概述

电源故障往往会产生多米诺骨牌效应，导致系统故障和数据丢失，并对服务器和设备造成损坏。本文将介绍如何使用 MP5515 来保护固态硬盘 (SSD) ，以避免其受到突发断电的影响。

固态硬盘遭遇电源故障通常会带来三项主要损失：

• 用户写入数据丢失

• 闪存转换层映射信息丢失

• 物理损坏风险增大。固态硬盘在读写过程中如果受到强烈震动或突然断电，磁头会划伤介质

使用 MP5515 实现能量存储与释放管理

MP5515 是一款具备输入电源调节能力的电源管理芯片（PMIC），可为企业固态硬盘、非易失性双列直插式存储器模块 (NVIDMM) 以及其他应用提供紧凑、高效的备用电源管理解决方案。该芯片包含比超级电容更加可靠的钽电容，另外还可以检测电路的健康状况以保证数据安全。

MP5515采用高压储能方式，集成了升压、降压、输入限流、输入反向电流闭锁保护，以及断电监测功能。它只需一个电感器和小型反馈电压电阻即可启动系统。

正常工作期间，MP5515 将能量存储在高压电容器中。一旦发生电源故障，MP5515可以将能量从存储电容器传输到总线电压线上。这种能量传输为系统提供了稳定的备用电源。

MP5515 的其他主要特性包括：

• 2.7V 至 18V 的宽工作输入电压 (VIN) 范围

• 高达 32V 的可调存储电压

• 高达 6A 的可调输入限流

• 5A 降压负载能力

• 可调VB 电压 (VB) 上升斜率

• 集成14mΩ MOSFET实现输入限流

• 输入过压保护 (OVP)

• 反向电流保护 (RCP)

• 输入电源故障指示器

• 备用电容健康测试

• 集成电压、电流和温度检测

MP5515 最大限度地减少了标准外部元器件的使用，采用 30-引脚 QFN (5mmx5mm)封装。该器件还提供 I2C通信以及模数转换器 (ADC)。下面将详细讨论 MP5515 在能量储能与释放管理方面所具有的战略优势。

应对突发断电

为了最大限度地减少数据丢失，MP5515 设计有一个包含高能量密度电容器的断电检测电路。图 1 所示为采用MP5515 的集成解决方案。

电熔丝（E-fuse）模块持续监测固态硬盘的电源电压。当电源电压下降至设定的阈值，即表示外部电源突然发生故障，电熔丝将切断电源电路。充足的电源保护窗口期为数据从缓存闪存至NAND 提供了足够的时间。之后，电容器形成放电路径；一旦电源再次接通，电容器会快速充电。

电熔丝和集成双向升降压

当系统供电充足时，输入到输出的隔离电路需要二极管、降压和升压。采用5个或以上FET和二极管不仅会增加功耗，还会降低效率。但MP5515通常只需要其集成的14mΩ MOSFET 就能实现输入限流。

当发生异常电源故障时，MP5515 的集成双向升降压变换器只有三个 FET，这有助于降低功耗，同时最小化整个解决方案的尺寸。图 2 显示了当 VB为 7.5V 时，MP5515 在待机功耗模式下的效率曲线。

图 3 显示了当 VB为 10V 时，MP5515 在待机功耗模式下的效率曲线。

更小的储能电容器

依照能量守恒定律，当储能电容器电压升高时，其容量显著降低。MP5515可以将储能电容器的电压提高到36V，在恒定能量需求之下，电容可降至 2.5mF ，ESR也同时降低。而通常情况下，储能电容的额定电压为18V，电容为8.4mF。

高度集成的芯片

传统解决方案通常需要将至少4个芯片与复杂的外围硬件电路和软件技术相匹配。而MP5515 提供了仅需单个电感的集成解决方案。 图 4 所示为MP5515 的典型应用电路。

由图 5可以看出，MP5515最大限度地减少了所需的外部元器件数量。

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