專利名稱：一種多電源模塊系統(tǒng)及其電源管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)，具體涉及一種多電源模塊系統(tǒng)及其電源管理方法。
背景技術(shù)：
目前，電子設(shè)備通常都通過(guò)電源模塊(power module)來(lái)供電，常見(jiàn)的電 源模塊有電源轉(zhuǎn)換器(adaptor),電子設(shè)備內(nèi)置電源(built-in power)以及 可直接插置于電子設(shè)備電路板上的小型化電源模塊等，由于電源模塊可根據(jù)主 設(shè)備的需要輸出適當(dāng)?shù)碾妷?，具有調(diào)節(jié)電壓方便、靈活等優(yōu)點(diǎn)，所以已經(jīng)得到 T廣泛的應(yīng)用。多電源模塊系統(tǒng)兼具了電源模塊所有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)具有可靠性高 的長(zhǎng)處，所以通信系統(tǒng)以及其他要求供電可靠性高的場(chǎng)合，通常釆用多電源模塊系統(tǒng)為通信系統(tǒng)的主設(shè)備供電，使用多電源模塊系統(tǒng)前，要根據(jù)主設(shè)備的耗 電功率配置多個(gè)正常工作狀態(tài)下足以保證主設(shè)備的耗電功率的電源模塊，為了防止電源模塊失效而導(dǎo)致供電中斷，必須多設(shè)置至少一個(gè)電源模塊作為備用， 例如2+1冗余或者2+2冗余。2+1冗余是指多電源模塊系統(tǒng)中主設(shè)備的最大耗 電功率需求不超過(guò)多電源模塊系統(tǒng)中三個(gè)電源模塊其中的兩個(gè)電源模塊額定功 率的總和，也就是說(shuō)主設(shè)備工作過(guò)程中即使處于最大耗電功率，此時(shí)即使有一 個(gè)電源模塊輸出功率為O,多電源模塊系統(tǒng)也能滿足主設(shè)備的功率需求；2+2冗 余與2+1冗余的不同點(diǎn)在于，主設(shè)備工作過(guò)程中即使處于最大耗電功率，此時(shí) 即使有兩個(gè)電源模塊輸出功率為0，多電源模塊系統(tǒng)也能滿足主設(shè)備的功率需 求?，F(xiàn)有的多電源模塊系統(tǒng)中主設(shè)備工作時(shí)，所有電源模塊均處于有輸出功率 的工作狀態(tài)，由于主設(shè)備的耗電功率通常是在一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)，而多電 源模塊系統(tǒng)又配置有冗余電源模塊，所以所有電源模塊所能達(dá)到的總的輸出功 率通常大于主設(shè)備的最大耗電功率很多，甚至是主設(shè)備的最大耗電功率好幾倍， 所以多電源模塊系統(tǒng)工作時(shí)所有電源模塊的工作效率只達(dá)到了額定功率的幾分之一，都工作在輸出比例(電源模塊的輸出功率與額定功率的比值)較低點(diǎn)。 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有采用多電源沖莫塊系統(tǒng)供電的技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題多電源模塊系統(tǒng)冗余電源模塊比較多，冗余度比較大， 雖然各電源模塊的都處于工作狀態(tài)但輸出比例比較均衡且比較低，導(dǎo)致電源的 轉(zhuǎn)換效率比較低，通常電源模塊的輸出比例為30%~40°/。的狀態(tài)下，能量浪費(fèi)嚴(yán) 重。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多電源模塊系統(tǒng)，能夠充分利用正常工作模式的 電源模塊，解決了現(xiàn)有的多電源模塊系統(tǒng)冗余度比較大、電源的轉(zhuǎn)換效率比較 低的技術(shù)問(wèn)題。為ii到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種多電源模塊系統(tǒng)， 包括主設(shè)備以及為主設(shè)備供電的至少兩個(gè)電源模塊，所述主設(shè)備電連接有 信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元與所述電源模塊通過(guò)內(nèi)部通信總線相連接， 所述信號(hào)處理單元根據(jù)所述主設(shè)備的耗電功率值以及預(yù)先設(shè)定并存儲(chǔ)在所述信 號(hào)處理單元內(nèi)的各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍，通過(guò)內(nèi)部通信總線 對(duì)電源模塊發(fā)送指令，設(shè)定所述電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、 至少 一個(gè)電源模塊為備用工作模式。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，所述多電源模 塊系統(tǒng)包括至少兩個(gè)電源模塊，所述多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法包括以下步驟預(yù)先設(shè)是好各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍，并將該數(shù)值范圍存 儲(chǔ)在信號(hào)處理單元內(nèi)；啟動(dòng)所述電源模塊以及依靠所述電源模塊供電的主設(shè)備，使所述電源模塊 全部處于有功率輸出的工作狀態(tài)；信號(hào)處理單元根據(jù)主設(shè)備的耗電功率值以及所述各模式下電源模塊的輸出 比例的數(shù)值范圍設(shè)定所述電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、至少一個(gè)電源橫塊為備用工作模式。本發(fā)明實(shí)施例中信號(hào)處理單元可根據(jù)主設(shè)備的耗電功率值以及各模式下電 源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、至少一 個(gè)電源模塊為備用工作模式，充分利用處于輸出比例的數(shù)值范圍較大的正常工 作模式的電源模塊，并使輸出比例的數(shù)值范圍較小的備用工作模式的電源模塊 作為備用，使電源模塊滿足主設(shè)備的耗電功率需求的同時(shí)，使不同的電源模塊， 處于不同輸出比例的數(shù)值范圍的模式，避免了所有電源模塊均處于輸出比例較 低的有功率輸出的工作狀態(tài)，所以解決了現(xiàn)有的多電源模塊系統(tǒng)冗余度比較大、 電源的轉(zhuǎn)換效率比較低的技術(shù)問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種多電源模塊系統(tǒng)的示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所提供的又一種多電源模塊系統(tǒng)的示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3所提供的再一種多電源模塊系統(tǒng)的示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)的管理方法的流程示意圖； 圖5為圖4所示的本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)的管理方法中步驟S3的流 程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。 實(shí)施例1:如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)包括主設(shè)備5以及為主設(shè)備5 供電的電源模塊l、電源模塊2、電源模塊3及電源模塊4，各電源模塊的額定 功率相同，主設(shè)備5電連接有信號(hào)處理單元6，信號(hào)處理單元6與電源模塊通過(guò) 內(nèi)部通信總線7相連接。本發(fā)明實(shí)施例各電源模塊的額定功率相同，采用額定功率相同的電源模塊 便于互相替換，用于備用的電源模塊才能起到較好的備用作用，同時(shí)也便于管 理、維護(hù)以及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明實(shí)施例中內(nèi)部通信總線7包括控制連接總線71、電壓讀取總線72 以及失效檢測(cè)總線73。信號(hào)處理單元6通過(guò)控制連接總線71與電源模塊的控制 芯片IO相連接，并采用對(duì)電源模塊的控制芯片IO發(fā)送指令的方式通過(guò)電源模 塊的控制芯片IO設(shè)定電源模塊的模式；信號(hào)處理單元6通過(guò)電壓讀取總線72 與電源模塊的電能輸出端相連，信號(hào)處理單元6可通過(guò)電壓讀取總線72實(shí)時(shí)讀 取電源模塊的輸出電壓，并根據(jù)電源模塊的輸出電壓值，計(jì)算出所述電源模塊 的輸出功率及其輸出比例；信號(hào)處理單元6通過(guò)失效斥全測(cè)總線73與電源模塊相 連，并通過(guò)失效檢測(cè)總線73檢測(cè)電源模塊是否失效。本發(fā)明實(shí)施例中內(nèi)部通信總線7采用12C總線、控制器局域網(wǎng)總線 (controler area network bus， Can-bus )總線或電源管理總線(Power Management加s， PMBus )總線。本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)中至少有兩個(gè)電源模塊冗余，電源模塊的模 式包括正常工作模式和備用工作模式，正常工作模式包括高效率點(diǎn)和低效率點(diǎn)； 備用工作模式包括輕微負(fù)載模式和工作待機(jī)模式。電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍是定義正常工作模式、備用工作模式的標(biāo) 準(zhǔn)，各個(gè)模式下輸出比例的數(shù)值范圍根據(jù)主設(shè)備的耗電功率變動(dòng)范圍、電源模 塊的型號(hào)以及額定功率設(shè)定，并將其預(yù)先存儲(chǔ)于信號(hào)處理單元6內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例中正常工作模式指電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍為30% ~ 100% (不包括30%)的有功率輸出的工作狀態(tài)，其中高效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù) 值范圍為80%~100°/ ,低效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍為30%~70°/ (不包括 30% );備用工作模式是指電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍為0 ~ 30%的工作狀態(tài)， 其中輕微負(fù)載模式的輸出比例的數(shù)值范圍為0~30% (不包括0);工作待機(jī)模 式指電源模塊輸出比例的數(shù)值為0，有電能輸入，但是沒(méi)功率輸出，只有其控制 部分處于工作狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)啟動(dòng)各電源模塊以及主設(shè)備5后，初始狀態(tài)各電源模 塊平均分擔(dān)主設(shè)備5的輸出功率，信號(hào)處理單元6讀取主設(shè)備5的耗電功率值，根據(jù)各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定各電源模塊的模式，并通過(guò)控制連接總線71發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片IO,設(shè)定其中的一個(gè)電源模塊 例如電源模塊1處于高效率點(diǎn)；然后設(shè)定其他電源模塊的模式，使其他電源模 塊分擔(dān)電源模塊1所未承擔(dān)的輸出功率，例如使電源模塊2處于低效率點(diǎn)、電 源模塊3處于輕微負(fù)載模式、電源模塊4處于工作待機(jī)模式；當(dāng)然，本發(fā)明實(shí) 施例中當(dāng)主設(shè)備5的耗電功率比較小的時(shí)候，信號(hào)處理單元6也可以將電源模 塊1和電源模塊2均設(shè)定為低效率點(diǎn)，只要至少有一個(gè)電源模塊處于正常工作 模式、至少有一個(gè)電源模塊處于備用工作模式，均能減少多電源模塊系統(tǒng)的冗 余度、提高電源的轉(zhuǎn)換效率。設(shè)定哪個(gè)電源模塊為高效率點(diǎn)，哪個(gè)為低效率點(diǎn)、哪個(gè)為輕微負(fù)載模式或 工作待機(jī)模式，是通過(guò)存儲(chǔ)于電源模塊的控制芯片IO的事先編制好的程序來(lái)選 擇的，由于每個(gè)電源模塊的額定功率相同，所以可以隨機(jī)進(jìn)行選擇，也可以通 過(guò)程序?qū)⒚總€(gè)電源模塊進(jìn)行編號(hào)，然后通過(guò)程序指定編號(hào)后分別對(duì)所指定的電 源模塊的模式進(jìn)行設(shè)定，由于將每個(gè)電源模塊進(jìn)行編號(hào)再分別設(shè)定模式的方法 更容易實(shí)現(xiàn)，也有利于硬件的維護(hù)，所以本發(fā)明事實(shí)例中采用對(duì)每個(gè)電源模塊先編號(hào)，后指定、再設(shè)定模式的方法設(shè)定每個(gè)電源模塊的模式。由于指令所設(shè)定的每個(gè)電源模塊的模式，具體為每個(gè)電源模塊的輸出比例，而電源模塊的控制芯片IO接收到指令后通過(guò)直接控制每個(gè)電源模塊的輸出電壓 來(lái)調(diào)整其輸出功率，當(dāng)然也可以通過(guò)直接控制其輸出電流的方式調(diào)整其輸出功 率，由于電壓和電流均是模擬量而不是數(shù)字量，調(diào)節(jié)時(shí)，或多或少會(huì)有一定的 誤差，所以信號(hào)處理單元6對(duì)電源模塊的控制芯片IO發(fā)送指令完成后，信號(hào)處 理單元6必須通過(guò)電壓讀取總線72實(shí)時(shí)讀取各電源;漠塊的輸出電壓值，并根據(jù) 電源模塊的輸出電壓值，計(jì)算出電源模塊的輸出功率及其輸出比例，將該輸出 比例與預(yù)先設(shè)定好各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍進(jìn)行對(duì)比，判斷電 源模塊的輸出比例是否已經(jīng)進(jìn)入信號(hào)處理單元6所設(shè)定的模式，也就是判斷每 個(gè)電源模塊媽輸出比例與所設(shè)定輸出比例的誤差大小，將每個(gè)電源模塊的輸出比例值控制在相應(yīng)的模式內(nèi)；若電源模塊的沒(méi)有進(jìn)入信號(hào)處理單元6所設(shè)定的模式，則信號(hào)處理單元6 再次根據(jù)各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定各電源模塊的模式，并 通過(guò)控制連接總線71發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片10。電源模塊工作一段預(yù)定的時(shí)間，信號(hào)處理單元6對(duì)電源模塊的控制芯片10 發(fā)送指令輪換調(diào)整各電源模塊的模式，將電源模塊l調(diào)整為工作待機(jī)模式，將 電源模塊2調(diào)整為高效率點(diǎn)，將電源模塊3調(diào)整為低效率點(diǎn)，將電源模塊4調(diào) 整為輕微負(fù)載模式；預(yù)定的時(shí)間是由設(shè)定并預(yù)存在信號(hào)處理單元6內(nèi)，預(yù)定的 時(shí)間主要考慮多電源模塊系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和電源模塊使用壽命決定，如果時(shí) 間太短則頻繁設(shè)定不利于系統(tǒng)穩(wěn)定性，時(shí)間太長(zhǎng)則不利于延長(zhǎng)處于正常工作模 式尤其是處于高效率點(diǎn)的電源模塊的使用壽命，該時(shí)間段的數(shù)值可設(shè)為單個(gè)電 源模塊使用壽命的1/10 ~ 1/2;電源沖莫塊工作的過(guò)程中，信號(hào)處理單元6通過(guò)失效檢測(cè)總線73 —直實(shí)時(shí)枱r 測(cè)各電源模塊的工作運(yùn)行情況，若電源模塊其中的一個(gè)失效后，信號(hào)處理單元6， 取消對(duì)各電源模塊的管理，未失效的電源模塊平均分擔(dān)主設(shè)備5的輸出功率。本發(fā)明實(shí)施例采用信號(hào)處理單元設(shè)定電源模塊的^f莫式，使得處于正常工作 模式的電源模塊的輸出比例較高，而使處于備用工作模式的電源模塊起到備用 的作用，保證了系統(tǒng)的可靠性的同時(shí)，充分利用了處于正常工作模式的電源模 塊，提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作效率并降低了能量浪費(fèi)；此外信號(hào)處理單元使電源 模塊彼此互相輪換模式，所以延長(zhǎng)了多電源模塊系統(tǒng)的使用壽命。實(shí)施例2:如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例l基本相同，其不同點(diǎn)在于本發(fā)明 實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)包括三個(gè)電源模塊即電源模塊1、電源模塊2和電源模塊 3,其中有兩個(gè)電源模塊冗余。本發(fā)明實(shí)施例中，正常工作模式為高效率點(diǎn)，備用工作模式包括輕微負(fù)載 模式和工作待機(jī)模式。信號(hào)處理單元6讀取主設(shè)備5的耗電功率值，根據(jù)各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定各電源模塊的模式，并通過(guò)控制連接總線71發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片IO，設(shè)定其中至少一個(gè)電源模塊例如電 源模塊l處于高效率點(diǎn)；然后設(shè)定其他電源模塊的模式，使其他電源模塊分擔(dān) 電源模塊1所未承擔(dān)的輸出功率，使電源模塊2處于輕微負(fù)載模式，電源模塊3 處于工作待機(jī)模式；信號(hào)處理單元6對(duì)電源模塊的控制芯片IO發(fā)送指令完成后，信號(hào)處理單元 6通過(guò)電壓讀取總線72實(shí)時(shí)讀取各電源模塊的輸出電壓值，并根據(jù)電源模塊的 輸出電壓值，計(jì)算出所述電源模塊的輸出功率及其輸出比例，將該輸出比例與 預(yù)先設(shè)定好各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍進(jìn)行對(duì)比，判斷電源模塊 的輸出比例是否已經(jīng)進(jìn)入信號(hào)處理單元所設(shè)定的模式；若電源模塊的沒(méi)有進(jìn)入信號(hào)處理單元6所設(shè)定的模式，則信號(hào)處理單元6 再次根據(jù)各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定各電源模塊的模式，并 通過(guò)控制連接總線71發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片10;電源模塊1工作一段預(yù)定的時(shí)間后，信號(hào)處理單元6將電源模塊2調(diào)整為 高效率點(diǎn)、將電源模塊3調(diào)整為輕微負(fù)載模式、將電源模塊1調(diào)整為工作待機(jī) 模式。本發(fā)明實(shí)施例使得電源模塊1輸出比例較高，電源模塊2與電源模塊3起 到備用的作用，保證了系統(tǒng)的可靠性的同時(shí)，充分利用了處于正常工作模式的 電源模塊，提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作效率并降低了能量浪費(fèi)；同時(shí)使電源模塊彼 此互相輪換模式，延長(zhǎng)了多電源模塊系統(tǒng)的使用壽命。實(shí)施例3:如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例l基本相同，其不同點(diǎn)在于本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)包括兩個(gè)電源模塊，即電源模塊1與電源模塊2，其中有一個(gè)電源模塊冗余，本發(fā)明實(shí)施例中電源模塊的正常工作模式為高效率點(diǎn)，備 用工作模式為輕微負(fù)載模式。本發(fā)明實(shí)施例中，信號(hào)處理單元6讀取主設(shè)備5的耗電功率值，根據(jù)各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定各電源模塊的模式，并通過(guò)控制連接總線71發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片IO，設(shè)定其中的一個(gè)電源模塊例如電源 模塊l處于高效率點(diǎn)；然后設(shè)定電源模塊2的模式，使電源模塊2分擔(dān)電源模 塊1所未承擔(dān)的輸出功率，使電源模塊2處于輕微負(fù)載模式；信號(hào)處理單元6對(duì)電源模塊的控制芯片IO發(fā)送指令完成后，信號(hào)處理單元 6通過(guò)電壓讀取總線72實(shí)時(shí)讀取各電源模塊的輸出電壓值，并根據(jù)電源模塊的 輸出電壓值，計(jì)算出所述電源模塊的輸出功率及其輸出比例，將該輸出比例與 預(yù)先設(shè)定好各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍進(jìn)行對(duì)比，判斷電源模塊 的輸出比例是否已經(jīng)進(jìn)入信號(hào)處理單元6所設(shè)定的^t式；若電源模塊的沒(méi)有進(jìn)入信號(hào)處理單元10所設(shè)定的模式，則信號(hào)處理單元6 再次根據(jù)各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定各電源模塊的模式，并 通過(guò)控制連接總線71發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片10;電源模塊1工作一段預(yù)定的時(shí)間，信號(hào)處理單元6輪換調(diào)整電源模塊的模 式，將電源模塊2設(shè)定為正常工作模式、將電源模塊1設(shè)定為輕微負(fù)載模式；本發(fā)明實(shí)施例中一個(gè)電源模塊輸出比例較高，另 一個(gè)電源模塊起到備用的 作用，所以保證了系統(tǒng)的可靠性，彼此輪換工作的兩個(gè)電源模塊，避免了電源 模塊的輸出比例都較低，所以延長(zhǎng)了多電源模塊系統(tǒng)的使用壽命。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，用于對(duì)本發(fā)明 實(shí)施例所提供的多電源模塊系統(tǒng)進(jìn)行管理，如圖4所示，所述多電源模塊系統(tǒng) 的管理方法包括以下步驟51、 預(yù)先設(shè)定各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍，并將該數(shù)值范圍 存儲(chǔ)在信號(hào)處理單元內(nèi)；52、 啟動(dòng)所述電源模塊以及依靠所述電源模塊供電的主設(shè)備，使所述電源 模塊全部處于有功率輸出的工作狀態(tài)；啟動(dòng)辨有電源模塊和主設(shè)備后，初始狀態(tài)下，每個(gè)電源模塊平均分擔(dān)主設(shè)備的耗電功率，由于主設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中耗電功率并不是固定的，是隨著主設(shè)備的工作任務(wù)在一定范圍內(nèi)變化的。當(dāng)主設(shè)備的耗電功率大時(shí)，平均分配到每 個(gè)電源模塊上的功率大，其輸出比例也較大，當(dāng)主設(shè)備的耗電功率小時(shí)，平均 分配到每個(gè)電源模塊上的功率小，其輸出比例也較小。53、 信號(hào)處理單元根據(jù)主設(shè)備的耗電功率值以及所述各模式下電源模塊的 輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定所述電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、 至少一個(gè)電源才莫塊為備用工作才莫式；54、 信號(hào)處理單元間隔一段預(yù)定時(shí)間輪換調(diào)整各電源模塊的模式；55、 運(yùn)行過(guò)程中，若信號(hào)處理單元通過(guò)失效檢測(cè)總線^r測(cè)到有電源模塊失 效則取消對(duì)各電源模塊的管理，信號(hào)處理單元取消對(duì)各電源模塊的管理后未失 效的電源模塊平均分擔(dān)主設(shè)備的輸出功率。如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例中所述步驟S3具體包括以下步驟5301、 信號(hào)處理單元讀取主設(shè)備的耗電功率值，根據(jù)各模式下電源模塊的 輸出比例的數(shù)值范圍通過(guò)控制連接總線發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片，設(shè)定 至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、 一個(gè)電源模塊為備用工作模式，使備用工作模式的電源模塊分擔(dān)正常工作模式的電源模塊所未承擔(dān)的輸出功率；5302、 信號(hào)處理單元通過(guò)電壓讀取總線實(shí)時(shí)讀取各電源模塊的輸出電壓值， 并根據(jù)電源模塊的輸出電壓值，計(jì)算出所述電源模塊的輸出功率及其輸出比例；5303、 信號(hào)處理單元將各電源模塊的輸出比例與預(yù)先設(shè)定好各模式下電源 模塊的輸出比例的數(shù)值范圍進(jìn)行對(duì)比，判斷電源模塊的輸出比例是否已經(jīng)進(jìn)入 所述步驟S301所設(shè)定的模式；5304、 若電源模塊的沒(méi)有進(jìn)入所述步驟S301所設(shè)定的模式，則信號(hào)處理單 元再次通過(guò)控制連接總線發(fā)送所述步驟S301中的所述指令給電源模塊的控制芯 片，然后返回步驟S302。下面舉例詳細(xì)i兌明本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，可用于對(duì)本 發(fā)明實(shí)施例1所提供的多電源模塊系統(tǒng)進(jìn)行管理。如圖1所示，^f叚設(shè)主設(shè)備5的耗電功率數(shù)值的變化范圍為2500W- 4000W (啟動(dòng)主設(shè)備5后，即使主設(shè)備5不工作也有至少2500W的耗電功率)，假設(shè)某 時(shí)的具體數(shù)值為3000W,為保證四個(gè)電源模塊中至少有兩個(gè)冗余電源模塊，電源 模塊額定功率必須大于2000W，本發(fā)明實(shí)施例中假設(shè)每個(gè)電源模塊額定功率為 2000W。啟動(dòng)電源模塊以及依靠電源模塊供電的主設(shè)備5后，每個(gè)電源模塊的輸出 功率為750W，其輸出比例為37. 5%,由于預(yù)先設(shè)定且存儲(chǔ)在信號(hào)處理單元內(nèi)的 高效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍為80°/。 ~ 100%,此時(shí)信號(hào)處理單元6通過(guò)內(nèi)部通 信總線7傳輸模式設(shè)定指令給其中的一個(gè)電源模塊，例如電源模塊1的控制芯 片，設(shè)定電源模塊1為正常工作模式的高效率點(diǎn)輸出比例的數(shù)值范圍的中值(即 最大值與最小值的平均值)使其輸出比例為90%，輸出功率為1800W,設(shè)定為中 值可以減少調(diào)整出現(xiàn)的誤差；信號(hào)處理單元6將電源模塊1未分擔(dān)的剩余輸出 功率分配給電源模塊2和電源模塊3，設(shè)定電源模塊2的輸出比例為50%,輸出 功率為IOOOW，為正常工作模式的低效率點(diǎn)；設(shè)定電源模塊3為輕微負(fù)載模式其 輸出比例為10 / ,輸出功率為200W，設(shè)定電源模塊4為工作待才;i^莫式，其輸出 功率和輸出比例均為O;若主設(shè)備5的耗電功率達(dá)到最大值4000W (該情況只會(huì)瞬時(shí)發(fā)生，且發(fā)生 ^L率非常少)，則信號(hào)處理單元6將電源模塊1的輸出比例均調(diào)整為100%,分擔(dān) 2000W的輸出功率，為正常工作模式的高效率點(diǎn)；將電源模塊2輸出比例調(diào)整為 70%，為正常工作模式的低效率點(diǎn)，分擔(dān)1400W的輸出功率，將電源模塊3的輸 出比例調(diào)整為30%,分擔(dān)600W的輸出功率，為輕微負(fù)載模式；設(shè)定電源模塊4 為工作待機(jī)才莫式，其輸出功率和輸出比例均為0;若主設(shè)備5的耗電功率下降到最小值2500W,此時(shí)信號(hào)處理單元6將電源模塊l輸出比例均調(diào)整為90%,分擔(dān)1800W的輸出功率，仍舊在正常工作模式的高效率點(diǎn)；信號(hào)處理單元6將電源模塊1未分擔(dān)的700W剩余輸出功率分配給電源模塊2和電源模塊3，將電源模塊2的輸出比例調(diào)整為31%,分擔(dān)620W的輸出功率，為正常工作模式的低效率點(diǎn)；將電源模塊3的輸出比例調(diào)整為4%，分擔(dān)1OOW，仍舊為輕微負(fù)載模式；設(shè)定完成后，若各電源模塊進(jìn)入了信號(hào)處理單元6設(shè)定好的模式，則主信t處理單元6就不需要頻繁設(shè)定每個(gè)電源模塊的模式，再次對(duì)若各電源模塊的控制芯片發(fā)送指令；直到工作一段預(yù)定時(shí)間，該時(shí)間段假設(shè)為單個(gè)電源模塊壽命時(shí)間的1/10后，信號(hào)處理單元6再輪換調(diào)整各個(gè)電源模塊的模式。將處于正常工作模式高效率點(diǎn)的電源模塊設(shè)定為工作待機(jī)模式，將處于輕微負(fù)載模式的電源模塊設(shè)定為正常工作模式的低效率點(diǎn)，將處于工作待機(jī)模式的電源模塊設(shè)定為輕微負(fù)載模式，將處于正常工作模式低效率點(diǎn)的電源模塊調(diào)整為正常工作模式高效率點(diǎn)；電源模塊運(yùn)行過(guò)程中，若有一個(gè)發(fā)生故障而失效，則信號(hào)處理單元6通過(guò) 內(nèi)部通信總線7傳輸指令給電源模塊的控制芯片，取消對(duì)電源模塊的管理，未 失效的電源模塊平均分擔(dān)主設(shè)備5的輸出功率。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例多電源4莫塊系統(tǒng)的電源管理方法也可以應(yīng)用于四組額 定功率相同的多電源一莫塊系統(tǒng)以及本發(fā)明實(shí)施例2和實(shí)施例3所提供的多電源 模塊系統(tǒng)中廣下面舉例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法如何應(yīng)用 于如圖2所示的實(shí)施例2所提供的一種多電源模塊系統(tǒng)中。如圖2所示的實(shí)施例2所提供的一種電源模塊系統(tǒng)中，假設(shè)主設(shè)備5的耗 電功率數(shù)值的變化范圍為1200W- 1500W,選擇額定功率為1500W的電源模塊。當(dāng)主設(shè)備5的耗電功率數(shù)值為1500W,則初始狀態(tài)時(shí)，每個(gè)電源模塊自然分 擔(dān)的輸出功率為500W，輸出比例為33. 3%，假設(shè)此時(shí)設(shè)定的正常工作模式高效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍仍舊是80% ~ 100%,輕;f數(shù)負(fù)載^f莫式的輸出比例凄史值范 圍是0 ~ 30%,則此時(shí)信號(hào)處理單元6其中的一個(gè)電源模塊i殳定為正常工作模式 高效率點(diǎn)，例如將電源模塊l設(shè)定為正常工作模式的高效率點(diǎn)，此時(shí)電源模塊l 的輸出比例為90%,輸出功率為1350W;將電源模塊2設(shè)定為輕微負(fù)載模式，其 輸出比例為10%，分擔(dān)150W;將電源模塊3設(shè)定為工作待機(jī)模式輸出功率和輸出 比例均為0。設(shè)定完成后，若各電源模塊沒(méi)有進(jìn)入信號(hào)處理單元6在上述步驟所設(shè)定好 的模式，則主信號(hào)處理單元6就再次對(duì)若各電源模塊的控制芯片發(fā)送指令設(shè)定 每個(gè)電源模塊的模式；直到工作一段預(yù)定時(shí)間，該時(shí)間段假設(shè)為單個(gè)電源^t塊壽命時(shí)間的1/10 后，信號(hào)處理單元6輪換調(diào)整各個(gè)電源模塊的模式；當(dāng)電源才莫塊運(yùn)行過(guò)程中，有一個(gè)發(fā)生故障而失效，則信號(hào)處理單元6通過(guò) 內(nèi)部通信總線7傳輸指令給各電源模塊的控制芯片，取消對(duì)所有電源模塊的管 理。顯然，本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法也可以應(yīng)用于三組額 定功率相同的電源模塊系統(tǒng)中，信號(hào)處理單元6可設(shè)定并輪換調(diào)整三個(gè)或三組 電源纟莫塊的4莫式。本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，還可用于對(duì)如圖3所示的 實(shí)施例3所提供的一種多電源模塊系統(tǒng)進(jìn)行管理。下面舉例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法如何應(yīng)用 于如圖3所示的實(shí)施例3所提供的一種電源模塊系統(tǒng)中。如圖3所示的實(shí)施例3所提供的一種電源模塊系統(tǒng)中，假設(shè)主設(shè)備5的耗 電功率數(shù)值的變化范圍為1200W~ 1500W，由于至少要有一個(gè)冗余電源模塊，所 以每個(gè)電源模塊的額定功率至少為主設(shè)備5的耗電功率的最大值1500W,如果電 源模塊的額定功率太大，會(huì)造成設(shè)備資源的浪費(fèi)，所以這里此處假設(shè)每個(gè)電源模塊的額定功率為1500W。初始狀態(tài)，假設(shè)此時(shí)主設(shè)備5的耗電功率數(shù)值為1400W，每個(gè)電源模塊自然 分擔(dān)的輸出功率為700W，此時(shí)每個(gè)電源模塊工作在輸出比例為46. 7%的負(fù)載點(diǎn)， 假設(shè)此時(shí)設(shè)定的正常工作模式高效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍也是80%~ 100%， 輕微負(fù)載模反的輸出比例數(shù)值范圍是0 ~ 30% (不包括0 )，此時(shí)信號(hào)處理單元6 設(shè)定其中的一個(gè)電源;f莫塊，例如電源^^莫塊1的輸出功率為1350W (輸出比例為 90%),為正常工作模式的高效率點(diǎn)；再設(shè)定電源模塊2的輸出功率，使其分擔(dān) 余下的50W (輸出比例為3. 3%),為輕微負(fù)載模式；當(dāng)然，信號(hào)處理單元6也可 將電源模塊1的輸出比例調(diào)整為85%，分擔(dān)1190W的輸出功率，也為正常工作模 式的高效率點(diǎn)；使電源模塊2輸出比例為15%,分擔(dān)225W，也為輕微負(fù)載模式；設(shè)定完成后，若各電源模塊沒(méi)有進(jìn)入了信號(hào)處理單元6在上述步驟所設(shè)定 好的模式，則主信號(hào)處理單元6就再次對(duì)若各電源模塊的控制芯片發(fā)送指令設(shè) 定每個(gè)電源模塊的模式；直到工作一段預(yù)定時(shí)間，該時(shí)間段假設(shè)為單個(gè)電源模塊壽命時(shí)間的1/10 后，信號(hào)處理單元6輪換調(diào)整各個(gè)電源模塊的模式；電源模塊運(yùn)行過(guò)程中，若有一個(gè)電源模塊發(fā)生故障而失效，則信號(hào)處理單 元6通過(guò)內(nèi)部通信總線7傳輸指令給電源模塊的控制芯片，取消對(duì)電源模塊的 管理。顯然，本發(fā)明實(shí)施例多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法也可以應(yīng)用于兩組額 定功率相同的電源模塊系統(tǒng)中，信號(hào)處理單元可設(shè)定、輪換調(diào)整兩個(gè)或者兩組 電源模塊的模式，滿足主設(shè)備使用兩個(gè)或兩組電源模塊時(shí)的耗電功率需求。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中信號(hào)處理單元根據(jù)主設(shè)備的耗電功率值以及各 模式卞電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍設(shè)定至少一個(gè)電源模塊為正常工作模 式、至少一個(gè)電源模塊為備用工作模式，充分利用處于輸出比例的數(shù)值范圍較 大的正常工作模式的電源模塊，并使輸出比例的數(shù)值范圍較小的備用工作模式的電源模塊作為備用，使電源模塊滿足主設(shè)備的耗電功率需求的同時(shí)，使不同 的電源模塊，處于不同輸出比例的數(shù)值范圍的模式，避免了所有電源模塊均處 于輸出比例較低的有功率輸出的工作狀態(tài)，所以解決了現(xiàn)有的多電源^f莫塊系統(tǒng) 冗余度比較大、電源的轉(zhuǎn)換效率比較低的技術(shù)問(wèn)題。
權(quán)利要求
1、一種多電源模塊系統(tǒng)，其特征在于包括主設(shè)備以及為主設(shè)備供電的至少兩個(gè)電源模塊，所述主設(shè)備電連接有信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元與所述電源模塊通過(guò)內(nèi)部通信總線相連接，所述信號(hào)處理單元根據(jù)所述主設(shè)備的耗電功率值以及預(yù)先設(shè)定并存儲(chǔ)在所述信號(hào)處理單元內(nèi)的各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍，通過(guò)內(nèi)部通信總線對(duì)電源模塊發(fā)送指令，設(shè)定所述電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、至少一個(gè)電源模塊為備用工作模式。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電源模塊系統(tǒng)，其特征在于所述正常工作模 式為電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍為30% ~ 100% (不包括30%)的有功率輸出 的工作狀態(tài)，所述正常工作模式包括高效率點(diǎn)和低效率點(diǎn)，其中所述高效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍為80% ~ 100%; 所述低效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍為30°/d ~ 70%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電源模塊系統(tǒng)，其特征在于所述備用工作模 式是指電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍為0 ~ 30% (包括30% )的工作狀態(tài)，所 述備用工作模式包括輕微負(fù)載模式和工作待機(jī)模式，其中所述輕微負(fù)載模式的輸出比例的數(shù)值范圍為0~30% (不包括O); 所述工作待機(jī)模式的輸出比例的數(shù)值為0，有電能輸入，沒(méi)功率輸出，只 有其控制部分處于工作狀態(tài)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多電源模塊系統(tǒng)，其特征在于所述電源模塊的 額定功率均相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多電源模塊系統(tǒng)，其特征在于所述內(nèi)部通信總 線包括控制連接總線、電壓讀取總線以及失效檢測(cè)總線；所述信號(hào)處理單元通過(guò)所述控制連接總線與所述電源模塊的控制芯片相連 接，并采用對(duì)電源模塊的控制芯片發(fā)送指令的方式，通過(guò)所述電源模塊的控制 芯片設(shè)定、調(diào)整電源模塊的模式；所述信號(hào)處理單元通過(guò)所述電壓讀取總線與所述電源模塊的電能輸出端相 連，信號(hào)處理單元通過(guò)所述電壓讀取總線實(shí)時(shí)讀取所述電源模塊的輸出電壓；所述信號(hào)處理單元通過(guò)所述失效檢測(cè)總線與所述電源模塊相連，并通過(guò)所述失效檢測(cè)總線檢測(cè)所述電源模塊是否失效。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l至5中任一項(xiàng)所述的多電源模塊系統(tǒng)，其特征在于所 述信號(hào)處理單元間隔一段預(yù)定的時(shí)間輪換調(diào)整所述電源模塊的模式。
7、 一種多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，所述的多電源模塊系統(tǒng)包括至少 兩個(gè)電源模塊，其特征在于包括以下步驟預(yù)先設(shè)定好各模式下電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍，并將該數(shù)值范圍存 儲(chǔ)在信號(hào)處理單元內(nèi)；啟動(dòng)所述電源模塊以及依靠所述電源模塊供電的主設(shè)備，使所述電源模塊 全部處于有功率輸出的工作狀態(tài)；信號(hào)處理單元4艮據(jù)主設(shè)備的耗電功率值以及所述各模式下電源模塊的輸出 比例的數(shù)值范圍設(shè)定所述電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、至少 一個(gè)電源模塊為備用工作模式。
8、 '根據(jù)權(quán)利要求7所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，其特征在于 所述信號(hào)處理單元通過(guò)失效;險(xiǎn)測(cè)總線與所述電源^i塊相連，并通過(guò)所述失效檢 測(cè)總線檢測(cè)所述電源模塊是否失效，若信號(hào)處理單元通過(guò)失效檢測(cè)總線檢測(cè)到 有電源模塊失效則取消對(duì)各電源模塊的管理。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，其特征在于 所述信號(hào)處理單元根據(jù)主設(shè)備的耗電功率值以及所述各模式下電源模塊的輸出 比例的數(shù)值范圍設(shè)定所述電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、至少 一個(gè)電源模塊為備用工作模式的方法，具體包括以下步驟信號(hào)處理單元讀取主設(shè)備的耗電功率值，根據(jù)各模式下電源模塊的輸出比 例的數(shù)值范圍通過(guò)控制連接總線發(fā)送指令給電源模塊的控制芯片，設(shè)定至少一 個(gè)電源模塊為正常工作模式、 一個(gè)電源模塊為備用工作模式，使備用工作模式 的電源模塊分擔(dān)正常工作模式的電源模塊所未承擔(dān)的輸出功率。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，其特征在于 所述信號(hào)處理單元根據(jù)主設(shè)備的耗電功率值以及所述各模式下電源模塊的輸出 比例的數(shù)值范圍設(shè)定所述電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、至少一個(gè)電源模塊為備用工作模式的方法，還包括以下步驟信號(hào)處理單元通過(guò)電壓讀取總線實(shí)時(shí)讀取各電源模塊的輸出電壓值，并根 據(jù)電源模塊的輸出電壓值，計(jì)算出所述電源模塊的輸出功率及其輸出比例；信號(hào)處理單元將各電源模塊的輸出比例與預(yù)先設(shè)定好各沖莫式下電源模塊的 輸出比例的數(shù)值范圍進(jìn)行對(duì)比，判斷電源模塊的輸出比例是否已經(jīng)進(jìn)入上述步 驟所設(shè)定的模式；若電源模塊的沒(méi)有進(jìn)入所述信號(hào)處理單元設(shè)定的模式，則信號(hào)處理單元再 次通過(guò)控制連接總線發(fā)送所述指令給電源模塊的控制芯片。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，其特征在于 所述正常工作模式為電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍為30% ~ 100°/。(不包括30% ) 的有功率輸出的工作狀態(tài)，所述正常工作模式包括高效率點(diǎn)和低效率點(diǎn)，其中所述高效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍為80°/ ~ 100%;所述低效率點(diǎn)的輸出比例的數(shù)值范圍為30% - 70%; -所述備用工作模式是指電源模塊的輸出比例的數(shù)值范圍為0~ 30% (包括 30y。)的工作狀態(tài)，所述備用工作模式包括輕微負(fù)載模式和工作待機(jī)模式，其中所述輕微負(fù)載模式的輸出比例的數(shù)值范圍為0-30% (不包括O);所述工作待機(jī)模式的輸出比例的數(shù)值為0,有電能輸入，沒(méi)功率輸出，只有 其控制部分處于工作狀態(tài)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，其特征在于 所述多電源模塊系統(tǒng)包括至少三個(gè)電源模塊，所述電源模塊中至少有兩個(gè)冗余 電源模塊，辨述正常工作模式為高效率點(diǎn)，所述電源模塊的備用工作模式為輕 微負(fù)載模式和工作待機(jī)模式。
13、 根據(jù)權(quán)利要求7或11或12所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法， 其特征在于所述信號(hào)處理單元間隔一段預(yù)定時(shí)間，輪換調(diào)整各電源模塊的模 式。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，其特征在于: 所述信號(hào)處理單元輪換調(diào)整所述電源模塊的模式的方法具體為將處于高效率點(diǎn)的電源模塊調(diào)整為工作待機(jī)模式，將處于低效率點(diǎn)的電源模塊調(diào)整為高效率點(diǎn)，將處于輕微負(fù)載模式的電源模塊調(diào)整為低效率點(diǎn)，將處 于工作待機(jī)模式的電源模塊調(diào)整為輕微負(fù)載模式。
15、根據(jù)權(quán)利要求13所述的多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，其特征在于: 所述信號(hào)處理單元輪換調(diào)整所述電源模塊的模式的方法具體為將處于高效率點(diǎn)的電源模塊調(diào)整為工作待機(jī)模式，將處于輕微負(fù)載模式的 電源模塊調(diào)整為高效率點(diǎn)，將處于工作待機(jī)模式的電源模塊調(diào)整為輕微負(fù)載模 式。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種多電源模塊系統(tǒng)及其電源管理方法，涉及一種電源系統(tǒng)及其電源管理方法。解決了現(xiàn)有的多電源模塊系統(tǒng)冗余度比較大、電源的轉(zhuǎn)換效率比較低的技術(shù)問(wèn)題。該多電源模塊系統(tǒng)包括主設(shè)備以及為主設(shè)備供電的至少兩個(gè)電源模塊，主設(shè)備電連接有信號(hào)處理單元，信號(hào)處理單元與電源模塊通過(guò)內(nèi)部通信總線相連接，信號(hào)處理單元通過(guò)內(nèi)部通信總線對(duì)電源模塊發(fā)送指令，設(shè)定電源模塊中至少一個(gè)電源模塊為正常工作模式、至少一個(gè)電源模塊為備用工作模式。該多電源模塊系統(tǒng)的電源管理方法，用于管理上述多電源模塊系統(tǒng)。本發(fā)明主要應(yīng)用于通信系統(tǒng)等要求供電可靠性高的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02J4/00GK101267118SQ200810104359
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者黃愛(ài)民 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司