專利名稱：一種供電電路及其供電單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源系統(tǒng)，具體涉及但不限于涉及固態(tài)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的供電系統(tǒng)和供電單元。
背景技術(shù)：
固態(tài)驅(qū)動(dòng)(SSD)器件為一種使用固態(tài)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，如用于高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的閃存器件等。SSD器件可包含存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元和從該存儲(chǔ)單元讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)的供電單元。因此，SSD器件的供電系統(tǒng)需要多路電源用于向多個(gè)單元提供能量。對(duì)SSD器件的供電系統(tǒng)來說，當(dāng)電源輸入端阻斷或浮置后，為了防止數(shù)據(jù)丟失，需要維持一段時(shí)間繼續(xù)向SSD器件提供能量以安全的保存數(shù)據(jù)。一種解決方法是在輸入端連接一系列的存儲(chǔ)電容，用于在電源輸入端突然斷電時(shí)提供能量。為了數(shù)據(jù)安全，在系統(tǒng)完全掉電前，需要足夠的維持時(shí)間來完成數(shù)據(jù)的保存。通常采用大容量的電容組用于儲(chǔ)存足夠多的能量，然后將電容組的能量充分放電至一個(gè)很低的電壓。然而，大容量的電容組在電路板上將占據(jù)較大的面積,成本也很高。此外,為了適應(yīng)輸入端較大的輸入電壓范圍,往往采用降壓-升壓(buck-boost)轉(zhuǎn)換電路為負(fù)載供電，系統(tǒng)效率較低。因此，有必要采用改進(jìn)的供電系統(tǒng)來克服上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決前面描述的一個(gè)問題或者多個(gè)問題，本實(shí)用新型提出一種供電電路及其供電單元。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種供電電路，包括:電源輸入端；電容模塊；第一電壓轉(zhuǎn)換模塊，具有第一端和第二端，其中第一端耦接電源輸入端，第二端耦接電容模塊；以及第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，具有輸入端和輸出端，其中第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端耦接電源輸入端，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端耦接負(fù)載。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例第一電壓轉(zhuǎn)換模塊包括雙向電壓轉(zhuǎn)換電路。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例第一電壓轉(zhuǎn)換模塊包括:升壓轉(zhuǎn)換電路，具有輸入端和輸出端；以及降壓轉(zhuǎn)換電路，具有輸入端和輸出端；其中升壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端和降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端I禹接第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的第一端，升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端和降壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端耦接第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的第二端。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例負(fù)載包括固態(tài)驅(qū)動(dòng)器件。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例電容模塊包括并聯(lián)的多個(gè)電容。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例電容模塊具有第三端和第四端，其中第三端耦接至多個(gè)電容的第一端，第四端耦接至多個(gè)電容的第二端，其中第三端耦接第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的第~.端，弟四端f禹接系統(tǒng)地。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述供電電路進(jìn)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，其中限流電路包括兩個(gè)背靠背串聯(lián)耦接的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊包括第一降壓轉(zhuǎn)換電路和第二降壓轉(zhuǎn)換電路；負(fù)載包括固態(tài)驅(qū)動(dòng)器件，其中固態(tài)驅(qū)動(dòng)器件包括閃存總線、第一待機(jī)總線、核心總線和第二待機(jī)總線；其中第一降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端耦接閃存總線和第一待機(jī)總線；以及第二降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端耦接核心總線和第二待機(jī)總線。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)一步包括:第一開關(guān)，耦接于第一降壓轉(zhuǎn)換電路和閃存總線之間；以及第二開關(guān)，耦接于第二降壓轉(zhuǎn)換電路和核心總線之間。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，提供了一種供電單元，包括:電源輸入端；電容端，耦接電容模塊；輸出端，耦接負(fù)載；雙向電壓轉(zhuǎn)換電路，耦接于電源輸入端和電容端之間；以及第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，耦接于電源輸入端和輸出端之間。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊包括降壓轉(zhuǎn)換電路。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例所提供的供電電路和供電單元，具有在外部電源關(guān)斷后維持一定時(shí)間的供電，同時(shí)具有效率高、電容模塊體積小和成本低等優(yōu)點(diǎn)。

為了更好的理解本實(shí)用新型，將根據(jù)以下附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的供電系統(tǒng)框圖；圖2A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的正常工作模式下的供電系統(tǒng)示意圖；圖2B示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的掉電模式下的供電系統(tǒng)示意圖；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的第一電壓轉(zhuǎn)換模塊示意圖；圖4A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的正常工作模式下的供電系統(tǒng)示意圖，其中該供電系統(tǒng)包含限流電路；圖4B示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的掉電模式下的供電系統(tǒng)示意圖；圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的限流電路示意圖；圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的SSD系統(tǒng)示意圖，其中該系統(tǒng)包括供電系統(tǒng)和SSD器件；圖7示出了現(xiàn)有技術(shù)的降壓轉(zhuǎn)換電路拓?fù)涫疽鈭D；以及圖8示出了現(xiàn)有技術(shù)的升壓轉(zhuǎn)換電路拓?fù)涫疽鈭D。下面將參考附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。貫穿所有附圖相同的附圖標(biāo)記表示相同的或相似的部件或特征。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本實(shí)用新型。本實(shí)用新型旨在涵蓋權(quán)利要求書所定義和權(quán)利要求書所定義的實(shí)用新型精神內(nèi)的一切可能的等同或替換方式實(shí)施例。在以下描述中，為了提供對(duì)本實(shí)用新型的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本實(shí)用新型。在實(shí)施例中，為了避免混淆本實(shí)用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。為了清晰明了地闡述本實(shí)用新型，本文簡化了一些具體結(jié)構(gòu)和功能的詳細(xì)描述。此外，在一些實(shí)施例中已經(jīng)詳細(xì)描述過的類似的結(jié)構(gòu)和功能，在其它實(shí)施例中不再贅述。術(shù)語“電壓轉(zhuǎn)換電路”或“轉(zhuǎn)換電路”可指將第一節(jié)點(diǎn)處的一電信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一節(jié)點(diǎn)處的另一電信號(hào)的電路或系統(tǒng)。電信號(hào)可指電壓、電流或電功率等。術(shù)語“預(yù)定的”可指“固定的”，也可指預(yù)定的的變化值或可控的變化值。圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的供電100系統(tǒng)。供電系統(tǒng)100包括第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11、電容模塊12和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13。供電系統(tǒng)100具有電源輸入端IN。第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11具有第一端111和第二端112,其中第一端111稱接電源輸入端IN,第二端112耦接電容模塊12。第二電壓轉(zhuǎn)換模塊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用于接收電源輸入端IN的輸入電壓Vin。輸出端132為負(fù)載14供電。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11包括一個(gè)雙向電壓轉(zhuǎn)換電路。雙向電壓轉(zhuǎn)換電路基于一定的條件進(jìn)行雙向的電壓轉(zhuǎn)換，如圖2A和圖2B所示。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11包括并聯(lián)的升壓轉(zhuǎn)換電路和降壓轉(zhuǎn)換電路。在一個(gè)實(shí)施例中，電容模塊12包括一電容。在另一個(gè)實(shí)施例中，電容模塊12包括并聯(lián)的多個(gè)電容。在一個(gè)實(shí)施例中，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13包括一降壓轉(zhuǎn)換電路(或buck電路)。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13包括多個(gè)降壓轉(zhuǎn)換電路。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載14為SSD器件。繼續(xù)圖1的說明，在一個(gè)實(shí)施例中，第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11包括一雙向電壓轉(zhuǎn)換電路。其中在正常工作時(shí)，電源輸入端IN與電源耦接，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路將電源輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成一個(gè)更高的電壓，在第二端112輸出。第二端112的電壓通過電容模塊12保持。在正常工作時(shí)，電容模塊12被充電，電能被存儲(chǔ)在電容模塊12中。在正常工作時(shí)，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13由外部電源供電。當(dāng)電源被斷開時(shí)，如為保存存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)需要繼續(xù)保持一段時(shí)間的供電，因此第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13的輸出電壓需要保持一段時(shí)間的高電平。圖2A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的正常工作模式下的供電系統(tǒng)200A，此時(shí)，電源輸入端IN耦接電源201。圖2B示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的當(dāng)電源輸入端IN掉電時(shí)的供電系統(tǒng)200B，此時(shí)，電容模塊12繼續(xù)供電用于將輸出電壓Voutl和Vout2 (Voutl和Vout2同時(shí)表示輸出端)維持一段時(shí)間的高電平。供電系統(tǒng)200A和供電系統(tǒng)200B都包括供電電路20，用于為多個(gè)負(fù)載241和242供電。在一個(gè)實(shí)施例中，電源201為電池或電池組。參看圖2A，供電電路20包括第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11，電容模塊12和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13。第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13組成供電單元21或供電單元21的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，供電單元21包括在半導(dǎo)體基底上制作的集成電路。在另一個(gè)實(shí)施例中，供電單元21的控制電路和功率開關(guān)制作在集成電路上，而供電單元21的其它部件如電容和電感等在該集成電路外部，不一起集成。第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11包括雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11。在圖示的實(shí)施例中，供電單元21具有耦接電源201的電源輸入端IN，耦接電容模塊12的電容端TC，使得雙向電壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路11的第一端111，電容端TC耦接雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11的第二端112。雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11在電容端TC和電容模塊12耦接。第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13的輸入端耦接電源輸入端IN，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13的多個(gè)輸出端Voutl和Vout2耦接多個(gè)負(fù)載241和242用于為負(fù)載241和242供電。第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13內(nèi)部包括第一降壓轉(zhuǎn)換電路231和第二降壓轉(zhuǎn)換電路232。第一降壓轉(zhuǎn)換電路231和第二降壓轉(zhuǎn)換電路232可以為任何現(xiàn)有的降壓轉(zhuǎn)換電路，例如圖7所示的Buck降壓轉(zhuǎn)換電路。第一降壓轉(zhuǎn)換電路231將電源輸入端IN的電壓轉(zhuǎn)換成電壓更低的輸出電壓Voutl用于為第一負(fù)載241供電。第二降壓轉(zhuǎn)換電路232將電源輸入端IN的電壓轉(zhuǎn)換成電壓更低的輸出電壓Vout2用于為第二負(fù)載242供電。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出電壓Voutl電壓值比輸出電壓Vout2高。輸出電壓Voutl和Vout2不同的電壓值對(duì)應(yīng)不同的負(fù)載需求。然而，降壓轉(zhuǎn)換電路的個(gè)數(shù)不局限于2個(gè)，本實(shí)用新型的其它實(shí)施例中的降壓轉(zhuǎn)換電路可以為任意正整數(shù)個(gè)。繼續(xù)圖2A的說明，電容模塊12包括并聯(lián)的多個(gè)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(jìn)一步耦接第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11的第二端112，第四端122耦接參考地GND。在另一個(gè)實(shí)施例中，電容模塊12包括一個(gè)電容。在其它的實(shí)施例中，電容模塊12中電容的個(gè)數(shù)可以為任意正整數(shù)個(gè)。繼續(xù)圖2A的說明。當(dāng)電源輸入端IN與外部電源201耦接時(shí)，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(zhuǎn)換電壓模塊13為負(fù)載241和242供電。另外，電源201進(jìn)一步對(duì)電容模塊12存儲(chǔ)電能。電源201在電源輸入端IN提供輸入電壓Vin。第一降壓轉(zhuǎn)換電路231將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成一個(gè)低于輸入電壓Vin的輸出電壓Voutl為負(fù)載241供電。第二降壓轉(zhuǎn)換電路232將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成一個(gè)低于輸入電壓Vin的輸出電壓Vout2為負(fù)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(zhuǎn)換電路11將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成第一電壓VI。電流Ic從雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11流向電容模塊12為電容模塊12充電并在電容模塊12儲(chǔ)能。當(dāng)?shù)谝浑妷篤l上升到第一預(yù)定電壓VlO時(shí)，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11停止向電容模塊12充電，Ic = O。其中第一預(yù)定電壓VlO大于輸入電壓Vin。當(dāng)?shù)谝浑妷篤l低于第一預(yù)定電壓VlO時(shí)，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11繼續(xù)為電容模塊12充電直到第一電壓Vl到達(dá)第一預(yù)定電壓VlO值。也就是說，在正常工作狀態(tài)下，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11將電源輸入端IN的電壓轉(zhuǎn)換成第一預(yù)定電壓VlO用于為電容模塊12充電。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入電壓Vin的范圍為4.5伏特至5.5伏特之間，第一預(yù)定電壓VlO的范圍為12伏特至13伏特之間。圖2B示出了當(dāng)電源輸入端IN和電源斷開時(shí)，供電電路20工作于掉電模式的實(shí)施例示意圖，此時(shí)電源輸入端IN的電壓被電容模塊12保持一段時(shí)間。當(dāng)電源201斷開后，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11將電容端TC的電壓轉(zhuǎn)換成位于電源輸入端的第二預(yù)定電壓V2。電流Ic從電容模塊12流向雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11，電容模塊12放電。在一個(gè)實(shí)施例中，第一預(yù)定電壓VlO大于第二預(yù)定電壓V2。在一個(gè)實(shí)施例中，第一預(yù)定電壓VlO大于兩倍的第二預(yù)定電壓:2*V2。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，第一預(yù)定電壓VlO范圍為12伏特至13伏特，第二預(yù)定電壓V2范圍為3伏特至6伏特。第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13將電壓V2轉(zhuǎn)換成多個(gè)低于第二預(yù)定電壓V2的輸出電壓Voutl和Vout2用于繼續(xù)為負(fù)載241和242供電。這樣，電能通過雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13從電容模塊12轉(zhuǎn)移至負(fù)載。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載241和242為存儲(chǔ)器件，在如上所述的掉電模式下，存儲(chǔ)器件中的數(shù)據(jù)有緩沖時(shí)間被安全保存。由于電容模塊12被放電，電容端TC的電容模塊電壓下降，當(dāng)電容模塊電壓低于一預(yù)定電壓時(shí)，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13停止工作，停止對(duì)負(fù)載供電。雙向電壓轉(zhuǎn)換電路11將電容模塊12充電至一個(gè)較高電壓的第一預(yù)定電壓，因此，在電容值比較低的情況下也能存儲(chǔ)較高的能量。在掉電模式下，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路將電容模塊12的電壓轉(zhuǎn)換成在電源輸入端的第二預(yù)定電壓，電容模塊12上的電壓可以被放電至很低的值，使得電容模塊12中存儲(chǔ)的電能被充分釋放。例如，假設(shè)電容模塊12的電容值為C，第一預(yù)定電壓為V10，電容模塊12放電至等于第二預(yù)定電壓V2，則掉電過程中釋放的電
能為-F2')，如果將第一預(yù)定電壓VlO設(shè)置為很高的值，而將第二預(yù)定電壓V2設(shè)
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(tǒng)安全的關(guān)閉。相應(yīng)地，電容模塊的電容值被降低，同時(shí)降低電容模塊的體積和成本。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的第一電壓轉(zhuǎn)換模塊300，其中第一電壓轉(zhuǎn)換模塊300包括并聯(lián)的升壓轉(zhuǎn)換電路31和降壓轉(zhuǎn)換電路32。下面將結(jié)合圖1對(duì)第一電壓轉(zhuǎn)換模塊300進(jìn)行說明。升壓轉(zhuǎn)換電路31具有輸入端311和輸出端312。降壓轉(zhuǎn)換電路32具有輸入端321和輸出端322。升壓轉(zhuǎn)換電路31的輸入端311和降壓轉(zhuǎn)換電路32的輸出端322 —起耦接在第一電壓轉(zhuǎn)換模塊300的第一端111，并耦接至電源輸入端IN。升壓轉(zhuǎn)換電路31的輸出端312和降壓轉(zhuǎn)換電路32的輸入端321 —起耦接在第一電壓轉(zhuǎn)換模塊300的第二端112，并耦接至電容模塊12。當(dāng)電源輸入端IN和電源耦接時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換電路31將電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換成電壓V32用于為電容模塊充電。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓V32為一個(gè)可變值。當(dāng)電壓V32上升至第一預(yù)定電壓時(shí)，升壓轉(zhuǎn)換電路31停止對(duì)電容模塊12充電。當(dāng)電源輸入端IN和電源斷開時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換電路32將電壓V32轉(zhuǎn)換成電壓V31，使得電容模塊12放電。在一個(gè)實(shí)施例中，電壓V31為第二預(yù)定電壓,其中第一預(yù)定電壓高于第二預(yù)定電壓。升壓轉(zhuǎn)換電路31和降壓轉(zhuǎn)換電路32可以為任何拓?fù)涞碾娐?。例如，圖7示出了一個(gè)現(xiàn)有的降壓轉(zhuǎn)換電路拓?fù)?如buck電路)。圖8示出了一個(gè)現(xiàn)有的升壓轉(zhuǎn)換電路拓?fù)?如boost電路)。圖4A和圖4B中的供電電路40包括限流電路45。其中圖4A示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的在正常工作模式中的包括供電電路40的供電系統(tǒng)400A。圖4B示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的在掉電模式中的包括供電電路40的供電系統(tǒng)400B。供電電路40包括供電單元21和電容模塊12。供電單元21具有電源輸入端IN，電容端TC和多個(gè)輸出端Voutl和Vout2。供電單元21包括限流電路45，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路41和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊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(zhuǎn)換電路41和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13的輸出端452。在另一個(gè)實(shí)施例中，限流電路耦接至供電單元21，并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。參看圖4A，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(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，限流電路包括兩個(gè)背靠背串聯(lián)耦接的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET) 51和52。在正常工作模式下，當(dāng)流過限流電路45的輸入電流大于一閾值時(shí)，限流電路45的電阻在控制信號(hào)控制下增大，用于限制輸入電流。當(dāng)輸入電流低于該閾值時(shí)，限流電路45完全導(dǎo)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(zhuǎn)換電路41工作于升壓模式,將節(jié)點(diǎn)411的輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為第一電壓Vl為電容模塊12充電至第一預(yù)定電壓VlO。在一個(gè)實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)411為電源輸入端。參看圖4B，當(dāng)電源斷開后，電源系統(tǒng)400B工作于掉電模式。在一個(gè)實(shí)施例中，掉電狀態(tài)通過電源輸入端IN低于一閾值而被檢測(cè)。一旦檢測(cè)到掉電狀態(tài)，雙向電壓轉(zhuǎn)換電路41工作于降壓模式。雙向電壓轉(zhuǎn)換電路41將電壓Vl轉(zhuǎn)換成一個(gè)更低的電壓，在節(jié)點(diǎn)411輸出用于為第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13供電。同時(shí)，限流電路45關(guān)斷，阻斷從節(jié)點(diǎn)411流向電源輸入端IN的反向電流。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)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MOSFET52，其中第一MOSFET 51和第二MOSFET 52以背靠背的方式串聯(lián)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 MOSFET52的柵極耦接控制端453。MOSFET 51和MOSFET 52各有一個(gè)從源極到漏極的體二極管Dl和D2。在這個(gè)結(jié)構(gòu)下，當(dāng)控制端的控制信號(hào)將MOSFET管51和52關(guān)斷時(shí)，體二極管Dl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(hào)控制導(dǎo)通，若從輸入端451流向輸出端452的輸入電流高于閾值時(shí)，控制端453在控制信號(hào)作用下使得MOSFET 51工作于線性區(qū)，MOSFET管51和52的電阻升高，使得輸入電流被限制；當(dāng)輸入電流低于該閾值時(shí)，控制端453的控制信號(hào)電壓升高，MOSFET管51和52工作于飽和狀態(tài)完全導(dǎo)通，使得限流電路45的壓降很小，系統(tǒng)效率較高。當(dāng)電源斷開工作于掉電模式時(shí)，限流電路45關(guān)斷。同時(shí)，MOSFET 52的體二極管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器件不受影響，降低額外的電能損耗。圖6示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的SSD系統(tǒng)600。SSD系統(tǒng)600包括供電電路601和負(fù)載SSD器件602。SSD器件602為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元和用于從存儲(chǔ)單元讀數(shù)據(jù)與向存儲(chǔ)單元寫數(shù)據(jù)的管理單元。存儲(chǔ)單元和管理單元需要不同的供電電壓。SSD器件601具有四路電源總線，包括第一待機(jī)總線641，閃存總線642，第二待機(jī)總線643和核心總線644。例如，第一待機(jī)總線641需要約2.85伏特的第一輸入電壓，和約0.2安培的電流。閃存總線642需要約2.85伏特的第一輸入電壓，和約3安培的電流。核心總線644需要約I伏特的第一輸入電壓，和約3安培的電流。第二待機(jī)總線643需要約I伏特的第一輸入電壓，和約0.2安培的電流。SSD器件可被整體上視為一個(gè)負(fù)載也可以以多個(gè)電源總線被視為多個(gè)負(fù)載。繼續(xù)圖6的說明，供電電路601為SSD器件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I伏特電壓和3安培電流的第三電源和提供I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(zhuǎn)換模塊11,電容模塊12和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊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稱接電源輸入端IN。第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11耦接在電源輸入端IN和電容模塊12之間，用于在正常工作模式下向電容模塊12存儲(chǔ)能量以及在掉電模式下從電容模塊12提取能量驅(qū)動(dòng)第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13。在圖示的實(shí)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(zhuǎn)換模塊11轉(zhuǎn)換后的期望電壓均為5伏特，正常工作模式下電容模塊12的期望充電電壓為12.8伏特。通過第一電壓轉(zhuǎn)換模塊11，電壓12.8伏特可用于在掉電狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13。如此，高能量可被存儲(chǔ)于電容模塊12中。對(duì)于一定的存儲(chǔ)能量來說，電容模塊12的電容值可降低。第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13包括第一降壓轉(zhuǎn)換電路631和第二降壓轉(zhuǎn)換電路632。第二電壓轉(zhuǎn)換模塊13進(jìn)一步包括耦接在第一降壓轉(zhuǎn)換電路631和閃存總線642之間的第一開關(guān)633，以及耦接于第二降壓轉(zhuǎn)換電路632和核心總線644之間的第二開關(guān)。第一開關(guān)633和第二開關(guān)634用于選擇性地為閃存總線642和核心總線644供電。第一降壓轉(zhuǎn)換電路631將電源輸入端IN的電壓轉(zhuǎn)換成2.85伏特的預(yù)定電壓，并將2.85伏特的輸出電壓用于為第一待機(jī)總線641和閃存總線642供電。第二降壓轉(zhuǎn)換電路632將電源輸入端IN的電壓轉(zhuǎn)換成I伏特的預(yù)定電壓，并用于為第二待機(jī)總線643和核心總線644供電。圖6中的SSD系統(tǒng)僅作為一個(gè)示例。圖1-4所示的供電電路實(shí)施例可用于另外形式的負(fù)載，如其它類型的存儲(chǔ)器件或其它任意需要在掉電時(shí)維持一定時(shí)間輸入電壓的器件或電路。上述的一些特定實(shí)施例僅僅以示例性的方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明，這些實(shí)施例不是完全詳盡的，并不用于限定本實(shí)用新型的范圍。對(duì)于公開的實(shí)施例進(jìn)行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實(shí)施例和對(duì)實(shí)施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本實(shí)用新型所公開的實(shí)施例的其他變化和修改并不超出本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種供電電路，其特征在于，所述供電電路包括: 電源輸入端； 電容模塊； 第一電壓轉(zhuǎn)換模塊，具有第一端和第二端，其中第一端耦接電源輸入端，第二端耦接電容模塊；以及 第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，具有輸入端和輸出端，其中第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端耦接電源輸入端，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端耦接負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的供電電路，其特征在于，第一電壓轉(zhuǎn)換模塊包括雙向電壓轉(zhuǎn)換電路。
3.如權(quán)利要求1所述的供電電路，其特征在于，第一電壓轉(zhuǎn)換模塊包括: 升壓轉(zhuǎn)換電路，具有輸入端和輸出端；以及 降壓轉(zhuǎn)換電路，具有輸入端和輸出端； 其中升壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端和降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端耦接第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的第一端，升壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端和降壓轉(zhuǎn)換電路的輸入端耦接第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的第二端。
4.如權(quán)利要求1所述的供電電路，其特征在于，負(fù)載包括固態(tài)驅(qū)動(dòng)器件。
5.如權(quán)利要求1所述的供電電路，其特征在于，電容模塊包括并聯(lián)的多個(gè)電容。
6.如權(quán)利要求5所述的供電電路，其特征在于，電容模塊具有第三端和第四端，其中第三端耦接至多個(gè)電容的第一端，第四端耦接至多個(gè)電容的第二端，其中第三端耦接第一電壓轉(zhuǎn)換模塊的第二端，第四端耦接系統(tǒng)地。
7.如權(quán)利要求1所述的供電電路，其特征在于，所述供電電路進(jìn)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，其中限流電路包括兩個(gè)背靠背串聯(lián)耦接的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
8.如權(quán)利要求1所述的供電電路，其特征在于: 第二電壓轉(zhuǎn)換模塊包括第一降壓轉(zhuǎn)換電路和第二降壓轉(zhuǎn)換電路； 負(fù)載包括固態(tài)驅(qū)動(dòng)器件，其中固態(tài)驅(qū)動(dòng)器件包括閃存總線、第一待機(jī)總線、核心總線和第二待機(jī)總線；其中 第一降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端耦接閃存總線和第一待機(jī)總線；以及 第二降壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端耦接核心總線和第二待機(jī)總線。
9.如權(quán)利要求8所述的供電電路，其特征在于，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)一步包括: 第一開關(guān)，耦接于第一降壓轉(zhuǎn)換電路和閃存總線之間；以及 第二開關(guān)，耦接于第二降壓轉(zhuǎn)換電路和核心總線之間。
10.一種供電單元，其特征在于，所述供電單元包括: 電源輸入端； 電容端，耦接電容模塊； 輸出端，耦接負(fù)載； 雙向電壓轉(zhuǎn)換電路，耦接于電源輸入端和電容端之間；以及 第二電壓轉(zhuǎn)換模塊，稱接于電源輸入端和輸出端之間。
11.如權(quán)利要求10所述的供電單元，其特征在于，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊包括降壓轉(zhuǎn)換電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種供電電路及其供電單元。供電電路可包括電源輸入端、電容模塊、第一電壓轉(zhuǎn)換模塊和第二電壓轉(zhuǎn)換模塊。第一電壓轉(zhuǎn)換模塊可具有第一端和第二端，其中第一端耦接電源輸入端，第二端耦接電容模塊。第二電壓轉(zhuǎn)換模塊可具有輸入端和輸出端，其中第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸入端耦接電源輸入端，第二電壓轉(zhuǎn)換模塊的輸出端耦接負(fù)載。該供電電路在電源斷開時(shí)能保持一段時(shí)間的供電，具有電容模塊體積小、供電效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M3/10GK202997931SQ20122071738
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者賴鵬捷, 姜?jiǎng)?申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司