CN112068687B - 一种服务器对外供电符合受限制电源的*** - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种服务器对外供电符合受限制电源的***，包括侦测电流模块和稳流输出模块；侦测电流模块用于将第一电流侦测电阻侦测到的第一输出电流与预设的电流阈值通过比较器进行比较，当第一输出电流大于预设的电流阈值时，通过CPLD第一过流保护引脚的电平输出启动过流保护芯片；这样，对外输出线路切换到过流保护芯片以及后端对应的电源输出部分。稳流输出模块用于采用过流保护芯片提供恒定电流输出，并在电流稳定输出时，采用第二电流侦测电阻实时侦测第二输出电流，当第二输出电流小于预设的电流阈值时，通过CPLD使能信号控制过流保护芯片的断开。本发明通过侦测电流和稳定电流输出，能够保证对外供电的受限制电源可以持续供电。
Description
技术领域
本发明属于服务器电源技术领域，特别涉及一种服务器对外供电符合受限制电源的***。
背景技术
设备的防火性能在一定程度上取决于供电电源。无论在正常工作条件下还是在单一故障条件下，如果电源的输出功率和输出电流受限，则设备的防火性能在一定程度上受到保障。因此，GB4943.1-2011《信息技术设备安全第1部分：通用要求》第4.7.2.1条规定：设备二次电路中由超过2.5条(受限制电源)规定限值电源供电的零部件要求防火防护外壳。受限制电源是决定由其供电的设备外壳阻燃等级的重要参考因素。信息技术设备在进行安规设计时，需要符合安全标准GB4943的要求。从着火方面考虑，在设备的内部和外测，应通过采用适当的材料和元器件以及适当的结构来减小引燃危险和火焰蔓延。例如，设计能够限制元器件温度或限制功率输出的电路来减小引燃危险。采用阻燃材料或足够的空间减小火焰蔓延，必要时使用防火防护外壳。GB4943标准中规定受限制电源内的元器件、由限制电源供电但未安装在V-1级材料上的二次电路上的元器件、由非受限制电源供电的二次电路上的元器件等部件具有着火危险，需要防火防护外壳；而由受限制电源供电的二次电路中的连接器和上的安装在V-1级材料上的元器件等，部件则不需要防火防护外壳。但是，对于可以连接附加设备或附件(如扫描仪、鼠标、键盘等)的设备，在无法事先确认这些外设的外壳是否符合防火要求的情况下，依据标准GB4943，连接这些外设的数据接口应当由受限制电源供电。受限制电源的判定指标主要有空载输出电压Uoc、最大输出电流Isc、最大输出伏安S、输出时间等。最大输出伏安理论值Smax可由Smax＝Uoc*Isc公式换算得到。Uoc：断开所有的负载电路，所测得的输出电压。Isc：带上任意的非容性负载(包括短路)测得的最大输出电流。S(VA):带上任意的非容性负载测得的最大输出电流。如果通过电子电路或正温度系数装置来进行保护，则在施加负载后5s测试量Isc和S。对其他情况，在60s后测量。
现有技术中，GB4943.1-2011《信息技术设备安全第1部分：通用要求》中规定，当受限制电源接口在断开所有的负载电路，所测得的输出电压小于30V时，接口带上任意的非容性负载(包括短路)测得的最大输出电流不应超过8A。目前受限制电源的主流设计是采用PTC保险丝，当流通PTC保险丝的电流超过限定值8A时，PTC保险丝熔断。
现有技术单纯依靠PTC保险丝，只能起到限流的作用。法规的要求来源于实际应用场景的总结归纳。服务器对外供电接口要保证满足LPS的要求时，就要规定电流超过规定值8A时，PTC保险丝必须立即动作，切断对外输出的电源供应。与此同时，如果外部连接的设备正在读取重要的数据，有可能造成数据不可恢复性的丢失，将造成致命性的后果。对于可靠性能为重要考核指标的服务器来说，是不允许的。与此同时，对外接口无法保证电压波动的报警或电压异常的保护作用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种服务器对外供电符合受限制电源的***，通过侦测电流和稳定电流输出，能够保证对外供电的受限制电源可以持续供电。避免因大电流造成电源切断，从而导致数据丢失的严重后果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种服务器对外供电符合受限制电源的***，包括侦测电流模块和稳流输出模块；
所述侦测电流模块用于将第一电流侦测电阻侦测到的第一输出电流与预设的电流阈值通过比较器进行比较，当第一输出电流大于预设的电流阈值时，通过CPLD第一过流保护引脚的电平输出启动过流保护芯片；
所述稳流输出模块用于采用所述过流保护芯片提供恒定电流输出，并在电流稳定输出时，采用第二电流侦测电阻实时侦测第二输出电流，当所述第二输出电流小于预设的电流阈值时，通过CPLD使能信号控制所述过流保护芯片的断开。
进一步的，所述预设的电阻阈值为8A。
进一步的，电源模块分别为侦测电流模块和稳流输出模块供电。
进一步的，所述侦测电流模块的电路图为：电源模块VCC_IN输入端一路连接至第一比较器的负极输入端，另外一路经过侦测电阻R2连接至第一比较器的正极输入端，所述侦测电阻R2还连接至第一N型MOS管的漏极、所述第一N型MOS管的源极为受限电源输出VCC_OUT、所述第一N型MOS管的栅极连接CPLD_EN_VCC引脚；所述第一比较器的输出端连接至第一N型MOS管的栅极；所述第一N型MOS管的源极接地；所述第一N型MOS管的漏极连接至第一过流保护引脚CPLD_OCP1；所述第一比较器的电源输入端一路通过电阻R1连接至VCC_5V、另外一路通过电阻R3连接第一N型MOS管的漏极；所述第一比较器还与地相连。
进一步的，所述稳流输出模块的电路图为：电源模块VCC_IN输入端连接至过流保护芯片的IN引脚；所述过流保护芯片的使能引脚连接至CPLD_EN、GND引脚接地；所述过流保护芯片的输出引脚一路连接至第二比较器的负极输入端、另外一路通过侦测电阻R10连接至第二比较器的正极输入端；所述侦测电阻R10还连接至受限电源输出VCC_OUT；所述第二比较器的输出端连接至第二N型MOS管的栅极；所述第二N型MOS管的源极接地；所述第二N型MOS管的漏极连接至第二过流保护引脚CPLD_OCP2；所述第二比较器的电源输入端一路通过电阻R11连接至VCC_5V、另外一路通过电阻R12连接第二N型MOS管的漏极；所述第二比较器还与地相连。
进一步的，所述侦测电流模块的工作过程为：
CPLD的CPLD_EN_VCC引脚输出高电平信号，第一N型MOS管导通。当侦测电阻R2侦测到输出电路的电流小于8A时，第一比较器输出低电平，同时第一过流保护引脚CPLD_OCP1为高电平；
当侦测电阻R2侦测到输出电路的电流大于8A时，第一比较器输出高电平，同时第一过流保护引脚CPLD_OCP1为低电平，进行延时判断，在延时预设时间后，CPLD再次侦测到第一过流保护引脚CPLD_OCP1为低电平，将CPLD_EN信号输出高电平，启动过流保护芯片；CPLD_EN_VCC输出为低电平，第一N型MOS管断开。
进一步的，所述稳流输出模块的工作过程为：
当输出电流达到8A时，过流保护芯片提供恒定电流输出，侦测电阻R10实时侦测电路电流，当侦测电阻R10侦测到电路电流小于8A时，第二N型MOS管断开，第二过流保护引脚CPLD_OCP2输出高电平；
当CPLD侦测到第二过流保护引脚CPLD_OCP2输高电平时，进行延时判断，在延时预设时间后，CPLD再次侦测到第二过流保护引脚CPLD_OCP2为高电平，将CPLD_EN信号输出低电平，过流保护芯片停止工作，同时CPLD_EN_VCC输出为高电平，第一N型MOS管导通。
进一步的，所述延时预设时间为5ms。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提出了一种服务器对外供电符合受限制电源的***，包括侦测电流模块和稳流输出模块；侦测电流模块用于将第一电流侦测电阻侦测到的第一输出电流与预设的电流阈值通过比较器进行比较，当第一输出电流大于预设的电流阈值时，通过CPLD第一过流保护引脚的电平输出启动过流保护芯片；这样，对外输出线路切换到过流保护芯片以及后端对应的电源输出部分。稳流输出模块用于采用过流保护芯片提供恒定电流输出，并在电流稳定输出时，采用第二电流侦测电阻实时侦测第二输出电流，当第二输出电流小于预设的电流阈值时，通过CPLD使能信号控制过流保护芯片的断开。同时，CPLD_EN_VCC输出为高电平，第一N型MOS管导通，电路切换到正常输出部分。本发明通过侦测电流和稳定电流输出，能够保证对外供电的受限制电源可以持续供电。避免因大电流造成电源切断，从而导致数据丢失的严重后果。可以持续提供符合法规GB4943要求的受限制电源的最大8A电流限流要求。两组对外输出电流的部分切换，实现不同电流要求下的功能实现。
附图说明
如图1为本发明实施例1一种服务器对外供电符合受限制电源的***电路图；
如图2为本发明实施例1一种服务器对外供电符合受限制电源的***工作流程图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例1提出了一种服务器对外供电符合受限制电源的***，包括侦测电流模块和稳流输出模块；侦测电流模块用于将第一电流侦测电阻侦测到的第一输出电流与预设的电流阈值通过比较器进行比较，当第一输出电流大于预设的电流阈值时，通过CPLD第一过流保护引脚的电平输出启动过流保护芯片；这样，对外输出线路切换到过流保护芯片以及后端对应的电源输出部分。稳流输出模块用于采用过流保护芯片提供恒定电流输出，并在电流稳定输出时，采用第二电流侦测电阻实时侦测第二输出电流，当第二输出电流小于预设的电流阈值时，通过CPLD使能信号控制过流保护芯片的断开。同时，CPLD_EN_VCC输出为高电平，第一N型MOS管导通，电路切换到正常输出部分。
电流侦测模块的功能实现为实时侦测电流的大小。当电流超过或达到8A时，反馈过电流信号给CPLD。CPLD针对于过流信号进行判断，5ms后继续读取CPLD_OCP信号。若此信号依然显示为过流，则将启动过流保护芯片。
稳流输出模块对外提供持续恒定8A的电流的稳流部分。此部分能够在CPLD的使能之后，起到恒流的作用。
如图1给出了本发明实施例1一种服务器对外供电符合受限制电源的***电路图；VCC_IN为对外供电的电源提供部分，VCC_OUT为外部电源的输出部分，即受限制电源的输出部分。在电源提供部分至输出部分电路正常的情况下，电源模块分别为侦测电流模块和稳流输出模块供电。
侦测电流模块的电路图为：电源模块VCC_IN输入端一路连接至第一比较器的负极输入端，另外一路经过侦测电阻R2连接至第一比较器的正极输入端，侦测电阻R2还连接至第一N型MOS管的漏极、第一N型MOS管的源极为受限电源输出VCC_OUT、第一N型MOS管的栅极连接CPLD_EN_VCC引脚；第一比较器的输出端连接至第一N型MOS管的栅极；第一N型MOS管的源极接地；第一N型MOS管的漏极连接至第一过流保护引脚CPLD_OCP1；第一比较器的电源输入端一路通过电阻R1连接至VCC_5V、另外一路通过电阻R3连接第一N型MOS管的漏极；第一比较器还与地相连。
稳流输出模块的电路图为：电源模块VCC_IN输入端连接至过流保护芯片的IN引脚；过流保护芯片的使能引脚连接至CPLD_EN、GND引脚接地；过流保护芯片的输出引脚一路连接至第二比较器的负极输入端、另外一路通过侦测电阻R10连接至第二比较器的正极输入端；侦测电阻R10还连接至受限电源输出VCC_OUT；第二比较器的输出端连接至第二N型MOS管的栅极；第二N型MOS管的源极接地；第二N型MOS管的漏极连接至第二过流保护引脚CPLD_OCP2；第二比较器的电源输入端一路通过电阻R11连接至VCC_5V、另外一路通过电阻R12连接第二N型MOS管的漏极；第二比较器还与地相连。
侦测电流模块的工作过程为：CPLD的CPLD_EN_VCC引脚输出高电平信号，第一N型MOS管导通。当侦测电阻R2侦测到输出电路的电流小于8A时，第一比较器输出低电平，同时第一过流保护引脚CPLD_OCP1为高电平；当侦测电阻R2侦测到输出电路的电流大于8A时，第一比较器输出高电平，同时第一过流保护引脚CPLD_OCP1为低电平，进行延时判断，在延时预设时间后，CPLD再次侦测到第一过流保护引脚CPLD_OCP1为低电平，将CPLD_EN信号输出高电平，启动过流保护芯片；CPLD_EN_VCC输出为低电平，第一N型MOS管断开。这样对外输出线路切换到过流保护芯片以及后端对应的电源输出部分。
稳流输出模块的工作过程为：当输出电流达到8A时，过流保护芯片提供恒定电流输出，侦测电阻R10实时侦测电路电流，当侦测电阻R10侦测到电路电流小于8A时，第二N型MOS管断开，第二过流保护引脚CPLD_OCP2输出高电平；当CPLD侦测到第二过流保护引脚CPLD_OCP2输高电平时，进行延时判断，在延时预设时间后，CPLD再次侦测到第二过流保护引脚CPLD_OCP2为高电平，将CPLD_EN信号输出低电平，过流保护芯片停止工作，同时CPLD_EN_VCC输出为高电平，第一N型MOS管导通，电路切换到正常输出部分。
在本发明中预设的延时时间为5ms。本发明保护的时间不局限于实施例1所列出的时间。
如图2为本发明实施例1一种服务器对外供电符合受限制电源的***工作流程图。
在步骤S201中，电流侦测中，CPLD判断第一过流保护引脚CPLD_OCP1是否为低电平，如果为低电平，则执行步骤S203，否则执行步骤S202。
在步骤S202中，CPLD_EN_VCC持续输出高电平，第一N型MOS管导通。
在步骤S203中，延时5ms后，判断CPLD_OCP1是否为低电平，如果为低电平，则执行步骤S204，否则返回步骤S201。
在步骤S204中，CPLD_EN使能信号输出高电平，过流保护芯片开始工作，将后端输出的电流稳定在8A，同时CPLD_EN_VCC输出低电平，第一N型MOS管关闭。
在步骤S205中，判断第二过流保护引脚CPLD_OCP2是否为低电平，如果为低电平，至返回步骤S204，否则执行步骤S206。
在步骤S206中，延时5ms后，判断CPLD_OCP2是否为低电平，如果为低电平，则返回步骤S204，否则执行步骤S207。
在步骤S207中，CPLD_EN_VCC输出高电平，第一N型MOS管导通，CPLD_EN输出低电平，过流保护芯片暂时工作。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.一种服务器对外供电符合受限制电源的***，其特征在于，包括侦测电流模块和稳流输出模块；
所述侦测电流模块用于将第一电流侦测电阻侦测到的第一输出电流与预设的电流阈值通过比较器进行比较，当第一输出电流大于预设的电流阈值时，通过CPLD第一过流保护引脚的电平输出启动过流保护芯片；
所述侦测电流模块的电路为：电源模块VCC_IN输入端一路连接至第一比较器的负极输入端，另外一路经过侦测电阻R2连接至第一比较器的正极输入端，所述侦测电阻R2还连接至第一N型MOS管的漏极，所述第一N型MOS管的源极为受限电源输出VCC_OUT，所述第一N型MOS管的栅极连接CPLD_EN_VCC引脚；所述第一比较器的输出端连接至第一N型MOS管的栅极；所述第一N型MOS管的源极接地；所述第一N型MOS管的漏极连接至第一过流保护引脚CPLD_OCP1；所述第一比较器的电源输入端一路通过电阻R1连接至VCC_5V、另外一路通过电阻R3连接第一N型MOS管的漏极；所述第一比较器还与地相连；
所述稳流输出模块用于采用所述过流保护芯片提供恒定电流输出，并在电流稳定输出时，采用第二电流侦测电阻实时侦测第二输出电流，当所述第二输出电流小于预设的电流阈值时，通过CPLD使能信号控制所述过流保护芯片的断开；
所述稳流输出模块的电路为：电源模块VCC_IN输入端连接至过流保护芯片的IN引脚；所述过流保护芯片的使能引脚连接至CPLD_EN、GND引脚接地；所述过流保护芯片的输出引脚一路连接至第二比较器的负极输入端、另外一路通过侦测电阻R10连接至第二比较器的正极输入端；所述侦测电阻R10还连接至受限电源输出VCC_OUT；所述第二比较器的输出端连接至第二N型MOS管的栅极；所述第二N型MOS管的源极接地；所述第二N型MOS管的漏极连接至第二过流保护引脚CPLD_OCP2；所述第二比较器的电源输入端一路通过电阻R11连接至VCC_5V、另外一路通过电阻R12连接第二N型MOS管的漏极；所述第二比较器还与地相连。
2.根据权利要求1所述的一种服务器对外供电符合受限制电源的***，其特征在于，所述预设的电阻阈值为8A。
3.根据权利要求1所述的一种服务器对外供电符合受限制电源的***，其特征在于，电源模块分别为侦测电流模块和稳流输出模块供电。
4.根据权利要求1所述的一种服务器对外供电符合受限制电源的***，其特征在于，所述侦测电流模块的工作过程为：
CPLD的CPLD_EN_VCC引脚输出高电平信号，第一N型MOS管导通，当侦测电阻R2侦测到输出电路的电流小于8A时，第一比较器输出低电平，同时第一过流保护引脚CPLD_OCP1为高电平；
当侦测电阻R2侦测到输出电路的电流大于8A时，第一比较器输出高电平，同时第一过流保护引脚CPLD_OCP1为低电平，进行延时判断，在延时预设时间后，CPLD再次侦测到第一过流保护引脚CPLD_OCP1为低电平，将CPLD_EN信号输出高电平，启动过流保护芯片；CPLD_EN_VCC输出为低电平，第一N型MOS管断开。
5.根据权利要求1所述的一种服务器对外供电符合受限制电源的***，其特征在于，所述稳流输出模块的工作过程为：
当输出电流达到8A时，过流保护芯片提供恒定电流输出，侦测电阻R10实时侦测电路电流，当侦测电阻R10侦测到电路电流小于8A时，第二N型MOS管断开，第二过流保护引脚CPLD_OCP2输出高电平；
当CPLD侦测到第二过流保护引脚CPLD_OCP2输高电平时，进行延时判断，在延时预设时间后，CPLD再次侦测到第二过流保护引脚CPLD_OCP2为高电平，将CPLD_EN信号输出低电平，过流保护芯片停止工作，同时CPLD_EN_VCC输出为高电平，第一N型MOS管导通。
6.根据权利要求4或5所述的一种服务器对外供电符合受限制电源的***，其特征在于，所述延时预设时间为5ms。
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- 2020-08-21 CN CN202010853592.7A patent/CN112068687B/zh active Active
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