CN107526422A - 一种存储服务器的系统电源过压保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种存储服务器的系统电源过压保护系统，包括系统电源模块，系统电源模块连接有电压处理模块，电压处理模块连接有电压比较模块，电压比较模块连接有电源控制模块；系统电源模块包括若干待检测电压；电压比较模块包括电压保护芯片，电压保护芯片包括电压输入检测端、电压控制输出端和延迟电容连接端，延迟电容连接端连接有延迟电容，延迟电容的另一端接地，延迟电容的值小于设定阈值。本发明利用电压保护芯片代替基础管理芯片进行过压异常时切断系统电源的动作，相比于基础管理芯片的反应时间，大大提高了发生过压异常的反应处理速度，可以让系统快速切断电源，完全避免了因过压而损毁存储服务器设备的风险。
Description
技术领域
本发明属于存储服务器电源保护领域，具体涉及一种存储服务器的系统电源过压保护系统。
背景技术
随着互联网技术的蓬勃发展，数据的存储和管理成为各行各业的普遍需求。基于这种需求，存储服务器得到了长足的发展。随着存储服务器的发展，人们对存储服务器的产品质量和产品稳定性也提出越来越高的要求。
存储服务器的系统电源一般有十几组，一旦某一组电源发生过压异常，极有可能对后端设备产生不可修复性的破坏，设计存储服务器的系统电源过压保护可以在发生异常瞬间切断系统电源，保护存储服务器，避免发生严重毁坏，提高存储服务器的产品稳定性。
现有的存储服务器的系统电源过压保护方案通过基础管理芯片（BMC, baseboardmanagement controller）侦测各组电源的电压，通过与基础管理芯片预设的各组电源的过压保护点做比较，若侦测到的某组电压高于基础管理芯片预设的过压保护点，则基础管理芯片发出指令切断系统供电电源，避免存储服务发生严重毁坏事件。
基础管理芯片侦测电压的模式为轮循式，即基础管理芯片会依次读取数据总线上的所有数据，如果发现某个数据有问题时才发出报警。但，基础管理芯片需要管理的数据太多轮循一次的周期约为2~3秒。这个时间内如果某一电源芯片发生过压异常，基础管理芯片发生动作的反应时间太长，可能无法避免存储服务器发生严重的损毁。
此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种存储服务器的系统电源过压保护系统，是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述基础管理芯片过电压保护反应时间过长，不能完全避免存储服务器因过电压而造成板卡严重损毁的缺陷，提供一种存储服务器的系统电源过压保护系统，以解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明给出以下技术方案：
一种存储服务器的系统电源过压保护系统，包括系统电源模块，系统电源模块连接有电压处理模块，电压处理模块连接有电压比较模块，电压比较模块连接有电源控制模块；系统电源模块包括若干待检测电压端；
电压比较模块包括电压保护芯片，电压保护芯片包括电压输入检测端、电压控制输出端和延迟电容连接端，延迟电容连接端连接有延迟电容，延迟电容的另一端接地，延迟电容的值小于设定阈值。
进一步地，电压处理模块包括分压单元、保护单元和稳压单元。
进一步地，电源控制模块包括三极管、控制开关、拉高电压端和系统输入电压使能端。
进一步地，系统电源模块包括1.05V运行电压端、1.5V运行电压端、0.9V运行电压端、1.5V休眠模式电压端、开机5V电压端、开机3V电压端、12V电压端、CPU电压端、南桥芯片的PEX漏失电压端以及南桥芯片的NV漏失电压端。
进一步地，保护单元包括五个高速开关二极管，第一高速开关二极管、第二高速开关二极管、第三高速开关二极管、第四高速开关二极管以及第五高速开关二极管，五个高速开关二极管均包括第一输入端、第二输入端和输出端；
分压单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻以及第七电阻；
稳压单元包括第一稳压二极管和第二稳压二极管；
1.05V运行电压端连接第一高速开关二极管的第二输入端，1.5V运行电压端连接第一高速开关二极管的第一输入端；
0.9V运行电压端连接第二高速开关二极管的第二输入端，1.5V休眠模式电压端连接第二高速开关二极管的第一输入端，1.5V休眠模式电压端连接有第一电容；
开机5V电压端连接第一电阻，第一电阻的另一端连接第二电阻和第三高速开关二极管的第二输入端，第二电阻的另一端接地，开机3V电压端连接第三电阻，第三电阻的另一端连接第四电阻和第三高速开关二极管的第一输入端，第四电阻的另一端接地；
12V电压端连接第一稳压二极管的负极，第一稳压二极管的正极连接第五电阻，第五电阻的另一端连接有第二电容，第五电阻的另一端还连接第六电阻和第四高速开关二极管的第二输入端，第六电阻的另一端和第二电容的另一端连接并接地，CPU电压端连接第四高速开关二极管的第一输入端；
南桥芯片的PEX漏失电压端连接第五高速开关二极管的第二输入端，南桥芯片的NV漏失电压端连接第五高速开关二极管的第一输入端；
第一高速开关二极管的输出端连接第二高速开关二极管的输出端、第三高速开关二极管的输出端、第四高速开关二极管的输出端、第五高速开关二极管的输出端以及第七电阻；高速开关二极管用于防止电流反向烧毁待测电压端；
第七电阻的另一端连接第二稳压二极管的负极，第七电阻的另一端还连接有第三电容和电压处理模块输出端，第二稳压二极管的正极接地，第三电容的另一端接地。
进一步地，电压保护芯片还包括接地端，接地端接地，电压保护芯片的电压输入检测端与电压处理模块输出端连接。
进一步地，电源控制模块的控制开关采用N沟道增强型场效应管，电源控制模块的三极管采用NPN型三极管；
拉高电压端连接有第八电阻，第八电阻的另一端连接NPN型三极管的集电极，NPN型三极管的基极连接电压处理模块输出端，NPN型三极管的发射极连接有第九电阻，第九电阻的另一端连接电压芯片的电压控制输出端和N沟道增强型场效应管的栅极，第九电阻的另一端还连接有第十电阻，第十电阻的另一端接地，N沟道增强型场效应管的源极接地，N沟道增强型场效应管的漏极连接系统输入电压使能端。
进一步地，第一高速开关二极管、第二高速开关二极管、第三高速开关二极管、第四高速开关二极管以及第五高速开关二极管均采用CHN222PT型号的高速开关二极管；
第一电阻采用27KΩ精度为±1%的电阻，第二电阻采用20KΩ精度为±1%的电阻,第三电阻采用27KΩ精度为±1%的电阻，第四电阻采用47KΩ精度为±1%的电阻，第五电阻采用27KΩ精度为±1%的电阻，第六电阻采用14.7KΩ精度为±1%的电阻，第七电阻采用1 KΩ精度为±5%的电阻,第一电容采用0.1UF/6.3V精度±10%的电容，第二电容采用2.2UF/10V精度±20%的电容，第三电容采用0.1UF/6.3V精度±10%的电容；
第一稳压二极管和第二稳压二极管均采用6.2V稳压二极管，第一稳压二极管采用型号为MMSZ5234BPT型号的稳压二极管，第二稳压二极管采用型号为MMHZ5234BPZ型号的稳压二极管。
进一步地，延迟电容采用0.01UF/10V精度±10%的电容。
进一步地，拉高电压端的电压值为12V，第九电阻采用10KΩ精度为±1%的电阻，第十电阻采用100KΩ精度为±1%的电阻，三极管采用2PC4617Q型号的NPN型号的三极管，开关管采用2N7002EPT型号的场效应管。
当存储服务器的系统电源都正常工作时，即各个待测电压端的电压误差都在阈值范围内时，电压保护芯片的电压输入检测端的电压小于第一设定阈值，电压保护芯片的电压控制输出端为低电平，控制开关不能打开，存储服务器系统可以正常工作；
当存储服务器的某一待测电压端发生过压异常时，则电压比较芯片的电压输入检测端的电压大于第二设定阈值，经过延迟时间，电压比较芯片的电压控制输出端变为高阻抗状态，三极管的电压增加增益接近于1，三极管的发射极电压跟随集电极电压，经过第九电阻和第十电阻分压后，控制开关打开，系统输入电压使能端的信号拉低，切断系统电源，避免存储服务器因过压而造成板卡严重损毁的问题；
延迟电容的值确定，延迟时间确定，改变延迟电容，延迟时间改变。
本发明的有益效果在于：
本发明利用电压保护芯片代替基础管理芯片进行过压异常时切断系统电源的动作，相比于基础管理芯片的反应时间，大大提高了发生过压异常的反应处理速度，可以让系统快速切断电源，完全避免了因过压而损毁存储服务器设备的风险，提高了存储服务器的产品质量和产品稳定性。
此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明系统连接示意图；
图2为本发明电路连接示意图；
其中，1-系统电源模块；1.1-1.05V运行电压端；1.2-1.5V运行电压端；1.3-0.9V运行电压端；1.4-1.5V休眠模式电压端；1.5-开机5V电压端；1.6-开机3V电压端；1.7-12V电压端；1.8- CPU电压端；1.9-南桥芯片的PEX漏失电压端；1.10-南桥芯片的NV漏失电压端；2-电压处理模块；3-电压比较模块；3.1-电压保护芯片；3.1.1-电压输入检测端；3.1.2-电压控制输出端；3.1.3-延迟电容连接端；3.2-延迟电容；4-电源控制模块；4.1-拉高电压端；4.2-系统输入电压使能端；D1-第一高速开关二极管；D2-第二高速开关二极管；D3-第三高速开关二极管；D4-第四高速开关二极管；D5-第五高速开关二极管；D6-第一稳压二极管；D7-第二稳压二极管；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9-第九电阻；R10-第十电阻； C1-第一电容；C2-第二电容；C3-第三电容；Q1-NPN型三极管；Q2-N沟道增强型场效应管。
具体实施方式：
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明提供一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，包括系统电源模块1，系统电源模块1连接有电压处理模块2，电压处理模块2连接有电压比较模块3，电压比较模块3连接有电源控制模块4；系统电源模块1包括若干待检测电压端；
系统电源模块包括1.05V运行电压端1.1、1.5V运行电压端1.2、0.9V运行电压端1.3、1.5V休眠模式电压端1.4、开机5V电压端1.5、开机3V电压端1.6、12V电压端1.7、CPU电压端1.8、南桥芯片的PEX漏失电压端1.9以及南桥芯片的NV漏失电压端1.10；
电压处理模块2包括分压单元、保护单元和稳压单元；保护单元包括五个高速开关二极管，第一高速开关二极管D1、第二高速开关二极管D2、第三高速开关二极管D3、第四高速开关二极管D4以及第五高速开关二极管D5，五个高速开关二极管均包括第一输入端、第二输入端和输出端；分压单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及第七电阻R7；稳压单元包括第一稳压二极管D6和第二稳压二极管D7；
1.05V运行电压端1.1连接第一高速开关二极管D1的第二输入端，1.5V运行电压端1.2连接第一高速开关二极管D1的第一输入端；
0.9V运行电压端1.3连接第二高速开关二极管D2的第二输入端，1.5V休眠模式电压端1.4连接第二高速开关二极管(D2)的第一输入端，1.5V休眠模式电压端1.4连接有第一电容C1；
开机5V电压端1.5连接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2和第三高速开关二极管D3的第二输入端，第二电阻R2的另一端接地，开机3V电压端1.6连接第三电阻R3，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4和第三高速开关二极管D4的第一输入端，第四电阻R4的另一端接地；
12V电压端1.7连接第一稳压二极管D6的负极，第一稳压二极管D6的正极连接第五电阻R5，第五电阻R5的另一端连接有第二电容C2，第五电阻R5的另一端还连接第六电阻R6和第四高速开关二极管D4的第二输入端，第六电阻R6的另一端和第二电容C2的另一端连接并接地，CPU电压端1.8连接第四高速开关二极管D4的第一输入端；
南桥芯片的PEX漏失电压端1.9连接第五高速开关二极管D5的第二输入端，南桥芯片的NV漏失电压端1.0连接第五高速开关二极管D5的第一输入端；
第一高速开关二极管D1的输出端连接第二高速开关二极管D2的输出端、第三高速开关二极管D3的输出端、第四高速开关二极管D4的输出端、第五高速开关二极管D5的输出端以及第七电阻R7，
第七电阻R7的另一端连接第二稳压二极管D7的负极，第七电阻R7的另一端还连接有第三电容C3和电压处理模块输出端，第二稳压二极管D7的正极接地，第三电容C3的另一端接地；
第一高速开关二极管D1、第二高速开关二极管D2、第三高速开关二极管D3、第四高速开关二极管D4以及第五高速开关二极管D5均采用CHN222PT型号的高速开关二极管；
第一电阻R1采用27KΩ精度为±1%的电阻，第二电阻R2采用20KΩ精度为±1%的电阻,第三电阻R3采用27KΩ精度为±1%的电阻，第四电阻R4采用47KΩ精度为±1%的电阻，第五电阻R5采用27KΩ精度为±1%的电阻，第六电阻R6采用14.7KΩ精度为±1%的电阻，第七电阻R7采用1 KΩ精度为±5%的电阻,第一电容C1采用0.1UF/6.3V精度±10%的电容，第二电容C2采用2.2 UF/10V精度±20%的电容，第三电容C3采用0.1UF/6.3V精度±10%的电容；
第一稳压二极管D6和第二稳压二极管D7均采用6.2V稳压二极管，第一稳压二极管D6采用型号为MMSZ5234BPT型号的稳压二极管，第二稳压二极管D7采用型号为MMHZ5234BPZ型号的稳压二极管；
电压比较模块3包括电压保护芯片3.1，电压保护芯片3.1包括电压输入检测端3.1.1、电压控制输出端3.1.2和延迟电容连接端3.1.3，延迟电容连接端3.1.3连接有延迟电容3.2，延迟电容3.2的另一端接地，延迟电容3.2的值小于设定阈值；延迟电容C2采用0.01UF/10V精度±10%的电容；电压保护芯片3.1还包括接地端，接地端接地，电压保护芯片的电压输入检测端3.1.1与电压处理模块输出端连接；
电源控制模块4包括三极管、控制开关、拉高电压端4.1和系统输入电压使能端4.2；电源控制模块4的控制开关采用N沟道增强型场效应管Q1，电源控制模块4的三极管采用NPN型三极管Q2；
拉高电压端4.1连接有第八电阻R8，第八电阻R8的另一端连接NPN型三极管Q1的集电极，NPN型三极管Q1的基极连接电压处理模块输出端，NPN型三极管Q1的发射极连接有第九电阻R9，第九电阻R9的另一端连接电压芯片的电压控制输出端3.1.2和N沟道增强型场效应管Q2的栅极，第九电阻R9的另一端还连接有第十电阻R10，第十电阻R10的另一端接地，N沟道增强型场效应管Q2的源极接地，N沟道增强型场效应管Q2的漏极连接系统输入电压使能端4.2；
拉高电压端4.1的电压值为12V，第九电阻R9采用10KΩ精度为±1%的电阻，第十电阻R10采用100KΩ精度为±1%的电阻，三极管采用2PC4617Q型号的NPN型号的三极管，开关管采用2N7002EPT型号的场效应管；
当存储服务器的系统电源都正常工作时，即各个待测电压端的电压误差都在阈值范围内时，电压保护芯片3.1的电压输入检测端3.1.1的电压为1.89V，电压保护芯片3.1的电压控制输出端3.1.2为低电平，控制开关不能打开，存储服务器系统可以正常工作；
当存储服务器的某一待测电压端发生过压异常时，则电压比较芯片的电压输入检测端3.1.1的电压大于2.5V，经过2~3微秒的延迟时间，电压比较芯片3.1的电压控制输出端3.1.2变为高阻抗状态，三极管的电压增加增益接近于1，三极管的发射极电压跟随集电极电压，经过第九电阻R9和第十电阻R10分压后，控制开关打开，系统输入电压使能端4.2的信号拉低，切断系统电源，避免存储服务器因过压而造成板卡严重损毁的问题。
本发明的实施例是说明性的，而非限定性的，上述实施例只是帮助理解本发明，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他的具体实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，包括系统电源模块（1），系统电源模块（1）连接有电压处理模块（2），电压处理模块（2）连接有电压比较模块（3），电压比较模块（3）连接有电源控制模块（4）；系统电源模块（1）包括若干待检测电压端；
电压比较模块（3）包括电压保护芯片（3.1），电压保护芯片包括电压输入检测端（3.1.1）、电压控制输出端（3.1.2）和延迟电容连接端（3.1.3），延迟电容连接端（3.1.3）连接有延迟电容（3.2），延迟电容（3.2）的另一端接地，延迟电容（2）的值小于设定阈值。
2.如权利要求1所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，电压处理模块（2）包括分压单元、保护单元和稳压单元。
3.如权利要求2所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，电源控制模块（4）包括三极管、控制开关、拉高电压端（4.1）和系统输入电压使能端（4.2）。
4.如权利要求3所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，系统电源模块（1）包括1.05V运行电压端（1.1）、1.5V运行电压端（1.2）、0.9V运行电压端（1.3）、1.5V休眠模式电压端（1.4）、开机5V电压端（1.5）、开机3V电压端（1.6）、12V电压端（1.7）、CPU电压端（1.8）、南桥芯片的PEX漏失电压端（1.9）以及南桥芯片的NV漏失电压端（1.10）。
5.如权利要求4所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，保护单元包括五个高速开关二极管，第一高速开关二极管（D1）、第二高速开关二极管(D2)、第三高速开关二极管(D3)、第四高速开关二极管(D4)以及第五高速开关二极管(D5)，五个高速开关二极管均包括第一输入端、第二输入端和输出端；
分压单元包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6)以及第七电阻(R7)；
稳压单元包括第一稳压二极管(D6)和第二稳压二极管(D7)；
1.05V运行电压端(1.1)连接第一高速开关二极管(D1)的第二输入端，1.5V运行电压端(1.2)连接第一高速开关二极管(D1)的第一输入端；
0.9V运行电压端(1.3)连接第二高速开关二极管(D2)的第二输入端，1.5V休眠模式电压端(1.4)连接第二高速开关二极管(D2)的第一输入端，1.5V休眠模式电压端(1.4)连接有第一电容(C1)；
开机5V电压端(1.5)连接第一电阻(R1)，第一电阻(R1)的另一端连接第二电阻(R2)和第三高速开关二极管(D3)的第二输入端，第二电阻(R2)的另一端接地，开机3V电压端(1.6)连接第三电阻(R3)，第三电阻(R3)的另一端连接第四电阻(R4)和第三高速开关二极管(D4)的第一输入端，第四电阻(R4)的另一端接地；
12V电压端(1.7)连接第一稳压二极管(D6)的负极，第一稳压二极管(D6)的正极连接第五电阻(R5)，第五电阻(R5)的另一端连接有第二电容(C2)，第五电阻(R5)的另一端还连接第六电阻(R6)和第四高速开关二极管(D4)的第二输入端，第六电阻(R6)的另一端和第二电容（C2）的另一端连接并接地，CPU电压端(1.8)连接第四高速开关二极管(D4)的第一输入端；
南桥芯片的PEX漏失电压端(1.9)连接第五高速开关二极管(D5)的第二输入端，南桥芯片的NV漏失电压端(1.0)连接第五高速开关二极管(D5)的第一输入端；
第一高速开关二极管(D1)的输出端连接第二高速开关二极管(D2)的输出端、第三高速开关二极管(D3)的输出端、第四高速开关二极管(D4)的输出端、第五高速开关二极管(D5)的输出端以及第七电阻(R7)，
第七电阻(R7)的另一端连接第二稳压二极管(D7)的负极，第七电阻(R7)的另一端还连接有第三电容(C3)和电压处理模块输出端，第二稳压二极管(D7)的正极接地，第三电容(C3)的另一端接地。
6.如权利要求5所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，电压保护芯片还包括接地端，接地端接地，电压保护芯片(3.1)的电压输入检测端(3.1.1)与电压处理模块输出端连接。
7.如权利要求6所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，电源控制模块(4)的控制开关采用N沟道增强型场效应管Q2，电源控制模块(4)的三极管采用NPN型三极管(Q1)；
拉高电压端(4.1)连接有第八电阻(R8)，第八电阻(R8)的另一端连接NPN型三极管(Q1)的集电极，NPN型三极管(Q1)的基极连接电压处理模块输出端，NPN型三极管(Q1)的发射极连接有第九电阻(R9)，第九电阻(R9)的另一端连接电压芯片(3.1)的电压控制输出端（3.1.2）和N沟道增强型场效应管(Q2)的栅极，第九电阻(R9)的另一端还连接有第十电阻(R10)，第十电阻(R10)的另一端接地，N沟道增强型场效应管(Q2)的源极接地，N沟道增强型场效应管(Q2)的漏极连接系统输入电压使能端(4.2)。
8.如权利要求5所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，第一高速开关二极管(D1)、第二高速开关二极管(D2)、第三高速开关二极管(D3)、第四高速开关二极管(D4)以及第五高速开关二极管(D5)均采用CHN222PT型号的高速开关二极管；
第一电阻(R1)采用27KΩ精度为±1%的电阻，第二电阻(R2)采用20KΩ精度为±1%的电阻,第三电阻(R3)采用27KΩ精度为±1%的电阻，第四电阻(R4)采用47KΩ精度为±1%的电阻，第五电阻(R5)采用27KΩ精度为±1%的电阻，第六电阻(R6)采用14.7KΩ精度为±1%的电阻，第七电阻(R7)采用1 KΩ精度为±5%的电阻,第一电容(C1)采用0.1UF/6.3V精度±10%的电容，第二电容(C2)采用2.2 UF/10V精度±20%的电容，第三电容(C3)采用0.1UF/6.3V精度±10%的电容；
第一稳压二极管(D6)和第二稳压二极管(D7)均采用6.2V稳压二极管，第一稳压二极管(D6)采用型号为MMSZ5234BPT型号的稳压二极管，第二稳压二极管(D7)采用型号为MMHZ5234BPZ型号的稳压二极管。
9.如权利要求1所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，延迟电容(3.1)采用0.01UF/10V精度±10%的电容。
10.如权利要求7所述的一种存储服务器的系统电源过压保护系统，其特征在于，拉高电压端(4.1)的电压值为12V，第九电阻(R9)采用10KΩ精度为±1%的电阻，第十电阻(R10)采用100KΩ精度为±1%的电阻，三极管采用2PC4617Q型号的NPN型号的三极管(Q1)，开关管采用2N7002EPT型号的场效应管(Q2)。
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