专利名称：多电源系统和电源故障处理方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，涉及一种多电源系统和电源故障处理方法。
背景技术：
多电源系统广泛应用于大型机器设备中，现在的许多大型机器都采用模块化设计，根据不同的应用需求采用不同的模块化设备，当机器需要满负荷工作时多电源系统需要提供满负荷的功率，当机器只有部分模块设备处于工作状态时，多电源系统只需要提供能够满足其部分设备模块工作的功率。多电源系统通常采用负载控制器根据不同的负载功耗需求进行供电控制或根据电源能够提供的功率调整负载的功耗，现有技术中当电源发生故障无法正常供电时，负载控制器获知电源故障并对部分负载设备进行下电处理或发送信号启动其他电源供电需要一定的处理时间，通常在处理完成前负载功耗将全部转为由现有的正常电源供电，而正常电源由于本身的过流保护导致停止供电，从而导致整个系统停止工作，这种情况在多电源系统中是不希望看到的，因此需要一种有效的解决办法。为了更清楚地说明现有的多电源系统的缺陷，以双电源系统为例进行说明，图1 为现有双电源系统，如图1所示，若负载控制器判断获知负载高负荷工作时，向电源A和电源B发送控制信号，使电源A和电源B同时提供功率，若负载控制器判断获知负载只有部分模块处于工作状态时，向电源A或电源B中的某路电源发送控制信号使其提供功率即可满足要求。当设备满负荷工作即双电源同时工作时，其中某路电源发生故障，例如电源B发生故障后，在负载控制器还没有使部分负载模块下电之前，电源A将由于其本身的过流保护而停止工作，从而导致整个电源系统断电，使整台设备停止工作，图2为图1所示的双电源系统的故障处理时间，如图2所示，t/为电源A从发生故障达到过流保护的时间，t2' 为负载控制器获知电源A故障并对负载进行下电处理直到负载停止工作的处理时间，t/ < t2'，因此，现有的双电源系统无法实现部分电源故障后还能维持机器的部分模块正常工作。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷，本发明实施例提供一种多电源系统和电源故障处理方法。本发明实施例提供一种多电源系统，包括负载、负载控制器和至少两个电源，所述电源用于向所述负载供电，所述负载与所述负载控制器相连，所述系统还包括控制电路，每个电源都连接一个控制电路，所述控制电路用于若判断获知所连接的电源的电流过流时，向所述负载控制器发送第一控制信号，以供所述负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整所述负载的功耗或启动其余电源，使出现过流的电源能够正常工作。本发明实施例提供一种应用本发明提供的多电源系统进行电源故障处理的方法， 包括
所述控制电路若判断获知所连接的电源的电流过流时，向所述负载控制器发送第一控制信号，以供所述负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整所述负载的功耗或启动其余电源，使出现过流的电源能够正常工作。本发明实施例提供的多电源系统和电源故障处理方法，通过每个电源都连接一个控制电路，控制电路若判断获知所连接的电源的电流过流时，向负载控制器发送第一控制信号，以供负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整负载的功耗或电源的功率，避免使处于正常工作的电源不会由于其本身的过流保护而停止工作，从而保证机器设备或部分机器设备还能正常工作。
图1为现有双电源系统；图2为图1所示的双电源系统的故障处理时间；图3为本发明多电源系统实施例结构示意图；图4为本发明多电源系统另一实施例结构示意图；图5为本发明多电源系统实施例的电路结构示意图；图6为本发明提供的多电源系统实施例控制电路中迟滞比较器的工作过程示意图；图7为图5所示实施例中电源故障处理过程中电流随时间变化示意图；图8为图5所示实施例中电源故障处理过程中电压随时间变化示意图；图9为应用图5所示的多电源系统进行电源故障处理的流程图。
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做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。本发明针对现有技术中的多电源系统当电源发生故障无法正常供电时，负载控制器获知电源故障并调整负载功耗或启动其他电源供电需要一定的处理时间，通常在处理完成前负载功耗将全部转为由现有的正常电源供电，而正常电源由于本身的过流保护导致停止供电，从而导致整个系统停止工作等缺陷，提供一种解决方案即多电源系统和电源故障处理方法，通过每个电源都连接一个控制电路，控制电路若判断获知所连接的电源的电流过流时，向负载控制器发送第一控制信号，以供负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整负载的功耗或电源的功率，避免使处于正常工作的电源不会由于其本身的过流保护而停止工作，从而保证机器设备或部分机器设备还能正常工作。图3为本发明多电源系统实施例结构示意图，如图3所示，该系统包括负载1、 负载控制器2和三个电源分别为31、32和33用于向负载1供电，值得注意的是，图3所示的多电源系统是以三个电源为例，多电源系统至少包括两个电源，电源可以相同，也可以不同，但并不限于此。负载1与负载控制器2相连，所述系统还包括控制电路4，电源31、32 和33分别连接控制电路4，其中，负载控制器可以为中央处理器或数字信号处理器，但并不限于此。以多电源系统处于高负荷工作状态即电源31、32和33都处于工作状态，电源31 和电源32出现故障为例进行说明，与电源33连接的控制电路4若判断获知电源33提供的电流过流时，向负载控制器2及时发送第一控制信号，负载控制器2判断获知正常工作时多电源系统处于高负荷工作状态即电源31、32和33都处于工作状态，则对部分负载进行下电处理，调整负载1的功耗，从控制电路4判断获知电源33提供的电流过流，及时向负载控制器2发送第一控制信号，直到部分负载1受负载控制器2控制停止工作，这个过程在电源33 由于过流保护而停止工作之前完成，使出现过流的电源33不会由于其本身的过流保护而停止工作。以多电源系统处于部分负荷工作状态即根据负载的需要电源31和32处于工作状态，电源31出现故障为例进行说明，与电源32连接的控制电路4若判断获知电源32提供的电流过流时，向负载控制器2及时发送第一控制信号，负载控制器2判断获知正常工作时多电源系统处于部分负荷工作状态即电源31和32都处于工作状态，则启动电源33对负载 1供电，从控制电路4判断获知电源32提供的电流过流，及时向负载控制器2发送第一控制信号，直到电源33受负载控制器2控制开始供电，这个过程在电源32由于过流保护而停止工作之前完成，使出现过流的电源32不会由于其本身的过流保护而停止工作。负载控制器2在电源由于过流保护而停止工作之前调整负载1的功耗之后，控制电路4还用于若判断获知出现故障的电源恢复正常，所连接的电源的电流减小时，向负载控制器2发送第二控制信号，以供负载控制器2重新调整负载1的功耗。本实施例提供的多电源系统，通过每个电源都连接一个控制电路，控制电路若判断获知所连接的电源的电流过流时，向负载控制器发送第一控制信号，以供负载控制器在电源由于过流保护而停止工作之前调整负载的功耗或电源的功率，避免使处于正常工作的电源不会由于其本身的过流保护而停止工作，从而保证机器设备或部分机器设备还能正常工作。图4为本发明多电源系统另一实施例结构示意图，如图4所示，基于上述实施例，所述控制电路4包括RLC电路41、迟滞比较器42和复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device, CPLD)43，其中，RLC电路41连接于对应的电源和负载1之间，当电源提供的电流过流时，RLC电路41用于对负载1供电并延缓电流的增长，迟滞比较器42连接于RLC电路41和CPLD 43之间，迟滞比较器42用于监测RLC电路41上的电流， 并向CPLD43发送第一控制信号或第二控制信号，CPLD 43的输出端与负载控制器2相连， CPLD 43用于将第一控制信号或第二控制信号发送给负载控制器2。本实施例提供的多电源系统，通过控制电路中的RLC电路在电源提供的电流过流时，向负载供电并延缓电流的增长，迟滞比较器监测RLC电路上的电流，并通过CPLD向负载控制器发送第一控制信号，以供负载控制器在电源由于过流保护而停止工作之前调整负载的功耗或电源的功率，避免使处于正常工作的电源不会由于其本身的过流保护而停止工作，从而保证机器设备或部分机器设备还能正常工作。基于上述实施例，多电源系统中的每个电源都连接一个控制电路，控制电路包括 RLC电路、迟滞比较器和复杂可编程逻辑器件CPLD，为了更清楚的说明在多电源系统中若部分电源出现故障，如何通过电源所连接的控制电路在负载控制器减少负载功耗或开启其余电源供电之前，避免使处于正常工作的电源不会由于其本身的过流保护而停止工作，从而保证机器设备或部分机器设备还能正常工作，下面对控制电路中的RLC电路、迟滞比较器和复杂可编程逻辑器件CPLD进行具体分析，但是具体的电路图并不限于此。图5为本发明多电源系统实施例的电路结构示意图，如图5所示，该多电源系统以双电源系统为例进行说明，该系统包括电源A和电源B，假设负载设备高负荷工作时电流为Itl,需要双电源系统同时为负载供电，Itl = IA+IB，假设电源A和电源B—样，单电源的过流保护电流都为Imax，Ia < Ifflax < 10，Ib < Ifflax < Ιο，如果没有图5所示的与每个电源连接的控制电路部分，当电源B发生故障后，电源B的电流下降到小于电压比较器的低电平时， 电压比较器的输出由原来的高电平跳变到低电平，向负载控制器发送电源B发生故障的信号，因此，当电源B发生故障后，负载控制器不会立刻获知电源B发生故障，而电源A的电流会在负载控制器还未处理完成前，迅速达到过流保护点Imax，使电源A发生过流保护而停止工作，从而使这个双电源系统停止供电。图5所示的双电源系统中在电源A和电源B各连接一个控制电路，以电源A所连接的控制电路进行分析，电源B所连接的控制电路的具体工作过程参见电源Α，不再赘述。电源A所连接的控制电路包括RLC电路、迟滞比较器和复杂可编程逻辑器件CPLD，具体来说RLC电路包括二极管D1、电感L1和第一电阻R1相互串联于电源A和负载之间，第一电阻R1和负载之间通过电容C1与接地端相连，RLC电路具体的工作原理为当电源B发生故障后，原本由电源A及电源B共同提供的电流Itl将全部变为由电源A和电容C1来提供，
电源A的电流Ia将增大，电感L1为了延缓电流Ia的增长，会产生电动势^ililZ1，这将导致
dt
电感L1和第一电阻R1之间的电压U1增大即^Z1⑴= ^^) + ^1(，其中，电压U。为电源A
dt
的电压在二极管D1产生电压降后的电压，同时电容C1将放电产生电流Ic，电压U2减小，由于电感L1产生的电动势和电容C1放电使得Ia在达到Imax前将有一个相对比较长的时间过程，因此，根据具体的场景和应用情况，选择合适的电感、电容和电阻器件构成RLC电路才能保证在多电源系统中电源故障的情况下，由于RLC电路中电感对电流的阻碍以及电容的放电，正常的电源在达到过流保护而停止工作之前，负载控制器已经完成对负载功耗的调整或开启其余正常的电源为负载供电，以本实施例进行说明，当电源B发生故障后，根据获取的故障处理的最大时间，即迟滞比较器监测到RLC电路上的电压发生变化并向负载控制器发送第一控制信号的时间、负载控制器利用软件处理让所有负载下电的时间以及所有负载停止工作的处理时间之和，应用以下公式(1)- ),获取合适的电感、电容和电阻器件， 满足电路设计要求。I0 (t) = IA(t)+Ic(t)(1)
/,(O = C1^l(2)
cV ; 1 dt
嘛"。(,) + (3)U2 (t) = U1(^-UaU) ‘ R1 (4)
7
当双电源系统正常工作时，U1 (t) = U2(t)+Ux(t), Ux (t) = Ia (t) · R1,当电源B发生故障后，电压U1增大，电压U2降低，导致电压Ux将增大，在Ux增大的瞬间，通过迟滞比较器及时告知负载控制器断电负载的部分设备，同时保持负载另外部分设备正常供电，只要保证在负载控制器断电负载部分设备后使负载电流Itl减低之后，电源A的电流Ia < Imax，电容(^的电压U2 >Umin，Umin <UA，即可实现电源A不会发生过流保护而停止供电，从而使负载部分设备还能正常工作，其中，Umin为需要给负载提供的最小电压值，如果电压U2降到Umin 以下则不能为负载供电导致负载停止工作。当电源B发生故障后，电压U1增大，电压U2降低，导致电压Ux将增大，在Ux增大的瞬间，通过迟滞比较器及时告知负载控制器断电负载的部分设备具体为迟滞比较器包括 一比较器，比较器包括第一输入端Un和第二输入端Up,第一输入端Un接于电感L1和第一电阻R1之间，第二输入端Up接于第一电阻R1和电容C1之间，第二电阻&的一端接于所述比较器的输出端Ut/，第二电阻&的另一端接于第一电阻礼和电容C1之间，第三电阻民的一端接于电源A，第三电阻R3的另一端接于所述比较器的输出端U0'。迟滞比较器的工作原理具体为比较器输出端Ut/的输出电压根据第一输入端Un 和第二输入端Up电压值的比较输出对应的高电平Uoh或低电平U0L，第二输入端Up为门限电压包括上门限电压UT+和下门限电压UT_，根据经过第一电阻R1和第二电阻&的电流相等即
=，根据输出端U0'的输出电压为高电平或低电平Ua获取对应的υΡ，
K1kI
即对应地上门限电压UT+和下门限电压UT_，图6为本发明提供的多电源系统实施例控制电路中迟滞比较器的工作过程示意图，如图6所示，设从Un = 0, Up = UT+和U0' = Uoh开始， 当Un由零向正方向增加到接近Up = Ut+前，Uq' —直保持Uq' =Uqh不变。当Un增加到略大于Up = UT+，则U0'由Uoh下跳到Uol，同时使Up下跳到Up = UT_，Un再增加，U0'保持U0' =Uol不变。若减小Un,只要Un大于Up = UT_，则Un将始终保持U0' = Uol不变，只有当Un小于UP = UT_时，U/才由跳到^。因此，在本实施例中，第一输入端Un的输入相当于电压仏，第二输入端W的输入相当于电压U2,若电源B发生故障后，电压仏增大，电压队降低， 即迟滞比较器中Un增大，Up降低，将促使迟滞比较器的输出电平U/由原来的高电平^跳变为低电平U…通过这一电平跳跃，将因电源B故障导致电源A过流的第一控制信号发送给复杂可编程逻辑器件CPLD，通过CPLD及时告知负载控制器，负载控制器根据接收到的第一控制信号对部分负载进行下电处理，调整负载工作的功耗，避免使处于正常工作的电源A 不会由于其本身的过流保护而停止工作，从而保证部分负载还能正常工作。其中，对于双电源系统，这部分电路除了采用CPLD芯片外，也可以采用简单的逻辑门器件进行控制，若是更多路的电源系统，建议只采用CPLD芯片，否则将大量增加逻辑门器件。图7为图5所示实施例中电源故障处理过程中电流随时间变化示意图，如图7所示，横坐标为时间轴，纵坐标为电源A的电流，其中^为电源A的处理时间，是从电源B发生故障开始直到通过控制电路告知负载控制器使部分负载下电后，电源A在双电源正常工作时所提供的电流Ia到故障处理完后为部分负载供电的电流I/的时间，、为t2、t3、t4和 t5的时间累加，其中t2为负载控制器处理时间，t3为负载减少功耗处理时间，t4为电容C1 充电时间，t5为控制电路反应时间，图8为图5所示实施例中电源故障处理过程中电压随时间变化示意图，如图8所示，横坐标为时间轴，纵坐标为电压U2，t6为电容C1上电压U2下降到Umin时间，Umin为需要给负载提供的最小电压值，t7为电容C1上电压U2下降到最低点电压U' 2的时间(U' 2>Umin，满足给负载供电电压)t7 = trt4。在本实施例中，假设电源A的电压比较器输出P1，迟滞比较器输出P2，电源B的电压比较器输出P3，迟滞比较器输出P4.其逻辑关系如表1所示表 权利要求
1.一种多电源系统，包括负载、负载控制器和至少两个电源，所述电源用于向所述负载供电，所述负载与所述负载控制器相连，其特征在于，所述系统还包括控制电路，每个电源都连接一个控制电路，所述控制电路用于若判断获知所连接的电源的电流过流时，向所述负载控制器发送第一控制信号，以供所述负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整所述负载的功耗或启动其余电源，使出现过流的电源能够正常工作。
2.根据权利要求1所述的多电源系统，其特征在于，在所述负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整所述负载的功耗或启动其余电源之后，所述控制电路还用于若判断获知出现故障的电源恢复正常，所连接的电源的电流减小时，向所述负载控制器发送第二控制信号，以供所述负载控制器重新调整所述负载的功耗或关闭在电源故障时启动的其余电源。
3.根据权利要求2所述的多电源系统，其特征在于，所述控制电路包括RLC电路、迟滞比较器和复杂可编程逻辑器件CPLD，其中，所述RLC电路连接于所述电源和所述负载之间，所述RLC电路用于在所述电流过流时对所述负载供电并延缓所述电流的增长，所述迟滞比较器连接于所述RLC电路和所述CPLD之间，所述迟滞比较器用于监测所述RLC电路并在所述RLC电路的电流增大时向所述CPLD发送第一控制信号或在所述RLC 电路的电流减小时向所述CPLD发送第二控制信号，所述CPLD的输出端与所述负载控制器相连，所述CPLD用于将所述第一控制信号或第二控制信号发送给所述负载控制器。
4.根据权利要求3所述的多电源系统，其特征在于，所述RLC电路包括二极管、电感和第一电阻相互串联于所述电源和所述负载之间，所述第一电阻和所述负载之间通过电容与接地端相连。
5.根据权利要求4所述的多电源系统，其特征在于，所述迟滞比较器包括比较器、第二电阻和第三电阻，所述比较器包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端接于所述电感和所述第一电阻之间，所述第二输入端接于所述第一电阻和所述电容之间，所述第二电阻的一端接于所述比较器的输出端，所述第二电阻的另一端接于所述第一电阻和所述电容之间，所述第三电阻的一端接于所述电源，所述第三电阻的另一端接于所述比较器的输出端。
6.根据权利要求1或2所述的多电源系统，其特征在于，所述负载控制器包括中央处理器或数字信号处理器。
7.一种应用如权利要求1至6任一所述的多电源系统进行电源故障处理的方法，其特征在于，包括所述控制电路若判断获知所连接的电源的电流过流时，向所述负载控制器发送第一控制信号，以供所述负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整所述负载的功耗或启动其余电源，使出现过流的电源能够正常工作。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整所述负载的功耗或启动其余电源之后，所述控制电路若判断获知出现故障的电源恢复正常，所连接的电源的电流减小时，向所述负载控制器发送第二控制信号，以供所述负载控制器重新调整所述负载的功耗或关闭在电源故障时启动的其余电源。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制电路若判断获知所连接的电源的电流过流时，向所述负载控制器发送第一控制信号包括所述控制电路中的RLC电路在所述电流过流时对所述负载供电并延缓所述电流的增长，所述控制电路中的迟滞比较器监测所述RLC电路并在所述RLC电路的电流增大时向所述控制电路中的复杂可编程逻辑器件CPLD发送第一控制信号，所述CPLD将所述第一控制信号发送给所述负载控制器。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述控制电路若判断获知出现故障的电源恢复正常，所连接的电源的电流减小时，向所述负载控制器发送第二控制信号包括所述控制电路中的迟滞比较器监测所述控制电路中的RLC电路所提供的电流减小，并向所述控制电路中的复杂可编程逻辑器件CPLD发送第二控制信号，所述CPLD将所述第二控制信号发送给所述负载控制器。
全文摘要
本发明提供一种多电源系统和电源故障处理方法，其中系统包括负载、负载控制器和至少两个电源，每个电源都连接一个控制电路，控制电路用于若判断获知所连接的电源的电流过流时，向负载控制器发送第一控制信号，以供负载控制器在所述电源由于过流保护而停止工作之前调整负载的功耗或启动其余电源，使出现过流的电源能够正常工作。通过本发明提供的多电源系统和电源故障处理方法，实现了处于工作状态下的多电源系统中当由于部分电源发生故障后，通过及时的减少负载功耗或开启其余电源供电，避免使处于正常工作的电源不会由于其本身的过流保护而停止工作，从而保证机器设备或部分机器设备还能正常工作。
文档编号H02J9/06GK102237712SQ20111011563
公开日2011年11月9日 申请日期2011年5月5日 优先权日2011年5月5日
发明者蔡忠兴, 邓志吉 申请人:福建星网锐捷网络有限公司