CN102347633A - 一种电源模块和电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电源模块和电源系统，其中电源模块作为第一电源模块应用于计算系统中，计算系统还包括第二电源模块，第一电源模块与第二电源模块级联，第一电源模块处于供电状态，第二电源模块处于关闭状态，第一电源模块包括：负载检测单元，用于获取计算系统的负载，产生一个负载检测值；判断单元，与负载检测单元连接，用于根据负载检测值产生一判断信息，以判断是否需要开启第二电源模块；开关机单元，用于当判断信息表示需要开启第二电源模块时，发送开机信号PSON给第二电源模块；其中，第二电源模块响应开机信号实现开启。本发明的技术方案，简化了原有的电源分配板，甚至不须配置分配板而用导线连接各个电源模块，节省了成本。

Description

一种电源模块和电源系统
技术领域
本发明涉及电源管理技术，特别是指一种电源模块和电源系统。
背景技术
现有的电子设备中多备有冗余电源模块，当电子设备的负载功耗很大时，各电源模块共同分担负载功耗。但是随着在电子设备上应用省电技术所带来的效果，当负载功耗对电力的需求变小时，需要考虑如何将冗余电源模块的自身功耗降下来。
从电源本身的电特性来看，一个电源承担的负载只有在大于自身额定功率20％以上时，其自身的效率才会达到额定效率，当承担的负载低于20％时，其自身的效率会快速下降，通常可能会维持在50％左右。当一个电子设备中有多个电源模块时，而负载功耗对电力的需求较小时，每个电源模块分担的输出功率很小导致效率会降低，电源的总体效率会很低。
现有技术中，所有冗余电源模块并联，通过一个背板进行均流及输出连接，开机信号仅由一个系统开机信号输入到分配板后，所有冗余电源模块同时并行开关机。
发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在如下问题：在以冗余电源提供电力的过程中，所有冗余电源模块必须同时启动或关闭，无法实现部分模块开启的同时关闭另外一部分模块，但是由于电子设备的负载功耗小，就会出现每个冗余电源模块分摊的功率很小，导致供电效率很低；而如果采用人工干预，但人工干预的前提是操作人员必须清楚知整个电子设备的负载功耗需求以及每个冗余电源模块的输出功率，但这对于操作人员非常困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种电源模块和电源系统，用于解决现有技术中，在以冗余电源提供电力的过程中，所有冗余电源模块只能同时启动或关闭，导致供电效率很低；以及人工操作管理电源过于困难的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电源模块，所述电源模块作为第一电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第二电源模块，所述第一电源模块与所述第二电源模块级联，所述第一电源模块处于供电状态，所述第二电源模块处于关闭状态，所述第一电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，与负载检测单元连接，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否需要开启所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示需要开启所述第二电源模块时，发送开机信号PSON给所述第二电源模块；
其中，所述第二电源模块响应所述开机信号实现开启。
优选的，上述电源模块还包括：
所述负载检测单元为电流检测单元，用于检测电源模块自身的输出电流并生成电流检测值作为所述负载检测值。
优选的，上述电源模块还包括：
所述判断单元，用于在所述电流检测值大于第一电流阈值时判定自身负载超出额定值，需要开启所述第二电源模块。
优选的，上述电源模块还包括：
电压检测单元，用于检测自身的输出电压并转化为电压检测值输出；当所述电压检测值大于工作电压阈值时判定自身处于供电状态。
优选的，上述电源模块还包括：
电流均衡单元，用于根据预先设定的功率平衡规则，对第一电源模块和第二电源模块的输出电流进行调整，使每一个电源模块的所述输出电流实现均衡。
优选的，上述电源模块还包括：
应急模块，用于当第一电源模块自身损坏时，向所述第二电源模块发送应急指令，该应急指令指示第二电源模块切换到供电状态，并使第二电源模块替代第一电源模块的位置及功能。
本发明的实施例还提供一种电源模块，所述电源模块作为第四电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第三电源模块，所述第三电源模块与所述第四电源模块级联，所述第三电源模块和所述第四电源均处于供电状态，所述第四电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算机系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否关闭所述第四电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示关闭所述第四电源模块时，向所述第三电源模块发出一请求信息，所述请求信息指示所述第三电源模块向所述第四电源模块发送关机信号，所述第四电源模块根据所述关机信号实现关闭。
优选的，上述电源模块还包括：
所述负载检测单元为电流检测单元，用于检测自身的输出电流并生成电流检测值作为所述负载检测值；
所述判断单元，用于在所述电流检测值小于第二电流阈值时，判定需要关闭电源模块自身；
电压检测单元，用于检测自身的输出电压并转化为电压检测值输出；当所述电压检测值大于工作电压阈值时判定自身处于供电状态。
本发明的实施例还提供一种电源系统，包括至少两个电源模块和电源分配板，所述电源模块作为第一电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第二电源模块，所述第一电源模块与所述第二电源模块级联方式开关机；
其中，所述第一电源模块处于供电状态，所述第二电源模块处于关闭状态，所述第一电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，与负载检测单元连接，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否需要开启所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示需要开启所述第二电源模块时，发送开机信号PSON给所述第二电源模块；其中，所述第二电源模块响应所述开机信号实现开启；
或者，
所述第一电源模块和所述第二电源均处于供电状态，所述第二电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算机系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否关闭所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示关闭所述第二电源模块时，向所述第一电源模块发出一请求信息，所述请求信息指示所述第一电源模块向所述第二电源模块发送关机信号，所述第二电源模块根据该关机信号实现关闭。
优选的，上述电源系统还包括：
信号支持模块，用于通过分立电路传输或者通过软件协议支持实现如下信号：
作为第一电源模块，向第二电源模块发出的开机信号/关机信号；
作为第二电源模块，接收到的来自第一电源模块的开机信号/关机信号；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的电压检测值；
作为第二电源模块，向第一电源模块发出的自身的关机请求；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的关机请求。
应用所提供的技术方案，电源模块自身能自动判断是否需要开启新的电源模块，当电子设备的负载功耗需求增加时，不需要人工干预，自动增加一个或多个电源模块并调节电源模块的供电功率；当电子设备的负载功耗需求减小时，可以自动关闭一个或多个电源模块，使整个冗余电源模块的效率最大。这一过程中涉及到的对于电流的检测，电流的平衡等操作均在电源模块内部实现；简化了原有的电源分配板，甚至不须配置分配板而用导线连接各个电源模块，节省了成本。
附图说明
图1为本发明实施例电源模块结构示意图一；
图2为本发明实施例电源模块结构示意图二；
图3为本发明实施例一种电源系统结构示意图；
图4为本发明实施例电子设备中管理多电源模块的方法流程示意图；
图5为本发明实施例开启电源模块的过程示意图；
图6为本发明实施例关闭电源模块的过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术特征和实施效果更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。本发明提供的实施例中，在电子设备负载功耗增大时，可以按照排列顺序自动地增加处于工作状态-供电状态的电源模块的数量；而当电子设备负载功耗减小时，再次按顺序关闭一个或几个电源模块，使冗余电源模块达到最大的效率，以利节省电能。
本发明实施例所提供的电源模块不同于现有技术的电源模块，在各个电源模块通过级联方式开关机并为外界提供功率的过程中，各个电源模块可以向后一级的电源模块发送开机信号，也可以向前一级发送关机请求。其中，如果电源模块位于级联关系中的第一个位置，则直接接收来自其他元器件-例如电源分配板200的开机信号，并根据该开机信号开机后供电，如果一个电源模块位于级联关系中的所有电源模块中的末尾位置，则只需要向上一级电源模块发送关机请求。
为简化技术人员实现本发明技术思想的复杂度，在各个实施例中，提供了具有不同功能的电源模块，包括：
电源模块只具有开启后一级电源模块的功能，在判断需要加大对外提供的功率时，向后一级电源模块发送开机信号。
以及，电源模块只具有关闭自身的功能，在判断需要减小对外提供的功率时，向前一级电源模块发送关机信号。
以及，各个电源模块可以向后一级的电源模块发送开机信号，也可以向前一级发送关机请求；并且可以在发送所述关机请求之前，判断自身是否是所有处于供电状态的电源模块中处于末尾位置的电源模块。
当然，为了便于实施，每个电源模块都可以向后一级的电源模块发送开机信号，也可以向前一级发送关机请求。当电源模块位于电源模块组的第一位置也可以向前一级电源模块发出关机请求，只是因为再也没有前一级电源模块可接收此信号因此该关机请求不上而已；同样，当电源模块位于电源模块组的最后位置也可以向后一级电源模块发出开机信号，只是因为再也没有后一级电源模块可接收此信号因此该开机信号不上而已。
一种电源模块，如图1所示，所述电源模块作为第一电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第二电源模块，所述第一电源模块与所述第二电源模块级联方式开关机，所述第一电源模块处于供电状态，所述第二电源模块处于关闭状态，所述第一电源模块包括：
负载检测单元200，用于获取所述计算系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元208，与负载检测单元200连接，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否需要开启所述第二电源模块；
开关机单元201，用于当所述判断信息表示需要开启所述第二电源模块时，发送开机信号PSON给所述第二电源模块；
其中，所述第二电源模块响应所述开机信号实现开启。
应用所提供的技术方案，能自动判断是否需要开启新的模块，当电子设备的负载功耗需求大时，自动增加一个或多个模块，自动调节电源模块的供电功率，整个过程完全自动进行，不需要人工干预，所有检测、判断、供电效率控制电路都在电源模块内实现，使得电源分配板得到很大简化，甚至可以用导线连接各个电源模块，不须配置分配板，节省了成本。
其中，第一电源模块与第二电源模块级联是指，两个电源模块可以根据输出功率的大小，由第一个电源模块向第二个电源发开机信号或关机信号；或者当有多个电源模块时，由上一级电源模块向下一级电源模块发开机信号或关机信号，这样一级一级开机，或一级一级关机。在开关机方式上，相对于传统电源系统由一个开关机信号同时开启所有电源模块或关闭所有电源模块而言，即为级联方式。但是在级联开机之后，两个(或多个)电源模块在输出功率上是并联输出供电。换言之，级联开关机，并联输出供电。
需要说明的是，所提供的技术方案中，为了方便描述，将不同个体的电源模块分别称为第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块以及第四电源模块等，但是这并不表示该第一电源模块必须是级联关系中处于第一物理位置并接收来自电源分配板的开机信号的那一个特定的电源模块，而是为了区别于其他电源模块在级联关系中的相对位置而作此称谓。对于前一级电源模块和后一级电源模块的描述与之类似，例如，因为第一电源模块并不表示该第一电源模块必须是级联关系中处于第一物理位置并接收来自电源分配板的开机信号的那一个特定的电源模块，因此该第一电源模块仍然可以存在前一级电源模块。
电源模块中，如图2所示：
所述负载检测单元200为电流检测单元202，用于检测自身的输出电流并生成电流检测值作为所述负载检测值。
所述判断单元208支持处理所述电流检测值，用于在所述电流检测值大于第一电流阈值时判定自身负载超出额定值，需要开启所述第二电源模块。
电压检测单元205，用于检测自身的输出电压并转化为电压检测值输出；当所述电压检测值大于工作电压阈值时判定自身处于供电状态。
电源模块中，如图3所示，还包括：
电流均衡单元203，用于根据预先设定的功率平衡规则，对第一电源模块和第二电源模块的输出电流进行调整，使每一个电源模块的所述输出电流均小于等于所述第一电流阈值；其中，所述第一电源模块和第二电源模块之间通过级联方式开启后，通过并联方式对外供电。
应急模块，用于当第一电源模块自身损坏时，向所述第二电源模块发送应急指令，该应急指令指示第二电源模块切换到供电状态，并使第二电源模块替代第一电源模块的位置及功能。
信号支持模块，用于通过分立电路传输或者通过协议支持实现如下信号：
作为第一电源模块，向第二电源模块发出的开机信号/关机信号；
作为第二电源模块，接收到的来自第一电源模块的开机信号/关机信号；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的电压检测值；
作为第二电源模块，向第一电源模块发出的自身的关机请求；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的关机请求。
对应的，本发明实施例还提供一种电源模块，所述电源模块作为第四电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第三电源模块，所述第三电源模块与所述第四电源模块采用级联方式开关机，所述第三电源模块和所述第四电源均处于供电状态，所述第四电源模块包括：
负载检测单元200，用于获取所述计算机系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元208，与负载检测单元200连接，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否关闭所述第四电源模块；
开关机单元201，用于当所述判断信息表示关闭所述第四电源模块时，向所述第三电源模块发出一请求信息，所述请求信息指示所述第三电源模块向所述第四电源模块发送关机信号，所述第四电源模块根据该关机信号实现关闭。
其中，所述的电源模块中：
所述负载检测单元200为电流检测单元202，用于检测自身的输出电流并生成电流检测值作为所述负载检测值；
所述判断单元208支持处理所述电流检测值，用于在所述电流检测值大于第一电流阈值时判定自身负载超出额定值，需要开启所述第四电源模块；
电压检测单元205，用于检测自身的输出电压并转化为电压检测值输出；当所述电压检测值大于工作电压阈值时判定自身处于供电状态。
其中，所提供的技术方案中，为了方便描述，将不同个体的电源模块分别称为第三电源模块以及第四电源模块。
在各个电源模块互相配合工作的过程中，开关变换单元206，与开关机单元201、电压检测单元205和电流检测单元202连接，用于对高频开关信号的脉冲宽度进行控制，以调节输出电压的高低。其工作原理在于：通过电压及电流检测的闭环反馈回路对高频开关信号(PWM，Pulse Width Modulation)的脉冲宽度(Pulse Width)进行控制，从而调节输出电压的高低，当脉冲宽度加宽时，输出电压会升高，当脉冲宽度变窄时，输出电压会降低。
电压检测单元205，还用于与开关变换单元206形成闭环反馈回路，以根据电压检测值控制开关变换单元206的脉宽调制。
过流保护单元204，用于设定一阈值Ip，如果电流检测单元202送入的电流检测值大于阈值Ip时，执行过流保护以关闭电源模块。过流保护单元204有一时间延迟，在此延迟时间内，开关机单元201能有足够的时间判断是否需要开启后一级电源模块，在延迟时间内一旦开启了后一级电源模块，经过电流均衡后，新加入的电源模块分担一部分负载电流，产生过流保护延迟的电源模块电流会下降，过流保护动作失效。
可以看出，多个电源模块之间是可以互相组合的，在级联之后，每一个电源模块作为供电装置的一部分，应用上述技术方案互相配合工作，通过级联方式开关机，并通过并联输出方式对外供电。
当处于级联关系中的各个电源中，不仅有本发明实施例提供的电源模块，而且存在普通电源模块时，级联关系中的普通电源模块可以作为备用，或者，普通电源模块为电子设备提供固定的功率输出，本发明实施例提供的各个电源模块依据前述实施例提供的技术方案进行供电。
应用所提供的电源模块，本发明提供了一种电源系统，如图3所示，包括至少两个电源模块和电源分配板200，所述电源模块作为第一电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第二电源模块，所述第一电源模块与所述第二电源模块采用级联方式开关机；
其中，各个电源模块之间支持通过如下方式配合供电：
所述第一电源模块处于供电状态，所述第二电源模块处于关闭状态，所述第一电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元(图中未示出)，与负载检测单元连接，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否需要开启所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示需要开启所述第二电源模块时，发送开机信号PSON给所述第二电源模块；其中，所述第二电源模块响应所述开机信号实现开启；
或者，所述第一电源模块和所述第二电源均处于供电状态，所述第二电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算机系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元(图中未示出)，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否关闭所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示关闭所述第二电源模块时，向所述第一电源模块发出一请求信息，所述请求信息指示所述第一电源模块向所述第二电源模块发送关机信号，所述第二电源模块根据该关机信号实现关闭。
需要说明的是，所提供的技术方案中，为了方便描述，将不同个体的电源模块分别称为第一电源模块、第二电源模块，但是这并不表示该第一电源模块就是级联关系中处于第一物理位置并接收来自电源分配板的开机信号的那一个电源模块，而仅仅是为了区别于其他电源模块的相对位置而作此称谓。
基于所提供的技术方案，对电子设备中的电源模块的功能单元进行扩展，如图3所示，在一个电子设备中，每个电源模块中包括了：
开关机单元201、电流检测单元202、电流均衡单元203、过流保护单元204、电压检测单元205、开关变换单元206，以及电源分配单元207。其中，电源分配单元207位于电源模块的外部，并且通过不同的信号线与各个电源模块连接。各个单元的功能如下：
还包括：
信号支持模块，用于通过分立电路传输或者通过软件协议支持实现如下信号：
作为第一电源模块，向第二电源模块发出的开机信号/关机信号；
作为第二电源模块，接收到的来自第一电源模块的开机信号/关机信号；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的电压检测值；
作为第二电源模块，向第一电源模块发出的自身的关机请求；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的关机请求。
五个信号既可以由分立线路实现，也可以由软件协议实现。其中，为了使得技术人员可以具体实现，以下对各个信号的功能进行详细描述，主要功能在于：(A)能够记忆向后一级电源模块发出的是关机信号还是开机信号；
通过接收来自后一级电源模块的电压检测值VS的逻辑电平，判断后一级电源模块是处于供电状态或是关闭状态，进一步判断自身是否是处于供电状态下最末端的电源模块。
(B)开关机单元201中设定有两个阈值，第一阈值Ih以及第二阈值Il。当接收到电流检测单元202发出的电流高于Ih时，向后一级电源模块发出开机信号；当接收到的电流检测单元202发出的电流低于Il值时，同时接到后一级电源模块的关机请求时，向后一级电源模块发出关机信号。
(C)当一个电源模块损坏时，自动指示后一级电源模块切换到供电状态；此时，如果该后一级电源模块处于关闭状态，则应自动启动。并使后一级电源模块替代前一级损坏的电源模块的位置及功能。
电流检测单元202，用于对电源模块内的输出电流进行检测，并将电流检测值送到电流均衡单元203、开关机单元201、以及过流保护单元204进行相应的处理。
电流均衡单元203，用于主动进行电流均衡操作，当接收到电流检测单元202的电流检测值与均流总线比较后，判断输出电流较小时，进行输出电流补偿，使输出电流达到所有电源模块总输出电流的平均值；反之，当接收到电流检测单元202的电流检测值与均流总线比较后，判断输出电流较大时，进行输出电流补偿，使输出电流达到所有电源模块总输出电流的平均值。电源模块的输出信号中有一均流总线，该均流总线是由所有电流模块中电流检测电路检测值中最具典型意义的数值而得，然后每一个电流模块中的电流检测值与这个均流总线比较。比较值与电压检测单元的电压检测值进行逻辑运算，运算结果用来控制开关变换单元206，该开关变换单元206进行开关电源的PWM(Pulsewidth modulation)的脉宽调节，进而调节输出电流。电流均衡单元203是由世界大公司的公开销售的专用IC或分立电路来实现的，可能有多种形式，且不会影响本发明各个实施例的技术可行性。
过流保护单元204，用于设定一阈值Ip，如果电流检测单元202送入的电流检测值大于阈值Ip时，产生过流保护，关闭电源模块。过流保护单元204有一时间延迟，在此延迟时间内，开关机单元201能有足够的时间判断是否需要开启后一级电源模块，在延迟时间内一旦开启了下一级电源模块，经过电流均衡后，新加入的电源模块分担一部分负载电流，产生过流保护延迟的电源模块电流会下降，过流保护动作失效。
电压检测单元205，用于当电源模块工作时，检测到输出电压并转化为一逻辑信号VS；当该电源模块不工作时，VS＝0。同时对输出电压的检测形成闭环反馈回路用以控制开关变换单元206的脉宽调制(PWM，Pulse WidthModulation)。
开关变换单元206，与开关机单元201、电压检测单元205和电流检测单元202连接，用于完成调节输出电压高低的功能。其工作原理在于：通过电压及电流检测的闭环反馈回路对高频开关信号(PWM，Pulse Width Modulation)的脉冲宽度(Pulse Width)进行控制，从而调节输出电压的高低，当脉冲宽度加宽时，输出电压会升高，当脉冲宽度变窄时，输出电压会降低。
对应的，基于所提供的电源模块，本发明提供一种电子设备中管理电源供电的方法，如图4所示，应用于第一电源模块，所述电子设备中至少包括两个电源模块，且所述电源模块之间级联式开关机；方法包括：
步骤101，接收到开机信号后，根据所述开机信号进入供电状态；并在所述电流检测值大于第一电流阈值时，发送开机信号PSON给第二电源模块；
步骤102，当接收到来自第二电源模块的关机请求时，向第二电源模块发出关机信号；
步骤103，以及，当判定自身处于供电状态，并进一步判定自身是处于供电状态的电源模块的最末端，且所述电流检测值小于等于第二电流阈值时，向前一级电源模块发出关机请求。
应用所提供的技术方案，电源模块自身能自动判断是否需要开启新的电源模块，当电子设备的负载功耗需求增加时，不需要人工干预，自动增加一个或多个电源模块，并调节电源模块的供电功率，或当负载功耗需求减小时，自动减少一个或多个电源模块。这一过程中涉及到的对于电流的检测，电流的平衡等操作均在电源模块内部实现；简化了原有的电源分配板，甚至不须配置分配板而用导线连接各个电源模块，节省了成本。
方法中，当存在至少三个电源模块时，例如包含一个第三电源模块，该第三电源模块在根据来自第二电源模块的所述开机信号进入供电状态之后，将向第二电源模块发送第三电源模块的开机反馈，由三个电源模块一起根据模块内负载均衡单元预先设定的功率平衡规则，对第一电源模块、第二电源模块和第三电源模块的供电功率进行调整。
进一步的，所述方法中还包含了各个电源模块之间实现动态的关闭电源的技术方案，不失一般性，包含至少两个电源模块，且在步骤103之后，第一电源模块接收来自第二电源模块的开机反馈，根据模块内负载均衡单元预先设定的功率平衡规则，三个电源模块一起对各自的供电功率进行调整。均衡电路的电流调整方法，可以分主从，也可以不分主从，控制方法在模块内的具体电路设计上，有很多种不同的方法，即是说，可能会有一个模块去调节另一模块的电流，也有可能各模块之间是平等的，通过预置的功率平衡规则自动进行负载均衡。
当电子设备的负载减少时，方法包括：
步骤104，第二电源模块检测到自身的电流小于第二电流关闭阈值，向第一电源模块发送关机请求，由第一电源模块根据该关机请求返回关机信号，所述第二电源模块根据关机信号关闭自身，并向第一电源模块发出第二关机反馈；
步骤105，所有剩余电源模块根据模块内负载均衡单元预先设定的功率平衡规则对自身的供电功率进行调整。
方法中，当存在至少三个电源模块时，例如包含一个第三电源模块，该第三电源模块在根据所述关机信号关闭自身，并向第二电源模块发送第三模块关机反馈，剩余的两个模块根据模块内负载均衡单元内预先设定的功率平衡规则，对各自的供电功率进行调整，最终达到两个模块的供电功率平衡。
如图5所示，并参考附图3，其中，在开启电源模块的过程中，包括：
步骤301，电子设备开机时，该电子设备向电源分配板200发出开机信号PSON，通过电源分配板200传递给当前的电源模块，当前的电源模块中的开关机单元201接到该开机信号PSON，通知开关变换单元206执行开机，使当前的电源模块处于供电状态。
相对于后一级电源模块而言，当前的电源模块则是前一级电源模块。
步骤302，电流均衡单元203进行输出电流均衡调节，如果没有除当前的电源模块之外的其他电源模块，则该步骤可以省略。
通常，刚加入开机行列的电源模块内的电流均衡单元203会自动分担部分电流，并与所有开机的其他模块一起根据各自模块内的电流检测单元内的电流检测值，通过预先设定的功率平衡规则，自动进行负载均衡，包括：
所有电源模块按照预先设定的功率平衡规则进行均衡调节，这种调节方法是实时的，无时不在的，只要整个电子设备的负载发生了一些变化，电流均衡单元203的电路就会试图进行均衡调整。当处于供电状态的模块的数量变化或者系统总负载功耗变化时，负载均衡的调节会非常显蓍，如果模块数量及总负载功耗不出现变化，这种负载均衡的调整是细微的，不显著的，甚至是可以忽略的。
步骤303，对当前的电源模块的输出电流进行检测，获取电流检测值It。
步骤304，将电流检测值It与设定的阈值Ih进行比较，如果电流检测值It高于Ih转步骤305，否则转步骤308。
步骤305，判断当前的电源模块是否是所有处于供电状态的电源模块中最末端的电源模块，如果是，即向后续的后一级电源模块发出开机信号PSON，并转步骤306；否则转步骤307。
步骤306，后一级电源模块开机后处于供电状态后，向当前的电源模块(前一级电源模块)发出已开机信号VS。该已开机信号VS会到达前一级电源模块中的开关机单元206，并转步骤302。
步骤307，延时，并转步骤302。
步骤308，结束。
本发明提供了应用上述技术方案的应用场景，为描述方便，如果当前的电源模块为第一电源模块，则，第一电源模块开机后立即检测电流的数值，并将电流检测值送入开关机单元201，开关机单元201将该电流检测值与设定的阈值Ih进行比较，如果电流检测值高于Ih，立即向后一级的第二电源模块发出开机信号。第二电源模块开机处于供电状态后，向第一电源模块发出已开机信号VS；并自动与第一电源模块进行输出电流均衡调节，达到负载均衡目的。如果还存在其他的电源模块，则同理可知在后续工作过程中，需要判断是否开启第三电源模块以及后续的其他电源模块。
如图6所示，并参考附图3，其中，在关闭电源模块的过程中，包括：
步骤401，处于IDLE状态，或者因为其他各种原因使电子设备的负载功耗降低，进而需要减少处于供电状态的电源模块。
步骤402，当前的电源模块的电流均衡单元203进行输出电流均衡调节，如果没有除当前的电源模块之外的其他电源模块，则该步骤可以省略。
相对于后一级电源模块而言，当前的电源模块则是前一级电源模块。
步骤403，对当前的电源模块的输出电流进行检测，获取电流检测值It。
步骤404，将电流检测值It与设定的阈值Il进行比较，如果电流检测值It低于Il时，转步骤405，否则转步骤408。
步骤405，判断当前的电源模块是否是所有处于供电状态的模块中最末端的电源模块，如果是则向前一级电源模块发出关机请求信号并转步骤406；否则转步骤407。
步骤406，前一级电源模块向当前的电源模块发出关机信号，当前模块关机，转步骤402。
步骤407，延时，并转步骤402。
步骤408，结束。
例外存在于，当电子设备需要用电子设备的开关对所有电源模块关机时，此时电子设备向第一个电源模块发关机信号，第一个电源模块向后一级电源模块发关机信号。如此，则关机信号一级一级传递到最后一个电源模块，以关闭所有的电源模块。其中，第一个电源模块并不等同于第一电源模块。
根据附图5以及上述步骤所描述的工作原理，在一个工作场景中，假设电子设备内有四个甚至更多的电源模块，前三个电源模块处于供电状态，第四个以及以后的电源模块均处于关闭状态。现由于电子设备处于IDLE状态，需求负载量减小，有三个电源模块工作，且这三个电源模块的电流检测单元202均检测出其输出电流小于阈值Il。
第四电源模块由于关闭状态，因此其输出的电压检测值为VS＝0，并送入到第三电源模块，第三电源模块据此确认第四电源模块处于关闭状态，并以此确认自身为所有处于供电状态的模块中最末端的模块；此时第三电源模块处于供电状态，其电压检测单元205检测出输出电压VS并送入第二电源模块，第二电源模块的开关机单元201确认第三电源模块处于供电状态，第二模块以此确认自身不是所有处于供电状态的模块中最末端的模块；同样，第一电源模块确认第二电源模块处于供电状态，不是所有处于供电状态的模块中最末端的模块。
第三电源模块进行逻辑比较，包括：确认属于所有处于供电状态的模块中最末端的模块-第四个电源模块处于关闭状态，同时确认电流检测值小于阈值Il，因此向第二电源模块发出可以关闭的请求信号；此时尽管第二电源模块同样检测出的电流小于Il，因为第三电源模块尚处于供电状态，因此第二电源模块不是所有处于供电状态的模块中最末端的模块，不能向第一电源模块发出关机请求。
第二电源模块向第三电源模块发出关机信号。第二电源模块与第一电源模块进行电流均衡调节，再判断是否需要向第一模块发出关机请求。依此类推。
应用所提供的技术方案，能自动判断是否需要开启新的模块，当电子设备的负载功耗需求大时，自动增加一个或多个模块，自动调节电源模块的供电功率，整个过程完全自动进行，不需要人工干预，所有检测、判断、供电效率控制电路都在电源模块内实现，使得电源分配板得到很大简化，甚至可以用导线连接各个电源模块，不须配置分配板，节省了成本。
本发明的实施例具有以下有益效果，各个电池模块之间采用级联开关机方式连接，开机信号/关机信号不再由电源分配板统一向各电源模块发出，而是由一个电源模块向后一级电源模块发开机信号/关机信号。
电源模块能够判断自已是否是级联冗余系统中所有处于供电状态的模块中最末端的模块，当最末端模块判断自身的电流已经接近其最大值时，会触发一个开机信号输出给下一级电源模块，使其开机，所有已经开启的新旧电源模块一起重新进行输出电流的平均分配，因此前级电源模块的电流会自动降下来。
电子设备系统负载需求变小时，所有处于供电状态的模块中最末端的模块检测电流，判断其实际输出的负载量远远低于其额定负载量时，即向前一级电源模块(即倒数第二个处于供电状态的电源模块)发出关机请求，得到前一级电源模块发出关机信号后关机；余下的所有处于供电状态的模块中的模块重新进行电流均衡分配；倒数第二电源模块做同样的检测并判断是否需要自身关掉；依次类推。
采用本方案之后，处于供电状态的电源模块能自动判断是否需要开启新的电源模块，或者需要自我关闭，实现自动调节冗余电源模块的配置，包括：负载功耗需求小时，自动关闭一个或多个电源模块，以达到提高效率、节省电能的效果；当负载功耗需求大时，自动增加一个或多个电源模块。各个电源模块的开启是由前级往后级逐级打开的；关机时是由后级向前级逐级关机。整个过程完全自动进行，不需要人工干预。所有检测、判断、控制电路都在模块内，电源分配板得到很大简化。甚至可以用导线连接各个电源模块，不须修改分配板。
应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，所有的参数取值可以根据实际情况调整，且在该权利保护范围内。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电源模块，其特征在于，所述电源模块作为第一电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第二电源模块，所述第一电源模块与所述第二电源模块级联，所述第一电源模块处于供电状态，所述第二电源模块处于关闭状态，所述第一电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，与负载检测单元连接，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否需要开启所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示需要开启所述第二电源模块时，发送开机信号PSON给所述第二电源模块；
其中，所述第二电源模块响应所述开机信号实现开启。
2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
所述负载检测单元为电流检测单元，用于检测电源模块自身的输出电流并生成电流检测值作为所述负载检测值。
3.根据权利要求2所述的电源模块，其特征在于，还包括：
所述判断单元，用于在所述电流检测值大于第一电流阈值时判定自身负载超出额定值，需要开启所述第二电源模块。
4.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
电压检测单元，用于检测自身的输出电压并转化为电压检测值输出；当所述电压检测值大于工作电压阈值时判定自身处于供电状态。
5.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
电流均衡单元，用于根据预先设定的功率平衡规则，对第一电源模块和第二电源模块的输出电流进行调整，使每一个电源模块的所述输出电流实现均衡。
6.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，还包括：
应急模块，用于当第一电源模块自身损坏时，向所述第二电源模块发送应急指令，该应急指令指示第二电源模块切换到供电状态，并使第二电源模块替代第一电源模块的位置及功能。
7.一种电源模块，其特征在于，所述电源模块作为第四电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第三电源模块，所述第三电源模块与所述第四电源模块级联，所述第三电源模块和所述第四电源均处于供电状态，所述第四电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算机系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否关闭所述第四电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示关闭所述第四电源模块时，向所述第三电源模块发出一请求信息，所述请求信息指示所述第三电源模块向所述第四电源模块发送关机信号，所述第四电源模块根据所述关机信号实现关闭。
8.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于，还包括：
所述负载检测单元为电流检测单元，用于检测自身的输出电流并生成电流检测值作为所述负载检测值；
所述判断单元，用于在所述电流检测值小于第二电流阈值时，判定需要关闭电源模块自身；
电压检测单元，用于检测自身的输出电压并转化为电压检测值输出；当所述电压检测值大于工作电压阈值时判定自身处于供电状态。
9.一种电源系统，包括至少两个电源模块和电源分配板，其特征在于，
所述电源模块作为第一电源模块应用于计算系统中，所述计算系统还包括第二电源模块，所述第一电源模块与所述第二电源模块级联方式开关机；
其中，
所述第一电源模块处于供电状态，所述第二电源模块处于关闭状态，所述第一电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，与负载检测单元连接，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否需要开启所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示需要开启所述第二电源模块时，发送开机信号PSON给所述第二电源模块；其中，所述第二电源模块响应所述开机信号实现开启；
或者，
所述第一电源模块和所述第二电源均处于供电状态，所述第二电源模块包括：
负载检测单元，用于获取所述计算机系统的负载，产生一个负载检测值；
判断单元，用于根据所述负载检测值产生一判断信息，以判断是否关闭所述第二电源模块；
开关机单元，用于当所述判断信息表示关闭所述第二电源模块时，向所述第一电源模块发出一请求信息，所述请求信息指示所述第一电源模块向所述第二电源模块发送关机信号，所述第二电源模块根据该关机信号实现关闭。
10.根据权利要求9所述的电源系统，其特征在于，还包括：
信号支持模块，用于通过分立电路传输或者通过软件协议支持实现如下信号：
作为第一电源模块，向第二电源模块发出的开机信号/关机信号；
作为第二电源模块，接收到的来自第一电源模块的开机信号/关机信号；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的电压检测值；
作为第二电源模块，向第一电源模块发出的自身的关机请求；
作为第一电源模块，接收到的来自第二电源模块的关机请求。
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