CN109117404B - 一种可热插拔的服务器bbu装置 - Google Patents

一种可热插拔的服务器bbu装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种可热插拔的服务器BBU装置，采用BBU热插拔模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述BBU热插拔模块包括第一MOSFET Switch、第二MOSFET Switch、DC‑DC模块、CPLD单元、充电模块、电池单元，所述电池单元分别连接所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述DC‑DC模块、所述CPLD单元、所述充电模块，所述第一MOSFET Switch分别连接所述DC‑DC模块、所述CPLD单元，所述CPLD单元还分别连接所述充电模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元的结构，解决现有技术中维护时需要服务器关机，实现BBU功能需要硬件上做特殊设计，需花费大量时间、人力、物力的技术问题，实现热插拔，不需做硬件变更，兼容性强，安装方便，易维护。

Description

一种可热插拔的服务器BBU装置
技术领域
本发明涉及服务器领域，具体而言，涉及一种可热插拔的服务器BBU装置。
背景技术
Battery Backup Unit英文简称：BBU中文全称：电池备份单元。
BBU的作用是在掉电后，把服务器缓存中的数据写到硬盘中，这样数据就不会丢失；其次BBU电池有限，不会长时间供电，他只要把断电后的缓存中数据写入硬盘中，任务就达到了；服务器RAID卡上的电池有点不一样，在系统掉电后，能维持内存中的数据不丢失，但时间有限，如果在限定时间内没有恢复，内存中的数据就会丢失。
目前大多数未使用UPS的服务器，为了提供持续、稳定、不间断的电源，需要服务器厂商在硬件上进行特殊的设计来支持BBU功能，来保证服务器工作的持续和稳定，但此方式需要硬件重新设计并花费大量的成本，而且不方便维护。
正是由于硬件重新设计和BBU电池充放电次数和使用寿命有限，导致会出现如下的缺陷：
1.如BBU遇到故障维护时需要把服务器关机再进行；
2.服务器需要BBU功能，需要在硬件上做特殊设计才能支援，需花费大量时间/人力/物力。
发明内容
本发明提供一种可热插拔的服务器BBU装置，采用BBU热插拔模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述BBU热插拔模块分别与所述第一PSU Conn单元、所述第二PSU Conn单元、所述PSU单元连接，所述BBU热插拔模块包括第一MOSFET Switch、第二MOSFET Switch、DC-DC模块、CPLD单元、充电模块、电池单元，所述电池单元分别连接所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述DC-DC模块、所述CPLD单元、所述充电模块，所述第一MOSFET Switch分别连接所述DC-DC模块、所述CPLD单元，所述CPLD单元还分别连接所述充电模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述第一MOSFETSwitch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述第二MOSFET Switch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述PSU单元分别与所述第一PSU Conn单元、所述第二PSU Conn单元和所述CPLD单元连接的结构，解决现有技术中维护时需要服务器关机，实现BBU功能，需要在硬件上做特殊设计，需花费大量时间、人力、物力的技术问题。
本发明为解决上述技术问题而提供的这种可热插拔的服务器BBU装置，包括BBU热插拔模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述BBU热插拔模块分别与所述第一PSU Conn单元、所述第二PSU Conn单元、所述PSU单元连接，所述BBU热插拔模块包括第一MOSFET Switch、第二MOSFET Switch、DC-DC模块、CPLD单元、充电模块、电池单元，所述电池单元分别连接所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述DC-DC模块、所述CPLD单元、所述充电模块，所述第一MOSFET Switch分别连接所述DC-DC模块、所述CPLD单元，所述CPLD单元还分别连接所述充电模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述第一MOSFET Switch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述第二MOSFET Switch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述PSU单元分别与所述第一PSU Conn单元、所述第二PSU Conn单元和所述CPLD单元连接。
所述BBU热插拔模块内所述电池单元通过I2C连接所述CPLD单元，所述I2C用于传送BBU SCL、BBU SDA信号，所述CPLD单元内设置有一个I2C EEPROM，所述CPLD单元接收所述电池单元输送来的BBU_PRESENT_N信号，所述CPLD单元还通过所述充电模块连接所述电池单元，所述CPLD单元还连接所述第一MOSFET Switch，所述第一MOSFET Switch还通过所述DC-DC模块连接所述电池单元。
所述充电模块包括第一充电单元和第二充电单元，所述第一充电单元为TPS43060，所述第二充电单元为BQ24735，所述CPLD单元、所述第一充电单元、所述第二充电单元和所述电池单元依次连接，所述第一充电单单元输入P12V的电信号并输出CHARGE_15/2.5A给第二充电单元，所述第二充电单元输出VBAT_CHARGE给所述电池单元。
所述DC-DC模块为LMR64010，所述DC-DC模块把电池单元传输来的VBAT升压为VBAT_16.7，并把所述VBAT_16.7输送给所述第一MOSFET Switch。
所述电池单元的VBAT值为11.1V，所述电池单元为3个3.7V电池串联。
所述第一MOSFET Switch把从所述电池单元传输来的VBAT输出成P12V/20A的电信号，所述第二MOSFET Switch把从所述电池单元传输来的VBAT输出成P12VSB/2A的电信号。
所述第一PSU Conn分别连接所述CPLD单元、所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述电池单元，所述第一PSU Conn接收所述第一MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12V电信号，所述第一PSU Conn还接收所述第二MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12VSB电信号，所述第一PSU Conn与所述CPLD、所述PSU单元、所述第二PSU Conn相互通信并传送I2C_PSU_SCL信号、I2C_PSU_SDA信号、PSU1_PWROK信号、PSU2_PWROK信号、PSU1_PSON信号、PSU2_PSON信号。
所述第二PSU Conn分别连接所述CPLD单元、所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述电池单元，所述第二PSU Conn接收所述第一MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12V电信号，所述第二PSU Conn还接收所述第二MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12VSB电信号，所述第二PSU Conn与所述CPLD、所述PSU单元、所述第一PSU Conn相互通信并传送I2C_PSU_SCL信号、I2C_PSU_SDA信号、PSU1_PWROK信号、PSU2_PWROK信号、PSU1_PSON信号、PSU2_PSON信号。
所述BBU热插拔模块可以在所述服务器上热插拔。
本发明所具有的有益效果：加入BBU功能，不需做硬件变更，只需要更新BMC FW即可；通过对CPLD/BMC的FW升级可以进行客户定制化的设定；可做热插拔，让系统更稳定和安全；兼容性强，可以在有2X25连接器的任何服务器上使用；安装方便，易于维护。
附图说明
图1是本发明所述可热插拔的服务器BBU装置连接示意图。
图2是本发明所述可热插拔的服务器BBU装置放电示意图。
图3是本发明所述可热插拔的服务器BBU装置充电示意图。
图4是本发明所述BBU热插拔模块金手指PIN定义示意图。
具体实施方式
结合上述附图说明本发明的具体实施例。
由图1可知，本发明提供一种可热插拔的服务器BBU装置，包括BBU热插拔模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述BBU热插拔模块分别与所述第一PSUConn单元、所述第二PSU Conn单元、所述PSU单元连接，所述BBU热插拔模块包括第一MOSFETSwitch、第二MOSFET Switch、DC-DC模块、CPLD单元、充电模块、电池单元，所述电池单元分别连接所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述DC-DC模块、所述CPLD单元、所述充电模块，所述第一MOSFET Switch分别连接所述DC-DC模块、所述CPLD单元，所述CPLD单元还分别连接所述充电模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述第一MOSFET Switch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述第二MOSFETSwitch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述PSU单元分别与所述第一PSU Conn单元、所述第二PSU Conn单元和所述CPLD单元连接。
所述BBU热插拔模块内所述电池单元通过I2C连接所述CPLD单元，所述I2C用于传送BBU SCL、BBU SDA信号，所述CPLD单元内设置有一个I2C EEPROM，所述CPLD单元接收所述电池单元输送来的BBU_PRESENT_N信号，所述CPLD单元还通过所述充电模块连接所述电池单元，所述CPLD单元还连接所述第一MOSFET Switch，所述第一MOSFET Switch还通过所述DC-DC模块连接所述电池单元。
所述CPLD通过侦测PSON_N和PWOK这两个信号的状态来判断系统的工作状态，进而对系统保护，系统正常工作时PSON_N一直为Low状态，PWOK一直为High状态，所述CPLD单元依照BMC侦测到所述BBU热插拔模块的电量来决定是否做充电；系统工作时AC掉电，所述PSON_N为一直为Low状态，所述PWOK发生一个由High状态到Low的状态，此时所述CPLD单元控制PSU_SW_EN打开所述第一MOSFET Switch和所述第二MOSFET Switch改由所述BBU热插拔模块给系统供电并把BBU_ACTIVE设定为High，同时所述BMC控制系统进行统降频减少功耗，并通知系统管理员急事进行维护，如AC依旧未恢复且客户长时间未进行处理所述BMC在所述BBU热插拔模块电量消耗至20％时，把缓存中的数据写到硬盘中后正常关机，避免数据丢失；系统正常关机时，所述PWOK一直为High状态，所述PSON_N发生Low状态到High状态，此时所述CPLD单元或所述BMC不做处理；系统未工作时，所述PSON_N为一直为High状态，所述PWOK一直为Low状态，此时所述CPLD单元或所述BMC不做处理。
所述BBU_ACTIVE信号，由所述CPLD单元给出，表征所述BBU热插拔模块目前是处于工作或放电状态。High代表AC掉电已切换到所述BBU供电，透过所述BMC通知系统维护人员进行相应保护工作，Low时则表示目前AC供电正常未切换到所述BBU供电。
所述充电模块包括第一充电单元和第二充电单元，所述第一充电单元为TPS43060，所述第二充电单元为BQ24735，所述CPLD单元、所述第一充电单元、所述第二充电单元和所述电池单元依次连接，所述第一充电单单元输入P12V的电信号并输出CHARGE_15/2.5A给第二充电单元，所述第二充电单元输出VBAT_CHARGE给所述电池单元。
所述DC-DC模块为LMR64010，所述DC-DC模块把电池单元传输来的VBAT升压为VBAT_16.7，并把所述VBAT_16.7输送给所述第一MOSFET Switch。
所述电池单元的VBAT值为11.1V，所述电池单元为3个3.7V电池串联。
所述第一MOSFET Switch把从所述电池单元传输来的VBAT输出成P12V/20A的电信号，所述第二MOSFET Switch把从所述电池单元传输来的VBAT输出成P12VSB/2A的电信号。
所述第一PSU Conn分别连接所述CPLD单元、所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述电池单元，所述第一PSU Conn接收所述第一MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12V电信号所述第一PSU Conn还接收所述第二MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12VSB电信号，所述第一PSU Conn与所述CPLD、所述PSU单元、所述第二PSU Conn相互通信并传送I2C_PSU_SCL信号、I2C_PSU_SDA信号、PSU1_PWROK信号、PSU2_PWROK信号、PSU1_PSON信号、PSU2_PSON信号。
所述第二PSU Conn分别连接所述CPLD单元、所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述电池单元，所述第二PSU Conn接收所述第一MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12V电信号所述第二PSU Conn还接收所述第二MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12VSB电信号，所述第二PSU Conn与所述CPLD、所述PSU单元、所述第一PSU Conn相互通信并传送I2C_PSU_SCL信号、I2C_PSU_SDA信号、PSU1_PWROK信号、PSU2_PWROK信号、PSU1_PSON信号、PSU2_PSON信号。
所述BBU热插拔模块可以在所述服务器上热插拔。
如图2所示，本发明提供这种可热插拔的服务器BBU装置，当所述PSU单元正常工作时，所述PSU单元透过电源连接器提供12V给所述BBU热插拔模块上的所述电池单元充电，当BMC侦测到电量充满后，通过I2C通知所述CPLD单元将BBU_CHARGE_OK设为High，并把BBU_CHARGE_EN设定为Low，关闭充电线路停止给所述BBU热插拔模块充电避免过冲，所述BBU_CHARGE_EN信号为所述BBU热插拔模块充电使能信号，当所述BMC侦测到所述BBU热插拔模块电量过低需要充电及充电条件满足时透过I2C通知所述CPLD单元发出所述BBU_CHARGE_EN信号，所述BBU_CHARGE_OK信号为当所述BMC通过I2C读取到所述BBU热插拔模块电池充电充满OK时，通知所述CPLD单元发出所述BBU_CHARGE_OK信号。
如图3所示，本发明提供这种可热插拔的服务器BBU装置，当所述BMC或所述CPLD单元侦测到系统正常工作时AC发生意外掉电，所述BMC负责让系统降频减少功耗，所述CPLD单元负责打开所述第一MOSFET Switch和所述第二MOSFET Switch切换成由所述BBU热插拔模块给系统供电。
本发明提供这种可热插拔的服务器BBU装置，所述BBU热插拔模块上所述电池单元的VBAT一般为11.1V，由3个3.7V的电池串联，所述VBAT通过所述DC-DC模块LMR64010做升压得到VBAT_16.7，用作控制所述第一MOSFET Switch和所述第二MOSFET Switch的Gate电压。
放电时：所述PSU单元上的P12VSB和P12V由VBAT通过所述第一MOSFET Switch和所述第二MOSFET Switch提供，所述PSU单元正常工作时不导通，只有在所述PSU单元AC意外掉电才导通。
充电时：所述PSU单元上正常输出P12V通过所述充电模块里的TPS43060和BQ24735转出VBAT_CHARGE提供给所述BBU热插拔模块充电。
如图4所示，所述BBU热插拔模块的金手指PIN定义，可以与朴准PSU接口兼容。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：该可热插拔的服务器BBU装置包括BBU热插拔模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述BBU热插拔模块分别与所述第一PSU Conn单元、所述第二PSU Conn单元、所述PSU单元连接，所述BBU热插拔模块包括第一MOSFET Switch、第二MOSFET Switch、DC-DC模块、CPLD单元、充电模块、电池单元，所述电池单元分别连接所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述DC-DC模块、所述CPLD单元、所述充电模块，所述第一MOSFET Switch分别连接所述DC-DC模块、所述CPLD单元，所述CPLD单元还分别连接所述充电模块、第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元、PSU单元，所述第一MOSFET Switch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述第二MOSFET Switch还分别连接第一PSU Conn单元、第二PSU Conn单元，所述PSU单元分别与所述第一PSU Conn单元、所述第二PSU Conn单元和所述CPLD单元连接。
2.根据权利要求1所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述BBU热插拔模块内所述电池单元通过I2C连接所述CPLD单元，所述CPLD单元内设置有一个I2C EEPROM，所述I2C用于传送BBU SCL、BBU SDA信号，所述CPLD单元接收所述电池单元输送来的BBU_PRESENT_N信号，所述CPLD单元还通过所述充电模块连接所述电池单元，所述CPLD单元还连接所述第一MOSFET Switch，所述第一MOSFET Switch还通过所述DC-DC模块连接所述电池单元。
3.根据权利要求2所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述充电模块包括第一充电单元和第二充电单元，所述第一充电单元为TPS43060，所述第二充电单元为BQ24735，所述CPLD单元、所述第一充电单元、所述第二充电单元和所述电池单元依次连接，所述第一充电单元输入P12V的电信号并输出CHARGE_15/2.5A给第二充电单元，所述第二充电单元输出VBAT_CHARGE给所述电池单元。
4.根据权利要求3所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述DC-DC模块为LMR64010，所述DC-DC模块把电池单元传输来的VBAT升压为VBAT_16.7，并把所述VBAT_16.7输送给所述第一MOSFET Switch。
5.根据权利要求4所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述电池单元的VBAT值为11.1V，所述电池单元为3个3.7V电池串联。
6.根据权利要求5所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述第一MOSFETSwitch把从所述电池单元传输来的VBAT输出成P12V/20A的电信号，所述第二MOSFETSwitch把从所述电池单元传输来的VBAT输出成P12VSB/2A的电信号。
7.根据权利要求2所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述第一PSU Conn分别连接所述CPLD单元、所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述电池单元，所述第一PSU Conn接收所述第一MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12V电信号，所述第一PSU Conn还接收所述第二MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12VSB电信号，所述第一PSU Conn与所述CPLD、所述PSU单元、所述第二PSU Conn相互通信并传送I2C_PSU_SCL信号、I2C_PSU_SDA信号、PSU1_PWROK信号、PSU2_PWROK信号、PSU1_PSON信号、PSU2_PSON信号。
8.根据权利要求7所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述第二PSU Conn分别连接所述CPLD单元、所述第一MOSFET Switch、所述第二MOSFET Switch、所述电池单元，所述第二PSU Conn接收所述第一MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12V电信号，所述第二PSU Conn还接收所述第二MOSFET Switch或所述PSU单元输出的P12VSB电信号，所述第二PSU Conn与所述CPLD、所述PSU单元、所述第一PSU Conn相互通信并传送I2C_PSU_SCL信号、I2C_PSU_SDA信号、PSU1_PWROK信号、PSU2_PWROK信号、PSU1_PSON信号、PSU2_PSON信号。
9.根据权利要求1-8任一所述的可热插拔的服务器BBU装置，其特征在于：所述BBU热插拔模块可以在所述服务器上热插拔。
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