專利名稱：一種磁盤陣列系統和電源保護裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子保護電路，更具體地說，涉及一種磁盤陣列系統和應用于該磁盤陣列系統的電源保護裝置。
背景技術：
磁盤陣列(RAID，Redundant Array of Independent Disks)是一種由多塊獨立硬盤按特定規則組合在一起形成的硬盤組，該硬盤組與單塊硬盤相比，具有存儲空間大、訪問速度快和安全系數高等優點。
近年來，隨著信息技術的不斷發展，往往將磁盤陣列應用于關鍵數據的存儲，因此，如何提高磁盤陣列的安全性，成為人們關注的焦點。由于磁盤本身屬于故障率比較高的產品，所以通常需要在磁盤陣列上使用多塊磁盤的冗余設計來保證整個系統不會因單個磁盤的故障而受到影響。然而，由于磁盤陣列的供電系統不可避免的采用集中供電方式，即所有磁盤都想要連接在同一組電源系統上，所以，電源系統成為磁盤陣列的故障隱患，電源系統出現異常很可能導致整個磁盤陣列所有硬盤被燒毀，進而導致關鍵業務數據的丟失和業務的中斷。此外，每塊磁盤的自身電路故障也可能對整個系統構成威脅，例如磁盤電路過流(如磁盤電路發生短路)也可能將整個磁盤陣列燒毀。
目前，現有技術中多采用集中供電直連回路方案來消除磁盤陣列電源系統中存在的故障隱患。
圖1是現有技術采用集中供電直連回路方案的磁盤陣列系統的結構示意圖。在圖1中，電源系統采用集中供電方式，由兩個電源模塊在背板上合路后形成電源總線，磁盤陣列上所有的磁盤電源管腳直接連在電源總線上。電源模塊本身提供過壓、過流保護，其參數按照整個陣列總電源功率需求進行設置。雖然電源模塊的冗余配置增強了整個系統電源的穩定性，但集中供電直連方案也存在如下缺點1、磁盤上電插拔對系統電源有沖擊，可能造成系統電源的波動；2、電源模塊只能為整個系統提供過壓過流保護，而無法對單個磁盤提供保護，因此當單個磁盤電源過流時，會觸發系統電源的過流保護機制，造成整個磁盤陣列掉電。
除集中供電直連回路方案外，現有技術中還采用PTC熱敏電阻保護方案來消除磁盤陣列電源系統和磁盤電源系統存在的故障隱患。
圖2是現有技術采用PTC熱敏電阻保護方案的磁盤陣列系統的結構示意圖。在圖2中，電源系統采用集中供電方式，由兩個電源模塊在背板上合路后形成電源總線。與直連回路方案不同的是，磁盤陣列上所有磁盤電源管腳通過各自的熱敏電阻接在電源總線上。由于磁盤電源與系統電源總線之間通過一個熱敏電阻連接，因此當某個磁盤出現異常，導致電流過大時，熱敏電阻功率上升引起溫度升高致使其電阻值增大，將異常磁盤與系統電源總線隔離，從而防止因單個磁盤故障而燒毀整個系統。但是，PTC熱敏電阻保護方案也存在以下缺點1、磁盤上電或在線插拔對系統電源有沖擊，會造成系統電源的波動；2、單個磁盤瞬間短路突發大電流，而熱敏電阻響應時間過長，電源模塊的過流保護機制先于熱敏電阻起作用，造成磁盤陣列掉電。
因此，無論是集中供電直連回路方案，還是PTC熱敏電阻保護方案都無法完全消除磁盤陣列電源系統存在的故障隱患。
發明內容
本發明提供一種磁盤陣列系統，以及應用在該磁盤陣列系統上的電源保護裝置，以有效消除磁盤陣列中電源系統存在的故障隱患。
一種磁盤陣列系統，包括由至少一個電源模塊在背板上形成的電源總線，及與所述電源總線相連的至少一條為磁盤供電的供電線路，進一步包括電源保護裝置，安裝在所述供電線路上，用于在檢測到斷開信號后，斷開所述供電線路。
一種電源保護裝置，應用于磁盤陣列中磁盤和電源總線之間的供電線路上，包括
過壓檢測模塊，與所述電源總線相連，用于在檢測到所述電源總線過壓時，發出所述斷開信號；過流檢測模塊，與所述電源總線相連，用于在檢測到所述磁盤電路過流時，發出所述斷開信號；離線檢測模塊，用于檢測所述磁盤是否離線，當磁盤離線時發出所述斷開信號；控制模塊，與所述過壓檢測模塊、所述過流檢測模塊和所述離線檢測模塊相連，用于接收所述斷開信號，發出斷開指令；電子開關，與所述控制模塊相連，用于在收到所述斷開指令后，斷開所述供電線路。
上述磁盤陣列系統通過使用電源保護裝置，可有效消除磁盤上電或在線插拔對系統電源以及其他磁盤帶來的沖擊，有效消除磁盤陣列中電源系統存在的故障隱患。
圖1是現有技術采用集中供電直連回路方案的磁盤陣列系統的結構示意圖；圖2是現有技術采用PTC熱敏電阻保護方案的磁盤陣列系統的結構示意圖；圖3是本發明電源保護裝置的邏輯圖；圖4是本發明電源保護裝置的電路圖；圖5是本發明磁盤陣列系統的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明提供了一種電源保護裝置，可為磁盤陣列的電源系統提供過壓過流保護，以下便結合具體實施例對該電源保護裝置進行說明。
圖3是本發明電源保護裝置的邏輯圖。如圖3所示，該電源保護裝置連接在電源總線和磁盤陣列中的磁盤之間，包括控制模塊、電子開關、過壓檢測模塊、過流檢測模塊、離線檢測模塊和電阻。其中，過壓檢測模塊用于檢測電源總線是否過壓，若是，則向控制模塊發送斷開信號；過流檢測模塊用于檢測磁盤電路是否發生過流(如磁盤電路發生短路)，若是，則向控制模塊發送斷開信號；離線檢測模塊用于檢測磁盤是否離線，若是，則向控制模塊發送斷開信號。當控制模塊收到斷開信號后，發出斷開指令，控制電子開關斷開。下表是電子開關狀態真值表， 表1從上表中可以看出，當發生a、電源總線過壓；b、磁盤電路過流(如磁盤電路發生短路)；c、磁盤離線三種情況中的至少一種時，電子開關都將斷開；而當上述三種情況中的任一種都沒有出現時，電子開關將處于閉合狀態。圖3中的電阻是可選的，用于在電子開關切斷電源總線和磁盤之間的直連回路時，為磁盤槽位提供一個高內阻的電源回路。
圖4是本發明電源保護裝置的電路圖。如圖4所示，該電源保護裝置包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管；第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第五電阻；以及穩壓二極管和電容；其中，第一開關管可以是大功率MOS管或者其他具有開關特性的電路及大功率器件，其導通電阻非常小，一般為mΩ至幾十mΩ數量級；第二開關管、第三開關管、第四開關管可以使用半導體三極管；第五電阻用于在磁盤離線后，為磁盤槽位提供一個高內阻的電源回路。在圖4中，穩壓二極管的陽極與電源總線相連，陰極與第三開關管的基極相連；第三開關管的集電極與第四開關管的集電極相連，其發射極接地；第四開關管的基極與磁盤離線檢測端相連，用于接收磁盤離線信號，其發射極接地；第二電阻的一端與電源總線相連，另一端與離線檢測端相連；第二開關管的發射極與電源總線相連，其集電極通過第三電阻接地，其基極通過第一電阻與磁盤電源輸入端相連；第一開關管的源極與電源總線相連，其漏極與磁盤電源輸入端相連，其柵極通過第三電阻接地；第一開關管的源極和漏極之間并聯有第五電阻；第四電阻的一端與第二開關管的基極相連，另一端與第四開關管的集電極相連；電容一端與磁盤電源輸入端相連，另一端接地。
以下便對圖4中電路圖的原理進行描述。
穩壓二極管與第三開關管組成過壓檢測模塊，當電源總線出現異常，導致電壓過高時，第三開關管導通，導致第二開關管導通，第一開關管的柵極和源極之間電壓降低，第一開關管截止，供電回路斷開。當系統電源恢復正常后，第三開關管截止，第二開關管截止，第一開關管恢復導通，供電回路恢復正常。通過改變穩壓二極管的穩壓值，可以調節過壓點參數。
當出現磁盤電路過流(如磁盤電路發生短路)時，第二開關管導通，第一開關管截止，供電回路切斷。此外，在磁盤啟動時，由于容性負載的作用，第二開關管導通，第一開關管截止，供電回路不通。電源總線通過第五電阻為電容充電，當電容兩段電壓達到一定幅度時，第二開關管截止，第一開關管導通，供電回路正常。通過調整電容和第五電阻的值，可以調節緩起時間。
磁盤本身有離線信號，該信號可由例如一段專門的電路來提供，當磁盤在線時，該電路導通，該信號接地；當磁盤離線時，該電路斷開，該信號懸空。在圖4中，當磁盤離線信號接地時，第四開關管截止，對供電回路不產生影響；當磁盤離線信號懸空時，第四開關管導通，造成第二開關管導通，第一開關管截止，供電回路切斷。
從上面的原理描述可以看出，只要a、電源總線過壓；b、磁盤電路過流(如磁盤電路發生短路)；c、磁盤離線三種狀態中出現任意一種，都會導致第一開關管截止，造成供電回路斷開。供電回路斷開后，電源總線通過第五電阻給磁盤槽位提供一個高內阻的電源。
本發明還提供了一種應用上述電源保護裝置的磁盤陣列系統，下面就結合圖5對該系統進行描述。
圖5是本發明磁盤陣列系統的結構示意圖。如圖5所示，該磁盤陣列系統包括2個電源模塊和若干磁盤組成的磁盤陣列，在每個磁盤與電源總線之間安裝有電源保護裝置。2個電源模塊組成1+1電源備份，防止單個電源模塊故障造成系統掉電。2個電源模塊的輸出電壓經合路通過背板后給磁盤供電，電源模塊本身具有過壓保護、過流保護功能，但由于參數設置為整個磁盤陣列的保護，不能完全實現對單個磁盤的電源回路異常的保護和隔離。在每個磁盤與電源總線之間，安裝有電源保護裝置(PPM)，用于在單個磁盤出現異常，如磁盤電路過流(如磁盤電路發生短路)情況下，或者磁盤離線時將磁盤與電源總線隔離，避免單個磁盤異常影響到磁盤陣列電源總線的工作。同時，PPM也對電源總線異常引起的系統電壓過高等可能造成磁盤燒毀的情況進行保護，防止整個磁盤陣列的燒毀。
上述磁盤陣列系統通過使用電源保護裝置，可有效消除磁盤上電或在線插拔對系統電源以及其他磁盤帶來的沖擊。上述電源保護裝置通過使用過壓檢測、過流檢測和離線檢測等模塊，可有效防止系統電源過壓對每塊磁盤造成損害，以及磁盤電路過流(如磁盤電路發生短路)造成整個系統掉電，并能在磁盤離線時切斷大電流供電回路，僅在對應的磁盤槽位留下一個高內阻，形成小電流供電回路。
權利要求
1.一種磁盤陣列系統，包括由至少一個電源模塊在背板上形成的電源總線，及與所述電源總線相連的至少一條為磁盤供電的供電線路，其特征在于，進一步包括電源保護裝置，安裝在所述供電線路上，用于在檢測到斷開信號后，斷開所述供電線路。
2.根據權利要求1所述的磁盤陣列系統，其特征在于，所述電源保護裝置包括過壓檢測模塊，與所述電源總線相連，用于在檢測到所述電源總線過壓時，發出所述斷開信號；過流檢測模塊，與所述電源總線相連，用于在檢測到所述磁盤電路過流時，發出所述斷開信號；離線檢測模塊，用于檢測所述磁盤是否離線，當所述磁盤離線時發出所述斷開信號；控制模塊，與所述過壓檢測模塊、所述過流檢測模塊和所述離線檢測模塊相連，用于接收所述斷開信號，發出斷開指令；電子開關，與所述控制模塊相連，用于在收到所述斷開指令后，斷開所述供電線路。
3.根據權利要求1所述的磁盤陣列系統，其特征在于，所述電源保護裝置包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管；第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第五電阻；以及穩壓二極管和電容；所述穩壓二極管的陽極與所述電源總線相連，陰極與所述第三開關管的基極相連；所述第三開關管的集電極與所述第四開關管的集電極相連，其發射極接地；所述第四開關管的基極與所述磁盤離線檢測端相連，其發射極接地；所述第二電阻的一端與所述電源總線相連，另一端與所述磁盤離線檢測端相連；所述第二開關管的發射極與所述電源總線相連，其集電極通過所述第三電阻接地，其基極通過所述第一電阻與所述磁盤電源接入端相連；所述第一開關管的源極與所述電源總線相連，其漏極與所述磁盤電源接入端相連，其柵極通過所述第三電阻接地；所述第一開關管的源極和漏極之間并聯有所述第五電阻；所述第四電阻的一端與所述第二開關管的基極相連，另一端與所述第四開關管的集電極相連；所述電容一端與所述磁盤電源接入端相連，另一端接地。
4.一種電源保護裝置，應用于磁盤陣列中磁盤和電源總線之間的供電線路上，其特征在于，包括過壓檢測模塊，與所述電源總線相連，用于在檢測到所述電源總線過壓時，發出所述斷開信號；過流檢測模塊，與所述電源總線相連，用于在檢測到所述磁盤電路過流時，發出所述斷開信號；離線檢測模塊，用于檢測所述磁盤是否離線，當磁盤離線時發出所述斷開信號；控制模塊，與所述過壓檢測模塊、所述過流檢測模塊和所述離線檢測模塊相連，用于接收所述斷開信號，發出斷開指令；電子開關，與所述控制模塊相連，用于在收到所述斷開指令后，斷開所述供電線路。
5.根據權利要求4所述的電源保護裝置，其特征在于，包括第一開關管、第二開關管、第三開關管和第四開關管；第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第五電阻；以及穩壓二極管和電容；所述穩壓二極管的陽極與所述電源總線相連，陰極與所述第三開關管的基極相連；所述第三開關管的集電極與所述第四開關管的集電極相連，其發射極接地；所述第四開關管的基極與所述磁盤離線檢測端相連，其發射極接地；所述第二電阻的一端與所述電源總線相連，另一端與所述磁盤離線檢測端相連；所述第二開關管的發射極與所述電源總線相連，其集電極通過所述第三電阻接地，其基極通過所述第一電阻與所述磁盤電源接入端相連；所述第一開關管的源極與所述電源總線相連，其漏極與所述磁盤電源接入端相連，其柵極通過所述第三電阻接地；所述第一開關管的源極和漏極之間并聯有所述第五電阻；所述第四電阻的一端與所述第二開關管的基極相連，另一端與所述第四開關管的集電極相連；所述電容一端與所述磁盤電源接入端相連，另一端接地。
6.根據權利要求5所述的電源保護裝置，其特征在于，所述第一開關管為MOS管，所述第二開關管、所述第三開關管和所述第四開關管為三極管。
全文摘要
本發明涉及磁盤陣列系統的電子保護線路，針對當前無法完全消除磁盤陣列電源系統存在故障隱患的缺陷，提供一種磁盤陣列系統，包括由電源模塊在背板上形成的電源總線，及與電源總線相連的至少一條為磁盤供電的供電線路，及電源保護裝置，安裝在供電線路上，在檢測到斷開信號后，斷開供電線路。本發明還提供了一種應用于上述磁盤陣列系統的電源保護裝置。上述磁盤陣列系統通過使用電源保護裝置，可有效消除磁盤上電或在線插拔對系統電源以及其他磁盤帶來的沖擊，有效消除磁盤陣列中電源系統存在的故障隱患。
文檔編號H02H3/08GK1976159SQ20061015761
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月14日 優先權日2006年12月14日
發明者胡鵬 申請人:華為技術有限公司