CN201742154U - 一种高可靠性电源系统 - Google Patents

Abstract

一种高可靠性电源系统，包括背板部分和线卡部分，在背板部分设置有至少两条背板电源总线，每一背板电源总线分别与每一受电线卡连接，其中每一背板电源总线都分别连接有N个主用电源和M个备用电源进行供电，其中N≥1，M≥0；线卡部分设置一电源总线选择电路，电源总线选择电路的输入端分别通过一个隔离型DC/DC模块与每一背板电源总线连接，电源总线选择电路的输出端连接线卡上中间层电源总线，线卡上中间层电源总线再连接每一DC/DC，输出电压。

Description

一种高可靠性电源系统

技术领域

本实用新型涉及电源系统架构领域，具体是一种机架式设备的高可靠性电源系统。

背景技术

机架式设备(如通讯设备或者服务器等)一般作为通讯系统或者信息服务系统的中心设备，在整个系统中有重要的地位，对可靠性要求很高，因此，这类设备多会采用冗余设计。冗余设计包括业务板卡的冗余备份、业务数据通道的冗余备份以及电源的冗余备份等。

目前，机架式设备采用的电源系统架构多为N+M备份的形式，即在设备的供电侧提供冗余的备份电源。当主用电源发生故障时可由备用电源承担主用电源的工作。图1为现有的机架式设备电源系统架构，包括背板部分和线卡部分，N个主用电源和M个备用电源通过背板电源总线连接受电线卡；而在每一线卡上，又通过隔离型DC/DC模块连接线卡上中间层电源总线，再由挂接中间层电源总线的各个DC/DC模块输出线卡所需要的各种电压。

此种电源系统有致命的系统安全隐患，如图1所示，虽然整个系统使用了N+M电源备份，但由于所有X个线卡是挂在同一条背板电源总线上的，如果任何一块线卡的隔离型DC/DC模块的输入端发生短路故障(比如可恢复保险丝故障、线卡保险丝电流指标选择过大等等)，则会将整个背板电源总线电压拉低，进而造成整个系统断电故障。

另外，即使整个设备的背板电源总线电压没有被拉低，其他线卡能够正常工作，但是隔离型DC/DC模块故障的线卡本身也会掉电，从而造成与此板卡相关的通讯业务损失或数据损失。

总之，目前的机架式设备电源系统架构难以解决设备受电侧线卡电源故障造成的整机停机或部分停机故障。因此，需要一种能够克服上述故障的新型的电源系统架构。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种既保留原有电源架构中供电冗余保护的优点，又能保证在受电侧线卡电源故障的情况下整个设备以及故障板卡的正常运行，从而提高整个设备的可靠性的电源系统架构。

一种高可靠性电源系统，包括背板部分和线卡部分，其中：

在背板部分设置有至少两条背板电源总线，每一背板电源总线分别与每一受电线卡连接，其中每一背板电源总线都分别连接有N个主用电源和M个备用电源进行供电，其中N≥1，M≥0；

线卡部分设置一电源总线选择电路，用来决定线卡从哪条背板电源总线取电，电源总线选择电路的输入端分别通过一个隔离型DC/DC模块与每一背板电源总线连接，电源总线选择电路的输出端连接线卡上中间层电源总线，再由挂接在中间层电源总线的各个DC/DC模块输出线卡所需的各种电压。

这样的设计，在背板上设置有完全独立的多套电源总线，且每套电源总线的供电侧又可设置为冗余备份的结构；同时，在每块线卡上设置有多个隔离型DC/DC模块。因此，即使线卡上的某一隔离型DC/DC模块的输入端由于某些原因发生短路故障，也能保证整个设备以及故障线卡的正常运行。这是因为：虽然发生故障的隔离型DC/DC模块所在的电源总线电压依然会被拉低，造成本条电源总线故障，但故障发生时，每个线卡的电源选择电路会将供电迅速切换到另一条电源总线，保证了整个设备以及故障线卡的正常供电。因此，本实用新型将系统电源的可靠性提高了数倍。

优选的，所述电源总线选择电路与隔离型DC/DC模块配合设置是容易实现的，例如使用均流电路或保护选择电路；保护选择电路可以为OR-ing二极管、继电器、专用IC等，是容易实现的；或者选用的隔离型DC/DC模块内部使用二极管整流或其同步整流模块内部采用特殊的保护电路(例如PKD/PKL)等情况，可以将两者的输出直接并在一起。总之，只需要保证没有向各个隔离型DC/DC模块的反向倒灌电流，即可根据设备的需要设计为不同的结构，从而可以很容易地衍生出基于本实用新型的保护型或均流型的电源架构。这是容易实现的。

进一步优选的，所述背板电源总线设置为互相独立的两条，与之对应连接的隔离型DC/DC模块设置为两个；其中第一背板电源总线连接有N个主用电源和M个备用电源，第二背板电源总线连接有L个主用电源和K个备用电源，N≥1，M≥0，L≥1，K≥0。设置为两条背板电源总线是因为即可将整个设备的可靠性提高数倍，又不致增加太多成本。

本实用新型提供的高可靠性电源系统具有如下优点：

1、本实用新型解决问题的方法是从整个电源系统的架构上着手，在现有的技术条件下采用本实用新型的架构即可解决问题，从而具有容易实现的优点。

2、使用本实用新型电源系统架构设计设备，可以将系统电源可靠性提高数倍，而不需增加过高的成本。这是因为：以使用两条独立电源总线为例，相对于现有架构，只需在每块线卡上增加一块隔离型DC/DC模块(电路)，而在电源供电侧只需使用两组独立的1+1电源卡即可；这相对于现有的N+M的电源架构，成本增加有限，但可靠性大大提高。

3、对于希望将电源系统设计为均流型的设备，由于将均流电路分散到每块线卡的“电源总线选择电路”上，每个电路需要承受的电流值大大减小，从而大大减小了均流型电源系统的设计难度。相对于在电源卡上集中均流方案具有很好的技术优势。

总之本实用新型提高系统可靠性的同时，具有技术实现简单、成本增加较少、应用方式灵活的优点。

附图说明

图1是本实用新型背景技术中已有技术的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面以非限定性的实施例来进一步解释、说明本技术方案。

一种高可靠性电源系统，如图2所示，包括背板部分和线卡部分，背板部分设置有相互独立的电源组A和电源组B，电源组包括背板电源总线和主用电源以及备用电源，即电源组A包括背板电源总线A以及与之连接有N个主用电源和M个备用电源，电源组B包括背板电源总线B以及与之连接有L个主用电源和K个备用电源，其中，N≥1，M≥0，L≥1，K≥0；而电源总线A和B分别与每一受电线卡连接，受电线卡为X个，这样做使得背板电源总线A和B相互备份，而每一背板电源总线又有冗余备份的主用电源和备用电源。

在线卡部分，背板电源总线A通过一个隔离型DC/DC模块1连接到电源总线选择电路，背板电源总线B通过另一个隔离型DC/DC模块2连接到电源总线选择电路，电源总线选择电路的输出端连接线卡上中间层电源总线，再由挂接在中间层电源总线的各个DC/DC模块(图中为Y个)输出线卡所需的各种电压。

电源总线选择电路为均流电路，实现由背板电源总线A和B分别传输过来的两路电源的均流，这是容易实现的。

这样，即使线卡上的某一隔离型DC/DC模块的输入端由于某些原因发生短路故障，也能保证整个设备以及故障线卡的正常运行。这是因为：虽然发生故障的隔离型DC/DC模块所在的电源总线电压依然会被拉低，造成本条电源总线故障，但故障发生时，每个线卡的电源选择电路会将供电迅速切换到另一条电源总线，保证了整个设备以及故障线卡的正常供电。因此，本实用新型将系统电源的可靠性提高了数倍。

Claims (4)

1.一种高可靠性电源系统，包括背板部分和线卡部分，其特征在于：

在背板部分设置有至少两条背板电源总线，每一背板电源总线分别与每一受电线卡连接，其中每一背板电源总线都分别连接有N个主用电源和M个备用电源进行供电，其中N≥1，M≥0；

线卡部分设置一电源总线选择电路，电源总线选择电路的输入端分别通过一个隔离型DC/DC模块与每一背板电源总线连接，电源总线选择电路的输出端连接线卡上中间层电源总线，再由挂接在中间层电源总线的各个DC/DC模块输出线卡所需的各种电压。

2.根据权利要求1所述的高可靠性电源系统，其特征在于：所述电源总线选择电路与隔离型DC/DC模块配合设置，为均流电路或保护选择电路。

3.根据权利要求1或2所述的高可靠性电源系统，其特征在于：所述背板电源总线设置为互相独立的两条，与之对应连接的隔离型DC/DC模块设置为两个；其中第一背板电源总线连接有N个主用电源和M个备用电源，第二背板电源总线连接有L个主用电源和K个备用电源，N≥1，M≥0，L≥1，K≥0。

4.根据权利要求2所述的高可靠性电源系统，其特征在于：所述保护选择电路为OR-ing二极管或继电器。

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