CN105958628A - 一种供电***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种供电***及方法，该供电***包括：电源供应器、第一开关、电池和第二开关；其中，电源供应器与第一开关相连，第一开关连接外部的被供电设备；电池与第二开关相连，第二开关连接外部的被供电设备；在电源供应器为外部的被供电设备供电时，控制第一开关开启，控制第二开关关闭；在电池为外部的被供电设备供电时，控制第二开关开启，控制第一开关关闭。根据本方案，可以通过相应开关的控制实现为外部的被供电设备的供电，且该开关在处于关闭时，还可以防止正在为被供电设备进行供电的电源的倒灌，从而防止电源供应器和电池之间的漏电，进而可以提高存储服务器的产品稳定性。

Description

一种供电***及方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种供电***及方法。
背景技术
近年来，随着互联网技术的迅速发展，尤其是大数据和云平台等关键技术的突破，对存储服务器的需求越来越大，因此，对存储服务器的产品稳定性要求也越来越高。为了保证存储服务器的产品稳定性，需要保证存储服务器在发生市电供电***断电时存储的数据不被丢失。
目前，可以采用不间断电源为存储服务器进行供电，该不间断电源包括：电源供应器和电池。其中，电源供应器和电池分别与存储服务器的电源输入端相连，当电源供应器发生故障断电时，可以由电池为存储服务器进行供电，从而可以在电池供电期间对存储服务器中的数据进行保存，防止数据丢失。
然而，在一般情况下，电池为存储服务器进行供电时的电压会稍微小于电源供应器的供电电压，因此，电源供应器和电池之间存在压差，当电源供应器为存储服务器供电时，容易发生电源供应器和电池之间的漏电现象，从而影响存储服务器的产品稳定性。
发明内容
本发明实施例提供了一种供电***及方法，以防止电源供应器和电池之间的漏电。
第一方面，本发明实施例提供了一种供电***，包括：电源供应器、第一开关、电池和第二开关；其中
所述电源供应器与所述第一开关相连，所述第一开关连接外部的被供电设备；
所述电池与所述第二开关相连，所述第二开关连接所述外部的被供电设备；
在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，控制所述第一开关开启，控制所述第二开关关闭；
在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，控制所述第二开关开启，控制所述第一开关关闭。
优选地，
所述第一开关包括：第一MOSFET和第二MOSFET；其中，所述第一MOSFET的源极连接所述电源供应器，所述第一MOSFET的漏极与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第二MOSFET的源极连接所述外部的被供电设备。
优选地，
所述第二开关包括：第三MOSFET和第四MOSFET；其中，所述第三MOSFET的源极连接所述电池，所述第三MOSFET的漏极与所述第四MOSFET的漏极相连，所述第四MOSFET的源极连接所述外部的被供电设备。
优选地，
进一步包括：第一控制器和/或第二控制器；其中，
所述第一控制器，与所述第一MOSFET的栅极和所述第二MOSFET的栅极分别相连，用于在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第一MOSFET和所述第二MOSFET；在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，关闭所述第一MOSFET和所述第二MOSFET；
所述第二控制器，与所述第三MOSFET的栅极和所述第四MOSFET的栅极分别相连，用于在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，关闭所述第三MOSFET和所述第四MOSFET；在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第三MOSFET和所述第四MOSFET。
优选地，
进一步包括：复杂可编程逻辑器件CPLD；其中，所述CPLD，与所述第一控制器和所述第二控制器分别相连；
所述第一控制器，进一步用于监测所述电源供应器是否发生故障，在确定所述电源供应器发生故障时，向所述CPLD发送所述电源供应器发生故障的第一通知；在确定所述电源供应器故障恢复时，向所述CPLD发送所述电源供应器故障恢复的第二通知；
所述CPLD，用于向所述第二控制器转发所述第一通知和所述第二通知；
所述第二控制器，用于在接收到所述第一通知时，执行开启所述第三MOSFET和所述第四MOSFET的操作；在接收到所述第二通知时，执行关闭所述第三MOSFET和所述第四MOSFET的操作。
优选地，
所述第一开关包括：第一二极管；其中，所述第一二极管的正极性端与所述电源供应器相连，所述第一二极管的负极性端与所述外部的被供电设备相连。
优选地，
所述第二开关包括：第二二极管；其中，所述第二二极管的正极性端与所述电池相连，所述第二二极管的负极性端与所述外部的被供电设备相连。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于上述供电***的供电方法，包括：
在确定利用所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第一开关，关闭所述第二开关；
在确定利用所述电池为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第二开关，关闭所述第一开关。
优选地，
所述开启所述第一开关，关闭所述第二开关，包括：利用所述第一控制器向所述第一MOSFET的栅极和所述第二MOSFET的栅极输出电压，以使所述第一MOSFET的栅极和源极之间导通，以及使所述第二MOSFET的栅极和源极之间导通，使得所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电；利用所述第二控制器向所述第三MOSFET的栅极和所述第四MOSFET的栅极输出电压，以使所述第三MOSFET的栅极和源极之间压差为0以关闭所述第三MOSFET的栅极和源极的通路，以及使所述第四MOSFET的栅极和源极之间压差为0以关闭所述第四MOSFET的栅极和源极的通路，所述第四MOSFET中的二极管反向截止所述电源供应器输出的电压。
本发明实施例提供了一种供电***及方法，通过将电源供应器和第一开关相连，将电池与第二开关相连，将第一开关和第二开关分别连接外部的被供电设备，可以通过相应开关的控制实现为外部的被供电设备的供电，且该开关在处于关闭时，还可以防止正在为被供电设备进行供电的电源的倒灌，从而防止电源供应器和电池之间的漏电，进而可以提高存储服务器的产品稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例提供的一种供电***示意图；
图2是本发明一个实施例提供的另一种供电***示意图；
图3是本发明一个实施例提供的又一种供电***示意图；
图4是本发明一个实施例提供的一种供电方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在现有技术中，由于电池为存储服务器进行供电时的电压会稍微小于电源供应器的供电电压，因此，电源供应器和电池之间存在压差，当电源供应器为存储服务器供电时，电源供应器为存储服务器输出的电压容易倒灌到电池中，以发生电源供应器和电池之间的漏电现象，从而对电池的性能造成损坏，进而影响存储服务器的产品稳定性。
针对上述问题，请参考图1，本发明实施例提供了一种供电***，该供电***可以包括以下内容：电源供应器101、第一开关102、电池103和第二开关104；其中，
所述电源供应器101与所述第一开关102相连，所述第一开关102连接外部的被供电设备；
所述电池103与所述第二开关104相连，所述第二开关104连接所述外部的被供电设备；
在所述电源供应器101为所述外部的被供电设备供电时，控制所述第一开关102开启，控制所述第二开关104关闭；
在所述电池103为所述外部的被供电设备供电时，控制所述第二开关104开启，控制所述第一开关102关闭。
根据上述方案，通过将电源供应器和第一开关相连，将电池与第二开关相连，将第一开关和第二开关分别连接外部的被供电设备，可以通过相应开关的控制实现为外部的被供电设备的供电，且该开关在处于关闭时，还可以防止正在为被供电设备进行供电的电源的倒灌，从而防止电源供应器和电池之间的漏电，进而可以提高存储服务器的产品稳定性。
在本实施例中，可以实现上述功能的开关包括多种，其中该第一开关和/或第二开关至少可以通过如下器件来实现：
1、背靠背的两个MOSFET。
2、二极管。
下面分别针对上述方式1和方式2对其所实现的开关进行详细说明。
针对方式1：
在方式1下，请参考图2，为本实施例提供的一种供电***示意图，在图2中，
该第一开关可以包括：第一MOSFET(Q1)和第二MOSFET(Q2)；其中，Q1的源极连接电源供应器101，Q1的漏极与Q2的漏极相连，Q2的源极连接外部的被供电设备；
和/或，
该第二开关可以包括：第三MOSFET(Q3)和第四MOSFET(Q4)；其中，Q3的源极连接电池，Q3的漏极与Q4的漏极相连，Q4的源极连接外部的被供电设备。
其中，Q1、Q2、Q3和Q4的型号可以相同，也可以不同。
在该方式1下，对于MOSFET规格的选择，可以通过供电***中最大工作电流来确定，例如，供电***中最大工作电流为50A，那么，选择的MOSFET的规格需要满足该最大工作电流。进一步地，可以优选通路阻抗小、过电流能力高、散热能力强的MOSFET。
在该方式1下，由于需要控制第一开关和第二开关的开启和关闭，因此，请参考图2，供电***可以进一步包括：第一控制器和/或第二控制器；其中，
所述第一控制器，与Q1的栅极和Q2的栅极分别相连，用于在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，开启Q1和Q2；在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，关闭Q1和Q2；
所述第二控制器，与Q3的栅极和Q4的栅极分别相连，用于在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，关闭Q3和Q4；在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，开启Q3和Q4。
在方式1下，由于在电源供应器对外部的被供电设备进行供电时，第一控制器控制Q1和Q2的开启，而此时需要通知第二控制器去控制Q3和Q4的关闭，因此，请参考图2，该供电***可以进一步包括：CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)；其中，CPLD，与所述第一控制器和所述第二控制器分别相连；
所述第一控制器，进一步用于监测所述电源供应器是否发生故障，在确定所述电源供应器发生故障时，向所述CPLD发送所述电源供应器发生故障的第一通知；在确定所述电源供应器故障恢复时，向所述CPLD发送所述电源供应器故障恢复的第二通知；
所述CPLD，用于向所述第二控制器转发所述第一通知和所述第二通知；
所述第二控制器，用于在接收到所述第一通知时，执行开启Q3和Q4的操作；在接收到所述第二通知时，执行关闭Q3和Q4的操作。
在方式1下，具体地，在电源供应器为外部的被供电设备进行供电时，第一控制器向Q1的栅极和Q2的栅极输出电压，根据MOSFET的特性，使Q1的栅极和源极之间导通，以实现Q1的开启，使Q2的栅极和源极之间导通以实现Q2的开启，此时，电源供应器通过Q1、Q2向外部的被供电设备输出电压，输出的该电压可以为12V。
第二控制器向Q3的栅极和Q4的栅极输出电压，根据MOSFET的特性，以使Q3的栅极和源极之间压差为0以关闭Q3的栅极和源极的通路，以及使Q4的栅极和源极之间压差为0以关闭Q4的栅极和源极的通路。
由于Q3和Q4处于关闭状态，因此，电源供应器向外部的被供电设备供电时，电源供应器输出的电压被Q4的二极管反向截止，从而防止电源供应器和电池之间的漏电现象。
在方式1下，同理，在电池为外部的被供电设备进行供电时，第一控制器向Q1的栅极和Q2的栅极输出电压，根据MOSFET的特性，以使Q1的栅极和源极之间压差为0以关闭Q3的栅极和源极的通路，以及使Q2的栅极和源极之间压差为0以关闭Q4的栅极和源极的通路。
第二控制器向Q3的栅极和Q4的栅极输出电压，根据MOSFET的特性，以使Q3的栅极和源极之间导通以实现Q3的开启，以及使Q4的栅极和源极之间导通以实现Q4的开启，此时，电池通过Q3、Q4向外部的被供电设备输出电压，输出的该电压可以为12V。
由于Q1和Q2处于关闭状态，因此，电池向外部的被供电设备供电时，电池输出的电压被Q2的二极管反向截止，从而防止电源供应器和电池之间的漏电现象。
针对方式2：
在该方式2下，请参考图3，为本实施例提供的供电***示意图。在图3中，
该第一开关可以包括：第一二极管(D1)；其中，D1的正极性端与电源供应器相连，D1的负极性端与外部的被供电设备相连。
和/或，
该第二开关可以包括：第二二极管(D2)；其中，D2的正极性端与电池相连，D2的负极性端与外部的被供电设备相连。
在该方式2下，该供电***的工作原理可以包括如下内容：
在电源供电器为外部的被供电设备进行供电时，电源供电器输出电压，根据二极管的正向导通特性，电压通过D1可以为外部的被供电设备进行供电，而根据二极管的反向截止特性，电源供电器输出的电压被D2截止，从而防止了电源供电器与电池之间的漏电现象。
同理，在电池为外部的被供电设备进行供电时，电池输出电压，根据二极管的正向导通特性，电压通过D2可以为外部的被供电设备进行供电，而根据二极管的反向截止特性，电池输出的电压被D1截止，从而可以防止电源供电器与电池之间的漏电现象。
以上，供电***不仅可以实现对外部的被供电设备的供电，还可以防止电源供应器和电池之间的漏电现象。
请参考图4，本发明实施例还提供了一种基于上述供电***的供电方法，该方法可以包括以下步骤：
步骤401：在确定利用所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第一开关，关闭所述第二开关；
步骤402：在确定利用所述电池为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第二开关，关闭所述第一开关。
根据上述方案，在利用电源供应器或电池为外部的被供电设备进行供电时，可以通过相应开关进行控制，且在开关处于关闭状态时，还可以防止正在为被供电设备进行供电的电源的倒灌，从而防止电源供应器和电池之间的漏电，进而可以提高存储服务器的产品稳定性。
下面以图2所示的供电***为例，对该供电***的工作流程进行详细说明。
S1：在初始情况下，由电源供应器为被供电设备进行供电，此时Q1、Q2处于开启状态，Q3和Q4处于关闭状态。
S2：当第一控制器监测到电源供应器发生故障时，向Q1的栅极、Q2的栅极输出电压，以使Q1的栅极和源极之间的压差为0、Q2的栅极和源极之间的压差为0，从而实现关闭Q1和Q2。
S3：第一控制器向CPLD发送电源供应器故障的通知。
S4：CPLD向第二控制器转发该通知。
S5：第二控制器根据该通知向Q3的栅极、Q4的栅极输出电压，以使Q3的栅极和源极之间导通、Q4的栅极和源极之间导通，从而开启了Q3、Q4。
S6：电源通过Q3、Q4向外部的被供电设备输出电压。
其中，由于Q1、Q2处于关闭状态，因此，Q2上的二极管对电池输出的电压起到反向截止的作用，从而防止电源供应器与电池之间的漏电。
S7：在第一控制器监测到电源供应器故障恢复之后，向CPLD发送该电源供应器故障恢复的通知，并同时执行S10。
S8：CPLD向第二控制器转发该通知。
S9：第二控制器向Q3的栅极、Q4的栅极输出电压，以使Q3的栅极和源极之间的压差为0，Q4的栅极和源极之间的压差为0，从而关闭Q3和Q4。
S10：第一控制器向Q1的栅极、Q2的栅极输出电压，以使Q1的栅极和源极之间导通、Q2的栅极和源极之间导通，从而开启Q1、Q2，电源供应器通过Q1、Q2为被供电设备输出电压。
综上，本发明实施例至少可以实现如下有益效果：
1、在本发明实施例中，通过将电源供应器和第一开关相连，将电池与第二开关相连，将第一开关和第二开关分别连接外部的被供电设备，可以通过相应开关的控制实现为外部的被供电设备的供电，且该开关在处于关闭时，还可以防止正在为被供电设备进行供电的电源的倒灌，从而防止电源供应器和电池之间的漏电，进而可以提高存储服务器的产品稳定性。
2、在本发明实施例中，通过利用背靠背连接的两个MOSFET来实现开关的作用，不仅可以在导通时保证为外部被供电设备输出电压，还可以在关闭时防止电源供应器和电池之间的漏电。
3、在本发明实施例中，通过二极管实现开关的作用，不仅可以在导通时保证为外部被供电设备输出电压，还可以在关闭时防止电源供应器和电池之间的漏电，更可以降低整个供电***的成本。
上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃·····”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。
最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种供电***，其特征在于，包括：电源供应器、第一开关、电池和第二开关；其中
所述电源供应器与所述第一开关相连，所述第一开关连接外部的被供电设备；
所述电池与所述第二开关相连，所述第二开关连接所述外部的被供电设备；
在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，控制所述第一开关开启，控制所述第二开关关闭；
在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，控制所述第二开关开启，控制所述第一开关关闭。
2.根据权利要求1所述的供电***，其特征在于，
所述第一开关包括：第一MOSFET和第二MOSFET；其中，所述第一MOSFET的源极连接所述电源供应器，所述第一MOSFET的漏极与所述第二MOSFET的漏极相连，所述第二MOSFET的源极连接所述外部的被供电设备。
3.根据权利要求1所述的供电***，其特征在于，
所述第二开关包括：第三MOSFET和第四MOSFET；其中，所述第三MOSFET的源极连接所述电池，所述第三MOSFET的漏极与所述第四MOSFET的漏极相连，所述第四MOSFET的源极连接所述外部的被供电设备。
4.根据权利要求2或3所述的供电***，其特征在于，
进一步包括：第一控制器和/或第二控制器；其中，
所述第一控制器，与所述第一MOSFET的栅极和所述第二MOSFET的栅极分别相连，用于在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第一MOSFET和所述第二MOSFET；在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，关闭所述第一MOSFET和所述第二MOSFET；
所述第二控制器，与所述第三MOSFET的栅极和所述第四MOSFET的栅极分别相连，用于在所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，关闭所述第三MOSFET和所述第四MOSFET；在所述电池为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第三MOSFET和所述第四MOSFET。
5.根据权利要求4所述的供电***，其特征在于，
进一步包括：复杂可编程逻辑器件CPLD；其中，所述CPLD，与所述第一控制器和所述第二控制器分别相连；
所述第一控制器，进一步用于监测所述电源供应器是否发生故障，在确定所述电源供应器发生故障时，向所述CPLD发送所述电源供应器发生故障的第一通知；在确定所述电源供应器故障恢复时，向所述CPLD发送所述电源供应器故障恢复的第二通知；
所述CPLD，用于向所述第二控制器转发所述第一通知和所述第二通知；
所述第二控制器，用于在接收到所述第一通知时，执行开启所述第三MOSFET和所述第四MOSFET的操作；在接收到所述第二通知时，执行关闭所述第三MOSFET和所述第四MOSFET的操作。
6.根据权利要求1所述的供电***，其特征在于，
所述第一开关包括：第一二极管；其中，所述第一二极管的正极性端与所述电源供应器相连，所述第一二极管的负极性端与所述外部的被供电设备相连。
7.根据权利要求1所述的供电***，其特征在于，
所述第二开关包括：第二二极管；其中，所述第二二极管的正极性端与所述电池相连，所述第二二极管的负极性端与所述外部的被供电设备相连。
8.一种基于上述权利要求1-7中任一所述的供电***的供电方法，其特征在于，包括：
在确定利用所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第一开关，关闭所述第二开关；
在确定利用所述电池为所述外部的被供电设备供电时，开启所述第二开关，关闭所述第一开关。
9.根据权利要求8所述的供电方法，其特征在于，
所述开启所述第一开关，关闭所述第二开关，包括：利用所述第一控制器向所述第一MOSFET的栅极和所述第二MOSFET的栅极输出电压，以使所述第一MOSFET的栅极和源极之间导通，以及使所述第二MOSFET的栅极和源极之间导通，使得所述电源供应器为所述外部的被供电设备供电；利用所述第二控制器向所述第三MOSFET的栅极和所述第四MOSFET的栅极输出电压，以使所述第三MOSFET的栅极和源极之间压差为0以关闭所述第三MOSFET的栅极和源极的通路，以及使所述第四MOSFET的栅极和源极之间压差为0以关闭所述第四MOSFET的栅极和源极的通路，所述第四MOSFET中的二极管反向截止所述电源供应器输出的电压。
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