公開的實施例一般地涉及存儲器系統(tǒng)，并且具體地涉及存儲器裝置中的電力排序(power sequencing)和數(shù)據(jù)硬化(harden)電路架構(gòu)。

背景技術(shù)：

包括閃速存儲器在內(nèi)的半導體存儲器裝置通常利用存儲器單元來將數(shù)據(jù)貯存為電值，諸如電荷或電壓。閃速存儲器是可以電擦除并且重新編程的非易失性數(shù)據(jù)儲存裝置。更一般地，非易失性存儲器(例如，閃速存儲器以及使用多種技術(shù)的任何一種實現(xiàn)的其它類型的非易失性存儲器)在即使未通電時保留儲存的信息，這與需要電源來維持儲存的信息的易失性存儲器相反。

數(shù)據(jù)硬化、即保持在易失性儲存中存的數(shù)據(jù)和任務關鍵元數(shù)據(jù)的保存是儲存裝置的必需部分。當存在電源故障時，任務關鍵數(shù)據(jù)可能存在于多個子系統(tǒng)組件中的易失性存儲器中。協(xié)調(diào)和管理多個子系統(tǒng)組件以確保易失性數(shù)據(jù)被成功保存對于保護儲存裝置的數(shù)據(jù)完整性是重要的。

由于該原因，許多基于閃速存儲器的數(shù)據(jù)儲存裝置、諸如固態(tài)驅(qū)動(SSD)采用在電源故障操作期間用于供應電力的能量儲存系統(tǒng)。但是，這些關鍵系統(tǒng)的能量儲存元件通常隨時間而劣化并且也面臨所不期望的故障的風險，影響它們保持充足的電荷以用于電源故障操作的能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的系統(tǒng)、方法和裝置的各種實施例的每一個具有幾個方面，不是其單獨一個獨自負責這里所述的屬性。在不限制所附權(quán)利要求的范圍的情況下，在考慮本公開之后，并且特別是在考慮名稱為“具體實施方式”的章節(jié)之后，將理解各種實施例的方面如何被用于使能檢測存儲器裝置中的能量儲存元件的劣化和故障。在一個方面中，電子裝置包括用于同時充電和監(jiān)視多個能量儲存元件的操作性的充電和監(jiān)視設備。

附圖說明

為使得可以更加詳細地理解本公開，可以通過參考各種實施例的特征而進行更加具體的描述，這些實施例的一些在附圖中示出。但是，附圖僅示出本公開的更加顯著的特征，因此不應被認為是限制性的，因為該描述可以容許其他有效特征。

圖1是示出根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)的框圖。

圖2是示出根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)硬化模塊的框圖。

圖3是示出根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)硬化模塊的框圖。

圖4是示出根據(jù)一些實施例的能量儲存裝置的框圖。

圖5A-5D示出了根據(jù)一些實施例的監(jiān)視電路的各種可選的特征。

圖6A是根據(jù)一些實施例的當在能量儲存庫之間沒有檢測到不平衡時V_charge和V_out的連續(xù)的時域圖的預示性示意圖。

圖6B和6C是根據(jù)一些實施例的當在能量儲存庫之間檢測到不平衡時V_charge和V_out的連續(xù)的時域圖的預示性示意圖。

圖7A-7E示出根據(jù)一些實施例的同時充電和監(jiān)視多個能量儲存元件的操作性的方法的流程圖表示。

根據(jù)一般慣例，附圖中示出的各種特征可能未按比例繪制。相應地，為了清晰，各種特征的大小可能任意地放大或縮小。此外，一些附圖可能沒有繪出給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有組件。最后，貫穿說明書和附圖，相似的參考標號可以被用于表示相似的特性。

具體實施方式

這里所述的各種實施例包括被用于使能在存儲器裝置中同時地充電多個能量儲存元件并監(jiān)視多個能量儲存元件的操作性的系統(tǒng)、方法和/或裝置。

更具體地，一些實施例包括電子裝置，包括：(1)子系統(tǒng)，(2)多個能量儲存元件，通過一個或多個開關耦接到子系統(tǒng)，以及(3)充電和監(jiān)視設備，用于同時充電所述多個能量儲存元件并監(jiān)視所述多個能量儲存元件的操作性。在一些實施例中，該充電和監(jiān)視設備包括：(a)橋電路，包含多個電阻式元件，所述多個電阻式元件包括耦接在所述橋電路的第一節(jié)點和第二節(jié)點之間的測量電阻器，其中所述多個能量儲存元件的第一子集耦接到所述第一節(jié)點，并且不同于該第一子集的所述多個能量儲存元件的第二子集耦接到所述第二節(jié)點，(b)電源，通過所述橋電路耦接到所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點，用于向所述多個能量儲存元件的第一子集和所述多個能量儲存元件的第二子集兩者提供直流(DC)充電電壓和交流(AC)測試電壓，以及(c)監(jiān)視電路，耦接到所述第一節(jié)點和第二節(jié)點，并且被配置為產(chǎn)生故障指示符輸出信號，如果所述多個能量儲存元件的第一子集的預定的電特征與所述多個能量儲存元件的第二子集的相同的預定的電特性相差多于預定的量，所述故障指示符輸出信號包含預定的故障信號。

在一些實施例中，電子裝置包括具有一個或多個非易失性存儲器(NVM)裝置的儲存裝置。

在一些實施例中，多個能量儲存元件包括多個電容器庫，每個電容器庫包含一個或多個電容器。

在一些實施例中，橋電路中的多個電阻式元件包括耦接在電源和第一節(jié)點之間的可調(diào)節(jié)的電阻式元件。

在一些實施例中，電源根據(jù)小于百分之五的預定的占空比提供AC測試電壓，并且監(jiān)視電路根據(jù)該預定的占空比產(chǎn)生輸出信號。

此外，在一些實施例中，AC測試電壓僅包括一系列正脈沖。

在一些實施例中，監(jiān)視電路包括第一比較器，其中第一比較器包括耦接到所述第一節(jié)點的第一輸入、耦接到所述第二節(jié)點的第二輸入和第一比較器輸出。

可選地，在一些實施例中，所述監(jiān)視電路還包括第二比較器，其中所述第二比較器包括耦接到所述第一比較器的輸出的第一輸入、耦接到參考電壓的第二輸入、以及輸出。此外，在一些實施例中，所述第二比較器被配置為如果所述多個能量儲存元件的第一子集的預定的電特性與所述多個能量儲存元件的第二子集的相同的預定的電特性相差多于所述預定的量，則在所述第二比較器的所述輸出上產(chǎn)生所述預定的故障信號。

可選地，在一些實施例中，所述監(jiān)視電路還包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，其中所述ADC包括耦接到所述第一比較器輸出的輸入。

可選地，在一些實施例中，所述監(jiān)視電路還包括耦接到所述第一比較器輸出并且耦接到所述橋電路中的至少兩個可調(diào)節(jié)的電阻式元件的伺服電路，其中所述伺服電路被配置為調(diào)節(jié)在所述橋電路中的可調(diào)節(jié)的電阻式元件的至少一個，直到所述第一比較器輸出被最小化或者滿足預定的零條件。

可選地，在一些實施例中，所述監(jiān)視電路還包括相位比較器，用于將AC測試電壓的相位與第一比較器輸出的相位相比較，并且產(chǎn)生與多個能量儲存元件的所述第一子集的操作性對應的相位比較信號。

在一些實施例中，電子裝置還包括被編程為通過進行從包含以下的組中選擇的至少一個動作而響應包含所述預定的故障信號的故障指示符輸出信號的產(chǎn)生的處理器：記錄所述故障指示符輸出信號；向主機系統(tǒng)通知錯誤事件；以及在電力故障操作期間調(diào)節(jié)將被儲存到非易失性存儲器的數(shù)據(jù)量。

在一些實施例中，電子裝置還包括電力故障邏輯，用于根據(jù)已經(jīng)發(fā)生電力故障事件的確定，使能所述一個或多個開關以通過所述一個或多個開關將所述多個能量儲存元件耦接到所述子系統(tǒng)。此外，在一些實施例中，電力故障邏輯包括至少一個比較器，用于比較對應于外部電源電壓的電壓和對應于預定的參考電壓的電壓?？蛇x地，在一些實施例中，所述一個或多個開關包括將所述多個能量儲存元件的第一子集的一個或多個能量儲存元件耦接到所述子系統(tǒng)的第一開關以及將所述多個能量儲存元件的第二子集的一個或多個能量儲存元件耦接到所述子系統(tǒng)的第二開關，并且所述電力故障邏輯包括用于根據(jù)預定的故障確定而使能所述第一開關和第二開關的一個并且不使能所述第一開關和第二開關的另一個的邏輯。

在另一方面，同時充電多個能量儲存元件并且監(jiān)視所述多個能量儲存元件的功能性的方法包括將DC充電電壓和AC測試電壓提供到所述多個能量儲存元件的第一子集和不同于該第一子集的所述多個能量儲存元件的第二子集兩者，其中所述多個能量儲存元件通過一個或多個開關耦接到子系統(tǒng)。所述多個能量儲存元件的第一子集耦接到橋電路的第一節(jié)點，并且所述多個能量儲存元件的第二子集耦接到所述橋電路的第二節(jié)點。所述橋電路包括多個電阻式元件，包括耦接在所述橋電路的第一節(jié)點和第二節(jié)點之間的測量電阻器。所述方法包括響應于提供AC測試電壓，產(chǎn)生故障指示符輸出信號，如果所述多個能量儲存元件的第一子集的預定的電特性與所述多個能量儲存元件的第二子集的相同的預定的電特性相差多于預定的量，則該故障指示符輸出信號包括預定的故障信號。

在又一方面中，非瞬時性計算機可讀儲存由裝置的一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個程序，該裝置具有通過一個或多個開關耦接到子系統(tǒng)的多個能量儲存元件，所述一個或多個程序包括用于進行這里所述的任意方法的指令。

在這里描述許多細節(jié)以便于提供對在附圖中示出的示例實施例的透徹理解。但是，可以沒有許多特定細節(jié)而實施一些實施例，并且權(quán)利要求的范圍僅由在權(quán)利要求書中具體敘述的那些特征和方面限制。此外，沒有以詳盡的細節(jié)描述公知的方法、組件和電路，以便不會不必要地混淆這里所述的實施例的更加相關的方面。

圖1是示出根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100的框圖。盡管示出了一些示例特征，但是為了簡潔并且不混淆這里所公開的示例實施例的更加相關的方面而沒有示出各種其它特征。為此，作為非限制性示例，數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100包括儲存裝置120(有時也被稱為信息儲存裝置或數(shù)據(jù)儲存裝置或存儲器裝置)，該儲存裝置120包括主機接口122、串行存在檢測(SPD)裝置124、數(shù)據(jù)硬化模塊126、儲存控制器128、諸如閃速控制器的一個或多個非易失性存儲器(NVM)控制器130、和非易失性存儲器(例如，諸如一個或多個閃速存儲器裝置的一個或多個NVM裝置140、142)，并且與計算機系統(tǒng)110結(jié)合使用。在一些實施例中，儲存裝置120包括單個NVM裝置，而在其它實施例中，儲存裝置120包括多個NVM裝置。在一些實施例中，NVM裝置140、142包括NAND-型閃速存儲器或NOR-型閃速存儲器。此外，在一些實施例中，NVM控制器130是固態(tài)驅(qū)動(SSD)控制器。但是，可以根據(jù)各種實施例的方面包括一個或多個其它類型的儲存介質(zhì)。

計算機系統(tǒng)110通過數(shù)據(jù)連接101耦接到儲存裝置120。但是，在一些實施例中，計算機系統(tǒng)110包括儲存裝置120作為組件和/或子系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)110可以是任何合適的計算機裝置，諸如個人計算機、工作站、計算機服務器或任何其它計算裝置。計算機系統(tǒng)110有時被稱為主機或主機系統(tǒng)。在一些實施例中，計算機系統(tǒng)110包括一個或多個處理器、一個或多個類型的存儲器，可選地包括顯示器和/或其它用戶接口組件，諸如鍵盤、觸摸屏顯示器、鼠標、觸控板、數(shù)字相機和/或任何數(shù)量的補充裝置以添加功能。此外，在一些實施例中，計算機系統(tǒng)110在控制線111上將一個或多個主機命令(例如，讀取命令和/或?qū)懭朊?發(fā)送到儲存裝置120。在一些實施例中，計算機系統(tǒng)110是服務器系統(tǒng)，諸如數(shù)據(jù)中心中的服務器系統(tǒng)，并且不具有顯示器和其它用戶接口組件。

在一些實施例中，儲存裝置120包括諸如閃速存儲器裝置的NVM裝置140、142(例如，NVM裝置140-1到140-n和NVM裝置142-1到142-k)以及NVM控制器130(例如，NVM控制器130-1到130-m)。在一些實施例中，NVM控制器130的每個NVM控制器包括一個或多個處理單元(有時也被稱為CPU或處理器或微處理器或微控制器)，該一個或多個處理單元被配置為執(zhí)行(例如，在NVM控制器130中的)一個或多個程序中的指令。在一些實施例中，一個或多個處理器由在NVM控制器130內(nèi)的并且在一些情況中超出NVM控制器130的功能的一個或多個組件共享。NVM裝置140、142通過連接而耦接到NVM控制器130，該連接除了數(shù)據(jù)以外通常還傳送命令，并且可選地除了傳送將儲存在NVM裝置140、142中的數(shù)據(jù)值和從NVM裝置140、142讀取的數(shù)據(jù)值以外，還傳送元數(shù)據(jù)、誤差校正信息和/或其它信息。例如，NVM裝置140、142可以被配置用于適合于諸如云計算的應用的企業(yè)存儲、或用于緩存儲存在(或?qū)⒈粌Υ嬖?諸如硬盤驅(qū)動的二級儲存器中的數(shù)據(jù)。另外和/或可替換地，閃速存儲器(例如，NVM裝置140、142)還可以被配置用于相對較小規(guī)模的應用，諸如個人閃速驅(qū)動或用于個人、膝上型和平板型計算機的硬盤替換。盡管閃速存儲器裝置和閃速控制器在這里被用作示例，但是在一些實施例中，儲存裝置120包括(一個或多個)其它的非易失性存儲器裝置和(一個或多個)相應的非易失性儲存控制器。

在一些實施例中，儲存裝置120還包括主機接口122、SPD裝置124、數(shù)據(jù)硬化模塊126和儲存控制器128。儲存裝置120可以包括為了簡潔并且不混淆這里所公開的示例實施例的更加相關的方面而沒有示出的各種額外的特征，并且特征的不同的布置是可能的。主機接口122提供通過數(shù)據(jù)連接101到計算機系統(tǒng)110的接口。

在一些實施例中，數(shù)據(jù)硬化模塊126包括一個或多個處理單元(有時也被稱為CPU或處理器或微處理器或微控制器)，該一個或多個處理單元被配置為執(zhí)行一個或多個程序中的指令(例如，在數(shù)據(jù)硬化模塊126中)。在一些實施例中，一個或多個處理器由在數(shù)據(jù)硬化模塊126內(nèi)的、并且在一些情況中超出數(shù)據(jù)硬化模塊126的功能的一個或多個組件共享。數(shù)據(jù)硬化模塊126耦接到主機接口122、SPD裝置124、儲存控制器128和NVM控制器130以便于協(xié)調(diào)這些組件的操作，包括監(jiān)督和控制諸如上電、掉電、數(shù)據(jù)硬化、充電(一個或多個)能量儲存裝置、數(shù)據(jù)記錄和管理儲存裝置120上的功能的其它方面的功能。

儲存控制器128耦接到主機接口122、數(shù)據(jù)硬化模塊126和NVM控制器130。在一些實施例中，在寫入操作期間，儲存控制器128通過主機接口122從計算機系統(tǒng)110接收數(shù)據(jù)，并且在讀取操作期間，儲存控制器128通過主機接口122將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機系統(tǒng)110。此外，主機接口122提供在儲存控制器128和計算機系統(tǒng)110之間的通信所需要的額外的數(shù)據(jù)、信號、電壓和/或其它信息。在一些實施例中，儲存控制器128和主機接口122使用定義的用于通信的接口標準，諸如雙數(shù)據(jù)率類型三同步動態(tài)隨機存取存儲器(DDR3)。在一些實施例中，儲存控制器128和NVM控制器130使用定義的用于通信接口標準，諸如序列高級技術(shù)附接(SATA)。在一些其它實施例中，儲存控制器128所使用來與NVM控制器130通信的裝置接口是SAS(串行附接SCSI)，或其它儲存接口。在一些實施例中，儲存控制器128包括一個或多個處理單元(有時也被稱為CPU或處理器或微處理器或微控制器)，該一個或多個處理單元被配置為執(zhí)行一個或多個程序中的指令(例如，在儲存控制器128中)。在一些實施例中，一個或多個處理器由在儲存控制器128內(nèi)的、并且在一些情況中超出儲存控制器128的功能的一個或多個組件共享。

SPD裝置124耦接到主機接口122和數(shù)據(jù)硬化模塊126。串行存在檢測(SPD)指代自動地訪問關于計算機存儲器模塊(例如，儲存裝置120)的信息的標準化方式。例如，如果存儲器模塊具有故障，則可以通過SPD裝置124與主機系統(tǒng)(例如，計算機系統(tǒng)110)傳送該故障。

圖2是示出根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)硬化模塊126的框圖。數(shù)據(jù)硬化模塊126包括電力儲存和分發(fā)模塊250(包括能量儲存裝置200)。在一些實施例中，數(shù)據(jù)硬化模塊還包括：一個或多個處理器(有時也被稱為CPU或處理單元或微處理器或微控制器)202，用于執(zhí)行儲存在存儲器206中的模塊、程序和/或指令，從而進行處理操作；存儲器206；以及一個或多個通信總線204，用于互聯(lián)這些組件。但是，在一些其它實施例中，以下描述的如由(一個或多個)處理器202進行的功能而是由儲存控制器128進行。

在一些實施例中，電力儲存和分發(fā)模塊250包括用于監(jiān)視、儲存和分發(fā)儲存裝置(例如，圖1的儲存裝置120)的電力的電路，包括監(jiān)視、控制、充電和/或測試能量儲存裝置200。可替換地和/或額外地，用于監(jiān)視、儲存和分發(fā)用于儲存裝置(例如，圖1的儲存裝置120)的電力的電路的全部或一些被集成到能量儲存裝置200中。在一些實施例中，能量儲存裝置200包括一個或多個能量儲存元件。在一些實施例中，能量儲存裝置200包括一個或多個電容器。在一些實施例中，能量儲存裝置200包括一個或多個電感器或儲存能量的其它無源元件。

在一些實施例中，數(shù)據(jù)硬化模塊126可以可選地包括一個或多個數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)220和/或模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)222，用于分別將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號或者將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。在一些實施例中，DAC 220和/或ADC 222可以實現(xiàn)為電力儲存和分發(fā)模塊250和/或能量儲存裝置200中的電路。在一些實施例中，DAC 220和/或ADC 222可以是一個或多個處理器202的集成的組件。此外，在一些實施例中，ADC 222與能量儲存裝置模塊212組合使用，用于監(jiān)視能量儲存裝置200。

通信總線204可選地包括互連并且控制系統(tǒng)組件之間的通信的電路(有時被稱為芯片集)。數(shù)據(jù)硬化模塊126通過通信總線204耦接到主機接口122、SPD裝置124、儲存控制器128和NVM控制器130(例如，NVM控制器130-1到130-m)。

存儲器206包括高速隨機存取存儲器，諸如DRAM、SRAM、DDR RAM或其它隨機存取固態(tài)存儲器裝置，并且可以包括非易失性存儲器，諸如一個或多個磁盤儲存裝置、光盤儲存裝置、閃速存儲器裝置或其它非易失性固態(tài)儲存裝置。存儲器206可選地包括位于遠離(一個或多個)處理器202的一個或多個儲存裝置。存儲器206或可替換地在存儲器206內(nèi)的(一個或多個)非易失性存儲器裝置包括非瞬時性計算機可讀儲存介質(zhì)。在一些實施例中，存儲器206或者存儲器206的計算機可讀儲存介質(zhì)儲存以下程序、模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或其子集：

·監(jiān)視器模塊210，其用于監(jiān)視被提供到儲存裝置(例如，圖1的儲存裝置120)的監(jiān)視信號，例如，以監(jiān)視并確定提供到儲存裝置的電源電壓是否低于欠電壓(under-voltage)閾值(并且可選地還確定電源電壓是否高于過電壓閾值)；

·能量儲存裝置模塊212，其用于監(jiān)視、控制、充電和/或測試儲存裝置上的能量儲存裝置(例如，能量儲存裝置200)；

·測試模塊214，其用于測試儲存裝置的一個或多個功能；

·電力開關模塊216，其用于確定和控制被用于向儲存裝置供應電力的電壓；以及

·電力故障模塊218，其用于根據(jù)提供到儲存裝置的電源電壓低于欠電壓閾值(或者可選地，高于過電壓閾值)的確定而進行電力故障操作。

在一些實施例中，存儲器206或者存儲器206的計算機可讀儲存介質(zhì)還儲存用于配置儲存裝置120和數(shù)據(jù)硬化模塊126的配置模塊和/或用于配置數(shù)據(jù)硬化模塊126的配置值(諸如，一個或多個欠電壓閾值，以及可選的一個或多個過電壓閾值)，在圖2中未明確示出其任一個。在一些實施例中，在上電時以及在重置時，配置模塊根據(jù)儲存裝置120的組件(例如，儲存裝置120中非易失性存儲器組件的類型)和/或包括儲存裝置120的數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)100的特性，自動地設置儲存裝置120的一個或多個配置參數(shù)的值(并且可選地確定要使用兩個或多個電力故障模塊、測試模塊等中的哪個)。

在一些實施例中，監(jiān)視器模塊210還被用于監(jiān)視和確定提供到儲存裝置的電源電壓是否低于欠電壓閾值。

以上識別的元件的每一個可以儲存在之前提到的存儲器裝置的一個或多個中，并且對應于用于進行上述功能的指令集。以上識別的模塊或程序(即，指令集)不需要實現(xiàn)為單獨的軟件程序、進程或模塊，因此這些模塊的各種子集可以組合或者在各種實施例中另外地重新布置。在一些實施例中，存儲器206可以儲存以上識別的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的子集。此外，存儲器206可以儲存以上未描述的額外的模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在一些實施例中，在一些實施例中，儲存在存儲器206或者存儲器206的計算機可讀儲存介質(zhì)中的程序、模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供用于實現(xiàn)以下參考圖7A-7E所述的任意方法的指令。

盡管圖2示出了數(shù)據(jù)硬化模塊126，但是圖2相比于這里所述的實施例的結(jié)構(gòu)性示意更傾向于作為可能出現(xiàn)在數(shù)據(jù)硬化中的各種特性的功能性描述。實踐中，如由本領域普通技術(shù)人員認識到的，單獨示出的項目可以被組合并且一些項目可以分開。

圖3是示出根據(jù)一些實施例的數(shù)據(jù)硬化模塊126的框圖。數(shù)據(jù)硬化模塊126有時被稱為充電和監(jiān)視設備，或者可替換地被說成為包括充電和監(jiān)視設備。盡管示出了一些示例特征，但是為了簡潔并且不混淆這里所公開的示例實施例的更加相關的方面而沒有示出各種其它特征。為此，作為非限制性示例，數(shù)據(jù)硬化模塊126包括處理器202、能量儲存裝置200、晶體管310-312、充電電路320、保持器電路322、電壓V_dd 302、V_SPD 304、V_charge 306和V_switched 308以及連接330。在一些實施例中，V_dd 302是由主機系統(tǒng)(例如，圖1的計算機系統(tǒng)110)供應的電壓，并且具有1.5伏或更小的目標值。在一些實施例中，V_charge 306是從V_dd 302的升壓，并且具有12.8伏的目標值。在一些實施例中，V_charge 306被用于充電和測試能量儲存裝置200。在一些實施例中，V_SPD 304是供應用于串行存在檢測(SPD)功能的電壓，并且具有3.3伏的目標值。此外，在一些實施例中，晶體管310到312的僅一些在任意一個時間被使能。例如，無論何時晶體管311和312兩者被使能時，或者無論何時晶體管311和312的任一個被使能并且另一個被禁用(開路狀態(tài))時，晶體管310被禁用以便確保來自數(shù)據(jù)硬化模塊的能量儲存裝置200的電力不被汲取到主機系統(tǒng)。此外，無論何時晶體管310被使能時，從主機系統(tǒng)向儲存裝置120的組件提供電力，晶體管311和312被禁用。在一些實施例中，就在電力故障條件被檢測到之前，數(shù)據(jù)硬化電路的能量儲存裝置200在儲存裝置120中儲存每NVM控制器130至少近似30到70毫焦耳的能量。

在一些實施例中，處理器202監(jiān)視并管理在數(shù)據(jù)硬化模塊126中的功能。例如，處理器202監(jiān)視電壓V_dd 302和V_SPD 304。如果V_dd 302或V_SPD 304的任一個升高到相應的過電壓閾值之上，則處理器202向儲存裝置120上的多個控制器(例如，圖1的儲存控制器128和NVM控制器130)通知電力故障條件。在一些實施例中，過電壓閾值取決于電壓的目標值而變化。例如，如果V_dd 302的目標電壓是1.5伏，則過電壓閾值可以是1.5伏加5％(即，1.575伏)，所以如果V_dd 302高于1.575伏，處理器202將通知電力故障條件。在一些實施例中，V_dd 302的過電壓閾值不同于V_SPD 304的過電壓閾值。此外，在一些實施例中，如果V_dd 302或V_SPD 304的任一個落到低于相應的欠電壓閾值(例如，當V_dd 302的目標電壓是1.5伏時的1.425伏，以及當V_SPD 304的目標電壓為3.3伏時的3.135伏)，處理器202向儲存裝置120上的多個控制器(例如，圖1的儲存控制器128和NVM控制器130)通知電力故障條件。

在一些實施例中，在儲存裝置120的常規(guī)操作期間，V_dd 302被用于向儲存裝置120供應電力。但是，在電力故障操作期間，能量儲存裝置200被用于向儲存裝置120提供電力。在一些實施例中，處理器202包括用于控制晶體管310-312、使得處理器202可以將V_switched308控制為來自V_dd 302的電壓(例如，在常規(guī)操作期間)或來自能量儲存裝置200的電壓(例如，在電力故障操作期間)的邏輯。例如，在儲存裝置120的常規(guī)操作期間，V_dd 302被用于向儲存裝置120供應電力，因此晶體管310導通(例如，以完成V_dd 302和V_switched 308之間的連接)，并且晶體管311和312截止(例如，以禁用能量儲存裝置200和V_switched 308之間的連接)。但是，在電力故障操作期間，能量儲存裝置200被用于向儲存裝置120提供電力，因此晶體管310截止(例如，以禁用V_dd 302和V_switched 308之間的連接)，并且晶體管311和312兩者導通(例如，以使能能量儲存裝置200和V_switched 308之間的連接)。可替換地，在電力故障操作期間，晶體管310截止，并且晶體管311和312的僅一個導通(例如，以使能V_switched 308和圖4中相應的能量儲存庫420或422之間的連接)。如將在下面更加詳細地描述的，這可能是這樣的情況，例如，如果由于增加的等效串聯(lián)電阻(ESR)、在電容、電感或阻抗中的改變、短路、開路和/或影響一個或多個能量儲存元件的操作性的其它條件，已經(jīng)在一個或多個能量儲存庫420和422的一個或多個能量儲存元件中檢測到故障。

在一些實施例中，充電電路320將V_dd 302升高到V_charge 306(例如，1.35伏或1.5伏被升高到12.8伏)，其中在一些實施例中，能量儲存裝置200使用V_charge 306充電。在一些實施例中，除了升高V_dd 302以外，充電電路320還供應交流(AC)測試電壓。因此，在一些實施例中，V_charge 306是由直流(DC)充電電壓(例如，V_DC)和AC測試電壓(例如，V_test)兩者組成的組合信號。在一些實施例中，AC測試電壓由充電電路320設置為足夠小以便不劣化能量儲存庫420和422(圖4)的能量儲存元件。例如，AC測試電壓有時被設置到V_DC的近似5％(例如，在500Hz到1kHz峰到峰，V_DC＝12.8伏，V_test＝500毫伏)。此外，在一些實施例中，如將在下面更加詳細描述的，充電電路320設置并且控制AC測試電壓的占空比和/或其它特性(例如，正弦或矩形波形)。在一些實施例中，充電電路320由處理器202控制和使能。

此外，在一些實施例中，V_switched 308被用作到保持器電路322的輸入，連同V_SPD 304一起向處理器202提供電力。在電力故障操作期間，經(jīng)由保持器電路322向處理器202提供V_switched 308以便在電力故障操作期間向處理器202提供電力。在一些實施例中，V_SPD 304向保持器電路322提供電力。此外，在一些實施例中，在V_dd 302被提供到儲存裝置120之前，V_SPD304被提供到儲存裝置120，允許儲存裝置120中的裝置在主電力V_dd 302被提供到儲存裝置120之前操作。

在一些實施例中，處理器202具有用于監(jiān)視并且控制在儲存裝置120中的其它功能的一個或多個連接330。例如，在一些實施例中，監(jiān)視電路432的一個或多個可選的特征的輸出(例如，圖5A中的第二比較器輸出520、圖5B中的ADC輸出522、圖5C中的伺服電路輸出524或圖5D中的相位比較信號526)通過連接330耦接到處理器202。在一些實施例中，由監(jiān)視電路432產(chǎn)生并且通過一個或多個連接330提供到處理器202的故障信號(例如，故障指示符輸出信號V_out 412)指示已經(jīng)在一個或多個能量儲存庫420或422(圖4)的一個或多個能量儲存元件中檢測到故障。從而，在一些實施例中，如之前所述的，處理器202在電力故障操作期間將根據(jù)通過一個或多個連接330提供到處理器202的故障信號而使能和/或禁用一個或多個晶體管310到312。

圖4是示出根據(jù)一些實施例的能量儲存裝置200的框圖。盡管示出了一些示例特征，但是為了簡潔并且不混淆這里所公開的示例實施例的更加相關的方面而沒有示出各種其它特征。為此，作為非限制性示例，能量儲存裝置200包括橋電路430、能量儲存庫420和422、監(jiān)視電路432以及電壓V_charge306和V_out 412。在一些實施例中，橋電路430包括電阻式元件400、402和404。此外，在一些實施例中，監(jiān)視電路432包括第一比較器424。在一些實施例中，V_charge 306被提供用于同時充電和監(jiān)視能量儲存庫420和422，其中監(jiān)視電路424被配置用于當在橋電路430兩端已經(jīng)檢測到不平衡時產(chǎn)生故障指示符輸出信號V_out 412。

通過晶體管311和312耦接到儲存裝置120的子系統(tǒng)(例如，在圖1中，被示出為在數(shù)據(jù)硬化模塊126的右邊的儲存裝置120的組件)的能量儲存庫420和422在電力故障操作期間向儲存裝置120的子系統(tǒng)供應電力。在一些實施例中，能量儲存庫420和422的每一個包括一個或多個能量儲存元件。例如，在一些實施例中，能量儲存庫420和422的一個或多個能量儲存元件包括一個或多個電容器。在一些實施例中，一個或多個能量儲存元件包括一個或多個電感器或儲存能量的其它無源元件。此外，在一些實施例中，能量儲存元件的第一子集耦接到第一節(jié)點(例如，節(jié)點414)并且不同于該第一子集的能量儲存元件的第二子集耦接到第二節(jié)點(例如，節(jié)點416)。在一些實施例中，可以實現(xiàn)多個晶體管以將能量儲存庫420和422中的能量儲存元件的各個子集耦接到它們相應的節(jié)點，使得處理器202可以選擇性地測試能量儲存元件的特定子集。可替換地，一些實施例包括一個或多個多路分離器(在圖4中未明確地示出)，該多路分離器由處理器202控制并且每個耦接到節(jié)點402和404的一個，用于選擇性地耦接并測試能量儲存元件的各個子集。

在一些實施例中，橋電路430包括多個電阻式元件400、402和404。在一些實施例中，電阻式元件400是耦接在節(jié)點414和416之間的測量電阻器，并且提供通過其可以在能量儲存庫420和422的能量儲存元件中檢測故障的機制。具體地，當電阻式元件402和404的阻抗相等(或近似相等)時，(響應于包括至少AC測試電壓的V_charge 306)跨過電阻式元件400檢測到的AC電壓指示在能量儲存庫420和422之間的關于一些預定的電特性(例如，電容、ESR、阻抗等)的不平衡。在一些實施例中，電阻式元件402和404的一個或兩者是可變電阻器。此外，在一些實施例中，電阻式元件402和404是數(shù)字可編程的。通過調(diào)節(jié)耦接在V_charge 306和節(jié)點414和416之間的電阻式元件(即，“修整(trim)”電阻器)，可以進行橋電路平衡?？梢允褂脴螂娐菲胶庥糜诶纾?)調(diào)諧掉(tune out)在制造時在能量儲存庫的能量儲存元件中的小差異，2)調(diào)節(jié)故障靈敏度，以及3)調(diào)節(jié)充電電流。例如，在制造時通過調(diào)節(jié)電阻式元件的一個或多個直到與電阻器404串聯(lián)的能量儲存庫422的ESR和與電阻器402串聯(lián)的能量儲存庫420的ESR之間的差被最小化，來調(diào)諧掉能量儲存庫的能量儲存元件中的小差異?？蛇x地，伺服電路514的輸出410耦接到電阻式元件402和404的至少一個并且被配置為根據(jù)故障指示符輸出信號V_out 412調(diào)節(jié)電阻式元件402和404的至少一個，如下更加詳細所述的。

在一些實施例中，充電電路320通過橋電路430耦接到第一節(jié)點(例如，節(jié)點414)和第二節(jié)點(例如，節(jié)點416)，并且將V_charge306——由DC充電電壓(例如，V_DC)和AC測試電壓(例如，V_test)組成的組合充電電壓——提供到能量儲存元件的第一子集(例如，能量儲存庫420)和能量儲存元件的第二子集(例如，能量儲存庫422)兩者。在一些實施例中，持續(xù)地施加AC測試電壓?？商鎿Q地，在一些實施例中，根據(jù)預定的頻率和占空比(例如，每隔S秒、諸如每隔3秒一次，持續(xù)M毫秒，比如5毫秒)施加AC測試電壓。在一些實施例中，按計劃(例如，每個星期一或者每個小時)施加AC測試電壓。

在一些實施例中，監(jiān)視電路432根據(jù)施加的AC測試電壓的預定的占空比產(chǎn)生故障指示符輸出信號。在一些實施例中，AC測試電壓包括僅一系列正脈沖，使得能量儲存庫420和422中的電容器充電到如下充電水平以上并且不放電到該充電水平以下：當僅施加DC充電電壓到電容器時電容器將達到該充電水平。換句話說，DC充電電壓和AC測試電壓被組合以產(chǎn)生在所有時間不小于DC充電電壓的組合充電電壓(例如，V_charge 306)。在一些實施例中，正脈沖具有正弦或者基本上正弦波形(即，形狀上是正弦或者基本上正弦的)?？商鎿Q地，正脈沖具有矩形波形(即，形狀上是矩形的)。

在一些實施例中，監(jiān)視電路432耦接到第一節(jié)點(例如，節(jié)點414)和第二節(jié)點(例如，節(jié)點416)，并且被配置為產(chǎn)生故障指示符輸出信號(例如，V_out 412)。在一些實施例中，如果能量儲存元件的第一子集的預定的電特性與能量儲存元件的第二子集的相同的預定的電特性相差多于預定的量，故障指示符輸出信號包括預定的故障信號。例如，監(jiān)視電路432可以被配置為如果能量儲存庫420的電容與能量儲存庫422的電容相差100μF或者更多，則產(chǎn)生1.8伏或者更大的預定的故障信號。在另一示例中，如果能量儲存庫420的ESR與能量儲存庫422的ESR相差正常ESR的百分之二十或者更多(例如，當正常的ESR大約為0.1歐姆時的0.02歐姆或者更多)，監(jiān)視電路432也可以產(chǎn)生1.8伏或者更大的預定的故障信號。在一些實施例中，由監(jiān)視電路432產(chǎn)生的故障指示符輸出信號(例如，V_out 412)的幅度與能量儲存元件的第一和第二子集的預定的電特性之間的差的幅度成比例。在一些實施例中，監(jiān)視電路432被配置為產(chǎn)生與呈現(xiàn)開路的一個或多個能量儲存元件對應的預定的故障信號以及與呈現(xiàn)短路的一個或多個能量儲存元件對應的預定的故障信號。

在一些實施例中，監(jiān)視電路432包括第一比較器(例如，比較器424)，其中第一比較器包括耦接到橋電路的第一節(jié)點(例如，節(jié)點414)的第一輸入、耦接到橋電路的第二節(jié)點(例如，節(jié)點416)的第二輸入、以及輸出。在一些實施例中，第一比較器424的輸出耦接到處理器202。此外，在一些實施例中，一個或多個處理器202被編程為通過進行從包含以下的組中選擇的至少一個動作來響應于包含預定的故障信號的故障指示符輸出信號(例如，V_out412)的產(chǎn)生：記錄該故障指示符輸出信號，向主機系統(tǒng)(例如，計算機系統(tǒng)110)通知錯誤事件，以及在電力故障操作期間調(diào)節(jié)將儲存到非易失性存儲器的數(shù)據(jù)量(例如，減少數(shù)據(jù)量)。在一些實施例中，NVM和指令包括固件。在一些實施例中，僅當產(chǎn)生預定的故障信號時，記錄故障指示符輸出信號。在一些實施例中，如果故障指示符輸出信號超過閾值(例如，V_out＝2伏)，則儲存裝置(例如，儲存裝置120)的寫入緩存限于其容量的一部分(例如，50％)。在一些實施例中，寫入緩存完全被關閉，并且數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移限于保存元數(shù)據(jù)。

圖5A-5D示出了根據(jù)一些實施例的監(jiān)視電路的各種可選的特征。在一些實施例中，這些特征的兩個或多個被包括在能量儲存裝置的監(jiān)視電路中。

圖5A示出了監(jiān)視電路432還包括第二比較器(例如，第二比較器510)的實施例，其中第二比較器包括耦接到第一比較器424的輸出412(圖4)的第一輸入、耦接到參考電壓(例如，V_th 502)的第二輸入、以及輸出。此外，在一些實施例中，第二比較器510被配置為如果能量儲存元件的第一子集的預定的電特性與能量儲存元件的第二子集的相同的預定的電特性相差多于預定的量，則在第二比較器輸出520上產(chǎn)生該預定的故障信號。在一些實施例中，該預定的量對應于耦接到第二比較器510的第二輸入的參考電壓。在一個示例中，參考電壓是閾值電壓V_th 502，等于1.8伏，其對應于如果能量儲存元件的第一和第二子集的ESR相差能量儲存元件的第一和第二子集的標稱或正常的ESR的至少百分之二十(例如，0.02歐姆或者更多)時由第一比較器424產(chǎn)生的電壓。因此，例如，當能量儲存元件的第一和第二子集之間的ESR之間的差大于2歐姆時，第一比較器的輸出大于參考電壓502(例如，V_out>1.8伏，V_th＝1.8伏)，并且因此第二比較器510在其輸出上產(chǎn)生預定的故障信號?？蛇x地，第二比較器輸出520通過連接330耦接到處理器202，并且如果第二比較器510產(chǎn)生預定的故障信號則輸出該預定的故障信號。

圖5B示出了監(jiān)視電路432還包括模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)(例如，ADC 512)的實施例，其中ADC具有耦接到第一比較器424的輸出412的第一輸入、以及輸出522。在一些實施例中，ADC 512將故障指示符輸出信號V_out 412從模擬信號轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號?？蛇x地，ADC輸出522通過連接330耦接到處理器202并且提供轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號。在一些實施例中，ADC 512是一個或多個處理器202(圖4)的現(xiàn)有組件。

圖5C示出了監(jiān)視電路432包括伺服電路(例如，伺服電路514)的實施例，其中伺服電路具有耦接到第一比較器424的輸出412的第一輸入、耦接到橋電路中的至少兩個可調(diào)節(jié)的電阻式元件(例如，電阻式元件402和404)的輸出524。在一些實施例中，伺服電路514被配置為調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的電阻式元件402和404的至少一個，直到在第一比較器424的輸出處的故障指示符輸出信號V_out 412被最小化或者滿足預定的零條件(null condition)。例如，在圖4的上下文中，當與電阻器404串聯(lián)的能量儲存庫422的ESR以及與電阻器402串聯(lián)的能量儲存庫420的ESR之間的差最小化時，第一比較器424的輸出最小化。此外，在一些實施例中，伺服電路514被配置為根據(jù)第一比較器輸出不滿足預定的零條件(例如，V_out＝0.3伏峰到峰)的確定，或者根據(jù)對可調(diào)節(jié)的電阻式元件的至少一個的調(diào)節(jié)超過預定限制的確定(例如，補償任一個電阻式元件多于2歐姆)，在伺服電路輸出524處產(chǎn)生伺服電路故障信號。

圖5D示出了監(jiān)視電路432包括相位比較器(例如，相位比較器516)的實施例，其中相位比較器具有耦接到第一比較器424的輸出412的第一輸入、耦接到AC測試電壓(例如，V_charge 306，其包括V_test)的第二輸入、以及輸出526。在一些實施例中，相位比較器被用于比較AC測試電壓(例如，V_charge 306)的相位與第一比較器的輸出(例如，故障指示符輸出信號V_out 412)的相位，并且用于產(chǎn)生與能量儲存元件的第一和第二子集的操作性對應的相位比較信號(輸出526)。更具體地，如圖6A-6C中所示，取決于是否在能量儲存庫420或422中檢測到預定的電特性(例如，電容、ESR、阻抗等)的改變，故障指示符輸出信號V_out 412相對于AC測試電壓V_test將在相位上偏移?？商鎿Q地，將AC測試電壓的相位與在節(jié)點414或節(jié)點416處的信號的相位相比較。

圖6A示出了根據(jù)一些實施例的當在兩個能量儲存庫(例如，圖4的庫420、422)之間沒有檢測到不平衡時V_charge和V_out的預示性連續(xù)時域圖。具體地，如果兩個能量儲存庫正恰當?shù)夭僮鳎谝槐容^器輸出(例如，故障指示符輸出信號V_out 412)將是空或者小于閾值，在此情況中，監(jiān)視電路432實際上將忽略相位比較信號526，因為相位比較信號指示兩個能量儲存庫的能量儲存元件正在規(guī)范內(nèi)工作。盡管圖6A示出了故障指示符輸出信號V_out412為空，接近于空或者小于預定閾值的V_out信號類似地指示兩個能量儲存庫的能量儲存元件正在規(guī)范內(nèi)工作。

圖6B和6C示出了根據(jù)一些實施例的當在能量儲存庫之間檢測到不平衡時V_charge和V_out的預示性連續(xù)時域圖。

如圖6B中所示，在一些實施例中，第一比較器輸出(例如，故障指示符輸出信號V_out412)的波峰落后于(trail)AC測試電壓(例如，V_charge 306，其包括V_test)的波谷達V_out波形的近似四分之一周期的相位(例如，近似1/4T或1/2π)，指示在耦接到第一比較器424的負輸入的能量儲存庫422中已經(jīng)檢測到故障。例如，假設圖6B表示響應于施加AC測試電壓的圖4的能量儲存裝置200的仿真，觀察到的V_charge和V_out之間的相位差指示能量儲存庫42正在規(guī)范以下操作。檢測到的故障可能是能量儲存庫422的電容、ESR、阻抗和/或一些其它預定的電特性的改變的結(jié)果。

如圖6C中所示，在一些實施例中，第一比較器輸出的峰值(例如，故障指示符輸出信號V_out 412)落后于AC測試電壓的峰值(例如，V_charge 306，其包括V_test)達V_out波形的近似四分之一周期的相位，指示在耦接到第一比較器424的正輸入的能量儲存庫420中已經(jīng)檢測到故障。例如，假設圖6C表示響應于施加AC測試電壓的圖4的能量儲存裝置200的仿真，觀察到的在V_charge和V_out之間的相位差指示能量儲存庫420正在規(guī)范之下操作。如之前所述，檢測的故障可能是能量儲存庫420的電容、ESR、阻抗和/或一些其它預定的電特性的改變的結(jié)果。

圖7A-7E示出了根據(jù)一些實施例的同時充電存儲器裝置中的多個能量儲存元件并監(jiān)視多個能量儲存元件的可操作性的方法700的流程圖表示。儲存裝置(例如，圖1的儲存裝置120)協(xié)調(diào)并管理多個子系統(tǒng)組件以同時充電能量儲存裝置200的多個能量儲存元件并監(jiān)視多個能量儲存元件的可操作性。在一些實現(xiàn)方式中，方法700由儲存裝置(例如，圖1的儲存裝置120)或儲存裝置的一個或多個組件(例如，圖1的數(shù)據(jù)硬化模塊126)進行。在一些實施例中，方法700由儲存在非瞬時性計算機可讀儲存介質(zhì)中并且由裝置的一個或多個處理器、諸如數(shù)據(jù)硬化模塊126的一個或多個處理器202執(zhí)行的指令來掌管。

儲存裝置(例如，圖1的儲存裝置120)將DC充電電壓和AC測試電壓提供(702)到多個能量儲存元件的第一子集和不同于該第一子集的多個能量儲存元件的第二子集兩者。例如，在圖4中，V_charge 306是由提供到能量儲存元件的第一子集(例如，能量儲存庫420)和能量儲存元件的第二子集(例如，能量儲存庫422)兩者的DC充電電壓(例如，V_DC)和AC測試電壓(例如，V_test)構(gòu)成的組合充電電壓。在一些實施例中，根據(jù)少于百分之五的預定的占空比(720)提供AC測試電壓。例如，每隔S秒、比如3秒施加AC測試電壓達M毫秒、比如5毫秒?？蛇x地，持續(xù)地或按計劃(例如，每個選取一或者每小時)施加AC測試電壓。在一些實施例中，提供AC測試電壓包括提供AC測試電壓作為僅一系列正脈沖(722)?？蛇x地，在一些實施例中，正脈沖具有正弦或者基本上正弦的波形(即，形狀上是正弦或者基本上正弦的)，而在其它實施例中，正脈沖具有矩形波形(即，形狀上是矩形的)。在一些實現(xiàn)方式中，充電電路320(圖3)設置和控制AC測試電壓的占空比和/或其它特性(例如，正弦波形或矩形波形)。

多個能量儲存元件通過一個或多個開關(例如，圖4的晶體管310–312)耦接(704)到子系統(tǒng)。在一些實施例中，多個能量儲存元件(例如，圖4的能量儲存庫420和422)包括多個電容器庫(718)，每個電容器庫包括一個或多個電容器。在一些實施例中，一個或多個能量儲存元件包括一個或多個電感器，或其它儲存能量的無源元件。

此外，多個能量儲存元件的第一子集耦接(706)到橋電路的第一節(jié)點，并且多個能量儲存元件的第二子集耦接(708)到橋電路的第二節(jié)點，其中橋電路包括多個電阻式元件，多個電阻式元件包括耦接在橋電路的第一節(jié)點和第二節(jié)點之間的測量電阻器。在一些實施例中，橋電路中的多個電阻式元件包括可調(diào)節(jié)的電阻式元件(710)，或者至少兩個可調(diào)節(jié)的電阻式元件(714)。一些實現(xiàn)方式包括調(diào)節(jié)橋電路中的可調(diào)節(jié)的電阻式元件(例如，圖4的電阻式元件402和404)中的一個(712)或者至少一個(716)，直到該橋電路的第一節(jié)點上的信號和該橋電路的第二節(jié)點上的信號之間的差最小化或者滿足預定的零條件。可選地，伺服電路(例如，圖5C的伺服電路514)的輸出耦接到可調(diào)節(jié)的電阻式元件的至少一個，并且該伺服電路被配置為根據(jù)故障指示符輸出信號(例如，圖4的V_out 412)來調(diào)節(jié)電阻式元件。

響應于提供AC測試電壓，產(chǎn)生故障指示符輸出信號(724)，其中如果多個能量儲存元件的第一子集的預定的電特性與多個能量儲存元件的第二子集的相同的預定的電特性相差多于預定的量，該故障指示符輸出信號包括預定的故障信號。在一些實施例中，預定的電特性是能量儲存元件(例如，能量儲存庫420和422中)的電容、ESR、阻抗和/或一些其它預定的電特性，并且預定的量對應于第一和第二子集的預定的電特性的差。例如，在圖4中，如果能量儲存庫420的電容與能量儲存庫422的電容相差100μF或者更多，監(jiān)視電路432產(chǎn)生1.8伏或者更大的預定的故障信號。在一些實施例中，產(chǎn)生的故障指示符輸出信號(例如，V_out 412)的幅度與能量儲存元件的第一和第二子集的預定的電特性之間的差的幅度成比例。此外，在一些實現(xiàn)方式中，產(chǎn)生對應于呈現(xiàn)開路或者可替換地呈現(xiàn)短路的一個或多個能量儲存元件(例如，在能量儲存庫420和/或422中)的預定的故障信號。

在一些實現(xiàn)方式中，當根據(jù)預定的占空比提供AC測試電壓時(720)，根據(jù)預定的占空比產(chǎn)生故障指示符輸出信號(726)。

在一些實施例中，將多個能量儲存元件的第一子集的預定的電特性與多個能量儲存元件的第二子集的相同的預定的電特性比較(728)。在一些實現(xiàn)方式中，第一比較器(例如，圖4的比較器424)進行比較步驟728，其中第一比較器具有耦接到第一節(jié)點(例如，圖4的節(jié)點414)的第一輸入、耦接到第二節(jié)點(例如，圖4的節(jié)點416)的第二輸入、以及輸出。

此外，在一些實現(xiàn)方式中，該預定的量對應于參考電壓(730)。例如，監(jiān)視電路432(圖4)還包括第二比較器(例如，圖5A的第二比較器510)，如果能量儲存元件的第一子集的預定的電特性(例如，電容、ESR、阻抗等)與第二子集的相同的預定的電特性相差多于預定的量，該第二比較器產(chǎn)生預定的故障信號。在一個示例中，預定的量對應于閾值電壓V_th502，等于1.8伏，這對應于如果能量儲存元件的第一和第二子集的ESR相差2歐姆、由第一比較器424產(chǎn)生的電壓。因此，例如，當能量儲存元件的第一和第二子集之間的ESR的差大于2歐姆時，第一比較器的輸出大于參考電壓502(例如，V_out>1.8伏，V_th＝1.8伏)，因此第二比較器510在其輸出上產(chǎn)生預定的故障信號。

可選地，響應于包含該預定的故障信號的故障指示符輸出信號的產(chǎn)生，方法700還包括進行(732)從由以下構(gòu)成的組中選擇的至少一個動作：記錄所述故障指示符輸出信號(734)；向主機系統(tǒng)通知錯誤事件(736)；并且在電力故障操作期間調(diào)節(jié)(例如，減少)將被儲存到非易失性存儲器的數(shù)據(jù)量(738)。在一些實施例中，一個或多個處理器202(圖4)被編程為通過進行該至少一個動作而響應于故障指示符輸出信號的產(chǎn)生。此外，在一些實現(xiàn)方式中，僅當產(chǎn)生預定的故障信號時記錄故障指示符輸出信號。在一些實施例中，如果故障指示符輸出信號超過閾值(例如，V_out＝2伏)，則儲存裝置(例如，圖1的儲存裝置120)的寫入緩存限于其容量的一部分(例如，50％)。在一些實施例中，寫入緩存被完全關閉，并且數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移限于保存元數(shù)據(jù)。

在一些實施例中，一個或多個開關(例如，晶體管311和312)包括(740)將多個能量儲存元件的第一子集的一個或多個能量儲存元件耦接到該子系統(tǒng)的第一開關以及將多個能量儲存元件的第二子集的一個或多個能量儲存元件耦接到該子系統(tǒng)的第二開關。此外，在一些實施例中，根據(jù)預定的故障確定，方法700包括使能(742)第一開關和第二開關的一個，并且不使能第一開關和第二開關的另一個(例如，使能晶體管311，并且不使能晶體管312)。作為示例，在圖4中，如果例如由于能量儲存庫312的增加的ESR、已經(jīng)在耦接到晶體管312的能量儲存庫422的一個或多個能量儲存元件中檢測到故障，通過一個或多個處理器202使能晶體管311并且不使能晶體管312。

在一些實施例中，將故障指示符輸出信號從模擬信號轉(zhuǎn)換(744)到數(shù)字信號。如上所提到的，在一些實施例中，轉(zhuǎn)換由模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)(例如，圖5B的ADC 512)進行。ADC可選地通過連接330耦接到處理器202并且提供轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號?？商鎿Q地，ADC是處理器202的嵌入的組件。

在一些實施例中，將AC測試電壓的相位與故障指示符輸出信號的相位比較(746)，并且產(chǎn)生(748)與多個能量儲存元件的第一子集的可操作性對應的相位比較信號。在一些實施例中，相位比較器(例如，圖5D的相位比較器516)將AC測試電壓(例如，圖4的Vcharge 306)的相位與第一比較器的輸出(例如，圖4的故障指示符輸出信號Vout 412)的相位比較，并且產(chǎn)生對應于能量儲存元件的第一和第二子集的可操作性的相位比較信號。如圖6A-6C中所示，故障指示符輸出信號Vout 412將取決于在能量儲存庫420或422中是否檢測到預定的電特性(例如，電容、ESR、阻抗等)的改變而在相位上相對于AC測試電壓V_test而偏移。

可選地，根據(jù)已經(jīng)發(fā)生電力故障事件的確定，使能(750)一個或多個開關(例如，圖4的晶體管311-312)以通過該一個或多個開關將多個能量儲存元件耦接到子系統(tǒng)。在一些實施例中，將對應于外部電源電壓的電壓與對應于預定的參考電壓的電壓比較(752)。例如，處理器202監(jiān)視電壓V_dd 302和V_SPD 304。如果V_dd 302或V_SPD 304的任一個下降到預定的、相應的欠電壓閾值以下(或者升高到相應的過電壓閾值以上)，則處理器202將電力故障條件通知給儲存裝置120上的多個控制器(例如，圖1的儲存控制器128和NVM控制器130)。在一些實施例中，處理器202控制晶體管310-312使得處理器202可以控制V_switched 308為來自V_dd302的電壓(例如，在常規(guī)操作期間)或者來自能量儲存裝置200的電壓(例如，在電力故障操作期間)。例如，在儲存裝置120的常規(guī)操作期間，V_dd 302被用于向儲存裝置120供應電力，因此晶體管310導通(例如，以完成V_dd 302和V_switched 308之間的連接)，并且晶體管311和312截止(例如，以禁用能量儲存裝置200和V_switched 308之間的連接)。但是，在電力故障操作期間，能量儲存裝置200被用于向儲存裝置120提供電力，因此晶體管310截止(例如，禁用V_dd302和V_switched 308之間的連接)，并且晶體管311和312兩者導通(例如，以使能能量儲存裝置200和V_switched 308之間的連接)?？商鎿Q地，在電力故障操作期間，晶體管310截止，并且晶體管311和312的僅一個導通(例如，以使能V_switched 308和圖4中的響應的能量儲存庫420或422之間的連接)。

在一些實施例中，關于上述任何方法，非易失性存儲器是單個閃速存儲器裝置，而在其它實施例中，非易失性存儲器包括多個閃速存儲器裝置。

在一些實施例中，關于上述任何方法，存儲器裝置包括：(1)用于將存儲器裝置耦接到主機系統(tǒng)的接口，(2)多個控制器，多個控制器的每一個被配置為將保持在易失性存儲器中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到非易失性存儲器，以及(3)數(shù)據(jù)硬化電路，包括一個或多個處理器以及能量儲存裝置，該存儲器裝置被配置為進行以上所述的方法的任一個或控制以上所述的方法的任一個的執(zhí)行。

半導體存儲器裝置包括諸如動態(tài)隨機存取存儲器(“DRAM”)或靜態(tài)隨機存取存儲器(“SRAM”)裝置的易失性存儲器裝置、諸如電阻式隨機存取存儲器(“ReRAM”)、電可擦除可編程只讀存儲器(“EEPROM”)、閃速存儲器(也可以被認為是EEPROM的子集)、鐵電隨機存取存儲器(“FRAM”)以及磁阻隨機存取存儲器(“MRAM”)的非易失性存儲器裝置、以及其他能夠貯存信息的半導體元件。此外，每種類型的存儲器裝置可以具有不同的配置。例如，閃速存儲器裝置可以以NAND或NOR配置來配置。

存儲器裝置可以由無源元件、有源元件或其兩者形成。以非限制性示例的方式，無源半導體存儲器元件包括ReRAM裝置元件，其在一些實施例中包括諸如反熔絲、變相材料等的電阻率切換儲存元件、以及可選地諸如二極管等的操縱元件。進一步以非限制性示例的方式，有源半導體存儲器元件包括EEPROM和閃速存儲器裝置元件，其在一些實施例中包括包含諸如浮置柵極、導電納米粒子或電荷貯存電介質(zhì)材料的電荷儲存區(qū)域的元件。

多個存儲器元件可以被配置為使得它們串聯(lián)連接或者使得每個元件單獨可訪問。以非限制性示例的方式，NAND裝置包含串聯(lián)連接的存儲器元件(例如，包含電荷儲存區(qū)域的裝置)。例如，NAND存儲器陣列可以被配置為使得該陣列由多個存儲器串構(gòu)成，其中每個串由共享單個位線并作為一組被訪問的多個存儲器元件構(gòu)成。相反，存儲器元件可以被配置為使得每個元件單獨可訪問(例如NOR存儲器陣列)。本領域技術(shù)人員應認識到，NAND和NOR存儲器配置是示例性的，并且可以以其它方式配置存儲器元件。

被包括在單個裝置中的半導體存儲器元件、諸如位于相同的基板(例如，半導體基板)以內(nèi)和/或之上或在單個裸芯中的存儲器元件可以以二維或三維的方式而分布(諸如二維(2D)存儲器陣列結(jié)構(gòu)或三維(3D)存儲器陣列結(jié)構(gòu))。

在二維存儲器結(jié)構(gòu)中，半導體存儲器元件被布置在單個平面或者單個存儲器裝置級中。典型地，在二維存儲器結(jié)構(gòu)中，存儲器元件位于基本上平行于支撐存儲器元件的基板的主表面而延伸的平面中(例如，在x-z方向平面中)?；蹇梢允窃谄渖铣练e存儲器元件的材料層和/或在其中形成存儲器元件的晶片，或者它可以是在存儲器元件形成之后附接到存儲器元件的載體基板。作為非限制性示例，基板可以包括諸如硅的半導體。

存儲器元件可以以有序的陣列布置在單個存儲器裝置級中，比如以多個行和/或列。但是，如由本領域技術(shù)人員所理解的，存儲器元件可以以不規(guī)則的或者非正交的配置來布置。存儲器元件的每一個可以具有兩個或多個電極或接觸線，包括位線和字線。

三維存儲器陣列被組織為使得存儲器元件占據(jù)多個平面或多個裝置級，形成以三維的結(jié)構(gòu)(即，在x、y和z方向中，其中y方向基本上垂直于基板的主表面，并且x和z方向基本上平行于基板的主表面)。

作為非限制性示例，三維存儲器陣列結(jié)構(gòu)中的每個平面可以物理地位于具有多個二維存儲器級的二維(一個存儲器級)中，以形成三維存儲器陣列結(jié)構(gòu)。作為另一非限制性示例，三維存儲器陣列可以被物理地構(gòu)造為多個垂直的列(例如，在y方向上基本上垂直于基板的主表面而延伸的列)，在每個列中具有多個元件，從而具有跨過存儲器裝置的幾個垂直地堆疊的平面的元件。列可以以二維配置(例如，在x-z平面中)來布置，從而得到存儲器元件的三維布置。本領域技術(shù)人員將理解，三維中的存儲器元件的其它配置也將構(gòu)成三維存儲器陣列。

以非限制性示例的方式，在三維NAND存儲器陣列中，存儲器元件可以連接在一起以在單個平面內(nèi)形成NAND串，為了方便討論該單個平面有時也稱為水平(例如，x-z)平面?？商鎿Q地，存儲器元件可以連接在一起以延伸穿過多個平行的平面?？梢灶A想到其它三維配置，其中一些NAND串包含在存儲器元件的單個平面(有時稱為存儲器級)中的存儲器元件，而其它串包含延伸穿過多個平行平面(有時稱為平行的存儲器級)的存儲器元件。三維存儲器陣列也可以以NOR配置以及以ReRAM配置來設計。

單片三維存儲器陣列是根據(jù)一系列制造操作在諸如半導體晶片的單個基板之上和/或單個基板內(nèi)形成存儲器元件的多個平面(也稱為多個存儲器級)的陣列。在單片3D存儲器陣列中，形成各個存儲器級、諸如最高的存儲器級的材料層位于形成下層的存儲器級的材料層以上，但是在相同的單個基板上。在一些實現(xiàn)方式中，單片3D存儲器陣列的相鄰的存儲器級可選地共享至少一個材料層，而在其它實現(xiàn)方式中，相鄰的存儲器級具有將其分開的中間材料層。

相反，二維存儲器陣列可以單獨形成并且然后以混合的方式集成在一起以形成非單片3D存儲器裝置。例如，已經(jīng)通過在分開的基板上形成2D存儲器級并且將形成的2D存儲器級一個在另一個之上集成而構(gòu)造堆疊的存儲器。每個2D存儲器級的基板可以在將其集成到3D存儲器裝置中之前將其變薄或者移除。由于各個存儲器級形成分開的基板上，得到的3D存儲器陣列不是單片三維存儲器陣列。

存儲器元件的適當操作以及與存儲器元件的適當通信通常需要相關聯(lián)的電路。該相關聯(lián)的電路可以在與存儲器陣列相同的基板上和/或在單獨的基板上。作為非限制性示例，存儲器裝置可以具有在存儲器元件的編程和讀取中使用的驅(qū)動器電路和控制電路。

此外，從2D存儲器陣列和3D存儲器陣列(單片或混合)中選擇的多于一個存儲器陣列可以分別地形成并且然后封裝在一起以形成堆疊芯片存儲器裝置。堆疊芯片存儲器裝置包括多個平面或存儲器裝置的層，有時被稱為存儲器級。

術(shù)語“三維存儲器裝置”(或3D存儲器裝置)在這里被定義為意味著具有存儲器元件的多個層或多個級(例如，有時被稱為多個存儲器級)的存儲器裝置，包括以下的任一個：具有單片或非單片3D存儲器陣列的存儲器裝置，其一些非限制性示例如上所述；或兩個或多個2D和/或3D存儲器裝置，被封裝在一起以形成堆疊芯片存儲器裝置，其一些非限制性示例如上所述。

本領域技術(shù)人員應認識到這里所描述并要求保護的本發(fā)明或者多個發(fā)明不限于這里所述的二維和三維示例性結(jié)構(gòu)，而是覆蓋適合于實現(xiàn)這里所描述并由本領域技術(shù)人員所理解的本發(fā)明或者多個發(fā)明的所有相關的存儲器結(jié)構(gòu)。

將理解的是，盡管術(shù)語“第一”、“第二”等在這里可以被用于描述各種要素，但是這些要素不應由這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用于將一個要素與另一個區(qū)分。例如，第一接觸可以被稱為第二接觸，并且類似地，第二接觸可以被稱為第一接觸，這改變描述的含義，只要所有“第一接觸”的出現(xiàn)被一致地重新命名并且所有“第二接觸”的出現(xiàn)被一致地重新命名即可。第一接觸和第二接觸兩者都是接觸，但是它們不是相同的接觸。

這里使用的術(shù)語僅是為了描述特定的實施例的目的，而不意圖限制權(quán)利要求。如在對實施例的描述和所附權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”意欲也包括復數(shù)形式，除非上下文另有清楚的指示。還可以理解的是，這里所使用的術(shù)語“和/或”是指并且包含一個或多個相關聯(lián)的列出的項目的任意和所有可能組合。還可以理解的是，當在本說明書中使用時，術(shù)語“包括”和/或“包含”指定所述特征、整體、步驟、操作、元素和/或部件的存在，但是不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元素、部件和/或其組的存在或添加。

如這里所使用的，取決于上下文，術(shù)語“如果”可以解釋為意思是“當所述的先決條件為真時”或“在所述的先決條件為真時”或“響應于確定所述的先決條件為真”或“根據(jù)所述的先決條件為真的確定”或“響應于檢測到所述的先決條件為真”。類似地，取決于上下文，短語“如果確定[所述的先決條件為真]”或“如果[所述的先決條件為真]”或“當[所述的先決條件為真]時”可以解釋為意思是“在確定所述的先決條件為真時”或“響應于確定所述的先決條件為真”或“根據(jù)所述的先決條件為真的確定”或“在檢測到所述的先決條件為真時”或“響應于檢測到所述的先決條件為真”。

為了說明的目的，已經(jīng)參考具體實施例進行了以上的描述。但是，以上示意性的討論不意欲是窮舉性的或者將權(quán)利要求限制到公開的精確形式。鑒于以上教導，許多修改和變化是可能的。選擇并且描述這些實施例以便于最好地解釋操作的原理和實際應用，從而使本領域其它技術(shù)人員能夠進行。