电源技术中的最佳电源技术中的最佳SSD电源选择方案电源选择方案
提到硬盘供电,固态硬盘(SSD)设计师们面临许多相互矛盾的要求。首先是电源的尺寸,其不能增加SSD的
体积系数,因为SSD通常必须在体积上与其所替换的机械硬盘(HDD)相兼容。其次是不断增长的系统效率要
求,包括待机模式(SSD无读写操作)和最大功率模式(以最高性能进行读写操作)。这些效率通常都有具体
的SSD认证,例如:能源之星等,其对于市场接受度来说至关重要。最后一个问题是电源如何对终端用户不断
变化的需求做出响应。从闲置状态转到高性能状态时,电源能够做出足够快的响应来向SSD提供强大的电力
吗?或者,如果主机突然对SSD进行高速或大数据量读写操作时,SSD会“挂起”吗?本文将对三种SSD电源解决
方
提到硬盘供电,固态硬盘(SSD)设计师们面临许多相互矛盾的要求。首先是电源的尺寸,其不能增加SSD的体积系
数,因为SSD通常必须在体积上与其所替换的机械硬盘(HDD)相兼容。其次是不断增长的系统效率要求,包括待机模式
(SSD无读写操作)和最大功率模式(以最高性能进行读写操作)。这些效率通常都有具体的SSD认证,例如:能源之星
等,其对于市场接受度来说至关重要。最后一个问题是电源如何对终端用户不断变化的需求做出响应。从闲置状态转到高性能
状态时,电源能够做出足够快的响应来向SSD提供强大的电力吗?或者,如果主机突然对SSD进行高速或大数据量读写操作
时,SSD会“挂起”吗?本文将对三种SSD电源解决方案进行分析,测量并对比它们的尺寸、效率和响应时间,以获得最佳SSD
电源解决方案。
固态硬盘架构固态硬盘架构
图1显示了某台服务器中安装的SSD系统的示例图。一条12V总线为开关式电源(SMPS)供电,其向SSD提供3.3V的电
压。NAND闪存用作内存,原因是其成本低,且拥有断电存储数据的能力。一个ASIC或者其它处理器与主机通信,并管理数
据流。2.5V和1.8V为ASIC的一般需求。
图1:固态硬盘电源系统
首先,SMPS必须为一个同步降压转换器,而非一个线性调节器或者异步降压转换器,以在强负载电流下提供高效率。其
次,它还必须具备省电模式,目的是将效率保持在最小值以上(即使SSD处于闲置状态)。第三,它必须通过中压、12V输入
总线来工作,并提供低至1.8V甚至更低的输出电压,具体取决于ASIC的需要。最后,SMPS应优化其尺寸、效率和响应时
间,以满足SSD系统的需要。
尺寸尺寸
随着SSD开始逐渐获得市场的认可,要求它们在尺寸和功能方面向后兼容机械硬盘。当用户的机械硬盘出现故障时(有
时可能使用不能一年的时间),SSD便成为一种高可靠性的替代选择。用户只需订购一块尺寸与故障的机械硬盘相同的SSD,
个人计算机或者服务器的可靠性便可立即获得升级。
随着SSD价格的不断下跌,它们不再仅仅只是寿命到期的机械硬盘的替代品。现在,SSD正进入高可靠性市场领域,例
如:企业服务器和笔记本电脑等消费类应用。对于这应用而言,小型化很重要,SSD的尺寸不再必须完全与机械硬盘一样。
不管是哪种情况,就SSD而言,解决方案的尺寸足够小都是一大卖点。尽管并非SSD中最大的子系统,但是电源仍然占
用了大量的电路板空间,因为SSD电路由数个单独的SMPS供电。要求使用的传统长型电感达到了Z向制作(Z-direction-
making)尺寸的极限(一种三维问题)。
效率效率
服务器的一个重要的开销成本是其功耗。它包括驱动器(硬盘)消耗的功率,以及为了保持服务器机房适宜温度进行散热
处理而消耗的电力。随着电力价格的不断上涨以及对于“绿色”运行的重视,对SSD的能效提出了越来越高的要求。
在笔记本电脑方面,更加高效的SSD可以带来更长的电池使用时间和更低的机体温度。而这两方面都是十分理想的卖
点,最终用户易于理解,同时也愿意为它们掏腰包。特别是笔记本电脑,其闲置时SSD的功耗和效率至关重要,因为这些参
数会极大影响电池的使用时间。相比机械硬盘系统,SSD的电池使用时间更长,笔记本电脑的发热更小,并且硬盘的故障率