一种通信电源装置及系统的制作方法

本发明涉及通信电源技术领域，具体而言，涉及一种通信电源装置及系统。

背景技术：

目前基站使用的常规通信电源系统通常只配置了一组蓄电池组，蓄电池组由多节蓄电池串联组成，系统正常运行时，系统给负载供电的同时还给蓄电池组充电。系统的交流不断电，蓄电池组基本不放电，导致难以发现单节蓄电池的健康状况。如果存在单节蓄电池开路异常，会导致蓄电池组整体充电受影响，达不到满容量状态。若此时系统出现交流断电，蓄电池组内部断开，总输出端口电压急剧下降为0。系统部分蓄电池异常后，由于系统电压高，无法在线更换单节异常蓄电池，且系统部分蓄电池异常后，通常是整组进行更换，造成蓄电池利用率不高，形成资源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通信电源装置及系统，该通信电源装置采用多个电源模块并联的方式，提高通信电源系统供电的可靠性，提升运维工作效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种通信电源装置，包括输入模块和多个相互并联的电源模块，多个相互并联的电源模块的一端均与输入模块电连接，多个相互并联的电源模块的另一端均与负载电连接；每个电源模块用于在输入模块提供交流电压时，根据交流电压充电蓄能，并根据交流电压向负载提供工作电压；每个电源模块还用于在输入模块未提供交流电压时放电，并通过放电电压向负载提供工作电压。

第二方面，本发明实施例提供了一种通信电源系统，包括负载和通信电源装置，通信电源装置包括输入模块和多个相互并联的电源模块，多个相互并联的电源模块的一端均与输入模块电连接，多个相互并联的电源模块的另一端均与负载电连接；每个电源模块用于在输入模块提供交流电压时，根据交流电压充电蓄能，并根据交流电压向负载提供工作电压；每个电源模块还用于在输入模块未提供交流电压时放电，并通过放电电压向负载提供工作电压。

本发明实施例提供的通信电源装置及系统的有益效果是：在输入模块提供交流电压时，每个电源模块均会根据交流电压充电蓄能，还根据该交流电压向负载提供工作电压；在输入模块未提供交流电压时，由每个电源模块放电，通过放电电压向负载提供工作电压。可见，该通信电源装置采用多个电源模块并联的方式向负载提供工作电压，当多个电源模块中的部分电源模块出现故障时，还有其它的电源模块向负载提供工作电压，进而提高了通信电源系统供电的可靠性。且该通信电源模块支持在线更换，提升了系统运维工作效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术的通信电源系统的电路原理图；

图2为本发明实施例提供的通信电源系统的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种通信电源装置的结构框图；

图4为图3提供的通信电源装置的电源模块的结构示意图；

图5为图4提供的电源模块的电压变换单元的结构示意图；

图6为图3提供的通信电源装置的输入单元的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种通信电源装置的结构框图；

图8为本发明实施例提供的电源装置的电路原理图。

图标：1-通信电源系统；10-通信电源装置；11-电源模块；111-电压变换单元；112-蓄电池；113-ac-dc转换单元；114-第一dc-dc转换单元；115-第二dc-dc转换单元；116-第三dc-dc转换单元；117-二极管；12-输入模块；121-主路输入单元；122-旁路输入单元；123-交流监控单元；13-通讯单元；14-监测模块；141-电流采集单元；142-电压采集单元；15-馈线开关；16-输出分配模块；20-负载；30-交流电源；40-监视平台。

具体实施方式

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“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，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是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中的具体含义。

请参阅图1，为目前基站使用的常规通信电源系统，常规通信电源系统配置有多个相互并联的通信电源模块及一组蓄电池组，通信电源模块输出与蓄电池组并联，蓄电池组的正极接地，组成-48v直流电源系统。蓄电池组由24节2v蓄电池串联组成，系统交流供电时，通信电源模块给蓄电池组充电，同时给负载供电。

系统交流不断电，蓄电池组基本不放电，导致难以发现单节蓄电池的问题。如果存在单节蓄电池开路异常，会导致蓄电池组整体充电受影响，达不到满容量状态。若此时系统出现交流断电，蓄电池组内部断开，蓄电池组的总输出端口电压急剧降为0v，导致输出母线带载电压跌落问题。如果存在部分蓄电池异常，异常的蓄电池内部阻抗逐渐变小，造成蓄电池组中其他蓄电池过充电，加速其他蓄电池损坏。蓄电池组中部分蓄电池异常后，由于系统电压高，无法在线更换单节异常蓄电池，只能把蓄电池退出后进行操作。蓄电池组中部分蓄电池异常后，通常是整组进行更换，整组更换的同时把内部好的蓄电池一起淘汰掉，造成蓄电池利用率不高，形成资源的浪费，同时造成蓄电池组的整组寿命无法达到设计预期，无法把每节蓄电池都使用到寿命终止点。

针对以上方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在发明过程中对本发明做出的贡献。

基于上述研究，本发明实施例提供了一种通信电源装置及系统，该通信电源装置采用多个电源模块并联的方式向负载提供工作电压，当多个电源模块中的部分电源模块出现故障时，还有其它的电源模块向负载提供工作电压，进而提高了通信电源系统供电的可靠性。且该通信电源模块支持在线更换，提升了系统运维工作效益。下面，将结合附图对该内容进行详细介绍。

请参照图2，为本发明实施例提供的通信电源系统1的一种可实施的结构框图。该通信电源系统1包括负载20和通信电源装置10，通信电源装置10与负载20和交流电源30均电连接，通信电源装置10用于在交流电源30提供交流电压时充电蓄能，并根据该交流电压向负载20提供工作电压；通信电源装置10还用于在交流电源30未提供交流电压时放电，通过放电电压向负载20提供工作电压。

进一步地，请参照图3，为图2所示的通信电源装置10的一种可实施的结构框图。通信电源装置10包括输入模块12和多个相互并联的电源模块11，多个相互并联的电源模块11的一端均与输入模块12电连接，多个相互并联的电源模块11的另一端均与负载20电连接。

每个电源模块11用于在输入模块12提供交流电压时，根据交流电压充电蓄能，并根据交流电压向负载20提供工作电压；每个电源模块11还用于在输入模块12未提供交流电压时放电，并通过放电电压向负载20提供工作电压。

可以理解，输入模块12与交流电源30电连接，交流电源30通过输入模块12向电源模块11提供交流电压。其中，交流电压为220v。每个电源模块11向负载20提供-48v的工作电压。

请参照图4，为图3所示的单个电源模块11的一种可实施的结构框图。电源模块11包括电压变换单元111及蓄电池112，电压变换单元111的交流输入端io与所述输入模块12电连接，所述电压变换单元111的输出端out与所述负载20电连接，所述电压变换单元111还与所述蓄电池112电连接。

电压变换单元111用于在输入模块12提供交流电压时，将交流电压转换为直流电压，将直流电压转换为工作电压，并依据直流电压对蓄电池112充电；电压变换单元111还用于在输入模块12未提供交流电压时，将蓄电池112的放电电压转换为工作电压。

可以理解，在输入模块12提供交流电压时，每个电源模块11中的电压变换单元111都会将交流电压转换为直流电压，并将该直流电压转换为工作电压，为负载20提供工作所需的工作电压，同时还依据直流电压对蓄电池112充电。以便在输入模块12未提供交流电压时，蓄电池112作为通信电源系统1的电源，为负载20提供工作所需的工作电压，使得通信电源装置10不间断的为负载20提供工作电压。

其中，蓄电池112为12v蓄电池，即蓄电池112的放电电压为12v，蓄电池112可以是单节的12v蓄电池组成，也可以是多节蓄电池112串联组成。电压变换单元111的输出端的正极接地，使得其输出端out的工作电压为-48v。

请参照图5，为图4所示的电压变换单元111的一种可实施的结构框图。电压变换单元111包括ac-dc转换单元113、第一dc-dc转换单元114、第二dc-dc转换单元115及第三dc-dc转换单元116，ac-dc转换单元113通过交流输入端io与输入模块12电连接，ac-dc转换单元113还与第一dc-dc转换单元114和第二dc-dc转换单元115均电连接，蓄电池112与第二dc-dc转换单元115和第三dc-dc转换单元116均电连接，第一dc-dc转换单元114和第三dc-dc转换单元116均通过输出端out与负载20电连接。

ac-dc转换单元113用于在输入模块12提供交流电压时，将交流电压转换为直流电压，并将直流电压传输至第一dc-dc转换单元114和第二dc-dc转换单元115；第一dc-dc转换单元114用于将直流电压转换为工作电压；第二dc-dc转换单元115用于将直流电压转换为充电电压，并将充电电压传输至蓄电池112，以便对蓄电池112充电；第三dc-dc转换单元116用于在输入模块12未提供交流电压时，将蓄电池112的放电电压转换为工作电压。

可以理解，在输入模块12提供交流电压时，交流电压由ac-dc转换单元113转换为直流电压，ac-dc转换单元113将直流电压同时传输至第一dc-dc转换单元114和第二dc-dc转换单元115；直流电压由第一dc-dc转换单元114转换为工作电压，并通过输出端out传输至负载20；而传输至第二dc-dc转换单元115的直流电压，则被第二dc-dc转换单元115转换为充电电压并传输至蓄电池112，以便对蓄电池112充电。在输入模块12未提供交流电压时，蓄电池112作为通信电源系统1的电源，蓄电池112放电得到放电电压，放电电压由第三dc-dc转换单元116转换为工作电压，并通过输出端out传输至负载20。

其中，第一dc-dc转换单元114和第二dc-dc转换单元115对直流电压进行升压或降压操作，第三dc-dc转换单元116对放电电压进行升压操作。例如，若ac-dc转换单元113将220v的交流电压转换为24v的直流电压，第一dc-dc转换单元114对24v的直流电压进行升压操作，得到48v的电压，由于输出端的正极接地，48v的电压将变为-48v的工作电压；第二dc-dc转换单元115对24v的直流电压进行降压操作，得到12v的充电电压并传输至蓄电池112，以便对蓄电池112充电。在输入模块12未提供交流电压时，蓄电池112作为通信电源系统1的电源，蓄电池112放电得到12v的放电电压，第三dc-dc转换单元116对12v的放电电压进行升压操作，得到48v的电压，由于输出端的正极接地，48v的电压将变为-48v的工作电压。当然ac-dc转换单元113还可以将交流电压转换为其它电压值的直流电压，第一dc-dc转换单元114和第二dc-dc转换单元115根据直流电压的具体电压值进行配置，即根据实际直流电压的具体电压值配置为升压转换单元还是降压转换单元，在此并不作限定。

进一步地，电压变换单元111还包括二极管117，第三dc-dc转换单元116通过二极管117与输出端out电连接。

可以理解，二极管117的阳极与第三dc-dc转换单元116电连接，二极管117的阴极与输出端out电连接。二极管117用于防止负载20的工作电压因故障升高而产生倒流现象，对第三dc-dc转换单元116造成损坏。

请参照图6，为图3所示的输入单元的一种可实施的结构框图。输入模块12包括主路输入单元121、旁路输入单元122和交流监控单元123，主路输入单元121和旁路输入单元122均与电源模块11和交流监控单元123电连接。交流监控单元123用于控制主路输入单元121或旁路输入单元122向电源模块11提供交流电压。

可以理解，交流监控单元123获取主路输入单元121的电压信息和旁路输入单元122的电压信息，若主路输入单元121的电压信息和旁路输入单元122的电压信息均不低于交流监控单元123中的预设值，交流监控单元123则判定主路输入单元121和旁路输入单元122均处于正常工作状态，交流监控单元123会控制主路输入单元121向电源模块11提供交流电压。若主路输入单元121的电压信息低于预设值，旁路输入单元122的电压信息不低于预设值，交流监控单元123则判断主动输入单元处于异常状态，旁路输入单元122处于正常工作状态，交流监控单元123会控制旁路输入单元122向电源模块11提供交流电压。即通信电源系统1通过主路输入单元121和旁路输入单元122向电源模块11提供交流电压，当主路输入单元121和旁路输入单元122均处于正常工作状态时，交流监控单元123控制主路输入单元121向电源模块11提供交流电压；当主路输入单元121出现异常时交流监控单元123则切换至旁路输入单元122，由旁路输入单元122向电源模块11提供交流电压，当主路输入单元121恢复正常时，监控单元恢复为由主路输入单元121向电源模块11提供交流电压。

其中，主路输入单元121和旁路输入单元122均包括开关，该开关均与交流监控单元123和交流电源30电连接。在交流监控单元123控制主路输入单元121向电源模块11提供交流电压时，交流监控单元123控制主路输入单元121的开关处于闭合状态，控制旁路输入单元122的开关处于断开状态，进而实现通过主路输入单元121将交流电压提供至电源模块11。在交流监控单元123控制旁路输入单元122向电源模块11提供交流电压时，交流监控单元123控制主路输入单元121的开关处于断开状态，控制旁路输入单元122的开关处于闭合状态，进而实现通过旁路输入单元122将交流电压提供至电源模块11。

交流监控单元123包括控制器和采样电阻，主路输入单元121和旁路输入单元122均设置有采样电阻，采样电阻均与控制器电连接，控制器还与主路输入单元121的开关和旁路输入单元122的开关均电连接。采样电阻用于采集主路输入单元121的电压信息和旁路输入单元122的电压信息，并将主路输入单元121的电压信息和旁路输入单元122的电压信息传输至控制器。控制器根据主路输入单元121的电压信息和旁路输入单元122的电压信息与预设值进行比较，控制器根据比较结果控制主路输入单元121的开关和旁路输入单元122的开关闭合或断开。

在本实施例中，控制器为一种具有数据处理功能的处理芯片，可以为单片机，也可以为plc芯片，在此并不作限定。

进一步地，交流监控单元123通过通讯单元13与监视平台40电连接。交流监控单元123还用于通过通讯单元13向监视平台40发送交流工作信息。可以理解，交流监控单元123的控制器通过通讯单元13与监视平台40电连接，交流监控单元123向监视平台40提供交流工作信息，以便监视平台40根据交流工作信息记录输入模块12的运维数据，便于工作人员查看分析。其中，交流工作信息包括主路输入单元121的电压信息、旁路输入单元122的电压信息、主路输入单元121和旁路输入单元122的运行信息；通讯单元13可以采用can通讯单元13；监视平台40可以为计算机。

进一步地，如图7所示，为本发明实施例提供的通信电源装置10的另一种可实施的结构框图，图7所示的通信电源装置10与图3所示的通信电源装置10的区别在于，图7所示的通信电源装置10还包括监测模块14，监测模块14与每个电源模块11均电连接。

在本实施例中，监测模块14用于采集每个电源装置的电压信息和电流信息，并根据电压信息和电流信息得到每个电源装置的健康信息。

可以理解，监测模块14与每个电源模块11的蓄电池112电连接，用于采集每个蓄电池112的电压信息和电流信息，监测模块14根据每个蓄电池112的电压信息和电流信息得到每个蓄电池112的健康信息。其中，健康信息包括蓄电池112的工作状态信息及容量信息。

进一步地，在本实施例中，监测模块14包括电流采集单元、电压采集单元和处理单元，处理单元与电流采集单元和电压采集单元均电连接，电流采集单元和电压采集单元均与每个电源模块11电连接。

电流采集单元用于采集每个电源模块11的电流信息，并将电流信息发送至处理单元；电压采集单元用于采集每个电源模块11的电压信息，并将电压信息发送至处理单元；处理单元用于根据电流信息和电压信息计算到每个电源模块11的健康信息。

可以理解，电流采集单元串联在蓄电池112与第三dc-dc转换单元116之间，电压采集单元并联在蓄电池112两端。电流采集单元采集蓄电池112的电流信息，并将蓄电池112的电流信息发送至处理单元；电压采集单元采集蓄电池112的电压信息，即蓄电池112放电电压的电压信息，并将蓄电池112的电压信息发送至处理单元；处理单元根据蓄电池112的电流信息和电压信息可以得到蓄电池112的工作状态信息及容量信息(即健康信息)。

其中，电流采集单元可以采用霍尔传感器，具体可以采用型号为sz1t-dc100a的霍尔传感器；电压采集单元可以采用采样电阻。处理单元包括具有数据处理功能的处理芯片，可以为单片机，也可以为plc芯片，在此并不作限定。

进一步地，在本实施例中，处理单元通过通讯单元13与监视平台40电连接。处理单元还用于通过通讯单元13向监视平台40发送电流信息、电压信息和健康信息。可以理解，监视平台40还根据蓄电池112的电流信息、电压信息和健康信息记录电源模块11的运维数据，方便用户进行查看和管理。

进一步地，如图8所示，为本发明实施例提供的通信电源装置10的一种可实施的电路原理图。每个电压变换单元111的输出端均通过馈线开关15给负载20供电。

进一步地，在本实施例中，监测模块14的电流采集单元141还串联在馈线开关15与负载20之间，电流采集单元141还采集通信电源装置10的输出电流信息，并将通信电源装置10的输出电流信息发送至处理单元；监测模块14的电压采集单元142还并联在馈线开关15的输出端，电压采集单元142还采集通信电源装置10的输出电压信息，并将通信电源装置10的输出电压信息发送至处理单元；处理单元则还通过通讯单元13将通信电源装置10的输出电流信息和通信电源装置10的输出电压信息发送至监视平台40，以便监视平台40根据通信电源装置10的输出电流信息和通信电源装置10的输出电压信息得到通信电源装置10的总输出的运维数据。

进一步地，在本实施例中，通信电源装置10还包括输出分配模块16，输出分配模块16通过馈线开关15与每个电源模块11的输出端电连接。输出分配模块16用于将电源模块11提供的工作电压分配至对应的负载20。

可以理解，输出分配模块16包括多个输出开关，输出开关的数量与负载20的数量一致，每个负载20分别与多个输出开关的一端一一对应电连接，多个输出开关的另一端均与馈线开关15电连接。用户可以根据输出开关控制是否向与该输出开关电连接的负载20提供工作电压。

综上所述，通信电源系统通过交流监控单元控制主路输入单元或旁路输入单元通过交流输入端向每个电源模块提供交流电压，电源模块的电压变换单元在有交流电压提供时，将交流电压转换为直流电压，将直流电压转换为工作电压，并通过输出端输出至负载，还根据该直流电压对蓄电池充电；在无交流电压提供时，蓄电池作为通信电源系统的电源进行放电，得到放电电压，电压变换单元将放电电压转换为工作电压，并通过输出端传输至负载。可见，通信电源系统由多个相互并联的电源模块向负载提供工作电压，在通信电源装置中的一个电源模块出现故障时，可以由其它的电源模块为负载提供工作电压，提高了通信电源系统供电的可靠性。同时还根据监测模块可以实时监控每个蓄电池的健康状态，能够对每个蓄电池实现单独管理，在有交流电压提供的情况下，也能监测到蓄电池的异常问题，做到提前预警单个蓄电池的健康状态。由于蓄电池与交流输入端和输电端并无之间的电气连接，可以实现蓄电池的在线更换，提升运维工作效益。还能保证每只蓄电池都可以使用到寿命终止点，提高蓄电池的利用率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。