CN115152183A - 电源单元的电源适配器 - Google Patents

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CN115152183A CN202180016243.2A CN202180016243A CN115152183A CN 115152183 A CN115152183 A CN 115152183A CN 202180016243 A CN202180016243 A CN 202180016243A CN 115152183 A CN115152183 A CN 115152183A
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钱德·M·琼斯
杰西卡·基弗
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Abstract

在一个实施例中，一种装置包括电源适配器，被配置用于直接连接到安装在网络设备中的电源单元(PSU)，该电源适配器包括：电力输入端口，用于接收以太网电缆上的电力；电力转换器模块，用于将在电力输入端口处接收到的电力转换为PSU输入电力；以及电力输出连接器，用于与PSU电力输入连接器进行连接。

Description

电源单元的电源适配器
相关申请的声明
本申请要求于2020年2月25日提交的、题为“用于将基于电源单元的系统转换为基于故障管理的电力的系统的方法和装置(METHOD AND APPARATUS FOR CONVERTING POWERSUPPLY UNIT BASED SYSTEM TO FAULT MANAGED POWER BASED SYSTEM)”的美国临时申请No.62/981,136的优先权(代理人案卷号CISCP1406+)。该临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本公开总体涉及用于网络通信设备的电力系统，并且更具体地，涉及用于网络通信设备处的电源单元的电源适配器。
背景技术
当前使用或销售的网络设备有很多，具有接受公用事业或绿色能源的传统电源单元，例如208VAC或380VDC。更改这些电源单元来以不同的电力输入进行操作可能会很昂贵。
附图说明
图1A是根据一个实施例的具有两个电源适配器的网络设备的透视图，这两个电源适配器被对齐用于与两个电源单元(PSU)连接。
图1B是图1A中所示的网络设备的俯视图，其中电源适配器耦合到PSU。
图2是根据一个实施例的去除顶部以显示细节的电源适配器的示意性透视图。
图3是图2的去除顶部以显示细节的电源适配器的示意性透视图，该电源适配器被对齐用于与所示PSU连接。
图4A是具有AC(交流)连接器的图3的PSU的背部视图。
图4B是具有DC(直流)连接器的图3的PSU的背部视图。
图4C是包括电源适配器和PSU的电源模块的透视图，具有电源适配器处的电力输入、电源适配器和PSU之间的接口处的电力以及PSU处的电力输出的示例。
图5是根据一个实施例的具有多个以太网供电(PoE)输入端口的电源适配器的示意性透视图。
图6是示出根据一个实施例的没有风扇的电源适配器的示意性透视图，该电源适配器被对齐用于与PSU连接。
图7是根据一个实施例的具有风扇的电源适配器的示意性透视图，该电源适配器被对齐用于与PSU连接。
图8是根据一个实施例的具有PoE输入端口的图7的电源适配器的示意性透视图。
图9A是网络设备和电源适配器的背部视图。
图9B是用于将电力传输到图9A的电源适配器的源FMP(故障管理电力)设备的前透视图。
图10是根据一个实施例的具有多相脉冲功率输入的电源适配器和PSU的侧视图。
图11是示出根据一个实施例的输入电缆、电源适配器和PSU的电气示意图。
图12是示出根据一个实施例的电源适配器的组件的示意图。
图13是描绘其中可以实现本文描述的实施例的网络设备的示例的框图。
在附图的若干视图中，相应的附图标记指示相应的部件。
具体实施方式
概述
在独立权利要求中陈述了本发明的各方面，在从属权利要求中陈述了优选特征。一个方面的特征可以单独地或与其他方面结合地应用于任何方面。
在一个实施例中，一种装置通常包括：电源适配器，被配置用于直接连接到安装在网络设备中的电源单元(PSU)，该电源适配器包括：电力输入端口，用于接收以太网电缆上的电力；电力转换器模块，用于将在电力输入端口处接收到的电力转换为PSU输入电力；以及电力输出连接器，用于与PSU电力输入连接器连接。
在另一个实施例中，一种装置通常包括：PSU，该PSU包括电力输入连接器，当PSU安装在网络设备中时，该电力输入连接器可操作以接收PSU输入电力并对网络设备组件进行供电；以及电源适配器，耦合到PSU并且包括用于接收以太网电缆上的电力的电力输入端口、用于将在电力输入端口处接收到的电力转换为PSU输入电力的电力转换器模块、以及连接到PSU的电力输入连接器的电力输出连接器。
在另一个实施例中，一种网络设备通常包括：PSU，该PSU包括：电力输入连接器，该电力输入连接器可操作以接收PSU输入电力并为网络设备的一个或多个组件进行供电；以及电源适配器，耦合到PSU并包括用于接收DC(直流)脉冲功率的电力输入端口；电力转换器模块，用于将DC脉冲功率转换为PSU输入电力；以及电力输出连接器，连接到PSU的电力输入连接器。
在另一个实施例中，一种装置通常包括：输入端口，用于接收电缆上的电力和数据；电力转换器模块，用于将在电力输入端口处接收到的电力转换为PSU输入电力；电力输出连接器，用于与安装在网络设备中的PSU电连接；以及数据输出端口，用于向网络设备传输数据。
在另一个实施例中，一种装置通常包括：电源适配器，被配置用于为安装在网络设备中的PSU供电，该电源适配器包括：电力输入端口，用于接收电缆上的DC脉冲功率；电力转换器模块，用于将DC脉冲功率转换为PSU输入电力；以及电力输出连接器，用于与PSU电力输入连接器电连接。
在又一个实施例中，一种电源适配器通常包括：电力输入端口，用于接收电缆上的多相DC脉冲功率；电力转换器模块，用于将多相DC脉冲功率转换为PSU输入电力；以及电力输出连接器，用于将PSU输入电力传输到位于PSU上的PSU电力输入连接器，其中，该PSU安装在网络设备中。
通过参考说明书的其余部分和附图，可以实现对本文所述实施例的特征和优点的进一步理解。
示例实施例
呈现以下描述以使本领域普通技术人员能够制作和使用实施例。具体实施例和应用的描述仅作为示例提供，并且各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。在不脱离实施例的范围的情况下，本文描述的一般原理可以应用于其他应用。因此，实施例不限于所示出的那些，而是要符合与本文描述的原理和特征一致的最宽范围。为了清楚起见，没有详细描述与实施例相关的技术领域中已知的技术材料相关的细节。
电源单元(PSU)可以用于将AC(交流)或DC(直流)电力转换为稳压DC电力，以供网络设备的内部组件使用。例如，PSU可以使用提供标准输入电力的传统电力电缆来支持100VAC(伏特交流)和277VAC或DC(直流)输入(例如，240VDC、380VDC)之间的输入电压。然而，可能希望利用新的或不同类型的电力输入。例如，用于数字建筑应用的企业交换组件的用户可能希望使用标准组件，但也可以灵活地迁移到不同的基于电力的实现方式。如果提供不同类型的电力(例如，下面描述的故障管理电力(FMP))，则将传统PSU更改为以不同的电力输入和分配方法进行操作将是昂贵的。
本文所述的实施例提供了一种直接附接到电源单元从而提供可以以不同于传统电源的电力输入进行操作的电源模块的电源适配器。在一个或多个实施例中，电源单元可以永久地转换为基于FMP的系统。
本文描述的实施例在包括多个网络设备的数据通信网络的环境中操作。网络可以包括通过任意数量的节点(例如，路由器、交换机、网关、控制器、边缘设备、接入设备、聚合设备、核心节点、中间节点、或其他网络设备)进行通信的任意数量的网络设备，这有助于网络内的数据传输。一个或多个网络设备可以包括耦合到如本文所述的电源适配器的电源单元，以创建可操作以接收故障管理电力的电源模块。
网络可以配置用于以太网供电(PoE)(例如，根据IEEE 802.3af、IEEE 802.3at、或IEEE 802.3bt，功率水平<100瓦(W)、电压水平<57伏(V)的传统PoE或PoE+)、光纤供电(PoF)、高级数据供电、FMP或符合当前或未来标准的任何其他通信系统供电，可以用于将电力与数据一起传递以允许单根电缆为网络设备(例如，交换机、路由器、无线接入点)和许多其他网络设备提供数据连接和电力两者。
如本文所用，术语“故障管理电力”(FMP)(也称为扩展安全电力(ESP))是指高功率(例如，>100W)、高电压(例如，>60V)的操作，其中在一根或多根电线或电线对上传送脉冲功率。在一个或多个实施例中，FMP包括故障检测(例如，在初始化时和高压脉冲之间的故障检测)，以及供电设备(PSE)和受电设备(PD)之间的脉冲同步。可以通过通信(例如，双向通信)或不通过通信来传输电力。
如本文所用，术语“脉冲功率”(也称为“脉冲式功率”)是指以脉冲序列(交替的低直流电压状态和高直流电压状态)传送的功率，其中电压在脉冲关闭间隔期间的非常小的电压(例如，接近0V、3V)和脉冲开启间隔期间的较大电压(例如，>12V、>24V)之间变化。在一个或多个实施例中，FMP(或ESP)以高电压(例如，≥56V)来提供高功率(例如，≥100W)。高压脉冲功率(例如，≥56VDC、≥60VDC、≥300VDC、～108VDC、～380VDC)可以从供电设备传输到受电设备以用于为受电设备进行供电，例如2019年11月1日提交的、美国专利申请No.16/671,508(“网络系统中脉冲功率的初始化和同步(Initialization and Synchronizationfor Pulse Power in a Network System)”)中所述，该美国专利申请通过引用以其整体并入本文。例如，脉冲功率传输可以通过电缆、传输线、母线(bus bar)、背板、PCB(印刷电路板)和配电系统。应当理解，本文描述的功率和电压电平仅仅是示例并且可以使用其他电平。
在一个或多个实施例中，FMP可以包括在多相脉冲功率系统中以多相传输的脉冲功率，其中脉冲在电线或电线对之间彼此偏移以提供连续的功率(如下面关于图10所述)。一个或多个实施例可以，例如，使用多相脉冲功率来实现更少的损耗，具有到受电设备的重叠相位脉冲的连续不间断功率，如于2019年4月10日提交的、美国专利申请No.16/380,954(“网络通信系统中的多相脉冲功率(Multiple Phase Pulse Power in a NetworkCommunications System)”)中所述，该美国专利申请通过引用以其整体并入本文。在一个或多个实施例中，FMP可以指ESP(单相或多相DC脉冲功率)和PoE的组合或可操作以在ESP和PoE之间切换的电力系统。
现在参考附图，并且首先参考图1A，示出了包括两个PSU 12的网络设备10(例如，交换机、路由器或其他网络设备)，两个电源适配器14被对齐用于与PSU连接。电源适配器14(也称为电源接收器或FMP接收器)被配置用于接收电缆(例如，以太网电缆)15处的电力并对电力进行转换，以在电力输出连接器17处提供标准PSU电力输入(例如，240VAC、240VDC、380VDC，或其他标准PSU输入电力)。如本文所用，术语“以太网电缆”可以指四对通信电缆、单对以太网(SPE)或包括一个或多个电线对的任何其他电缆。
如下所述，单相或多相脉冲功率输入可以在电缆15上被提供给电源适配器14。在图1A所示的示例中，两个PSU(例如，冗余电源单元)12沿着网络设备的背壁16a定位。PSU 12可以是可拆卸模块(现场可更换、可热插拔设备)，其被接纳在机箱背部的开口中并被配置为向网络设备10提供电力(例如，48VDC、54VDC或其他稳定的电压)。在一个或多个实施例中，电源适配器14和PSU 12仅在耦合配置中在网络设备10上是可热插拔的。
电源适配器也可以组合成具有多个电力连接器17的单个单元或电源适配器条14a，用于为多个PSU 12提供电力连接，如图1A的插图所示。
如图1B的俯视图所示，电源适配器14耦合到PSU 12以向PSU提供电力输入，从而在不需要对PSU进行任何修改的情况下消除了对单独的电力线的需要。如下所述，电源适配器14通过电力连接(电力输出连接器17和PSU处的电力输入连接器)和一个或多个结构附接点(例如，按扣、夹子、紧固件、连接器)在接口13处耦合到PSU 12。PSU 12可以为一个或多个网络设备组件19(例如，处理器、ASIC(专用集成电路)、风扇、控制器)供电。在一个示例中，在电源适配器14的电力输入端口处接收到的电力包括DC电力并且PSU输入电力包括AC电力，其中PSU可操作以传送用于为网络设备10供电的稳压DC电力。例如，电源适配器14可以被配置为向PSU 12提供1100W。
再次参考图1A，网络设备10的正面16b包括任意数量的端口11(例如，RJ连接器、RJ45连接器、光模块保持架(cage)、或任何其他用于接纳承载电力、数据、光学的连接器或模块的端口或开口、或它们的任何组合)。在一个示例中，网络设备10被配置为具有机架安装支架18的1RU(机架单元)组件。
网络设备10可以包括例如具有一个或多个电源单元12的交换机，每个电源单元12包括额定为15A(安培)和125/250VAC的IEC(国际电工委员会)60320C16输入电力连接器，该交换机还具有被配置用于在电力输入端口处接收380VDC的单相或多相脉冲功率、并具有IEC 60320C15电力输出连接器的电源适配器。如下所述，本文所述的额定功率和连接器类型仅作为示例提供。
应当理解，图1A和图1B所示和上面描述的网络设备10仅是示例，并且本文所述的电源适配器14可以用于为安装在任何类型的网络设备中的任何类型的PSU供电，该网络设备可以配置有安装在任何位置或布置中的任意数量的PSU。还应当理解，本文所述的连接器和额定功率仅是示例，并且可以使用具有不同额定功率或根据不同标准配置的其他类型的连接器，而不脱离实施例的范围。
应当注意，虽然电源适配器(FMP接收器)14在本文中被描述为附接到现有(传统、标准)PSU，但在一个或多个实施例中，FMP接收器可以代替PSU 12并被配置为接收单相或多相脉冲功率，并将脉冲功率直接转换为稳压VDC(例如，48VDC、54VDC)，以供网络设备10使用。在这种情况下，电力模块(包括电源适配器和PSU)将被插入到机箱的开口中，以代替传统的PSU。例如，PSU和电源适配器可以永久耦合以定义被配置用于在位置12处插入到设备中的电力模块。
应当理解，本文使用的术语“正”和“背”仅是相对术语，并且网络设备可以具有位于任何面上的端口并且PSU可以插入到位于任何面上的开口中。例如，术语“正面”可以指代机箱的暴露或可接近的面(端口通常位于其中)，而电力连接位于机箱的背部。然而，电源适配器14可以用在其他配置网络设备中。网络设备内的组件的布置(例如，PSU的位置和数量、电力组件的位置和数量)、网络设备的大小(例如，1RU、2RU等)，以及PSU内的组件的布置(例如，风扇相对于电力连接器的位置)在不脱离实施例的范围的情况下，可以与本文所示的不同。
图2是图1的电源适配器14的示意性透视图，其中去除了电源适配器14的顶部以显示电源适配器的细节。在一个或多个实施例中，一种装置包括被配置用于直接连接到电源单元的电源适配器14(如下面关于图3所述)。电源适配器14包括：位于第一端(自由端)21a上的电力输入端口20(例如，RJ45连接器、改进的RJ45连接器、或用于接收电力(例如，FMP)的其他合适的连接器)，该电力输入端口20用于接收以太网电缆15(如图1所示)上的电力；电力转换器模块24，用于将在电力输入端口20处接收到的电力转换为PSU输入电力；以及电力输出连接器22，位于第二端21b，用于与PSU电力输入连接器连接。电源适配器14处的电力输入端口20可以配置用于接收DC脉冲功率(单相或多相)，如下面关于图10所述。电力输出连接器22包括用于向PSU 12(图1A和图2)提供输出电力的PSU兼容连接器(例如，IEC、NEMA或其他合适的连接器)。
电力转换器模块(电力接收器/转换器模块)24可操作以接收故障管理电电力并将其转换为适当的PSU输入电力(例如，208VAC-277VAC、240VAC、240VDC、380VDC或其他标准PSU电压输入电平)。在一个或多个实施例中，电力接收器/转换器模块24可以被配置为在电压电平(例如，240VDC或380VDC)之间切换。如本文所用，术语“电力转换器模块”(电力接收器模块、电力接收器/转换器模块)是指任何数量、类型或布置的可操作以将接收到的电力(例如，单相或多相DC脉冲功率、PoE)转换为电源单元输入电力的电路和组件(例如，调制器、整流器、滤波器、保险丝、交换机、电阻器、二极管、转换器、逆变器等)。下面参考图11和图12来描述电力接收器/转换器模块24的细节。
在一个或多个实施例中，电源适配器14还包括风扇26，用于向PSU的风扇入口提供气流。在图2所示的示例中，电源适配器14包括两个风扇部件26(例如，风扇、风扇控制器、过滤器)。风扇由在电源适配器14处接收到的电力来供电。如下文所述，对于电源适配器14的尺寸阻挡通向PSU风扇的空气入口的配置，风扇26可以用于向PSU风扇入口提供冷却气流。在图2所示的示例中，位于电源适配器14的第一端21a的第一风扇26为电力转换器模块24和PSU提供冷却。位于电源适配器14的第二端21b的第二风扇26为PSU提供冷却。
电源适配器14还包括连接器28(夹子、紧固件、按扣)，用于将电源适配器耦合(可拆卸地耦合或永久耦合)到PSU，如下面关于图3所述。虽然电力连接(电源适配器处的插座22和PSU处的插头)将能够支撑电源适配器14的一些重量，但一个或多个紧固件28被提供用于额外的支撑，这可能基于电源适配器的重量而需要。
图3示出了电源适配器14被对齐用于与PSU 12连接。在一个或多个实施例中，一种装置包括：PSU 12，该PSU 12包括电力输入连接器32，当PSU 12安装在网络设备10中时，该电力输入连接器32可操作以接收PSU输入电力并为网络设备组件19进行供电；以及电源适配器14，耦合到PSU并且包括用于接收以太网电缆15上的电力的电力输入端口20、用于将在电力输入端口处接收到的电力转换为PSU输入电力的电力转换器模块24、以及连接到PSU的电力输入连接器32的电力输出连接器22(图1B和图3)。
PSU 12包括电力输入连接器32(插头连接器，电器入口)，位于第一端31a并与电源适配器14上的电力连接器22配合兼容。电力连接器32向PSU组件34供电，该PSU组件34被配置为在PSU的第二端31b的输出35处提供稳压DC输出电力(例如，54VDC或其他合适的用于为网络设备的组件进行供电的电压电平)。如上文关于图1A所述，PSU 12被插入到网络设备10中，其中第一端31a被暴露。
PSU 12包括风扇36，其可以接收来自电源适配器14处的对齐的风扇26的冷却气流。PSU 12包括紧固件38(夹子、连接器、按扣)，被对齐用于与电源适配器14的配合面21b上的紧固件28匹配。在一个或多个实施例中，紧固件28、38包括带有塑料夹子的按扣点，塑料夹子被配置为承受电源适配器重量，同时将电源适配器14无缝地附接到PSU 12。如前所述，电源适配器14可以可拆卸地附接到PSU 12或永久地耦合到PSU。
图4A和图4B分别是具有AC连接器45a的PSU 42a和具有DC连接器45b的PSU 42b的背部视图。AC连接器45a可以包括例如IEC(国际电工委员会)连接器(例如，IEC 60320/C14、C16、C20)、NEMA(国家电气制造商协会)连接器、或另一种合适的可操作以接收例如208VAC至239VAC、208VAC至277VAC、240VAC或其他合适的电压或电压范围的连接器。DC连接器45b可以被配置为例如接收240VDC或380VDC。如前所述，PSU 42a、42b还包括风扇36和任意数量的电源适配器附接点(按扣点)38，用于将电源适配器牢固地连接到PSU的第一端31a(背部)(图3、图4A和图4B)。
耦合的PSU 12和电源适配器14在本文中可以被称为电源模块。图4C是包括PSU 12和电源适配器14的电源模块40的透视图，具有用于电源适配器处的电力输入(电源模块处的电力输入)(例如，FMP、ESP、脉冲功率、PoE)、电源适配器14和PSU 12之间的接口处的电力(上文关于图4A和图4B所述)、以及PSU处的电力输出(电源模块处的电力输出)(例如，54VDC)的电力或电压电平的类型的示例。
在一个或多个实施例中，可以在PSU 12和电源适配器14之间提供永久附接以避免热插拔电流/电压匹配/中断额定值或资格问题。电源适配器14可以永久地附接到PSU 12以将PSU转换为可操作以接收FMP/ESP或PoE的故障管理电力系统。然后电力连接器可以列在电源模块下方，从而允许它承载通常不这样列出的多种类型的电源，因为不存在要处理的电弧闪光。例如，电源模块40可以被配置为通过250VAC额定AC连接器来满足380VDC输入的设计中的所有安全要求。根据一个或多个标准，电源模块40(PSU 12和耦合的电源适配器14)可以被测试和批准作为部件。在一个或多个实施例中，电源模块40可以包括具有通信控制的安全联锁装置(interlock)，如下所述。
图5示出了被配置用于在多个PoE输入端口50a、50b、50c、50d处接收电力的电源适配器54的示例。电源适配器54处的电力输入端口可以包括任意数量的PoE端口(例如，1-10个)。每个端口可以从以太网电缆55(例如，在RJ45端口)接收电力。在一个示例中，四个端口50a、50b、50c、50d中的每一个可操作以接收90W的PoE功率，总输入功率为360W。如前所述，这些功率水平仅是示例，并且在PD处接收到的功率可能小于90W(例如，在70W和90W之间，取决于电缆的长度)。虽然显示了四根单独的电缆55，但在单根电缆上可以将任何数量的电线对捆绑在一起。PoE端口耦合到电力接收器/转换器模块54，其在电力输出连接器52处为PSU提供电力。如前所述，电源适配器54可以包括风扇56和紧固件58。
应当理解，图2和图5中所示的电力输入端口20、50a、50b、50c、50d仅是示例，并且电源适配器可以包括任何数量或配置的端口，这些端口可以被配置用于接收单相脉冲功率、多相脉冲功率、PoE或它们的任何组合，并且还可以操作以接收脉冲功率和PoE(例如，FMP可操作以在较高功率脉冲的功率和PoE之间切换)二者。例如，端口可以被配置为在启动时接收PoE，直到执行安全测试，并且如果未检测到故障，则切换到较高功率脉冲的功率。在较高功率运行期间，可以测试电路(例如，在高功率脉冲之间)，并且如果检测到故障，则可以将功率切换回PoE(较低功率运行)。可以如上文引用的美国专利申请No.16/671,508中所述的那样来执行测试，其中电源适配器作为受电设备(PD)运行，并且源FMP作为供电设备(PSE)运行。
图6是PSU 62和被对齐用于与PSU连接的电源适配器64的局部视图的示意性透视图。在该示例中，电源适配器64的宽度通常对应于PSU的电力部分，并且不覆盖风扇入口(空气开口65)，因此，在电源适配器中不需要风扇。如前所述，电源适配器64包括电力输入端口63、电力转换器60和用于连接到PSU 62上的电力输入连接器66的电力输出连接器61。电源适配器64可以包括位于电源适配器的一个或多个壁上的任意数量的进气开口67。PSU 62包括一个或多个连接点68，用于与电源适配器64上的连接点69配合。
在一个示例中，连接器61可以包括电缆61a，电缆61a具有被配置为与PSU电力输入连接器66配合的端部61b，如图6的替代插图中所示。
图7和图8示出了电源适配器74，其宽度通常对应于PSU 62的宽度。如先前关于图2和图5所述，电源适配器74包括电力输入端口(例如，图7中所示的FMP输入端口73或图8中所示的多个PoE端口80a、80b、80c、80d)和电力输出端口71，该电力输出端口71用于与PSU 62上的电力输入连接器66进行电力连接。如上所述，电力接收器转换器模块72将在电力输入端口处接收到的电力转换为PSU输入电力。电源适配器74包括风扇76，用于向PSU 62处的进气开口65提供冷却气流。进气开口67可邻近风扇部件76定位，并且过滤器(未示出)也可以定位成过滤风扇入口处的空气。
在图6-图8所示的示例中，PSU 62包括状态灯70(例如，双色(绿色/红色)LED(发光二极管))以指示电源和风扇的状态(例如，输入电压状态、输出电压状态、风扇状态)。电源适配器74包括光管79，用于将从PSU 62上的状态灯70发出的光传输到电源适配器74的自由端，使得可以在电源适配器的背面(自由端)处看到LED状态灯。电源适配器74可以包括与PSU 62的背面上的一个或多个状态灯70对齐的任何数量的光管79(例如，一个或多个)。
图9A是根据另一实施例的电源适配器94的背部透视图，该电源适配器94被对齐用于与网络设备90处的PSU 92连接。网络设备90的正面(第一面)99a包括多个端口，包括例如以太网端口91(例如，下行链路端口)、用于接收光模块(例如，上行链路模块、光学收发器)的光模块端口93、或端口的任何组合、数量或布置。如上所述，网络设备90的正面99a可以包括机架安装支架18。PSU输入电力连接器位于网络设备的背面(第二面)99b上。如前所述，在电缆95上接收电力。在一个或多个实施例中，电缆95可以被配置用于传输电力、电力和数据、电力和光学、或它们的任何组合。在一个示例中，电缆95可以包括混合电缆，该混合电缆包括铜线和一根或多根光纤。在一个或多个实施例中，电源适配器94可以被配置为将电缆96a上的一个或多个数据传输到以太网端口91或将电缆96b上的光学传输到位于网络设备90的正面99a上的光学端口。电源适配器94可以包括例如一个或多个以太网端口103a(例如，RJ连接器)或光学端口103b(例如，LC连接器)，用于分别附接到电缆96a、96b。
在一个或多个实施例中，电源适配器94可以包括被配置为接收电力的光学收发器(光模块、光学设备、光学模块、网络收发器、硅光子光学收发器、可插拔收发器模块)，如2020年1月21日公布的、美国专利No.10,541,758(“通过光学系统的功率传递(PowerDelivery Through an Optical System)”)中所述，该美国专利通过引用以其整体并入本文。将在光学收发器处接收到的电力传输到电力转换器模块以用于传送到PSU92。数据或电力和数据(例如，PoE)可以通过电缆96a传送到一个或多个以太网端口91，并且光学可以通过电缆96b上的一根或多根光纤传送到光模块93。
如前所述，电源适配器还可以被配置为从一根或多根电缆95接收电力，并将PSU输入电力传输到多于一个PSU 92。在图9A的插图中所示的一个示例中，电源适配器94a接收两根电缆95上的输入电力(FMP、PoE)，并通过AC电力线101将电力传输到两个PSU。电源适配器94a可以被配置有任意数量的电力输入端口和任意数量的电力输出连接器，它们可以被配置用于直接连接到PSU 92或通过AC电缆(电线)101连接。此外，如前所述，电源适配器94a可以包括一个或多个数据输出端口。
图9B示出了根据一个实施例的源FMP设备97的示例。在该示例中，源FMP设备97包括三个传输器98(FMP1、FMP2、FMP3)，用于将电力通过电缆95传输到一个或多个电源适配器94(图9A和图9B)。每个FMP传输器98可以包括IDC(绝缘位移触点)连接器并且可以传送单相或多相脉冲功率，如上所述。传输器输出可以是例如380VDC/±190接地。在一个示例中，该系统可以可操作以利用两相或三相脉冲功率和安全联锁装置来驱动2000W超过2000米(例如，如上文引用的美国专利申请No.16/671,508中描述的故障测试)。在另一个示例中，每个FMP传输器98可以传输4000W以进行12000W的传送。每个FMP传输器98由源传输器97处的电源单元(未示出)来供电。源传输器97可以被配置用于安装在机架中(例如，1RU格式)并且包括机架安装支架18。应当理解，图9B中所示的源传输器设备97仅是示例并且源网络设备可以包括任何数量的传输器98，其被配置为以任何合适的电压来传输任何合适的功率。
图10是根据一个实施例的PSU 102和电源适配器104的侧视图。在该示例中，电源适配器104接收三相DC脉冲功率(电线对105a上的相位1、电线对105b上的相位2、电线对105c上的相位3)。如前所述，脉冲功率是指以多个电压脉冲(电压脉冲序列)106传送的功率，其中电压在脉冲关闭时间111a期间的非常小的电压和脉冲开启时间111b期间的较大电压之间变化。应当理解，这是从功率输出的角度来看的简化的电压脉冲。在电缆电容下降电压的脉冲关闭时间期间的电压可以是，例如，针对电缆电容下降电压的从没有故障的＜100k欧姆的正常运行电阻或350欧姆的最坏情况主体电阻故障的高电压电平的约2-10％到零。高电压脉冲功率(高电压脉冲)(例如，>56V、>60V、>300V)可以从供电设备(PSE)传输到受电设备(PD)以用于为受电设备供电，而低电压脉冲功率(低电压脉冲)(例如，～12V、～24V、<30V、<56V)可以在很短的时间间隔内用于启动(例如，初始化、同步、给本地能量存储装置充电、启动控制器、测试或其任意组合)。如图10所示，脉冲功率可以在多个相位中传送，其中脉冲在相位之间相互偏移以提供连续的功率。
该电缆还可以包括屏蔽线107。电源适配器104包括用于将多相脉冲功率转换为PSU输入电力的调制器/整流器/滤波器108。PSU输入电力在电力连接109(例如，IEC C13/C14、IEC C15/C16、IEC C19/C20或其他合适的连接器)处被传送到PSU 102。PSU 102包括本领域技术人员公知的电气组件(PSU组件)110。在一个示例中，PSU 102被配置为在200-277VAC下接收1000-3000瓦的功率。如前所述，本文描述的电压和功率水平仅作为示例提供。
图11示出了根据一个实施例的电源适配器处的电路的简化示例。在该示例中，多相输入电缆在三对双绞线112a、112b、112c上提供电源。还可以提供屏蔽线113。图11的示例中所示的电源适配器电路包括具有电感器114a、114b、二极管115、电容116和保险丝117a、117b的整流器/滤波器。在此示例中，PSU还包括保险丝118。在一个示例中，600VDC额定输入保险丝117a、117b可以提供给在整流器/滤波器之后到电压逆变器级的中点接地多相脉冲功率输入的两侧，以向250VAC额定连接器提供等效AC波形的矩形波形，以满足电压和电流额定值。PSU可以额定为例如200-240VAC，而没有DC过流保护。在一个或多个实施例中，电源适配器可以被配置有针对电源适配器处的DC输入电压的DC电压过流保护，具有电流中断能力以防止损坏PSU。在来自多相脉冲功率输入电力电缆对的中点接地滤波DC电力线的每一侧上的DC保险丝117a、117b(例如，额定为400-600VDC)可用于提供过流保护。
在一个或多个实施例中，可以包括正弦波或准正弦输出逆变器用于更低的EMI(电磁干扰)和更慢的过零。在一个或多个实施例中，PSU中的固件可以被编程以拒绝DC输入并且需要频率和过零转换速率或指定的dv/dt转换速率的矩形波或正弦波类型签名。在一个或多个实施例中，PSU被配置为验证PSU输入电力包括电压波形，该电压波形包括指定频率签名。例如，PSU逻辑(例如，软件、固件、硬件)可以用于验证输入电压波形在允许操作之前具有特定的频率和过零di/dt的签名。
图12示出了三个电线对120a、120b、120c，每个电线对耦合到调制器/整流器/滤波器122。调制器/整流器/滤波器122连接到DC到AC转换器124，该DC到AC转换器124耦合到电源适配器输出连接器126，该电源适配器输出连接器126被配置为与PSU 129处的PSU输入连接器128配合，PSU 129包括电力调节器。DC/AC转换器/逆变器124可以定位在DC输入电力和与PSU连接器128配合的电力输出连接器126之间，以满足最大VAC输入电力连接器额定值。转换器/逆变器124可以提供例如不超过连接器的250VAC RMS(均方根)电压额定值的AC电压。这可以通过产生250VAC RMS最大值的双极准方波的+/-350V的最大峰值电压来提供。在一个或多个实施例中，可以包括连接器互锁装置，其防止在电源适配器和PSU连接器126、128之间的热插拔配合或分离期间的电流流动。这也可以用于中断输出电压以增加触摸安全性。
图9A、图9B、图10、图11和图12所示的电源适配器示出了与PSU电力输入连接器的直接连接。如前所述并在图9A的插图中所示，FMP输入电力(在一根或多根电缆95上)可以直接提供给电源适配器94a，而输出电力提供给通过AC电力电缆(线)101连接到PSU电力输入连接器的多个AC电力输出连接器(例如，被配置为满足250VAC连接器的电压和电流额定值)。电源适配器94a可以包括具有AC波形的高功率整流器/滤波器/保险丝和逆变器电路，如上文关于图11和图12所述。
图13示出了可以实现本文描述的一个或多个实施例的网络设备130的示例。在一个或多个实施例中，网络设备是可以以硬件、软件或其任何组合实现的可编程机器。网络设备包括一个或多个处理器132、存储器134、接口136和控制器(例如，PSU控制器、风扇控制器、电源适配器处的控制器)138。
存储器134可以是易失性存储器或非易失性存储装置，其存储各种应用、操作系统、模块和数据以供处理器132来执行和使用。网络设备130可以包括任意数量的存储器组件。
逻辑可以被编码在一个或多个有形介质中以供处理器132执行。例如，处理器132可以执行存储在诸如存储器134之类的计算机可读介质中的代码。例如，计算机可读介质可以是电子的(例如，RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器))、磁性的、光学的(例如，CD、DVD)、电磁、半导体技术、或任何其他合适的介质。在一个示例中，计算机可读介质包括非暂态计算机可读介质。网络设备130可以包括任意数量的处理器132。
接口136可以包括任意数量的网络接口(线卡、端口)，用于接收数据或将数据传输到其他设备或电力接口(例如，PSU处的用于与电源适配器连接的电力接口)。
应当理解，图13所示和上面描述的网络设备130仅仅是示例并且可以使用不同配置的网络设备。例如，网络设备还可以包括可操作以促进本文描述的能力的硬件、软件、算法、处理器、设备、组件或元件的任何合适组合。
尽管已经根据所示的实施例描述了方法和装置，但是本领域的普通技术人员将容易认识到，在不脱离实施例的范围的情况下，可以对实施例进行改变。因此，包含在以上描述中并在附图中示出的所有内容应被解释为说明性的，而不是限制性含义。

Claims (37)

1.一种装置，包括：
电源适配器，被配置用于直接连接到安装在网络设备中的电源单元(PSU)，所述电源适配器包括：
电力输入端口，用于接收以太网电缆上的电力；
电力转换器模块，用于将在所述电力输入端口处接收到的电力转换为PSU输入电力；以及
电力输出连接器，用于与PSU电力输入连接器进行连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述电力输入端口被配置用于接收脉冲功率。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述电力输入端口包括被配置用于接收以太网供电(PoE)的多个端口。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述电源适配器包括用于向所述PSU处的风扇入口提供气流的风扇。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述电力输入端口位于所述电源适配器的第一端，并且所述电力输出连接器位于所述电源适配器的第二端，并且其中，所述电源适配器的第二端包括用于将所述电源适配器附接到所述PSU的至少一个连接点。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述电源适配器包括用于将从所述PSU上的状态灯发出的光传输到所述电源适配器的自由端的光管。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述PSU输入电力包括240VAC(伏特交流)、240VDC(伏特直流)、或380VDC中的一者。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，所述接收到的电力包括DC(直流)电力，并且所述PSU输入电力包括AC(交流)电力，并且其中，所述PSU能够操作以传送用于为所述网络设备处的电源组件进行供电的稳压DC电力。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述电源适配器处的所述电力输出连接器包括IEC(国际电工委员会)标准连接器。
10.一种装置，包括：
电源单元(PSU)，包括电力输入连接器，当所述PSU安装在网络设备中时，所述电力输入连接器能够操作以接收PSU输入电力并对网络设备组件进行供电；以及
电源适配器，耦合到所述PSU并且包括用于接收以太网电缆上的电力的电力输入端口、用于将在所述电力输入端口处接收到的电力转换为所述PSU输入电力的电力转换器模块、以及连接到所述PSU的电力输入连接器的电力输出连接器。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述电力输入端口被配置用于接收单相DC(直流)脉冲功率、多相DC脉冲功率、或以太网供电(PoE)中的一者或多者。
12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述PSU被配置为验证所述PSU输入电力包括特定频率和波形签名。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其中，所述电源适配器包括用于向所述PSU处的风扇入口提供气流的风扇。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的装置，其中，所述电源适配器和所述PSU仅在耦合配置中在所述网络设备上是可热插拔的。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的装置，其中，所述PSU包括状态灯，并且所述电源适配器包括用于将从所述状态灯发出的光传输到所述电源适配器的自由端的光管。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的装置，其中，在所述电源适配器处接收到的电力包括DC(直流)电力，并且所述PSU输入电力包括AC(交流)电力，并且其中，所述电源适配器包括用于过流保护的至少一个DC保险丝。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的装置，其中，在所述电源适配器处接收到的电力包括多相DC(直流)脉冲功率，所述PSU输入电力包括AC(交流)电力，并且所述PSU能够操作以传送用于为所述网络设备组件进行供电的稳压DC电力，并且其中，所述电源适配器包括用于所述多相DC脉冲功率的每一相的电源调制器和位于所述电源调制器的下游的DC到AC转换器。
18.一种网络设备，包括：
电源单元(PSU)，包括电力输入连接器，所述电力输入连接器能够操作以接收PSU输入电力并为所述网络设备的一个或多个组件进行供电；以及
电源适配器，耦合到所述PSU并且包括用于接收DC(直流)脉冲功率的电力输入端口、用于将所述DC脉冲功率转换为所述PSU输入电力的电力转换器模块、以及连接到所述PSU的电力输入连接器的电力输出连接器。
19.根据权利要求18所述的网络设备，其中，所述网络设备包括交换机，所述交换机包括两个电源单元和连接到所述电源单元的两个电源适配器。
20.根据权利要求18或19所述的网络设备，其中，所述网络设备包括两个电源单元，并且其中，所述电源适配器包括用于与所述两个电源单元处的两个电力输入连接器连接的两个电力输出连接器。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的网络设备，其中，所述电力输入端口位于所述电源适配器的第一端，并且所述电力输出连接器位于所述电源适配器的第二端，并且其中，所述电源适配器的第二端包括用于将所述电源适配器直接附接到所述PSU的多个紧固件。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的网络设备，其中，所述PSU和所述电源适配器永久地耦合以限定被配置用于插入到所述网络设备中的电力模块，并且其中，所述电源适配器的电力输出连接器和所述PSU的电力输入连接器限定所述电力模块处的内部连接。
23.根据权利要求22所述的网络设备，其中，所述电源适配器处的电力输入端口能够操作以接收多相DC脉冲功率。
24.一种装置，包括：
输入端口，用于接收电缆上的电力和数据；
电力转换器模块，用于将在所述电力输入端口处接收到的电力转换为电源单元(PSU)输入电力；
电力输出连接器，用于与安装在网络设备中的PSU进行电连接；以及
数据输出端口，用于将数据传输到所述网络设备。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述电缆包括一根或多根电线和一根或多根光纤。
26.根据权利要求24或25所述的装置，其中，所述数据包括光学数据，并且所述数据输出端口包括用于将所述光学数据传送到所述网络设备的光学连接器。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的装置，其中，所述数据输出端口包括用于将所述数据传输到所述网络设备的以太网端口。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的装置，其中，所述数据输出端口包括用于传输电数据的电连接器和用于传输光学数据的光学连接器。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的装置，其中，所述数据输出端口将所述数据传输到所述网络设备的第一面，并且所述电力输出连接器将所述电力传输到位于所述网络设备的第二面的PSU电力输入连接器。
30.一种装置，包括：
电源适配器，被配置用于为安装在网络设备中的电源单元(PSU)进行供电，所述电源适配器包括：
电力输入端口，用于接收电缆上的DC(直流)脉冲功率；
电力转换器模块，用于将所述DC脉冲功率转换为PSU输入电力；以及
电力输出连接器，用于与PSU电力输入连接器进行电连接。
31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述电源适配器包括用于向所述PSU处的风扇入口提供气流的风扇。
32.根据权利要求30或31所述的装置，其中，所述电力输入端口被配置用于接收多相DC脉冲功率，所述PSU输入电力包括AC(交流)电力，并且所述PSU能够操作以传送用于为网络设备组件进行供电的稳压DC电力。
33.根据权利要求30至32中任一项所述的装置，其中，所述电力输出连接器包括AC(交流)电力电缆。
34.一种电源适配器，包括：
电力输入端口，用于接收电缆上的多相DC(直流)脉冲功率；
电力转换器模块，用于将所述多相DC脉冲功率转换为电源单元(PSU)输入电力；以及
电力输出连接器，用于将所述PSU输入电力传输到PSU电力输入连接器，其中，所述PSU电力输入连接器位于安装在网络设备中的PSU上。
35.根据权利要求34所述的电源适配器，其中，所述电力输出连接器包括AC(交流)电力电缆。
36.根据权利要求34或35所述的电源适配器，还包括：第二电力输出连接器，用于将所述PSU输入电力传输到第二PSU电力输入连接器，其中，所述第二PSU电力输入连接器位于安装在所述网络设备中的第二PSU上。
37.根据权利要求34至36中任一项所述的电源适配器，还包括：数据输出端口，用于将在所述电源适配器处接收到的数据传输到所述网络设备。
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