CN111416334B - 一种通信设备供电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信设备供电系统，包含机电管理模块、供电平面和至少2N个开关电源模块，开关电源模块中的输入电压类型检测单元，用于检测接入到开关电源模块的电压类型，监控通信单元用于对所在开关电源模块在供电平面内的物理槽位信息进行检测，并将所在开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息上报给机电管理模块；机电管理模块用于确定各开关电源模块的负载分配计划，并根据负载分配计划对相应开关电源模块下发输出电压调节命令；开关电源模块根据接收的输出电压调节命令改变驱动功率变换电路的占空比，从而调节直流输出电压的大小。本发明供电系统供电灵活且供电效率高。本发明还提供了通信设备供电系统的控制方法。

Description

一种通信设备供电系统及其控制方法

技术领域

本发明属于通信设备的供电技术领域，更具体地，涉及一种通信设备供电系统及其控制方法。

背景技术

通常，为了保证通信设备供电系统的可靠性，通信设备实际应用中除了正常供电的N(N≥1)个主用开关电源模块之外，还会引入同样数量的N(N≥1)个备用开关电源模块，2N个开关电源模块均引入到通信设备内部且机房需提供的供电电源端子数量也为2N路，通信设备内部采用N个或2N个分区平面向通信设备中的所有机盘供电。

通信设备采用N+N冗余备份方式，通信设备轻载状态工作时，通信设备的功耗由2N个开关电源模块均分，从而每个开关电源模块的负载率低，由于开关电源模块的转换效率与负载率密切相关(负载率越高则转换效率相对较高)，因此会降低整个通信设备供电系统的效率。

通信设备通常用于互联网数据中心(Internet Data Center，简称IDC)机房，IDC机房一般采用交流市电+高压直流的N+N供电方式，为了提高整个供配电链路的效率，IDC机房内一般会要求通信设备优选交流市电直供、高压直流备用方式，通信设备内的主用开关电源模块和备用开关电源模块供电能力按某种比例进行分摊等要求，目前常用的供电方式和控制方法较难符合IDC机房的供电要求。

通信设备内有较多的公共机盘(如风扇盘、主控制盘等)，公共机盘的总功耗往往会大于单分区平面的总功耗，使通信设备分区设计时存在各种痛点，并应用中也会存在较多的分区功率碎片，浪费供电链路资源，增加维护成本等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信设备供电系统及其控制方法，使其解决现有技术下，通信设备内供电不灵活、应用中存在较多功率碎片，供电系统效率低，供电系统不能实现供电链路比例分摊要求，开通维护不便等问题。

解决该技术问题所采用的技术方案是：

按照本发明的一个方面，提供了一种通信设备供电系统，所述供电系统包含机电管理模块、供电平面和至少2N个开关电源模块(N≥1)；

其中，所述开关电源模块主要用于将输入的48V直流电压、交流电压或高压直流电压变换为通信设备所用的直流电压；一般情况下输入交流电压或高压直流电压的开关电源模块为同一种规格的模块；

所述开关电源模块包括电源主功率变换单元、输入电压类型检测单元以及监控通信单元，其中所述电源主功率变换单元，用于将供电电源的能量转换为负载所需要的直流功率；所述输入电压类型检测单元，用于检测接入到所在开关电源模块的电压类型是直流还是交流；所述监控通信单元，用于对所在开关电源模块在供电平面内的物理槽位信息进行检测，并将所在开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息上报给机电管理模块；

所述机电管理模块，用于根据各个开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息，确定各开关电源模块的负载分配计划，并根据负载分配计划对相应开关电源模块下发输出电压调节命令；

所述监控通信单元，还与所在开关电源模块的驱动功率变换电路连接，用于根据接收的输出电压调节命令改变所在开关电源模块的驱动功率变换电路的占空比，从而调节直流输出电压的大小；监控通信单元的另一输出为串行通信接口(不限于CAN接口、RS485接口或I²C接口)，串行通信接口与供电平面内的串行通信信号线互连；

所述开关电源模块内功率变换电路，调节驱动功率变换电路的占空比，从而影响开关电源模块的直流输出电压为本领域的常规技术，在此不再赘述。

其中，所述机电管理模块对外提供南向串行通信接口和北向串行通信接口，其中南向串行通信接口与供电平面内的串行通信信号线互连，用于与开关电源模块进行信息交换；北向串行通信接口在通信设备内与机电管理系统总线连接，用于通信设备内机电信息的监测和控制；

其中，所述供电平面为一物理载体，用于将N个主用开关电源模块的直流输出合路连接在一起，N个备用开关电源模块的直流输出合路互连，最终将主/备用2N个开关电源模块的直流输出也合路互连，主/备用N个开关电源模块的均流信号线互连，主/备用N个开关电源模块的串行通信号线和机电管理模块的南向串行通信信号互连；

其中，所述通信设备供电系统，在通信设备内有且只有一个供电平面，通信设备内各种功能不同的机盘均视为直流负载，通信设备所有直流负载均从此唯一的供电平面取直流电，供电平面提供的最大供电能力至少满足大于或等于通信设备内所有机盘的功耗之和，或至少满足N个开电源模块的最大输出带载能力之和。

其中，所述通信设备的供电系统，在通信设备的最大功耗下，可插入2N个开关电源模块(N≥1)，输入到通信设备上的供电端子最多需要2N个(分别对应N个主用开关电源模块和N个备用开关电源模块)，由于每种规格的开关电源模块输出功率为一固定值，通信设备供电系统所需开关电源模块数量和输入供电端子数量均由通信设备的总功耗决定，从而开关电源模块数量和输入供电端子数量可按功耗需求进行配置，对通信设备内不同功能机盘的插入槽位也不存在限制。

所述通信设备的供电系统，不同输入电压等级的开关电源模块只需保证输出接口和结构形态一样，均可在供电系统内使用，则可适用于不同供电电压等级。

按照本发明的另一个方面，还提供了一种通信设备供电系统的控制方法，包括：

各电压状态检测单元对所在开关电源模块的输入电压类型进行检测，判断输入电压为交流还是直流；

各监控通信单元对所在开关电源模块在供电系统中的物理槽位信息进行检测，并将所在开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息(即正常或故障运行状态)上报(例如通过串行通信方式)给机电管理模块；

机电管理模块根据各个开关电源模块的运行状态、输入电压类型和物理槽位信息，确定各开关电源模块的负载分配计划，并根据负载分配计划对相应开关电源模块下发输出电压调节命令；

收到输出电压调节命令的开关电源模块调节输出电压，从而使通信设备的供电由另一部分开关电源模模块提供，被调节的部分开关电源模块空载运行。

进一步地，所述机电管理模块，通过与每个开关电源模块通信方式监测开关电源模块的数量；另外，机电管理模块根据监测的物理槽位中在位信息记录配置的开关电源模块数量，如两者数量不匹配，说明有通信异常的开关电源模块，将此开关电源模块归纳为故障运行状态处理(如将故障运行状态的电源模块通过机电管理模块上报给通信设备)。

进一步地，所述机电管理模块，对收到的每个开关电源模块的运行状态、输入电压状态和物理槽位信息进行列表存储。

进一步地，所述机电管理模块，根据开关电源模块输入电压状态和在供电系统中的物理槽位信息将列表存储的信息分为主用和备用开关电源模块两部分，每个开关电源模块及相应的运行状态在列表中唯一位置。

进一步地，所述机电管理模块，对部分正常运行的开关电源模块通过通信方式下发输出电压调节命令，收到调节命令的开关电源模块调节输出电压，从而通信设备供电由另一部分开关电源模模块提供，被调节的开关电源模块空载运行处于热备份状态，供电系统减少了供电开关电源模块的数量，可提高部分开关电源模块的负载率，提升开关电源模块的转换效率，从而进一步提升供电系统的效率。

进一步地，所述机电管理模块根据列表存储的各个开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息，确定各开关电源模块的负载分配计划，具体为：

根据物理槽位信息将未接入槽位的开关电源模块设置为空载运行；

根据运行状态信息将运行异常的开关电源模块设置为空载运行；

根据输入电压类型优先将输入电压为交流的开关电源模块设置为负载。

进一步地，所述供电系统中的机电管理模块通过北向通信接口，可向通信设备提供监测的开关电源模块信息数据，同时，远程用户或控制中心的维护人员借助通信设备组网的网管系统，根据客户对通信设备供电系统中开关电源模块的实际要求和供电能力，远程配置通信设备内供电系统中开关电源模块的运行状态，本地通信设备通过通信方式和输出电压调节技术，调节供电系统中相应开关电源模块。供电系统中的机电管理模块也会根据开关电源模块的运行状态综合判断后，执行或不执行远程下发的配置命令。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的通信设备供电系统仅一个供电平面，能降低供电平面的设计难度，有效解决通信设备多供电平面分区设计的各种痛点，供电系统按需配置开关电源模块和输入供电端子数量，应用方便灵活，弥补了大功率通信设备输入供电端子数不足，无法开通运行的缺陷，降低通信设备开通时的工作量和成本，提升供电系统的可维护性和通信设备产品用户体验；

(2)本发明的供电系统基于N+N冗余备份方式，通信设备供电系统供电可靠性的没有降低，通过电压调节技术，调节冗余开关电源模块的输出电压，提升供电系统的供电负载率，从而提高供电系统的变换效率(即降低通信设备供电系统的能耗)，有效节约了机房的用电量；由于供电系统供电的部分开关电源模块处于带电空载输出运行状态，这些运行状态的开关电源模块在供电系统中一直处于运行的热备份供电状态，保证了供电系统供电的可靠性；

(3)本发明提供了一种低成本(降低通信设备的供电系统设计难度)、高供电效率、高可靠性、配置灵活方便的供电系统，从而可提高通信设备电源的竞争力。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种通信设备供电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的包括2+2开关电源模块的一种通信设备供电系统的结构示意图；

图3是图2所示通信设备供电系统的一种供电比例分配应用图；

图4是图2所示通信设备供电系统的另一种供电比例分配应用图；

图5是图2所示通信设备供电系统的另一种供电比例分配应用图；

图6是图2所示通信设备供电系统的另一种供电比例分配应用图；

图7是图2所示通信设备供电系统的另一种供电比例分配应用图；

图8是本发明实施例提供的一种通信设备远程配置的应用示意图；

图9是本发明实施例提供的一种通信设备供电系统控制方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在现有技术中，申请号为2009101076331的专利文本公开了一种“供电系统、通信设备和供电控制方法”，其需要解决的技术问题是：信设备内部负载通常划分为多个用电负载部分，每个电源模块分别独立地为对应的用电负载部分供电。在这种供电架构下，在通信设备启动之后，其内部的电源模块便始终处于工作状态，此将可能影响电源模块的使用寿命。另外，当通信设备工作在轻载状态时，采用现有供电架构可能导致各个电源模块均轻载供电，由此，整个供电系统的供电效率较低。因此该专利提供了一种供电系统，包括：供电电源部分，其包括用于提供电源电压信号的多个电源模块；供电输出部分，连接至所述供电电源部分，用于将所述多个电源模块提供的各路电源电压信号进行整合处理并输出给负载，以使每一电源模块能够为所述多个负载供电；功率检测部分，连接至所述供电输出部分，用于对所述供电输出部分的输出功率进行检测以获取输出功率信息；控制部分，连接在所述功率检测部分和所述供电电源部分之间，用于接收所述输出功率信息，并根据所述输出功率信息控制所述多个电源模块的开启/关闭状态。所述供电系统可提高供电效率，延长电源模块的使用寿命。该方案的本质在于“对电源模块的输出功率进行检测，根据输出功率信息选择性保持一部分电源模块的开启状态，而关断另一部分电源模块，以提高供电效率”。然而这种办法并不能满足IDC机房中“交流市电直供+高压直流备用方式”的方案，并且也无法解决“公共机盘的总功会大于单分区平面的总功耗”时所带来的设计痛点及功率碎片问题。

在现有技术中，申请号为2013103317610的专利文本公开了一种“电源变换模块、供电装置和供电方法”，其需要解决的技术问题是：对N个电源进行N+N备份时，电源变换模块也需要进行N+N备份，供电装置需求的电源变换模块数量较多，尤其是大功率设备，供电装置需求的电源变换模块数量会更多。例如，功耗超过20kw的设备，电源变换模块的数量可能超过16个。因此，供电装置对电源变换模块的需求量较大，增加了系统的供电成本，同时还增加了电源变换模块占用的空间。因此该发明提供了一种供电装置和电源控制方法，该装置包括：N+m个电源变换模块；其中，N个电源变换模块为主电源变换模块；电源变换模块包括检测切换单元和转换单元；检测切换单元分别与第一交流电源的输出端和第二交流电源的输出端连接，检测切换单元，用于实时监控第一交流电源的工作状态和第二交流电源的工作状态，闭合第一交流电源和第二交流电源中处于正常工作状态的一个电源与转换单元之间的通道，并切断第一交流电源和第二交流电源中另一个电源与转换单元之间的通道；转换单元，用于将检测切换单元闭合的通道中电源输出的电压转换成负载需要的直流电压。本发明实施例减少了供电装置中电源变换模块的个数。该方案的本质是为了节省电源变换模块，所以通过一个电源变换模块对接两个电源，在切换的时候直接切换电源并连接到变换模块，从而节约了电源变换模块。

在现有技术中，申请号为2013100665528的专利文本公开了“一种配电装置和方法”，其需要解决的技术问题是：当一个供电分区中包含的单板的总功耗与另一个供电分区中包含的单板的总功耗之和，小于该二个供电分区中每个供电分区对应的主电源可以提供的功耗时，会出现配电能力和实际功耗不匹配，配电效率低。因此该发明公开了一种配电装置和方法，所述装置包括：主监控模块、第一主电源输入模块、至少一个第二主电源输入模块和至少一个主开关。所述方法包括：当所述第一供电分区和某M个第二供电分区中包含的单板的总功耗小于所述第一供电分区和所述某M个第二供电分区中每个供电分区连接的主电源能够提供的功耗时，所述主监控模块闭合所述某M个第二主电源输入模块对应的主开关，断开所述某M个第二主电源输入模块与对应的主电源之间的连接，可以实现通过一个主电源为多个供电分区中包含的单板供电，使得配电能力和实际功耗匹配，提高配电效率。该方案的本质是通过主监控模块闭合某M个第二主电源输入模块对应的主开关，断开某M个第二主电源输入模块与对应的主电源之间的连接，由第一主电源输入模块对应的主电源为某M个第二主电源输入模块对应的第二供电分区供电，可以实现通过一个主电源为多个供电分区中包含的单板供电，使得配电能力和实际功耗匹配，提高配电效率。通过主监控模块和开关直接将多个供电分区的供电短接，通过一个主电源为多个供电分区中包含的单板供电，实现简单。开关通过接触器或者金属氧化层半导体场效晶体管实现，可以避免在切换的过程中出现打火，保证了系统的安全性。

在现有技术中，申请号为2009101076331的专利文本公开了一种“供电系统、通信设备和供电控制方法”，其需要解决的技术问题是：现有技术提供的通信系设备的电源模块可维护性及可靠性不高，产品用户体验不好。因此该发明公开一种通信设备及其电源管理方法，涉及通信领域，能够有效提高电源模块的可维护性及可靠性，提升产品用户体验。通信设备包括系统管理模块、开关模块和至少个电源模块；所述系统管理模块的管理单元连接各个电源模块，所述开关模块连接所述系统管理模块的检测单元；所述系统管理模块的检测单元用于检测所述开关模块输出的触发信号，并根据所述触发信号生成开关信号发送至向所述管理单元；所述系统管理模块的管理单元用于根据所述开关信号向各个电源模块同时输出电源开关控制信号。该发明中，通信设备的系统管理模块能够根据一个开关模块的触发信号生成开关信号，然后根据开关信号生成用于至少一个电源模块的开关控制的电源开关控制信号，即通过一个开关模块间接实现了至少一个电源模块的控制，能够避免现有技术中在大功率电源模块通过插拔方式控制，以及低功率电源模块通过各自的电源开关控制造成的可维护性及可靠性不高的问题，提升了用户体验。

在现有技术中，申请号为201410486245.X的专利文本公开了“一种支持冗余备份及热插拔的供电系统”，其需要解决的技术问题是：目前市场上，有相当多的电源系统都没有均流功能；没有此功能的，就无法实现冗余备份；还有，均流功能的结果是，两个模块都在带负荷的工作，这样的结果只能实现冗余功能，但是，不能实现备份功能；还有，此种实现方式，如果实现热插拨，容易产生打火现象，因为目前MT和AT装备，工作电流都比较大，一般直流48V供电部分，一般都能达到5A以上；如果在工作中，突然之间拨插，很容易产生打火现象。再有一种技术是，外加一监控系统，此种方法的缺陷是系统实现复杂，双电源系统供电切换不是电源系统本身主动实现，而是通过监控系统被动地切换来实现。因此该发明公开了一种支持冗余备份及热插拔的供电系统，包括至少两个电源供电系统，所述电源供电系统包括：电源供电单元、第一控制开关、第二控制开关、第一可控制开关驱动单元、第二控制开关驱动单元、电压比较单元、第一取样单元、第二取样单元。本发明在供电系统没有均流的情况下，可自动进行供电切换，实现冗余备份功能；并且在热插拔时，不打火、不断电，电源供电系统之间除了两输出电压连在一起之外，不需要其它任何辅助连接线。另外，本发明电源供电系统的切换是电源系统本身主动实现的，无需外加监控系统，实现真正的冗余和备份功能。本发明可广泛应用于冗余电源领域。该方案的本质是在供电系统没有均流的情况下，电源供电系统可自动进行供电切换，实现冗余备份功能；并且在热插拔时，不打火、不断电，电源供电系统之间除了两输出电压连在一起之外，不需要其它任何辅助连接线。另外，本发明是在相关直流供电系统和负载之间，加有冗余备份和热插拔电路，电源供电系统的切换是电源系统本身主动实现的，无需外加监控系统，实现真正的冗余和备份功能。

本发明的目的在于提供一种通信设备供电系统及其控制方法，使其解决现有技术下，通信设备内供电不灵活、应用中存在较多功率浪费，在满足供电高可靠性的情况下供电系统效率低，通信设备难以实现供电系统比例分摊等问题。

本发明实施例涉及供电技术领域，通过开关电源模块为通信设备进行供电，开关电源模块的输入直接来自于配电柜的供电电源端子，为了提高通信设备供电的可靠性，通信设备通常为主/备冗余供电模式，以便在主用电源异常时由备用电源供电。

实施例1

如图1所示，为本发明实施例提供的一种通信设备供电系统的结构示意图。所述供电系统包含机电管理模块、供电平面，和至少2N个开关电源模块(N≥1)。

其中，所述A路输入的开关电源模块数量与B路输入的开关电源模块数量相等。

所述A路输入的N个开关电源模块的直流输出与供电平面相连接，A路输入的N个开关电源模块串行通信信号相连接。

所述B路输入的N个开关电源模块的直流输出与供电平面相连接，B路输入的N个开关电源模块串行通信信号相连接。

所述A路输入和B路输入的2N个开关电源模块的直流输出在供电平面内直接连接，构成通信设备唯一的供电平面。

所述开关电源模块除电源主功率变换单元外，还包含输入电压类型检测单元、监控通信单元。其中：

所述电源主功率变换单元，用于将供电电源(包括直流或交流)的能量转换为负载所需要的直流功率。

所述输入电压类型检测单元，对接入到开关电源模块的48V直流电压、交流电压或高压直流电压的输入电压类型进行检测判断。具体地，所述输入电压状态检测单元，对接入到开关电源模块的48V直流电压、交流电压或高压直流电压输入电压的类型进行检测，检测为交流还是直流；由于交流电压在相位上有过零点，而直流电压没有，容易使用过零点的检测方式检测是交流还是直流输入。

所述监控通信单元，对开关电源模块在供电平面内的模块插入槽位信息进行检测、与开关电源模块功率变换电路连接，用于改变驱动功率变换电路的占空比，从而可调节直流输出电压的大小；监控通信单元的另一输出为串行通信接口(不限于CAN接口、RS485接口或I²C接口)，串行通信接口与供电平面内的串行通信信号线互连。

所述机电管理模块的南向串行通信信号(不限于CAN接口、RS485接口或I²C接口)与A路输入的N个开关电源模块的通信信号(该通信信号由各开关电源模块的监控通信单元通过串行通信接口输入)在供电平面内连接；同时，与B路输入的N个开关电源模块的通信信号在供电平面内连接。

机电管理模块根据列表存储的各个开关电源模块的运行状态、输入电压类型和物理槽位信息，确定各开关电源模块的负载分配计划，并根据负载分配计划对相应开关电源模块下发输出电压调节命令。

所述A路输入和B路输入的2N个开关电源模块负载均流信号在供电平面内连接，对于采用通信信号传送均流信息的开关电源模块，其开关电源模块的均流信息由通信信号交互。

所述供电平面为一物理载体，通信设备机盘均由供电平面供电。供电平面提供的最大供电能力至少满足大于或等于通信设备内所有机盘的功耗之和，或至少满足N个开电源模块的最大输出带载能力之和。A路输入和B路输入的2N个开关电源模块满配时，供电平面能支撑通信设备的最大功耗。通信设备业不最大配置时，通信设备的功耗也会大幅减小。

供电系统减少了供电的开关电源模块数量，从而可提高另一部分开关电源模块的负载率，提升开关电源模块的转换效率，从而进一步提升供电系统的效率。被调节的部分开关电源模块处于热备份状态，不影响供电系统的供电可靠性。

实际需配置的开关电源模块数量计算方法如下：

开关电源模块数量＝(2×通信设备总功耗)/开关电源模块的额定输出功率；

开关电源模块的数量可按通信设备功耗需求配置；同时，所用配电柜供电电源端子数量也可减小，只需与所用开关电源模块的数量保持一致。

如后期通信设备扩容，同步增加开关电源模块的数量和配电柜供电电源端子数量即可，不影响通信设备的正常工作状态。开关电源模块的数量为N+N配置，不影响通信设备供电系统的可靠性。

实施例2

本实施例提供了一种机电管理模块根据各个开关电源模块的运行状态、输入电压类型和物理槽位信息，确定各开关电源模块的负载分配计划的方案，具体地：

A路和B路输入电源承担供电系统分配比例的计算关系如下：

D_A﹦﹙N﹣M_A﹚/﹝2N﹣(M_A+M_B)﹞；

D_B﹦﹙N﹣M_B﹚/﹝2N﹣(M_A+M_B)﹞；

式中，D_A、D_B分别为A路和B路输入电源供电电源所占比例；

N为机电管理模块检测的供电系统中所配置开关模块正常运行的数量；

M_A、M_B分别为A路和B路输入被调节的正常运行开关电源模块的数量，且M_A+M_B﹦M(0≦M≦N)。

如检测到A路为交流输入和B路为高压直流输入，且开关电源模块运行正常，将M_A设置为0且M_B设置为N，A路的交流输入承担全部供电电流，从而可实现交流优先供电；如设置为其他值，可使A路和B路分担不同比例的供电电流；

如检测到A、B两路是交流输入或A、B两路是直流输入，且开关电源模块均运行正常，M_A和M_B的不同取值，可使A路和B路分担不同比例的供电电流；

故障运行状态开关电源模块不能参与输出电压调节，由机电管理模块监测后上报故障信息。

实施例3

如图2所示，为本发明实施例提供的一种通信设备供电系统的比例分配应用示意图。所述供电系统采用2+2冗余方式供电，即配电柜提供的供电电源端子为2+2路，供电系统中开关电源模块数量为2+2个。

供电系统中通信设备由唯一的供电平面供电，通过开关电源模块输出电压调节技术，对供电系统中开关电源模块的输出电压进行调节，可提供不同的配电柜主/备供电电源载流值，从而满足IDC机房内交流直供的要求或供电电源切割的供电要求。

实施例3.1

若A路输入电源和B路输入电源同时供电，各分摊A路和B路供电电源载流的50％，此时，如图3所示，调节A路输入的开关电源模块A1、A2和B路输入的开关电源模块B1、B2的直流输出电压保持一致，输出电压一致从而带载能力一样，则A路输入供电电源与B路输入供电电源各承担50％，即按50％分摊。

也可如下调节，此时，调高开关电源模块A1、开关电源模块B1的直流输出电压(较开关电源模块A2、开关电源模块B2输出电压高1.0V)，或调低开关电源模块A2、开关电源模块B2的直流输出电压(较开关电源模块A1、开关电源模块B1输出电压低1.0V)，A路和B路各一块开关电源模块带通信设备内全部负载，则A路输入电源与B路输入电源各承担50％，即按50％比例分摊。

实施例3.2

若A路输入电源和B路输入电源同时供电，A路分摊供电电源载流的100％，此时，如图4所示，调高A路输入开关电源模块A1、A2的直流输出电压(较B路开关电源模块B1、B2直流输出电压高1.0V)或调低B路输入开关电源模块B1、B2的直流输出电压(较A路开关电源模块A1、A2直流输出电压低1.0V)，A路输入电源的开关电源模块带通信设备内全部负载，A路输入电源承担供电电流的100％。

实施例3.3

B路分摊配电柜供电电源载流的100％，此时，如图5所示，调高B路输入开关电源模块B1、B2的直流输出电压(较A路开关电源模块A1、A2直流输出电压高1.0V)或调低A路输入开关电源模块A1、A2的直流输出电压(较B路开关电源模块B1、B2直流输出电压低1.0V)，B路输入电源的开关电源模块带通信设备内全部负载；B路输入电源承担供电电流的100％。

实施例3.4

若A路输入电源和B路输入电源同时供电，A路分摊供电电源载流的66.7％，此时，如图6所示，调高A路输入开关电源模块A1、A2的直流输出电压和一个B路输入开关电源模块B1的直流输出电压(较B路不调节的开关电源模块B2输出电压高1.0V)或调低一个B路输入开关电源模块B1的直流输出电压(较开关电源模块A1、A2和开关电源模块B2直流输出电压低1.0V)，开关电源模块A1、A2和开关电源模块B1带通信设备内全部负载，A路输入电源承担供电电流的66.7％，从而B路输入电源承担供电电流的33.3％。

实施例3.5

B路分摊供电电源载流值的66.7％，此时，如图7所示，调高B路输入开关电源模块B1、B2的直流输出电压和一个A路输入开关电源模块A1的直流输出电压(较A路不调节的开关电源模块A2输出电压高1.0V)或调低一个A路输入开关电源模块A2的直流输出电压(较开关电源模块B1、B2和开关电源模块A1直流输出电压低1.0V)，开关电源模块B1、B2和开关电源模块A1带通信设备内全部负载，B路输入电源承担供电电流的66.7％，从而A路输入电源承担供电电流的33.3％。

同理，由上可知，N+N冗余方式供电中N值越大，其分摊供电电源载流的比例越高。

显而易见，通过对开关电源模块直流输出电压进行小幅度调节(即调节步进为0.1V)，可使分摊A路和B路输入电源供电载流的比例从0～100％线性改变，通过本技术也易实现。

实施例4

如图8所示，为本发明实施例提供的一种通信设备远程配置的应用示意图；在本实例中，所述通信设备供电系统包括供电系统外，还包括需要供电的通信设备；不同机房、不同区域的通信设备组网后可通过网管系统进行监测，网管系统能查询和配置通信设备的相关信息。

通信设备供电系统中的机电管理北向通信接口，向通信设备提供监测的供电系统运行数据信息，远端的运维人员能监测到供电系统的运行参数；同时，远程用户或控制中心的维护人员借助通信设备组网的网管系统，根据客户对通信设备供电系统中开关电源模块的实际要求和供电能力，远程配置通信设备内供电系统中开关电源模块的运行状态，本地通信设备对供电系统中开关电源模块的输出电压适当调节，从而使部分模块处于热备份状态。

运维人员可远程查看供电系统的数据信息，并能按需配置供电系统的冗余备份模块的数量，无缝切换供电系统的主/备供电模式，通信设备无掉电风险，提高了运维人员的工作效率。

实施例5

如图9所示，为是本发明实施例提供的一种通信设备供电系统的控制方法，具体步骤说明如下：

在步骤400中，为N+N个开关电源模块提供N+N路供电电源端子，所述N+N路供电电源端子与N+N个开关电源模块一一对应。

在步骤410中，供电系统中2N个开关电源模块输出电压并联，以向通信设备内的所有直流负载供电；供电的同时，开关电源模块对输入电压类型进行检测判断。

在步骤420中，供电系统中每个开关电源模块槽位均有唯一的物理地址信号，插入到供电系统中的N+N个开关电源模块自动识别在供电系统的地址信息。

在步骤430中，机电管理模块通过开关电源模块内的监控通信单元，实时查询N+N个开关电源模块的物理槽位信息、运行状态信息和输入电压类型信息等，查询到N+N个开关电源模块的信息排列组合后以信息表的形式存储到机电管理模块，N个主用开关电源模块和N个备用开关电源模块的信息分开存储，从而供电系统中N个主/备用电源模块的供电信息、物理槽位信息和运行状态信息均已知晓。

在步骤440中，机电管理模块收集数据信息，自动比较判别需调节的N个开关电源模块或N+M个(N+M＜2N)开关电源模块的地址槽位，这些部分的开关电源模块配置输出电压调节值，通过与开关电源模块的串行通信总线下发配置数据。以调节M(0≦M≦N)个正常运行的开关电源模块的输出电压。

机电管理模块，可通过与每个开关电源模块通信方式监测开关电源模块的数量；另外，机电管理模块根据监测的物理槽位中在位信息记录配置的开关电源模块数量，如两者数量不匹配，说明有通信异常的开关电源模块，将此开关电源模块归纳为故障运行状态处理(如将故障运行状态的电源模块通过机电管理模块上报给通信设备)。

进一步，客户或运维人员，可通过通信设备的网管系统在远程维护中心配置开关电源模块的运行数量或供电电源比例，远程维护中心配置的信息到通信设备的机电管理模块，机电管理模块根据收集的供电系统中数据信息综合比较判断后，对需调节的开关电源模块配置输出电压调节值。

在步骤450中，供电系统中，机电管理模块配置数据下发给相应的开关电源模块，此开关电源模块自动调低直流输出电压，保证在供电系统中处于热备份的空载运行状态；反之，机电管理模块也可配置提升部分开关电源模块的直流输出电压，此部分开关电源模块自动调高直流输出电压，保证在供电系统中处于带载工作状态。进一步地，此步骤中，可交替性地配置不同开关电源模块的输出电压，以使得对应的开关电源模块轮流带载工作。

进一步地，供电系统中正常带直流负载工作的主用开关电源模块若出现机房配电柜电源故障，带直流负载工作的主用开关电源模块输出电压会快速跌落至输出电压为零，输出电压跌落至与备用开关电源模块输出电压一致时，这时通信设备的供电将由备用开关电源模块提供，备用开关电源模块处于热备份方式，不存在开关切换的过程，则不会造成通信设备供电中断，影响通信业务。

进一步地，调节开关电源模块的输出电压，以致被调节的开关电源模块一直处于工作运行状态而不是关机休眠状态，不会存在机电管理模块无法激活开关电源模块的风险；供电系统中被调节输出电压的开关电源模块处于热备份工作状态，通信设备在不同供电电压之间无缝切换方式，可保证通信设备供电的可靠性。

从而，开关电源模块输出电压调节技术，将开关电源模块的直流输出电压较正常输出开关电源模块的直流电压低1.0～2.0V之间；亦可，将开关电源模块的直流输出电压较正常输出开关电源模块的直流电压高1.0～2.0V之间。对于此范围的电压值，一般情况下开关电源模块均流控制信号线的补偿电压均小于此范围电压，不影响开关电源模块的输出供电。

以上对本发明所提供的一种通信设备供电系统及其控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种通信设备供电系统，其特征在于，所述供电系统包含机电管理模块、供电平面和至少2N个开关电源模块，N≥1，其中：

所述开关电源模块包括电源主功率变换单元、输入电压类型检测单元以及监控通信单元，其中所述电源主功率变换单元，用于将供电电源的能量转换为负载所需要的直流功率；所述输入电压类型检测单元，用于检测输入到所在开关电源模块的电压类型是直流还是交流；所述监控通信单元，用于对所在开关电源模块在供电平面内的物理槽位信息进行检测，并将所在开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息上报给机电管理模块；

所述机电管理模块，用于根据各个开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息，确定各开关电源模块的负载分配计划，并根据负载分配计划对相应开关电源模块下发输出电压调节命令；

所述监控通信单元，还与所在开关电源模块的驱动功率变换电路连接，用于根据接收的输出电压调节命令改变所在开关电源模块的驱动功率变换电路的占空比，从而调节直流输出电压的大小；

所述供电平面为一物理载体，用于为通信设备的机盘供电；所述供电平面将N个主用开关电源模块的直流输出合路连接在一起，N个备用开关电源模块的直流输出合路互连，最终将主/备用2N个开关电源模块的直流输出也合路互连，主/备用N个开关电源模块的均流控制信号线互连，主/备用N个开关电源模块的串行通信号线和机电管理模块的南向串行通信信号互连。

2.如权利要求1所述的通信设备供电系统，其特征在于，所述机电管理模块对外提供南向串行通信接口和北向串行通信接口，其中南向串行通信接口与供电平面内的串行通信信号线互连，用于与开关电源模块进行信息交换，北向串行通信接口在通信设备内与机电管理系统总线连接，用于通信设备内机电信息的监测和控制。

3.如权利要求1或2所述的通信设备供电系统，其特征在于，在通信设备内有且只有一个供电平面，通信设备内各机盘均视为直流负载，通信设备所有直流负载均从此唯一的供电平面取直流电，供电平面提供的最大供电能力至少大于或等于通信设备内所有机盘的功耗之和，或至少满足N个开关 电源模块的最大输出带载能力之和。

4.如权利要求1或2所述的通信设备供电系统，其特征在于，在通信设备的最大功耗下可插入2N个开关电源模块，输入到通信设备上的供电端子最多需要2N个，2N个供电端子分别对应N个主用开关电源模块和N个备用开关电源模块，每种规格的开关电源模块输出功率为一固定值，通信设备供电系统所需开关电源模块数量和输入供电端子数量均由通信设备的总功耗决定，开关电源模块数量和输入供电端子数量按功耗需求进行配置。

5.如权利要求1或2所述的通信设备供电系统，其特征在于，不同输入电压等级的开关电源模块具有相同的输出接口和结构形态。

6.一种通信设备供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

各电压状态检测单元对所在开关电源模块的输入电压类型进行检测，判断输入电压为交流还是直流；

各监控通信单元对所在开关电源模块在供电系统中的物理槽位信息进行检测，并将所在开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息上报给机电管理模块；

机电管理模块根据各个开关电源模块的运行状态、输入电压类型和物理槽位信息，确定各开关电源模块的负载分配计划，并根据负载分配计划对相应开关电源模块下发输出电压调节命令；

收到输出电压调节命令的开关电源模块调节输出电压，从而使通信设备的供电由另一部分开关电源模块提供，被调节的部分开关电源模块空载运行。

7.如权利要求6所述的通信设备供电系统的控制方法，其特征在于，所述机电管理模块根据各个开关电源模块的输入电压类型、物理槽位信息以及运行状态信息，确定各开关电源模块的负载分配计划，具体为：

根据物理槽位信息将未接入槽位的开关电源模块设置为空载运行；

根据运行状态信息将运行异常的开关电源模块设置为空载运行；

根据输入电压类型优先将输入电压为交流的开关电源模块设置为负载。

8.如权利要求6或7所述的通信设备供电系统的控制方法，其特征在于：

所述机电管理模块，根据各开关电源模块的输入电压类型和在供电系统中的物理槽位信息将列表存储的信息分为主用和备用开关电源模块两部分，每个开关电源模块及相应的运行状态在列表中有唯一位置。

9.如权利要求6或7所述的通信设备供电系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

机电管理模块通过与每个开关电源模块通信方式监测开关电源模块的数量，并且机电管理模块根据监测的物理槽位中在位信息记录配置的开关电源模块数量，如两者数量不匹配，说明有通信异常的开关电源模块，将相应开关电源模块归纳为故障运行状态处理。

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