CN110908487A - 一种服务器及其主备电切换控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主备电切换控制电路，本申请中可以采用比较器电路对PSU的输出电压与基准电源的输出电压进行比较，并根据比较结果输出不同的电平，从而实现了PSU以及BBU之间的切换控制，通常情况下，比较器电路的价格要低于处理器的价格，而且相对于更容易出错的程序来讲，比较器电路对PSU的输出电压以及基准电源的电压做出比较并根据比较结果输出高低电平的控制方式更加稳定可靠，因此本申请中的主备电切换控制电路的成本较低，且可靠性较高。本发明还公开了一种服务器，具有如上主备电切换控制电路相同的有益效果。

Description

一种服务器及其主备电切换控制电路

技术领域

本发明涉及服务器领域，特别是涉及一种主备电切换控制电路，本发明还涉及一种服务器。

背景技术

为了保证服务器中业务的正常运行，服务器通常都具有PSU(Power Supply Unit，电源装置)以及BBU(Battery Backup Unit，备用电池)的双电源，通常情况下由PSU为服务器本体供电，当PSU断电时由BBU为服务器本体供电，现有技术中在切换控制PSU以及BBU时通常采用处理器控制的方式，处理器可以在通过传感器获知PSU断电时通过程序控制BBU为服务器供电，但是处理器的价格通常较高，因此现有技术中的主备电切换控制的成本较高，而且通过程序控制主备电切换的方式容易出错，可靠性较差。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种主备电切换控制电路，主备电切换控制电路的成本较低，且可靠性较高；本发明的另一目的是提供一种包括上述主备电切换控制电路的服务器，主备电切换控制电路的成本较低，且可靠性较高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种主备电切换控制电路，包括：

第一输入端与供电装置PSU的输出端连接，第二输入端与基准电源连接的比较器电路，用于在所述PSU的输出电压高于所述基准电源的电压时输出第一电平，在所述PSU的输出电压低于所述基准电源的电压时输出第二电平；

输入端与所述PSU的输出端连接，控制端与所述比较器电路的输出端连接，输出端与服务器本体连接的第一可控开关装置，用于在所述比较器电路输出第一电平时导通，在所述比较器电路输出第二电平时关断；

输入端与备用电池BBU的输出端连接，控制端与所述比较器电路的输出端连接，输出端与所述服务器本体连接的第二可控开关装置，用于在所述比较器电路输出第一电平时关断，在所述比较器电路输出第二电平时导通；

所述基准电源；

其中，所述第一电平以及所述第二电平的高低状态相反。

优选地，所述比较器电路包括：

第一端输入端与PSU的输出端连接，第二输入端与基准电源连接的比较器模块，用于在所述PSU的输出电压高于所述基准电源的电压时输出第一电平，在所述PSU的输出电压低于所述基准电源的电压时输出第二电平；

与所述比较器模块的输出端连接的电压倍增电路，用于将所述比较器电路的输出电平放大预设倍数后输出。

优选地，所述比较器模块包括：

输入端与PSU的输出端连接的第一分压电路；

输入端与基准电源连接的第二分压电路；

正向输入端与所述第一分压电路的输出端连接，反向输入端与所述第二分压电路的输出端连接的比较器，用于在经过分压后的所述PSU的输出电压高于经过分压后的所述基准电源的电压时输出高电平，在经过分压后的所述PSU的输出电压低于经过分压后的所述基准电源的电压时输出低电平。

优选地，所述电压倍增电路为定时器。

优选地，所述基准电源为所述BBU。

优选地，所述第一可控开关装置包括第一N型金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS以及第二NMOS；

所述第一NMOS的漏极与所述PSU的输出端连接，所述第一NMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第一NMOS的源极与第二NMOS的源极连接，所述第二NMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第二NMOS的漏极与所述服务器本体连接；

所述第二可控开关装置包括第一P型金属氧化物半导体场效应晶体管PMOS以及第二PMOS；

所述第一PMOS的漏极与所述BBU的输出端连接，所述第一PMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第一PMOS的源极与所述第二PMOS的源极连接，所述第二PMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第二PMOS的漏极与所述服务器本体连接。

优选地，该主备电切换控制电路还包括：

输入端分别与所述第一可控开关装置的输出端以及所述第二可控开关装置的输出端连接，输出端与所述服务器本体连接的储能滤波电路，用于将流经所述第一可控开关装置或所述第二可控开关装置的电能进行存储并将存储的电能进行滤波后输送至所述服务器本体。

优选地，所述储能滤波电路包括储能电容模块以及滤波电容；

所述储能电容模块的第一端分别与所述第一可控开关装置的输出端、所述第二可控开关装置的输出端、滤波电容的第一端以及所述服务器本体连接，所述储能电容模块的第二端与所述滤波电容的第二端共地。

优选地，所述主备电切换控制电路还包括：

第一端分别与所述第一可控开关装置的输出端以及所述第二可控开关装置的输出端连接，第二端分别与所述储能电容模块的第一端以及所述滤波电容的第一端连接的电抗器，用于将流经自身的电能的电流值限制在预设值内。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种服务器，包括如上任一项所述的主备电切换控制电路。

本发明提供了一种主备电切换控制电路，本申请中可以采用比较器电路对PSU的输出电压与基准电源的输出电压进行比较，并根据比较结果输出不同的电平，从而实现了PSU以及BBU之间的切换控制，通常情况下，比较器电路的价格要低于处理器的价格，而且相对于更容易出错的程序来讲，比较器电路对PSU的输出电压以及基准电源的电压做出比较并根据比较结果输出高低电平的控制方式更加稳定可靠，因此本申请中的主备电切换控制电路的成本较低，且可靠性较高。

本发明还提供了一种服务器，具有如上主备电切换控制电路相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明提供的一种主备电切换控制电路的结构示意图；

图2为本发明提供的一种比较器模块的结构示意图；

图3为本发明提供的一种电压倍增电路的结构示意图；

图4为本发明提供的一种第一可控开关装置以及第二可控开关装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种主备电切换控制电路，主备电切换控制电路的成本较低，且可靠性较高；本发明的另一目的是提供一种包括上述主备电切换控制电路的服务器，主备电切换控制电路的成本较低，且可靠性较高。

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。

请参考图1，图1为本发明提供的一种主备电切换控制电路的结构示意图，包括：

第一输入端与供电装置PSU的输出端连接，第二输入端与基准电源4连接的比较器电路1，用于在PSU的输出电压高于基准电源4的电压时输出第一电平，在PSU的输出电压低于基准电源4的电压时输出第二电平；

输入端与PSU的输出端连接，控制端与比较器电路1的输出端连接，输出端与服务器本体连接的第一可控开关装置2，用于在比较器电路1输出第一电平时导通，在比较器电路1输出第二电平时关断；

输入端与备用电池BBU的输出端连接，控制端与比较器电路1的输出端连接，输出端与服务器本体连接的第二可控开关装置3，用于在比较器电路1输出第一电平时关断，在比较器电路1输出第二电平时导通；

基准电源4；

其中，第一电平以及第二电平的高低状态相反。

具体的，本发明实施例中的核心为可以通过比较器电路1对PSU的输出电压以及基准电源4的电压进行对比，在PSU的输出电压高于以及低于基准电源4的电压时分别输出第一电平以及第二电平，通过第一电平以及第二电平便可以分别控制第一可控开关装置2以及第二可控开关装置3导通，从而达到切换PSU以及BBU的目的，而且比较器电路1成本极低，稳定性以及可靠性相对于处理器的程控来说较强。

其中，第一电平以及第二电平为高低相反的两种电平状态，本发明实施例在此不做限定。

具体的，第一可控开关装置2以及第二可控开关装置3只能同时导通一者，另一者则处于关断状态。

其中，基准电源4的电压在PSU正常的情况下是要低于PSU的输出电压的，而当PSU异常例如断电时，那么PSU的输出电压则会低于基准电源4的电压，此时比较器U1的输出电平则会翻转，从而达到了将PSU供电切换为BBU供电的目的。

本发明提供了一种主备电切换控制电路，本申请中可以采用比较器电路对PSU的输出电压与基准电源的输出电压进行比较，并根据比较结果输出不同的电平，从而实现了PSU以及BBU之间的切换控制，通常情况下，比较器电路的价格要低于处理器的价格，而且相对于更容易出错的程序来讲，比较器电路对PSU的输出电压以及基准电源的电压做出比较并根据比较结果输出高低电平的控制方式更加稳定可靠，因此本申请中的主备电切换控制电路的成本较低，且可靠性较高。

为了更好地对本发明实施例进行说明，请参考图2以及图3，图2为本发明提供的一种比较器模块的结构示意图，图3为本发明提供的一种电压倍增电路的结构示意图，在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，比较器电路1包括：

第一端输入端与PSU的输出端连接，第二输入端与基准电源4连接的比较器模块，用于在PSU的输出电压高于基准电源4的电压时输出第一电平，在PSU的输出电压低于基准电源4的电压时输出第二电平；

与比较器模块的输出端连接的电压倍增电路，用于将比较器电路1的输出电平放大预设倍数后输出。

具体的，考虑到在PSU正常情况下的输出电压一定会比基准电源4的电压要高，如此一来在PSU断电的时候比较器U1的输出电平才会翻转，因此比较器U1输出的高电平的最高值则为PSU的输出电压(12V)，而当利用高电平控制可控开关导通时，这个高电平需要高于PSU以及BBU的正常输出电压(12V)才能够成功控制可控开关导通，因此本发明实施例中在比较器U1的输出端设置了电压倍增电路，如此一来在需要高电平控制第一可控开关装置2或者第二可控开关装置3导通的时候，倍增的高电平便能够满足条件并成功地控制对应的可控开关装置导通，从而实现对可控开关装置的控制，由于低电平(0V)在翻倍后电压值不变，因此电压倍增电路并不会影响低电平对另外一个可控开关装置的控制。

其中，预设倍数可以进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，比较器模块包括：

输入端与PSU的输出端连接的第一分压电路；

输入端与基准电源4连接的第二分压电路；

正向输入端与第一分压电路的输出端连接，反向输入端与第二分压电路的输出端连接的比较器U1，用于在经过分压后的PSU的输出电压高于经过分压后的基准电源4的电压时输出高电平，在经过分压后的PSU的输出电压低于经过分压后的基准电源4的电压时输出低电平。

具体的，考虑到比较器U1所能承受的电压不宜过大，本发明实施例中分别为PSU以及基准电源4均设置了分压电路，可以适当减小比较器U1输入端的电压值，从而延长比较器U1的使用寿命并使其正常工作。

其中，第一分压电路以及第二分压电路具体的分压比例可以根据实际情况进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。

其中，在图2中，第一分压电路包括电阻R3以及电阻R4，第二分压电路可以包括电阻R6以及电阻R7。

作为一种优选的实施例，电压倍增电路为定时器。

具体的，定时器在使用时还可以设置一些定时器的***电路，以便对定时器的电压增大倍数进行设置，***电路的设置可以根据实际的电压增大倍数的需求进行，本发明实施例在此不做限定。

其中，定时器具有体积小、成本低以及寿命长等优点。

具体的，定时器可以为多种具体型号，例如可以为NE555精密计数器设计倍压线路，***线路简单，图3中展示了定时器及其***电路，当然，***电路还可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。

当然，除了定时器外，电压倍增电路还可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，基准电源4为BBU。

具体的，BBU为服务器中原有的电源，因此能够节约成本。

当然，除了BBU外，基准电源4还可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。

值得一提的是，为了节约成本，比较器U1的供电电源可以设置为PSU以及BBU同时供电，在图2中，PSU的输出端与比较器U1之间以及BBU的输出端与比较器U1之间分别串接了二极管D1以及二极管D2，可以起到电流防倒灌作用，而比较器U1的电源端前的电阻R1可以起到防止大电流的作用。

为了更好地为本发明实施例进行说明，请参考图4，图4为本发明提供的一种第一可控开关装置以及第二可控开关装置的结构示意图，作为一种优选的实施例，第一可控开关装置2包括第一N型金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS Q1以及第二NMOS Q2；

第一NMOS Q1的漏极与PSU的输出端连接，第一NMOS Q1的栅极与电压倍增电路的输出端连接，第一NMOS Q1的源极与第二NMOS Q2的源极连接，第二NMOS Q2的栅极与电压倍增电路的输出端连接，第二NMOS Q2的漏极与服务器本体连接；

第二可控开关装置3包括第一P型金属氧化物半导体场效应晶体管PMOS Q3以及第二PMOS Q4；

第一PMOS Q3的漏极与BBU的输出端连接，第一PMOS Q3的栅极与电压倍增电路的输出端连接，第一PMOS Q3的源极与第二PMOS Q4的源极连接，第二PMOS Q4的栅极与电压倍增电路的输出端连接，第二PMOS Q4的漏极与服务器本体连接。

具体的，在本发明实施例中，第一可控开关装置2以及第二可控开关装置3均为背靠背的防倒灌设计，如此一来，假设在某一瞬间PSU或者BBU的输出电压低于服务器本体端的电压时，不会发生电压倒灌入PSU或者BBU的现象，对电源起到了保护作用。

具体的，MOS管具有体积小、成本低以及寿命长的优点。

当然，除了MOS管外，第一可控开关装置2以及第二可控开关装置3中使用的可控开关还可以为其他类型，本发明实施例在此不做限定。

其中，在图4中，在第一NMOS Q1与第二NMOS Q2之间还可以连接一个第一发光二极管D3，在第一PMOS Q3以及第二PMOS Q4之间也可以连接一个第二发光二极管D4，两个发光二极管的颜色不同，如此一来，工作人员便可以通过发光二极管快速地区分出当前是谁在供电，提高了工作效率。

其中，在选择第一PMOS Q3、第二PMOS Q4以、第一NMOS Q1以及第二NMOS Q2时可以尽可能地选择Rds(on)(漏极与源极导通时两点之间的阻值)较小的MOSFET，如此可以降低损耗。

作为一种优选的实施例，该主备电切换控制电路还包括：

输入端分别与第一可控开关装置2的输出端以及第二可控开关装置3的输出端连接，输出端与服务器本体连接的储能滤波电路，用于将流经第一可控开关装置2或第二可控开关装置3的电能进行存储并将存储的电能进行滤波后输送至服务器本体。

具体的，考虑到PSU以及BBU的输出电能可能会波动，因此可能对于服务器本体造成影响，本发明实施例中可以在服务器本体的前端设置储能滤波电路，其可以先将PSU以及BBU输送来的电能储存起来，然后再输出至服务器本体，一定程度上减小了波动，而且在输出至服务器本体之前还可以进行滤波，使得服务器本体接收到的电能更加稳定。

作为一种优选的实施例，储能滤波电路包括储能电容模块以及滤波电容；

储能电容模块的第一端分别与第一可控开关装置2的输出端、第二可控开关装置3的输出端、滤波电容的第一端以及服务器本体连接，储能电容模块的第二端与滤波电容的第二端共地。

具体的，储能电容以及滤波电容具有成本低、体积小以及寿命长等优点。

其中，储能电容模块可以包含多块并联在一起的大电容，以此来储存更多的电能。

当然，除了储能电容以及滤波电容外，储能滤波电路还可以为其他具体类型，本发明实施例在此不做限定。

作为一种优选的实施例，主备电切换控制电路还包括：

第一端分别与第一可控开关装置2的输出端以及第二可控开关装置3的输出端连接，第二端分别与储能电容模块的第一端以及滤波电容的第一端连接的电抗器，用于将流经自身的电能的电流值限制在预设值内。

具体的，电抗器可以防止PSU以及BBU输出瞬间较大的电流对服务器本体造成的破坏，其具有体积小、成本低以及寿命长等优点。

本发明还提供了一种服务器，包括如前述实施例中的主备电切换控制电路。

对于本发明实施例中的服务器的介绍请参照前述的主备电切换控制电路的实施例，本发明实施例在此不做限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等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，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种主备电切换控制电路，其特征在于，包括：

第一输入端与供电装置PSU的输出端连接，第二输入端与基准电源连接的比较器电路，用于在所述PSU的输出电压高于所述基准电源的电压时输出第一电平，在所述PSU的输出电压低于所述基准电源的电压时输出第二电平；

输入端与所述PSU的输出端连接，控制端与所述比较器电路的输出端连接，输出端与服务器本体连接的第一可控开关装置，用于在所述比较器电路输出第一电平时导通，在所述比较器电路输出第二电平时关断；

输入端与备用电池BBU的输出端连接，控制端与所述比较器电路的输出端连接，输出端与所述服务器本体连接的第二可控开关装置，用于在所述比较器电路输出第一电平时关断，在所述比较器电路输出第二电平时导通；

所述基准电源；

其中，所述第一电平以及所述第二电平的高低状态相反。

2.根据权利要求1所述的主备电切换控制电路，其特征在于，所述比较器电路包括：

第一端输入端与PSU的输出端连接，第二输入端与基准电源连接的比较器模块，用于在所述PSU的输出电压高于所述基准电源的电压时输出第一电平，在所述PSU的输出电压低于所述基准电源的电压时输出第二电平；

与所述比较器模块的输出端连接的电压倍增电路，用于将所述比较器电路的输出电平放大预设倍数后输出。

3.根据权利要求2所述的主备电切换控制电路，其特征在于，所述比较器模块包括：

输入端与PSU的输出端连接的第一分压电路；

输入端与基准电源连接的第二分压电路；

正向输入端与所述第一分压电路的输出端连接，反向输入端与所述第二分压电路的输出端连接的比较器，用于在经过分压后的所述PSU的输出电压高于经过分压后的所述基准电源的电压时输出高电平，在经过分压后的所述PSU的输出电压低于经过分压后的所述基准电源的电压时输出低电平。

4.根据权利要求2所述的主备电切换控制电路，其特征在于，所述电压倍增电路为定时器。

5.根据权利要求3所述的主备电切换控制电路，其特征在于，所述基准电源为所述BBU。

6.根据权利要求3所述的主备电切换控制电路，其特征在于，所述第一可控开关装置包括第一N型金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS以及第二NMOS；

所述第一NMOS的漏极与所述PSU的输出端连接，所述第一NMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第一NMOS的源极与第二NMOS的源极连接，所述第二NMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第二NMOS的漏极与所述服务器本体连接；

所述第二可控开关装置包括第一P型金属氧化物半导体场效应晶体管PMOS以及第二PMOS；

所述第一PMOS的漏极与所述BBU的输出端连接，所述第一PMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第一PMOS的源极与所述第二PMOS的源极连接，所述第二PMOS的栅极与所述电压倍增电路的输出端连接，所述第二PMOS的漏极与所述服务器本体连接。

7.根据权利要求1至6任一项所述的主备电切换控制电路，其特征在于，该主备电切换控制电路还包括：

输入端分别与所述第一可控开关装置的输出端以及所述第二可控开关装置的输出端连接，输出端与所述服务器本体连接的储能滤波电路，用于将流经所述第一可控开关装置或所述第二可控开关装置的电能进行存储并将存储的电能进行滤波后输送至所述服务器本体。

8.根据权利要求7所述的主备电切换控制电路，其特征在于，所述储能滤波电路包括储能电容模块以及滤波电容；

所述储能电容模块的第一端分别与所述第一可控开关装置的输出端、所述第二可控开关装置的输出端、滤波电容的第一端以及所述服务器本体连接，所述储能电容模块的第二端与所述滤波电容的第二端共地。

9.根据权利要求8所述的主备电切换控制电路，其特征在于，所述主备电切换控制电路还包括：

第一端分别与所述第一可控开关装置的输出端以及所述第二可控开关装置的输出端连接，第二端分别与所述储能电容模块的第一端以及所述滤波电容的第一端连接的电抗器，用于将流经自身的电能的电流值限制在预设值内。

10.一种服务器，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的主备电切换控制电路。

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