CN104377808A - 一种通用多路供电装置 - Google Patents

Abstract

一种多路供电装置，包括依次相连的测量电路、控制器、输出切换电路；所述测量电路用于测量供电线路的电压或者电流，并将测量的电信号输出给所述控制器；所述控制器用于接收所述测量电路测量的电信号，向所述输出切换电路输出控制电信号；所述输出切换电路用于接收所述控制器发送的控制命令，并切换供电线路。本发明的供电装置可以实现多路选择供电，提高了供电的安全性，多路供电极大的提高了设备供电的冗余性。

Description

一种通用多路供电装置

技术领域

本发明涉及强电供电改造设计领域，具体涉及一种通用多路供电装置。

背景技术

各IT厂家出于外形尺寸、价格等原因考虑，部分重要设备没有提供双路以上供电设计，是的设备处于明显的单点断电威胁中。此外部分有双路以上供电设备自身并不带后备电源功能，除非机房有整体UPS设计考虑，否则同样面临断电威胁。通常UPS设备适合大型专业机房，其成本较高，且需要整体长期规划，不方便横向扩展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种多路供电装置，包括依次相连的测量电路、控制器、输出切换电路；所述测量电路用于测量供电线路的电压或者电流，并将测量的电信号输出给所述控制器；所述控制器用于接收所述测量电路测量的电信号，向所述输出切换电路输出控制电信号；所述输出切换电路用于接收所述控制器发送的控制命令，并切换供电线路。

供电装置实现了多路选择供电，提高了供电的安全性。

可选地，所述测量电路包括电能管理芯片，还包括设置在供电线路上的电压/电流互感器；所述电压/电流互感器用于对供电线路进行检测并将检测的电信号输送给所述电能管理芯片，所述电能管理芯片接收所述电流/电压互感器的检测的电信号，并作模数转换，将转换后的数字电信号输送给所述控制器。

可选地，还包括备用电池，用于当所述供电线路故障时，向所述装置外部的用电装置供电。

可选地，还包括置于所述输出切换电路与所述控制器之间的光电耦合器。

可选地，所述输出切换电路包括多路输入单路输出模块，所述多路输入单路输出模块包括控制模块和动作模块；所述控制模块用于接收所述控制器的控制命令，所述动作模块用于选择将多路供电线路之中的一个供电线路输出。

可选地，还包括电量检测及报警电路，显示灯；所述电量检测及报警电路用于检测所述供电线路或者电池的状态，当所述供电线路或者电池的状态异常时发出报警；所述显示灯用于显示所述供电线路或者电池的状态。

可选地，当所述供电线路故障时，所述控制器向所述输出切换电路发出控制命令，所述输出切换电路发生切换，选择电池向所述装置外部供电。

可选地，还包括与电池相连的一个开关装置，开关装置连接外部设备，当所述供电线路故障时，所述控制器向所述电池所在的线路上的开关装置发出控制命令，所述装置闭合导通，所述电池向所述装置外部供电。

可选地，当由所述供电线路供电时，所述电池充电，当所述供电线路故障时，所述电池放电。

本申请通过简单接入外置供电装置的调整实现对单路供电设备的保护机制，为业务的连续运行提供保障。同时多路供电极大的提高了设备供电的冗余性。

将单路供电变为双路或多路冗余供电模式，此外增加电池作为后备电源实现即使双路或多路供电同时出现异常仍然提供一定的操作时间。弥补了单路供电设计的不足、UPS横向扩展能力差的缺点。且性价比高、便于各小型机房安装。

附图说明

图1为装置简要示意图。

图2为装置结构示意图；

图3为电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

一种多路供电装置，包括依次相连的测量电路1、控制器2、输出切换电路3；所述测量电路1用于测量供电线路的电压或者电流，并将测量的电信号输出给所述控制器2；所述控制器2用于接收所述测量电路1测量的电信号，向所述输出切换电路3输出控制电信号；所述输出切换电路3用于接收所述控制器发送的控制命令，并切换供电线路。

图1所表示的是本申请的示意图，包括依次相连的三部分，测量电路1、控制器2、输出切换电路3。

所述测量电路1包括电能管理芯片，还包括设置在供电线路上的电压/电流互感器；所述电压/电流互感器用于对供电线路进行检测并将检测的电信号输送给所述电能管理芯片，所述电能管理芯片接收所述电流/电压互感器的检测的电信号，并作模数转换，将转换后的数字电信号输送给所述控制器。

如图3所示，多路供电线路，每一路供电线路都设置一组检测电路，包括电压/电流互感器、电能管理芯片，电压或者电流互感器用于检测供电线路的电压或者电流，将高电压或者大电流转换成数值比较小的电压或者电流值，以方便观测，将测得的模拟的电压或者电流的信号，统称为电信号输送给电能管理芯片，电能管理芯片，实质上是一个模数转换器，用于将模拟的电信号转换为数字信号，比如一系列的脉冲信号，将数字信号输送到了控制器2，控制器2可以为数字信号处理器DSP，或者其他形式的控制器，比如单片机等或者PLC等等。当某一路供电线路发生故障，或者发生异常情况，控制器2可以根据该供电线路上的检测电路汇报的电信号来进行判断，比如当第一路供电线路作为输出线路，但是出现故障或者电能指标不符合要求，控制器判断需要切换供电线路，于是做出决定，发出控制电信号给继电器，将第二路供电线路或者其他的供电线路作为输出线路。

工作原理：

通过电流或者电压互感器，将高压电信号转成弱电信号供ADC电能管理芯片CS5460A采集，CS5460A将采集到的电压/电流信号通过SPI总线传入MCU/DSP处理，MCU/DSP根据所需要的电源电压/电流，通过控制继电器在输入的所有供电电源中选择合适的线路作为供电线路，若所有供电线路都不满足要求，则选择从电池供电。为了保护弱电设备，MCU控制继电器时，需要在处理器与继电器间加入光电耦合器。

电能管理芯片还可以用来测量功率等。

图3中，第一路供电线路上设置了第一电压/电流互感器11，第一电压/电流互感器11将检测后的电信号传送给第一电能管理芯片12、

第二路供电线路上设置了第二电压/电流互感器21，第二电压/电流互感器21将检测后的电信号传送给第二电能管理芯片22、

第三路供电线路上设置了第三电压/电流互感器31，第三电压/电流互感器31将检测后的电信号传送给第三电能管理芯片32、

依次类推，可以有多路供电线路，一直到n路，

第n路供电线路上设置了第n电压/电流互感器n1，第n电压/电流互感器n1将检测后的电信号传送给第n电能管理芯片n2、

第n路供电线路上设置了第n1表示区分，并不表示先后的顺序。

可选地，还包括备用电池32，用于当所述供电线路故障时，向所述装置外部的用电装置供电。

当所有的供电线路都故障时，可以选择电池供电。电池也可以由供电线路进行充电。当充满后结束充电。所述电池或电池组的容量可以设置，根据工程情况具体问题具体分析，用在机房服务器中的一种情况是可以为1000瓦的用电设备供电至少10分钟。

可选地，还包括置于所述输出切换电路3与所述控制器2之间的光电耦合器4。

可选地，所述输出切换电路包括多路输入单路输出模块31，所述多路输入单路输出模块31包括控制模块和动作模块；所述控制模块用于接收所述控制器的控制命令，所述动作模块用于选择将多路供电线路之中的一个供电线路输出。

具体地，上述的多路输入单路输出模块可以由继电器来实现。继电器可以选择一种多输入单输出的继电器，或由多个继电器来实现，即每一路供电线路，都连接一个继电器，多个供电线路需要多个继电器，控制器可以向每一个单独的继电器发送控制电信号来控制每一个继电器的接通或者断开，从而也实现了线路切换的目的。

继电器内部的常开触点与常闭触点的闭合或者断开，实现了线路的接通或者断开。

继电器接收控制器的输出的控制信号，从而可以实现内部常开或者常闭触点的接通或者断开，从而达到切换供电线路的目的。

一般地认为继电器包括控制电路与输出电路两部分，控制电路用于接收外部的控制信号，控制电路也叫触发电路或者使能端，继电器中包括线圈，线圈两端的触点都属于控制电路或者叫触发电路，当线圈接通得电时，带动衔铁运动，衔铁再带动常开或者常闭触点运动，常开或者常闭触点连接的外部电路就会实现导通或者关断。

上述的常开或者常闭触点就属于输出电路的部分。也可以称为动作模块。

多路输入单路输出模块也可以由其他的电子器件来实现。

可选地，还包括电量检测及报警电路，显示灯；所述电量检测及报警电路用于检测所述供电线路或者电池的状态，当所述供电线路或者电池的状态异常时发出报警；所述显示灯用于显示所述供电线路或者电池的状态。

比如当电池的电量不足时，会发出报警，显示灯可以不听地闪烁表示电池电量不足。或者由常亮状态变灭；当线路故障时，显示灯闪烁，或者由常亮变灭，表示线路故障。

从结构的角度来看，本申请的装置如图2所示

该装置的形状可以设计为一个圆柱体的形状，当然不限于圆柱体，可以为长方体，正方体，球形等等。本申请技术方案可以将多个电子元器件集成在这一个装置内，可以根据工程需要灵活移动位置，尤其是在电脑机房为服务器供电的时候，携带方便，机动灵活。

结构的外侧为检测电路部分，连接多路供电线路，一侧连接多路供电线路，一侧输出单独的一条输出供电线路给外部的单电设备，输出的支路还可以分出一个支路单独给电池充电。外侧的结构接入的与输出的都是强电，连接的都是强电电路。

强电这一概念是相对于弱电而言。强电与弱电是以电压分界的，一般地可以认为工作电压在220V以上为强电，以下为弱电。

结构的中间部分为电池部分，外部供电线路给电池充电，当线路都发生故障时，可以用电池来供电。电池可以采用小容量的电池组。

控制器与互感器可以设置在结构中，或者互感器也可以设置在结构的外部，具体情况可以根据实际工程需要灵活掌握。

检测报警模块可以设置在底部，包括一个或者多个显示灯，每一个显示灯用于显示一个供电线路，当每一路供电线路故障时，显示灯都会由常亮变灭。当由电池供电时，电池电量不足时，显示灯也会进行闪烁表示报警。

并且包括一个扬声器或者喇叭，当线路故障时或者电池电量不足时，可以发出蜂鸣声进行报警，

上述的检测对象可以为供电线路，也可以为电池。当电池电量不足时，可报警。

可选地，当所述供电线路故障时，所述控制器向所述输出切换电路发出控制命令，所述输出切换电路发生切换，选择电池向所述装置外部供电。

可选地，还包括与电池相连的一个开关装置，开关装置连接外部设备，当所述供电线路故障时，所述控制器向所述电池所在的线路上的开关装置发出控制命令，所述装置闭合导通，所述电池向所述装置外部供电。此种实施方式，电池与开关装置可以单独设置一路，与多路输入单路输出模块和多个供电线路分开。

可选地，当由所述供电线路供电时，所述电池充电，当所述供电线路故障时，所述电池放电。

一种实施方式是当多个供电线路都发生故障时，报警装置可以发出报警，操作人员可以手动地操作，实现将电池向外部设备供电。

或者控制器得知所有的供电线路都故障后，决定由电池供电，向电池所在的线路上的开关装置发出控制信号，开关装置可以为一个单独的继电器但是不限于为继电器，开关装置闭合，将电池所在的电路投切，作为供电线路输出给外部的用电设备。此种实施方式，电池置于所述多路供电线路与多路输入单路输出模块之间。

当供电线路故障排除后，比如大约10分钟，或者20分钟后或者更长的时间，操作人员再将电池断开，恢复由供电线路供电。

或者供电线路的故障排除后，比如第一供电线路的故障排除，控制器接收到第一供电线路的电信号恢复正常，则由控制器发出命令，命令电池所在的开关装置断开，由第一供电线路供电。

本申请的装置功能齐全，可以实现多路供电线路的切换，并且设置有检测与报警结构，可以实时地进行供电状态的检测，也大大地提高了供电系统的安全性。

具体应用时可以从配电柜或者电源分配单元(Power Distribution Unit)PDU引出两根或者多条供电输入接入到多路供电装置，后段直接为标准国标出口供接入单路供电设计的设备。本发明的结构设计主要考虑将冗余双路或多路供电带入到单路供电设备中，同时提供后备电源极大的提高的IT设备的可靠性。

本申请通过简单接入外置供电装置的调整实现对单路供电设备的保护机制，为业务的连续运行提供保障。其内置电池组约能为功耗在1000W的设备提供10分钟左右供电时间。同时多路供电极大的提高了设备供电的冗余性。

将单路供电变为双路或多路冗余供电模式，此外增加电池作为后备电源实现即使双路或多路供电同时出现异常仍然提供一定的操作时间。弥补了单路供电设计的不足、UPS横向扩展能力差的缺点。且性价比高、便于各小型机房安装。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种供电装置，其特征在于，包括依次相连的测量电路、控制器、输出切换电路；

所述测量电路用于测量供电线路的电压或者电流信号，并将测量的电信号输出给所述控制器；

所述控制器用于接收所述测量电路测量的电信号，向所述输出切换电路输出控制命令；

所述输出切换电路用于接收所述控制器发送的控制命令，并切换供电线路。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量电路包括电能管理芯片，还包括设置在供电线路上的电压/电流互感器；所述电压/电流互感器用于对供电线路进行检测并将检测的电信号输送给所述电能管理芯片，所述电能管理芯片接收所述电流/电压互感器的检测的电信号，并作模数转换，将转换后的数字电信号输送给所述控制器。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括备用电池，用于当所述供电线路故障时，向所述装置外部的用电装置供电。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括置于所述输出切换电路与所述控制器之间的光电耦合器。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输出切换电路包括多路输入单路输出模块，所述多路输入单路输出模块包括控制模块和动作模块；所述控制模块用于接收所述控制器的控制命令，所述动作模块用于选择将多路供电线路之中的一个供电线路输出。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电量检测及报警电路，显示灯；所述电量检测及报警电路用于检测所述供电线路或者电池的状态，当所述供电线路或者电池的状态异常时发出报警；所述显示灯用于显示所述供电线路或者电池的状态。

7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，当所述供电线路故障时，所述控制器向所述输出切换电路发出控制命令，所述输出切换电路发生切换，选择电池向所述装置外部供电。

8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括与电池相连的一个开关装置，所述开关装置连接外部设备，当所述供电线路故障时，所述控制器向所述电池所在的线路上的开关装置发出控制命令，所述装置闭合导通，所述电池向所述装置外部供电。

9.如权利要求3所述的装置，其特征在于，当由所述供电线路供电时，所述电池充电，当所述供电线路故障时，所述电池放电。