一种双电源供电负载均衡装置和方法与流程

本发明涉及双电源供电均流技术领域，具体涉及一种双电源供电负载均衡装置和方法。

背景技术：

随着人们对各种通信业务的要求逐步增高，电信设备的功能越来越强，功耗也急剧增大，同时对设备不间断运行也提出了越来越高的要求，所以产品的设计时，一般都要考虑多电源并联运行，一是解决单个模块电源功率不足问题，二是电源冗余备份提高电源供电可靠性，满足设备不间断运行要求。在实际应用中，由于各个电源模块的输出电压并不完全一致，输出阻抗也不相同，若没有均流技术，各个电源模块的负载也就会不均衡，某些负载大的电源模块寿命就会大大缩小，甚至会出现负载功耗大于其额定功耗的状况而导致电源烧毁，因此需要考虑使用电源模块的负载均衡方法，使得各电源模块负载差异不大。

技术实现要素：

本发明提出的一种双电源供电负载均衡装置和方法，可解决两电源模块输出电压不同而带来的负载不均衡的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种双电源供电负载均衡装置，基于电源模块power，所述电源模块power包含两个独立的电源模块power1和power2，还包括电源控制电路模块pcc、电源控制模块pcd以及负载pd；

其中，所述电源模块power分别通过供电网络给电源控制电路模块pcc、电源控制模块pcd供电；

所述电源控制电路模块pcc包括n个独立的电源控制电路模块pcc1～pccn，每个pcc控制一个负载pd的电源，其控制信号来自于电源控制模块pcd；

所述负载模块pd包括n个独立的负载pd1～pdn，每个pd的电源由其各自的pcc控制，pcd读取每个pd的信息。

进一步的，所述电源控制电路模块pcc根据需要选择两路电源中的一路电源供电至后端负载pd处。

进一步的，所述所述电源控制电路模块pcc是分散元件组成的电路或集成器件。

进一步的，所述电源控制电路模块pcc设置在负载pd上。

进一步的，所述负载pd具有功耗统计模块。

一种双电源供电负载均衡方法，包括以下步骤：

s100、电源控制模块pcd获取电源模块power状态以及各个负载pd的信息；

s200、电源控制模块pcd通过其内部负载均衡算法生成各个电源控制电路模块pcc所需要的控制信号；

s300、电源控制电路模块pcc以步骤s200获取到的控制信号来控制选择到每个负载pd的电源模块power，直到达到两个电源的负载pd均衡。

所述步骤s200中的负载均衡算法为：

电源控制模块pcd获取所有负载pd的功耗信息，并根据读到的数据，获知了负载pd的个数n，将此n个负载功耗由大到小排序：p1～pn，然后初始化两个电源总功耗pt1和pt2为0，整数变量i为1，然后进入下一步判断；如果i不大于负载个数n，则进入下一步，否则返回上一步；在下一步中，判断两个电源总功耗哪个小，则将此时的负载功耗pi对应的负载pd的相应电源开关打开，并将此功耗值pi加入此电源总功耗，然后将i加1，并返回上一步判断；至此整个流程结束，完成了电源负载的动态调整，也就是负载均衡。

由上述技术方案可知，本发明通过控制模块侦测读取各个负载的功耗，均衡的将负载分配在两个电源模块上，达到类似均流的效果。本发明的优势在于让本身没有均流功能的电源模块也能尽可能的实现供电均衡。在现实使用中，双电源模块并联供电是一种最常用的供电方法，本发明就是为不具备均流功能的双电源模块供电提供一种负载均衡方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)只要两电源模块输出电压在后端负载的输入电压范围交集内即可，不需要输出电压相同，不需要电源模块相同，就可以实现电源模块后端负载均衡，因此电源模块可选择范围加大，双电源模块可搭配方式增多；

2)电源模块不需要支持均流功能，有利于降低电源模块成本，同样也扩大了电源模块可选择范围。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图；

图2是本发明双电源供电图；

图3是本发明控制模块输入信号图；

图4是本发明控制模块控制信号框图；

图5是本发明负载电源控制电路模块图；

图6是本发明负载调整算法示例。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例提供了一种双电源供电的负载均衡装置和方法，上电后控制模块将根据电源模块在位有效状况以及后端负载的功耗，动态的调整每个电源模块后端的负载，实现负载均衡，下面结合附图对本发明进行详细地描述。

如图1所示，本实施例所述的双电源供电负载均衡方法，包括以下步骤：

基于四个硬件模块组成，分别是电源模块power、电源控制电路模块pcc、电源控制模块pcd以及负载模块pd。

其中电源模块power包含两个独立的电源模块power1和power2，这两个电源都有独立的供电网络使得其电源可以供至各个pcc处以及pcd处；

pcc由n个独立的电源控制电路模块pcc1～pccn构成，每个pcc控制一个负载pd的电源，其控制信号来自于电源控制模块pcd；

负载pd由n个独立的负载pd1～pdn构成，每个pd的电源由其各自的pcc控制，pcd可以读取每个pd的功耗大小等信息。

下面是本实施例的操作步骤：

s100、pcd获取power状态以及pd各个负载的功耗大小和负载数量等信息

s200、pcd通过其内部负载均衡算法生成各个pcc所需要的控制信号

s300、pcc以上一步骤获取到的控制信号来控制选择到每个负载的电源power，最终达到两个电源负载均衡的效果。

图2是双电源模块供电图，双电源模块power1和power2都有自己的供电通道至每个负载pd的电源控制电路模块pcc处，由pcc从两路电源中选择一路供电至pd。设计时要保证每一路电源都满足后端负载的使用。

其中，电源模块power：

1)两电源模块power用于满足系统的电源需求，在要求冗余备份的情况下，每个电源模块都要能满足整个系统的电源需求；

2)两电源模块可以是不同品牌、不同型号、不同的输入电压、不同的转换方式(比如ac转dc或者dc转dc)，只要其输出电压在后端负载pd的输入电压范围交集内即可；

3)电源模块不需要支持均流功能；

4)电源模块可以支持掉电告警，也可以不具备此功能。

电源控制电路模块pcc：

1)电源控制电路模块pcc根据需要选择两路电源中的一路电源供电至后端负载pd处；

2)pcc不限于某种形式，只要具有双路快速可控开关的作用即可，它可以是分散元件组成的电路，也可以是集成器件，又可以是个板子，当然可以是个设备；

3)pcc可以放置于pd上，可以独立开来；

4)pcc要保证在刚上电并且电源控制模块pcd还未动作时，所有的开关都是默认打开连通的。

电源负载pd：

1)电源负载pd的形式可以各不相同，比如可以是一个设备、也可以是一个板子、也可以是个集成模块或者器件等；

2)pd的输入电压范围都要包含两个电源模块的输出电压；

3)pcc可以内置于pd，也可以独立开来；

4)pd具有功耗统计模块，可以自己获取功耗并上报也可以支持电源控制模块pcd去读取。

图3是控制模块输入信号图，电源控制模块pcd通过获取这些信号作为其控制pcc的依据，动态的调整两个电源模块的后端负载。

电源控制模块pcd：

1)包括但不限于通过sgmii、i2c、rs232、rs485、can等总线获知每个负载pd的功耗，然后通过一定的算法(本发明提供了一种负载均衡算法示例，但算法不限于此)来调整这些负载pd加载在不同的电源模块power上；

2)可以获知电源模块是否有效，如果电源支持掉电告警，控制模块可以根据此掉电告警信号知道电源模块是否有效，如果不支持掉电告警，则可以将其输出电压作为判断依据，只需要设定一定的电压门限，若电源输出电压低于此门限则视为无效，大于此电压门限则视为有效；

3)pcd可以独立开来，也可以内置于某个pd中。

图4是电源控制模块输出的控制信号框图，由电源控制模块pcd发出相互反相的两个控制信号至电源控制电路模块pcc处，由此控制信号决定哪一路电源输出至后端，由于此控制信号互相反相，在pcd动作后，有且仅有一路电源开关处于连通状态，相应的有且仅有一路电源开关处于断开状态。

图5是负载电源控制电路模块图，描述了某一路pd的电源控制电路模块，其中pcc根据pcd送过来的两路互相反相的控制信号控制其内部的双路开关的通断，由此来选择两路输入电源vcc1和vcc2中的一路送至后端负载pd处；同时在两路控制信号无效时，其默认配置应满足让其内部两路开关都处于打开连通状态。

图6是负载调整算法示例。首先上电后，由于pcc的默认设置，所有的负载电源开关都处于默认打开连通状态，此时只要有一电源模块有效则整个系统就会完成通电；通电后pcd开始动作，其获知了电源有效状态，如果仅有一个电源有效，则保持这个电源相关开关都处于打开连通状态，相应的由于输出控制信号处于互相反相状态，另一路电源相关开关则处于关断状态，如果两个电源都有效，则到下一步处理；这一步需要刷新读取一次所有的负载功耗，并根据读到的数据，获知了负载pd的个数n，将此n个负载功耗由大到小排序：p1～pn，然后初始化两个电源总功耗pt1和pt2为0，整数变量i为1，然后进入下一步判断；如果i不大于负载个数n，则进入下一步，否则返回上一步；在下一步中，判断两个电源总功耗哪个小，则将此时的负载功耗pi对应的负载pd的相应电源开关打开，并将此功耗值pi加入此电源总功耗，然后将i加1，并返回上一步判断。至此整个流程结束，完成了电源负载的动态调整，也就是负载均衡。

综上，本发明实施例可解决的技术问题为：

a)、两电源模块输出电压不同而带来的负载不均衡的技术问题；b)、在电源模块不支持均流功能，但需要负载均衡来延长电源模块的使用寿命以及供电的可靠性。

本发明实施例具备以下特点：

电源模块可以不相同，比如不同品牌、不同型号等，而且电源模块输出电压可以差异比较大，只要在后端负载的输入电压范围交集内即可；

每个后端负载的每一路电源都可以控制通断；

后端负载都支持功耗获取并上报或者支持电源控制模块去读取其功耗；

后端负载不唯一，负载越多均衡效果越佳；

控制模块可以内置于某个后端负载中，也可以单独出来；

电源模块可以支持掉电告警，也可以不支持；

采用本发明实施例所述的负载动态调整算法示例，可以达到负载均衡。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。