CN113708357A

CN113708357A - 一种服务器的上电短路保护电路及方法

Info

Publication number: CN113708357A
Application number: CN202111004705.7A
Authority: CN
Inventors: 戴明甫
Original assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Current assignee: Inspur Electronic Information Industry Co Ltd
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2021-11-26

Abstract

本申请公开了一种服务器的上电短路保护电路及方法，该电路包括：开关控制模块，服务器主板的电源接口通过开关控制模块中的开关与外接的UPS电源接通；阻抗采集模块，设于电源接口处，用于监测电源接口处的阻抗，并在阻抗小于预设阻值时向短路保护控制模块发送异常信号；电流采集模块，设于电源接口处，用于监测电源接口处的电流，并在电流大于预设电流值时向短路保护控制模块发送异常信号；短路保护控制模块，用于在接收到任一异常信号后，发送关断信号至开关控制模块以断开服务器主板与UPS电源的连接。本申请监测服务器主板电源接口的阻抗和电流，可及时发现上电短路故障，尽快切断电源，防止故障进一步恶化，提高了设备的运行安全性。

Description

一种服务器的上电短路保护电路及方法

技术领域

本申请涉及服务器技术领域，特别涉及一种服务器的上电短路保护电路及方法。

背景技术

服务器在开机上电瞬间，若发生短路问题，则会导致过流，严重时甚至会烧毁相关元器件，造成设备损坏。但是，当前现有技术并未对该问题进行有效防范。鉴于此，提供一种解决上述技术问题的方案，已经是本领域技术人员所亟需关注的。

发明内容

本申请的目的在于提供一种服务器的上电短路保护电路及方法，以便有效检测服务器的上电短路故障并及时处理，防止进一步加重设备损坏。

为解决上述技术问题，一方面，本申请公开了一种服务器的上电短路保护电路，包括：

开关控制模块，服务器主板的电源接口通过所述开关控制模块中的开关与外接的UPS电源接通；

阻抗采集模块，设于所述电源接口处，用于监测所述电源接口处的阻抗，并在所述阻抗小于预设阻值时向短路保护控制模块发送异常信号；

电流采集模块，设于所述电源接口处，用于监测所述电源接口处的电流，并在所述电流大于预设电流值时向所述短路保护控制模块发送异常信号；

所述短路保护控制模块，分别与所述阻抗采集模块和所述电流采集模块连接，用于在接收到任意一个异常信号后，发送关断信号至所述开关控制模块以断开所述服务器主板与所述UPS电源的连接。

可选地，所述开关控制模块还用于：

在接收到所述阻抗采集模块发送的正常信号和所述电流采集模块发送的正常信号后，控制开关闭合以使所述服务器主板与所述UPS电源连接。

可选地，还包括：

用于为所述阻抗采集模块和所述电流采集模块供电的电池模块，在所述开关控制模块控制开关闭合以使所述服务器主板与所述UPS电源连接之后，所述服务器主板在上电后切断所述电池模块的供电通路。

可选地，还包括：

报警模块，分别与所述阻抗采集模块和所述电流采集模块连接，用于在接收到任意一个异常信号后进行报警。

可选地，所述报警模块具体为蜂鸣报警电路。

可选地，还包括：

存储模块，用于存储所述短路保护控制模块发送关断指令的记录，以便所述服务器主板在上电读取后生成告警日志。

可选地，所述短路保护控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容、第三电容；

所述第一三极管的发射极、所述第一二极管的阴极均与电源连接；所述第一二极管的阳极通过所述第一电容接地，并通过所述第二电阻连接至所述第一三极管的基极；所述第一电阻连接在所述第一三极管的发射极与基极之间；

所述第二电容并联在所述第一三极管的发射极与集电极之间；所述第二三极管的发射极与所述第一三极管的发射极连接，所述第二三极管的基极与所述第一三极管的集电极连接；

所述第三电容并联在所述第二三极管的发射极与集电极之间；所述第三三极管的发射极与所述第二三极管的发射极连接，所述第三三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接，并通过所述第三电阻接地；所述第三三极管的集电极连接至所述第二二极管的阳极，并通过所述第五电阻接地；所述第四电阻的第一端连接至所述第一三极管的集电极，另一端连接至所述第二二极管的阳极；

所述第二二极管的阴极作为所述短路保护控制模块的输出端，并分别连接至所述第六电阻的第一端、所述第三二极管的阴极；所述第六电阻的第二端、所述第三二极管的阳极接地。

又一方面，本申请公开了一种服务器的上电短路保护方法，服务器主板的电源接口通过开关控制模块中的开关与外接的UPS电源接通，所述电源接口处设置有阻抗采集模块和电流采集模块；所述方法包括：

通过所述阻抗采集模块监测所述电源接口处的阻抗，并在所述阻抗小于预设阻值时生成异常信号；

通过所述电流采集模块监测所述电源接口处的电流，并在所述电流小于预设阻值时生成异常信号；

在接收到任意一个异常信号后，生成关断信号至所述开关控制模块以断开所述服务器主板与所述UPS电源的连接。

可选地，还包括：

可选地，所述阻抗采集模块和所述电流采集模块由电池模块供电；在所述生成关断信号至所述开关控制模块以断开所述服务器主板与所述UPS电源的连接之后，还包括：

所述服务器主板在上电后切断所述电池模块的供电通路。

可选地，还包括：

通过报警模块在接收到任意一个异常信号后进行报警。

本申请所提供的服务器的上电短路保护电路及方法所具有的有益效果是：本申请通过监测服务器主板电源接口的阻抗和电流，可及时发现服务器的上电短路故障，从而尽快切断电源，防止故障进一步恶化，提高了服务器设备的运行安全性。

附图说明

为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例公开的一种服务器的上电短路保护电路的结构框图；

图2为本申请实施例公开的一种短路保护控制模块的电路结构图；

图3为本申请实施例公开的一种报警模块的电路结构图；

图4为本申请实施例公开的一种电流采集模块的电路结构图；

图5为本申请实施例公开的又一种电流采集模块的电路结构图；

图6为本申请实施例公开的一种服务器的上电短路保护方法的流程图。

具体实施方式

本申请的核心在于提供一种服务器的上电短路保护电路及方法，以便有效检测服务器的上电短路故障并及时处理，防止进一步加重设备损坏。

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

服务器在开机上电瞬间，若发生短路问题，则会导致过流，严重时甚至会烧毁相关元器件，造成设备损坏。但是，当前现有技术并未对该问题进行有效防范。鉴于此，本申请提供了一种服务器的上电短路保护方案，可有效解决上述问题。

参见图1所示，本申请实施例公开了一种服务器的上电短路保护电路，主要包括：

开关控制模块101，服务器主板的电源接口通过所述开关控制模块101中的开关与外接的UPS电源接通；

阻抗采集模块102，设于所述电源接口处，用于监测所述电源接口处的阻抗，并在所述阻抗小于预设阻值时向短路保护控制模块104发送异常信号；

电流采集模块103，设于所述电源接口处，用于监测所述电源接口处的电流，并在所述电流大于预设电流值时向所述短路保护控制模块104发送异常信号；

所述短路保护控制模块104，分别与所述阻抗采集模块102和所述电流采集模块103连接，用于在接收到任意一个异常信号后，发送关断信号至所述开关控制模块101以断开所述服务器主板与所述UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)电源的连接。

本申请实施例所提供的服务器的上电短路保护电路，具体在服务器主板的电源接口处设置的阻抗采集模块102和电流采集模块103，分别用于监测电源接口的阻抗和电流。容易理解的是，当UPS上电后，若服务器主板的电源接口发生短路故障，则此时监测到的阻抗值将会低于预设阻值，接近于0Ω；并且，因短路产生过流现象会使得监测到的电流值高于预设电流值。由此，当发现电源接口的阻抗低于预设阻值、或者电流大于预设电流值，便可认为是电源接口发生了短路故障。

阻抗采集模块102和所述电流采集模块103在监测到阻抗或者电流不正常之后，均分别会向短路保护控制模块104发送异常信号。在接收到任意一个异常信号之后，短路保护控制模块104便会控制开关控制模块101断开开关，即，切断UPS对服务器主板的供电，有效及时地避免了故障问题进一步恶化。

可见，本申请所提供的服务器的上电短路保护电路，通过监测服务器主板电源接口的阻抗和电流，可及时发现服务器的上电短路故障，从而尽快切断电源，防止故障进一步恶化，提高了服务器设备的运行安全性。

作为一种具体实施例，本申请实施例所提供的服务器的上电短路保护电路在上述内容的基础上，所述开关控制模块101还用于：

在接收到所述阻抗采集模块102发送的正常信号和所述电流采集模块103发送的正常信号后，控制开关闭合以使所述服务器主板与所述UPS电源连接。

具体地，需要强调的是，只有当阻抗采集模块102和电流采集模块103均发送正常信号时，也就是说，电源接口的阻抗大于预设阻值、且电流小于预设电流值时，开关控制模块101才会控制开关闭合，允许UPS电源继续开机启动服务器。

作为一种具体实施例，本申请实施例所提供的服务器的上电短路保护电路在上述内容的基础上，还包括：

用于为所述阻抗采集模块102和所述电流采集模块103供电的电池模块，在所述开关控制模块101控制开关闭合以使所述服务器主板与所述UPS电源连接之后，所述服务器主板在上电后切断所述电池模块的供电通路。

具体地，为了节约能源，在判定不存在上电短路后，当服务器开机进入***时，可断开对阻抗采集模块102和信号采集模块两个模块的电源供应。

报警模块，分别与所述阻抗采集模块102和所述电流采集模块103连接，用于在接收到任意一个异常信号后进行报警。

具体地，利用报警模块可快速通知相关管理人员进行设备维修，解决服务器上电短路故障。

作为一种具体实施例，本申请实施例所提供的服务器的上电短路保护电路在上述内容的基础上，所述报警模块具体为蜂鸣报警电路。

当然，本领域技术人员可以设置其他报警通知形式，例如配合灯光闪烁等。

存储模块，用于存储所述短路保护控制模块104发送关断指令的记录，以便所述服务器主板在上电读取后生成告警日志。

具体地，存储模块记录下每次的故障相关信息，例如短路定位位置、时间等，以便后续维护人员通过查阅告警日志进行故障分析。

参见图2，图2为本申请实施例公开的一种短路保护控制模块104的电路结构图。

作为一种具体实施例，本申请实施例所提供的服务器的上电短路保护电路在上述内容的基础上，所述短路保护控制模块104包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3；

所述第一三极管Q1的发射极、所述第一二极管D1的阴极均与电源连接；所述第一二极管D1的阳极通过所述第一电容C1接地，并通过所述第二电阻R2连接至所述第一三极管Q1的基极；所述第一电阻R1连接在所述第一三极管Q1的发射极与基极之间；

所述第二电容C2并联在所述第一三极管Q1的发射极与集电极之间；所述第二三极管Q2的发射极与所述第一三极管Q1的发射极连接，所述第二三极管Q2的基极与所述第一三极管Q1的集电极连接；

所述第三电容C3并联在所述第二三极管Q2的发射极与集电极之间；所述第三三极管Q3的发射极与所述第二三极管Q2的发射极连接，所述第三三极管Q3的基极与所述第二三极管Q2的集电极连接，并通过所述第三电阻R3接地；所述第三三极管Q3的集电极连接至所述第二二极管D2的阳极，并通过所述第五电阻R5接地；所述第四电阻R4的第一端连接至所述第一三极管Q1的集电极，另一端连接至所述第二二极管D2的阳极；

所述第二二极管D2的阴极作为所述短路保护控制模块104的输出端，并分别连接至所述第六电阻R6的第一端、所述第三二极管D3的阴极；所述第六电阻R6的第二端、所述第三二极管D3的阳极接地。

具体地，C1、C2、C3是电容，不导电，作用是延迟导通其后接的三极管。由此，在上电后，Q1导通后Q2导通，再然后Q3导通向后供电。而当输出短路后，该短路保护控制模块104的输出将立即关闭，即此时输出为0，令电路中断。

Q3导通后，后接的负载得电，Q3的集电极电压达到13.3V左右，迫使Q2截至。在发生短路时，Q3集电极将被拉低，令Q2导通，形成自锁，又反过来迫使Q3截止，而Q3截止后其后的负载便没有电压输出，且此时即使去掉负载也不会有电压输出。本领域技术人员容易理解的是，如果需要在去掉负载后Q3能够恢复输出，则可以在Q3的C E结上并接一个电阻，具体可取1KΩ左右。

参见图3，图3为本申请实施例公开的一种报警模块的电路结构图。

其中，电阻R7的输入端可与单片机等控制芯片的引脚连接，R7是一个上拉电阻，用于增大引脚的电流驱动能力。R8电阻接在三极管Q4的基极和单片机的IO口之间，作用是防止该I0口的电压过大而烧毁芯片。R9电阻与发光二极管D4串联，用于保护发光二极管D4。三极管D4起到开关作用，其基极的高电平使三极管饱和导通，进而令与其发射极连接的蜂鸣器发出报警声音。而基极为低电平时则会使三极管Q4关闭，蜂鸣器停止发声。

参见图4，图4为本申请实施例公开的一种电流采集模块103的电路结构图。

具体的，本实施例提供的是一种基于集成运放OP07实现的放大电路。其中，根据该电路图，令R10＝R12·R11/(R12·+R11)，则该电路的放大倍数具体为：K＝1+R12/R11。因此，选择不同的阻值就可以选择不同的放大倍数。R12选用4KΩ，R11选用1KΩ，R10选用0.8KΩ时，放大倍数可以达到5倍，但是由于***的影响，放大倍数不能达到准确的倍数，并且这种放大处理不能同时满足对大小信号的处理，因此，可以在放大器的前端再加上一个电压比较电路把电压信号和基准电压进行比较，当电压大于1V时可无需放大处理。

参见图5，图5为本申请实施例公开的又一种电流采集模块103的电路结构图。

具体的，本实施例提供的是一种基于可编程放大器件PGA103实现的放大电路，其后还连接了基于集成电路LF398实现的采样/保持电路。本实施例中，考虑到要满足对大小信号的处理，采用可编程放大器件PGA103对电流信号进行放大，通过单片机对可编程器件PGA103的管脚1和管脚2进行控制，使放大倍数可以为×1(A0＝A1＝0)或者为×10(A0＝1，A1＝0)两种不同值，以便同时满足对大小信号的处理。

由于要对电压、电流信号同时进行测量，因此本申请采用的采集数据的保持电路，可具体基于保持器LF398对信号进行双路保持，用单片机P1.4口对保持器LF398控制。进行测量时，单片机先对电压信号进行转换，而此时电流信号被送到保持器进行保持，等待电压信号处理完毕。如此可以满足对电压、电流信号进行同时测量，并且减小了***带来的误差。

此外，阻抗采集模块102可具体基于AD5933这款高精度阻抗测量芯片来实现。AD5933内部集成了带有12位、采样率高达1MSPS的AD转换器的频率发生器。这个频率发生器可以产生特定的频率来激励外部电阻，电阻上得到的响应信号被ADC采样，并通过片上的DSP进行离散的傅立叶变换。

本申请可具体采用一个用单片机控制AD5933实现阻抗测量的最小***。单片机可具体选择ADI公司的ADμC848。单片机和AD5933通过串口实现通讯，单片机控制对AD5933的工作模式进行设置，并控制测量过程、读取测量结果，将相关数据通过串口传输到PC机。

参见图6所示，本申请实施例公开了一种服务器的上电短路保护方法，服务器主板的电源接口通过开关控制模块中的开关与外接的UPS电源接通，电源接口处设置有阻抗采集模块和电流采集模块；该方法主要包括：

S201：通过阻抗采集模块监测电源接口处的阻抗，并在阻抗小于预设阻值时生成异常信号。

S202：通过电流采集模块监测电源接口处的电流，并在电流小于预设阻值时生成异常信号。

S203：在接收到任意一个异常信号后，生成关断信号至开关控制模块以断开服务器主板与UPS电源的连接。

可见，本申请实施例所公开的服务器的上电短路保护方法，通过监测服务器主板电源接口的阻抗和电流，可及时发现服务器的上电短路故障，从而尽快切断电源，防止故障进一步恶化，提高了服务器设备的运行安全性。

关于上述服务器的上电短路保护方法的具体内容，可参考前述关于服务器的上电短路保护电路的详细介绍，这里就不再赘述。

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的服务器的上电短路保护方法在上述内容的基础上，还包括：

作为一种具体实施例，本申请实施例所公开的服务器的上电短路保护方法在上述内容的基础上，所述阻抗采集模块和所述电流采集模块由电池模块供电；在所述生成关断信号至所述开关控制模块以断开所述服务器主板与所述UPS电源的连接之后，还包括：

所述服务器主板在上电后切断所述电池模块的供电通路。

通过报警模块在接收到任意一个异常信号后进行报警。其中，该报警模块可具体为蜂鸣报警电路。

本申请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。对于实施例公开的设备而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需说明的是，在本申请文件中，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者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。此外，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要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请的保护范围内。

Claims

1.一种服务器的上电短路保护电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的上电短路保护电路，其特征在于，所述开关控制模块还用于：

3.根据权利要求2所述的上电短路保护电路，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求3所述的上电短路保护电路，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的上电短路保护电路，其特征在于，所述报警模块具体为蜂鸣报警电路。

6.根据权利要求5所述的上电短路保护电路，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1至6所述的上电短路保护电路，其特征在于，所述短路保护控制模块包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电容、第二电容、第三电容；

8.一种服务器的上电短路保护方法，其特征在于，服务器主板的电源接口通过开关控制模块中的开关与外接的UPS电源接通，所述电源接口处设置有阻抗采集模块和电流采集模块；所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的上电短路保护方法，其特征在于，还包括：

10.根据权利要求9所述的上电短路保护方法，其特征在于，所述阻抗采集模块和所述电流采集模块由电池模块供电；在所述生成关断信号至所述开关控制模块以断开所述服务器主板与所述UPS电源的连接之后，还包括：

所述服务器主板在上电后切断所述电池模块的供电通路。