本發明專利技術公開了一種通用型以太網控制的機架式智能電源模塊，包括以太網控制器、EEPROM、USB串口通用轉換芯片、CPU控制器、支路控制器、MOS電開關及高精度采樣電路相互連接組成，高精度采樣電路對電源電壓電流的采樣并傳遞至MCU嵌入式控制器與云端進行處理；通過對電源信息的集成處理，使電源設備可以直接由人員遠方控制，或連接互聯網端由云服務器的智能邏輯進行控制；支路中串聯有高精度采樣電路，可對每一個單獨的支路進行電量采集，有效判斷支路的功率狀況所述支路控制器設置有MOS電開關，通過高精度采樣電路各支路的電源電壓電流的采樣以及CPU控制器和支路控制器的比較判斷，實現硬件電路短路保護。實現硬件電路短路保護。實現硬件電路短路保護。
【技術實現步驟摘要】
一種通用型以太網控制的機架式智能電源模塊
[0001]本方面屬于電源設備領域，具體涉及了一種通用型以太網控制的機架式智能電源模塊，可對不同的設備進行供電集控和高精度能耗監測。
技術介紹
[0002]在當前的設備應用中，針對機架式電源這一特定作用的設備，其設備功能在于將工頻電轉化為小型直流設備可使用的低壓直流電，并根據具體需要進行配電和電氣保護等功能。隨著機架式設備的大量應用，電源僅止步與小型配電功能將會落后于當前的需求發展，針對電源改進的工作日益凸顯其必要性。
[0003]針對現有的機架式電源設備普遍具有以下的局限性：
[0004](1)針對需要精益化管理的應用場景中，尤其是再物聯網系統進行設備管理的場景中，現有電源無法進行網絡連接，人員無法通過后臺的方式獲取設備信息及進行設備控制，且設備安裝位置距離工作人員較遠，查看設備將耗費人力；
[0005](2)針對特定的供電電路中，需要對設備功率進行管理和控制，因此電源管理中應當具有一定精度的電壓電流采集裝置，獲取單獨支路的工作狀態，而目前的設備中，普遍不具備電壓電流監測系統，無法對單個設備的工作狀態進行控制和確認；
[0006](3)對電源設備的重要要求之一便是安全，現有電源設備中不具備支路單獨的保護與跳閘功能，對用電設備出現短路時不能跳開支路開關，甚至不進行動作導致電源燒毀，該項缺陷急需改善。
[0007]方面內容
[0008]針對上述不足，本方面要解決的技術問題在于：
[0009](1)針對無法進行網絡連入問題，本方面在電源設計中配套加入了支持互聯網連接的硬件設備，使用對應的網絡硬件進行布局，使該電源模塊可將采集的所有信息上送至中控端，同時支持人員進行遠程控制和遠程查詢；
[0010](2)針對電氣量采集問題，本方面使用了高精度電壓電流采樣電路的設計，使用普通器件也可以保證較高精度的電氣量采集，保證得到的電氣量準確可靠；
[0011](3)針對沒有對應的保護，該設備設計了專門的短路保護電路，且該電路只用于支路上，對于支路出現短路情況時，將只關閉支路，減小停電范圍。
[0012]本專利技術的技術方案為：
[0013]一種通用型以太網控制的機架式智能電源模塊，包括以太網控制器、CPU控制器、支路控制器、MOS電開關及高精度采樣電路相互連接組成，所述支路控制器通過使用MCU嵌入式控制器對支路的開關進行控制許可，完成對電源設備的通斷控制；同時，采用高精度采樣電路將滿足對電源電壓電流的采樣，將采樣信息傳遞至MCU嵌入式控制器與云端進行處理；通過對電源信息的集成處理，使電源設備可以直接由人員遠方控制，或連接互聯網端由云服務器的智能邏輯進行控制。
[0014]在實現硬件電路短路保護方面，本專利技術使用硬件電路的短路保護具有快速性和可
恢復性，相比傳統的保險式短路，硬件電路短路保護使用電子比較器對過載進行識別，并在過載發生時及時切斷電子開關；由于其切斷判據使用電路的變化率和大小，使其切斷的速率于切斷判據的精度遠小于熔斷器，在短路發生時的約幾個毫秒內便可直接切斷短路電流，從而保護所接元器件的電氣安全。同時，可恢復性指無需進行保險更換即可對元器件進行修復，在經濟與效率方面均有較好的表現。使用硬件電路的短路保護將不在需要用保險絲進行維修，同時可選擇遠程恢復電源控制，在現場應用中將降低巡維人員的巡維成本。
[0015]所述高精度采樣電路具有精密功率采樣功能，將使用工業級放大電路進行功率采樣設計，使得元器件的流通功率將被準確記錄，相比以往的電壓顯示型電源器件，可更好地記錄設備地使用狀況，為電功率優化提供有效的信息支持；同時，精密的功率采樣數據將為機架式智能電源模塊后臺中的部分功能提供管理數據(如后臺功率限制、軟保護、軟啟動、功率日志等)提供設備運行分析的準確信息。
[0016]本專利技術的其核心在于MCU，使用MCU對支路進行控制，支路上使用MOS電開關作為機械開關的替代，可有效進行電路的開斷，且通流能力遠大于機械開關。支路中串聯的放大電路為高精度采樣電路，可對每一個單獨的支路進行電量采集，有效判斷支路的功率狀況。上層硬件中，主要使用了以太網芯片、EEPROM和USB串口通用轉換芯片。以太網芯片負責解析以太網協議和發送至底層的數據包，用于實現遠程指令控制以及電源數據采集上報。EEPORM用于對設備運行的關鍵信息進行儲存，以及記錄各類日志，對設備進行糾錯和日后維護。USB芯片用作電源調試和第二信息上送口，可在以太網數據出現問題時進行輔助通信與調試。
[0017]軟件主要指本方面的驅動，驅動部分包含了如圖中的幾個部分。主要分為MCU內核啟動部分，時鐘與儲存初始化部分和內部應用部分(加解密算法、設備低功耗算法、電路保護判斷算法)。
[0018]針對電源側的主要驅動配置為ADC驅動部分和GPIO支路開關控制部分。ADC部分定義了使用的ADC及采樣功能，GPIO部分定義了電路開關控制的部分，直接對電路的開斷進行指令性的控制。
[0019]針對外側通信部分，主要分為對以太網芯片的SPI通信部分，以太網芯片內部的TCP/IP協議部分及MAC部分，和對串口芯片的Uart通信部分。通過對這幾個部分。每一個部分由多個功能塊組成，實現其所需的通信功能。
[0020]所述高精度采樣電路包括精密放大器及采用電路，使用兩級三枚精密放大器進行差分放大。對于小電壓信號失真度小于1％，輸出精準度極高。同時使用可調電阻對采集系數進行調整，滿足不同電壓使用的采集要求。
[0021]本方面的有益效果：
[0022]本專利技術將應用于各類機架、機柜內，為主要的直流設備提供直流電源，在供電穩定性方面具有更好的穩定性和可操作性，其優點在以下方面：
[0023](1)硬件電路短路保護
[0024]使用硬件電路的短路保護具有快速性和可恢復性。相比傳統的保險式短路，硬件電路短路保護使用電子比較器對過載進行識別，并在過載發生時及時切斷電子開關。由于其切斷判據使用電路的變化率和大小，使其切斷的速率于切斷判據的精度遠小于熔斷器，在短路發生時的約幾個毫秒內便可直接切斷短路電流，從而保護所接元器件的電氣安全。
[0025]同時，可恢復性指無需進行保險更換即可對元器件進行修復，在經濟與效率方面均有較好的表現。使用硬件電路的短路保護將不在需要用保險絲進行維修，同時可選擇遠程恢復電源控制，在現場應用中將降低巡維人員的巡維成本。
[0026](2)精密功率采樣
[0027]本專利技術將使用工業級放大電路進行功率采樣設計，使得元器件的流通功率將被準確記錄，相比以往的電壓顯示型電源器件，可更好地記錄設備地使用狀況，為電功率優化提供有效的信息支持。同時，精密的功率采樣數據將為機架式智能電源模塊后臺中的部分功能提供管理數據(如后臺功率限制、軟保護、軟啟動、功率日志等)提供設備運行分析的準確信息。
[0028](3)云端可控，通用協議
[0029]本專利技術將使用以太網進行后臺通信及調試。完全實現遠程的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種通用型以太網控制的機架式智能電源模塊，其特征在于，包括以太網控制器、EEPROM、USB串口通用轉換芯片、CPU控制器、支路控制器、MOS電開關及高精度采樣電路相互連接組成，所述支路控制器通過使用MCU嵌入式控制器對支路的開關進行控制許可，完成對電源設備的通斷控制；同時，采用高精度采樣電路將滿足對電源電壓電流的采樣，將采樣信息傳遞至MCU嵌入式控制器與云端進行處理；通過對電源信息的集成處理，使電源設備可以直接由人員遠方控制，或連接互聯網端由云服務器的智能邏輯進行控制；所述支路中串聯有高精度采樣電路，對每一個單獨的支路進行電量采集，有效判斷支路的功率狀況所述支路控制器設置有MOS電開關，通過高精度采樣電路各支路的電源電壓電流的采樣以及CPU控制器和支路控制器的比較判斷，實現硬件電路短路保護。2.根據權利要求1所述的通用型以太網控制的機架式智能電源模塊，其特征在于：所述高精度采樣電路具有精密功率采樣功能；精密功率采樣數據將為機架式智能電源模塊后臺中的部分功能提供管理數據并提供運行分析的準確信息。3.根據權利要求2所述的通用型以太網控制的機架式智能電源模塊，其特征在于：所述高精度采樣電路包括精密放大器及采用電路，使用兩級三枚精密放大器進行差分放大；對于小電壓信號失真度小于1％，輸出精準度極高；同時使用可調電阻對采集系數進行調整，滿足不同電壓使用的采集要求。4.根據權利要求2所述的通用型以太網控制的機架式智能電源模塊，其特征在于：所述后臺中的部分功能包括后臺功率限制、軟保護、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邵海飛，
申請(專利權)人：昆明能訊科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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