CN102323852B - 一种模块化电源及其状态及功率检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模块化电源及其状态及功率检测装置和方法，模块化电源包括电源、用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块以及用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块。由于在模块化电源中增加了标识电源功率的电源功率标识模块，可与现有的模块化电源兼容，且简单易行，不需要复杂的涉及，在实现电源功率标识的同时，大大节约了成本。

Description

一种模块化电源及其状态及功率检测装置和方法

技术领域

本发明涉及机架式通信设备领域，尤其涉及一种模块化电源及其状态及功率检测装置和方法。

背景技术

在机架式通信设备上，一般需要2个以上的电源模块为系统供电，如供电备份方案通常有1+1、2+1或N+1等几种形式。随着技术的进步，电源的功率不断提高，原来N+1的电源方案可能变为2+1甚至1+1的方式，从而减小系统电源上的成本。

在实际应用中，每个电源模块的功率几百瓦甚至上千瓦不等，多种多样。一种电源可能用于不同的机架式的设备上，同样一个机架式的设备上也可以使用不同型号的电源。因此，主控设备有必要知道电源的功率标识以及电源的状态。

目前，通信用模块化电源有单独的状态信号，状态信号利用高电平或低电平表示电源当前状态，如状态信号低电平表示电源当前状态正常，高电平表示状态异常。

现有结构的电源状态及功率检查装置包括模块化电源和检测模块；模块化电源具有输出状态信号的输出端，模块化电源状态信号输出端通过信号线与检测模块；检测模块识别状态信号的高低电平，判断电源是否正常。

目前，有的电源提供I2C接口和地址配置管脚，用于读取存储在电源上E²PROM里的信息。这种方式的容量大，可以读取的信息多。但对设备来说，最关心的还是电源状态是否正常，电源功率是多少，能否满足系统的供电需求。

对于模块化电源的电源功率信息有的模块化电源不提供，有的则通过将功率参数烧写到E²PROM中，检测模块通过I2C等串行总线读取，还必须在模块电源的连接器接插件上提供地址编码信息，以满足I2C访问的要求。采用E²PROM的缺点也是很明显的，由于这种方法增加了烧写E²PROM的工序、占用接插件信号针等问题。另外，E²PROM一般支持3.3V以下电压，电源模块上还必须提供E²PROM的电源供电电路，增加成本。

发明内容

本发明提供了一种模块化电源及其状态及功率检测装置和方法，在节约成本的前提下，完成模块化电源的状态检测及电源功率识别。

本发明采取的技术手段如下：

一种模块化电源，包括电源以及用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块，以及用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块。

进一步，模块化电源还包括有信号转化模块，所述信号转化模块用于将所述状态信号与功率信号转化为表示电源状态及功率的复合信号。

进一步，所述电源功率标识模块为振荡电路，所述功率信号为振荡电路输出的频率信号，不同频率的所述振荡电路的频率信号标识不同功率的电源。

进一步，所述信号转化模块包括栅极与电源状态信号输出端连接、源极处于低电位、漏极与所述振荡电路输出端连接并接高电位的NMOS晶体管Q1，以及栅极与所述振荡电路输出端连接、源极处于低电位、漏极作为信号转化模块复合信号输出端的NMOS晶体管Q2。

本发明还提供了一种模块化电源状态及功率检测装置，包括模块化电源和检测模块，所述模块化电源包括电源、用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块以及用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块；

所述检测模块包括用于对所述模块化电源输出信号进行电源状态检测的电源状态检测单元及进行功率识别的电源功率识别单元。

进一步，所述模块化电源还包括有信号转化模块，所述信号转化模块用于将所述状态信号与功率信号转化输出为表示电源状态及功率的复合信号；所述检测模块包括用于接收复合信号并将所述复合信号分解为电源状态信号和功率信号的信号分解单元，所述信号分解单元分别与所述电源状态检测单元及电源功率识别单元连接。

进一步，所述电源功率标识模块为振荡电路，所述功率信号为振荡电路输出的频率信号，不同频率的所述振荡电路的频率信号标识不同功率的电源；所述电源功率识别单元用于根据不同频率信号确定电源的功率。

进一步，所述信号转化模块包括栅极与电源状态信号模块连接、源极处于低电位、漏极与所述振荡电路输出端连接并接高电位的NMOS晶体管Q1，以及栅极与所述振荡电路输出端连接、源极处于低电位、漏极作为信号转化模块输出端的NMOS晶体管Q2；

所述信号分解单元为边沿检测单元；所述电源功率识别单元包括本地时钟单元、计数单元及功率识别单元；所述电源状态检测单元包括状态检测单元及告警单元；其中，

所述本地时钟单元与计数单元连接，用于向计数单元提供时钟信号；边沿检测单元与所述Q2的漏极和计数单元连接，用于接收由Q2漏极输出的复合信号并向电源状态检测单元输出所述复合信号，且在检测到上升沿时控制计数单元启动，在检测到下降沿时控制计数单元停止；所述计数单元与所述功率识别单元连接，用于向所述功率识别单元提供计数结果；所述功率识别单元用于根据计数结果计算振荡频率并对应得到电源功率；所述电源状态检测单元与所述边沿检测单元连接，所述状态检测单元用于判断复合信号是否为高电平信号或脉冲信号，并向所述告警单元发送判断结果；所述告警单元用于根据所述判断结果在复合信号持续高电平时发出告警通知信息。

本发明还提供了一种电源状态及功率识别方法，包括：输出表示电源状态的状态信号和表示电源功率的功率信号的信号输出步骤；对所述电源状态信号进行电源状态检测和对功率信号进行功率识别的步骤。

进一步，所述信号输出步骤还包括将状态信号和功率信号转化为表示电源状态和电源功率的复合信号的转化步骤；在所述电源状态信号进行电源状态检测和对功率信号进行功率识别的步骤之前还包括有将所述复合信号分解为电源状态信号和功率信号的步骤。

进一步，为所述输出表示电源状态的状态信号和表示电源功率的功率信号分别设置了电源状态信号模块和振荡电路；所述功率信号为振荡电路输出的频率信号，不同频率的所述振荡电路的频率信号标识不同功率的电源；所述电源功率根据不同频率信号确定电源的功率。

进一步，为所述信号转化为复合信号步骤设置了由栅极与电源状态信号模块连接、源极处于低电位、漏极与所述振荡电路输出端连接并接高电位的NMOS晶体管Q1，以及栅极与所述振荡电路输出端连接、源极处于低电位、漏极作为复合信号输出端的NMOS晶体管Q2的电路；为所述将所述复合信号分解为电源状态信号和功率信号的步骤设置了边沿检测单元；为对所述电源状态信号进行电源状态检测和对功率信号进行功率识别的步骤设置了本地时钟单元、计数单元、功率识别单元、状态检测单元及告警单元，本地时钟单元与计数单元连接，边沿检测单元与所述Q2的漏极和计数单元连接，所述计数单元与所述功率识别单元连接状态检测单元与所述边沿检测单元连接，所述告警单元与所述状态检测单元连接；

所述方法包括：输出电源状态信号和表示电源频率的振荡信号；将电源状态信号和振荡信号复合；判断复合信号为高电平信号或为脉冲信号，若为高电平信号则判断电源状态异常且进行告警通知，若为脉冲信号则根据振荡频率对应得到电源功率且判断电源状态正常。

根据本发明所公开的技术手段，在模块化电源中增加了标识电源功率的电源功率标识模块，可与现有的模块化电源兼容，且简单易行，不需要复杂的涉及，在实现电源功率标识的同时，大大节约了成本。

附图说明

图1为本发明一种模块化电源状态及功率检测装置的一种实施例；

图2为本发明一种模块化电源状态及功率检测装置的另一种实施例；

图3为本发明信号转化模块的电路结构图；

图4为本发明检测模块的结构框图；

图5为本发明一种电源状态及功率识别方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

本发明是基于以下构思实现的，即在现有模块化电源中增加一个具有定性特征的电源功率标识模块，预先明确设定该电源功率标识模块的特征与电源功率的一一对应关系，因此，可利用该特征标识电源功率。

实施例1，如图1所示，模块化电源包括电源、用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块以及用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块。电源功率标识模块优选为振荡电路，由于振荡电路可以输出振荡信号，且其频率具有稳定性，以振荡信号的周期性频率或周期作为特征与电源功率一一对应，即某一种频率或周期对应了一种电源的功率值。600W电源用500KHz表示，其周期大约2uS，1000W电源用300KHz表示，其周期大约3.33uS等。列表如下：

电源功率输出周期性频率	周期
		600W500KHz	～2uS
800W400KHz	～2.5uS
		1000W300KHz	～3.33uS
1200W200KHz	～5uS
		1500W100KHz	～10uS

在此基础上，作为一种模块化电源状态及功率检测装置，包括模块化电源和检测模块，模块化电源包括电源、用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块以及用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块。

检测模块包括用于对模块化电源输出信号进行电源状态检测的电源状态检测单元及进行功率识别的电源功率识别单元。当电源功率标识模块为振荡电路时，对应的电源功率识别单元为能够测量振荡电路输出信号频率的电路等装置，在得到该振荡电路的输出信号频率后根据预设的对应信息，如上表内容即可得知该电源的功率。

由于可实现测量振荡电路输出信号频率的电路等装置本领域技术人员可以明确得到多种实施例，在此不再赘述。

在此基础上，本发明还提供了一种电源状态及功率识别方法，包括输出表示电源状态的状态信号和表示电源功率的功率信号的信号输出步骤；对所述电源状态信号进行电源状态检测和对功率信号进行功率识别的步骤。在本实施例的方法中，功率信号为振荡电路输出的频率信号，不同频率的所述振荡电路的频率信号标识不同功率的电源。

作为另一种实施例，如图2所示，模块化电源在实施例1的基础上增加了信号转化模块，信号转化模块用于将状态信号与功率信号转化为表示电源状态及功率的复合信号。

信号转化模块具体的实现电路如图3所示，信号转化模块包括栅极与电源状态信号输出端连接、源极处于低电位、漏极与所述振荡电路输出端连接并接高电位的NMOS晶体管Q1，以及栅极与所述振荡电路输出端连接、源极处于低电位、漏极作为信号转化模块复合信号输出端的NMOS晶体管Q2。

模块化电源状态信号为低电平时，即表示电源状态正常时，Q1关闭，复合信号取决于振荡电路的输出状态，振荡电路输出的高低脉冲控制Q2的开启和关闭，复合信号为周期性的脉冲信号。

模块化电源状态信号为高电平时，即表示电源状态异常时，Q1打开，Q2关闭，复合信号为持续的高电平信号。

在此基础上，电源状态及功率检测装置除包括模块化电源和检测模块，模块化电源包括电源、用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块以及用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块外，还包括有用于接收复合信号并将复合信号分解为电源状态信号和功率信号的信号分解单元，如图2所示。针对模块化电源中信号转化模块的电路，将检测模块设计成如图4所示的电路结构，具体的，信号分解单元为边沿检测单元；电源功率识别单元包括本地时钟单元、计数单元及功率识别单元；电源状态检测单元包括状态检测单元及告警单元；其中，

本地时钟单元与计数单元连接，用于向计数单元提供时钟信号；边沿检测单元与Q2的漏极和计数单元连接，用于接收由Q2源极输出的复合信号并向电源状态检测单元输出复合信号，且在检测到上升沿时控制计数单元启动，在检测到下降沿时控制计数单元停止；计数单元与功率识别单元连接，用于向功率识别单元提供计数结果；功率识别单元用于根据计数结果计算振荡频率并对应得到电源功率；电源状态检测单元与所述边沿检测单元连接，状态检测单元用于判断复合信号是否为高电平信号或脉冲信号，并向告警单元发送判断结果；告警单元用于根据判断结果在复合信号持续高电平时发出告警通知信息。

在此基础上，本实施例还提出了一种电源状态及功率识别方法，包括：输出电源状态信号和表示电源频率的振荡信号；将电源状态信号和振荡信号复合；判断复合信号为高电平信号或为脉冲信号，若为高电平信号则判断电源状态异常且进行告警通知，若为脉冲信号则根据振荡频率对应得到电源功率且判断电源状态正常。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种模块化电源，包括电源以及用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块，其特征在于，还包括用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块；所述电源功率标识模块为振荡电路，所述功率信号为振荡电路输出的频率信号，不同频率的所述振荡电路的频率信号标识不同功率的电源；

所述模块化电源还包括有信号转化模块，所述信号转化模块用于将所述状态信号与功率信号转化为表示电源状态及功率的复合信号。

2.根据权利要求1所述的模块化电源，其特征在于，所述信号转化模块包括栅极与电源状态信号输出端连接、源极处于低电位、漏极与所述振荡电路输出端连接并接高电位的NMOS晶体管Q1，以及栅极与所述振荡电路输出端连接、源极处于低电位、漏极作为信号转化模块复合信号输出端的NMOS晶体管Q2。

3.一种模块化电源状态及功率检测装置，包括模块化电源和检测模块，其特征在于，

所述模块化电源包括电源、用于输出表示电源是否正常的状态信号的电源状态信号模块以及用于输出表示电源功率的功率信号的电源功率标识模块；

所述检测模块包括用于对所述模块化电源输出信号进行电源状态检测的电源状态检测单元及进行功率识别的电源功率识别单元；

所述模块化电源还包括有信号转化模块，所述信号转化模块用于将所述状态信号与功率信号转化输出为表示电源状态及功率的复合信号；

所述电源功率标识模块为振荡电路，所述功率信号为振荡电路输出的频率信号，不同频率的所述振荡电路的频率信号标识不同功率的电源；所述电源功率识别单元用于根据不同频率信号确定电源的功率。

4.根据权利要求3所述的电源状态及功率检测装置，其特征在于，所述检测模块包括用于接收复合信号并将所述复合信号分解为电源状态信号和功率信号的信号分解单元，所述信号分解单元分别与所述电源状态检测单元及电源功率识别单元连接。

5.根据权利要求3所述的电源状态及功率检测装置，其特征在于，所述信号转化模块包括栅极与电源状态信号模块连接、源极处于低电位、漏极与所述振荡电路输出端连接并接高电位的NMOS晶体管Q1，以及栅极与所述振荡电路输出端连接、源极处于低电位、漏极作为信号转化模块输出端的NMOS晶体管Q2；

所述信号分解单元为边沿检测单元；所述电源功率识别单元包括本地时钟单元、计数单元及功率识别单元；所述电源状态检测单元包括状态检测单元及告警单元；其中，

所述本地时钟单元与计数单元连接，用于向计数单元提供时钟信号；边沿检测单元与所述Q2的漏极和计数单元连接，用于接收由Q2漏极输出的复合信号并向电源状态检测单元输出所述复合信号，且在检测到上升沿时控制计数单元启动，在检测到下降沿时控制计数单元停止；所述计数单元与所述功率识别单元连接，用于向所述功率识别单元提供计数结果；所述功率识别单元用于根据计数结果计算振荡频率并对应得到电源功率；所述电源状态检测单元与所述边沿检测单元连接，所述状态检测单元用于判断复合信号是否为高电平信号或脉冲信号，并向所述告警单元发送判断结果；所述告警单元用于根据所述判断结果在复合信号持续高电平时发出告警通知信息。

6.一种电源状态及功率识别方法，其特征在于，包括：输出表示电源状态的状态信号和表示电源功率的功率信号的信号输出步骤；对所述电源状态信号进行电源状态检测和对功率信号进行功率识别的步骤；

所述信号输出步骤还包括将状态信号和功率信号转化为表示电源状态和电源功率的复合信号的转化步骤；在所述电源状态信号进行电源状态检测和对功率信号进行功率识别的步骤之前还包括有将所述复合信号分解为电源状态信号和功率信号的步骤；

为所述输出表示电源状态的状态信号和表示电源功率的功率信号分别设置了电源状态信号模块和振荡电路；所述功率信号为振荡电路输出的频率信号，不同频率的所述振荡电路的频率信号标识不同功率的电源；所述电源功率根据不同频率信号确定电源的功率。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为所述信号转化为复合信号步骤设置了由栅极与电源状态信号模块连接、源极处于低电位、漏极与所述振荡电路输出端连接并接高电位的NMOS晶体管Q1，以及栅极与所述振荡电路输出端连接、源极处于低电位、漏极作为复合信号输出端的NMOS晶体管Q2的电路；为所述将所述复合信号分解为电源状态信号和功率信号的步骤设置了边沿检测单元；为对所述电源状态信号进行电源状态检测和对功率信号进行功率识别的步骤设置了本地时钟单元、计数单元、功率识别单元、状态检测单元及告警单元，本地时钟单元与计数单元连接，边沿检测单元与所述Q2的漏极和计数单元连接，所述计数单元与所述功率识别单元连接状态检测单元与所述边沿检测单元连接，所述告警单元与所述状态检测单元连接；

所述方法包括：输出电源状态信号和表示电源频率的振荡信号；将电源状态信号和振荡信号复合；判断复合信号为高电平信号或为脉冲信号，若为高电平信号则判断电源状态异常且进行告警通知，若为脉冲信号则根据振荡频率对应得到电源功率且判断电源状态正常。

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