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电源保持和储能管理器件
接线图
2025年02月15日 12:58 19
admin
SSD 及其为何需要电源保持电路
大多数（如果不是全部）SSD（固态硬盘）都采用某种使用能量存储系统的电源保持方案。电源保持用于在意外断电期间保护 NAND 存储器。 “意外”是关键词；在正常的 SSD 断电（技术上称为受控关闭）期间，例如当您通过单击“开始”然后“关机”正确关闭 Windows 计算机时，SSD 的电源保持系统不会被利用。
之所以出现这种情况，是因为在受控关闭期间，一个特殊命令（称为“立即待机”命令）会通知 SSD 控制器即将断电。一旦收到待机立即命令，SSD 缓冲区中的所有数据都会写入非易失性 NAND 单元。然而，据《数据中心杂志》报道，“在电压突然下降的情况下，如果主机未能向控制器传输‘立即待机’命令，所有未写入的信息都将丢失，从而导致文件损坏。”换句话说，如果 SSD 意外断电，那么正在写入 NAND 的数据（称为“传输中的数据”）就会丢失（也称为损坏）。
一些可用的能源备份选项
大多数（如果不是全部）SSD 储能备份系统都利用电容器作为实际的储能“罐”。根据我在网上看到的各种SSD，用于储能的电容器选择是钽电容、聚合物钽电容或良好的老式陶瓷电容。然而，应该指出的是，对于哪种类型的电容器是“最好的”电容器存在着强烈的看法。根据我的经验，最好的电容器是在成本、可用性、可靠性、能量密度和物理尺寸之间提供良好折衷的电容器，特别是在 z 轴上，使 SSD 能够保持低调。
如果您正在寻找一种使用参考设计的更简单的方法，TI 提供了他们的PMP30046，它被宣传为“企业 SSD 备用电源参考设计”。可以在此处找到该参考设计的原理图。
大多数（如果不是全部）SSD（固态硬盘）都采用某种使用能量存储系统的电源保持方案。电源保持用于在意外断电期间保护 NAND 存储器。 “意外”是关键词；在正常的 SSD 断电（技术上称为受控关闭）期间，例如当您通过单击“开始”然后“关机”正确关闭 Windows 计算机时，SSD 的电源保持系统不会被利用。
之所以出现这种情况，是因为在受控关闭期间，一个特殊命令（称为“立即待机”命令）会通知 SSD 控制器即将断电。一旦收到待机立即命令，SSD 缓冲区中的所有数据都会写入非易失性 NAND 单元。然而，据《数据中心杂志》报道，“在电压突然下降的情况下，如果主机未能向控制器传输‘立即待机’命令，所有未写入的信息都将丢失，从而导致文件损坏。”换句话说，如果 SSD 意外断电，那么正在写入 NAND 的数据（称为“传输中的数据”）就会丢失（也称为损坏）。
正是在这种意外断电或“突然电压下降”期间，来自能量存储系统的保持电力被启用。一旦电源保持电路被激活，存储的能量将可用，允许 SSD 完成将数据写入 NAND。下图是某SSD厂商的断电和备用电源框图。
一些可用的能源备份选项
大多数（如果不是全部）SSD 储能备份系统都利用电容器作为实际的储能“罐”。根据我在网上看到的各种SSD，用于储能的电容器选择是钽电容、聚合物钽电容或良好的老式陶瓷电容。然而，应该指出的是，对于哪种类型的电容器是“最好的”电容器存在着强烈的看法。根据我的经验，最好的电容器是在成本、可用性、可靠性、能量密度和物理尺寸之间提供良好折衷的电容器，特别是在 z 轴上，使 SSD 能够保持低调。
无论选择哪种电容器，电容器都必须非常坚固，具有较长的使用寿命（同时在预期电压水平下通电……这是关键），并且在与最终产品相同的宣传温度范围内具有良好至优异的性能特性。 。由于电容器的能量使用电压的平方（参见下面的等式），因此电容器的电压，即额定电压越高越好（只要电容值在额定电压下不降额太多）升高的电压水平）—可能比电容器的实际电容值更重要。 能量\存储：W=12CV2 (焦耳) 如果您计划使用超级电容器作为能量存储设备， Linear Technology 的LTC3350可能是一款很好的电容器充电 IC。根据其数据表，该 IC 被宣传为“备用电源控制器，可以对一到四个超级电容器的串联堆栈进行充电和监控”。顺便说一句，超级电容器已在 SSD 上用于保持功率，但是，由于它们包含液体电解质（如本文所述），因此它们并不总是为 SSD 提供能量存储的首选。
如果您正在寻找一种使用参考设计的更简单的方法，TI 提供了他们的PMP30046，它被宣传为“企业 SSD 备用电源参考设计”。可以在此处找到该参考设计的原理图。
另一个值得考虑的选择是MPS的MP5505A。根据其数据表，该备用能源 IC 的特点是“针对固态和硬盘驱动器应用的无损能源存储和管理单元”。该 3mm x 4mm QFN-20 IC 具有 2.7V 至 7V 的宽输入工作电压范围，并且能够将储能电容器充电至高达 35V 的电压 (V STRG )。
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