CN109660364B - 一种供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种供电系统，所述供电系统包括供电电源模块和扩展电源模块；所述供电电源模块的额定输出电压大于所述扩展电源模块的额定输出电压；所述供电电源模块支持恒压供电模式和恒功率供电模式；所述供电电源模块用于向接入所述供电电源模块的受电设备供电；所述扩展电源模块用于当所述供电电源模块的输出电压与所述扩展电源模块的额定输出电压相同时，与所述供电电源模块共同向所述受电设备供电。本发明能够满足受电设备的供电需求，有效利用供电电源模块的电能，降低对供电电源模块和扩展电源模块的输出功率的要求。

Description

一种供电系统
技术领域
本发明涉及供电技术领域，尤其涉及一种供电系统。
背景技术
POE交换机是一种基于以太网为一些IP终端传输数据信号，同时还能为这些IP终端供电的设备。POE交换机内部的电源有限，为满足IP终端的供电需求，通常POE交换机还需要接入外部电源以向IP终端提供所需的电能，例如接入EPS电源。
在现有技术中，EPS电源接入POE交换机后，POE交换机内部的电源就停止向IP终端供电，与POE交换机连接的IP终端全部由EPS电源供电，即IP终端仅由POE交换机的供电电源模块供电或者仅由EPS电源供电。
然而，多个IP终端可以通过POE交换机的多个IP端口同时与POE交换机连接，若要满足全部IP终端的供电需求，现有技术的供电方案对POE交换机的供电电源模块供电或者EPS电源的输出功率要求高；且EPS电源接入POE交换机后，仅由EPS电源向IP终端供电，未能有效利用POE交换机的供电电源模块。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种供电系统，能够满足受电设备的供电需求，有效利用供电电源模块的电能，降低对供电电源模块和扩展电源模块的输出功率的要求。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种供电系统，所述供电系统包括供电电源模块和扩展电源模块；所述供电电源模块的额定输出电压大于所述扩展电源模块的额定输出电压；所述供电电源模块支持恒压供电模式和恒功率供电模式；
所述供电电源模块用于向接入所述供电电源模块的受电设备供电；
所述扩展电源模块用于当所述供电电源模块的输出电压与所述扩展电源模块的额定输出电压相同时，与所述供电电源模块共同向所述受电设备供电。
进一步的，所述供电电源模块具体用于：
当所述受电设备的功率小于所述供电电源模块的额定功率时，采用所述恒压供电模式向所述受电设备供电；
当所述受电设备的功率不小于所述供电电源模块的额定功率时，采用所述恒功率供电模式向所述受电设备供电。
进一步的，所述供电电源模块与所述扩展电源模块之间通过均流母线连接。
进一步的，所述供电系统还包括第一开关模块；所述第一开关模块的第一端与所述供电电源模块的输出端连接，所述第一开关模块的第二端用于连接所述受电设备的输入端；
所述第一开关模块用于防止所述受电设备的电流倒灌。
进一步的，所述第一开关模块包括第一二极管；
所述第一二极管的阳极与所述供电电源模块的输出端连接，所述第一二极管的阴极用于与所述受电设备的输入端连接；或，
所述第一开关模块包括第一MOS管；所述第一MOS管为N沟道MOS管或P沟道MOS管；或，
所述第一开关模块包括第一三极管；所述第一三极管为PNP型三极管或NPN型三极管。
进一步的，所述第一开关模块包括第一开关单元和第一控制单元；
所述第一开关单元的第一端与所述供电电源模块的输出端连接，所述第一开关单元的第二端用于与所述受电设备的输入端连接；
所述第一控制单元的控制端与所述第一开关单元的控制端连接，所述第一控制单元的第一端与所述第一开关单元的第一端连接，所述第一控制单元的第二端与所述第一开关单元的第二端连接；
所述第一控制单元用于根据所述供电电源模块的输出状态和所述受电设备的输入状态控制所述第一开关单元的通断状态。
进一步的，所述第一开关单元包括第二三极管、第二MOS管或第一继电器。
进一步的，所述供电系统还包括第二开关模块；所述第二开关模块的第一端与所述扩展电源模块的输出端连接，所述第二开关模块的第二端用于连接所述受电设备的输入端；
所述第二开关模块用于防止所述受电设备的电流倒灌。
进一步的，所述第二开关模块包括第二二极管；
所述第二二极管的阳极与所述扩展电源模块的输出端连接，所述第二二极管的阴极用于与所述受电设备的输入端连接；或，
所述第二开关模块包括第三MOS管；所述第三MOS管为N沟道MOS管或P沟道MOS管；或，
所述第二开关模块包括第三三极管；所述第三三极管为PNP型三极管或NPN型三极管。
进一步的，所述第二开关模块包括第二开关单元和第二控制单元；
所述第二开关单元的第一端与所述扩展电源模块的输出端连接，所述第二开关单元的第二端用于与所述受电设备的输入端连接；
所述第二控制单元的控制端与所述第二开关单元的控制端连接，所述第二控制单元的第一端与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二控制单元的第二端与所述第二开关单元的第二端连接；
所述第二控制单元用于根据所述扩展电源模块的输出状态和所述受电设备的输入状态控制所述第二开关单元的通断状态。
与现有技术相比，本发明实施例提供的一种供电系统，在供电电源模块能满足受电设备的供电需求时，优先由供电电源模块向受电设备供电；在供电电源模块不能满足受电设备的供电需求时，由扩展电源模块和供电电源模块共同向受电设备供电，实现对供电电源模块的充分利用，且扩展电源模块和供电电源模块能共同向受电设备供电，降低了对供电电源模块和扩展电源模块的输出功率的要求；同时，本发明实施例提供的供电系统向受电设备供电的过程中无需额外的控制操作，由供电系统本身自发实现相应的供电过程，减少了用户对供电系统的操作流程。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种供电系统的结构框图；
图2是本发明实施例2提供的一种供电系统的结构框图；
图3是本发明实施例3提供的一种供电系统的结构框图；
图4是本发明实施例4提供的一种供电系统的结构框图；
图5是本发明实施例5提供的一种供电系统的结构框图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
请参阅图1，是本发明实施例1提供的一种供电系统的结构框图。具体的，本发明实施例提供了一种供电系统，所述供电系统包括供电电源模块1和扩展电源模块2；所述供电电源模块1的额定输出电压大于所述扩展电源模块2的额定输出电压；所述供电电源模块1支持恒压供电模式和恒功率供电模式；
所述供电电源模块1用于向接入所述供电电源模块1的受电设备3供电；
所述扩展电源模块2用于当所述供电电源模块1的输出电压与所述扩展电源模块2的额定输出电压相同时，与所述供电电源模块1共同向所述受电设备3供电。
需要说明的是，供电电源模块与扩展电源模块连接受电设备时，从整体上看，供电电源模块与扩展电源模块不是级联结构，是并联结构。由于供电电源模块是支持恒压供电模式和恒功率供电模式的电源模块，供电电源模块的输出电压并不固定，而扩展电源模块的输出电压是额定输出电压。当供电电源模块的输出电压为额定输出电压时，由于供电电源模块的额定输出电压大于扩展电源模块的额定输出电压，扩展电源模块无法输出电流，此时仅由供电电源模块向受电设备供电；当供电电源模块的输出电压与扩展电源模块的额定输出电压相同时，扩展电源模块可以输出电流，此时扩展电源模块与供电电源模块共同向受电设备供电。
具体的，受电设备接入供电电源模块，受电设备向供电电源模块汲取所需电流以获取所需电能，供电电源模块先处于恒压供电模式，并以额定输出电压向受电设备供电，向受电设备的输出一定的电流，此时扩展电源模块无法输出电流；随着受电设备汲取的电流的增大，供电电源模块的输出电流也相应增大，若供电电源模块在恒压供电模式时就能满足接入供电电源的受电设备的供电需求，将一直是仅由供电电源模块向受电设备供电；若供电电源模块在恒压供电模式时，输出最大电流仍不能满足接入供电电源的受电设备的供电需求，供电电源模块将自动切换至恒功率供电模式，此时随着受电设备汲取的电流的增大，供电电源模块的输出电流也相应增大，输出电压相应减小，当供电电源模块的输出电压减小到与扩展电源模块的额定输出电压相同时，扩展电源模块可以输出电流，受电设备向供电电源模块汲取的电流不再增加，扩展电源模块与供电电源模块共同向受电设备供电，受电设备的供电需求全部被满足。
本发明实施例提供的供电系统，在供电电源模块能满足受电设备的供电需求时，优先由供电电源模块向受电设备供电；在供电电源模块不能满足受电设备的供电需求时，由扩展电源模块和供电电源模块共同向受电设备供电，实现对供电电源模块的充分利用，且扩展电源模块和供电电源模块能共同向受电设备供电，降低了对供电电源模块和扩展电源模块的输出功率的要求；同时，本发明实施例提供的供电系统向受电设备供电的过程中无需额外的控制操作，由供电系统本身自发实现相应的供电过程，减少了用户对供电系统的操作流程。
需要说明的是，供电电源模块支持恒压供电模式和恒流供电模式，是现有技术能够实现的，故在此不对实现供电电源模块支持恒压供电模式和恒流供电模式的技术手段进行说明，本领域技术人员可以采用现成的支持恒压供电模式和恒流供电模式的供电电源模块，也可以根据实际应用自定义设计。
可选的，接入同一个供电电源模块的受电设备可以是一个或多个，具体的，多个受电设备可通过不同的端口连接供电电源模块。扩展电源模块可包括一个或多个电源单元共同提供扩展电源模块的电能。
可选的，供电电源模块是设于POE交换机内部的电源模块，扩展电源模块是EPS电源模块；此时，供电电源模块和扩展电源模块的耦合性小，具有较强的兼容性。
进一步的，所述供电电源模块1具体用于：
当所述受电设备3的功率小于所述供电电源模块1的额定功率时，采用所述恒压供电模式向所述受电设备供电；
当所述受电设备3的功率不小于所述供电电源模块1的额定功率时，采用所述恒功率供电模式向所述受电设备3供电。
具体的，当受电设备的功率小于所述供电电源模块的额定功率时，意味着供电电源模块能满足受电设备的供电需求，仅由供电电源模块在恒压供电模式下向受电设备供电；当受电设备的功率不小于供电电源模块的额定功率时，意味着供电电源模块无法满足受电设备的全部供电需求，此时，供电电源模块采用恒功率供电模式向受电设备供电，以向受电设备提供最大的输出功率，充分利用供电电源模块，同时，超出供电电源模块的最大输出功率的部分将由扩展电源模块提供，此时供电电源模块和扩展电源模块共同向受电设备供电，受电设备的供电需求全部被满足。
请参阅图2，是本发明实施例2提供的一种供电系统的结构框图，假设供电电源模块1是设于POE交换机内部的电源模块，扩展电源模块2是EPS电源模块，且扩展电源模块2由电源单元201和电源单元202组成，有2个供电电源模块1与扩展电源模块2连接，由于在供电电源模块1是设于POE交换机内部的电源模块时，POE交换机有连接受电设备的端口，一般而言受电设备不另外设置连接EPS电源模块的端口，故扩展电源模块可通过合路电路、转换电路间接与受电设备连接，即扩展电源模块向受电设备提供的电能与供电电源模块提供的电能整合后作为系统供电电能向受电设备供电。
下面以图2所示的结构框图为例进一步说明本发明实施例提供的供电系统的供电过程：
假设两个POE交换机供电电源模块1额定输出功率均为400W，电源201和电源202的额定输出功率均为300W。
若通过POE交换机A1的端口接入POE交换机A1供电电源模块1的受电设备PDa11、PDa12……PDa1n(n≥1)的总功率为200W，通过POE交换机A2的端口接入POE交换机A2供电电源模块1的受电设备PDa21、PDa22……PDa2m(m≥1)的总功率为100W。由于受电设备PDa11至PDa1n的总功率小于400W，受电设备PDa21至PDa2m的总功率小于400W，受电设备PDa11至PDa1n全部仅由POE交换机A1供电电源模块供电，受电设备PDa21至PDa2m全部仅由POE交换机A2供电电源模块供电，EPS电源系统不向任何受电设备3供电。
若通过POE交换机A1的端口接入POE交换机A1供电电源模块1的受电设备PDa11至PDa1n的总功率为700W，通过POE交换机A2的端口接入POE交换机A2供电电源模块1的受电设备PDa21至PDa2m的总功率为500W。则此时POE交换机A1供电电源模块1向受电设备PDa11至PDa1n提供400W的功率，EPS电源系统向受电设备PDa11至PDa1n提供300W的功率；POE交换机A2供电电源模块1向受电设备PDa21至PDa2m提供400W的功率，EPS电源系统向受电设备PDa21至PDa2m提供100W的功率。
若通过POE交换机A1的端口接入POE交换机A1供电电源模块的受电设备PDa11至PDa1n的总功率为300W，通过POE交换机A2的端口接入POE交换机A1供电电源模块的受电设备PDa21至PDa2m的总功率为800W。则此时受电设备PDa11至PDa1n的供电需求全部由POE交换机A1供电电源模块满足，POE交换机A1供电电源模块向受电设备PDa11至PDa1n提供300W的功率，EPS电源系统不向受电设备PDa11至PDa1n供电；POE交换机A2供电电源模块1向受电设备PDa21至PDa2m提供400W的功率，EPS电源系统向受电设备PDa21至PDa2m提供400W的功率。
进一步的，所述供电电源模块1与所述扩展电源模块2之间通过均流母线连接。
具体的，供电电源模块与扩展电源模块之间通过均流母线连接，可以在供电电源模块和扩展电源模块共同向受电设备供电时，让供电电源模块和扩展电源模块按照预设比例输出电流，防止各电源的输出功率不平衡；而且为了避免一个电源损坏，直接影响供电系统的供电过程，扩展电源模块内部可能包括一个以上的电源单元，某个电源单元的损坏可能导致供电系统无法正常供电，供电电源模块与扩展电源模块之间通过均流母线连接，能够避免扩展电源模块的某个电源单元过渡消耗电能，某个电源单元空载不起供电作用，采用均流母线连接，提高电源的寿命，进而提高供电系统的可靠性。
请参阅图3，是本发明实施例3提供的一种供电系统的结构框图。进一步的，所述供电系统还包括第一开关模块4；所述第一开关模块4的第一端与所述供电电源模块1的输出端连接，所述第一开关模块的第二端用于连接所述受电设备的输入端；
所述第一开关模块4用于防止所述受电设备3的电流倒灌。
具体的，通过第一开关模块4防止受电设备3的电流倒灌，可以防止供电系统损坏，提高供电系统的可靠性。
请参阅图4，是本发明实施例4提供的一种供电系统的结构框图。进一步的，所述第一开关模块4包括第一二极管D1；
所述第一二极管D1的阳极与所述供电电源模块1的输出端连接，所述第一二极管D1的阴极用于与所述受电设备3的输入端连接；或，
所述第一开关模块4包括第一MOS管；所述第一MOS管为N沟道MOS管或P沟道MOS管；或，
所述第一开关模块4包括第一三极管；所述第一三极管为PNP型三极管或NPN型三极管。
具体的，利用二极管的单向导通特性或者MOS管、三极管的导通条件可以实现防止受电设备的电流倒灌的功能。
请参阅图5，是本发明实施例5提供的一种供电系统的结构框图。进一步的，所述第一开关模块4包括第一开关单元401和第一控制单元402；
所述第一开关单元401的第一端与所述供电电源模块1的输出端连接，所述第一开关单元401的第二端用于与所述受电设备3的输入端连接；
所述第一控制单元402的控制端与所述第一开关单元401的控制端连接，所述第一控制单元402的第一端与所述第一开关单元401的第一端连接，所述第一控制单元402的第二端与所述第一开关单元401的第二端连接；
所述第一控制单元402用于根据所述供电电源模块1的输出状态和所述受电设备3的输入状态控制所述第一开关单元401的通断状态。
需要说明的是，供电电源模块的输出状态可能是供电电源模块的输出电压、输出电流或输出功率等参数的大小或方向的状态，受电设备的输入状态可能是输入受电设备的输入电压、输入电流或输入功率等参数的大小或方向的状态。只要是能体现有无受电设备的电流倒灌的参数的状态即可。
可选的，所述第一控制单元402包括第一控制芯片。
具体的，第一控制单元包括第一控制芯片时，可以输出控制信号，对第一开关单元的通断状态进行控制。
进一步的，所述第一开关单元401包括第二三极管、第二MOS管或第一继电器。
具体的，采用第二三极管、第二MOS管或第一继电器可以实现通过第一控制单元控制第一开关单元的控制端来控制第一开关单元的通断状态。第一开关单元的控制端为第二三极管的基极或第二MOS管的栅极，当第一开关单元包括第二三极管时，第一开关单元的第一端是第二三极管的集电极还是发射极，视具体实施时采用的三极管的类型而定，只要能实现防止受电设备的电流倒灌进入供电电源模块即可；当第一开关单元包括第二MOS管时，第一开关单元的第一端是第二MOS管的源极还是漏极，视具体实施时采用的MOS管的类型而定，只要能实现防止受电设备的电流倒灌进入供电电源模块即可；当第一开关单元包括第一继电器时，由于继电器作为开关器件是本领域技术熟知的，继电器的类型不同，连接方式也不同，故在此不对第一继电器的具体连接方式进行限定，只要能防止受电设备的电流倒灌输入供电电源模块即可；例如第一继电器为电磁继电器时，第一继电器的两个静触点分别与供电电源模块的输出端、受电设备的输入端连接，第一继电器的控制端为控制第一继电器的线圈控制电路的通断状态的端口。
如图3所示，进一步的，所述供电系统还包括第二开关模块5；所述第二开关模块5的第一端与所述扩展电源模块3的输出端连接，所述第二开关模块5的第二端用于连接所述受电设备3的输入端；
所述第二开关模块5用于防止所述受电设备3的电流倒灌。
具体的，采用第二开关模块5防止受电设备3的电流倒灌，可以防止供电系统损坏，提高供电系统的可靠性。
如图4所示，进一步的，所述第二开关模块5包括第二二极管D2；
所述第二二极管D2的阳极与所述扩展电源模块2的输出端连接，所述第二二极管D2的阴极用于与所述受电设备3的输入端连接；或，
所述第二开关模块包括第三MOS管；所述第三MOS管为N沟道MOS管或P沟道MOS管；或，
所述第二开关模块包括第三三极管；所述第三三极管为PNP型三极管或NPN型三极管。
具体的，利用二极管的单向导通特性或者MOS管、三极管的导通条件可以实现防止受电设备的电流倒灌的功能。
如图5所示，进一步的，所述第二开关模块5包括第二开关单元501和第二控制单元502；
所述第二开关单元501的第一端与所述扩展电源模块2的输出端连接，所述第二开关单元501的第二端用于与所述受电设备3的输入端连接；
所述第二控制单元502的控制端与所述第二开关单元501的控制端连接，所述第二控制单元502的第一端与所述第二开关单元501的第一端连接，所述第二控制单元502的第二端与所述第二开关单元501的第二端连接；
所述第二控制单元502用于根据所述扩展电源模块2的输出状态和所述受电设备3的输入状态控制所述第二开关单元501的通断状态。
需要说明的是，扩展电源模块的输出状态可能是扩展电源模块的输出电压、输出电流或输出功率等参数的大小或方向等状态，受电设备的输入状态可能是输入受电设备的输入电压、输入电流或输入功率等参数的大小或方向的状态。只要是能体现有无电流倒灌输入扩展电源模块的参数的状态即可。
由于第二开关模块包括第二开关单元和第二控制单元来实现防止受电设备的电流倒灌的功能与第一开关模块包括第一开关单元和第一控制单元来实现防止受电设备的电流倒灌进入供电电源模块的功能的原理相似，故在此不再赘述。
可选的，所述第二控制单元502包括第二控制芯片。
具体的，第二控制单元包括第二控制芯片时，可以输出控制信号，对第二开关单元501的通断状态进行控制。
可选的，所述第二开关单元501包括第四三极管、第四MOS管或第二继电器。
由于第二开关单元包括第四三极管、第四MOS管或第二继电器来实现防止受电设备的电流倒灌的功能与第一开关单元包括第二三极管、第二MOS管或第一继电器来实现防止受电设备的电流倒灌进入供电电源模块的功能的原理相似，故在此不再赘述。
具体实施时，本发明实施例提供的一种供电系统，在供电电源模块能满足受电设备的供电需求时，优先由供电电源模块向受电设备供电；在供电电源模块不能满足受电设备的供电需求时，由扩展电源模块和供电电源模块共同向受电设备供电。
本发明实施例的技术方案能够满足受电设备的供电需求，有效利用供电电源模块的电能，且扩展电源模块和供电电源模块能共同向受电设备供电，降低了对供电电源模块和扩展电源模块的输出功率的要求；同时，本发明实施例提供的供电系统向受电设备供电的过程中无需额外的控制操作，由供电系统本身自发实现相应的供电过程，减少了用户对供电系统的操作流程。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括供电电源模块和扩展电源模块；所述供电电源模块的额定输出电压大于所述扩展电源模块的额定输出电压；所述供电电源模块支持恒压供电模式和恒功率供电模式；
所述供电电源模块用于向接入所述供电电源模块的受电设备供电；
所述扩展电源模块用于当所述供电电源模块的输出电压与所述扩展电源模块的额定输出电压相同时，与所述供电电源模块共同向所述受电设备供电；其中，当所述供电电源模块和所述扩展电源模块均接入所述受电设备时，所述供电电源模块和所述扩展电源模块呈并联结构；
其中，所述供电电源模块具体用于：
当所述受电设备的功率小于所述供电电源模块的额定功率时，采用所述恒压供电模式向所述受电设备供电；当所述受电设备的功率不小于所述供电电源模块的额定功率时，采用所述恒功率供电模式向所述受电设备供电。
2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电电源模块与所述扩展电源模块之间通过均流母线连接。
3.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括第二开关模块；所述第二开关模块的第一端与所述扩展电源模块的输出端连接，所述第二开关模块的第二端用于连接所述受电设备的输入端；
所述第二开关模块用于防止所述受电设备的电流倒灌。
4.如权利要求3所述的供电系统，其特征在于，所述第二开关模块包括第二二极管；
所述第二二极管的阳极与所述扩展电源模块的输出端连接，所述第二二极管的阴极用于与所述受电设备的输入端连接；或，
所述第二开关模块包括第三MOS管；所述第三MOS管为N沟道MOS管或P沟道MOS管；或，
所述第二开关模块包括第三三极管；所述第三三极管为PNP型三极管或NPN型三极管。
5.如权利要求3所述的供电系统，其特征在于，所述第二开关模块包括第二开关单元和第二控制单元；
所述第二开关单元的第一端与所述扩展电源模块的输出端连接，所述第二开关单元的第二端用于与所述受电设备的输入端连接；
所述第二控制单元的控制端与所述第二开关单元的控制端连接，所述第二控制单元的第一端与所述第二开关单元的第一端连接，所述第二控制单元的第二端与所述第二开关单元的第二端连接；
所述第二控制单元用于根据所述扩展电源模块的输出状态和所述受电设备的输入状态控制所述第二开关单元的通断状态。
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