CN100369409C - 网络设备、网络设备的电源装置及其供电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网络设备，包括：依次连接的一次电源模块、至少一个二次电源模块以及至少一个功能模块，以及与所述二次电源模块连接的上下电控制单元，用于控制所述二次电源模块的工作状态，并且每个二次电源模块与一个功能模块连接，为该功能模块供电，达到节省能源的目的，同样，由于具有射频辐射的功能模块仅在工作时才上电，因此达到减少射频辐射的目的；由于二次电源模块仅为一个功能模块供电，因此当某个二次电源模块损坏后不会对其他的功能模块造成影响，提高产品的可靠性，另外，由于二次电源模块对功能模块进行单独控制，因此减少产品上电时的冲击电流，进一步增强产品可靠性。

Description

网络设备、网络设备的电源装置及其供电的方法

技术领域

本发明涉及网络设备的电源设计技术，尤其涉及网络设备的电源装置及该电源设备为功能模块供电的方法。

背景技术

随着社会的发展，能源尤其是电能消耗越来越多，能源问题已经受到整个社会的关注。越来越多的网络设备应用到家庭、企业等各种领域，使得降低产品功耗，减小能源消耗的问题提上日程。

目前网络设备通常包括电源装置和实现网络设备各种功能的功能模块两部分。电源装置包括一次电源模块和二次电源模块。如图1所示，从外部接入***的电源，无论是交流电源(110V～220V，50/60Hz AC)还是直流电源(-48VDC)，通过一次电源模块转化为直流电源，并通过二次电源模块转换为适合功能模块的直流电源(如，+12V，+5V，+3.3V等)，为网络设备的功能模块提供电压。通常网络设备的电源装置还包括一个机械电源开关，如图中开关A或者开关B，当机械电源开关打开后，整个网络设备通过二次电源模块启动上电。

由于网络设备中为了完成不同的功能通常需要使用不同的芯片，而芯片由于工艺、成本、功耗、设计方案等存在差异，使得不同芯片需要的电压也不尽相同，因此网络设备中需要多个不同的电源电压，甚至每个功能模块可能需要多个电源电压。例如图1中示出的为各个功能模块供电的二次电源模块。

目前的网络设备中相同电平的功能模块使用同一个二次电源模块，即二次电源模块为多个电压相同的功能模块提供电源电压，因此每个二次电源模块上电后，使用该电平的所有功能模块均上电。通常存在一个电平电源在该网络设备的各个功能模块中均使用，如图1中，二次电源模块A上电后，CPU模块、WLAN模块、3G/GSM模块均上电，假定CPU***需要3.3V和1.8V电压；WLAN模块需要3.3V和1.2V电压；3G/GSM模块需要3.6V，3.3V，1.2V电压，图1中电源模块A提供3.3V电压，电源模块B提供1.8V和1.2V电压，电源模块C提供3.6V电压，以满足网络设备各功能模块的需求。图中示出，由于二次电源模块A提供的3.3V电压同时为CPU模块、WLAN模块以及3G/GSM模块供电，因此无论是否使用WLAN模块，或者3G/GSM模块，这些模块均处于工作状态。由此可见，目前的网络设备没有低功耗的工作模式，一旦上电，其他功能模块立即启动，消耗能源；同时对于射频模块，无论是否使用射频功能，射频电路都处于工作状态，均将对外界产生射频辐射；并且由于网络设备上电的过程，同时为多个功能模块上电，冲击电流很大，导致可靠性降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：提供一种网络设备及网络设备的电源装置，能够仅对工作的功能模块上电，节省能源、减少射频辐射、提高产品的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种网络设备，包括：依次连接的一次电源模块、至少一个二次电源模块以及至少一个功能模块，还包括：与所述二次电源模块连接的上下电控制单元，用于控制所述二次电源模块的工作状态，并且每个二次电源模块与一个功能模块连接，为该功能模块供电。

其中，所述上下电控制单元为可编程逻辑电路，所述可编程逻辑电路通过与所述二次电源模块对应的寄存器控制所述二次电源模块的通断。

其中，所述功能模块包括与所述可编程逻辑电路连接的中央处理单元，所述可编程逻辑电路与所述中央处理单元通信，控制所述二次电源模块的通断。

另外，还包括：机械切换装置，所述机械切换装置与所述中央处理单元对应的寄存器的输入管脚连接，控制所述中央处理单元的上下电状态。

另外，还包括配置单元和接口单元，所述接口单元将所述配置单元的配置命令发送至所述中央控制单元，控制所述二次电源模块的上下电状态。

另外，所述中央处理单元还包括触发单元，用于接收所述功能模块的通信信息，触发与所述功能模块对应的寄存器。

另外，所述中央处理单元还包括定时器，用于设定所述功能模块的自动下电周期。

本发明提供一种网络设备的电源装置，包括：依次连接的一次电源模块、二次电源模块；还包括：与所述二次电源模块连接的上下电控制单元，用于控制所述二次电源模块的工作状态。

其中，所述上下电控制单元为可编程逻辑器件。

另外，还包括与所述上下电控制单元连接的机械切换装置。

另外，还包括连接所述一次电源模块和所述上下电控制模块的二次电源模块，该二次电源模块用于为所述上下电控制单元供电。

本发明提供一种电源装置对功能模块供电的方法，其中该电源装置包括若干二次电源模块，所述每一二次电源模块仅供电给一个功能模块，该方法包括以下步骤：

在未使用某一功能模块时，为该功能模块供电的二次电源模块设置为去使能状态；

在使用某一功能模块时，为该功能模块供电的二次电源模块设置为使能状态。

进一步，若某一功能模块在预定的时间内没有工作，将为该功能模块供电的二次电源模块设置为去使能状态。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于本发明通过一个或多个二次电源模块为一个功能模块提供电压，同时通过上下电控制单元实现仅当某个功能模块工作时将该功能模块上电，因此达到节省能源的目的，同样，由于具有射频辐射的功能模块仅在工作时才上电，因此达到减少射频辐射的目的；进一步，由于二次电源模块仅为一个功能模块供电，因此当某个二次电源模块损坏后不会对其他的功能模块造成影响，提高产品的可靠性，另外，由于二次电源模块对功能模块进行单独控制，因此减少产品上电时的冲击电流，进一步增强产品可靠性。

另外，本发明通过可编程逻辑电路或机械切换装置自动和手动两种方式实现对所述二次电源模块的控制，便于用户根据实际情况进行选择，尤其通过可编程逻辑电路的方式价格低廉，无需人工参与。

对于控制功能模块的方式本发明提供两种实现方式，既可以通过人工方式向接口单元发送配置命令通知相应的寄存器的方式实现，也可以通过触发单元自动触发相应的寄存器的方式实现，方便用户选择。

进一步，本发明当功能模块长时间不工作时自动将其下电，进一步节省能源。

附图说明

图1是现有技术中的网络设备的结构示意图；

图2是本发明所述的网络设备的结构示意图；

图3是第一实施例的网络设备的结构示意图。

具体实施方式

通常，网络设备使用不同的芯片完成不同功能模块的功能需求，由于各个芯片的工艺、成本、功耗、设计方案等存在差异，从而造成不同芯片所需电压的差异，因此网络设备针对不同的功能模块需要多个不同的电源电压，甚至每个功能模块可能需要多个电源电压。

目前的网络设备中相同电平的功能模块使用同一个二次电源模块提供电源电压，造成每个二次电源模块上电后，使用该电平的所有功能模块均上电，造成资源浪费。本发明的核心思想是使每个二次电源模块控制一个功能模块，实现二次电源模块对功能模块的单独控制。

本发明通过在网络设备中增加上下电控制单元，并选择能够满足功能模块电压需求的二次电源模块实现对网络设备的上下电的控制，进而降低产品的功耗，减少产品不必要对外的射频辐射，同时提高数据通信产品的可靠性。

为实现该目的，本发明在现有网络设备中添加上下电控制单元，同时采用集成的电源模块或多个二次电源模块为一个功能模块提供所需电源。图2为本发明的网络设备的结构示意图。图中功能模块A由集成两个电源的二次电源模块A为其供电；二次电源模块B和二次电源模块C为功能模块B提供其所需的电压；二次电源模块D集成功能模块C所需的三个电源电压。所述上下电控制单元优选可编程逻辑器件实现，所述上下电控制单元中的每个寄存器与一个功能模块对应，经由电源上电后，通过中央处理器单元和逻辑可编程器件交互通信，进而控制二次电源模块的工作状态；也可以直接通过中央处理器单元的通用控制管脚对二次电源模块进行控制，根据需要增加三极管等辅助器件。

由于通常的网络设备中的功能模块包括中央处理单元，因此可以直接利用该中央处理单元与所述可编程逻辑单元的通信，控制所述二次电源模块的通断。由于网络设备的中央处理单元通常需要长期带电，因此本发明的网络设备还包括机械切换开关，所述机械开关与所述中央处理单元对应的寄存器的输入管脚连接，控制所述中央处理单元的上下电状态，当需要网络设备上电时，接通机械切换开关，使所述中央处理单元上电；当停止使用网络设备时，断开机械切换开关，使中央处理单元下电。另外，由于中央处理单元需要长期带电，因此也可以将与所述中央处理单元对应的二次电源模块的管脚直接置为接通状态。

本发明的网络设备还包括配置单元和接口单元，当需要启动或停止其他功能模块时，用户通过前台的配置单元输入配置命令，所述接口单元将所述配置单元的配置命令发送至所述中央控制单元，控制所述二次电源模块的上下电状态。另外，启动或停止其他功能模块还可以通过在所述中央处理单元中添加触发单元，接收所述功能模块的通信信息，根据接收到的信息判断当前需要启动或关闭的功能模块，从而触发与所述功能模块对应的寄存器。

本发明的网络设备中的中央处理单元还包括定时器，能够设定所述功能模块的自动下电周期。当某个功能模块在设定的周期内未进行通信，则自动将该功能模块下电，从而节省能源。

对于上下电控制单元也可以采用机械切换装置实现，可以根据需要选择部分二次电源模块通过机械切换装置或全部选用机械切换装置。

另外，本发明提供一种电源装置对功能模块供电的方法，其中该电源装置包括若干二次电源模块，所述每一二次电源模块仅供电给一个功能模块，在某一功能某块使用之前，将为该功能模块供电的二次电源模块设置为去使能状态；在使用某一功能模块时，将为该功能模块供电的二次电源模块设置为使能状态；为了进一步节省电能，本发明若某一功能模块在预定的时间内没有工作，将为该功能模块供电的二次电源模块设置为去使能状态。

针对上述电源装置对功能模块供电的方法，本发明提供的用于上述网络设备的电源装置，如图2所示，包括：依次连接的一次电源模块、二次电源模块；以及与所述二次电源模块连接的上下电控制单元，用于控制所述二次电源模块与所述一次电源模块的通断。所述上下电控制单元的实现方式与上文所述相同，不再赘述。

以下列举一个本发明的具体实施例，以更好的阐述本发明的实现过程。

具体实施例：如图3，该网络设备包括WLAN模块、与WLAN模块对应的电源模块B、控制电源模块B的可编程逻辑器件中的寄存器B；CPU***和以太网接口、与CPU***对应的电源模块C、控制电源模块C的寄存器C；3G/GSM模块、与3G/GSM模块对应的电源模块A和电源模块E、控制电源模块A和电源模块E的寄存器A。连接以太网接口的计算机可以相互通信，连接以太网和WLAN接口的计算机也可以相互通信，连接以太网接口和WLAN接口的计算机可以通过3G/GSM接口访问Internet网。图中各个电源模块的电源电压输入管脚与电源适配器的电源电压输出管脚连接，可编程逻辑器件的通用管脚与各个电源模块的可控管脚连接，通过发送控制信号控制各个可控管脚的通断，同时可编程逻辑器件的输入管脚与一个二次电源模块的输出管脚连接，该二次电源模块为所述可编程逻辑器件供电。与寄存器C和电源适配器连接的还有按键开关。

该网络设备插上电源后，通过电源适配器和可编程逻辑器件的电源模块D，将可编程逻辑器件上电，该网络设备处于等待状态中，只有可编程逻辑器件***处于带电状态，初始状态电源模块A/B/C均没有上电，所以3G/GSM模块、WLAN模块、CPU***以太网接口模块均处于不带电状态；当用户准备使用该设备进行通信时，打开按键开关，可编程逻辑器件将控制电源模块C的寄存器C与电源接通，这样CPU***启动起来，同时以太网接口电路也启动起来。如果用户仅仅使用以太网接口进行互相通信，3G/GSM模块和WLAN模块不必上电了，既节省了能源，又减少了射频辐射。

当连接以太网接口的计算机需要和WLAN接口的计算机通信时，有两种方法可以实现WLAN模块的上电，一种是人为手工配置，一种是自动实现无需干预。采用人为手工配置时，用户通过连接以太网接口的计算机，访问该网络设备的配置界面，进行配置。用户发出配置命令，在计算机的超级终端或网关界面，执行配置命令使能WLAN功能。随后，该配置命令通过接口单元发送至CPU***，CPU***通过地址数据读写总线写可编程逻辑器件的寄存器B，寄存器B状态更改，使能电源模块B，从而WLAN模块上电，在可编程逻辑器件中还可以包括与每个功能模块对应的状态寄存器，当WLAN模块上电后，更改所述状态寄存器的状态，并通过该状态寄存器和CPU模块交互通信，告知CPU模块WLAN模块已经上电，这时，CPU模块就会复位WLAN模块，以重新启动相应的驱动程序和应用程序支持WLAN接口通信，这样以太网接口和WLAN接口就可以相互通信了。

以上为人工启动WLAN模块的实现方式，如果选用自动实现方式，需要在CPU模块的应用程序中增加触发单元，比如以太网接口的计算机访问WLAN接口的计算机的时候，CPU***内的触发单元根据转发的以太网报文IP地址或者MAC地址进行判断，发现需要转发到WLAN接口，通过如上写可编程逻辑器件的寄存器B，后续处理流程和手工配置模式相同。值得注意的是，WLAN接口的计算机需要访问以太网接口计算机时，必须通过手工配置启动WLAN模块，这是由于连接到WLAN接口的计算机需要通过该设备的WLAN模块传递数据到CPU处理模块，而由于WLAN模块还未上电，数据无法传递过去，因此CPU模块和可编程逻辑器件无法控制WLAN模块上电。

另外一个方面，本发明中网络设备的CPU***的定时器设定定时周期，可以在网络设备上进行配置，当CPU***长时间发现没有数据从以太网接口转发到WLAN接口时，CPU***通过地址数据总线写可编程逻辑器件的状态寄存器，状态寄存器状态更改，同时寄存器B去使能电源模块B，这样WLAN模块掉电。实现了WLAN模式在没有通信业务的情况下自动掉电，不消耗能源，不对外产生辐射。而且3G/GSM模块没有上电，节省了能源，减少射频辐射。

同样用户需要通过3G/GSM接口访问Internet时，也可以按照如上使能WLAN模块方式，使能和去使能3G/GSM模块上电掉电。

由此实施例看出，本发明逐次使能不同功能模块上电，电源适配器受到的电压和电流的冲击较小，提高***的可靠性；另外当电源模块A或者电源模块B由于各种原因损坏时，***其它部分功能模块仍然可以继续使用，同样提高了产品的可靠性。即使网络设备不包括射频电路模块，使用本发明可以减少不必要的功耗，节省能源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种网络设备，包括：依次连接的一次电源模块、至少一个二次电源模块以及至少两个功能模块，其中所述至少两个功能模块一个为网络设备接口模块，另一个为中央处理单元，其特征在于，还包括：与所述二次电源模块连接的上下电控制单元，用于控制所述二次电源模块的工作状态，并且每个二次电源模块与一个功能模块连接，为该功能模块供电；所述中央处理单元中添加有触发单元，用于根据转发报文中的地址信息判断出报文需要转发至某一个处于下电状态的网络设备接口模块时，触发所述上下电控制单元控制与该处于下电状态的网络设备接口模块连接的二次电源模块上电。

2.根据权利要求1所述的网络设备，其特征在于：所述上下电控制单元为可编程逻辑电路，所述可编程逻辑电路通过与所述二次电源模块对应的寄存器控制所述二次电源模块的通断。

3.根据权利要求2所述的网络设备，其特征在于：所述中央处理单元与所述可编程逻辑电路连接，所述可编程逻辑电路与所述中央处理单元通信，控制所述二次电源模块的通断。

4.根据权利要求3所述的网络设备，其特征在于，还包括：机械切换装置，所述机械切换装置与所述中央处理单元对应的寄存器的输入管脚连接，控制所述中央处理单元的上下电状态。

5.根据权利要求3所述的网络设备，其特征在于：还包括配置单元和接口单元，所述接口单元将所述配置单元的配置命令发送至所述中央控制单元，控制所述二次电源模块的上下电状态。

6.根据权利要求3所述的网络设备，其特征在于：所述触发单元，通过触发与所述功能模块对应的二次电源模块在上下电控制单元中对应的寄存器通知所述上下电控制单元。

7.根据权利要求3至6中任意一项所述的网络设备，其特征在于，所述中央处理单元还包括定时器，用于设定所述功能模块的自动下电周期。

8.一种电源装置对若干功能模块供电的方法，其中该电源装置包括若干二次电源模块，其特征在于，所述每一二次电源模块仅供电给一个功能模块，所述若干功能模块中至少包括一个网络设备接口模块，该方法包括以下步骤：

在未使用某一功能模块时，为该功能模块供电的二次电源模块设置为去使能状态；

在使用某一功能模块时，为该功能模块供电的二次电源模块设置为使能状态；

判断出待转发报文的出口为上述网络设备接口模块，并且所述网络设备接口模块对应的二次电源模块处于去使能状态时，触发控制该二次电源模块的状态变为使能状态。

9.根据权利要求8所述的对功能模块供电的方法，其特征在于：若某一功能模块在预定的时间内没有工作，将为该功能模块供电的二次电源模块设置为去使能状态。

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