电源延时供电装置、网络主板及网络主机.pdf

本发明公开一种电源延时供电装置，用于为旁路控制器提供断电时的延时供电，包括第一隔离电路、主储能电容、电源监控模块、延时供电模块、切换电路以及连接在主板电源电路和主要负载之间的开关电路；其中：为主板电源电路供电的主电源通过所述第一隔离电路为主储能电容充电；电源监控模块用于监控主电源电压，控制延时供电模块的启闭和开关电路的通断；所述延时供电模块用于将主储能电容的电压转换为旁路控制器工作电压；所述切换电路用于在延时供电模块启动时将主板电源电路输出的旁路控制器工作电压切换为延时供电模块输出的旁路控制器工作电压。上述延时供电装置，能够在断电时为旁路控制器延时供电。

权利要求书一种电源延时供电装置，用于为旁路控制器提供断电时的延时供电，其特征在于，包括第一隔离电路、主储能电容、电源监控模块、延时供电模块、切换电路以及连接在主板电源电路和主要负载之间的开关电路；其中：
为主板电源电路供电的主电源通过所述第一隔离电路为主储能电容充电；
所述电源监控模块输入所述主电源电压并连接延时供电模块和开关电路，用于监控主电源电压，并在主电源电压下降预设压降时启动所述延时供电模块并断开开关电路；
所述延时供电模块连接主储能电容，用于将主储能电容的电压转换为旁路控制器工作电压；
所述切换电路与电源监控模块连接，受到电源监控模块输出信号的控制，所述切换电路还连接主板电源电路的旁路控制器工作电压输出端和延时供电模块的旁路控制器工作电压输出端，用于在延时供电模块启动时将主板电源电路输出的旁路控制器工作电压切换为延时供电模块输出的旁路控制器工作电压。
如权利要求1所述的电源延时供电装置，其特征在于，所述电源监控模块为电压比较器，所述电压比较器的两个输入端分别输入所述主电源电压和主储能电容的电压，所述比较器的输出端连接所述延时供电模块和开关电路，用于根据比较器的输出电压控制延时供电模块的启闭和开关电路的通断。
如权利要求1或2所述的电源延时供电装置，其特征在于，所述延时供电模块包括电源控制模块和电源驱动模块，所述电源控制模块和电源驱动模块均输入所述主储能电容的电压，所述电源驱动模块输出电压，所述电源控制模块连接所述电源监控模块的输出端，用于将所述输出电压调整为适合旁路控制器的工作电压。
如权利要求3所述的电源延时供电装置，其特征在于，还包括第二隔离电路和次储能电容，所述主储能电容的电压经过第二隔离电路后为次储能电容充电，所述电源驱动模块输入主储能电容的电压，所述电源控制模块输入次储能电容的电压。
如权利要求4所述的电源延时供电装置，其特征在于，所述主储能电容和次储能电容均为包括多个并联的储能电容的储能电容组。
如权利要求4所述的电源延时供电装置，其特征在于，所述第一隔离电路和第二隔离电路为肖特基二极管、三极管或者直流‑直流隔离电源。
如权利要求1所述的电源延时供电装置，其特征在于，所述切换电路包括MOS管，所述MOS管的栅极连接电源监控模块的输出端，所述MOS管的源极和漏极分别连接主板电源电路的旁路控制器的工作电压输出端和延时供电模块的旁路控制器的工作电压输出端。
一种网络主板，包括主板电源电路、主要负载和旁路控制器，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的电源延时供电装置。
一种网络主机，包括如权利要求8所述的网络主板。

说明书电源延时供电装置、网络主板及网络主机
【技术领域】
本发明涉及电源控制，尤其是涉及一种电源延时供电装置、网络主板及网络主机。
【背景技术】
在现代高智能网络旁路控制技术中，需要能够在外部电源断电情况下对网络旁路状态进行控制。由于外部电源断电具有不可预见性的特点，要实现这项功能就需要做到以下两点：
1、能快速检测到外部电源断电的信号，通知网络旁路控制器进行动作；
2、在外部电源异常断电后，主板上的电压仍能维持一段时间的稳定值给网络旁路装置执行相应的动作。
有些小型网络计算机采用直流单电源输入，输入电源一旦断开，主板所有电压值即开始下降，无法保证网络旁路装置的供电需求。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种为采用直流单电源输入的计算机提供断电保护的电源延时供电装置。
一种电源延时供电装置，用于为旁路控制器提供断电时的延时供电，包括第一隔离电路、主储能电容、电源监控模块、延时供电模块、切换电路以及连接在主板电源电路和主要负载之间的开关电路；其中：为主板电源电路供电的主电源通过所述第一隔离电路为主储能电容充电；所述电源监控模块输入所述主电源电压并连接延时供电模块和开关电路，用于监控主电源电压，并在主电源电压下降预设压降时启动所述延时供电模块并断开开关电路；所述延时供电模块连接主储能电容，用于将主储能电容的电压转换为旁路控制器工作电压；所述切换电路与电源监控模块连接，受到电源监控模块输出信号的控制，所述切换电路还连接主板电源电路的旁路控制器工作电压输出端和延时供电模块的旁路控制器工作电压输出端，用于在延时供电模块启动时将主板电源电路输出的旁路控制器工作电压切换为延时供电模块输出的旁路控制器工作电压。
优选地，所述电源监控模块为电压比较器，所述电压比较器的两个输入端分别输入所述主电源电压和主储能电容的电压，所述比较器的输出端连接所述延时供电模块和开关电路，用于根据比较器的输出电压控制延时供电模块的启闭和开关电路的通断。
优选地，所述延时供电模块包括电源控制模块和电源驱动模块，所述电源控制模块和电源驱动模块均输入所述主储能电容的电压，所述电源驱动模块输出电压，所述电源控制模块连接所述电源监控模块的输出端，用于将所述输出电压调整为适合旁路控制器的工作电压。
优选地，还包括第二隔离电路和次储能电容，所述主储能电容的电压经过第二隔离电路后为次储能电容充电，所述电源驱动模块输入主储能电容的电压，所述电源控制模块输入次储能电容的电压。
优选地，所述主储能电容和次储能电容均为包括多个并联的储能电容的储能电容组。
优选地，所述第一隔离电路和第二隔离电路为肖特基二极管、三极管或者直流‑直流隔离电源。
优选地，所述切换电路包括MOS管，所述MOS管的栅极连接电源监控模块的输出端，所述MOS管的源极和漏极分别连接主板电源电路的旁路控制器的工作电压输出端和延时供电模块的旁路控制器的工作电压输出端。
一种网络主板，包括主板电源电路、主要负载和旁路控制器，其特征在于，还包括如权利要求上述的电源延时供电装置。
一种网络主机，包括上述网络主板。
上述延时供电装置、网络主板及网络主机，通过监控主电源电压，得到控制延时供电模块启闭的信号，能够在断电时使延时供电模块为旁路控制器供电，从而旁路控制器的工作电压即使在主电源断电时也未间断，保证旁路控制器完成预设操作。
【附图说明】
图1为一实施例的电源延时供电装置模块图；
图2为一优选实施例中延时供电模块的电路原理图；
图3为一优选实施例中的隔离电路和储能电容的电路图；
图4为一优选实施例中切换电路的电路原理图。
【具体实施方式】
网络旁路功能在网络安全行业计算机中有着广泛的应用，随着HA(双机热备份)的应用，对网络旁路功能的需求越来越复杂，要求计算机能按照预设的参数在外部电源断电后进入网络旁路状态或网络断开状态。本实施例的电源延时供电装置即实现在断电时为旁路控制器提供延时供电的电源供给的功能，以完成预设的网络旁路或断开的操作。
如图1所示，为一实施例的电源延时供电装置模块图。该电源延时供电装置100包括第一隔离电路110、主储能电容120、电源监控模块130、延时供电模块140、开关电路150以及切换电路180。
12V直流主电源经第一隔离电路110后，为与第一隔离电路110连接的主储能电容120充电，使主储能电容120存储电能，作为延时供电的电能来源。
电源监控模块130输入所述主电源的12V直流电压并连接延时供电模块140和开关电路150。电源监控模块130用于监控主电源电压，并在主电源电压下降预设压降时，例如下降1V，启动延时供电模块140并断开开关电路150。
延时供电模块140用于将主储能电容120的电压转换成5V的旁路控制器工作电压输出到旁路控制器300，为旁路控制器300供电。
开关电路150是主板上自带的开关控制用电路，通过控制开关电路150可以控制主要负载220是否从主板电源电路210获取工作电压，具体工作过程属于现有技术，在此不赘述。
切换电路180与电源监控模块130连接，受到电源监控模块130输出信号的控制。切换电路180同时连接主板电源电路210的旁路控制器工作电压输出端和延时供电模块140的旁路控制器工作电压输出端。切换电路180用于在主电源正常工作时使主板电源电路210输出旁路控制器工作电压到旁路控制器300，在主电源断电时，即延时供电模块140启动时将主板电源电路210输出的旁路控制器工作电压切换为延时供电模块140输出的旁路控制器工作电压。
以下说明上述电路的工作原理：
当主电源持续供电时，主板处于正常工作状态，主板电源电路210为主要负载220供电的同时输出5V的旁路控制器300的工作电压。
当主电源断电时，主电源的电压迅速下降。电源监控模块130在检测到主电源电压下降预设的压降时，输出控制信号启动延时供电模块140并断开开关电路150。此时，主电源电压由于主要负载220被切断与主板电源电路210的联系，电压下降的速度减缓，并且因为主板电源电路210内部电容的储能，主板电源电路210仍然能够输出5V的电压供给旁路控制器300。
与此同时，延时供电模块140启动，将主储能电容120的电压转换为旁路控制器的工作电压(5V)。切换电路180可顺利将主板电源电路210输出的电压切换为延时供电模块140输出的电压。
至此，旁路控制器300在断电时仍然获得了不间断的电源供给，以完成预设操作。
在一个优选的实施例中，电源监控模块130采用电压比较器，电压比较器的两个输入端分别输入主电源的12V直流电压和主储能电容120的电压，可对两个电压进行比较。电压比较器的输出端连接延时供电模块140和开关电路150，用于根据电压比较器的输出电压控制延时供电模块140的启闭和开关电路150的通断。
12V直流主电源通过第一隔离电路110后电压有所下降，因此主电源电压和主储能电容120的电压之间有一定的差值，这个差值与第一隔离电路110直接相关，并且与其他的电路无关。
当主电源持续供电时，主板处于正常工作状态，此时输入到电压比较器的两路用于比较的电压，即主电源电压和主储能电容120的电压之间保持上述的差值，因而电压比较器130的输出恒定(高电位或低电位)。此恒定的输出使延时供电模块140关闭，开关电路150导通，则主要负载220可由主板电源电路210提供工作电源，同时旁路控制器300由主板电源电路210提供5V的工作电源。
当主电源断电时，输入到电压比较器的主电源电压迅速下降，而主储能电容120上电压则下降缓慢，一段时间后，即主电源电压低于主储能电容120上的电压时，电压比较器输出另一恒定值(相适应地为低电位或高电位)。此恒定值使延时供电模块140开启，开关电路150断开，则主要负载220迅速与主板电源电路210断开，减缓了主板电源电路210中的电容上的电能消耗，主电源电压的下降减缓；另一方面延时供电模块140启动并输出5V电压，切换电路180切换到延时供电模块140输出的电压。
在一个优选的实施例中，结合图2，延时供电模块140包括电源控制模块142和电源驱动模块144。其中电源驱动模块144输出旁路控制器300的工作电压，电源控制模块142连接电源监控模块130的输出端，用于根据电源监控模块130的输出使电源驱动模块144输出旁路控制器300的工作电压。电源控制模块142和电源驱动模块144均输入主储能电容120的电压，由主储能电容120提供工作电压。
具体地，延时供电模块140的电路原理图如图2所示，电源控制模块142包括运算放大器及其外围器件，电源驱动模块144包括MOS管及其外围器件。运算放大器的工作电压VCC12LONG和MOS管的工作电压VCC12BYPASS可均由主储能电容120提供。运算放大器的一个输入端输入基准电压，另一输入端采样MOS管漏极输出的电压，进行比较后输出到MOS管的栅极控制MOS管的工作状态，从而使MOS管输出的电压VCC5BYPASS始终维持在5V左右，作为旁路控制器300的工作电压。
如图2所示，上述运算放大器的基准电压由基准电压模块146提供。其中PWR_LOSS信号是电源监控模块130的输出，在主电源持续供电时，PWR_LOSS信号使基准电压模块146中的MOS管导通，此时电源控制模块142的运算放大器输入的基准电压接地，则电源驱动模块144不输出电压；在主电源断电时，PWR_LOSS信号使基准电压模块146中的MOS管断开，此时由基准电压器件(例如TL431)及其外围器件为运算放大器提供5V的基准电压，从而电源驱动模块144可输出较为稳定的5V电压供旁路控制器300工作。
上述的电源控制模块142还可以采用集成LDO芯片的电源来代替。
进一步地，参考图1，上述延时供电装置还包括第二隔离电路160和次储能电容170，主储能电容120的电压经过第二隔离电路160后为次储能电容170充电。此时，可使电源控制模块142连接次储能电容170，电源驱动模块144连接主储能电容120。
仅采用主储能电容120供电时，会造成主储能电容120的负载较重，主储能电容120的电压要比较高(例如9V)才能维持电源控制模块142和电源驱动模块144同时工作，低于这个电压后电源控制模块142不能工作，这样主储能电容120储存的电能就不能很好地利用。相对应地，如果维持输出到旁路控制器300的电压时间一定，则主储能电容120初始需要储存更多电能。
当使用次储能电容170为电源控制模块142供电时，主储能电容120电压可以下降到接近5V，电源控制模块142仍能获得足够的电压，使电源驱动模块144维持输出的稳定，因此可以最大效率地利用主储能电容120储存的电能。
如图3所示，在优选的实施例中，第一隔离电路110和第二隔离电路160均采用肖特基二极管，以VCC12DC表示主电源输入电压，VCC12BYPASS表示主储能电容120的电压，VCC12LONG表示次储能电容170的电压，则VCC12DC从第一隔离电路110的肖特基二极管的阳极输入，VCC12BYPASS从第二隔离电路160的肖特基二极管的阳极输入。第一隔离电路110和第二隔离电路160均可防止电压反向传输。为增加储存电能的量，主储能电容120和次储能电容160均可为包括多个并联的储能电容的储能电容组。在其他实施例中，第一隔离电路110和第二隔离电路160还可以为三极管或者直流‑直流隔离电源等类似的起隔离作用的器件或电路。
如图4所示，在优选实施例中，切换电路180为MOS管，该MOS管的栅极输入PWR_LOSS信号，即电源监控模块130的输出，MOS管的源极和漏极分别输入主板电源电路210的5V输出端电压VCC5SB和延时供电模块140输出5V的旁路控制器工作电压VCC5BYPASS。
上述的电源延时供电装置，能够在断电时为旁路控制器延时供电，使旁路控制器能够顺利完成预设操作。
进一步地，上述的电源延时供电装置可应用于网络主板，该网络主板包括主板电源控制电路、主要负载以及旁路控制器。在电源延时供电装置的作用下，该网络主板可以提供旁路控制器的延时供电，使旁路控制器能够顺利完成预设操作。
进一步地，上述网络主板可应用于网络主机。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。