CN100353642C - 一种配电单板及供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电单板，包括用于检测输入电压的检测单元，用于检测故障的故障检测单元，用于确定配电单板是否在位的反馈端子，以及用于根据检测单元的输出信号开启或关断配电单板输出电源的缓启动单元；所述检测单元包括欠压检测部分，该欠压检测部分的第一输入端与参考电源连接，第二输入端与配电单板的输入电源和所述反馈端子电连接，由所述反馈端子向所述检测单元提供配电单板是否在位的反馈信号；当所述反馈端子提供配电单板不在位的反馈信号时，所述第二输入端的输入电压小于所述第一输入端的输入电压，使所述检测单元向所述缓启动单元输出关断信号，由所述缓启动单元关断配电单板的输出电源。本发明还同时公开一种供电系统。

Description

一种配电单板及供电系统
技术领域
本发明涉及电子或通信领域的供电技术，尤其涉及一种配电单板及供电系统。
背景技术
在通讯设备供电中，为了提高通讯设备的供电可靠性，一般采用双(多)电源输入供电方式来保障系统电源的可靠性，当一路电源失效后，另一路电源给系统提供电源。如何有效地检测电源失效，在输入电源过压、欠压后如何处理，以及如何在配电电路失效后更换单板而不影响系统电源的有效工作，都将直接影响通讯系统的供电可靠性。
参阅图1，供电系统为双直流电源输入，输入直流电源分别通过配电单板(配电单板是指设备电源的输入单板，一个配电单板对应一路输入电源。)和系统相连，两个配电单板的输出在系统电压母板上合路。输出检测信号检测配电单板输出的电源情况，当该配电单板的输出电源不正常时配电单板上报该位置单板的故障信号，系统通过监控上报相应的单板信息。如果单板出现故障，维护人员更换配电单板恢复系统的故障。
在现有的这种供电系统中存在以下不足：
1、在正常工作情况下拔掉工作的配电单板时，系统由另一个单板提供工作电压。由于拔掉的单板存在寄生电感，因此拔掉工作的单板容易引起电源母线打火。
2、在把更换的配电单板接好电源线时，需要先关掉该单板的开关，插好后才能通电，如果把开关先打开在接在单板上，由于插入单板的输出电压可能和系统电压母板的电压有一定的差值而引起打火，系统电压也会引起较大的冲击。
总之，现有供电系统中的配电单板不能在带电情况下进行插拔操作，即不能热插拔。
发明内容
本发明提供一种配电单板及供电系统，以解决现有技术中配电单板不能热插拔的问题。
本发明提供以下技术方案：
一种配电单板，包括用于检测输入电压的检测单元，用于检测故障的故障检测单元，用于确定配电单板是否在位的反馈端子，以及用于根据检测单元的输出信号开启或关断配电单板输出电源的缓启动单元；其中，所述检测单元包括欠压检测部分，该欠压检测部分的第一输入端与参考电源连接，第二输入端与配电单板的输入电源和所述反馈端子电连接，由反馈端子向检测单元提供配电单板是否在位的反馈信号；当所述反馈端子提供配电单板不在位的反馈信号时，所述第二输入端的输入电压小于所述第一输入端的输入电压，使所述检测单元向缓启动单元输出关断信号，由缓启动单元关断配电单板的输出电源。
一种供电系统，包括电压母板和配电单板，所述配电单板包括用于检测输入电压的检测单元，用于检测故障的故障检测单元，用于确定配电单板是否在位的反馈端子，以及用于根据检测单元的输出信号开启或关断配电单板输出电源的缓启动单元；其中，所述检测单元包括欠压检测部分，该欠压检测部分的第一输入端与参考电源连接，第二输入端与配电单板的输入电源和所述反馈端子电连接，由反馈端子向检测单元提供配电单板是否在位的反馈信号；当所述反馈端子提供配电单板不在位的反馈信号时，所述第二输入端的输入电压小于所述第一输入端的输入电压，使所述检测单元向缓启动单元输出关断信号，由缓启动单元关断配电单板的输出电源；该多个配电单板通过连接器固定在所述电压母板上，并由其中输出电压最大的配电单板为系统提供电压。
所述配电单板上的连接器为插针，电压母板上的连接器为插槽；所述反馈端子所在的插针短于配电单板上输出电源所在的插针，在将所述配电单板插入所述电压母板的插槽时使电源先于所述反馈端子接通，并在从电压母板的插槽拔出配电单板时使所述反馈端子先于电源断开。
在电压母板的插槽中，与配电单板的反馈端子和电源地配合的插槽短接。
采用本发明通过检测配电单板的在位信号来保证配电单板没有插入系统时无输出，并且在配电单板从系统拔出时先关断输出，因而配电单板插拔时不需要关电源，不会引起打火和电流冲击，也不会引起系统电压波动干扰系统电压。
附图说明
图1为现有技术中双电源输入系统配电的原理框图；
图2为本发明的多电源输入系统配电的原理框图；
图3为本发明中配电单板的端子和系统电压母板端子配合示意图；
图4为配电单板中检测单元和缓启动单元的电路原理图；
图5为故障检测单元的电路原理图。
具体实施方式
参阅图2所示，供电系统可以支持双配电直流输入和多电源输入。配电单板的电源地BNGD和系统电压母板的电源地BGND相连，直流-48V通过二极管隔离相连给系统提供直流电源。输出电压最大的单板作为工作单板给系统提供电压，其他单板作为热备份电源不输出电流。一旦工作单板电压出现跌落或无输出，由另一块输出电压最大的热备份单板作为工作单板给系统提供电压，保证系统的电源母线的连续供电。配电单板在正常的工作状态下，有一个导通的光耦隔离输出信号，在出现单板不在位、单板输入过压、单板输入欠压、单板无输出等故障时，报警输出点AMA和AMB为断开状态，系统通过检测光耦隔离输出的导通情况就可以知道配电单板是否出现异常，并通知维护工作人员及时排除故障。
配电单板包括滤波防护单元、辅助电源、检测单元、缓启动单元和故障检测单元。滤波防护单元具有过压吸收、过流保护、EMC滤波等功能，能够让系统电源工作在安全的工作环境。辅助电源由配电单板的输入母线电源驱动，为检测单元、缓启动单元和故障检测单元提供直流低电压和电压基准。检测单元用于检测配电单板的输入电源是否过压和欠压，并输出信号控制缓启动单元。在配电单板上具有一个用于确定配电单板是否在位的反馈端子，当配电单板插在电压母板上时反馈端子的在位信号ON指示配电单板在位，否则指示单板不在位。
在本发明中，由配电单板上的检测单元检测配电单板的在位信号ON，并在该在位信号ON指示配电单板不在位时产生关断信号，该关断信号控制缓启动单元关断配电单板的输出电压。
如图3所示，配电单板与电压母板通过连接器连接。配电单板上的连接器为插针，电压母板上的连接器为插槽。反馈端子所在的插针短于配电单板上输出电源所在的插针，在将配电单板插入电压母板的插槽时使电源先于所述反馈端子接通，并在从电压母板的插槽拔出配电单板时使反馈端子先于电源断开。
将带电的配电单板插入系统电压母板过程中电源先于反馈端子接通，在位信号ON悬空时(即配电单板不在位时)配电单板无输出。当配电单板在位时通过反馈端子把电源地BGND信号反馈回来，配电单板允许输出。经过缓启电路后，VOUT电压慢慢升到VSS电压，由于隔离二极管处于反相状态，配电单板在缓启过程无电流输出，因此带电的配电单板插入时不会有打火现象，也不会在新插入配电单板时出现电压波动现象。
在带电拔出配电单板的过程中，由于ON端子较短，先于BGND和-48VOUT断开，此时ON处于悬空状态，经过检测单元输出时延时缓启电路的MOS管迅速断开，二极管反相截止无电流输出，此时BGND和-48VOUT断开时不会因为寄生电感造成打火现象。
参阅图4所示，VSS和BGND为单板的直流母线。检测单元是单板控制的核心部分，由过压检测部分和欠压检测部分组成。电阻R1、R2、R3，比较器U1A和U1B组成通常的过压、欠压比较电路。过压预置点VTH＝2.5×(R1+R2+R3)/R1，欠压预置点VTH＝2.5×(R1+R2+R3)/R1。
电容C1，电阻R4、R5和MOS管Q1组成通用的缓启电路，在TOUT输出为悬空状态后经过一定的延时逐渐导通，最后完全开通MOS管。
配电单板在没有插入系统电压母板时，检测信号线ON为悬空状态，欠压比较器U1B输入为低电平，欠压比较器输出欠压状态，检测单元输出TOUT为低电平控制缓启单元关断。
当配电单板插入系统电压母板后，单板正电压BGND通过系统电压母板的插座通过ON反馈给ON信号，此时ON和BGND为等电位，通过R1、R2、R3分压后分别输入过压比较器U1A和欠压比较器U1B，在配电单板电压母线电压在正常输入时(VTL＜VON＜VTH)，过压比较器U1A和欠压比较器U1B输出为悬空状态，延时缓启电路开始工作。
当检测信号ON的电压为高电平时(VON＞VTH)，TOUT电压被拉低，Q1的VGS＝0，MOS管关断达到过压保护的目的。
当检测信号ON的电压为低电平时(VON＜VTL)，TOUT电压被U1B输出拉低，MOS管关断到达欠压关断的目的。
如图5所示，故障检测单元包括比较器U1C和光电耦合器O1，通过检测MOS管的开通电压来判断电压是否有输出。当MOS管关断时，VOUT为高电平，比较器U1C无输出(即输出状态为高阻状态)，光耦O1不导通，次级AMA和AMB不导通，经过上报后系统可以知道相应的配电单板故障。当MOS管导通后，VOUT和VSS等电位，比较器U1C输出低电平，O1初级导通，次级AMA和AMB导通，相应的配电单板故障上报为正常状态。系统通过有效的检测可以监控该单板的工作情况。
本发明在一路配电回路出现故障时系统供电不会中断，系统能及时有效地监控单板过压、欠压和无输出故障，在维护时，更换配电单板电源无需断电，新配电单板在插入系统前可以先通电，带电插拔配电单板时输出电压已经关断，不会因新插入的单板和系统的供电母线电压不同而引起打火现象。

Claims (8)

1、一种配电单板，包括用于检测输入电压的检测单元，用于检测故障的故障检测单元，用于确定配电单板是否在位的反馈端子，以及用于根据检测单元的输出信号开启或关断配电单板输出电源的缓启动单元；其特征在于，
所述检测单元包括欠压检测部分，该欠压检测部分的第一输入端与参考电源连接，第二输入端与配电单板的输入电源和所述反馈端子电连接，由所述反馈端子向所述检测单元提供配电单板是否在位的反馈信号；
当所述反馈端子提供配电单板不在位的反馈信号时，所述第二输入端的输入电压小于所述第一输入端的输入电压，使所述检测单元向所述缓启动单元输出关断信号，由所述缓启动单元关断配电单板的输出电源。
2、如权利要求1所述的配电单板，其特征在于，所述检测单元还包括过压检测部分，该过压检测部分的第一输入端与参考电源连接，第二输入端与配电单板的输入电源电连接，输出端与所述欠压检测部分的输出端连接；当过压检测部分的第二输入端的输入电压大于过压检测部分的第一输入端的输入电压时使检测单元向缓启动单元输出关断信号。
3、如权利要求1所述的配电单板，其特征在于，所述故障检测单元的检测输入端与配电单板的电源输出端连接，当所述缓启动单元关断输出时故障检测单元产生故障信号。
4、如权利要求3所述的配电单板，其特征在于，所述故障检测单元包括比较器和光电耦合器，该比较器第一输入端与配电单板的电源输出端电连接，第二输入端与参考电源连接，其输出端与光电耦合器的控制端连接；当配电单板的输出电源被关断时，所述比较器的第二输入端的输入电压大于所述比较器的第一输入端的输入电压，所述比较器输出信号控制所述光电耦合器产生故障信号。
5、如权利要求1至4任一项所述的配电单板，其特征在于，所述反馈端子为插针，该插针短于配电单板上输出电源的插针。
6、一种供电系统，包括电压母板，其特征在于，还包括多个如权利要求1所述的配电单板，该多个配电单板通过连接器固定在所述电压母板上，并由其中输出电压最大的配电单板为系统提供电压。
7、如权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述配电单板上的连接器为插针，电压母板上的连接器为插槽；所述反馈端子所在的插针短于配电单板上输出电源所在的插针，在将所述配电单板插入所述电压母板的插槽时使电源先于所述反馈端子接通，并在从电压母板的插槽拔出配电单板时使所述反馈端子先于电源断开。
8、如权利要求6或7所述的供电系统，其特征在于，在电压母板的插槽中，与配电单板的反馈端子和电源地配合的插槽短接。
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