CN110429577B

CN110429577B - 防错插电源、防错插负载及可插拔电源防错插系统

Info

Publication number: CN110429577B
Application number: CN201910758934.4A
Authority: CN
Inventors: 章波
Original assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Current assignee: Maipu Communication Technology Co Ltd
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2039-08-16
Also published as: CN110429577A

Abstract

本发明涉及通信技术。本发明解决了目前防错插方法中需要电源负载的主板上电或需要通过改变电源接口形状的问题，提供了一种防错插电源、防错插负载及可插拔电源防错插系统，其技术方案可概括为：防错插电源，包括电源提供单元、次级控制电源输出端、两个电源输出端、控制单元、第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端及在位信号输入端，电源输出端及次级控制电源输出端分别与电源提供单元连接，在位信号输入端与控制单元连接，若所述两个电源输出端所输出的电压一致则第一电源使能信号输入端与第二电源使能信号输入端短接，并与控制单元连接，否则分别与控制单元连接。本发明的有益效果是：不会导致烧毁主板，适用于可插拔电源系统。

Description

防错插电源、防错插负载及可插拔电源防错插系统

技术领域

本发明涉及通信技术，特别涉及通信领域中可插拔电源防错插的技术。

背景技术

在电子产品中，对于有可靠性要求的通信设备，通常都有双电源热备份及可热插拔更换电源的需求；出于标准化考虑（兼容性和可扩展性），以及处于结构机框的限制，通常电源模块都是标准尺寸，不同输出规格（输出电源电压可能不同、功率不同等）的电源模块外形尺寸相同，如果整机误插入不匹配的电源模块极易引发设备主板损坏。

现有防错插的实现方案一般分为以下两种：

方案一：通过电源负载（即受电装置，例如带主板的电子设备或者网络设备中的主控卡）设置及读取密码来判断是否启用端口，但其需要电源负载上电用以读取密码进行判断；

方案二：通过结构防止，例如不同输出规格的电源接口外壳小改动以实现差异化，若不是匹配的电源接口就在插入过程中实现物理结构限制，令其无法插入，这种方式存在以下缺陷：1）电源接口外壳不通用，可能产生非常多的结构种类（如果要做到比较全面的防错插，则每一种电源规格都需要一种电源接口外壳），增加库存及装配识别难度，带来管理费用增加及成本增加的问题；2）对于生产阶段或者是调试阶段，直接操作裸板的情况下无法实现防错插。

发明内容

本发明为解决目前防错插方法中需要电源负载的主板上电或需要通过改变电源接口形状的问题，提供一种防错插电源、防错插负载及可插拔电源防错插系统。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：防错插电源，包括电源提供单元、次级控制电源输出端及两个电源输出端，所述电源输出端及次级控制电源输出端分别与电源提供单元连接，其特征在于，还包括控制单元、第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端及在位信号输入端，所述在位信号输入端与控制单元连接，若所述两个电源输出端所输出的电压一致则第一电源使能信号输入端与第二电源使能信号输入端短接，并与控制单元连接，否则分别与控制单元连接；

所述电源提供单元仅根据控制单元的控制通过对应电源输出端输出，并为次级控制电源输出端供电；

所述次级控制电源输出端、第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端、在位信号输入端及两个电源输出端分别用于与欲连接的负载的任意一个电源插座中的次级控制电源输入端、第一电源使能信号输出端、第二电源使能信号输出端、在位信号输出端及两个电源输入端对应连接，第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端及在位信号输入端分别接收负载单元发送来的第一电源使能信号和/或第二电源使能信号，以及在位信号，并传输给控制单元；

所述控制单元用于根据接收到的第一电源使能信号、第二电源使能信号及在位信号判断负载单元的所需电压，并控制电源提供单元为对应电源输出端供电，进而为负载供电。

具体的，为提供一种控制单元的结构，则：若所述两个电源输出端所输出的电压一致，则所述控制单元可包括一个匹配控制模块，否则所述控制单元包括两个匹配控制模块，分别对应第一电源使能信号输入端及第二电源使能信号输入端。

进一步的，为提供一种匹配控制模块的结构，则所述匹配控制模块可包括第一光耦、控制电源、第二光耦、与门及直流电源控制器，

所述控制电源与第一光耦的控制端连接，第一光耦的输入端与第一电源使能信号输入端或第二电源使能信号输入端连接，其输出端与与门的一个输入端连接，当与其连接的第一电源使能信号输入端或第二电源使能信号输入端接收到第一电源使能信号或第二电源使能信号时，第一光耦输出使能信号，否则不输出；

所述控制电源与第二光耦的控制端连接，第二光耦的输入端与在位信号输入端连接，其输出端与与门的另一个输入端连接，当在位信号输入端接收到在位信号时，第二光耦输出在位控制信号，否则不输出；

所述与门的输出端与直流电源控制器连接，所述直流电源控制器的输出端与电源提供单元连接，用于在直流电源控制器接收到与门输出的控制信号时，控制电源提供单元输出与接收到的第一电源使能信号或第二电源使能信号相匹配的电压。

具体的，为方便匹配第一电源使能信号及第二电源使能信号，并考虑负载中的主板不上电，则所述第一电源使能信号及第二电源使能信号可分别采用低电平及高电平；所述在位信号可为次级地；所述在位控制信号可为初级地。

防错插负载，包括主板及至少一个电源插座，所述主板与电源插座连接，其特征在于，所述电源插座包括第一电源使能信号输出端、第二电源使能信号输出端、两个电源输入端、在位信号输出端及次级控制电源输入端，当包含一个以上电源插座时，所有电源插座的第一电源使能信号输出端之间相互连接，所有电源插座的第二电源使能信号输出端之间相互连接，

若所述主板所需电压为第一电源使能信号和/或第二电源使能信号对应的电压，则第一电源使能信号输出端和/或第二电源使能信号输出端输出第一电源使能信号和/或第二电源使能信号；

所述在位信号输出端输出在位信号。

具体的，由于防错插负载的主板未上电，则所述第一电源使能信号及第二电源使能信号可分别采用低电平及高电平，所述高电平可为：通过电源插座的次级控制电源输入端串接上拉电阻作上拉处理后通过第二电源使能信号输出端和/或第一电源使能信号输出端输出；所述在位信号输出端内部接次级地。

进一步的，为避免高电平输出时出现无法预料的错误，则优选为：若第一电源使能信号匹配的电压低于第二电源使能信号匹配的电压，则第一电源使能信号为低电平，第二电源使能信号为高电平，否则第二电源使能信号为低电平，第一电源使能信号为高电平。

具体的，由于主板所需电压有可能为一种，也可能为两种，则当主板所需电压为一种时，为避免混淆，则第一电源使能信号输出端及第二电源使能信号输出端均可输出与主板所需电压相匹配的第一电源使能信号或第二电源使能信号；

当主板所需电压为两种时，则第一电源使能信号输出端输出第一电源使能信号，第二电源使能信号输出端输出第二电源使能信号。

可插拔电源防错插系统，其特征在于，包括上述防错插负载及上述防错插电源，所述防错插电源通过防错插负载的电源插座与防错插负载连接。

本发明的有益效果是，通过上述防错插电源、防错插负载及可插拔电源防错插系统，在防错插电源插入后识别匹配正确后才开启输出，可在任何场景下插入电源（裸板或整机），不会导致烧毁主板；电源输出接口不需要捆绑任何机框，可以统一结构；对于不同电源模块混插情况，由于单输出的防错插电源（即两个电源输出端所输出的电压一致的防错插电源）第一电源使能信号输入端与第二电源使能信号输入端短接，可避免冲突，比如双12V电源和混合输出（12V/54V）电源同时插入，可保证54V被禁止输出（54V使能被双12V电源内部两个使能信号并接拉低），以防止设备被烧坏；对于电源开关开启的情况下热插拔，可以通过在位信号来实现保护（电源模块识别到在位信号，判断使能后才开启输出），默认情况下电源不开启输出（可以避免插入瞬间控制电路还没有起作用即烧毁主板，也可以避免电源模块裸机接口带电危险）；主板在无电情况下也可实现电源输出控制；不同电压（比如12V，54V）输出电源独立识别匹配，可禁止不匹配电源输出，不影响其他适配电源输出（比如一个防错插电源有2种输出，可以保证任一匹配输出正常使用）；可以直接应用到所有盒式电子产品及机架式电子产品，能够保证无论是生产还是调试还是客户现场使用都无错插烧板风险。

附图说明

图1是本发明实施例中防错插电源的系统框图。

图2是本发明实施例中防错插负载的系统框图。

图3是本发明实施例中防错插电源的匹配控制模块的系统框图。

图4是本发明实施例中可插拔电源防错插系统的系统框图。

图5是本发明实施例1中可插拔电源防错插系统的系统框图。

图6是本发明实施例2中可插拔电源防错插系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，详细描述本发明的技术方案。

本发明实施例的防错插电源，其系统框图参见图1，包括电源提供单元、次级控制电源输出端及两个电源输出端（分别为电压输出端A及电压输出端B），其中，电源输出端及次级控制电源输出端分别与电源提供单元连接，还包括控制单元、第一电源使能信号输入端EN_A（IN）、第二电源使能信号输入端EN_B（IN）及在位信号输入端，其中，在位信号输入端与控制单元连接，若所述两个电源输出端所输出的电压一致则第一电源使能信号输入端EN_A（IN）与第二电源使能信号输入端EN_B（IN）短接，并与控制单元连接，否则分别与控制单元连接，这里，电源提供单元仅根据控制单元的控制通过对应电源输出端输出，并为次级控制电源输出端供电；次级控制电源输出端、第一电源使能信号输入端EN_A（IN）、第二电源使能信号输入端EN_B（IN）、在位信号输入端及两个电源输出端分别用于与欲连接的负载的任意一个电源插座中的次级控制电源输入端、第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）、第二电源使能信号输出端EN_B（OUT）、在位信号输出端及两个电源输入端对应连接，第一电源使能信号输入端EN_A（IN）、第二电源使能信号输入端EN_B（IN）及在位信号输入端分别接收负载单元发送来的第一电源使能信号EN_A和/或第二电源使能信号EN_B，以及在位信号，并传输给控制单元；控制单元用于根据接收到的第一电源使能信号、第二电源使能信号及在位信号判断负载单元的所需电压，并控制电源提供单元为对应电源输出端供电，进而为负载供电。

为提供一种控制单元的结构，则：若两个电源输出端所输出的电压一致，则控制单元可包括一个匹配控制模块，否则控制单元包括两个匹配控制模块，分别对应第一电源使能信号输入端EN_A（IN）及第二电源使能信号输入端EN_B（IN）。

为提供一种匹配控制模块的结构，则匹配控制模块可包括第一光耦、控制电源、第二光耦、与门及直流电源控制器，其系统框图参见图3，其中，控制电源与第一光耦的控制端连接，第一光耦的输入端与第一电源使能信号输入端或第二电源使能信号输入端连接，其输出端与与门的一个输入端连接，当与其连接的第一电源使能信号输入端EN_A（IN）或第二电源使能信号输入端EN_B（IN）分别接收到对应的第一电源使能信号或第二电源使能信号时，第一光耦输出使能信号，否则不输出；控制电源与第二光耦的控制端连接，第二光耦的输入端与在位信号输入端连接，其输出端与与门的另一个输入端连接，当在位信号输入端接收到在位信号时，第二光耦输出在位控制信号，否则不输出；与门的输出端与直流电源控制器连接，所述直流电源控制器的输出端与电源提供单元连接，用于在直流电源控制器接收到与门输出的控制信号时，控制电源提供单元输出与接收到的第一电源使能信号或第二电源使能信号相匹配的电压。这里，可采用多种实现方式，例如直流电源控制器输出控制信号，而电源提供单元与电源输出端之间通过控制开关连接，而直流电源控制器的输出端与控制开关的控制端连接即可，当防错插电源为单输出时（即两个电源输出端输出的电压一致），可由一个控制开关控制两个电源输出端是否输出，也可由两个控制开关分别控制两个电源输出端是否输出，若此时只有一个匹配控制模块，则两个控制开关的控制端都需要与该匹配控制模块的直流电源控制器的输出端连接，当然，也可采用两个匹配控制模块去对应两个控制开关，这样成本稍高；当防错差电源为双输出时（即两个电源输出端输出的电压不一致）可由两个控制开关分别控制两个电源输出端是否输出，则此时需要两个匹配控制模块分别控制两个控制开关。

为方便匹配第一电源使能信号及第二电源使能信号，并考虑负载中的主板不上电，则第一电源使能信号及第二电源使能信号可分别采用低电平及高电平；在位信号可为次级地；在位控制信号可为初级地。

本发明实施例所述的防错插负载，其系统框图参见图2，包括主板及至少一个电源插座，主板与电源插座连接，其中，电源插座包括第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）、第二电源使能信号输出端EN_B（OUT）、两个电源输入端（分别为电压输入端A及电压输入端B）、在位信号输出端及次级控制电源输入端，当包含一个以上电源插座时，所有电源插座的第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）之间相互连接，所有电源插座的第二电源使能信号输出端EN_B（OUT）之间相互连接，若主板所需电压为第一电源使能信号和/或第二电源使能信号对应的电压，则第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）和/或第二电源使能信号输出端EN_B（OUT）输出第一电源使能信号和/或第二电源使能信号；在位信号输出端输出在位信号。

由于防错插负载的主板未上电，则第一电源使能信号及第二电源使能信号可分别采用低电平及高电平，高电平可为：通过电源插座的次级控制电源输入端串接上拉电阻作上拉处理后通过第二电源使能信号输出端EN_B（OUT）和/或第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）输出；在位信号输出端内部接次级地。

为避免高电平输出时出现无法预料的错误，则优选为：若第一电源使能信号匹配的电压低于第二电源使能信号匹配的电压，则第一电源使能信号为低电平，第二电源使能信号为高电平，否则第二电源使能信号为低电平，第一电源使能信号为高电平。这是由于若将高电平对应较低的电压，则可能导致如下情况：若接口本身有破损导致次级控制电源输入端未接受到供电等无法输出高电平的情况，此时该负载必然只会输出低电平（第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）及第二电源使能信号输出端EN_B（OUT）此时都只能输出低电平，即0），而防错插电源由于只接收到低电平，则必然输出较高的电压，从而可能导致主板因高压而损坏。

由于主板所需电压有可能为一种，也可能为两种，则当主板所需电压为一种时，为避免混淆，则第一电源使能信号输出端及第二电源使能信号输出端均可输出与主板所需电压相匹配的第一电源使能信号或第二电源使能信号；这是因为：设第一电源使能信号采用低电平（即0），第二电源使能信号采用高电平（即1）时，若该主板所需电压为一种，且为较高的电压（对应第二电源使能信号）时，若插入的防错插电源为混合输出（两个电源输出端输出的电压不一致）电源，若只有第二电源使能信号输出端EN_B（OUT）输出，而第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）不输出，则会导致如下情况：防错插电源接收到第二电源使能信号，输出较高电压，同时由于第一电源使能信号为低电平，即0，而第一电源使能信号输出端EN_A（OUT）也并未输出，也是0，此时防错插电源仍然会输出较低电压，导致不匹配；若此时再将较高的电压对应第一电源使能信号，而主板所需电压为较低的电压时，则这种情况更可能导致主板因高压而损坏。

本发明实施例所述的可插拔电源防错插系统，其系统框图参见图4，包括上述防错插负载及上述防错插电源，所述防错插电源通过防错插负载的电源插座与防错插负载连接。

下面以具体举例的方式说明本发明所述的可插拔电源防错插系统。

实施例1

设本发明实施例1中防错插负载上具有两个电源插座，分别为电源插座一及电源插座二，该防错插负载需求两种电压，分别为12V及54V，则其电源输入端分别为12V（IN）及54V（IN），目前出现混插情况，例如已插入一个双12V输出的防错插电源1，即其电源输出端分别为12V（OUT）及12V（OUT），再准备插入一个12V与54V混合输出的防错插电源2，即其电源输出端分别为12V（OUT）及54V（OUT），其系统框图参见图5，其中，在位信号输出端内部接次级地GND，第一电源使能信号对应低电平（“0”电平），并匹配12V电压，第二电源使能信号对应高电平（“1”电平），并匹配54V电压。

此时，由于防错插电源1内部的第一电源使能信号输入端EN_A（IN）及第二电源使能信号输入端EN_B（IN）短接，且被短接到低电平（“0”电平），参见附图5可见，电源插座二中的第二电源使能信号输入端EN_B（IN）也被拉低到了低电平，则防错插电源2的控制单元并不会收到第二电源使能信号（高电平），则防错插电源2的控制单元不会控制输出54V电压，则54V电压不输出，有效保护54V（OUT）与12V（OUT）不发生短路，主板不会因为高压而损坏。

实施例2

设本发明实施例2中防错插负载上具有两个电源插座，分别为电源插座一及电源插座二，该防错插负载需求一种电压，为12V，则其电源输入端分别为12V（IN）及12V（IN），目前出现混插情况，例如已插入一个双12V输出的防错插电源1，即其电源输出端分别为12V（OUT）及12V（OUT），再准备插入一个12V与54V混合输出的防错插电源2，即其电源输出端分别为12V（OUT）及54V（OUT），其系统框图参见图6，其中，在位信号输出端内部接次级地GND，第一电源使能信号对应低电平（“0”电平），并匹配12V电压，第二电源使能信号对应高电平（“1”电平），并匹配54V电压。

此时，由于防错插电源1内部的第一电源使能信号输入端EN_A（IN）及第二电源使能信号输入端EN_B（IN）短接，且被短接到低电平（“0”电平），参见附图6可见，电源插座二中的第二电源使能信号输入端EN_B（IN）也被拉低到了低电平，则防错插电源2的控制单元并不会收到第二电源使能信号（高电平），则防错插电源2的控制单元不会控制输出54V电压，则54V电压不输出，有效保护54V（OUT）与12V（OUT）不发生短路，主板不会因为高压而损坏。

Claims

1.防错插电源，包括电源提供单元、控制单元及两个电源输出端，其特征在于，还包括第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端及在位信号输入端，所述控制单元包括直流电源控制器、匹配控制模块，所述匹配控制模块包括第一光耦、控制电源、第二光耦、与门及直流电源控制器；所述在位信号输入端与控制单元连接，若所述两个电源输出端所输出的电压一致则第一电源使能信号输入端与第二电源使能信号输入端短接，并与控制单元连接，否则分别与控制单元连接，所述电源输出端及直流电源控制器输出端分别与电源提供单元连接；

所述电源提供单元仅根据控制单元的控制通过对应电源输出端输出到负载单元的主板，为负载单元的主板提供供电电压；

所述第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端、在位信号输入端及两个电源输出端分别用于与欲连接的负载的任意一个电源插座中的第一电源使能信号输出端、第二电源使能信号输出端、在位信号输出端及两个电源输入端对应连接，第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端及在位信号输入端分别接收负载单元发送来的第一电源使能信号和/或第二电源使能信号，以及在位信号，并传输给控制单元；

所述控制单元用于根据接收到的第一电源使能信号、第二电源使能信号及在位信号判断负载单元的所需电压，并控制电源提供单元为对应电源输出端供电，进而为负载单元供电；

其中，所述控制电源与第一光耦的控制端连接，第一光耦的输入端与第一电源使能信号输入端或第二电源使能信号输入端连接，第一光耦的输出端与与门的一个输入端连接，当与第一光耦连接的第一电源使能信号输入端或第二电源使能信号输入端接收到第一电源使能信号或第二电源使能信号时，第一光耦输出使能信号，否则不输出；

所述控制电源与第二光耦的控制端连接，第二光耦的输入端与在位信号输入端连接，第二光耦的输出端与与门的另一个输入端连接，当在位信号输入端接收到在位信号时，第二光耦输出在位控制信号，否则不输出；

2.如权利要求1所述的防错插电源，其特征在于，若所述两个电源输出端所输出的电压一致，则所述控制单元包括一个匹配控制模块，否则所述控制单元包括两个匹配控制模块，分别对应第一电源使能信号输入端及第二电源使能信号输入端。

3.如权利要求1或2所述的防错插电源，其特征在于，所述第一电源使能信号为低电平有效时，所述第二电源使能信号为高电平有效；所述第一电源使能信号为高电平有效时，第二电源使能信号为低电平有效；所述在位信号为次级地；所述在位控制信号为初级地。

4.防错插负载，包括主板及至少一个电源插座，所述主板与电源插座连接，其特征在于，所述电源插座包括第一电源使能信号输出端、第二电源使能信号输出端、两个电源输入端及在位信号输出端，当包含一个以上电源插座时，所有电源插座的第一电源使能信号输出端之间相互连接，所有电源插座的第二电源使能信号输出端之间相互连接，

所述在位信号输出端输出在位信号；

所述电源插座用于与防错插电源连接，其中，所述防错插电源，包括电源提供单元、两个电源输出端、控制单元、第一电源使能信号输入端、第二电源使能信号输入端及在位信号输入端，所述控制单元包括直流电源控制器、匹配控制模块，所述匹配控制模块包括第一光耦、控制电源、第二光耦、与门及直流电源控制器；所述在位信号输入端与控制单元连接，若所述两个电源输出端所输出的电压一致则第一电源使能信号输入端与第二电源使能信号输入端短接，并与控制单元连接，否则分别与控制单元连接，所述电源输出端及直流电源控制器分别与电源提供单元连接；

5.如权利要求4所述的防错插负载，其特征在于，所述第一电源使能信号为低电平有效时，第二电源使能信号为高电平有效，所述第一电源使能信号为高电平有效时，第二电源使能信号为低电平有效；所述在位信号输出端内部接次级地。

6.如权利要求5所述的防错插负载，其特征在于，若第一电源使能信号匹配的电压低于第二电源使能信号匹配的电压，则第一电源使能信号为低电平，第二电源使能信号为高电平，否则第二电源使能信号为低电平，第一电源使能信号为高电平。

7.如权利要求4-6任一项所述的防错插负载，其特征在于，

当主板所需电压为一种时，则第一电源使能信号输出端及第二电源使能信号输出端均可输出与主板所需电压相匹配的第一电源使能信号或第二电源使能信号；

8.可插拔电源防错插系统，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的防错插电源及如权利要求4-7任一项所述的防错插负载，所述防错插电源通过防错插负载的电源插座与防错插负载连接。