CN111158452A - 一种冗余的单输入电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及服务器供电技术领域，提供一种冗余的单输入电源系统，包括输入切换模块、控制模块以及若干个PSU；若干个PSU用于将220V交流电转换为12V直流电源；输入切换模块用于获取input1和input2的供电状态，并将获取到的input1和input2的供电状态发送给控制模块，接收控制模块的供电切换指令，控制任意一个PSU的供电输入的切换；控制模块用于获取每一个PSU的电压电流参数，并根据PSU的电压电流参数以及输入切换模块反馈的input1和input2的供电状态，生成供电切换指令，从而实现两个输入线路的负载均衡，同时在不增加电源模块数的前提下，增加电源的总输出功率。

Description

一种冗余的单输入电源系统
技术领域
本发明属于服务器供电技术领域，尤其涉及一种冗余的单输入电源系统。
背景技术
单输入电源使用的供电结构，如图1所示，以3+3冗余的单输入电源为例，input1供电给psu1-3，input2供电给psu4-6。当1-6中任意3个psu因故障没有输出时，剩余的3个psu能够保证机柜的供电需求。如果input1或者input2中的一路输入故障时，另一路供给的3个psu仍能保证机柜的供电需求。
但是如果input1输入故障、且psu4-6中任意一个psu故障，剩余2个psu则无法满足机构的供电需求，即2个psu的输出功率小于机柜服务器实际消耗功率，psu无法提供足够的功率而宕机，整个机柜会掉电。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种可主动调整供电负载平衡的冗余的单输入电源系统。
本发明所提供的技术方案是：一种冗余的单输入电源系统，包括输入切换模块、控制模块以及若干个PSU；
若干个所述PSU均与所述控制模块、供电母排连接，且若干个所述PSU通过所述供电母排与用电负载连接，用于将220V交流电转换为12V直流电源；
所述输入切换模块，输入端与input1和input2连接，输出端与若干个所述PSU连接，并与所述控制模块信号连接，用于获取所述input1和input2的供电状态，并将获取到的所述input1和input2的供电状态发送给所述控制模块，同时，接收所述控制模块的供电切换指令，控制任意一个所述PSU的供电输入的切换；
所述控制模块，分别与每一个所述PSU连接，用于获取每一个所述PSU的电压电流参数，并根据所述PSU的电压电流参数以及所述输入切换模块反馈的所述input1和input2的供电状态，生成所述供电切换指令。
作为一种改进的方案，所述PSU的个数为6个，分别记为PSU1、PSU2、PSU3、PSU4、PSU5以及PSU6。
作为一种改进的方案，所述PSU1、PSU2、PSU3由所述input1供电，形成第一供电组，所述PSU4、PSU5以及PSU6由所述input2供电，形成第二供电组，6个所述PSU形成3+3冗余构架。
作为一种改进的方案，当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电。
作为一种改进的方案，当所述6个PSU中有三个PSU出现故障，且出现故障的三个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个或两个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
当所述6个PSU中有三个PSU出现故障，且出现故障的三个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电。
作为一种改进的方案，当input1和input2中其中一个出现故障，且未出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU出现故障时，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电。
作为一种改进的方案，所述PSU1、PSU2、PSU3由所述input1供电，形成第三供电组，所述PSU4、PSU5以及PSU6由所述input2供电，形成第四供电组，6个所述PSU形成4+2冗余构架。
作为一种改进的方案，当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电。
作为一种改进的方案，当input1和input2中其中一个出现故障，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电。
作为一种改进的方案，当input1和input2中其中一个出现故障，且未出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU出现故障时，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中两个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电。
在本发明实施例中，冗余的单输入电源系统包括输入切换模块、控制模块以及若干个PSU；若干个所述PSU均与所述控制模块、供电母排连接，且若干个所述PSU通过所述供电母排与用电负载连接，用于将220V交流电转换为12V直流电源；所述输入切换模块，输入端与input1和input2连接，输出端与若干个所述PSU连接，并与所述控制模块信号连接，用于获取所述input1和input2的供电状态，并将获取到的所述input1和input2的供电状态发送给所述控制模块，同时，接收所述控制模块的供电切换指令，控制任意一个所述PSU的供电输入的切换；所述控制模块，分别与每一个所述PSU连接，用于获取每一个所述PSU的电压电流参数，并根据所述PSU的电压电流参数以及所述输入切换模块反馈的所述input1和input2的供电状态，生成所述供电切换指令，从而实现两个输入线路的负载均衡，同时在不增加电源模块数的前提下，增加电源的总输出功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1是现有技术提供的冗余的单输入电源系统的结构示意图；
图2是本发明提供的冗余的单输入电源系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的、技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图2示出了本发明提供的冗余的单输入电源系统的结构示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。
冗余的单输入电源系统包括输入切换模块、控制模块以及若干个PSU；
若干个所述PSU均与所述控制模块、供电母排连接，且若干个所述PSU通过所述供电母排与用电负载连接，用于将220V交流电转换为12V直流电源；
所述输入切换模块，输入端与input1和input2连接，输出端与若干个所述PSU连接，并与所述控制模块信号连接，用于获取所述input1和input2的供电状态，并将获取到的所述input1和input2的供电状态发送给所述控制模块，同时，接收所述控制模块的供电切换指令，控制任意一个所述PSU的供电输入的切换；
所述控制模块，分别与每一个所述PSU连接，用于获取每一个所述PSU的电压电流参数，并根据所述PSU的电压电流参数以及所述输入切换模块反馈的所述input1和input2的供电状态，生成所述供电切换指令。
在该实施例中，控制模块通过I2C管理输入切换模块和每一个PSU，控制模块通过PMBUS控制每一个PSU的12V输出。
在本发明实施例中，结合图2所示，PSU的个数为6个，分别记为PSU1、PSU2、PSU3、PSU4、PSU5以及PSU6。
在图2所示的冗余的单输入电源系统的结构下，下述给出两个冗余结构的具体实现：
1、PSU1、PSU2、PSU3由所述input1供电，形成第一供电组，所述PSU4、PSU5以及PSU6由所述input2供电，形成第二供电组，6个所述PSU形成3+3冗余构架，其中：
(1)、正常情况下，input1给PSU1-3供电，input2给PSU4-6供电；
(2)、当其中任意1个PSU故障时，例如PSU1故障时，input1给PSU2-3供电、input2给PSU4-6供电；
(3)、当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
例如PSU1、PSU2故障时，控制模块向输入切换模块发送指令，将PSU4的输入由input2切换至input1，这样input1给PSU3-4供电，input2给PSU5-6供电。这种情况下，input1上的总电流与input2上的总电流相等，保证供电线路上的负载均衡；
(4)、当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电；
例如PSU1、PSU4故障时，input1给PSU2-3供电，input2给PSU5-6供电。
(5)、当所述6个PSU中有三个PSU出现故障，且出现故障的三个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个或两个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
例如psu1-3故障时，控制模块向输入切换模块发送指令，将psu4的输入由input2切换至input1，这样input1给PSU4供电，input2给PSU5-6供电。这种情况下，input1上的总电流与input2上的总电流相差不大，保证供电线路上的负载均衡。
(6)、当所述6个PSU中有三个PSU出现故障，且出现故障的三个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电；
例如PSU1-2、PSU4故障时，input1给PSU3供电，input2给PSU5-6供电。
(7)、当某一输入线路故障时，例如input1故障时，input2可以给psu4-6供电；
(8)、当input1和input2中其中一个出现故障，且未出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU出现故障时，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电；
当input1故障且psu4故障时，控制模块向输入切换模块发送指令，将PSU1的输入由input1切换至input2，input2给PSU1、PSU5-6供电，保证整机柜的供电需求。
2、所述PSU1、PSU2、PSU3由所述input1供电，形成第三供电组，所述PSU4、PSU5以及PSU6由所述input2供电，形成第四供电组，6个所述PSU形成4+2冗余构架，其中：
(1)、正常情况下，input1给PSU1-3供电，input2给PSU4-6供电；
(2)、当其中任意1个PSU故障时，例如PSU1故障时，input1给PSU2-3供电、input2给PSU4-6供电；
(3)、当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
例如PSU1、PSU2故障时，控制模块向输入切换模块发送指令，将PSU4的输入由input2切换至input1，这样input1给psu3-4供电，input2给PSU5-6供电。这种情况下，input1上的总电流与input2上的总电流相等，保证供电线路上的负载均衡；
(4)、当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电；
当其中2个PSU故障时，例如PSU1、PSU4故障时，input1给PSU2-3供电，input2给PSU5-6供电。
(5)、当input1和input2中其中一个出现故障，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电；
当input1故障时，控制模块向输入切换模块发送指令，将PSU1的输入由input1切换至input2，input2给PSU1、PSU4-6供电，保证整机柜的供电需求；
(6)、当input1和input2中其中一个出现故障，且未出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU出现故障时，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中两个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电；
当input1故障且psu4故障时，控制模块向输入切换模块发送指令，将PSU1-2的输入由input1切换至input2，input2给PSU1-2、PSU5-6供电，保证整机柜的供电需求。
本发明提出了一种单输入电源柜体的设计方案，可以提高单输入电源柜体可靠性和输出功率。提高电源柜体的可靠性是通过控制PSU的输入线路，当input1和input2上的负载不均衡时进行主动调控；同时input+PSU故障情况下仍能保证机柜的用电需求。提高输出功率是指在不增加电源数量的前提现，提高冗余电源中的工作电源数量。
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种冗余的单输入电源系统，其特征在于，包括输入切换模块、控制模块以及若干个PSU；
若干个所述PSU均与所述控制模块、供电母排连接，且若干个所述PSU通过所述供电母排与用电负载连接，用于将220V交流电转换为12V直流电源；
所述输入切换模块，输入端与input1和input2连接，输出端与若干个所述PSU连接，并与所述控制模块信号连接，用于获取所述input1和input2的供电状态，并将获取到的所述input1和input2的供电状态发送给所述控制模块，同时，接收所述控制模块的供电切换指令，控制任意一个所述PSU的供电输入的切换；
所述控制模块，分别与每一个所述PSU连接，用于获取每一个所述PSU的电压电流参数，并根据所述PSU的电压电流参数以及所述输入切换模块反馈的所述input1和input2的供电状态，生成所述供电切换指令。
2.根据权利要求1所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，所述PSU的个数为6个，分别记为PSU1、PSU2、PSU3、PSU4、PSU5以及PSU6。
3.根据权利要求2所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，所述PSU1、PSU2、PSU3由所述input1供电，形成第一供电组，所述PSU4、PSU5以及PSU6由所述input2供电，形成第二供电组，6个所述PSU形成3+3冗余构架。
4.根据权利要求3所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电。
5.根据权利要求3所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，当所述6个PSU中有三个PSU出现故障，且出现故障的三个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个或两个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
当所述6个PSU中有三个PSU出现故障，且出现故障的三个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电。
6.根据权利要求3所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，当input1和input2中其中一个出现故障，且未出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU出现故障时，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电。
7.根据权利要求2所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，所述PSU1、PSU2、PSU3由所述input1供电，形成第三供电组，所述PSU4、PSU5以及PSU6由所述input2供电，形成第四供电组，6个所述PSU形成4+2冗余构架。
8.根据权利要求7所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于同一个供电组时，所述控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将未出现故障的供电组中的其中一个PSU加入到出现故障的供电组中，由对应的input供电；
当所述6个PSU中有两个PSU出现故障，且出现故障的两个PSU位于两个供电组时，两个供电组分别由对应的input供电。
9.根据权利要求7所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，当input1和input2中其中一个出现故障，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电。
10.根据权利要求7所述的冗余的单输入电源系统，其特征在于，当input1和input2中其中一个出现故障，且未出现故障的input对应的供电组中的其中一个PSU出现故障时，则控制模块向所述输入切换模块发送供电切换指令，所述输入切换模块将出现故障的input对应的供电组中的其中两个PSU切换到未出现故障的input对应的供电组中，由对应的input供电。
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