一种热拔插冗余pd供电装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及设备供电领域，更具体地，涉及一种热拔插冗余PD供电装置。其包括适配器，还包括PD电源模块、热拔插冗余控制电路、切换电路，PD电源模块用于与网络交换机连接，热拔插冗余控制电路通过热拔插接口与PD电源模块的电压输出端口连接，热拔插冗余控制电路还通过热拔插接口与切换电路连接，经切换电路与负载连接。适配器的电压输出端口与切换电路连接，切换电路与负载连接。本发明有效地利用了网络交换机中通信电源，起到了节能的效果。既能拓展用电设备的生存空间，又能充分利用网络通讯的清洁能源，既能够节约用电，为用户节省成本，又能满足客户产品的使用需求。
【专利说明】一种热拔插冗余PD供电装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及设备供电领域，更具体地，涉及一种热拔插冗余ro供电装置。
【背景技术】
[0002]视频采集盒/解码盒/编码盒等处理器设备一般都是采用外置AC-DC的适配器来供电，而适配器往往体积大，效率低，发热高，不易内置，使其耗电多，不节能。而处理器设备与交换机匹配时，交换机内-48V通信电源不失为一种清洁的可利用能源，用交换机内的电源为像视频采集盒这样的用电设备提供了一种供电方式。但是在实际的POE (Power OverEthernet,以太网供电)电源中，PSE(供电端设备，Power Sourcing Equipment)与F1D(受电端设备，Powered Device)要满足的最高标准IEEE802.3at，此标准下的最大H)输出功率是25.5W，而实际用电设备的功率大于此值时，就没有合适的H)电源与PSE电源匹配，鉴于最高标准，要满足设备用电要求，必定限制了 H)与PSE设计范围，这样大大的提高了应用成本，不符合用户的成本要求。
[0003]而现有PD电路模块下，当用电设备功率大于标准要求的25.5w时，单个H)电源会因功率不足而无法保证用电设备正常工作。
【发明内容】
[0004]本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种携带和安装方便，能够有效利用网络交换中通信电源，起到节能效果的热拔插冗余ro供电装置。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下:
一种热拔插冗余ro供电装置，包括适配器，还包括ro电源模块、热拔插冗余控制电路、切换电路，PD电源模块用于与网络交换机连接，热拔插冗余控制电路通过热拔插接口与ro电源模块的电压输出端口连接，热拔插冗余控制电路还通过热拔插接口分别与切换电路连接，适配器的电压输出端口与切换电路连接，切换电路与负载连接。
[0006]与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是:
(I)本发明在现有技术的ro电源模块上增加了热拔插冗余电路和切换电路，利用该热拔插冗余电路和现有的适配器共同为视频采集盒、编码盒、解码盒等处理器设备提供了灵活的供电方式，有效地利用了网络交换机中通信电源，起到了节能的效果。既能拓展用电设备的生存空间，又能充分利用网络通讯的清洁能源，即能够节约用电，为用户节省成本，又能满足客户产品的使用需求。
[0007](2)本发明的热拔插冗余电路是通过热拔插接口来连接负载和切换电路，便于携带，便于连接和安装，使用方便，易于推广。
[0008](3)本发明利用切换电路可以在主电源适配器和辅电源ro电源模块之间做自动的切换，使得各种处理器设备的供电方式更加灵活，方便操作。
【专利附图】
【附图说明】[0009]图1为本发明一种热拔插冗余ro供电装置具体实施例的架构图。
[0010]图2为本发明中热拔插冗余控制电路和切换电路的具体电路图。
[0011]图3为本发明中ro电源模块和热拔插冗余控制电路的架构图。
[0012]图4为本发明中ro电源模块具体实现电路图。
[0013]图5为本发明中ro电源模块具体实现电路图。
【具体实施方式】
[0014]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺
寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0015]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0016]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，可以说两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
[0017]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0018]实施例1
如图1所谓，为本发明一种热拔插冗余ro供电装置具体实施例的架构图。参见图1，本具体实施例一种热拔插冗余ro供电装置包括适配器1、PD电源模块2、热拔插冗余控制电路3、切换电路4，PD电源模块2用于与网络交换机连接，热拔插冗余控制电路3通过热拔插接口与ro电源模块I的电压输出端口连接，热拔插冗余控制电路3还通过热拔插接口与切换电路4连接适配器I的电压输出端口与切换电路4连接，切换电路4与负载5连接。
[0019]在本实施例中，热拔插冗余控制电路3和适配器I均通过切换电路4的切换来给负载5供电。
[0020]视频采集盒等用电设备一般采用AC-DC (交流转直流开关电源)供电，本发明提出了通过网络交换机内的通信电源为视频采集盒等设备供电，PD电源就是这样的电源，当AC-DC电源电压存在时，通过切换电路4，只能AC-DC电源电压供电，如果有网络交换机时，为了节能可以选择采用H)电源模块2供电，这样AC-DC主电源与辅电源H)电源可以利用切换电路4做自动的切换。这使得在实际应用当中，诸如采集盒/编码盒/解码盒等信号处理器用电设备，在其供电方式上采用更多的有效方法，使得其供电方式更加灵活，方便操作，一改传统的供电方式，在结合传统的供电方式基础上，为这些处理器设备新增了通过网络交换机的供电方式，具体工作过程为:
当适配器I供电时，网络交换机不需要提供供电；
当适配器I不工作时，经过切换电路4，网络交换机内的通信电源提供能量给ro电源模块2，ro电源模块2工作后输出电压促使切换电路4导通而使得ro电源模块2的输出电压能够加到用电设备即负载5上；
本方案为视频采集盒、编码盒、解码盒等处理器设备提供了灵活的供电方式，有效地利用了网络交换机中通信电源，起到了节能的效果。既能拓展用电设备的生存空间，又能充分利用网络通讯的清洁能源，即能够节约用电，为用户节省成本，又能满足客户产品的使用需求。而且本实施例中的热拔插冗余控制电路3带有热拔插接口，通过热拔插接口可以方便的连接到ro电源模块I和负载5，实现便携式的安装方式。
[0021 ] 在具体实施过程中，PD电源模块I和热拔插冗余控制电路3对应设置至少一个，至少一个热拔插冗余控制电路通过热拔插接口连接至切换电路。当用电设备的功率增大时，如增大到25.5W以上，可以通过多个ro电源模块I同时为负载5供电，如此使得带有冗余与热拔插功能的ro电源模块I也可以冗余工作，实现用电设备功率大于25.5w时的ro电源供电，满足大功率处理器的正常用电，保证了系统的稳定性。如图1所示，设置了两个ro电源模块I为负载5供电，对应地，热拔插冗余控制电路3也对应设置两个，两个ro电源模块I分别对应连接两个热拔插冗余控制电路3，两个热拔插冗余控制电路3分别连接到切换电路4中，
在具体实施过程中，热拔插冗余控制电路可以采用TPS2412芯片和N-MOS管实现，具体的电路图如图2所示:
N-MOS管M0S4的栅极、源极、漏极分别与TPS2412芯片U81的门极GATE、A端、C端连接，TPS2412芯片U81的BYP端通过一个电容C791连接至N-MOS管M0S4的源极，N-MOS管M0S4的源极通过热拔插接口连接至H)电源模块的电压输出端口(+12V1-P0E)，TPS2412芯片U81的VDD与C端并接在N-MOS管M0S4的漏极构成冗余电路并通过热拔插接口连接至切换电路。当TPS2412芯片U81的A端与C端之间的压降超过一定的电压如10毫伏时，TPS2412芯片U81的GATE输出高电平来驱动外部N-MOS管M0S4，使得H)电源模块2输出电压给负载5供电。同理，图2所述的另一个热拔插冗余电路包括了 TPS2412芯片U84和N-MOS管M0S5，其连接方式和上述相同，再次不再赘述。
[0022]在具体实施过程中，如图3所示，PD电源模块包括顺次连接的桥式整流电路Α、Η)功率等级检测电路B、PWM调制电路C、高频功率转换及变压器电路E、输出整流电路F，桥式整流电路A用于连接网络交换机，网络交换机电源经过桥式整流电路A后为PSE界面直流电压，该PSE界面直流电压连接至PWM调制电路C，输出整流电路F的输出端口作为电压输出端口连接至热拔插冗余电路3，输出整流电路F的输出端口还连接有输出信号负反馈电路D，输出信号负反馈电路D连接至PWM调制电路C，PWM调制电路C还连接有芯片供电电路。
[0023]当网络交换机电源经过该桥式整流电路A后为PSE界面直流电压，该直流电压信号通过一电阻反馈到控制IC，以得到POE侦测信号，此时PWM调制电路C开始工作，PSE界面直流电压被斩波，该能量经高频变压器传给次级端，传到次级的能量等级由ro功率检测电路B判定，以满足标准IEEE802.3at.。
[0024]如图4和5所示，为本发明H)电源模块和热拔插冗余控制电路的具体电路图。在本发明具体电路中，控制IC (U61)对PSE信号做鉴别，同时完成ro功率级判定，最后将PSE电压斩波成高频直流后把能量输出到次级。[0025]网络交换机电源电压经过桥式整流电路A后转换为高频斩波直流电压，该高频斩波直流电压加在高频功率转换及变压器电路E的初级绕组上，当高频功率开关导通时，力口载于初级绕组上的能量全部通过次级绕组传输到输出端给负载供电并给输出的电感电路F储能，此时次级端的输出整流电路F整流后给输出电感储能并提供负载能量。当高频功率管截止时，负载由输出电感电路F储能提供能量，同步续流管与输出电感组成闭合回路为负载提供能量，初级侧的高频斩波直流电压加在主MOS管两端。
[0026]具体实施时，可以将控制芯片U61的开关频率提高到245KHZ以上，PD电源模块I的高功率密度得到体现，作为最大可输出25W的ro电源，可以设计出小尺寸高功率密度的产品，便于携带，便于热拔插，节省使用空间。
[0027]在具体实施过程中，切换电路的具体电路如图2所示，所述切换电路包括功率肖特基整流器U57、P-MOS管、电阻R671、电阻694、电容743、电容772和电容773，适配器的电压输出端口(图2所示的VD12.0_DC-1N)连接功率肖特基整流器的第I端，功率肖特基整流器的第I端还分别连接电阻R671 —端和P-MOS管的栅极，电阻R671另一端接地，P-MOS管的漏极连接至功率肖特基整流器的第3端，功率肖特基整流器的第4端连接负载(图2所示的VD12.0_0)，P-MOS管的源极连接至热拔插冗余控制电路，电阻694和电熔C743串联后并联在P-MOS管的漏极和源极之间，电容C773并联在功率肖特基整流器的第I端和第3端之间，电容C772并联在P-MOS管的栅极和源极之间。
[0028]当主电源AC-DC的电压输出时，使得P-MOS管的G极(栅极)处于高电平而截至，与p-Mos之s极(源极)相连的辅电源ro电源模块之输出电压不能直接为视频采集盒等用电设备供电，而当主电源AC-DC的输出电压为低于11.6V时，P-MOS管的G极低于S级而使P-MOS导通，P-MOS管作为开关，栅源的阀值为-0.4V，当栅源的电压差为-0.4V就会使DS导通。这样ro电源与AC-DC电源输出电压实现自动切换。这一技术简洁而高性价比。
[0029]在具体实现时，功率肖特基整流器U57可以采用STPS640CB芯片。
[0030]相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种热拔插冗余ro供电装置，包括适配器，其特征在于，还包括ro电源模块、热拔插冗余控制电路、切换电路，PD电源模块用于与网络交换机连接，热拔插冗余控制电路通过热拔插接口与ro电源模块的电压输出端口连接，热拔插冗余控制电路还通过热拔插接口与切换电路连接，适配器的电压输出端口与切换电路连接，切换电路与负载连接。
2.根据权利要求1所述的热拔插冗余ro供电装置，其特征在于，所述热拔插冗余控制电路包括TPS2412芯片和N-MOS管，N-MOS管的栅极、源极、漏极分别与TPS2412芯片的门极、A端、C端连接，TPS2412芯片的BYP端通过一个电容连接至N-MOS管的源极，N-MOS管的源极通过热拔插接口连接至H)电源模块的电压输出端口，TPS2412的VDD与C端并接在N-MOS管的漏极构成冗余电路并通过热拔插接口连接至负载和切换电路。
3.根据权利要求1所述的热拔插冗余ro供电装置，其特征在于，所述切换电路包括功率肖特基整流器、P-MOS管、电阻R671、电阻694、电容743、电容772和电容773，适配器的电压输出端口连接功率肖特基整流器的第I端，功率肖特基整流器的第I端还分别连接电阻R671 一端和P-MOS管的栅极，电阻R671另一端接地，P-MOS管的漏极连接至功率肖特基整流器的第3端，功率肖特基整流器的第4端连接负载，P-MOS管的源极连接至热拔插冗余控制电路，电阻694和电熔C743串联后并联在P-MOS管的漏极和源极之间，电容C773并联在功率肖特基整流器的第I端和第3端之间，电容C772并联在P-MOS管的栅极和源极之间。
4.根据权利要求3所述的热拔插冗余H)供电装置，其特征在于，所述功率肖特基整流器为STPS640CB芯片。
5.根据权利要求1所述的热拔插冗余ro供电装置，其特征在于，所述ro电源模块和热拔插冗余控制电路对应设置至少一个，至少一个热拔插冗余控制电路通过热拔插接口连接至负载和切换电路。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热拔插冗余ro供电装置，其特征在于，所述ro电源模块包括顺次连接的桥式整流电路、PD功率等级检测电路、PWM调制电路、高频功率转换及变压器电路、输出整流电路，桥式整流电路用于连接网络交换机，网络交换机电源经过桥式整流电路后为PSE界面直流电压，该PSE界面直流电压连接至PWM调制电路，输出整流电路的输出端口作为电压输出端口连接至热拔插冗余电路，输出整流电路的输出端口还连接有输出信号负反馈电路，输出信号负反馈电路连接至PWM调制电路，PWM调制电路还连接有芯片供电电路。
【文档编号】H02J9/06GK103683482SQ201310743696
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月27日 优先权日:2013年12月27日
【发明者】帅孟奇 申请人:广东威创视讯科技股份有限公司