[發明專利]功率切換控制信號產生電路、雙電源冗余供電系統及方法

有效

• 申請號: 201210213258.0
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN103516043A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 張浩
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

技術領域

本發明涉及電源技術領域，特別是涉及一種功率切換控制信號產生電路、雙電源冗余供電系統及方法。

背景技術

目前，多電源冗余技術得到廣泛應用，舉例而言，多數桌面電子辦公的設備同時支持POE（Power?over?Ethernet，以太網供電模塊）和適配器供電，可提高辦公桌面簡潔度。如果辦公設備支持POE供電，客戶僅需要一根網線即可實現上網和供電兩個功能；如果辦公設備不支持POE供電，客戶也可以使用適配器來供電。對于兩種電源的供電方式，都要求可以實現無縫切換，以便客戶能夠自由切換供電的方式，以便保證負載工作的連續性而不會出現中斷現象。

但不能忽略的是，由于以太網供電模塊最大能提供13W，而適配器能提供20W以上，因此，如果設備支持POE和適配器供電，為充分利用兩種電源的效率，大多會設計成：適配器供電時，使能系統全部功能，保證最大效率工作；而POE供電時，需要限制某些功能，使設備功耗小于POE的最大功耗，以免出現過載掉電保護。如果電源是從大功率適配器向小功率POE切換時，POE會瞬間承載適配器供電時的全部負載，此時，系統功耗遠大于POE的能提供的最大功率，會出現過載掉電的風險，需要等到設備將某些功能模塊關閉或降低模塊自身功耗后，系統功耗才會低于POE能提供的最大功率，防止過載掉電保護。

因此，現有技術提供了如下技術方案，請參見圖1，圖1是現有技術的一種功率切換控制信號產生電路的電路結構示意圖。

如圖1所示，這是一個適配器和POE(即以太網供電模塊)的傳統冗余供電設計，適配器（未繪示）輸入的電流從二極管D22的陽極輸入，POE（未繪示）輸入的電流從二極管D11的陽極輸入，其中系統供電電壓要求為12V，按照雙二極管的冗余供電原理，哪一路電源電壓高，哪一路就會提供相對較大的負載電流，此處假設適配器B’點電壓為12V，POE?A’點電壓為11.5V，配置為適配器優先供電），通過電阻R1和R2的分壓，得到E點電壓為12V*R2/(R1+R2)=3.3V（R1和R2的值，根據控制信號的電壓要求來設定，假設系統要求高電平為3.3V，低電平為0V），系統功耗控制信號為高電平，表示系統正在使用適配器供電。

當適配器關閉時，B點電壓會降低，E點電壓隨著降低，當E點降到0V時，適配器完全停止供電，此時，POE單獨供電，系統功耗控制信號為低電平，表示系統正在使用POE供電，設備將功耗切換到POE供電模式，同時保證設備功耗低于POE提供最大功率，防止過載掉電保護。

以上電路存在以下問題：只有在適配器輸出電壓降低到0V時，才能檢測到適配器掉電，調整系統功耗，但是，在冗余供電設計中，通常不是簡單的一個供電，另一個不供電的情況，而是當一個電源供電電流降低時，另外一個電源能夠補上其余電流，來保證系統能持續供電。

在這種設計中，會出現一個中間狀態，即兩個電源按照一定比例分擔系統的負載電流，此情況下，如果按照上述傳統設計，則無法對中間狀態進行功耗控制。此時，按照電流分擔比例來計算，即使系統達到最大功耗，如果POE所承擔的功耗小于13W，就不必對系統功耗做出限制。而在傳統設計中，卻只能判斷出電源供電和不供電兩個狀態。如果只檢測適配器的供電狀態，在中間狀態時，系統會判斷適配器仍然在供電，因為此時適配器電源并沒降低到0V，然而在此時，POE也會承載一部分系統功耗，如果POE所承擔的功耗超過13W，則系統在最大功耗進行切換時，會出現過載下電；反之，如果修改為檢測POE的供電狀態，則在中間狀態時，系統會判斷POE仍然在供電，系統會對系統功耗進行限制，然而在此時，如果POE所承擔的功耗低于13W，則無需對系統進行功耗限制，這樣就浪費了系統的供電能力。

通常來說，電源的輸出電壓并不是一個固定準確的值，而是一個范圍，按照雙二極管的冗余設計原理，兩路電源的電壓高低和其本身所分擔負載電流的比例是成正比的，這就意味著中間狀態不僅僅出現在電源切換過程中，在實際應用時也有可能經常出現。這就成為該系統的固有缺陷。

以下請參見圖2，圖2是現有技術的另外一種功率切換控制信號產生電路的電路結構示意圖。如圖2所示出為一個兩路電源二選一的電源選擇系統（某一時刻，只有一個電源在供電，不能兩個電源同時供電）。假設系統默認設置為以太網供電模塊103供電，此時供電控制器101輸出開關控制信號為高電平，可控開關102斷開，使得適配器104與負載105處于斷開狀態，以太網供電模塊103單獨給負載105供電。