一种冗余电源的控制装置及供电系统的制作方法

本申请涉及电源控制技术领域，特别是涉及一种冗余电源的控制装置及供电系统。

背景技术：

随着电子技术的发展，集成电路的集成度越来越高，性能越来越强，功耗也越来越大，对电子设备的供电系统的可靠性也提出了极高的要求。如机柜式交换机、路由器、服务器等电子设备通常需要不间断工作，而为实现这样的目的，供电系统通常采用冗余电源方案，即同时多个电源模块供电。

本申请的发明人在长期的研发过程中发现，现有供电系统中，多个电源模块中的一个出现异常时，通常会导致其它电源模块进入休眠状态，导致整个供电系统无法正常供电。

技术实现要素：

本申请主要解决的技术问题是如何实现供电系统不间断供电，且降低功耗。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种冗余电源的控制装置，用于供电系统，所述供电系统包括主电源模块、备用电源模块及控制装置，所述控制装置包括控制器，所述控制器与所述主电源模块及所述备用电源模块连接，所述控制器用于监测所述主电源模块待机功能的开启或关闭，在监测到所述主电源模块的待机功能开启时，获取所述主电源模块的工作状态，并根据所述工作状态控制所述备用电源模块的待机功能开启或关闭。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种供电系统，所述供电系统包括主电源模块、备用电源模块及上述控制装置。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例冗余电源的控制装置，用于供电系统，该供电系统包括主电源模块、备用电源模块及控制装置，控制装置包括控制器，控制器与主电源模块及备用电源模块连接，控制器用于监测主电源模块待机功能的开启或关闭，在监测到主电源模块的待机功能开启时，获取主电源模块的工作状态，并根据工作状态控制备用电源模块待机功能开启或关闭。通过这种方式，本申请实施例通过控制器在主电源模块的待机功能开启时，根据主电源模块的工作状态来控制备用电源模块的待机功开启或者关闭，因此，控制器能够在主电源模块的待机功能因主电源模块工作异常而开启时，控制备用电源模块待机功能关闭，使备用电源模块处于供电状态，以保证供电系统正常供电；同时，控制器能够在主电源模块的待机功能开启，但工作正常时，控制备用电源模块待机功能开启，使备用电源模块处于待机状态，以降低供电系统的功率。

附图说明

图1是本申请供电系统一实施例的结构示意图；

图2是本申请供电系统一实施例的结构示意图；

图3是本申请供电系统一实施例的结构示意图；

图4是本申请供电系统一实施例的结构示意图；

图5是本申请供电系统一实施例的结构示意图；

图6是本申请供电系统一实施例的结构示意图；

图7是本申请冗余电源的控制方法一实施例的流程示意图；

图8是图7实施例冗余电源的控制方法中步骤s703的具体流程示意图；

图9是本申请冗余电源的控制方法一实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。

为保证供电系统的不间断供电，可以采用冗余电源方案，即为供电系统设置多个电源模块。现有技术中，多个电源模块的待机功能信号端通常连接在一起，以便于对整个供电系统的控制，但在其中一个电源模块出故障，待机功能信号端输出高电平时，该高电平会传递至其它电源模块的待机功能信号端，以使其它电源模块进入待机状态，导致整个供电系统不能正常供电，通常需要将产生故障的电源模块从供电系统中移除后才能使供电系统恢复正常供电。

为解决上述问题，本申请首先提出一种供电系统，如图1所示，本实施例供电系统10包括控制装置20、主电源模块120及备用电源模块130，其中，控制装置20包括控制器110，控制器110与主电源模块120及备用电源模块130连接，控制器110用于监测主电源模块120待机功能的开启或关闭，在监测到主电源模块120的待机功能开启时，获取主电源模块120的工作状态，并根据主电源模块120的工作状态控制备用电源模块130待机功能开启或关闭。

其中，本实施例控制器110可以是微控制单元(microcontrollerunit，mcu)、基板管理控制器(baseboardmanagementcontroller，bmc)或者嵌入式控制器(embedcontroller，ec)等。

控制器110监测到主电源模块120待机功能开启(待机功能开启可能是主电源模块120出现了故障，也可能是负载设置参数范围等操作时正常开启的)时，根据主电源模块120的工作状态来控制备用电源模块130的待机功能开启或关闭。具体地，控制器110判断主电源模块120的工作状态是否为异常状态，若是，则确定主电源模块120出现了故障，控制器110控制备用电源模块130待机功能关闭，使备用电源模块130处于待机状态，若否，则确定主电源模块120正常工作，无需启动备用电源模块130供电，控制器110控制备用电源模块130待机功能关闭。

区别于现有技术，本实施例通过控制器在主电源模块的待机功能开启时，根据主电源模块的工作状态来控制备用电源模块的待机功开启或者关闭，因此，控制器能够在主电源模块的待机功能因主电源模块工作异常而开启时，控制备用电源模块待机功能关闭，使备用电源模块处于供电状态，以保证供电系统正常供电；同时，控制器能够在主电源模块的待机功能开启，但工作正常时，控制备用电源模块待机功能开启，使备用电源模块处于待机状态，以降低供电系统的功率。

在另一实施例中，如图2所示，本实施例的控制器110包括第一信号输入输出端11、第二信号输入输出端12、第三信号输入输出端13及第四信号输入输出端14，主电源模块120包括第一待机信号端21及第一工作状态信号端22，备用电源模块130包括第二待信号端31及第二工作状态信号端32，第一信号输入输出端11与第一工作状态信号端22连接，第二信号输入输出端12与第一待机信号端21连接，第三信号输入输出端13与第二待机信号端31连接，第四信号输入输出端14与第二工作状态信号端32连接。

控制器110的上述信号输入输出端为通用输入/输出(generalpurposeinputoutput，gpio)端口，在其它实施例中，上述输出输出信号端还可以是i2c或者i2s等类型的端口。控制器110的第一信号输入输出端11及第二信号输入输出端12处于信号接收状态，以分别从主电源模块120的第一工作状态信号端22及第一待机信号端21接收工作状态信号及待机信号；控制器110的第三信号输入输出端13处于信号发送状态，以向备用电源模块130的第二待机信号端31发送待机信号，控制器110的第四信号输入输出端14处于信号接收状态，以从备用电源模块130的第二工作状态信号端32接收工作状态信号。

其中，上述待机信号及工作状态信息均为电平信号；第一待机信号端21的电平为低电平时，主电源模块120的待机功能处于关闭状态，主电源模块120处于供电状态，第一待机信号端21的电平为高电平时，主电源模块120的待机功能处于开启状态，主电源模块120处于待机状态；第一工作状态信号端22的电平为高电平时，主电源模块120处于正常工作状态，第一工作状态信号端22的电平为低电平时，主电源模块120处于异常工作状态。

备用电源模块130的上述功能端与主电源模块120的上述功能端类似，这里不赘述。

在控制器110的第二信号输入输出端12从主电源模块120的第一待机信号端21接收的电平由低电平转换到高电平，且控制器110的第一信号输入输出端11从主电源模块120的第一工作状态信号端22接收的电平为高电平时，认为主电源模块120的待机功能开启，且主电源模块120工作正常，则控制器110控制第三信号输入输出端13输出高电平至备用电源模块130的第二待机信号端31，以备用电源模块130处于待机状态，以降低功耗。

在控制器110的第二信号输入输出端12从主电源模块120的第一待机信号端21接收的电平由低电平转换到高电平，且控制器110的第一信号输入输出端11从主电源模块120的第一工作状态信号端22接收的电平为低电平时，认为主电源模块120的待机功能开启，且主电源模块120工作异常，则控制器110控制第三信号输入输出端13输出低电平至备用电源模块130的第二待机信号端31，以备用电源模块130处于供电状态，以保证供电系统10正常供电。

进一步地，主电源模块120进一步包括第一电源管理端23，备用电源130包括第二电源管理端33，控制器110进一步包括第三电源管理端15和第四电源管理端16，第一电源管理端23与第三电源管理端15连接，第二电源管理端33与第四电源管理端16连接。

上述电源管理端为电源管理总线pmbus。在其它实施例中，上述电源管理端还可以是i2c或者i2s等总线，或者其它类型端口。

可选地，在供电系统10开启时，控制器110的第三电源管理端15给主电源模块120的第一电源管理端23提供高电平，以使主电源模块120开启待机功能，且控制器110的第四电源管理端16给备用电源模块130的第二电源管理端33提供高电平，以使备用电源模块130开启待机功能。即在供电系统10开启时，控制所有电源模块待机功能开启，能够进一步降低供电系统10的功耗。

供电系统10中的各个电源模块可以在不同的供电场景中作为主电源模块120或者备用电源模块130，因此，在供电系统10启动时，应根据实际供电需求设置配置信息，控制器110根据该配置信息将各个电源模块设置为主电源模块120或者备用电源模块130。

具体地，控制器110根据配置信息将第一信号输入输出端11及第二信号输入输出端12设置为信号输入端，以从主电源模块120的第一待机信号端21接收主电源模块120的待机信号及从第一工作状态信号端22接收主电源模块120的工作状态信号；同时，控制器110根据配置信息将第三信号输入输出端13设置为信号输出端，以给备用电源模块130的第二待机信号端31提供待机信号。

在其它的应用场景中，控制器110还可以根据供电需求将主电源模块120设置为备用供电电源模块，将备用电源模块130设置为主供电电源模块，具体的，可以将第三信号输入输出端13及第四信号输入输出端14设置为信号输入端，将第二信号输入输出端12设置为信号输出端。工作原理与上述应用场景类似，这里不赘述。

在另一实施例中，如图3所示，控制装置20进一步包括第一电阻r1及第二电阻r2，第一电阻r1的一端与主电源模块120的第一待机信号端smart_on连接，第一电阻r1的另一端接入第一电压v1，第二电阻r2的一端与备用电源模块130的第二待机信号端smart_on连接，第二电阻r2的另一端接入第二电压v2；控制器110的第一信号输入输出端gpio1、第二信号输入输出端gpio2、第三信号输入输出端gpio3、第四信号输入输出端gpio4、第三电源管理总线pmbus1及第四电源管理总线pmbus2分别与主电源模块120的第一工作状态信号端pwr_ok连接、主电源模块120的第一待机信号端smart_on、备用电源模块130的第二待机信号端smart_on、备用电源模块130的第二工作状态信号端pwr_ok、主电源模块120的第一电源管理总线pmbus、备用电源模块130的第二电源管理总线pmbus连接。

本实施例的工作原理与上述实施例类似，这里不赘述。

其中，本实施例的主电源模块120及备用电源模块130的各个信号端如表1所示。

表1

在另一实施例中，如图4所示，本实施例的控制装置20进一步包括开关模块140，控制器110进一步包括第五信号输入输出端17，开关模块140包括第一信号传输端41、第二信号传输端42及第一控制端43，第一信号传输端41与第一待机信号端21连接，第二信号传输端42与第二待机信号端31连接，第五信号输入输出端17与第一控制端43连接，第一信号传输端41与第二信号传输端42选择性连通或断开。

具体地，在控制器110的第二信号输入输出端12从主电源模块120的第一待机信号端21接收的电平由低电平转换到高电平，且控制器110的第一信号输入输出端11从主电源模块120的第一工作状态信号端22接收的电平为高电平时，认为主电源模块120的待机功能开启，且主电源模块120工作正常，则控制器110控制第五信号输入输出端17输出第一控制信号至第一控制端43，第一控制信号控制开关模块140的第一信号传输端41与第二信号传输端42连通，使第一待机信号端21将高电平传输至第二待机信号端31，以控制备用电源模块130的待机功能关闭，备用电源模块130处于待机状态，以降低功耗。

在控制器110的第二信号输入输出端12从主电源模块120的第一待机信号端21接收的电平由低电平转换到高电平，且控制器110的第一信号输入输出端11从主电源模块120的第一工作状态信号端22接收的电平为低电平时，认为主电源模块120的待机功能开启，且主电源模块120工作异常，此时，控制器110不对开关模块140进行控制，以使开关模块140的第一信号传输端41与第二信号传输端42保持默认设置的断开状态，以使备用电源模块130的第二待机信号端31默认接收控制器110的第三输入输出端13的低电平，备用电源模块130处于供电状态，以保证供电系统10正常供电。

由上述分析可知，为降低功耗，供电系统10上电时，主电源模块120及备用电源模块130均处于待机状态，因此，本申请提出另一实施例，如图5所示，本实施例的开关模块140进一步包括第二控制端44，控制器110进一步包括第六信号输入输出端18，第二控制端44与第六信号输入输出端18连接，在控制器110的第二信号输入输出端12从主电源模块120的第一待机信号端21接收的电平由低电平转换到高电平，且控制器110的第一信号输入输出端11从主电源模块120的第一工作状态信号端22接收的电平为低电平时，控制器110控制第五信号输入输出端17输出第二控制信号至第一控制端43，第二控制信号控制第一信号传输端41与第二信号传输端42断开，且控制器110控制第六信号输入输出端18输出第三控制信号给第二控制端44，以控制第二信号传输端42输出低电平至第二待机信号端31。

在另一实施例中，如图6所示，本实施例开关模块140的第一信号传输端i01、第二信号传输端i02、第一控制端crt1及第二控制端crt2分别与主电源模块120的第一待机功能信号端smart_on、备用电源模块130的第二待机功能信号端smart_on、控制器110的第五信号输入输出端gpio5及第六信号输入输出端gpio6连接。其工作原理这里不赘述。

本申请图4-6实施例的关于各个模块的其它设置及工作原理与图1-3实施例类似，这里不赘述。

需要注意的是，为提高控制器110对主电源模块120工作状态监测的精度，在监测到主电源模块120的第一待机功能信号端smart_on的电平由低电平转换到高电平后，间隔预设时间后再对主电源模块120的第一工作状态信号端pwr_ok的电平进行监测，以避免第一工作状态信号端pwr_ok的电平在短时间内未被拉低而导致监测结果有误的问题。

在其它实施例中，本申请供电系统的电源模块的数量还可以是两个以上；且控制器还能根据供电系统负载的情况选择一个或者多个电源模块供电，例如，在轻载时由某一个电源模块供电，在重载时由两个或两个以上的电源模块同时供电。

本申请进一步提出一种冗余电源的控制装置，本实施例控制装置为上述供电系统10中的控制装置110，这里不赘述。

本申请进一步提出一种冗余电源的控制方法，可用于上述供电系统。如图7所示，图7是本申请冗余电源的控制方法一实施例的流程示意图。本实施例的控制方法包括以下步骤：

步骤s701：控制器监测主电源模块待机功能的开启及关闭。

控制器可以通过输入输出端接收主电源模块的待机信号端的电平信号来监测主电源模块待机功能。例如，控制器从主电源模块的待机信号端接收的电平为高电平，则认为主电源模块待机功能的开启，若从主电源模块的待机信号端接收的电平为低电平，则认为主电源模块待机功能的关闭。

步骤s702：控制器在监测到主电源模块的待机功能开启时，获取主电源模块的工作状态。

控制器可以通过输入输出端接收主电源模块的工作状态信号端的电平信号来监测主电源模块的工作状态。例如，控制器从主电源模块的工作状态信号端接收的电平为高电平，则认为主电源模块工作正常，若从主电源模块的工作状态信号端接收的电平为低电平，则认为主电源模块工作异常。

步骤s703：控制器根据工作状态控制备用电源模块待机功能开启或关闭。

具体的，本实施例可以采用如图8所示的方法实现步骤s703。本实施例的方法包括步骤s801-s803。

步骤s801：控制器判断工作状态是否为异常状态，若否，则执行步骤s802，若是，则执行步骤s803。

步骤s802：控制器控制备用电源模块待机功能开启，以使备用电源模块处于待机状态。

在一应用场景中，控制器可以通过输入输出端向备用电源模块的待机信号端发送高电平，以控制备用电源模块待机功能开启。

在另一应用场景中，控制器可以控制设置在主电源模块的待机信号端与备用电源模块的待机信号端之间的开关模块导通，以使主电源模块通过开关模块将待机功能开启信号(即高电平)传输给备用电源模块，使备用电源模块处于待机状态。

步骤s803：控制器控制备用电源模块待机功能关闭，以使备用电源模块处于供电状态。

在一应用场景中，控制器可以通过输入输出端向备用电源模块的待机信号端发送低电平，以控制备用电源模块待机功能关闭。

在另一应用场景中，控制器可以控制设置在主电源模块的待机信号端与备用电源模块的待机信号端之间的开关模块断开，并控制开关模块向备用电源模块的待机信号端发送低电平，以控制备用电源模块待机功能关闭。

在另一实施例中，如图9所示，本实施例的方法包括以下步骤：

步骤s901：在供电系统开启时，控制器控制主电源模块的待机功能开启及控制备用电源模块的待机功能开启，以使主电源模块及备用电源均模块进入待机状态。

控制器可以通过电源管理端主电源模块的电源管理端及备用电源模块的电源管理端发送高电平，以控制主电源模块的待机功能开启及备用电源模块的待机功能开启，能够进一步降低供电系统的功耗。

可选地，在步骤s901之后还可以包括步骤s902及步骤903。

步骤s902：控制器获取配置信息。

步骤s903：控制器根据配置信息控制主电源模块待机功能关闭。

在供电系统工作时，只要通过主电源模块给设备供电，因此在供电系统根据配置信息确定主电源模块之后，应该控制主电源模块待机功能关闭，使主电源模块处于供电状态。

步骤s904：控制器根据配置信息监测主电源模块的待机功能开启及关闭、工作状态。

步骤s905：控制器在监测到主电源模块的待机功能开启时，获取主电源模块的工作状态。

步骤s906：控制器根据工作状态控制备用电源模块待机功能开启或关闭。

步骤s904-s906与上述步骤s701-s703类似，这里不赘述。

本申请方法实施例的细节描述见上述装置实施例，这里不赘述。

区别于现有技术，本申请实施例冗余电源的控制装置，用于供电系统，该供电系统包括主电源模块、备用电源模块及控制装置，控制装置包括控制器，控制器与主电源模块及备用电源模块连接，控制器用于监测主电源模块待机功能的开启或关闭，在监测到主电源模块的待机功能开启时，获取主电源模块的工作状态，并根据工作状态控制备用电源模块待机功能开启或关闭。通过这种方式，本申请实施例通过控制器在主电源模块的待机功能开启时，根据主电源模块的工作状态来控制备用电源模块的待机功开启或者关闭，因此，控制器能够在主电源模块的待机功能因主电源模块工作异常而开启时，控制备用电源模块待机功能关闭，使备用电源模块处于供电状态，以保证供电系统正常供电；同时，控制器能够在主电源模块的待机功能开启，但工作正常时，控制备用电源模块待机功能开启，使备用电源模块处于待机状态，以降低供电系统的功率。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。