CN113674791B - 一种ssd供电芯片的供电控制方法、装置、设备及介质 - Google Patents

一种ssd供电芯片的供电控制方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种SSD供电芯片的供电控制方法、装置、设备及介质，该方法包括：当SSD的供电芯片为COT供电模式时，则根据第一数学模型确定供电芯片中电感的电感取值范围，以使供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内；根据第二数学模型确定供电芯片中电容的电容取值范围，以使供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；根据电感取值范围对供电芯片中电感的取值进行设定，并根据电容取值范围对供电芯片中电容的取值进行设定，以对供电芯片进行供电控制。这样就相当于是根据数学模型对SSD供电芯片的电感参数和电容参数进行了精确调整与设定，由此就可以保证SSD供电芯片的供电稳定性，以及SSD存储数据的可靠性。

Description

一种SSD供电芯片的供电控制方法、装置、设备及介质
技术领域
本发明涉及服务器技术领域，特别涉及一种SSD供电芯片的供电控制方法、装置、设备及介质。
背景技术
由于SSD(Solid State Disk，固态硬盘)具有良好的读写性能，所以，SSD得到了较为广泛的应用，然而，SSD供电芯片的供电稳定性却会影响SSD的数据存储能力。在现有技术中，一般会根据SSD的出厂要求将供电芯片上的电感和电容分别设置为1.5uH和810uF，但是，在此设置参数下，会使得供电芯片的输出电压频率一直在500kHz～800kHz之间发生跳变，并使得供电芯片的输出电流纹波出现较大波动。具体请参见图1和图2，图1为现有技术中SSD供电芯片所输出电流纹波的示意图，图2为现有技术中SSD供电芯片输出电压的频率变化图。
当SSD供电芯片所输出的电流纹波超过预设范围，或者供电芯片输出电压的频率发生巨大跳变时，就会使得SSD的数据存储过程发生异常。目前，针对这一技术问题，还没有较为有效的解决办法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种SSD供电芯片的供电控制方法、装置、设备及介质，以保证SSD供电芯片的供电稳定性，以及SSD存储数据的可靠性。其具体方案如下：
一种SSD供电芯片的供电控制方法，包括：
当SSD的供电芯片为COT供电模式时，则根据第一数学模型确定所述供电芯片中电感的电感取值范围，以使所述供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内；
根据所述第二数学模型确定所述供电芯片中电容的电容取值范围，以使所述供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；
根据所述电感取值范围对所述供电芯片中所述电感的取值进行设定，并根据所述电容取值范围对所述供电芯片中所述电容的取值进行设定，以对所述供电芯片进行供电控制；
其中，所述第一数学模型的表达式为：
式中，L为所述供电芯片上所有电感的等效电感值，Vout为所述供电芯片的所述输出电压，ΔIL为所述供电芯片所输出的电流纹波，f为所述供电芯片的工作频率，Vin为所述供电芯片的输入电压；
所述第二数学模型的表达式为：
式中，ESR为所述供电芯片上所有电阻的等效串联电阻值，Cout为所述供电芯片上所有电容的等效电容值，fsw为所述供电芯片的开关频率。
优选的，所述供电芯片具体为RTQ电源芯片。
优选的，还包括：
根据第三数学模型确定所述ESR；
其中，所述ESR的数学表达式为：
式中，Vout为所述供电芯片的所述输出电压，D为占空比，IIND为所述供电芯片的有效电流值。
优选的，还包括：
利用电感经验系数对所述电感取值范围进行重新设定。
优选的，所述电感经验系数的取值范围为0.3～0.5。
优选的，还包括：
根据所述输出电压的波形图对所述电感经验系数进行校正。
相应的，本发明还公开了一种SSD供电芯片的供电控制装置，包括：
电感确定模块，用于当SSD的供电芯片为COT供电模式时，则根据第一数学模型确定所述供电芯片中电感的电感取值范围，以使所述供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内；
电容确定模块，用于根据所述第二数学模型确定所述供电芯片中电容的电容取值范围，以使所述供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；
参数设定模块，用于根据所述电感取值范围对所述供电芯片中所述电感的取值进行设定，并根据所述电容取值范围对所述供电芯片中所述电容的取值进行设定，以对所述供电芯片进行供电控制；
其中，所述第一数学模型的表达式为：
式中，L为所述供电芯片上所有电感的等效电感值，Vout为所述供电芯片的所述输出电压，ΔI为所述供电芯片所输出的电流纹波，f为供电芯片的工作频率，Vin为所述供电芯片的输入电压；
所述第二数学模型的表达式为：
式中，ESR为所述供电芯片上所有电阻的等效串联电阻值，Cout为所述供电芯片上所有电容的等效电容值，fsw为所述供电芯片的开关频率。
相应的，本发明还公开了一种SSD供电芯片的供电控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如前述所公开的一种SSD供电芯片的供电控制方法的步骤。
相应的，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种SSD供电芯片的供电控制方法的步骤。
可见，在本发明中，当SSD的供电芯片为COT供电模式时，则根据第一数学模型确定供电芯片中电感的电感取值范围，以使供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内，并根据第二数学模型确定供电芯片中电容的电容取值范围，以使供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；然后，再根据电感取值范围对供电芯片中电感的取值进行设定，并根据电容取值范围对供电芯片中电容的取值进行设定，以对供电芯片进行供电控制。通过此种设置方式，就相当于是根据数学模型对SSD供电芯片的电感参数和电容参数进行了精确调整与设定，由此就可以使得SSD供电芯片的输出电流纹波能够保持在第一预设范围之内，并保证供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内。这样就可以保证SSD供电芯片的供电稳定性，以及SSD存储数据的可靠性。相应的，本发明所提供的一种SSD供电芯片的供电控制装置、设备及介质，同样具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中SSD供电芯片所输出电流纹波的示意图；
图2为现有技术中SSD供电芯片输出电压的频率变化图
图3为本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制方法的流程图；
图4为本发明实施例所提供的一种供电芯片对SSD进行供电的示意图；
图5为采用第一数学模型对SSD供电芯片中电感取值进行设定之后，供电芯片输出电流纹波的示意图；
图6为采用第二数学模型对SSD供电芯片中电容取值进行设定之后，供电芯片输出电压的示意图；
图7为本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制装置的结构图；
图8为本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制设备的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图3，图3为本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制方法的流程图，该供电控制方法包括：
步骤S11：当SSD的供电芯片为COT供电模式时，则根据第一数学模型确定供电芯片中电感的电感取值范围，以使供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内；
步骤S12：根据第二数学模型确定供电芯片中电容的电容取值范围，以使供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；
步骤S13：根据电感取值范围对供电芯片中电感的取值进行设定，并根据电容取值范围对供电芯片中电容的取值进行设定，以对供电芯片进行供电控制；
其中，第一数学模型的表达式为：
式中，L为供电芯片上所有电感的等效电感值，Vout为供电芯片的输出电压，ΔIL为供电芯片所输出的电流纹波，f为供电芯片的工作频率，Vin为供电芯片的输入电压；
第二数学模型的表达式为：
式中，ESR为供电芯片上所有电阻的等效串联电阻值，Cout为供电芯片上所有电容的等效电容值，fsw为供电芯片的开关频率。
在本实施例中，是提供了一种SSD供电芯片的供电控制方法，通过该方法来对SSD供电芯片的参数进行设置，可以使得SSD供电芯片的输出电压能够保持在可控的预设范围之内，并保证SSD存储数据的可靠性。
请参见图4，图4为本发明实施例所提供的一种供电芯片对SSD进行供电的示意图。当SSD的供电芯片为COT(Constant On-Time Controlmode，固定开通时间)供电模式时，首先是根据第一数学模型确定供电芯片中电感的电感取值范围，以使供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内，并根据第二数学模型确定供电芯片中电容的电容取值范围，以使供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内。也即，以供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内为约束条件，根据第一数学模型来确定供电芯片中电感的电感取值范围；之后，再以供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内，根据第二数学模型来确定供电芯片中电容的电容取值范围。
可以理解的是，当SSD供电芯片的输入电压和输出电压给定时，供电芯片的电感和工作频率就会决定供电芯片的输出电流纹波，其中电流纹波随着供电芯片输入电压的增大而增大，并随着电感的增大而减小，并存在以下关系：
式中，ΔIL为供电芯片所输出的电流纹波，Vout为供电芯片的输出电压，f为供电芯片的工作频率，L为所述供电芯片上所有电感的等效电感值，Vin为供电芯片的输入电压。
通过上式可知，供电芯片的最大电流纹波将会出现在供电芯片的最大输入电压处，所以，为了保证供电芯片的电流纹波能够保持在规定的最大值以下，应该根据第一数学模型来选择供电芯片中电感的取值范围，也即：
很显然，通过第一数学模型就可以计算出供电芯片中电感的取值范围。请参见图5，图5为采用第一数学模型对SSD供电芯片中电感取值进行设定之后，供电芯片输出电流纹波的示意图。除了供电芯片中电感的取值会影响供电芯片输出电压的频率之外，供电芯片中电容的取值也会影响供电芯片输出电压的频率。因此，在实际应用中，为了保证SSD供电芯片的电源环路能够保持在一个相对稳定的状态，通常需要供电芯片在0dB处的工作频率f0低于供电芯片开关频率的1/4，也即：
式中，ESR为供电芯片上所有电阻的等效串联电阻值，Cout为供电芯片上所有电容的等效电容值，fsw为供电芯片的开关频率。
通过上述论述可知，根据第二数学模型就可以确定出供电芯片中电容的电容取值范围。请参见图6，图6为采用第二数学模型对SSD供电芯片中电容取值进行设定之后，供电芯片输出电压的示意图。能够想到的是，当根据第一数学模型和第二数学模型计算出供电芯片的电感取值范围和电容取值范围时，根据电感取值范围对供电芯片中电感的取值进行设定，并根据电容取值范围对供电芯片中电容的取值进行设定，就可以保证供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内，并保证供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内。能够想到的是，当供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内，以及供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围时，就可以进一步保证SSD存储数据的可靠性。
可见，在本实施例中，当SSD的供电芯片为COT供电模式时，则根据第一数学模型确定供电芯片中电感的电感取值范围，以使供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内，并根据第二数学模型确定供电芯片中电容的电容取值范围，以使供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；然后，再根据电感取值范围对供电芯片中电感的取值进行设定，并根据电容取值范围对供电芯片中电容的取值进行设定，以对供电芯片进行供电控制。通过此种设置方式，就相当于是根据数学模型对SSD供电芯片的电感参数和电容参数进行了精确调整与设定，由此就可以使得SSD供电芯片的输出电流纹波能够保持在第一预设范围之内，并保证供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内。这样就可以保证SSD供电芯片的供电稳定性，以及SSD存储数据的可靠性。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，供电芯片具体为RTQ电源芯片。
可以理解的是，因为RTQ电源芯片是一种高性能低压差的线性稳压器，不仅具有良好的电源纹波抑制能力，而且，还能够在-40℃～125℃的温度范围内进行稳定工作，所以，当将SSD中的供电芯片设置为RTQ电源芯片时，就可以相对提高供电芯片的工作性能。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述供电控制方法还包括：
根据第三数学模型确定ESR；
其中，ESR的数学表达式为：
式中，Vout为供电芯片的输出电压，D为占空比，IIND为供电芯片的有效电流值。
在本实施例中，是提供了一种ESR的具体计算方法，也即，根据第三数学模型来确定ESR。能够想到的是，当利用数学模型来计算ESR时，就可以使得ESR的计算结果更加精确与可靠，由此就可以进一步提高供电芯片电容取值范围的可信度。
基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，上述供电控制方法还包括：
利用电感经验系数对电感取值范围进行重新设定。
可以理解的是，在实际应用中，电子元器件电感的实际值并不会按照电感上所标注的参数进行输出，电感的实际输出值与参考输出值之间通常会存在一定的差异。基于这一因素的考量，在本实施例中，是在根据第一数学模型确定出供电芯片中电感的电感取值范围之后，还利用电感经验系数对电感取值范围进行了重新设定，并以此来保证在对供电芯片电感取值进行设定时的精确度。
作为一种优选的实施方式，电感经验系数的取值范围为0.3～0.5。
根据大量的实验测量数据得出，电感的实际输出值与参考输出值之间的比值通常会维持在0.3～0.5之间，所以，在本实施例中，就可以将电感经验系数的取值范围设定为0.3～0.5，这样就可以相对保证供电芯片电感取值的准确性与可靠性。
作为一种优选的实施方式，上述供电控制方法还包括：
根据输出电压的波形图对电感经验系数进行校正。
可以理解的是，在实际应用中，SSD供电芯片输出电压的波形变化情况与供电芯片的电感取值、电容取值以及电感经验系数都有具有较强的关联性，所以，在本实施例中，还根据供电芯片输出电压的波形图来对电感经验系数进行了校正。能够想到的是，当利用供电芯片输出电压的波形图来对电感经验系数进行校正之后，就可以进一步保证电感经验系数取值的准确性与可靠性。
请参见图7，图7为本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制装置的结构图，该供电控制装置包括：
电感确定模块21，用于当SSD的供电芯片为COT供电模式时，则根据第一数学模型确定供电芯片中电感的电感取值范围，以使供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内；
电容确定模块22，用于根据第二数学模型确定供电芯片中电容的电容取值范围，以使供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；
参数设定模块23，用于根据电感取值范围对供电芯片中电感的取值进行设定，并根据电容取值范围对供电芯片中电容的取值进行设定，以对供电芯片进行供电控制；
其中，第一数学模型的表达式为：
式中，L为供电芯片上所有电感的等效电感值，Vout为供电芯片的输出电压，ΔI为供电芯片所输出的电流纹波，f为供电芯片的工作频率，Vin为供电芯片的输入电压；
第二数学模型的表达式为：
式中，ESR为供电芯片上所有电阻的等效串联电阻值，Cout为供电芯片上所有电容的等效电容值，fsw为供电芯片的开关频率。
本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制装置，具有前述所公开的一种SSD供电芯片的供电控制方法所具有的有益效果。
请参见图8，图8为本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制设备的结构图，该供电控制设备包括：
存储器31，用于存储计算机程序；
处理器32，用于执行计算机程序时实现如前述所公开的一种SSD供电芯片的供电控制方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种SSD供电芯片的供电控制设备，具有前述所公开的一种SSD供电芯片的供电控制方法所具有的有益效果。
相应的，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如前述所公开的一种SSD供电芯片的供电控制方法的步骤。
本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，具有前述所公开的一种SSD供电芯片的供电控制方法所具有的有益效果。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种SSD供电芯片的供电控制方法、装置、设备及介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种固态硬盘供电芯片的供电控制方法，其特征在于，包括：
当固态硬盘的供电芯片为固定开通时间供电模式时，则根据第一数学模型确定所述供电芯片中电感的电感取值范围，以使所述供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内；
根据第二数学模型确定所述供电芯片中电容的电容取值范围，以使所述供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；
根据所述电感取值范围对所述供电芯片中所述电感的取值进行设定，并根据所述电容取值范围对所述供电芯片中所述电容的取值进行设定，以对所述供电芯片进行供电控制；
其中，所述第一数学模型的表达式为：
；
式中，为所述供电芯片上所有电感的等效电感值，/>为所述供电芯片的所述输出电压，/>为所述供电芯片所输出的电流纹波，/>为所述供电芯片的工作频率，/>为所述供电芯片的输入电压；
所述第二数学模型的表达式为：
；
式中，为所述供电芯片上所有电阻的等效串联电阻值，/>为所述供电芯片上所有电容的等效电容值，/>为所述供电芯片的开关频率。
2.根据权利要求1所述的供电控制方法，其特征在于，所述供电芯片具体为RTQ电源芯片。
3.根据权利要求1所述的供电控制方法，其特征在于，还包括：
根据第三数学模型确定所述；
其中，所述的数学表达式为：
；
式中，为占空比，/>为所述供电芯片的有效电流值。
4.根据权利要求1至3任一项所述的供电控制方法，其特征在于，还包括：
利用电感经验系数对所述电感取值范围进行重新设定。
5.根据权利要求4所述的供电控制方法，其特征在于，所述电感经验系数的取值范围为0.3~0.5。
6.根据权利要求4所述的供电控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述输出电压的波形图对所述电感经验系数进行校正。
7.一种固态硬盘供电芯片的供电控制装置，其特征在于，包括：
电感确定模块，用于当固态硬盘的供电芯片为固定开通时间供电模式时，则根据第一数学模型确定所述供电芯片中电感的电感取值范围，以使所述供电芯片的输出电流纹波保持在第一预设范围之内；
电容确定模块，用于根据第二数学模型确定所述供电芯片中电容的电容取值范围，以使所述供电芯片输出电压的频率能够保持在第二预设范围之内；
参数设定模块，用于根据所述电感取值范围对所述供电芯片中所述电感的取值进行设定，并根据所述电容取值范围对所述供电芯片中所述电容的取值进行设定，以对所述供电芯片进行供电控制；
其中，所述第一数学模型的表达式为：
；
式中，为所述供电芯片上所有电感的等效电感值，/>为所述供电芯片的所述输出电压，/>为所述供电芯片所输出的电流纹波，/>为供电芯片的工作频率，/>为所述供电芯片的输入电压；
所述第二数学模型的表达式为：
；
式中，为所述供电芯片上所有电阻的等效串联电阻值，/>为所述供电芯片上所有电容的等效电容值，/>为所述供电芯片的开关频率。
8.一种固态硬盘供电芯片的供电控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的一种固态硬盘供电芯片的供电控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的一种固态硬盘供电芯片的供电控制方法的步骤。
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