CN108733191A - 通信设备掉电告警的检测***及方法 - Google Patents

通信设备掉电告警的检测***及方法 Download PDF

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胡军武
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Abstract

本发明公开了一种通信设备掉电告警的检测***及方法，涉及通信设备掉电告警的检测领域。该***包括接入端处理模块、直流电源DC转换模块、次级DC转换模块以及可编程电源管理模块，接入端处理模块对通信设备电源进行滤波、保护、前级掉电储能；DC转换模块将经过滤波以后的电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压；次级DC转换模块将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组三级电源电压；可编程电源管理模块控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。本发明能屏蔽通信设备电源的干扰，驱动大功率负载，自动清除掉电告警。

Description

通信设备掉电告警的检测***及方法
技术领域
本发明涉及通信设备掉电告警的检测领域，具体是涉及一种通信设备掉电告警的检测***及方法。
背景技术
现有的通信设备一般监测设备电源端，通过电压比较器设置告警门限，实现对电源端的监测以及掉电保护告警信号的上报。当输入电源电压低于门限时，触发告警信号，以中断的方式传输给CPU(Central Processing Unit，中央处理器)或者FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片，CPU或者FPGA芯片在电源电压跌落至芯片失效前，将告警信息传输至网管或者下游站点。
现有的通信设备电源掉电告警的检测方法存在如下弊端：
(1)由于不同通信设备所处环境不同，在某些情况下，设备电源在传输过程中容易受到环境干扰，出现波动，会出现误报的情况，需要后续通过软件来修正。
(2)通信设备工作电压要求通常为设备电源±20％，范围较为宽泛，非常接近常用DC(Direct Current，直流电源)转换模块的输入关断门限，导致留给CPU或者FPGA芯片上报电源告警时间短，因而无法驱动大功率负载。
(3)某些电源的电压波动是可以恢复的，例如供电设备的主备切换造成瞬间电压跌落，造成掉电保护告警无法自动清除。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种通信设备掉电告警的检测***及方法，能够屏蔽通信设备电源的干扰，驱动大功率负载，自动清除掉电保护告警。
本发明提供一种通信设备掉电告警的检测***，该***包括接入端处理模块、直流电源DC转换模块、次级DC转换模块以及可编程电源管理模块，其中：
接入端处理模块用于：对接入的通信设备电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
DC转换模块用于：将经过滤波以后的通信设备电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压；
次级DC转换模块用于：在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组三级电源电压；
可编程电源管理模块用于：控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。
在上述技术方案的基础上，所述可编程电源管理模块设置次级电源总线电压的门限值，监测到次级电源总线的电压低于设定门限值时，以中断信号的形式传输给CPU或者FPGA芯片，CPU或者FPGA芯片根据中断优先等级，将掉电保护告警信息反馈给网管***或者下游站点。
在上述技术方案的基础上，所述可编程电源管理模块提供的中断信号通过增加外部上拉或者下拉的方式，确定初始状态和触发状态。
在上述技术方案的基础上，所述可编程电源管理模块管理各路三级电源电压的启动和关闭顺序，设置各组三级电源的输入关断电压门限值，当次级电源总线的电压低于该门限值时，关闭三级电源的输出。
在上述技术方案的基础上，所述可编程电源管理模块必要时关闭除CPU或者FPGA芯片所需电压外的其他电源，以保证CPU或者FPGA芯片有足够的时间，将掉电保护告警信息反馈给网管***或者下游设备站点。
本发明还提供一种基于上述***的通信设备掉电告警的检测方法，包括以下步骤：
通信设备上电后，接入端处理模块开始工作，对接入的通信设备电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
开启DC转换模块，将经过滤波以后的通信设备电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压；
开启次级DC转换模块，在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线转换为设备内部电路所需的三级电源电压；
可编程电源管理模块监测次级电源总线的电压：
如果次级电源总线的电压异常，则关闭除CPU或者FPGA以外的各组三级电源电压，仅保留上报告警的通道，并触发掉电保护告警中断。
在上述技术方案的基础上，所述可编程电源管理模块监测次级电源总线的电压还包括以下步骤：如果次级电源总线的电压正常，则继续维持各组三级电源电压，设备进行正常工作状态，并继续监测次级电源总线的电压。
在上述技术方案的基础上，所述触发掉电保护告警中断之后，还包括以下步骤：
等待N毫秒，即掉电保护告警中断保持时间，CPU或者FPGA处理告警中断的时间＜N＜告警中断产生到各组三级电源关断的时间，以保证有足够时间处理完掉电保护告警信息。
在上述技术方案的基础上，所述等待N毫秒之后，还包括以下步骤：
判断次级电源总线是否恢复，如果次级电源总线得到恢复，则清除掉电告警中断，维持各组三级电源电压，设备再次进入正常工作状态，继续监测次级电源总线的电压。
在上述技术方案的基础上，所述等待N毫秒之后，还包括以下步骤：
如果次级电源总线仍未恢复，则关闭CPU或者FPGA的三级电源电压，设备完全掉电，流程结束。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)针对通信设备电源的电压易受干扰出现波形的情况，本发明的接入端处理模块对接入的通信设备电源进行滤波、保护、前级掉电储能；DC转换模块将经过滤波以后的通信设备电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压；次级DC转换模块在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组三级电源电压；可编程电源管理模块控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。本发明通过检测次级电源的中间电压，间接检测通信设备电源的电压，利用DC转换模块的滤波、稳压作用，屏蔽通信设备电源的干扰；由于次级总线增加了储能电容，利用储能电容的放电效应，能够增加掉电保护告警时间，相当于增加对后级电路的负载能力，使其能够驱动大功率负载；由于引入可编程电源管理模块，能够自动清除掉电保护告警。
(2)本发明通过监测次级电源输出的中间电压，避免了因输入的通信设备电源的波动而导致掉电保护告警信息误报，提高了整个***的容错性。
(3)本发明采用两级掉电的机制，当设备输入的通信设备电源掉电完毕后，次级电源的中间电压开始掉电，当次级电源的中间电压低至告警门限时，触发掉电保护告警中断，延长掉电容忍时间，相当于增加掉电过程中所能驱动负载的能力，同时避免了监测通信设备电源时告警门限与电源模块关断门限过于接近的问题，比传统检测通信设备电源的机制能适用于更大功率的设备。
(4)本发明中的可编程电源管理模块可以智能地处理掉电保护告警信号，能够根据当前状况选择是上报，还是消除告警信号。
附图说明
图1是本发明实施例中通信设备掉电告警的检测***的结构框图。
图2是本发明实施例中通信设备掉电告警的检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
参见图1所示，本发明实施例1提供一种通信设备掉电告警的检测***，包括接入端处理模块、DC转换模块、次级DC转换模块以及可编程电源管理模块，下面以PTN(PacketTransport Network，分组传送网)设备接入-48V电源为例进行说明。
接入端处理模块用于：对PTN设备接入的-48V电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
DC转换模块用于：将经过滤波以后的-48V电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压，例如：12V；
次级DC转换模块用于：在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组电源，即三级电源电压，例如3.3V、2.5V等；
可编程电源管理模块用于：控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。
实施例2
参见图1所示，本发明实施例2提供一种通信设备掉电告警的检测***，包括接入端处理模块、DC转换模块、次级DC转换模块以及可编程电源管理模块，下面以PTN设备接入-48V电源为例进行说明。
接入端处理模块用于：对PTN设备接入的-48V电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
DC转换模块用于：将经过滤波以后的-48V电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压，例如：12V；
次级DC转换模块用于：在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组电源，即三级电源电压，例如3.3V、2.5V等；
可编程电源管理模块用于：控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。
DC转换模块将PTN设备接入的-48V电源转换为次级电源总线，接入可编程电源管理模块的监测引脚，根据程序设定，当次级电源总线的电压低于设定门限值时，由可编程电源管理模块的IO(InputOutput，输入输出)引脚，以中断信号的形式传输给CPU或者FPGA芯片，CPU或者FPGA芯片根据中断优先等级，将掉电保护告警信息反馈给网管***或者下游站点。
PTN设备接入的-48V电源包含相应的滤波、储能和保护电路。
次级电源总线包含相应的滤波、储能和保护电路。
可编程电源管理模块设置次级电源总线电压的门限值，监测到次级电源总线的电压低于设定门限值时，以中断信号的形式传输给CPU或者FPGA芯片，CPU或者FPGA芯片根据中断优先等级，将掉电保护告警信息反馈给网管***或者下游站点。
可编程电源管理模块具有告警上报和告警消除的功能，以应对电压瞬间跌落后又恢复的情况，其提供的中断信号通过增加外部上拉或者下拉的方式，确定初始状态和触发状态。
实施例3
参见图1所示，本发明实施例3提供一种通信设备掉电告警的检测***，包括接入端处理模块、DC转换模块、次级DC转换模块以及可编程电源管理模块，下面以PTN设备接入-48V电源为例进行说明。
接入端处理模块用于：对PTN设备接入的-48V电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
DC转换模块用于：将经过滤波以后的-48V电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压，例如：12V；
次级DC转换模块用于：在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组电源，即三级电源电压，例如3.3V、2.5V等；
可编程电源管理模块用于：控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。
可编程电源管理模块管理各路三级电源电压的启动和关闭顺序，设置各组三级电源的输入关断电压门限值，当次级电源总线的电压低于该门限值时，关闭三级电源的输出。
可编程电源管理模块可以管理各路三级电源电压的启动和关闭顺序，必要的时候，可以关闭除CPU或者FPGA芯片所需电压外的其他电源，以保证CPU或者FPGA芯片有足够的时间，将掉电保护告警信息反馈给网管***或者下游设备站点。
由于本发明实施例中的可编程电源管理模块的可控IO为8位，因此最多能控制7个次级DC转换模块，图1中的n≤7，剩余1位用作掉电保护告警中断。如果需要控制更多的次级DC转换模块，则需要考虑更高位宽的电源管理模块。
实施例4
参见图1所示，本发明实施例4提供一种通信设备掉电告警的检测***，包括接入端处理模块、DC转换模块、次级DC转换模块以及可编程电源管理模块，下面以PTN设备接入-48V电源为例进行说明。
接入端处理模块用于：对PTN设备接入的-48V电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
DC转换模块用于：将经过滤波以后的-48V电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压，例如：12V；
次级DC转换模块用于：在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组电源，即三级电源电压，例如3.3V、2.5V等；
可编程电源管理模块用于：控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。
可编程电源管理模块可以设置12V总线监测门限，当次级电源总线的电压低于设置的门限值，则触发掉电保护告警中断，告知CPU或者FPGA芯片将掉电保护告警信息上报给网管***或者下游站点。
同时，可编程电源管理模块可以设置各组三级电源的输入关断电压门限，当次级电源总线的电压低于该门限值时，关闭三级电源的输出。
次级电源总线的电压从告警门限跌落至关断门限这段时间，是掉电保护告警中断信号的保持时间，该保持时间是一个设计期望值，需要综合考虑CPU或者FPGA响应、处理、上报掉电保护告警信号所需要的最少时间，并通过设备总功耗和次级储能的容值计算得出。
掉电保护告警中断是一个电平触发信号，外部需要做上拉或者下拉，以便让设备在未掉电的工作情况下，该信号处于非触发状态。
实施例5
本发明实施例5提供一种基于实施例1中***的通信设备掉电告警的检测方法，下面以PTN设备接入-48V电源为例进行说明，该方法包括以下步骤：
PTN设备上电后，接入端处理模块开始工作，对PTN设备接入的-48V电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
开启DC转换模块，将经过滤波以后的-48V电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压，例如：12V；
开启次级DC转换模块，在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的三级电源电压，例如3.3V、2.5V等，此时CPU或者FPGA等主要管理芯片已正常工作；
可编程电源管理模块监测次级电源总线的电压：
如果次级电源总线的电压正常，则继续维持各组三级电源电压，设备进行正常工作状态，并继续监测12V电源总线的电压；
如果次级电源总线的电压异常(低于告警门限值)，则关闭除CPU或者FPGA以外的各组三级电源电压，此时仅保留上报告警的通道，并触发掉电保护告警中断。
实施例6
参见图2所示，本发明实施例6提供一种基于实施例1中***的通信设备掉电告警的检测方法，下面以PTN设备接入-48V电源为例进行说明，该方法包括以下步骤：
流程开始，PTN设备上电后，接入端处理模块开始工作，对PTN设备接入的-48V电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
开启DC转换模块，将经过滤波以后的-48V电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压，例如：12V；
开启次级DC转换模块，在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的三级电源电压，例如3.3V、2.5V等，此时CPU或者FPGA等主要管理芯片已正常工作；
可编程电源管理模块监测次级电源总线的电压：
如果次级电源总线的电压正常，则继续维持各组三级电源电压，设备进行正常工作状态，并继续监测12V电源总线的电压；
如果次级电源总线的电压异常(低于告警门限值)，则关闭除CPU或者FPGA以外的各组三级电源电压，此时仅保留上报告警的通道，并触发掉电保护告警中断；等待N毫秒，即掉电保护告警中断保持时间，CPU或者FPGA处理告警中断的时间＜N＜告警中断产生到各组三级电源关断的时间，以保证有足够时间处理完掉电保护告警信息；判断次级电源总线是否恢复(排除电源干扰和电压波动)，如果次级电源总线得到恢复，则清除掉电告警中断，维持各组三级电源电压，设备再次进入正常工作状态，继续监测次级电源总线的电压；如果次级电源总线仍未恢复，则关闭CPU或者FPGA的三级电源电压，此时PTN设备已完全掉电，流程结束。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种通信设备掉电告警的检测***，其特征在于：该***包括接入端处理模块、直流电源DC转换模块、次级DC转换模块以及可编程电源管理模块，其中：
接入端处理模块用于：对接入的通信设备电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
DC转换模块用于：将经过滤波以后的通信设备电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压；
次级DC转换模块用于：在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线的电压转换为设备内部电路所需的各组三级电源电压；
可编程电源管理模块用于：控制次级DC转换模块，实现对次级电源总线的电压的监测、设备三级电源上下电控制以及掉电保护告警中断的上报。
2.如权利要求1所述的通信设备掉电告警的检测***，其特征在于：所述可编程电源管理模块设置次级电源总线电压的门限值，监测到次级电源总线的电压低于设定门限值时，以中断信号的形式传输给CPU或者FPGA芯片，CPU或者FPGA芯片根据中断优先等级，将掉电保护告警信息反馈给网管***或者下游站点。
3.如权利要求2所述的通信设备掉电告警的检测***，其特征在于：所述可编程电源管理模块提供的中断信号通过增加外部上拉或者下拉的方式，确定初始状态和触发状态。
4.如权利要求1所述的通信设备掉电告警的检测***，其特征在于：所述可编程电源管理模块管理各路三级电源电压的启动和关闭顺序，设置各组三级电源的输入关断电压门限值，当次级电源总线的电压低于该门限值时，关闭三级电源的输出。
5.如权利要求1所述的通信设备掉电告警的检测***，其特征在于：所述可编程电源管理模块必要时关闭除CPU或者FPGA芯片所需电压外的其他电源，以保证CPU或者FPGA芯片有足够的时间，将掉电保护告警信息反馈给网管***或者下游设备站点。
6.一种基于权利要求1所述***的通信设备掉电告警的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
通信设备上电后，接入端处理模块开始工作，对接入的通信设备电源进行滤波、保护、前级掉电储能；
开启DC转换模块，将经过滤波以后的通信设备电源转换为次级电源总线，并实现次级掉电储能，次级电源总线的电压为中间电压；
开启次级DC转换模块，在可编程电源管理模块的控制下，将次级电源总线转换为设备内部电路所需的三级电源电压；
可编程电源管理模块监测次级电源总线的电压：
如果次级电源总线的电压异常，则关闭除CPU或者FPGA以外的各组三级电源电压，仅保留上报告警的通道，并触发掉电保护告警中断。
7.如权利要求6所述的通信设备掉电告警的检测方法，其特征在于：所述可编程电源管理模块监测次级电源总线的电压还包括以下步骤：如果次级电源总线的电压正常，则继续维持各组三级电源电压，设备进行正常工作状态，并继续监测次级电源总线的电压。
8.如权利要求6所述的通信设备掉电告警的检测方法，其特征在于：所述触发掉电保护告警中断之后，还包括以下步骤：
等待N毫秒，即掉电保护告警中断保持时间，CPU或者FPGA处理告警中断的时间＜N＜告警中断产生到各组三级电源关断的时间，以保证有足够时间处理完掉电保护告警信息。
9.如权利要求8所述的通信设备掉电告警的检测方法，其特征在于：所述等待N毫秒之后，还包括以下步骤：
判断次级电源总线是否恢复，如果次级电源总线得到恢复，则清除掉电告警中断，维持各组三级电源电压，设备再次进入正常工作状态，继续监测次级电源总线的电压。
10.如权利要求9所述的通信设备掉电告警的检测方法，其特征在于：所述等待N毫秒之后，还包括以下步骤：
如果次级电源总线仍未恢复，则关闭CPU或者FPGA的三级电源电压，通信设备完全掉电，流程结束。
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