具有掉电检测和掉电保持功能的VPX电源板的制作方法

具有掉电检测和掉电保持功能的vpx电源板
技术领域
1.本实用新型涉及vpx电源，尤其涉及一种具有掉电检测和掉电保持功能的vpx电源板。


背景技术：

2.vpx机箱配置有独立的vpx电源板，其通过vpx连接器向其他板卡供电，在正常的情况下，vpx机箱断电时先关闭操作系统，再关闭输入电源。这样的方式虽然对系统有很好的保护作用，但是不能应对突然断电的工况，突然断电的情况下，系统来不及做出反应，导致当前中断程序未处理就关机，从而容易造成多次突然断电后数据的丢失。
3.很多vpx机箱需要使用ac电源，因为ac电源比较容易获得，而ac电源又比较容易突然断电，比如系统中其他的设备短路造成的断电等，但是现有的vpx电源板卡并不具备掉电检测和掉电保护的功能，很容易对系统的存储造成损害。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种具有掉电检测和掉电保持功能的vpx电源板，能够应对突然掉电的情况，防止断电后数据丢失。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
6.一种具有掉电检测和掉电保持功能的vpx电源板，包括依次连接的交直流转换单元、储能单元、降压单元和vpx连接器，还包括处理器单元，所述交直流转换单元的信号输出端和处理器单元的采集端连接，所述处理器单元的输出端通过vpx连接器和外部的主板连接，使得掉电时储能单元输出的电压经过降压单元降压后，通过vpx连接器向外部的其他板卡供电，且处理器单元通过vpx连接器向外部的主板发出检测信号。
7.进一步的，所述交直流转换单元包括整流器，所述整流器的火线端、零线端分别和外部交流电源的火线和零线连接，所述整流器的接地端接地，所述整流器的正电压输出端、负电压输出端分别通过储能单元和降压单元的正电压输入端、负电压输入端连接。
8.进一步的，所述整流器采用farm1t21芯片，所述储能单元包括第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容两端和farm1t21芯片的正极引脚以及strap引脚连接，所述第二储能电容两端和farm1t21芯片的负极引脚以及strap引脚连接，使得掉电时第一储能电容和第二储能电容串联供电。
9.进一步的，所述第一储能电容和第二储能电容采用680uf电容。
10.进一步的，所述降压单元的输出端还设有滤波电路，以对降压单元输出的电压进行滤波。
11.进一步的，所述交直流转换单元和处理器单元之间还设有隔离单元，所述交直流转换单元的信号输出端通过隔离单元和处理器单元的采集端连接，以保持信号单向传输。
12.进一步的，所述隔离单元包括光耦合器，所述交直流转换单元的信号输出端通过
光耦合器和处理器单元的采集端连接。
13.进一步的，所述降压单元采用dcm4623td2k13e0t00芯片，以输出12v直流电压。
14.进一步的，所述处理器单元采用stm32单片机，所述stm32单片机的串口接口或者io接口通过外部的vpx连接器和主板连接。
15.进一步的，还包括尺寸为3u的壳体，所述交直流转换单元、储能单元、降压单元、vpx连接器和处理器单元分别设置于壳体中。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
17.本实用新型为vpx电源板配置了储能单元和处理器单元，并且储能单元设置于交直流转换单元和降压单元之间，在正常供电时，储能单元通过交直流转换单元所输出的直流电压进行供电，在断电时，储能单元释放电压以继续维持一段时间的供电，同时处理器单元的采集端和交直流转换单元的信号输出端连接，同时输出端通过vpx连接器和外部的主板连接，在断电时，能够发出检测信号，便于外部的主板及时接受信号并及时处理中断程序。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例的结构框图。
19.图2为本实用新型实施例中farm1t21芯片的上电时序图。
20.图3为本实用新型实施例中farm1t21芯片的掉电时序图。
21.图4为本实用新型实施例中farm1t21芯片的掉电告警时间和系统功率的关系图。
22.图例说明：1-交直流转换单元、2-储能单元、3-降压单元、4-处理器单元、5-隔离单元。
具体实施方式
23.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
24.本实施例提出一种具有掉电检测和掉电保持功能的vpx电源板，包括设置于尺寸为3u的壳体内，且依次连接的交直流转换单元1、储能单元2、降压单元3和vpx连接器，壳体内还设有处理器单元4，采用3u的壳体，使得本实施例的电源板长度为最大159.99mm，宽度为最大100mm，并且使用vpx标准连接器，能够适应vpx机箱的标准化需求。
25.如图1所示，本实施例中，所述交直流转换单元1的信号输出端和处理器单元4的采集端连接，所述处理器单元4的输出端通过vpx连接器和外部的主板连接，使得掉电时储能单元2输出的电压经过降压单元3降压后，通过vpx连接器向外部的其他板卡供电，且处理器单元4通过vpx连接器向外部的主板发出检测信号。
26.通过上述结构，储能单元2设置于交直流转换单元1和降压单元3之间，在正常供电时，储能单元2通过交直流转换单元1所输出的直流电压进行供电，在断电时，储能单元释放电压以继续维持一段时间的供电，同时处理器单元4的采集端和交直流转换单元1的信号输出端连接，同时输出端通过vpx连接器和外部的主板连接，在断电时，能够发出检测信号，便于外部的主板及时接受信号并及时处理中断程序。
27.如图1所示，本实施例中的交直流转换单元1包括整流器，从而把交流电转换成直
流电，所述整流器的火线端、零线端分别和外部的交流电源的火线和零线连接，所述整流器的接地端接地，所述整流器的正电压输出端、负电压输出端分别通过储能单元2和降压单元3的正电压输入端、负电压输入端连接。
28.本实施例中的整流器采用farm1t21芯片，farm1t21芯片的使能信号输出端和降压单元3的使能信号输入端连接，如图2所示，farm1t21芯片在上电过程中，首先交流电源上电，随后使能信号有效，后端降压单元3开始工作，最后b ok信号有效，如图3所示，farm1t21芯片在掉电过程中，直流输出在交流输入掉电后开始下降，随后b ok信号从低电平到高电平跳变。最后使能信号从高电平到低电平跳变。b ok信号的跳变和使能信号的跳变之间存在时间差，这个时间差与储能滤波电容的值有关。这样的原理是掉电告警和掉电保持的基础，
29.为了实现掉电告警功能，本实施例中，将farm1t21芯片的b ok引脚作为交直流转换单元1的信号输出端，且处理器单元4采用stm32单片机，stm32单片机的采集端和farm1t21芯片的b ok引脚连接，同时所述stm32单片机的串口接口或者io接口通过外部的vpx连接器和主板连接。stm32单片机可以保存并运行预先编写的程序，对于实时采集的b ok信号进行判定处理，如果为低电平，则没有掉电，如果为高电平，则出现掉电，此时生成告警信号并通过串口程序将告警信号发送给外部的主板，从而使得系统能够实时获取掉电告警信息。
30.为了实现掉电保持功能，如图1所示，本实施例中，所述储能单元2包括第一储能电容和第二储能电容，所述第一储能电容两端和farm1t21芯片的正极引脚以及strap引脚连接，所述第二储能电容两端和farm1t21芯片的负极引脚以及strap引脚连接，使得掉电时第一储能电容和第二储能电容串联供电。
31.如图4所示，farm1t21芯片的告警时间与储能电容的容值正相关，并与系统的功率负相关，且储能电容值计算公式如下：
32.c＝2pδt/(v12–
v22)
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(1)
33.上式中，p为系统功率，δt为告警时间，v1为告警时间起始点电压，v2为告警时间结束点电压。
34.如果选定c＝680uf对于一般的系统而言，系统功率p＝200w，系统正常工作电压，v1＝205v，系统关机电压v2＝190v，那么告警时间为：
35.δt＝680uf*(205
2-1902)/2/200w＝10.0725ms
36.约为10ms的掉电告警时间，足够处理一个中断程序后再关机，因此本实施例中的第一储能电容和第二储能电容采用680uf电容，当然，第一储能电容和第二储能电容还可以根据实际情况进行调整，选用其他容值。
37.如图1所示，本实施例中的降压单元3的输出端还设有滤波电路，以对降压单元3输出的电压进行滤波，从而使得外部其他板卡的供电电压平滑，没有杂波，提升系统整体工况。
38.如图1所示，本实施例中，所述交直流转换单元1和处理器单元4之间还设有隔离单元5，所述交直流转换单元1的信号输出端通过隔离单元5和处理器单元4的采集端连接，以保持信号单向传输。具体的，隔离单元5包括光耦合器，隔离性能好且稳定可靠，所述交直流转换单元1的信号输出端通过光耦合器和处理器单元4的采集端连接。
39.综上所述，本实施例的vpx电源板为采用3u尺寸的标准vpx交流电源卡，实现了电源的小型化，在机载等要求小型化设备的设计上很有作用；同时具有掉电检测和告警功能，在掉电告警后维持系统的时间足够处理一个中断程序后再关机，从而避免数据丢失；还应用stm32单片机，提高了和上层硬件交互的接口功能。
40.上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。