一种基于网络级联交互技术提供备用电源的PDU设备的制作方法

本实用新型涉及智能电源分配单元，尤其是一种基于网络级联交互技术提供备用电源的PDU设备。

背景技术：

目前在大型数据库中心机房的供电设备中，智能型的PDU(Smart Power Distribution Unit，电源分配单元)的应用已经成为了主流，成为支撑云计算、大数据分析的基础硬件设备。相比于传统型的PDU设备，智能型的PDU设备实现了远程电源网络化管理和分布式控制，以及环境信息采集、分析、异常报警和门禁权限管理，为数据库机房的安全可靠提供了强有力的保障，集中体现了互联网和电力能源功能结合的功能。

PDU设备通常通过依次级联构成网络群组，首设备连接后台控制中心，然后依次级联后级联设备。但是，PDU设备在运行过程中难免会产生电源故障，一旦处在网络群组中的某台PDU设备出现电源故障，首先其挂载的机柜各类传感器会失去供电而无法工作，同时挂载的机柜电子门锁将同样失去供电无法开启。其次，后级联设备将无法通过它传输数据至首设备，从而首设备也无法转发其数据至后台控制中心，影响整个网络群组的正常工作。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于网络级联交互技术提供备用电源的PDU设备，该PDU设备通过两个网络接口与相邻级联设备相连，在固定电源失效状态下，可以利用相邻级联设备的电源作为备用电源继续正常工作。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于网络级联交互技术提供备用电源的PDU设备，该PDU设备级联在网络群组中，该PDU设备包括：固定电源、DC/DC电源模块、第一网络接口、第二网络接口、逻辑或门、开关切换使能模块、供电切换开关和供电输出端口；第一网络接口用于连接PDU设备的前级设备，第二网络接口用于连接PDU设备的后级设备，供电输出端口用于连接用电设备并进行供电；

第一网络接口和第二网络接口的电路结构相同，每个网络接口分别包括输入端和输出端，网络接口的输入端用于接收信号、输出端用于输出信号；固定电源的输出端连接DC/DC电源模块的输入端，DC/DC电源模块的输出端分别连接第一网络接口和第二网络接口的输出端；第一网络接口和第二网络接口的输入端分别连接逻辑或门的两个输入端；

开关切换使能模块的两个输入端分别连接固定电源的输出端以及逻辑或门的输出端，开关切换使能模块的输出端连接供电切换开关的使能端；供电切换开关为单刀双掷开关，供电切换开关的固定端连接供电输出端口、第一活动端连接固定电源的输出端、第二活动端连接逻辑或门的输出端，供电切换开关在使能端的作用下连接第一活动端或第二活动端。

其进一步的技术方案为，开关切换使能模块包括第一电阻、第二电阻和三极管，三极管的基极连接第一电阻，第一电阻的另一端作为开关切换使能模块的一个输入端连接固定电源的输出端，三极管的发射极接地，三极管的集电极连接第二电阻，第二电阻的另一端作为开关切换使能模块的另一个输入端连接逻辑或门的输出端，三极管与第二电阻的公共端作为开关切换使能模块的输出端连接供电切换开关的使能端。

其进一步的技术方案为，逻辑或门包括第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极作为逻辑或门的一个输入端连接第一网络接口的输入端，第二二极管的正极作为逻辑或门的另一个输入端连接第二网络接口的输入端，第一二极管的负极和第二二极管的负极相连并作为逻辑或门的输出端。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开了一种基于网络级联交互技术提供备用电源的PDU设备，其通过两个网络接口分别与网络群组中相邻的级联设备相连，网络接口不仅实现与前后级设备的网络信号连接，还实现向前后级设备的电源输出以及实现接收对前后级设备的电源输入；在PDU设备的固定电源失效时，供电切换开关迅速切换，使用前后级设备输出的电源作为该PDU设备的备用电源进行供电，保证该PDU设备的正常运行。

附图说明

图1是本申请公开的基于网络级联交互技术提供备用电源的PDU设备的结构示意图。

图2是本申请公开的PDU设备在网络群组中的级联示意图。

图3是PDU设备中的逻辑或门的电路图。

图4是PDU设备中的开关切换使能模块、供电切换开关和供电输出端口的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种基于网络级联交互技术提供备用电源的PDU设备，其结构示意图请参考图1。该PDU设备级联在网络群组中，网络群组中共包括N个级联的PDU设备，N≥2，每个PDU设备均采用本申请所公开的结构，以网络群组中的3个PDU设备依次级联为例，其级联示意图请参考图2。下面对本申请公开的PDU设备的结构和工作原理进行介绍。

请参考上述图1，本申请公开的PDU设备包括：固定电源、DC/DC电源模块、第一网络接口、第二网络接口、逻辑或门、开关切换使能模块、供电切换开关和供电输出端口。

PDU设备通过两个网络接口实现级联，其中，第一网络接口用于连接PDU设备的前级设备，第二网络接口用于连接PDU设备的后级设备。当该PDU设备为网络群组中的首设备时，其前级设备为后台控制中心、后级设备为后级联的PDU设备；当该PDU设备并不是首设备时，其前级设备和后级设备均为PDU设备。第一网络接口和第二网络接口的电路结构相同，每个网络接口分别包括输入端和输出端，网络接口的输入端用于接收信号、输出端用于输出信号。如图2所示，在与其他结构相同的PDU设备级联时，PDU设备的第一网络接口的输入端用于连接前级PDU设备的第二网络接口的输出端、第一网络接口的输出端用于连接前级PDU设备的第二网络接口的输入端，PDU设备的第二网络接口的输入端用于连接后级PDU设备的第一网络接口的输出端、第二网络接口的输出端用于连接后级PDU设备的第一网络接口的输入端。本申请中的第一网络接口和第二网络接口可以采用以太网网口实现，比如采用基于10BASE-T或100BASE-TX或1000Base-T标准的RJ45接口，RJ45接口的各引脚含义及连接方式是本领域常规应用，本申请对此不作赘述。

固定电源是该PDU设备固有的电源，其用于提供电压信号Vcc1，固定电源的输出端连接DC/DC电源模块的输入端，DC/DC电源模块的输出端分别连接第一网络接口和第二网络接口的输出端，DC/DC电源模块对固定电源提供的电压进行电压转换后，通过相应的网络接口的输出端输出给前级设备以及后级设备。

同样的，前级设备和后级设备也会向该PDU设备输入电压信号，则相应的网络接口的输入端也会接收到前级设备和后级设备输入的电压信号，比较特殊的，当前级设备为后台控制中心时，前级设备无输入。在PDU设备内部，第一网络接口和第二网络接口的输入端分别连接逻辑或门的两个输入端，逻辑或门对两个网络接口接收到的信号进行逻辑或处理后通过输出端输出，其输出的电压信号实际就是该PDU设备的备用电压信号Vcc2。本申请的逻辑或门采用肖特基二极管实现，请参考图3，逻辑或门包括第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1的正极作为逻辑或门的一个输入端连接第一网络接口的输入端，用于接收前级设备输入的信号Vin1(该Vin1可以无输入)，第二二极管D2的正极作为逻辑或门的另一个输入端连接第二网络接口的输入端，用于接收前级设备输入的信号Vin2，第一二极管D1的负极和第二二极管D2的负极相连并作为逻辑或门的输出端，输出备用电压信号Vcc2。当前后级设备都有电压信号输入时，逻辑或门对这两个电压信号进行逻辑或之后采用其中一个电压信号输出；当前级设备为后台控制中心没有电压信号输入时，逻辑或门进行逻辑或之后直接采用第二网络接口的输入端接收到的后级设备的电压信号输出。实际实现时，若考虑二极管元件的导通压降带来的功耗问题，也可以进一步等效采用MOSFET元件组成电路降低功耗。

开关切换使能模块的两个输入端分别连接固定电源的输出端以及逻辑或门的输出端，开关切换使能模块的输出端连接供电切换开关的使能端En。请参考图4，开关切换使能模块包括第一电阻R1、第二电阻R2和三极管V1，三极管的基极V1连接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端作为开关切换使能模块的一个输入端连接固定电源的输出端，固定电源提供的电压信号Vcc1从该输入端输入。三极管V1的发射极接地，三极管V1的集电极连接第二电阻R2，第二电阻R2的另一端作为开关切换使能模块的另一个输入端连接逻辑或门的输出端，逻辑或门的输出端输出的备用电压信号Vcc2从该输入端输入。三极管V1与第二电阻R2的公共端作为开关切换使能模块的输出端连接供电切换开关的使能端En。在PDU设备正常工作情况下，固定电源正常输出供给电压信号Vcc1，则三极管V1导通，三极管V1的集电极和发射极间低阻抗，开关切换使能模块的输出端输出低电平；反之，当固定电源发生故障时，三极管V1不导通，三极管V1的集电极和发射极间高阻抗，则开关切换使能模块的输出端输出高电平。

供电切换开关为单刀双掷开关，供电切换开关的固定端连接供电输出端口、第一活动端连接固定电源的输出端、第二活动端连接逻辑或门的输出端，供电切换开关在使能端的作用下连接第一活动端或第二活动端，使得供电切换开关在固定电源提供的电压信号Vcc1以及前后级设备提供的备用电压信号Vcc2之间实现切换。具体的，当使能端为低电平时，供电切换开关连接第一活动端；当使能端为高电平时，供电切换开关连接第二活动端。该PDU的工作情况如下：

在PDU设备正常工作情况下，固定电源正常输出供给电压信号Vcc1，则三极管V1导通，三极管V1的集电极和发射极间低阻抗，开关切换使能模块的输出端输出低电平，供电切换开关连接第一活动端，也即连接固定电源的输出端，则PDU设备的工作电压由固定电源提供，固定单元输出的电压信号Vcc1输出至供电输出端口，供电输出端口连接用电设备并进行供电。

当PDU设备的固定电源发生故障时，三极管V1不导通，三极管V1的集电极和发射极间高阻抗，则开关切换使能模块的输出端输出高电平，触发供电切换开关切换，供电切换开关连接第二活动端，也即连接逻辑或门的输出端，则此时PDU设备的工作电压由备用电压信号提供，逻辑或门从前后相邻设备中选择电压信号作为备用电压信号Vcc2输出至供电输出端口，供电输出端口连接用电设备并进行供电。在这种情况下，只要前级设备和后级设备中有一个电源是通的，逻辑或门就会输出一个可用的备用电压信号Vcc2供PDU设备使用。同时，本申请通过晶体管的集电极端电平的高低来实现供电切换开关的切换，切换时间短，保证电源持续输出。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。