CN107479611B - 一种通信设备及上电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信设备及上电控制方法，属于电源控制技术领域。该通信设备包括：多个业务模块和背板，每个业务模块包括：电源输入电路和控制电路，电源输入电路和背板的备用电源均与所述控制电路连接，背板的主电源与电源输入电路连接。其中，在背板的备用电源处于给控制电路进行供电的供电状态的过程中，控制电路控制电源输入电路上电，以使电源输入电路处于对控制电路进行供电的供电状态，背板的备用电源处于不对控制电路进行供电的不供电状态。该通信设备通过合理利用自身资源，即可实现各个业务模块的顺序延时上电，具备高效性和可移植性，不需要额外的增加研发人力成本投入，降低了设备的使用成本。

Description

一种通信设备及上电控制方法

技术领域

本发明属于电源控制技术领域，具体涉及一种通信设备及上电控制方法。

背景技术

现代大型通信设备设计中，基于应用灵活性和运行可靠性等实际需要，设备系统往往设计成支持多业务模块的机框式架构，而且设备规模越大，支持的业务模块槽位数量也越大，同时该类设备的业务处理能力也越来越强，单业务模块的功耗很大(普遍在300瓦以上)，为适应设备各种硬件配置情形下的耗电需求，设备供电电源也会相应设计为多模块并行供电方式，例如业界高端通信设备实际设计中已普遍支持10个以上电源模块并行供电。

机框式设备业务模块另一个需要普遍支持的功能是热插拔，由于业务模块的功耗普遍很大，为了在热插拔时不造成对设备背板总线电源的有害冲击，在业务模块上需要设计缓上电控制电路(或称热插拔控制电路)，当业务模块插入正在运行的设备机框时，主电源将受控缓慢开启，为业务模块上主电源前端大容量储能电容进行充电，这样的缓上电控制设计可使业务模块上主电源不会产生短时巨大的电源冲击电流，可避免业务模块的插入造成对设备背板总线电源带来有害的影响。但是当设备机框上插有较多业务模块开电启动时(因为这些业务模块将同时开始上电)，仍会导致设备背板电源上产生很大的冲击电流，特别是设备上在位大功率业务模块(相应的电源输入处理部分的储能电容容量也会很大)较多时，该冲击电流累加可达到几百安培，不仅会带来电源连接器过热损伤，甚至还可能导致供电电源瞬间过流保护断开输出，造成设备启动失败的严重故障事件。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种通信设备及上电控制方法，以有效地改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一方面，本发明实施例提供了一种通信设备，包括：多个业务模块和背板。每个业务模块包括：电源输入电路和控制电路，所述电源输入电路和所述背板的备用电源均与所述控制电路连接，所述背板的主电源与所述电源输入电路连接。其中，在所述背板的备用电源处于给所述控制电路进行供电的供电状态的过程中，所述控制电路控制所述电源输入电路上电，以使所述电源输入电路处于对所述控制电路进行供电的供电状态，所述背板的备用电源处于不对所述控制电路进行供电的不供电状态。

另一方面，本发明实施例还提供了一种上电控制方法，所述方法应用于一通信设备，所述通信设备包括多个业务模块和背板，每个业务模块包括：电源输入电路和控制电路，所述电源输入电路和所述背板的备用电源均与所述控制电路连接，所述背板的主电源与所述电源输入电路连接。所述方法包括：在所述背板的备用电源给所述控制电路进行供电的供电状态的过程中，通过所述控制电路控制所述电源输入电路上电。

本发明实施例提供的通信设备及上电控制方法，与现有技术相比，该通信设备在原有机框式设备的基础上仅做微小改动，即可实现对业务模块的分时上电，即在背板的备用电源给控制电路进行供电的供电状态的过程中，该控制电路控制电源输入电路上电，以使电源输入电路处于对控制电路进行供电的供电状态。通过合理利用自身资源，即可实现各个业务模块的顺序延时上电，具备高效性和可移植性，不需要额外的增加研发人力成本投入，降低了设备的使用成本，解决了多个业务模块同时上电所产生的累加电流，而造成的设备电源连接器损伤，甚至造成设备启动失败的严重故障。

本发明实施例的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1示出了常规机框式设备业务模块与背板电源连接示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种通信设备的结构框图。

图3示出了本发明实施例提供的通信设备中的一业务模块与背板电源连接示意图。

图4示出了本发明实施例提供的一种上电控制方法的方法流程图。

图5示出了本发明施例提供的图4中的步骤S401的方法流程图。

图标：10－通信设备；11－业务模块；111－电源输入电路；112－缓上电控制电路；113－隔离电路；114－控制电路；115－供电单元；116－控制单元；13－背板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，常规机框式设备业务模块与背板电源连接示意图，如图1所示。当机框式设备上插有较多业务模块开电启动时，尽管各业务模块上均设计有缓上电控制电路，但这些业务模块同时上电时仍会带来非常大的储能电容充电累加电流，造成设备电源连接器损伤，甚至造成设备启动失败的严重故障事件。

第一实施例

鉴于目前业界设备设计针对该问题还没有很好的解决方案，因此，本发明的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，得出了本方案所示的通信设备，如图2所示。该通信设备10包括：多个业务模块11和背板13，其中，请参阅图3和图4，每个业务模块11包括：电源输入电路111和控制电路114；所述背板13包括：备用电源和主电源。

所述电源输入电路111与所述背板13上的主电源连接，以及还与控制电路114连接，当该电源输入电路111上电时，该电源输入电路111便与主电源连通，此时该电源输入电路111便为所述控制电路114供电。该背板13上的备用电源与控制电路114连接，在该电源输入电路111未进行上电或上电失败时，由该备用电源为控制电路114上电。当机框式设备开电后，在等到背板13上的备用电源正常后，便开始给控制电路114供电，以使该控制电路114正常工作，在所述背板13上的备用电源处于给所述控制电路114进行供电的供电状态的过程中，该控制电路114控制该电源输入电路111上电，也即控制主电源与电源输入电路111导通，以使所述电源输入电路111处于对所述控制电路114进行供电的供电状态，由于电路设计会使得电源输入电路111所输出的电压略高于备用电源所输出的电压，此时，备用电源将自动停止供电，进入省电节能状态。

进一步地，该电源输入电路111包括：缓上电控制电路112、高压储能电容Ch、隔离电路113和低压储能电容Cl。缓上电控制电路112的输入端与主电源连接，其控制端(P－ON/OFF)与控制电路114连接，其输出端与隔离电路113的输入端连接，此外，该缓上电控制电路112的输出端还与高压储能电容Ch连接。该隔离电路113的输出端与控制电路114以及与该业务模块11上的其他功能电路连接，此外，该隔离电路113的输出端还与低压储能电容Cl连接。

进一步地，该控制电路114包括：控制单元116和供电单元115。供电单元115的输出端与控制单元116连接，用于为其供电。此外该供电单元115的输入端与背板13上的备用电源连接，以及还与隔离电路113的输出端连接。

在背板13上的备用电源为供电单元115供电的过程中，该控制单元116控制该缓上电控制电路112上电，也即控制主电源与缓上电控制电路112导通，以使所述电源输入电路111处于对所述控制电路114进行供电的供电状态，即经隔离电路113输出端的输出的电压为该供电单元115供电。

其中，为了便于知道各个业务模块11的上电情况，本实施例中，该控制单元116还与隔离电路113的输出状态信号端(P－good)连接，控制单元116根据该输出状态信号端反馈的信号判断所述缓上电控制电路112是否上电成功，即用于监控业务模块11的54V主电源是否正常开通或关闭，例如，在该缓上电控制电路112没有上电或上电失败时，该输出状态信号端没有信号输出，即为低电平；当该缓上电控制电路112上电成功时，该输出状态信号端有信号输出，即为高电平，也就是说，该控制单元116通过判断与输出状态信号端相连接的引脚的电平信号的有/无(高/低)来判断该缓上电控制电路112是否上电成功，以便后续的处理。

为了使背板13上的备用电源与电源输入电路111这两路间的电流相互隔离，进一步地，还包括：第一防倒灌电路和第二防倒灌电路。

所述隔离电路113通过所述第一防倒灌电路与所述供电单元115连接，其中，所述第一防倒灌电路使得电流从所述隔离电路113向所述供电单元115一侧传输，即隔离电路113和供电单元115间通过该第一防倒灌电路隔离，从而避免了备用电源的电源能量反灌到电源输入电路111中。可选地，该第一防倒灌电路包括第一二级管D1，即该隔离电路113的输出端经该第一二极管D1与供电单元115连接，进一步地，该隔离电路113的输出端与该第一二极管D1的阳极端连接，该第一二极管的阴极端与该供电单元115连接。

所述背板13的备用电源与通过所述第二防倒灌电路与所述供电单元115连接，其中，所述第二防倒灌电路使得电流从所述背板13的备用电源向所述供电单元115一侧传输，即来源于背板13的备用电源和供电单元115间通过第二防倒灌电路隔离，从而避免了电源输入电路111的电源能量反灌到备用电源中。作为一种可选的方式，该第二防倒灌电路包括：第二二极管D2和第三二极管D3(如图3所示)。所述第二二极管的阳极端与所述背板13中的备用电源连接，所述第二二极管的阴极端与所述第三二极管的阳极端连接，所述第三二极管的阴极端与所述供电单元115连接。

其中，经隔离电路113输出的电压相较于背板13上的备用电源输出的电压来说，由于隔离电路113输出的电压仅经过一个第一二极管D1隔离，因此，提供给供电单元115的工作电压要比来源于背板13的备用电源通过第二二级管D2和第三二极管D3串联后隔离的电压要大(约高0.7V)，因此会自动阻止来源于背板13的备用电源继续供电，使供电单元115仅由隔离电路113输出的电压供电。

其中，该控制单元116为一具备处理能力的处理器芯片，可选地，该处理器芯片为高性价比的微控制单元(Micro Controller Unit，MCU)，或称为单片机处理器。

其中，上述说的业务模块11为：线卡业务模块(Line Processing Unit，LPU)和/或交换卡业务模块(Switch Fabric Unit，SFU)。

第二实施例

本发明提供的上电控制方法，应用于上述的通信设备10中，下面将结合图4对该方法中的步骤进行详细说明。

步骤S401：在所述背板的备用电源给所述控制电路进行供电的供电状态的过程中，通过所述控制电路控制所述电源输入电路上电。

当机框式通信设备开电后只要54V主电源正常，机框上在位的主控制模块(MainProcessing Unit，MPU)就开始上电启动，不受任何规则约束，而机框上在位的业务模块(LPU和/或SFU)的主电源将处于默认关闭状态，需要按规则控制顺序开启。这样通信设备上54V主电源的开电启动负载只有MPU主控制模块和散热风扇模块，功耗很小，最大负载电流也不会超过5安培，远达不到冲击电流量级，不会产生任何危害。

在等到机框式通信设备的背板12V备用电源正常后，开始通过第二防倒灌电路向供电单元供电，转换出维持控制单元正常工作所需的电源。由于控制单元的核心为一MCU控制器，该阶段仅需要MCU工作即可，不会启动控制单元中的其他外围电路，工作时功耗很小(几百毫瓦)，因此该阶段多个业务模块上的MCU同时工作，也不会造成12V备用电源过载。

MCU上电完成后，开始仅初始化MCU的基本功能和与物理槽位号(slotnum[5：0])、控制端(P－ON/OFF)、输出状态信号端(P－good)相连接的几个GPIO引脚功能正常化，其它所有与业务模块运行相关的管理、监控、控制等功能全部等主电源产生的低压12Vmain电源稳定后才开始初始化并使用。

为了不使通信设备上的54V主电源产生冲击电流，通信设备上的在线业务模块需要按照预定的分时规则顺序上电启动，其中，在所述背板的备用电源给所述控制电路进行供电的供电状态的过程中，通过所述控制电路控制所述电源输入电路上电的具体步骤请参阅图5所示，下面将结合图5对控制电路控制所述电源输入电路上电的具体过程进行说明。

步骤S501：所述控制电路获取自身业务模块所在的物理槽位号。

在控制电路通电初始化正常后，该控制电路便获取自身业务模块所在的物理槽位号，其可以通过与物理槽位号(slotnum[5：0])相连接的GPIO引脚获得。进一步地，该控制电路中的控制单元在通电初始化正常后，该控制单元便获取自身业务模块所在的物理槽位号。

步骤S502：所述控制电路基于所述物理槽位号和预设上电规则，获取所述自身业务模块上电启动需要遵循的延时时间数值。

控制电路根据获得的物理槽位号和预设的上电规则，便可以获取到自身业务模块上电启动需要遵循的延时时间数值。进一步地，控制电路中的控制单元基于所述物理槽位号和预设上电规则，获取所述自身业务模块上电启动需要遵循的延时时间数值。由于机框式通信设备的业务模块通常设计时，它们的缓上电控制电路、高压储能电容Ch、隔离电路、低压储能电容Cl这4部分的启动参数是基本一致的，即从缓上电控制电路受控制开电开始，到隔离电路输出低压12Vmain电源完全正常所使用时间基本相同，暂且把该时间短标记为：Tpoweron，同一通信设备上即使不同种类的业务模块间的Tpoweron存在差异，也完全可以在业务模块设计研发阶段测试出精确数值，在此把一个机框式通设备所支持的所有业务模块的Tpoweron中的最大值标记为：Tpoweronmax。

其中，该预设上电规则包括上电的顺序，以及与物理槽位号相对应的延时时间值。其中该上电顺序是以业务模块所在的物理槽位号作为该业务模块上电启动的排序基础为依据的，例如，1号物理槽位的业务模块第一个上电启动，二号物理槽位的业务模块第二个上电启动，依次类推。为了确保每个业务模块上电启动所占用的时间充足，可选的，该与物理槽位号相对应的延时时间值略大于Tpoweronmax时间，例如，为1.3＊Tpoweronmax。

其中，在确保不会产生任何有害冲击电流和不影响设备整机启动过程的前提下，业务模块可以分组，组内业务模块允许同时上电启动，按组进行顺序上电启动，可以有效缩短设备整机上电启动占用时间。为了便于理解，请参阅表1，下面将结合一个具体的业务模块分时顺序上电启动的实例进行说明，假设每4个业务模块为一组，每组顺序时间间隔选择为1.3＊Tpoweronmax。

表1

结合上面的实例，也就是说，计时到1.3＊Tpoweronmax时，组1中的4个业务模块同时上电，计时到2.6＊Tpoweronmax时，组2中的4个业务模块同时上电，计时到3.9＊Tpoweronmax时，组3中的4个业务模块同时上电。

步骤S503：所述控制电路计时到所述延时时间数值时，所述控制电路控制所述电源输入电路上电。

控制电路在获取到自身业务模块上电启动需要遵循的延时时间数值时，便开始计时。计时到自身业务模块上电启动需要遵循的延时时间数值时，该控制电路便控制所述电源输入电路上电。进一步地，该控制电路中的控制单元通过控制电源输入电路中的缓上电控制电路的控制端来控制电源输入电路上电。即控制单元通过控制与缓上电控制电路连接的GPIO引脚的电平来控制该控制端的开，以使所述电源输入电路处于对所述供电单元进行供电的供电状态。

步骤S402：通过所述电源输入电路对所述控制电路进行供电，以使所述备用电源处于不对控制电路进行供电的不供电状态。

计时到自身业务模块上电启动需要遵循的延时时间数值时，该控制电路中的控制单元便通过控制电源输入电路中的缓上电控制电路的控制端的状态进行上电，此时便通过电源输入电路对所述控制电路进行供电，以使所述备用电源处于不对控制电路进行供电的不供电状态。此外，为了便于清楚的知道该电源输入电路是否上电成功，还可以通过与该隔离电路的输出状态信号端相连接的GPIO引脚的电平来判断该电源输入电路是否上电成功。

综上所述，本发明实施例提供的通信设备及上电控制方法，与现有技术相比，该通信设备在原有机框式设备的基础上仅做微小改动，即可实现对业务模块的分时上电，即在背板的备用电源给控制电路进行供电的供电状态的过程中，该控制电路控制电源输入电路上电，以使电源输入电路处于对控制电路进行供电的供电状态，背板的备用电源处于不对控制电路进行供电的不供电状态。同时，为了使备用电源与电源输入电路这两路间的电流相互隔离，一方面，通过第一防倒灌电路对电源输入电路和供电单元间进行隔离，从而避免了备用电源的电源能量反灌到电源输入电路中；另一方面，通过第二防倒灌电路对来源于背板的备用电源和供电单元间进行隔离，从而避免了电源输入电路的电源能量反灌到备用电源中。通过合理利用自身资源，即可实现各个业务模块的顺序延时上电，具备高效性和可移植性，不需要额外的增加研发人力成本投入，降低了设备的使用成本，解决了多个业务模块同时上电所产生的累加电流，而造成的设备电源连接器损伤，甚至造成设备启动失败的严重故障。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种通信设备，其特征在于，包括：多个业务模块和背板，每个业务模块包括：电源输入电路和控制电路，所述电源输入电路和所述背板的备用电源均与所述控制电路连接，所述背板的主电源与所述电源输入电路连接，

其中，在所述背板的备用电源处于给所述控制电路进行供电的供电状态的过程中，所述控制电路控制所述电源输入电路上电，以使所述电源输入电路处于对所述控制电路进行供电的供电状态，所述背板的备用电源处于不对所述控制电路进行供电的不供电状态。

2.根据权利要求1所述通信设备，其特征在于，所述电源输入电路包括：缓上电控制电路，所述控制电路包括：供电单元和控制单元，所述供电单元与所述控制单元连接，所述缓上电控制电路分别与所述供电单元和所述背板的主电源连接，所述控制单元与所述缓上电控制电路的控制端连接，所述背板的备用电源与所述供电单元连接，

其中，在所述背板的备用电源处于给所述供电单元进行供电的供电状态的过程中，所述控制单元控制所述缓上电控制电路上电，以使所述缓上电控制电路处于对所述控制电路进行供电的供电状态，所述背板的备用电源处于不对所述控制电路进行供电的不供电状态。

3.根据权利要求2所述通信设备，其特征在于，所述缓上电控制电路还包括：隔离电路，所述缓上电控制电路与所述隔离电路连接，所述隔离电路与所述供电单元连接，所述控制单元与所述隔离电路的输出状态信号端连接；

所述控制单元控制所述缓上电控制电路上电后，所述控制单元根据所述输出状态信号端的反馈信号判断所述缓上电控制电路是否上电成功。

4.根据权利要求3所述通信设备，其特征在于，所述每个业务模块还包括：第一防倒灌电路，所述隔离电路通过所述第一防倒灌电路与所述供电单元连接，其中，所述第一防倒灌电路使得电流从所述隔离电路向所述供电单元一侧传输。

5.根据权利要求4所述通信设备，其特征在于，所述第一防倒灌电路包括：第一二极管，所述隔离电路与所述第一二极 管的阳极端连接，所述第一二极 管的阴极端与所述供电单元连接。

6.根据权利要求3－5任意一项所述通信设备，其特征在于，所述每个业务模块还包括：第二防倒灌电路，所述背板的备用电源通过所述第二防倒灌电路与所述供电单元连接，其中，所述第二防倒灌电路使得电流从所述背板的备用电源向所述供电单元一侧传输。

7.根据权利要求6所述通信设备，其特征在于，所述第二防倒灌电路包括：第二二极管和第三二极管，所述第二二极管的阳极端与所述背板的备用电源连接，所述第二二极管的阴极端与所述第三二极管的阳极端连接，所述第三二极管的阴极端与所述供电单元连接。

8.根据权利要求6所述通信设备，其特征在于，所述第二防倒灌电路包括：第一限流电阻和第二二极管，所述第一限流电阻的一端与所述背板的备用电源连接，所述第一限流电阻的另一端与所述第二二极管的阳极端连接，所述第二二极管的阴极端与所述供电单元连接。

9.一种上电控制方法，其特征在于，所述方法应用于一通信设备，所述通信设备包括多个业务模块和背板，每个业务模块包括：电源输入电路和控制电路，所述电源输入电路和所述背板的备用电源均与所述控制电路连接，所述背板的主电源与所述电源输入电路连接，所述方法包括：

在所述背板的备用电源给所述控制电路进行供电的供电状态的过程中，通过所述控制电路控制所述电源输入电路上电；

通过所述电源输入电路对所述控制电路进行供电，以使所述备用电源处于不对所述控制电路进行供电的不供电状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通过所述控制电路控制所述电源输入电路上电，包括：

所述控制电路获取自身业务模块所在的物理槽位号；

所述控制电路基于所述物理槽位号和预设上电规则，获取所述自身业务模块上电启动需要遵循的延时时间数值；

所述控制电路计时到所述延时时间数值时，所述控制电路控制所述电源输入电路上电。