù)據(jù)并且在沒有電源時保持所存 儲數(shù)據(jù)的完整性；易失性型固態(tài)存儲器電路，其被配置并安排成提供對一數(shù)據(jù)集的訪問，所述數(shù)據(jù)集代 表映射到所述非易失性存儲器電路的存儲器的高速緩存部分；存儲器控制電路，其用于控制存儲器在易失性存儲器電路中的高速緩存和高速緩存的 存儲器對非易失性存儲器電路的寫入；以及電源電路，其用于響應(yīng)于供電中斷而對所述數(shù)據(jù)存儲裝置供電，所述電源電路包括 能量存儲電路，其包括至少一個電容電路，所述電容電路被配置成存儲來自電源的電 荷并提供所存儲的電荷，用于響應(yīng)于供電中斷而對非易失性存儲器電路、易失性存儲器電 路和存儲器控制電路的備份功能供電；反饋檢測電路，其被配置并安排成檢測從所述電源汲取的電流的特性；以及 電容器充電控制電路，其被配置并安排成基于由反饋檢測電路檢測到的電流汲取特 性，動態(tài)地控制從電源供應(yīng)到能量存儲電路的電力的電壓電平，從而在給至少一個電容電 路充電時將電源上的電流負(fù)載限制到閾值電流。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括可變輸出 調(diào)節(jié)器，其來自所述反饋檢測電路的輸出作出響應(yīng)，來控制供應(yīng)給所述能量存儲電路的電 力的電壓。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述反饋檢測電路被配置并安排成通過檢測由存儲器電路和存儲器控制電路汲取的 電流來檢測從電源汲取的電流的特性；以及電容器充電控制電路，其被配置并安排成基于檢測到的電流汲取特性，動態(tài)地控制從 電源供應(yīng)到能量存儲電路的電力的電壓電平，以在給至少一個電容電路充電和對數(shù)據(jù)存儲 裝置供電時將電源上的電流負(fù)載限制到閾值電流。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括電壓調(diào)節(jié) 器，其被配置為基于根據(jù)所述能量存儲電路的功率汲取特性定義的電壓斜坡率在啟動狀況期間隨時間增加供應(yīng)到所述能量存儲電路的電力的電壓，來將從電源的電流汲取限制在閾 限值下。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電容器充電控制電路被配置成存儲代表由所述反饋電路在啟動狀況期間檢測到的電流汲取特性的數(shù)據(jù)，在所述啟動 狀況期間所述能量存儲電路被充電；以及在另一啟動狀況期間，使用所存儲的數(shù)據(jù)來預(yù)測從電源的電流汲取并響應(yīng)于所預(yù)測的 電流汲取，控制從所述電源供應(yīng)的電力的電壓，從而將所汲取的電流限制到低于閾值的電 平。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述能量存儲電路包括至少兩個電容電路；所述反饋檢測電路被配置并安排成獨立檢測由每個電容電路從所述電源汲取的電流 的特性；以及所述電容器充電控制電路被配置并安排成基于由反饋檢測電路所檢測的電流汲取特 性，獨立地動態(tài)控制供應(yīng)到每個電容電路的電力的電壓電平。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述能量存儲電路包括至少兩個電容電路；所述反饋檢測電路包括傳感器電路，所述傳感器電路被分別耦合成檢測由每個電容電 路從電源汲取的電流，并產(chǎn)生表征每個電容電路的檢測到電流的電流汲取信號；以及所述電容器充電控制電路被配置并安排成基于由反饋檢測電路所檢測的電流汲取特 性與分配給電容電路的優(yōu)先級數(shù)據(jù)，獨立地動態(tài)控制供應(yīng)給每個電容電路的電力的電壓電平。
18.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于所述能量存儲電路包括至少兩個電容電路；所述反饋檢測電路包括傳感器電路，所述傳感器電路被分別耦合成檢測被所述電容電 路、存儲器電路和存儲器控制電路使用的電流，并產(chǎn)生表征每個電路的檢測到電流的電流 汲取信號；以及所述電容器充電控制電路被配置并安排成基于由反饋檢測電路所檢測到的電流汲取 特性與分配給電容電路、存儲器電路和存儲器控制電路中至少一個的優(yōu)先級數(shù)據(jù)，獨立地 動態(tài)控制供應(yīng)到每個電容電路的電力的電壓電平。
19.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述電容器充電控制電路包括晶體管電 路，其具有晶體管和晶體管控制電路，所述晶體管控制電路被配置成控制所述晶體管以將 由所述能量存儲電路汲取的電流限制到低于閾值電流負(fù)載的電平。
20.一種用于對備用電源電路充電以響應(yīng)于供電中斷提供備用電源從而對固態(tài)驅(qū)動 (SSD)數(shù)據(jù)存儲電路供電的方法，所述方法包括將來自電源的功率耦合到能量存儲電路，所述能量存儲電路包括至少一個電容電路， 所述電容電路被配置成存儲來自電源的電荷并提供所存儲的電荷用于對SSD數(shù)據(jù)存儲電 路的備用功能供電；檢測從所述電源汲取的電流的特性；以及基于由反饋檢測電路檢測到的電流汲取特性，動態(tài)地控制從所述電源耦合到能量存儲電路的電力的電壓電平，從而在給至少一個電容電路充電時將電源上的電流負(fù)載限制到閾 值電流。
全文摘要
通過實現(xiàn)各種不同的方法、系統(tǒng)和裝置，提供備用電源性能。根據(jù)一個這樣的實現(xiàn)，使用可變電壓對能量存儲電路供電以對能量存儲電路充電，用于將備用電源提供給固態(tài)驅(qū)動(SSD)類型的數(shù)據(jù)存儲裝置，可變電壓被控制以限制從電源的電流汲取。特定的應(yīng)用包括響應(yīng)于反饋和/或從其它電路汲取的功率控制從電源汲取的功率，可以應(yīng)用于能量存儲電路的初始啟動和/或其中采用能量存儲電路的更大系統(tǒng)的初始啟動。
文檔編號G05F1/46GK102077290SQ201080002036
公開日2011年5月25日 申請日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者D·威爾森, D·約翰斯頓 申請人:希捷科技有限公司