专利名称：一种单板电源备份方法及单板电源备份系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种业务单板电源备份方法及其单板电源 备份系统。技术背景在通信领域，通信系统的不间断供电是通信系统正常、稳定运行的最基本保证，现有通信系统用的二次模块电源，其MTBF —般在1500Khours — 5000KHours之间。虽然该二次模块电源有较高的可靠性，但为了在出现意外 时，仍能保证供电的不间断，业界通常是在系统中设计一备份系统，对二次电 源进行备份，以在系统中的某个(些)模块电源失效时，保证系统的正常工作。 在现有技术中，对电源进行保护和备盼的常见方式有以下几种1) n+l集中供电方式该方式中，n+l ( n》1 )块相同的电源板同时并联 使用，为系统集中供电，系统功率〈电源板功率xn。当任意一块电源板失效 时，系统由其余n块电源板供电，业务不会受到任何影响。但集中供电的可靠 性低于分散供电。2) 单板级热备份该方式中，各单板直接引入48V电源，通过本板DC/DC 将48V转换为需要的低压，本板DC/DC做1+1热备份。3) 分散供电、集中热备份的方式该方式中，各单板直接引入48V电源， 通过本板DC/DC将48V转换为需要的低压；同时，系统提供一块备份电源板， 输出并引入各单板，与本板DC/DC—起为单板供电。当任意单板的DC/DC失 效的时候，都能够由备份电源板供电，业务不会受到任何影响。显然，这是方 式2的一种改良，将原来位于业务单板的备份电源全部集中起来，本质上还是1+1 备份。由于备份电源是与本板电源同时为业务单板供电，本质上是1+1备份，
因此备份电源的功率必须足以承担整个系统。其中第三种方式是较为先进的备份方式，图l是此种方式的供电结构图。 上述几种方案虽然能实现电源的备份，但却都存在如下的缺点1) 备份电源功率比较大，成本相对比较高，散热设计也很困难。2) 由于背板上的低压母线通过的电流较大，所以，很难解决背板上的低压母线压降大的问题，进而使得无法应用于低压、大电流系统。3) 备份电源平时也处于工作状态，负载较重，进而降低了本身的可靠性。 另外，现有n+l集中供电、集中热备份还存在如下缺点1) 由于电源板占用的板位过多，降低了业务单板的配置，影响了系统的 集成度。2) 集中供电方式的可靠性较低。3) 很难解决背板上的低压母线压降大的问题，无法应用于低压、大电流的系统。4) 备份电源平时处于工作状态使得负载较重，进而降低了本身的可靠性。 发明内容本发明的目的是提供一种能P争低备份电源功率、减小背板低压母线的电流、其中，本发明的单板电源备份方法采用分散式供电方式，先通过母线引入 电压给单板，再通过单板上的DC/DC将引入的电压转换为单板所需的工作电 压，同时设置一个备份DC/DC电源，与单板上的DC/DC电源并联，最后将其 输出引入各单板，其特征在于在单板电源正常工作时，将备份DC/DC电源回 路断开，当单板电源失效时，将备份DC/DC电源回路接通。所述的单板电源备份方法，还包括在每个单板上配置一个检测切换电路， 通过该电路控制备^f分电源回路的开闭，即单板正常工作时，该检测切换电路 使备份电源回路处于开路状态，当单板电源失效时，该检测切换电路接通备份
电源回路，为业务单板供电。所述的单板电源备份方法，还包括在单板上设置一个储能电阻，该储能电 阻一端接地，另一端连接负载，在电路切换过程中，为业务单板供电。所述的单板电源备4分方法，当业务单板的电源失效时，还包括一个向系统 上报电源失效信息的步骤。一种单板电源备份系统，包括高低压母线，与高低压母线相连的备份DC/DC电源和单板DC/DC电源，与单板DC/DC电源串联的隔离二极管D1，该二极管D1 的正极连接高电位，所述备份DC/DC电源与单板DC/DC电源并联，其特征在 于，还包括一个检测切换电路， 一端连接于单板DC/DC电源与隔离二极管D1 之间，另一端连接低压母线，单板正常工作时，该检测切换电路使电源备份板 处于开路状态，当单板电源失效时，该检测切换电路接通备^f分电源回路，为业 务单板供电。所述的检测切换电路，包括切换开关电路、采样检测电路，其中，所述的 切换开关电路一端连接于低压母线，另一端连接于二极管D1的负极，所述的 采样检测电路输入端连接于单板DC/DC电源与二极管D1之间，输出端连接于 切换开关电路的输入端。所述的切换开关电路包括相互并联连接的MOS管Q4、电阻R2和二极管D4， 所述MOS管Q4的漏极连接低压母线，门极接收检测采样电路输入的控制信号。所述的检测电路包括串联连接的电阻R12和R13，其中，R13的一端连接在 二极管D1的正极，另一端连接于一检测芯片的输入端，检测芯片的输出端连 接于MOS管Q4的门极，完成对单板DC/DC电源输出电压的4企测，并在输出电 压异常时输出驱动信号，开通开关电路。所述的单板电源备份系统，还包括一个緩启动电路，所述的緩启动电路连 接于低压母线和切换开关电^各之间，包括串联连接的电阻R6和R7，与R6并联 连接的电容C1， 二极管D3和MOS管Q3，其中，该MOS管Q3的漏极与MOS 管Q4的漏极相连。 所述的检测切换电路还包括一个储能电容C,该储能电容C一端连接负载， 另 一端接地，用来在切换过程中向负载供电。通过本发明的单板备份方法和单板备份系统，使得备份电源的功率配置灵 活,备份电源的功率下降，大量节约了成本，同时由于减少了备份电源的线路 压降，而且在正常工作时，备份电源基本处在轻载状态，温升较低，可靠性相 对提高。
图l是分散供电、集中热备份供电结构框图； 图2是本发明的电源冷备份系统供电结构图； 图3是本发明实施例的一个电路图。
具体实施方式
下面结合说明书附图来说明本发明的具体实施方式
。如图2所示，本发明设计了一种新型的单板电源备份系统，与现有技术中 的单板电源备份系统相同的部分是高低压母线，备份DC/DC电源，单板DC/DC 电源，二极管，该二极管正极连接系统的高电位，该母线用来提供系统正常工 作时的功率输入，该备份DC/DC电源与单板DC/DC电源并联，工作时与单 板上的DC/DC电源一样，用来将高低压母线输入的直流电压转变为单板需要 的直流电压，比如可能母线提供电压为48伏，而单板运行时需要的工作电压 为5伏，该DC/DC即可将该48伏电压转换为5伏的工作电压。本发明在上述的原备份系统基础上，增加了一个检测切换电路，该检测切 换电路保证在单板正常工作时断开备份DC/DC电源的回路，使得单板供电由 单板DC/DC电源完成，当单板DC/DC电源出现问题而不能正常供电时，由 电源备份板的DC/DC电源供电，保证单板正常工作。如图3所示，该检测切换电路包括切换开关电路，采样检测电路和緩启
动电路。该检测电路包括一个采样电路和一个检测芯片，该检测芯片可以有多种， 具有基准源的比较器在本发明中都可以采用，比如本实施例中使用的型号为MC33161的检测芯片，该采样电路包括串联连接的电阻R12和R13,其中R13 的一端连接在二极管Dl的正极，另一端连接于检测芯片的输入端，在本实施 例中是3脚，R12的另一端接地。检测芯片的输出端5脚连接在MOS管Q4 的门极，在电路工作时，先设置一个阈值，由采样电路对本板输出电压进行采 样，并送到检测芯片的3脚，当输出低于设定的阈值时，检测芯片的5脚由高 电平反转为低电平，完成检测，并输出切换信号，给开关电路，接通备份电源。该切换开关电路包括并连连接的MOS管Q4、 二极管Dl和电阻R2, 二极 管D4的负极接MOS管Q4的源极，MOS管Q4的漏极连接低压母线，门极接 收检测采样电路输入的控制信号。在Q4的门极，可以再连接一个限流电阻R3。 Q4的漏极连接检测芯片的5脚，即检测电路的输出端。还包括一个緩启动电路，该緩启动电路连接于低压母线和切换开关电路之 间，包括串联连接的电阻R6和R7,与R6并联连接的电容Cl ， 二极管D3和 MOS管Q3,其中，该MOS管Q3的漏极与MOS管Q4的漏极相连。该緩启 动电路控制MOS管D3緩慢打开，避免单板热插拔时打火。本发明中MOS管Q3和Q4可以都使用P沟道、低压降的MOS管，将门 才及接地即可。在本发明中，将MOS管Q3和Q4相对^f吏用，在不使用二极管的情况下， 达到了将备份电源和本板电源隔离的目的，这是关键点所在。为了保证单板能够无逢切换，在该单板上还设置一个储能电容C,该电容 C一端连接于二极管Dl的负极，另一端接地。在切换的过程中，由储能电容 C向单板供电。本发明的单板电源备份方法，采用分散式供电方式，通过母线引入电压给 单板，进而通过单板上的DC/DC将母线引入的电压转换为单板所需的低压，
同时设置一个备份电源板，将其输出引入各单板，在单板电源正常工作时，将 备份电源回路断开，当单板电源失效时，将备份电源置为闭路。本发明在每个单板上配置一个检测切换电路，单板正常工作时，该检测切 换电路使电源备份板处于开路状态，当单板电源失效时，该检测切换电路接通 备份电源回路，为业务单板供电。本发明还在单板上设置一个储能电阻，该储能电阻在电路切换时，为单板 供电。当业务单板的电源失效时，还包括一个向系统上报信息的步骤。将单板失 效的故障上报给系统，这样，可以尽快地争取时间来完成故障电源地修复工作， 避免备份电源使用时间过长，降低系统安全系数。通过本发明的单板电源备份系统和备份方法的应用，使得备份电源的功率 配置灵活、备份电源的功率下降，大量节约了成本，同时减少了^#电源的线 路压降，而且在正常工作时，备份电源基本处在轻载状态，温升较低，可靠性 相对提高。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该 以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1、一种单板电源备份方法，采用分散式供电方式，通过母线引入电压给单板，进而通过单板上的DC/DC将引入的电压转换为单板所需的工作电压，同时设置一个备份DC/DC电源，与单板上的DC/DC电源并联，其输出引入各单板，其特征在于在单板电源正常工作时，将备份DC/DC电源回路断开，当单板电源失效时，将备份DC/DC电源回路接通。
2、 如权利要求1所述的单板电源备份方法，其特征在于还包括在每个单板上 配置一个检测切换电路，通过该电路控制备份电源回路的开闭，单板正常 工作时，该检测切换电路使备份电源回路处于开路状态，当单板电源失效 时，该检测切换电路接通备份电源回路，为业务单板供电。
3、 如权利要求2所述的单板电源备份方法，其特征在于还包括在单板上设置 一个储能电阻，该储能电阻一端接地，另一端连接负载，在电路切换过程 中，为业务单4反供电。
4、 如权利要求l、 2或3任一项所述的单板电源备份方法，其特征在于当业务 单板的电源失效时，还包括一个向系统上报电源失效信息的步骤。
5、 一种单板电源备份系统，包括高低压母线，与高低压母线相连的备份DC/DC 电源和单板DC/DC电源，与单板DC/DC电源串联的隔离二极管D1,该二 极管D1的正极连接高电位，所述备份DC/DC电源与单板DC/DC电源并 联，其特征在于，还包括一个检测切换电路， 一端连接于单板DC/DC电源 与隔离二极管Dl之间，另一端连接低压母线，单板正常工作时，该检测 切换电路使电源备份板处于开路状态，当单板电源失效时，该检测切换电 路接通备份电源回路，为业务单板供电。
6、 如权利要求5所述的单板电源备份系统，其特征在于所述的检测切换电路 包括切换开关电路、采样4全测电路，所述的切换开关电路一端连接于低压母线，另一端连接于二极管Dl的负极，所述的采样检测电路输入端连接 于单板DC/DC电源与二极管Dl之间，输出端连接于切换开关电路的输入端。
7、 如权利要求6所述的单板电源备份系统，其特征在于所述的切换开关电路 包括相互并联连接的MOS管Q4、电阻R2和二极管D4，所述MOS管Q4 的漏极连接低压母线，门极接收检测采样电路输入的控制信号。
8、 如权利要求6所述的单板电源备份系统，其特征在于所述的检测电路包括 串联连接的电阻R12和R13,其中，R13的一端连接在二极管Dl的正极， 另一端连接于一检测芯片的输入端，检测芯片的输出端连接于MOS管Q4 的门极，完成对单板DC/DC电源输出电压的检测，并在输出电压异常时输 出驱动信号，开通开关电路。
9、 如权利要求7所述的单板电源备份系统，其特征在于还包括一个緩启动电 路，所述的緩启动电路连接于低压母线和切换开关电路之间，包括串联连 接的电阻R6和R7，与R6并联连接的电容C1， 二极管D3和MOS管Q3， 其中，该MOS管Q3的漏极与MOS管Q4的漏极相连。
10、 如权利要求5、 6、 7、 8或9任一项所述的单板电源备份系统，其特征在 于所述的检测切换电路还包括一个储能电容C，该储能电容C 一端连接负 载，另一端接地，用来在切换过程中向负载供电。
全文摘要
本发明涉及一种单板电源备份方法及其单板电源备份系统。其中，单板电源备份方法为先通过母线引入电压给单板；再通过单板上的DC/DC将引入的电压转换为所需的低压，同时设置一个备份电源，将其输出引入各单板，在单板电源正常工作时，将备份电源回路断开，当单板电源失效时，将备份电源回路置为闭路。单板电源备份系统，包括高低压母线，备份电源和DC/DC电源，与DC/DC电源串联的二极管D1，其特征在于，还包括一个检测切换电路，单板正常工作时，该检测切换电路使电源备份板处于开路状态，当单板电源失效时，该检测切换电路接通备份电源回路，为业务单板供电。通过本发明，备份电源的功率下降，大量节约了成本。
文档编号H02J9/06GK101159385SQ20071018147
公开日2008年4月9日 申请日期2002年8月2日 优先权日2002年8月2日
发明者杰 丁, 李瑞莲 申请人:华为技术有限公司