专利名称：控制电源同步上电的方法及控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据通信技术，尤其涉及一种控制电源同步上电的方法及控制设备。
背景技术：
随着交换机端口容量(每个端口容量从IG发展到10G、40G甚至到100G)和密度的提升，整个交换机系统的功耗也越来越大。以支持IOG端口为例，虽然目前每个IOG端口的平均功耗最低已经可以做到10瓦特(W)左右，但以一个每张线卡有48个IOG端口，整机有16个线卡槽位的交换机为例，整机的功耗仍可以达到7680W，而目前市场上通用的电源一般最高也只有2000W左右，因此，当整机满配时需要用到多个电源同时给交换机供电。其中，使用多个电源并机运行向大功率电源系统供电，具有以下优势一是小功率的电源模块可以方便地组合成大功率的电源系统，其容量可以任意扩展；二是可以实现电源系统的冗余设计，可以提高电源系统的可靠性；三是使用场合不受限制，可以根据需要进行组合，方便灵活；四是使用大量小功率电源实现大功率电源系统的成本相对会比较低。因此，使用多个电源并机运行向大功率电源系统供电是电源技术发展的主要方向。目前最为常用的电源是开关电源。开关电源一般都有过流保护的功能，就是当输出电流超过保护门限的时候，电源输出会关断，从而停止输出电流；当经过预设的一段时间后，开关电源又会重新尝试输出，这种模式被称为打嗝模式。在使用多个电源供电的系统中，如果多个电源启动时的先后次序不一样，那么先启动的电源由于需要单独提供整个系统工作的功率，而这已经超出其额定范围，这样这个电源就会发生过流保护，从而关断电源输出。这样，当第二个电源启动时，仍然需要提供整个系统的功率，同样也会关断电源输出。 这时很可能会导致每个电源从关断状态恢复为正常输出时，其他电源又进入关断状态，这将导致整个系统没有办法正常上电，无法正常工作。
发明内容
本发明提供一种控制电源同步上电的方法及控制设备，用以解决现有技术中使用多个开关电源供电时多个开关电源启动顺序不一致的问题，使多个开关电源同时开启。本发明提供一种控制电源同步上电的方法，包括电源状态监控模块监测多个并行供电且已经上电的开关电源的电源输出状态指示信号，以监控每个所述开关电源的工作状态；电源控制模块在所述电源状态监控模块监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效，然后根据每个开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的电源输出控制信号置为有效，以使所有开关电源的电源输出状态指示信号同时有效。本发明提供一种控制设备，包括电源状态监控模块，用于监测多个并行供电且已经上电的开关电源的电源输出状态指示信号，以监控每个所述开关电源的工作状态；
电源控制模块，用于在在所述电源状态监控模块监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效，然后根据每个开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的电源输出控制信号置为有效，以使所有开关电源的电源输出状态指示信号同时有效。本发明的控制电源同步上电的方法及控制设备，电源状态监控模块监测并行供电的多个开关电源的电源输出状态指示信号，以监控每个开关电源是否正常工作，当电源状态监控模块监测到电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源时，电源控制模块将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效，即关闭所有开关电源的输出，然后根据每个开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的输出控制信号置为有效，即重新开启每个开关电源的输出并使每个开关电源同时产生电流输出，从而使多个开关电源同时开启。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明各方法实施例所基于的多开关电源供电系统的结构示意图；图2为本发明一实施例提供的控制电源同步上电的方法流程图；图3为本发明一实施例提供的过流保护状态下开关电源各信号的时序图；图4为本发明一实施例提供的控制设备的结构示意图；图5为本发明另一实施例提供的控制设备的结构示意图；图6A为本发明另一实施例提供的多开关电源供电系统的结构示意图；图6B-图6F为图6A所示多开关电源供电系统工作过程开关电源的信号时序图。
具体实施例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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明各方法实施例所基于的多开关电源供电系统的结构示意图。如图1 所示，本实施例的系统包括多个开关电源10、电源连接器20和控制设备30。其中，控制设备30包括电源状态监控模块31、电源控制模块32和电源模块33。如图1所示，电源状态监控模块31与每个开关电源10连接，用于监控每个开关电源10的状态，例如监测开关电源10是否存在、监测开关电源10的输出是否正常等。电源控制模块32也与每个开关电源10连接，主要用来控制开关电源10的上电等。在本实施例中，电源状态监控模块31与电源控制模块32连接并进行信息交互；电源模块33分别与电源状态监控模块31和电源控制模块32连接，用于向电源状态监控模块31和电源控制模块 32提供电源。其中，每个开关电源10的输入与外部220伏(V)的交流市电或380V的直流电等电源输入连接；所有开关电源10的输出连接在一起，并通过电源连接器20或电源背板(未示出)等连接到系统中，用来提供系统正常工作所需要的功率。其中，每个开关电源10的电源输入可以来自相同的线路也可以来自不同的线路。在本发明各实施例中，开关电源10的接口上除了电源信号和地信号外，还有一些状态信号和控制信号。最为主要的状态信号和控制信号包括存在指示信号(Present信号)该信号用来指示开关电源10是否存在。该信号的实现方式是在开关电源10上接地，在主机中上拉，如果主机检测到这根信号为低，就可以知道有开关电源10存在。也就是说，Present信号是低电平有效的信号，在本发明各实施例中以“#”表示低电平有效，则Present信号可以记为Presentft信号。主机是使用开关电源10供电的设备，例如交换机、路由器等。电源输出状态指示信号该信号是开关电源10的输出是否正常的指示信号。当这根信号为低时，说明开关电源10正常输出，当这根信号为高时，说明开关电源10没有输出。 其中，电源输出状态指示信号可以是电源正常(Power Good ；简称为PG)信号。也就是说， PG信号为低，表示该PG信号有效；反之，表示该PG信号无效。PG信号也是低电平有效的信号，可以记为PG#信号。电源输出控制信号该信号用来控制开关电源10的输出，即控制开关电源10的上电。当这根信号为低时，开关电源10可以输出电流，当这根信号为高时，开关电源10不能输出电流。其中，电源 输出控制信号可以是电源供给打开(Power Supply ON ；简称为PS0N) 信号。也就是说，PSON信号为低，表示该PSON信号有效；反之，表示该PSON信号无效。PSON 信号也是低电平有效的信号，可以记为PS0N#信号。基于开关电源10的接口信号，本实施例中电源状态监控模块31主要是与每个开关电源10的Presents信号和PG#信号对应的管脚连接，电源控制模块32主要是与每个开关电源10的PS0N#信号对应的管脚连接，具体如图1所示。图2为本发明一实施例提供的控制电源同步上电的方法流程图。本实施例基于图 1所示的多开关电源供电系统实现，如图2所示，本实施例的方法包括步骤201、电源状态监控模块监测多个并行供电且已经上电的开关电源的PG#信号，以监控每个开关电源的工作状态。如图1所示，电源状态监控模块与每个开关电源的Presents信号和PG#信号对应的管脚连接，通过监测Presents信号是否有效来判断开关电源是否存在，通过监测PG#信号是否有效来判断开关电源是否正常输出。在步骤201之前，整个供电系统需要先上电。初始阶段的上电主要是指每个开关电源的电源输入存在，即需要存在220V的交流市电、380V的直流电或48V的直流电等为每个开关电源提供电源。同时，控制设备中的电源模块正常向整个控制设备供电，此时，整个控制设备就开始正常工作。当控制设备开始正常工作后，电源状态监控模块首先通过监测每个开关电源的PresentiHf号，确定每个开关电源存在，并将标识每个开关电源存在的存在信息发送给电源控制模块。其中，存在信息可以为一脉冲信号。电源控制模块在获知开关电源存在后，将存在的每个开关电源的PSON#信号置为有效，同时将标识每个开关电源已经上电的上电信息发送给电源状态监控模块。其中，上电信息可以是一个脉冲信号。此时，电源状态监控模块根据接收到的每个开关电源的上电信息，获知开关电源已经上电；而根据开关电源的特性，开关电源在上电后一段时间后，开关电源的PG#信号就会从无效变为有效，故电源状态监控模块通过监测开关电源的PG#信号，来监控上电后的开关电源的工作状态，即监控上电后的开关电源是否正常输出电流。其中，引起开关电源的PG#信号从有效变为无效的情况，可能是发生了过流保护、 过温保护或是电源故障等。其中，由于电源故障一般是不可恢复的，故本实施例并不涉及电源故障这种情况。而对于开关电源上电过程，一般不会发生过温保护，因为系统还没有工作起来。但是，随着系统的运行，当发生过温保护时，也会产生与过流保护相类似的问题，即也会导 致开关电源启动顺序不一致，因此，在本发明各实施例中，在系统上电阶段导致PG# 信号由有效变为无效的原因主要是指发生过流保护，但在系统运行一段时间之后，导致PG# 信号由有效变为无效的原因既可以是发生了过流保护也可以是发生了过温保护。也就是说，本发明技术方案不仅适用于由过流保护导致的开关电源启动顺序不一致的情景，同样适用于其他因素导致的开关电源启动顺序不一致的情景。进一步，由于过流保护的打嗝现象更为常见，且更具有代表性，故本发明各实施例中均以该情况为例进行说明。当电源状态监控模块监测到上电后的开关电源的PG#信号由无效变为有效后，说明开关电源正常输出。当电源状态监控模块监测到PG#信号有效一段时间后又变为无效时，说明该开关电源发生了过流保护。为便于区分，本实施例将电源状态监控模块监测到的 PG#信号由有效变为无效的开关电源称为第一开关电源。此时，电源状态监控模块将有开关电源发生过流保护的信息同步给电源控制模块。其中，电源状态监控模块将有开关电源发生过流保护的信息同步给电源控制模块的一种实施方式为电源状态监控模块在监测到PG#信号由有效变为无效的第一开关电源时，继续监测第一开关电源的PG#信号，并在监测到第一开关电源的PG#信号重新由无效变为有效时，将第一开关电源的PG#信号的第一状态变化信息通告给电源控制模块。其中， PG#信号的第一状态变化信息主要是指PG#信号在第一开关电源上电后由无效变为有效， 又由有效变为无效，再由无效重新变回有效的信息。电源控制模块接收到PG#信号的第一状态变化信息后，就会获知第一开关电源发生了过流保护。电源状态监控模块将有开关电源发生过流保护的信息同步给电源控制模块的另一种实施方式为电源状态监控模块在监测到多个开关电源中出现PG#信号由有效变为无效的第一开关电源时，立即将第一开关电源的PG#信号的第二状态变化信息通告给电源控制模块。其中，PG#信号的第二状态变化信息主要是指PGi^f号在第一开关电源上电后由无效变为有效，再由有效变为无效的信息。电源控制模块接收到PG#信号的第二状态变化信息后，就会获知第一开关电源发生了过流保护。步骤202、电源控制模块在电源状态监控模块监测到多个开关电源中出现PG#信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的PS0N#信号置为无效，然后根据每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的PS0N#信号置为有效，以使所有开关电源的PG#信号同时有效。当电源控制模块获知有开关电源发生过流保护后，将所有存在的开关电源的 PS0N#信号置为无效，即将所有开关电源全部下电；然后，重新给每个开关电源上电，以解决过流保护导致的整个系统无法正常上电的问题。在重新给每个开关电源上电的过程中， 需要确保每个开关电源同时启动，即需要保证每个开关电源同时产生电流输出，也就是要求每个开关电源的PG#信号同时生效，这样才能避免开关电源启动顺序不一致而产生与过流保护相类似的问题。由于不同开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔不同，故本实施例的电源控制模块根据每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，控制给每个开关电源上电的时间和先后顺序，以保证每个开关电源的PG#信号同时生效。 虽然不同开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔不同，但是同一开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔一般不会发生变化，故本实施例中每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔可以是预先获取并存储在电源控制模块中。这种实施方式实现起来比较简单，但并不限于这一种实施方式。另外，考虑到开关电源可能会更换，故本实施例还可以由电源状态监控模块第一次接收到电源控制模块通告的每个开关电源的上电信息时，通过监测每个开关电源的PG# 信号来获取每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，然后将获取的每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔通告给电源控制模块。在该实施方式中，电源状态监控模块只会在供电系统刚开始工作时对每个开关电源进行一次测量。 进一步，电源状态监控模块还可以实时测量每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，即每接收到电源控制模块通告的每个开关电源的上电信息时，就通过监测每个开关电源的PG#信号来获取每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，并将每次获取的每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔通告给电源控制模块。其中，一种电源状态监控模块根据接收到的每个开关电源的上电信息，监测每个开关电源的PG#信号，以获取每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔的实施方式为电源状态监控模块在接收到的每个开关电源的上电信息时，为每个开关电源启动一计数器，该计数器开始计数；然后在每个开关电源的PG#信号变为有效时，关闭每个开关电源对应的计数器。接着，电源状态监控模块根据每个开关电源对应的计数器的计数值，获取每个开关电源从PS0N#信号有效到PGiHf号有效的时间间隔。例如电源状态监控模块可以直接将每个开关电源对应的计数器的计数值作为每个开关电源从PS0N#信号有效到PGiHf号有效的时间间隔。又例如电源状态监控模块还可以将每个开关电源对应的计数器的计数值与计数器的时钟周期相乘，并将相乘的结果作为每个开关电源从PS0N# 信号有效到PG#信号有效的时间间隔。更进一步，电源状态监控模块在关闭每个开关电源对应的计数器之前，判断从接收到每个开关电源的上电信息开始，是否在预设监测时间内监测到每个开关电源的PGi^f 号变为有效。如果判断结果为是，电源状态监控模块才执行在每个开关电源的PG#信号变为有效时，关闭每个开关电源对应的计数器的操作。如果判断结果为否，电源状态监控模块将PG#信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源对应的计数器关闭，并将PG#信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的PG#信号的第三状态变化信息通告给电源控制模块。电源控制模块将PG#信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的PSON#信号置为无效。其中，PG#信号的第三状态变化信息是指在相应开关电源上电后，PG#信号在预设监测时间结束时一直未变为有效的信息。其中，监测时间是指每个开关电源被上电开始算起，PG#信号由无效变为有效的时间间隔。监测时间的值可以根据具体开关电源而设定，本实施例对监测时间的值不做限定。通过该实施方式，可以解决开关电源故障而导致系统无法上电的问题。本实施例控制电源同步上电的方法，电源状态监控模块监测并行供电的多个开关电源的PG#信号，以监控每个开关电源是否正常工作，当电源状态监控模块监测到PG#信号由有效变为无效的第一开关电 源时，电源控制模块将所有开关电源的PS0N#信号置为无效，即关闭所有开关电源的输出，然后根据每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的PS0N#信号置为有效，即重新开启每个开关电源的输出并使每个开关电源同时产生电流输出，从而使多个开关电源同时开启，解决了因开关电源开启次序不一致引起的问题。在上述实施例中，步骤202的一种实施方式为电源状态监控模块在监测到PG#信号由有效变为无效的第一开关电源时，继续监测第一开关电源的PG#信号，并在监测到第一开关电源的PG#信号重新由无效变为有效时，将第一开关电源的PG#信号的第一状态变化信息通告给电源控制模块。另外，电源状态监控模块在监测到其他开关电源的PG#信号由有效变为无效再变回有效时，将其他开关电源的PG#信号的第一状态变化信息通告给电源控制模块。电源控制模块在接收到电源状态监控模块通告的第一开关电源的PG#信号的第一状态变化信息时，将第一开关电源的PS0N#信号置为无效，并在接收到电源状态监控模块通告的其他开关电源的PG#信号的第一状态变化信息时，将其他开关电源的PS0N#信号置为无效，直到将所有开关电源的PS0N#信号置为无效为止。该实施方式在发现发生过流保护的开关电源时，并不立即给该开关电源下电，即仍然保持该开关电源的PS0N#信号有效，而是在该开关电源从过流保护中退出，这样可以保证每个开关电源都能从过流保护状态中退出后，重新给每个开关电源上电。该实施方式与步骤201中电源状态监控模块将有开关电源发生过流保护的信息同步给电源控制模块的第一种实施方式相对应。步骤202的另一种实施方式与步骤201中电源状态监控模块将有开关电源发生过流保护的信息同步给电源控制模块的第二种实施方式相对应，具体为电源状态监控模块在监测到多个开关电源中出现PG#信号由有效变为无效的第一开关电源时，立即将第一开关电源的PG#信号的第二状态变化信息通告给电源控制模块。电源控制模块在接收到电源状态监控模块通告的第一开关电源的PG#信号的第二状态变化信息时，直接将所有开关电源的PS0N#信号置为无效。该实施方式可以加速同步上电的效率。下面结合图1所示供电系统，以本发明的一种优选实施方式为例，详细说明本发明的控制电源同步上电的流程。在开始阶段，图1所示的供电系统要先上电。如果220V的交流市电或380V的直流电存在，就为各开关电源10正常工作打下了基础。当电源模块33正常向整个控制设备供电时，整个控制设备就可以开始工作了。首先，电源状态监控模块31会监控各个开关电源10的存在状态，并将各开关电源 10的存在状态同步给电源控制模块32。电源控制模块32接收到各个开关电源10的存在状态后，将存在的开关电源10的 PS0N#信号置为有效(即将PS0N#信号置为低电平)，使开关电源10开始上电，同时将开关电源10的上电信息同步给电源状态监控模块31。电源状态监控模块31监控已存在的开关电源10的PG#信号，以获取各个开关电源10的输出状态，同时记录每个开关电源10从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，记为Tl。电源状态监控模块31将该时间间隔Tl同步给电源控制模块32。如果电源状态监控模块31在预设监测时间内未监测到PG#信号变为低(即PG# 信号未能从无效变为有效)，说明开关电源10未能正常输出，也就说明这个开关电源10有问题，将该开关电源10标记为故障电源，并将该开关电源10的PGiHf号的状态变化信息同步给电源控制模块32。此时，开关电源10的PG#信号的状态变化信息主要是指该PG#信号未能在预设监测时间内由高电平变为低电平。电源控制模块32根据接收到的PG#信号的状态变化信息，将该开关电源10的PSONi^f号置为无效。其中，监测时间的具体值可以根据具体开关电源设置。如果电源状态监控模块31在预设监测时间内监测到PG#信号变为低，说明开关电源10已经开始正常输出了。则电源状态监控模块31继续监测开关电源10的PG#信号，同时还可以记录PG#信号为低的时间，记为T2。如果所有开关电源10的PG#信号都一直保持为低电平状态，说明所有开关电源10已经正常启动了，此时，电源控制模块32就会保持各个PG#信号为低的开关电源10的PS0N#信号为有效。当开关电源10供电结束时，T2所记录的即为开关电源10在一次供电过程中全部的供电时间。当电源状态监控模块31监测到PG#信号在有效一小段时间后又变成无效，说明这个开关电源10可能发生了过流保护。为了便于后续对开关电源10进行状态分析，电源状态监控模块31可以记录开关电源10从PG#有效到PG#无效的时间间隔，记为T3。T3记录了开关电源10在工作多长时间后发生了故障。下面结合图3所示开关电源各信号在过流保护过程中的时序关系，来说明一旦某个开关电源发生过流保护时，整个供电系统可能遇到的问题。首先假设有三个开关电源向系统供电，且系统中的功耗需要三个开关电源同时有输出才可以满足。在图3中，分别用PG1、PG2、PG3表示三个开关电源的PG#信号。如图3 所示在tl时刻，第一个开关电源开始输出，PGl为低电平表明第一个开关电源输出正
堂
巾ο在t2时刻，第二个幵关电源幵始输出，PG2为低电平表明第二个幵关电源输出正
党
巾O在t3时刻，第一个开关电源内部的过流检测电路检测到过流，开始关闭开关电源的输出；此时，PGl为高电平表明第一个开关电源没有输出。在t4时刻，第三个开关电源开始输出，PG3为低电平表明第三个开关电源输出正
堂
巾ο
在t5时刻，第二个开关电源内部的过流检测电路检测到过流，开始关闭开关电源的输出；此时，PG2为高电平表明第二个开关电源没有输出。在t6时刻，第一个开关电源重新开始输出，此时，PGl为低电平表明第一个开关电源输出正常。在t7时刻，第三个开关电源内部的过流检测电路检测到过流，开始关闭开关电源的输出；此时，PG3为高电平表明第三个开关电源没有输出。在伪时刻，第二个开关电源重新开始输出，此时，PG2为低电平表明第二个开关电源正常输出。在t9时刻，第一个开关电源内部的过流检测电路再次检测到过流，又一次关闭开关电源的输出；此时，PGl为高电平表明第一个开关电源没有输出。在tlO时刻，第三个开关电源重新开始输出，此时，PG3为低电平表明第三个开关电源正常输出。在til时刻，第二个开关电源内部的过流检测电路再次检测到过流，又一次关闭开关电源的输出，此时，PG2为高电平表明第二个开关电源没有输出。在tl2时刻，第一个开关电源开始新的一次尝试输出，此时，PGl为电平表明第一个开关电源正常输出。在tl3时刻，开关电源3内部过流检测电路再次检测到过流，又一次关闭开关电源输出；在tl4时刻，第二个开关电源开始新的一次尝试输出，此时，PG2为低电平表明第二个开关电源正常输出。上述过程会不断的持续下去，使得整个系统无法正常上电，从而无法正常工作。由上述可见，一旦某个开关电源发生过流保护很有可能导致整个系统无法正常工作，因此在开关电源发生过流保护的情况下，为保证系统能够正常工作，需要给各个开关电源重新上电。在本实施例中，为了保证重新上电时所有开关电源10都已经退出过流保护状态，在电源状态监控模块31监测到开关电源的PG#信号由有效变为无效时，电源控制模块 32仍保持该开关电源的PS0N#信号为有效，这样，每个开关电源10就都会进入过流保护状态；当电源状态监控模块31监测到PG#信号再由无效变为有效时，说明对应的开关电源10 已经从过流状态退出，此时，电源控制模块32将该开关电源10的PS0N#信号置为无效。当确认所有的开关电源10都已经退出过流状态后，电源控制模块32重新将各个开关电源10的PS0N#信号置为有效。在该过程中，考虑各个开关电源10从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，即我们之前记录Tl，即电源控制模块32根据每个开关电源 10从PS0N#信号有效到PGi^f号有效的时间间隔，控制将各个开关电源10的PS0N#信号置为有效的先后顺序，以保证各个开关电源10的PG#信号同时有效，这样就可以保证各个电源模块同时启动了。进一步，在本实施例中，电源状态监控模块31记录了开关电源10在各种工作状态下的时间，例如从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间Tl、开关电源10在一次供电过程中的全部供电时间T2、以及开关电源10从PG#信号有效到PG#信号无效的时间T3等，这些时间在一定程度上反映了开关电源10的工作状态。故当某个开关电源10发生故障时，可以通过对多次记录的该开关电源10的这些时间进行分析，有利于找出开关电源10在发生故障的原因，有利于对开关电源10进行维护。在此说明，本发明各实施例使用PG#信号来监测开关电源的输出状态仅是一种实施方式。例如对于支持过流(OverCurrent ；简称为0C)状态管理的开关电源来说，可以通过监测OC引脚的信号来判断开关电源是否发生了过流保护。其中，当监测到OC引脚上的信号由无效变为有效时可以确定发生了过流保护。图4为本发明一实施例提供的控制设备的结构示意图。如图4所示，本实施例的控制设备包括电源状态监控模块41和电源控制模块42。其中，电源状态监控模块41，与开关电源连接，用于监测多个并行供电且已经上电的开关电源的PG#信号，以监控每个开关电源的工作状态。电源控制模块42，与开关电源和电源状态监控模块41连接，用于在电源状态监控模块41监测到多个开关电源中出现 PG#信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的PS0N#信号置为无效，然后根据每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的 PS0N#信号置为有效，以使所有开关电源的PG#信号同时有效。本实施例的控制设备也就是图1所示供电系统中的控制设备，其各功能模块可用于执行图2所示控制电源同步上电的方法流程，其具体工作原理在此不再赘述。本实施例的控制设备，由其电源状态监控模块监测并行供电的多个开关电源的 PG#信号，以监控每个开关电源是否正常工作，当电源状态监控模块监测到PG#信号由有效变为无效的第一开关电源时，其电源控制模块将所有开关电源的PS0N#信号置为无效，即关闭所有开关电源的输出，然后根据每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的PSONi^f号置为有效，即重新开启每个开关电源的输出并使每个开关电源同时产生电流输出，从而使多个开关电源同时开启，解决了因开关电源开启次序不一致引起的问题。图5为本发明另一实施例提供的控制设备的结构示意图。本实施例基于图4所示实施例实现，如图5所示，本实施例的控制设备还包括电源模块43。电源模块43，分别与电源状态监控模块41和电源控制模块42连接，向电源状态监控模块41和电源控制模块42提供电源。目前，大多数开关电源会有待机(Standby)电源，并且开关电源的Mandby输出不受PS0N#信号的控制，不管PS0N#信号的状态如何，对于带有Mandby输出的开关电源，其 Standby电源一直是有输出的。通常，支持Mandby输出的开关电源的主电源一般为12V或 48V等，其Mandby电源一般是3. 3V或5V等，Standby电源输出的电流一般只有几安培。基于此，本实施例的电源模块43可由开关电源的Mandby电源实现。例如根据控制设备的功耗需求，可以选择一个或多个开关电源的Mandby电源来给本实施例的控制设备供电。其中，本实施例的电源状态监控模块41的一种工作原理具体为电源状态监控模块41在监测到多个开关电源中出现PGi^f号由有效变为无效的第一开关电源时，继续监测第一开关电源的PG#信号，并在监测到第一开关电源的PG#信号重新由无效变为有效时，将第一开关电源的PG#信号的第一状态变化信息通告给电源控制模块42，并在监测到其他开关电源的PG#信号由有效变为无效再变回有效时，将其他开关电源的PG#信号的第一状态变化信息通告给电源控制模块42。相应地，电源控制模块42具体用于在接收到电源状态监控模块41通告的第一开关电源的PG#信号的第一状态变化信息时，将第一开关电源的PS0N#信号置为无效，并在接收到电源状态监控模块41通告的其他开关电源的PG#信号的第一状态变化信息时，将其他开关电源的PS0N#信号置为无效。上述电源状态监控模块41和电源控制模块42可用于执行步骤202的第一种实施方式的流程，其具体工作原理不再赘述。进一步，本实施例的电源状态监控模块41的另一种工作原理具体为电源状态监控模块41还可以具体用于在监测到多个开关电源中出现PG#信号由有效变为无效的第一开关电源时，将第一开关电源的PG#信号的第二状态变化信息通告给电源控制模块42。相应地，电源控制模块42具体用于在接收到电源状态监控模块41通告的第一开关电源的PG#信号的第二状态变化信息时，直接将所有开关电源的PS0N#信号置为无效。上述电源状态监控模块41和电源控制模块42可用于执行步骤202的第二种实施方式的流程，其具体工作原理不再赘述。在上述两种工作原理的基础上，电源状态监控模块41具体用于在接收到的每个开关电源的上电信息时，为每个开关电源启动一计数器，并在每个开关电源的PG#信号变为有效时，关闭每个开关电源对应的计数器，然后根据每个开关电源对应的计数器的计数值，获取每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔。更进一步，电源状态监控模块41还用于判断从接收到每个开关电源的上电信息开始，是否在预设监测时间内监测到每个开关电源的PG#信号变为有效，当判断结果为是时，才执行在每个开关电源的PG#信号变为有效时，关闭每个开关电源对应的计数器的操作；当判断结果为否时，将PG#信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的PG#信号的第三状态变化信息通告给电源控制模块42。电源控制模块42还用于将PG#信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的PS0N#信号置为无效。更进一步，电源状态监控模块41还用于监测每个开关电源的1^^紹壯#信号，确定每个开关电源存在，并将标识每个开关电源存在的存在信息发送给电源控制模块42。所述存在信息可以为一脉冲信号。电源控制模块42还用于将每个开关电源的PS0N#信号置为有效，并将标识每个开关电源已经上电的上电信息发送给电源状态监控模块41。该上电信息可以包括标识每个开关电源已经上电时的PS0N#信号的电平值，具体可以为一脉冲信号。电源状态监控模块41还用于根据接收到的每个开关电源的上电信息，监测每个开关电源的PG#信号，以获取每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔， 并将获取的每个开关电源从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔发送给电源控制模块42。在实际应用中，电源状态监控模块41可由复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device ；简称为CPLD)或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array ；简称为FPGA)实现；电源控制模块42也可由CPLD或FPGA实现。进一步，电源状态监控模块41中的计数器的时钟可由高频时钟实现，且高频时钟的频率越高，计数值越精确，所获取的时间间隔Tl也就越精确。下面将结合图6A所示供电系统，进一步说明本实施例的控制设备的工作原理。如图6A所示，本实施例的电源状态监控模块41由CPLD芯片411和高频时钟412实现，所有的开关电源10的PG#信号和ft~esent#信号都接入到CPLD芯片411 ；高频时钟 412与CPLD芯片411连接，主要用来根据CPLD芯片411发出的指令测量各开关电源10的时间间隔Tl、T2等。电源控制模块42由CPLD芯片421来实现，且CPLD芯片411与CPLD 芯片421连接。另外，除了图6A所示实施方式之外，电源控制模块42与电源状态监控模块 41还可以共用一片CPLD芯片。进一步如图6A所示，所有开关电源10的Mandby输出连接在一起，并用来给控制设备供电40。所有开关电源10的输出连接在一起，并通过电源连接器20连接到系统中，用来提供系统正常工作所需要的电源；每个开关电源10均与220V的交流市电连接。本实施例供电系统的工作原理，也就是控制设备的工作原理具体如下220V交流市电输入有效后，Standby电源开始输出，控制设备40开始工作。如果开关电源10的Mandby电压不能满足控制设备的需求，可以经过电源转换得到所需要的电压。CPLD芯片411监控开关电源10的I^resentii信号的电平，来判断系统中开关电源 10的存在情况，并同步给CPLD芯片421。同时，CPLD芯片421将每个开关电源10的PS0N# 信号置为有效，并同步给CPLD芯片411。在CPLD芯片411内部为每个开关电源10设置一个计数器，分别记为第一计数器、
第二计数器.....第η计数器。每个计数器的初始值为0，当被开启后在每个高频时钟412
的上升沿到来时将计数加1。当CPLD芯片411收到CPLD芯片421同步过来的开关电源10 的PS0N#信号有效的信息时，开启计数器。下面以第一个开关电源10、第二个开关电源10 和第η个开关电源10对应的第一计数器、第二计数器和第η计数器为例说明。CPLD芯片 411内部以高频时钟412作为参考时钟，连续采样各个开关电源10的PG#信号。如果在采样η个周期后，PG#信号仍然无效，说明这个开关电源10有故障，标记为故障电源；对于检测到的故障电源，CPLD芯片411会同步给CPLD芯片421，CPLD芯片421 会将该开关电源10对应的PS0N#信号置为无效。以第一个开关电源10故障为例，此时，开关电源的信号时序如图6B所示。如果在η个时钟周期内检测到PG#信号有效，说明开关电源输出是正常的；对每个开关电源，CPLD芯片411会记录检从PS0N#信号有效到PG#信号有效之间的计数值，进而根据高频时钟412的时钟周期T，可以得到每个开关电源10从PS0N#信号有效到PG#信号有效所需要的时间间隔Tl。CPLD芯片411将每个开关电源10对应的时间间隔Tl同步给 CPLD 芯片 421。CPLD芯片411继续监控各个开关电源10的PG#信号，如果各个开关电源10的PG# 信号一直保持有效状态，说明各个开关电源10已经正常启动了。此时，各开关电源10的信号时序如图6C所示。如果CPLD芯片411监测到各个开关电源10的PG#信号有效一小段时间后又变成无效，说明开关电源10可能发生了过流保护，记录从PG#信号有效到PG#信号无效的时间间隔，记为T2。此时，各开关电源10的信号时序如图6D所示。在开关电源10发生过流的时候，需要尝试给各个开关电源10重新上电，为了保证重新上电时所有开关电源10都已经退出过流状态，在开关电源10未推出过流保护状态之前，CPLD芯片421保持各个开关电源10的PS0N#信号有效，以便于每个开关电源10都会进入打嗝模式。CPLD芯片411监测到PG#信号再次有效时，说明对应的开关电源10已经从过流状态退出了，此时，CPLD芯片421将开关电源10对应的PS0N#信号置为无效。此时， 各开关电源10的信号时序如图6E所示。当确认所有的开关电源10都已经退出过流状态后，CPLD芯片421重新控制各个开关电源10的PS0N#信号为有效，同时考虑各个开关电源10从PS0N#信号有效到PG#信号有效的时间间隔，即Tl，来控制将各个开关电源10的PS0N#信号置为有效的先后顺序，以保证各个开关电源10的PG#信号同时有效，这样就可以保证各个电源模块同时启动了。此时，各开关电源10的信号时序如图6F所示。本实施例的控制设备，有效解决了多电源系统中打嗝过流保护电源同步上电的问题，实现简单，可以快速的实现开关电源的同步上电。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。最后应说明的是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。
权利要求
1.一种控制电源同步上电的方法，其特征在于，包括电源状态监控模块监测多个并行供电且已经上电的开关电源的电源输出状态指示信号，以监控每个所述开关电源的工作状态；电源控制模块在所述电源状态监控模块监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效，然后根据每个开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的电源输出控制信号置为有效，以使所有开关电源的电源输出状态指示信号同时有效。
2.根据权利要求1所述的控制电源同步上电的方法，其特征在于，所述电源控制模块在所述电源状态监控模块监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效包括所述电源状态监控模块在监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源时，继续监测所述第一开关电源的电源输出状态指示信号， 并在监测到所述第一开关电源的电源输出状态指示信号重新由无效变为有效时，将所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息通告给所述电源控制模块，并在监测到其他开关电源的输出状态指示信号由有效变为无效再变回有效时，将其他开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息通告给所述电源控制模块；所述电源控制模块在接收到所述电源状态监控模块通告的所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息时，将所述第一开关电源的电源输出控制信号置为无效，并在接收到所述电源状态监控模块通告的其他开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息时，将其他开关电源的电源输出控制信号置为无效。
3.根据权利要求1所述的控制电源同步上电的方法，其特征在于，所述电源控制模块在所述电源状态监控模块监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效包括所述电源状态监控模块在监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源时，将所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第二状态变化信息通告给所述电源控制模块；所述电源控制模块在接收到所述电源状态监控模块通告的所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第二状态变化信息时，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效。
4.根据权利要求1或2或3所述的控制电源同步上电的方法，其特征在于，所述电源状态监控模块监测多个并行供电且已经上电的开关电源的电源输出状态指示信号，以监控每个所述开关电源的工作状态之前包括所述电源控制模块将每个所述开关电源的电源输出控制信号置为有效，并将标识每个所述开关电源已经上电的上电信息发送给所述电源状态监控模块；所述电源状态监控模块根据接收到的每个所述开关电源的上电信息，监测每个所述开关电源的电源输出状态指示信号，以获取每个所述开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，并将获取的每个所述开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔发送给所述电源控制模块。
5.根据权利要求4所述的控制电源同步上电的方法，其特征在于，所述电源控制模块将每个所述开关电源的电源输出控制信号置为有效，并将每个所述开关电源的上电信息发送给所述电源状态监控模块之前包括所述电源状态监控模块监测每个所述开关电源的存在指示信号，确定每个所述开关电源存在，并将标识每个所述开关电源存在的存在信息发送给所述电源控制模块。
6.根据权利要求4所述的控制电源同步上电的方法，其特征在于，所述电源状态监控模块根据接收到的每个所述开关电源的上电信息，监测每个所述开关电源的电源输出状态指示信号，以获取每个所述开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔包括所述电源状态监控模块在接收到的每个所述开关电源的上电信息时，为每个所述开关电源启动一计数器；所述电源状态监控模块在每个所述开关电源的电源输出状态指示信号变为有效时，关闭每个所述开关电源对应的计数器；所述电源状态监控模块根据每个所述开关电源对应的计数器的计数值，获取每个所述开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔。
7.根据权利要求6所述的控制电源同步上电的方法，其特征在于，所述电源状态监控模块在每个所述开关电源的电源输出状态指示信号变为有效时，关闭每个所述开关电源对应的计数器之前包括所述电源状态监控模块判断从接收到每个所述开关电源的上电信息开始，是否在预设监测时间内监测到每个所述开关电源的电源输出状态指示信号变为有效；如果判断结果为是，所述电源状态监控模块执行在每个所述开关电源的电源输出状态指示信号变为有效时，关闭每个所述开关电源对应的计数器的操作；如果判断结果为否，所述电源状态监控模块将电源输出状态指示信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源对应的计数器关闭，并将电源输出状态指示信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的电源输出状态指示信号的第三状态变化信息通告给所述电源控制模块，所述电源控制模块将电源输出状态指示信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的电源输出控制信号置为无效。
8.—种控制设备，其特征在于，包括电源状态监控模块，用于监测多个并行供电且已经上电的开关电源的电源输出状态指示信号，以监控每个所述开关电源的工作状态；电源控制模块，用于在所述电源状态监控模块监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效，然后根据每个开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的电源输出控制信号置为有效，以使所有开关电源的电源输出状态指示信号同时有效。
9.根据权利要求8所述的控制设备，其特征在于，所述电源状态监控模块具体用于在监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源时，继续监测所述第一开关电源的电源输出状态指示信号，并在监测到所述第一开关电源的电源输出状态指示信号重新由无效变为有效时，将所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息通告给所述电源控制模块，并在监测到其他开关电源的电源输出状态指示信号由有效变为无效再变回有效时，将其他开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息通告给所述电源控制模块；所述电源控制模块具体用于在接收到所述电源状态监控模块通告的所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息时，将所述第一开关电源的电源输出控制信号置为无效，并在接收到所述电源状态监控模块通告的其他开关电源的电源输出状态指示信号的第一状态变化信息时，将其他开关电源的电源输出控制信号置为无效。
10.根据权利要求8所述的控制设备，其特征在于，所述电源状态监控模块具体用于在监测到所述多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源时，将所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第二状态变化信息通告给所述电源控制模块；所述电源控制模块具体用于在接收到所述电源状态监控模块通告的所述第一开关电源的电源输出状态指示信号的第二状态变化信息时，直接将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效。
11.根据权利要求8或9或10所述的控制设备，其特征在于，所述电源控制模块还用于将每个所述开关电源的电源输出控制信号置为有效，并将标识每个所述开关电源已经上电的上电信息发送给所述电源状态监控模块；所述电源状态监控模块还用于根据接收到的每个所述开关电源的上电信息，监测每个所述开关电源的电源输出状态指示信号，以获取每个所述开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，并将获取的每个所述开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔发送给所述电源控制模块。
12.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于，所述电源状态监控模块还用于监测每个所述开关电源的存在指示信号，确定每个所述开关电源存在，并将标识每个所述开关电源存在的存在信息发送给所述电源控制模块。
13.根据权利要求11所述的控制设备，其特征在于，所述电源状态监控模块具体用于在接收到的每个所述开关电源的上电信息时，为每个所述开关电源启动一计数器，并在每个所述开关电源的电源输出状态指示信号变为有效时，关闭每个所述开关电源对应的计数器，然后根据每个所述开关电源对应的计数器的计数值，获取每个所述开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔。
14.根据权利要求13所述的控制设备，其特征在于，所述电源状态监控模块还用于判断从接收到每个所述开关电源的上电信息开始，是否在预设监测时间内监测到每个所述开关电源的电源输出状态指示信号变为有效，当判断结果为是时，执行在每个所述开关电源的电源输出状态指示信号变为有效时，关闭每个所述开关电源对应的计数器的操作；当判断结果为否时，将电源输出状态指示信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源对应的计数器关闭，并将电源输出状态指示信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的电源输出状态指示信号的第三状态变化信息通告给所述电源控制模块；所述电源控制模块还用于将电源输出状态指示信号未在预设监测时间内变为有效的开关电源的电源输出控制信号置为无效。
15.根据权利要求8或9或10或12或13或14所述的控制设备，其特征在于，所述电源状态监控模块由现场可编程门阵列FPGA或复杂可编程逻辑器件CPLD实现；和/或所述电源控制模块由FPGA或CPLD实现。
16.根据权利要求8或9或10所述的控制设备，其特征在于，还包括 电源模块，用于向所述电源状态监控模块和所述电源控制模块提供电源。
17.根据权利要求16所述的控制设备，其特征在于，所述电源模块为所述开关电源的待机电源。
全文摘要
本发明提供一种控制电源同步上电的方法及控制设备。其中方法包括电源状态监控模块监测多个开关电源的电源输出状态指示信号，以监控每个开关电源的工作状态；电源控制模块在多个开关电源中出现电源输出状态指示信号由有效变为无效的第一开关电源后，将所有开关电源的电源输出控制信号置为无效，然后根据每个开关电源从电源输出控制信号有效到电源输出状态指示信号有效的时间间隔，分别将每个开关电源的电源输出控制信号置为有效，以使所有开关电源的电源输出状态指示信号同时有效。本发明技术方案能够使各开关电源同时启动，解决了现有技术中使用多个开关电源供电时多个开关电源启动顺序不一致的问题。
文档编号H04L1/00GK102355126SQ20111028134
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者黄金思 申请人:北京星网锐捷网络技术有限公司