CN106033237B - 电子设备、配电板及其电源工作模式切换电路 - Google Patents

Abstract

一种电源工作模式切换电路，用于控制第一及第二电源供应器在第一工作模式及第二工作模式之间进行切换。电源工作模式切换电路包括电压跟随模块、比较模块及开关模块。比较模块用于将第一电源供应器输出的第一控制信号的电压及第二电源供应器输出的第二控制信号的电压与一参考电压比较，并根据比较结果来控制开关模块的导通及截止，进而控制电压跟随模块是否工作。当电压跟随模块工作时，第一及第二电源供应器处于第一工作模式。当电压跟随模块不工作时，第一及第二电源供应器处于第二工作模式。本发明电源工作模式切换电路可自动切换所述第一及第二电源供应器的工作模式。本发明还提供一种应用上述电源工作模式切换电路的配电板及电子设备。

Description

电子设备、配电板及其电源工作模式切换电路

技术领域

本发明涉及一种电源工作模式切换电路、配电板及电子设备。

背景技术

一般服务器稳定运行需在电源设计上采用1+1设计，电源1+1设计相当于两个电源并联，是指两个电源同时输出一半的功耗给服务器系统供电，当其中一个电源断电或失效时，另外一个电源会增加输出功耗，以保证系统的正常运行。当服务器系统对功耗需求较大时，则须要采用电源2+0设计为系统供电。电源2+0设计相当于两个电源串联，使两个电源输出叠加在一起。但是一般的配电板设计只支持电源1+1设计或者电源2+0设计，不能实现电源1+1设计与电源2+0设计的自动切换。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种可自动切换电源工作模式的电源工作模式切换电路。

还有必要提供一种包括上述电源工作模式切换电路的配电板。

还有必要提供一种应用上述电源工作模式切换电路的电子设备。

一种电源工作模式切换电路，用于控制一第一电源供应器与一第二电源供应器在第一工作模式及第二工作模式之间进行切换，所述电源工作模式切换电路包括一电压跟随模块、一比较模块及一开关模块，所述电压跟随模块及所述比较模块均与所述第一电源供应器相连，以接收所述第一电源供应器输出的第一控制信号，所述电压跟随模块及所述比较模块还均与所述第二电源供应器相连，以接收所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述开关模块与所述电压跟随模块、所述比较模块及一电源相连，所述比较模块用于将所述第一及第二控制信号的电压与一参考电压比较，当所述第一及第二控制信号的电压均小于所述参考电压时，所述比较模块输出第一信号使所述开关模块导通，所述电源通过所述开关模块向所述电压跟随模块供电，所述电压跟随模块工作，以使所述第一控制信号与所述第二控制信号的电压相等，所述第二电源供应器接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第一工作模式，当所述第一及第二控制信号的电压均大于所述参考电压时，所述比较模块输出第二信号使所述开关模块截止，所述电压跟随模块不工作，所述第二电源供应器未接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器未接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第二工作模式。

一种配电板，包括所述的电源工作模式切换电路。

一种电子设备，包括一电源工作模式切换电路、一第一电源供应器及一第二电源供应器，所述第一电源供应器输出一第一控制信号，所述第二电源供应器输出一第二控制信号，所述电源工作模式切换电路包括一电压跟随模块、一比较模块及一开关模块，所述电压跟随模块及所述比较模块均与所述第一电源供应器相连，以接收所述第一控制信号，所述电压跟随模块及所述比较模块还均与所述第二电源供应器相连，以接收所述第二控制信号，所述开关模块与所述电压跟随模块、所述比较模块及一电源相连，所述比较模块用于将所述第一及第二控制信号的电压与一参考电压比较，当所述第一及第二控制信号的电压均小于所述参考电压时，所述比较模块输出第一信号使所述开关模块导通，所述电源通过所述开关模块向所述电压跟随模块供电，所述电压跟随模块工作，以使所述第一控制信号与所述第二控制信号的电压相等，所述第二电源供应器接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第一工作模式，当所述第一及第二控制信号的电压均大于所述参考电压时，所述比较模块输出第二信号使所述开关模块截止，所述电压跟随模块不工作，所述第二电源供应器未接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器未接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第二工作模式。

本发明电子设备、配电板及其电源工作模式切换电路通过所述比较模块来比较所述第一及第二控制信号的电压与所述参考电压的大小，并根据比较结果来控制所述开关模块的导通及截止，进而控制电压跟随模块是否工作，从而使所述第一电源供应器与所述第二供应器能在第一工作模式与第二工作模式之间自动切换。

附图说明

图1是本发明电子设备的较佳实施方式的电路图。

主要元件符号说明

电子设备	1000
		电源工作模式切换电路	100
第一电源供应器	200
		第二电源供应器	300
控制信号	Cshare1、Cshare2
		电压跟随模块	110
比较模块	130
		比较单元	131
分压单元	135
		开关模块	150
第一开关单元	156
		第二开关单元	158
第一运算放大器	U3
		第二运算放大器	U5
比较器	U6
		电阻	R1、R2、R3、R4、R5、R6
电子开关	Q1、Q2、Q3、Q4
		电容	C1、C2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：

请参考图1，本发明电子设备1000的较佳实施方式包括一配电板、一第一电源供应器200及一第二电源供应器300。所述配电板包括一电源工作模式切换电路100。所述第一电源供应器200输出一控制信号Cshare1。所述第二电源供应器300输出一控制信号Cshare2。所述电源工作模式切换电路100与所述第一电源供应器200相连，并与所述第二电源供应器300相连。所述电源工作模式切换电路100用于控制所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300在第一工作模式及第二工作模式之间进行切换。当所述第二电源供应器300接收到所述第一电源供应器200输出的控制信号Cshare1且所述第一电源供应器200接收到所述第二电源供应器300输出的控制信号Cshare2时，所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300处于第一工作模式。当所述第二电源供应器300未接收到所述第一电源供应器200输出的控制信号Cshare1且所述第一电源供应器200未接收到所述第二电源供应器300输出的控制信号Cshare2时，所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300处于第二工作模式。

在本实施方式中，所述电子设备1000可为服务器、数据中心等。所述第一工作模式是指1+1的工作模式，即所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300并联且各自输出一半的功率。所述第二工作模式是指2+0的工作模式，即所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300串联且各自输出全部的功率。假设所述第一电源供应器200及所述第二电源供应器300的最大输出功率均为1200W，那么，当所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300工作在1+1模式时，输出的总功率为1200W；当所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300工作在2+0模式时，输出的总功率为2400W。

所述电源工作模式切换电路100的较佳实施方式包括一电压跟随模块110、一比较模块130及一开关模块150。

所述电压跟随模块110包括一第一运算放大器U3及一第二运算放大器U5。所述第一运算放大器U3的同相输入端+与第一电源供应器200相连，以接收所述控制信号Cshare1。所述第一运算放大器U3的反向输入端-与所述第一运算放大器U3的输出端OUT连接。所述第一运算放大器U3的输出端OUT与所述第二电源供应器300相连。所述第一运算放大器U3的电源端VCC与所述开关模块150连接，所述第一运算放大器U3的接地端GND接地。所述第二运算放大器U5的同相输入端+与第二电源供应器300连接，以接收所述控制信号Cshare2。所述第二运算放大器U5的反相输入端-与所述第二运算放大器U5的输出端OUT连接。所述第二运算放大器U5的输出端OUT与所述第一电源供应器200相连。所述第二运算放大器U5的电源端VCC与所述开关模块150连接，所述第二运算放大器U5的接地端GND接地。

所述比较模块130包括一比较单元131及一分压单元135。所述比较单元131包括一比较器U6。所述分压单元135包括两电阻R1及R2，所述分压单元135用于给所述比较器U6提供一参考电压Vref。所述比较器U6包括四个输入引脚IN1+、IN1-、IN2+及IN2-；两个输出引脚OUT1及OUT2；一电源引脚VCC及一接地引脚GND。所述比较器U6的输入引脚IN1-与第一电源供应器200连接，以接收所述控制信号Cshare1。所述比较器U6的输入引脚IN2-与第二电源供应器300连接，以接收所述控制信号Cshare2。所述比较器U6的输入引脚IN1+及IN2+均通过所述电阻R1连接至一电源12V，并通过所述电阻R2接地。所述比较器U6的电源引脚VCC连接至所述电源12V。所述比较器U6的接地引脚GND接地。所述比较器U6的输出引脚OUT1及OUT2均与所述开关模块150相连。所述电阻R1与R2之间的节点输出所述参考电压Vref给所述比较器U6的输入引脚IN1+及IN2+。在本实施方式中，所述参考电压Vref为一8V电压。在其他实施方式中，通过调整所述电阻R1及R2的电阻值可调整所述参考电压Vref的电压值。

所述开关模块150包括一第一开关单元156及一第二开关单元158。所述第一开关单元156包括两个电子开关Q1及Q2、两个电阻R3及R4及一电容C1。所述电子开关Q1的第一端与所述比较器U6的输出引脚OUT1连接。所述电子开关Q1的第二端通过所述电阻R3与所述电子开关Q2的第一端相连，通过所述电阻R4连接至所述电源12V，并通过所述电容C1接地。所述电子开关Q1的第三端接地。所述电子开关Q2的第二端与第一运算放大器U3的电源端VCC相连。所述电子开关Q2的第三端与所述电源12V相连。

所述第二开关单元158包括两个电子开关Q3及Q4、两个电阻R5及R6及一电容C2。所述电子开关Q3的第一端与所述比较器U6的输出引脚OUT2相连。所述电子开关Q3的第二端通过所述电阻R5与所述电子开关Q4的第一端相连，通过所述电阻R6连接至所述电源12V，并通过所述电容C2接地。所述电子开关Q4的第二端与所述第二运算放大器U5的电源端VCC相连。所述电子开关Q4的第三端与所述电源12V相连。

在本实施方式中，所述电子开关Q1及Q3均为NMOS场效应管，所述电子开关Q1及Q3的第一端、第二端及第三端分别对应于NMOS场效应管的栅极、漏极及源极。所述电子开关Q2及Q4均为PMOS场效应管，所述电子开关Q2及Q4的第一端、第二端及第三端分别对应于PMOS场效应管的栅极、漏极及源极。在其它实施方式中，所述电子开关Q1及Q3均可为NPN型三极管及其它具有相同功能的开关，所述电子开关Q2及Q4均可为PNP型三极管及其它具有相同功能的开关。

下面将对上述电源工作模式切换电路100的工作原理进行说明。

工作时，所述比较器U6将所述第一电源供应器200输出的控制信号Cshare1的电压与所述参考电压Vref进行比较，并将所述第二电源供应器300输出的控制信号Cshare2的电压与所述参考电压Vref进行比较。当所述控制信号Cshare1及Cshare2的电压均小于所述参考电压Vref时，所述比较器U6的输出引脚OUT1及输出引脚OUT2均输出高电平信号。与所述输出引脚OUT1相连的电子开关Q1导通，电子开关Q2也导通，与所述输出引脚OUT2相连的电子开关Q3导通，电子开关Q4也导通。所述电源12V通过所述电子开关Q2给所述第一运算放大器U3的电源端VCC供电，所述第一运算放大器U3开始工作。所述电源12V通过所述电子开关Q4给所述第二运算放大器U5的电源端VCC供电，所述第二运算放大器U5开始工作。所述第一运算放大器U3及所述第二运算放大器U5将所述控制信号Cshare1的电压与所述控制信号Cshare2的电压调整为一致(即电压相等)，从而使所述控制信号Cshare1与所述控制信号Cshare2变为相同的信号，进而使所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300输出与接收的控制信号相同。即相当于所述第二电源供应器300接收到所述第一电源供应器200输出的控制信号Cshare1且所述第一电源供应器200接收到所述第二电源供应器300输出的控制信号Cshare2，所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300处于第一工作模式。

当所述控制信号Cshare1及Cshare2的电压均大于所述参考电压Vref时，所述比较器U6的输出引脚OUT1及OUT2均输出低电平信号。与所述输出引脚OUT1相连的电子开关Q1截止，电子开关Q2也截止，与所述输出引脚OUT2相连的电子开关Q3截止，电子开关Q4也截止。所述第一运算放大器U3的电源端VCC及所述第二运算放大器U5的电源端VCC均未接收到电源，所述第一运算放大器U3及所述第二运算放大器U5均不工作。此时，所述第二电源供应器300未接收到所述第一电源供应器200输出的控制信号Cshare1且所述第一电源供应器200未接收到所述第二电源供应器300输出的控制信号Cshare2，所述第一电源供应器200与所述第二电源供应器300处于第二工作模式。

本发明电子设备1000通过所述电源工作模式切换电路100的比较模块130来比较所述控制信号Cshare1及Cshare2的电压与所述参考电压Vref的大小，并根据比较结果来控制所述开关模块150的导通及截止，进而控制电压跟随模块110是否工作，从而使所述第一电源供应器200与所述第二供应器能在第一工作模式与第二工作模式之间自动切换。

Claims (10)

1.一种电源工作模式切换电路，用于控制一第一电源供应器与一第二电源供应器在第一工作模式及第二工作模式之间进行切换，所述电源工作模式切换电路包括一电压跟随模块、一比较模块及一开关模块，所述电压跟随模块及所述比较模块均与所述第一电源供应器相连，以接收所述第一电源供应器输出的第一控制信号，所述电压跟随模块及所述比较模块还均与所述第二电源供应器相连，以接收所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述开关模块与所述电压跟随模块、所述比较模块及一电源相连，所述比较模块用于将所述第一控制信号及第二控制信号的电压与一参考电压比较，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均小于所述参考电压时，所述比较模块输出第一信号使所述开关模块导通，所述电源通过所述开关模块向所述电压跟随模块供电，所述电压跟随模块工作，以使所述第一控制信号与所述第二控制信号的电压相等，所述第二电源供应器接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第一工作模式，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均大于所述参考电压时，所述比较模块输出第二信号使所述开关模块截止，所述电压跟随模块不工作，所述第二电源供应器未接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器未接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第二工作模式。

2.如权利要求1所述的电源工作模式切换电路，其特征在于：所述比较模块包括一比较器，所述比较器包括一第一输入引脚、一第二输入引脚、一第三输入引脚、一第四输入引脚、一第一输出引脚及一第二输出引脚；所述第一输入引脚与第一电源供应器连接，以接收所述第一控制信号，所述第二输入引脚与第二电源供应器连接，以接收所述第二控制信号，所述第三输入引脚及第四输入引脚均用于接收所述参考电压，所述第一输出引脚及第二输出引脚均与所述开关模块相连，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均小于所述参考电压时，所述第一输出引脚及第二输出引脚输出所述第一信号给所述开关模块，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均大于所述参考电压时，所述第一输出引脚及第二输出引脚输出所述第二信号给所述开关模块。

3.如权利要求2所述的电源工作模式切换电路，其特征在于：所述开关模块包括一第一开关单元及一第二开关单元，所述第一开关单元与所述电源及所述电压跟随模块连接，还与所述比较器的第一输出引脚相连以接收所述第一信号及第二信号，所述第二开关单元与所述电源及所述电压跟随模块连接，还与所述比较器的第二输出引脚相连以接收所述第一信号及第二信号，当所述第一开关单元接收到所述第一信号时，所述第一开关单元导通，所述电源通过所述第一开关单元输出给所述电压跟随模块，当所述第一开关单元接收到所述第二信号时，所述第一开关单元截止，当所述第二开关单元接收到所述第一信号时，所述第二开关单元导通，所述电源通过所述第二开关单元输出给所述电压跟随模块，当所述第二开关单元接收到所述第二信号时，所述第二开关单元截止。

4.如权利要求3所述的电源工作模式切换电路，其特征在于：所述电压跟随模块包括一第一运算放大器及一第二运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与第一电源供应器相连，所述第一运算放大器的反向输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第二电源供应器相连，所述第一运算放大器的电源端与所述第一开关单元连接，所述第二运算放大器的同相输入端与第二电源供应器连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一电源供应器相连，所述第二运算放大器的电源端与所述第二开关单元连接，当所述第一开关单元及第二开关单元导通时，所述电源通过所述第一开关单元及第二开关单元向所述第一运算放大器及第二运算放大器的电源端供电，所述第一运算放大器及第二运算放大器工作，以使所述第一控制信号与所述第二控制信号的电压相等，当所述第一开关单元及第二开关单元截止时，所述第一运算放大器及第二运算放大器的电源端未接收到所述电源，所述第一运算放大器及第二运算放大器不工作。

5.如权利要求3所述的电源工作模式切换电路，其特征在于：所述第一开关单元包括一第一电子开关及一第二电子开关及一第一电容，所述第一电子开关的第一端与所述比较器的第一输出引脚连接，所述第一电子开关的第二端与所述第二电子开关的第一端及所述电源相连，并通过所述第一电容接地，所述第一电子开关的第三端接地，所述第二电子开关的第二端与第一运算放大器的电源端相连，所述第二电子开关的第三端与所述电源相连；所述第二开关单元包括一第三电子开关、一第四电子开关及一第二电容，所述第三电子开关的第一端与所述比较器的第二输出引脚连接，所述第三电子开关的第二端与所述第四电子开关的第一端及所述电源相连，并通过所述第二电容接地，所述第三电子开关的第三端接地，所述第四电子开关的第二端与第二运算放大器的电源端相连，所述第四电子开关的第三端与所述电源相连；当所述第一电子开关的第一端接收到所述比较器的第一输出引脚输出的第一信号时，所述第一电子开关导通，所述第二电子开关导通，所述电源通过所述第二电子开关向所述第一运算放大器的电源端供电，当所述第一电子开关的第一端接收到所述比较器的第一输出引脚输出的第二信号时，所述第一电子开关截止，所述第二电子开关截止，所述第一运算放大器的电源端未接收到所述电源，当所述第三电子开关的第一端接收到所述比较器的第二输出引脚输出的第一信号时，所述第三电子开关导通，所述第四电子开关导通，所述电源通过所述第四电子开关向所述第二运算放大器的电源端供电，当所述第三电子开关的第一端接收到所述比较器的第二输出引脚输出的第二信号时，所述第三电子开关截止，所述第四电子开关截止，所述第二运算放大器的电源端未接收到所述电源。

6.如权利要求2所述的电源工作模式切换电路，其特征在于：所述比较模块还包括一用于提供所述参考电压的分压单元，所述分压单元包括一第一电阻及一第二电阻，所述比较器的第三输入引脚及第四输入引脚均通过所述第一电阻连接至所述电源，并均通过所述第二电阻接地，所述第一电阻与所述第二电阻之间的节点输出所述参考电压给所述比较器的第三输入引脚及第四输入引脚。

7.一种配电板，包括如权利要求1至6任意一项所述的电源工作模式切换电路。

8.一种电子设备，包括一电源工作模式切换电路、一第一电源供应器及一第二电源供应器，所述第一电源供应器输出一第一控制信号，所述第二电源供应器输出一第二控制信号，所述电源工作模式切换电路包括一电压跟随模块、一比较模块及一开关模块，所述电压跟随模块及所述比较模块均与所述第一电源供应器相连，以接收所述第一控制信号，所述电压跟随模块及所述比较模块还均与所述第二电源供应器相连，以接收所述第二控制信号，所述开关模块与所述电压跟随模块、所述比较模块及一电源相连，所述比较模块用于将所述第一控制信号及第二控制信号的电压与一参考电压比较，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均小于所述参考电压时，所述比较模块输出第一信号使所述开关模块导通，所述电源通过所述开关模块向所述电压跟随模块供电，所述电压跟随模块工作，以使所述第一控制信号与所述第二控制信号的电压相等，所述第二电源供应器接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第一工作模式，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均大于所述参考电压时，所述比较模块输出第二信号使所述开关模块截止，所述电压跟随模块不工作，所述第二电源供应器未接收到所述第一电源供应器输出的第一控制信号且所述第一电源供应器未接收到所述第二电源供应器输出的第二控制信号，所述第一电源供应器与所述第二电源供应器处于第二工作模式。

9.如权利要求8所述的电子设备，其特征在于：所述比较模块包括一比较器，所述比较器包括一第一输入引脚、一第二输入引脚、一第三输入引脚、一第四输入引脚、一第一输出引脚及一第二输出引脚；所述第一输入引脚与第一电源供应器连接，以接收所述第一控制信号，所述第二输入引脚与第二电源供应器连接，以接收所述第二控制信号，所述第三输入引脚及第四输入引脚均用于接收所述参考电压，所述第一输出引脚及第二输出引脚均与所述开关模块相连，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均小于所述参考电压时，所述第一输出引脚及第二输出引脚输出所述第一信号给所述开关模块，当所述第一控制信号及第二控制信号的电压均大于所述参考电压时，所述第一输出引脚及第二输出引脚输出所述第二信号给所述开关模块。

10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述开关模块包括一第一开关单元及一第二开关单元，所述第一开关单元与所述电源及所述电压跟随模块连接，还与所述比较器的第一输出引脚相连以接收所述第一信号及第二信号，所述第二开关单元与所述电源及所述电压跟随模块连接，还与所述比较器的第二输出引脚相连以接收所述第一信号及第二信号，当所述第一开关单元接收到所述第一信号时，所述第一开关单元导通，所述电源通过所述第一开关单元输出给所述电压跟随模块，当所述第一开关单元接收到所述第二信号时，所述第一开关单元截止，当所述第二开关单元接收到所述第一信号时，所述第二开关单元导通，所述电源通过所述第二开关单元输出给所述电压跟随模块，当所述第二开关单元接收到所述第二信号时，所述第二开关单元截止。