一种冗余热备份电源的设计
作者：祝海强，尹明
摘要：论述了冗余热备份电源的工作原理和设计方案。
关键词：正激变换器；冗余热备份；或门二极管
0 引言
在设计某高可靠性计算机系统时，要求其配套电源采取冗余设计。一般来说，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份方式、并联均流的N＋1备份方式、冗余热备份方式。
容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，也就是“大马拉小车”，其缺点是不利于提高电源的效率，而且对提高电源的可靠性意义不大。
冗余冷备份方式是指电源由两个或多个功能相同的单元模块组成，电源启动后由其中一个单元模块向设备供电，当工作单元发生故障时，备份单元立刻启动向设备供电。这种方式的缺点是备份单元的启动到输出电压的建立需要一定的时间，容易造成输出电压出现较大的豁口，这样会对被供电的设备产生影响。
并联均流的N＋1备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，所有单元的输出功率之和大于系统要求的功率，各单元的输出通过或门二极管并联在一起，有时输出采取均流控制电路，目前采用较多的就是这种方式。N＋1备份方式由于是多个单元同时向设备供电，单个单元故障（失效）一般不会对输出电压产生影响，但是，如果输出线发生故障容易波及到所有单元。
冗余热备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，电源启动时所有单元同时工作，由其中预先设定的单元向设备供电，备份单元处于空载状态，当向设备供电的单元出现故障时，备份单元立刻向设备供电，维持了输出电压的稳定。这种方式的优点是工作单元故障后，备份单元输出响应速度快，可以保证输出电压只在一个很小的范围内波动。
本文详细论述了采取冗余热备份方式的电源设计方案。
1 工作原理
冗余热备份结构的主电路由两个功能相同且同时处于工作状态的单元组成，由切换电路控制其中一路向设备供电，另一路空载。当向设备供电的单元发生故障时，切换电路立即动作，使另一个单元向设备供电，同时切断故障单元的输出。
主电路拓扑采用正激变换器，由输入滤波电路、功率变换电路、控制电路、输出滤波电路、监测切换电路组成。电源框图如图1所示。DC 28V输入经过滤波后提供给功率变换电路，控制电路通过实时检测来控制功率变换电路，以实现输出隔离稳定的5V电压，同时对输出电压进行过压、过流保护。
图1 电源框图
冗余热备份功能由输出监测和切换开关来实现。正常状态下两个单元之一向设备供电，发生故障时，另一个处于热备份的单元立刻向设备供电，同时切断故障单元的输出。若两个单元的输出监测电路同时发生故障，则两个单元同时向设备供电，由于每个单元的输出端均连接了或门二极管，这时为电源输出并联方式下的备份。
2 监测与切换功能的电路实现
作为一种冗余热备份电源，主要问题是工作单元的故障判断。如果采取对电源的各个可能故障点设置传感器，通过智能芯片或分立芯片组进行故障判断，再采取相应的切换控制，那么整个电源的复杂程度会增加，而且故障检测判断部分的可靠性不一定高于电源本身。由于电源的主要故障均会反映在输出电压上，因此，以监测工作单元的输出电压是否在设定范围之内作为故障判断的标准。监测、切换功能的电路如图2所示。
图2 输出监测、切换电路原理图
图2中R18、R19、V10、D1组成单元1的5V输出切换开关，D1导通，单元1的5V 输出被切断；R018、R019、V010、D01组成单元2的5V输出切换开关，其功能与单元1
相同。R34、R35、R33、AJ4（TL431）、R20＊、R22、C20、R21＊、AJ2（TL431）、D2、R24、R23、C21、V13、R30实现单元1的输出电压监测和控制单元2输出切换开关的功能：当单元1的输出电压高于或低于设定的电压范围时（调节R34、R35、R20＊、R21＊的电阻值可以改变设定的电压范围），光耦D2的脚1、2不流过电流，使D2的脚4、5截止，V13基极电压变低，D01的脚1、2不流过电流，使单元2的切换开关打开，单元2向设备输出电压。同时，当单元2的输出电压在设定的电压范围时（调节R034、R035、R020＊、R021＊的电阻值可以改变设定的电压范围），光耦D02的脚1、2流过电流，使D02的脚4、5导通，V013基极电压变高，D01的脚1、2流过电流，使单元1的切换开关关断，单元1不向设备输出电压。同样，单元2中对称位置的元器件实现与单元1中相同的输出电压监测和控制单元1输出切换开关的功能。通过设定C21和C021的电容值来设定电源启动时哪个单元先向设备供电，电源启动过程中D2、D02的脚4、5均会有极其短暂的导通，C21、C021的电容值小的单元先切断另一个单元向设备供电的通路。通过图2可以看出本电源的2个单元中，若单元1先输出正确的电压，则单元2的输出被关断；单元1输出电压不正确，单元2的输出切换开关打开向设备供电，同时切断单元1的输出电压。反之亦然。
3 实验结果
用示波器观测两个单元的输出端，可以观测到单元1向设备输出电压，单元2不向设备输出电压；断开单元1的输入电压，可以观测到输出电压无变化，由单元2向设备供电。如果先给单元2提供输入电压，再给单元1提供输入电压，然后断开单元2的输入电压，情况相同。
图3给出了当工作单元由于故障或电压下降时，备份单元立刻向设备供电的波形，可以看出输出电压在10ms之内恢复到标准值，不会引起计算机重新启动。
图3 切换波形
4 结语
本文给出了一种实现冗余热备份电源的方法，其电路简洁，有利于提高电源整体的可靠性。但是，在大功率应用中，切换开关要仔细选取，以减小其对输出电压的影响，同时考虑采用输出电压多点反馈方式，以补偿切换开关对输出电压的影响。
作者简介
祝海强（1975－），男，2003年毕业于西北工业大学自动控制系，获工学硕士学位。同年进入771所参加工作，从事高频开关电源设计及电力电子技术应用方面的工作。
尹明（1973－），男，1996年毕业于西北工业大学自动控制系电气工程及其自动化专业。从事高频开关电源的研究工作。1998年6月，执笔论文《高频单端正激开关稳压电源的设计》发表在《电源技术应用》杂志第2期上。
摘自：中国电源网
几种实用的低电压冗余电源方案设计 引言 对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通信设备、监控设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。冗余电源设计是其中的关键部分，在高可用系统中起着重要作用。冗余电源一般配置2 个以上电源。当1 个电源出现故障时，其他电源可以立刻投入，不中断设备的正常运行。这类似于UPS 电源的工作原理：当市电断电时由电池顶替供电。冗余电源的区别主要是由不同的电源供电。 电源冗余有交流220 V及各种直流电压的应用，本文主要介绍低压直流（如DC 5 V、DC 12 V 等）的冗余电源方案设计。 1冗余电源介绍 电源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N+1 备份、冗余热备份等方式。容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大。 冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时，备份模块立刻启动投入工作。这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口。 并联均流的N+1 备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电。这种方案在1 个电源故障时不会影响负载供电，但负载端短路时容易波及所有单元。冗余热备份是指电源由多个单元组成，并且同时工作，但只由其中一个向设备供电，其他空载。主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很小。本文主要介绍后两种方案的设计。 2传统冗余电源方案 传统的冗余电源设计方案是由2 个或多个电源通过分别连接二极管阳极，以“或门”的方式并联输出至电源总线上。如图1所示。可以让1个电源单独工作，也可以让多个电源同时工作。当其中1 个电源出现故障时，由于二极管的单向导通特性，不会影响电源总线的输出。
实验五配置交换机间的冗余链路 一、实验目的 1、交换机MAC地址 2、了解STP（生成树协议） 3、选择并设置根网桥 二、实验背景 某公司使用三台交换机将60台计算机相互连接起来构成局域网。为确保交换机和交换机之间的连接万一出现故障时不致影响整个网络的正常运行，网络构建为如下图所示的含有冗余链路的网络。 图5.1含有冗余链路的交换网络 三、分析准备 图5.1所示的网络中，任意两台交换机之间都有两条通路连接。但是，含有冗余链路的交换网络会造成交换环路，容易形成广播风暴。为此，交换机通过运行STP协议来解决此问题。 1、理论准备 STP是一个开放式标准协议，基本不需要配置。使用STP的交换机运行时会不断检查网络，一旦发现环路，就会自动阻止某些端口（使其进入待命状态）而保留其它一些端口，使网络中的所有交换机形成一个树形拓扑结构，从而确保
网络中不存在任何环路；而当发现现有路径出现故障而失效时，则通过自动启用适当的待命路径来重新配置网络。 在含有冗余链路的交换网络中，位于STP生成的交换机树形拓扑的最上层的交换机称为根交换机。STP在生成树形拓扑时，会根据各交换机的BID值选择BID值最小的交换机作为整棵树的根交换机，然后由根交换机来确定哪些端口待命，哪些端口转发数据；之后，根交换机还会向网络中的其它交换机发送含有网络拓扑信息的BPDU（交换机协议数据单元）信息，以便在出现故障时可自动重新构建网络。 交换机的BID值由交换机优先级和交换机的MAC地址构成，其格式为：“交换机优先级：交换机MAC地址”。如某交换机的优先级为4096，MAC地址为000B.BE05.D89E，则该交换机的BID值为：4096：000B.BE05.D89E。 所有交换机的默认优先级均为32768，因此默认情况下，交换机BID值的大小就决定于交换机MAC地址值的大小。由于MAC地址值一般不能改变，因此如果需要，管理员可以通过修改交换机优先级值的方式来改变交换机的BID值。交换机优先级的取值范围是0—65535，但必须是4096的倍数。 在一个交换网络中，位于整个网络的中心位置的交换机最适合作为根交换机，否则的话可能导致两台设备间传送数据时选择使用了较远的路径。而默认情况下自动生成的拓扑树，其根交换机并不是位于网络中心位置的交换机。因此，在含有冗余链路的交换网络中，管理员通常需要通过修改交换机优先级的方式来改变交换机的BID值，以便手工选择一个合适的交换机作为根交换机。 2、实验准备 如图5.1所示，为完成本实验，按下表配置网络设备，PC3用于和各交换机建立终端仿真会话。 设备IP地址子网掩码主机名 加密 使能秘密 控制台 密码 PC0192.168.1.10255.255.255.0 PC1192.168.1.11255.255.255.0 PC2192.168.1.12255.255.255.0 Switch0jysw0s0jm s0kzt
1 引言 Controllogix是Rockwell公司在1998年推出AB系列的模块化PLC，代表了当前PLC发展的最高水平，是目前世界上最具有竞争力的控制系统之一，Control- logix将顺序控制、过程控制、传动控制及运动控制、通讯、I/O技术集成在一个平台上，可以为各种工业应用提供强有力的支持，适用于各种场合，最大的特点是可以使用网络将其相互连接，各个控制站之间能够按照客户的要求进行信息的交换。 Controllogix可以提供完善的控制器的冗余功能，采用热备的方式构建控制器，两个控制器框架采用完全相同的配置，它们之间使用同步电缆连接，不仅控制器可以采用热备，通讯网络也可以采用相似的方式进行热备，除以上的部分可以热备外，控制器的电源也可以进行热备，这样大大提高了控制器的运行的可靠性。 2 系统介绍 在某焦化厂干熄焦汽轮机发电项目的DCS控制系统中，采用了冗余的Controllogix，系统结构如图1所示。上位机通过交换机与PLC处理器通讯，远程框架通过冗余的ControlNet连接到控制器框架，同时，远程框架采用了冗余电源配置。整套系统具有很高的可靠性，满足了汽轮机发电系统对于PLC控制部分需要长期无故障运行的要求。上位机采用Rsview32软件，用以监控现场设备的运行。 图1 系统结构图 本地框架由L1和L2 框架构成，运行时L1和L2互为热备，构成了冗余，L1和L2框架各个槽位的所配置的模块如表1所示。R1，R2和R3是远程框架，所有的点号都连接到远程框架的模块，远程框架的供电使用了AB的冗余电源(1756-PAR2)。 收藏 引用 muzi_woody 1楼2007-9-21 7:41:00 表1 L1和L2框架各个槽位的所配置的模块 设置主从控制器框架的1756-CNBR/D的节点地址时应注意，他们的地址拨码应该相同，应该是系统中挂接在冗余ControlNET网上所有节点的最高地址，在本系统里面都设置为4，远程站的节点地址分别为1，2，3。在冗余系统正常运行时，从控制器框架的CNBR/D 节点地址会自动加1，变为5。 1757-SRM是用于同步的冗余模块，主从控制器框架的SRM通过光纤连接。正常工作时，1756- L61中所有的程序和数据通过光纤进行同步，在RSLOGIX5000编程中，不必对此模块进行组态。 1756-ENBT是以太网接口模块，通过网线连接到交换机。ENBT的地址分配为两个连续的IP即可，在这个系统中IP地址分别为192.168.1.11和192.168.1.12。 3 模块的升级 冗余系统中，主控制器框架和从控制器框架上各个模块的版本必须严格一致，
电源系统 ORing 的基本原理 为您的便携设备、刀片服务器以及电信交换机寻找适用的 ORing 功能以及技术 作者：Martin Patoka，德州仪器 (TI) 工程总监 许多现代设备和系统都要求带有冗余设计、电源容量总计或者多电源选择功能的电源架构。在本文中，这些功能一般来说是指 ORing。使用 ORing 的系统非常普遍，规格和复杂性多种多样。这包括诸如便携式设备、刀片服务器、电信交换机之类的系统。 一旦应用中要求有超过一个以上的单电源时，电源组合、选择、热插拔及总线保护之类的问题就出现了。由于故障、短路、热插拔或者拆卸器件，没有带保护功能的并联电源就会导致运行中断的现象。虽然这些功能与典型的浪涌和故障保护热插拔功能相类似，但它们在位置和操作中却明显不同。这样的 ORing 功能最初是由半导体二级管来完成的，而且在一些应用中仍然是最好的解决方案。随着MOSFET 的进一步的发展，它们已成为较高性能解决方案的基础。 在许多情况下，都必须把多个电源组合起来为负载供电。在高功率系统中（例如：刀片服务器或基于机架的电信系统），为了提高灵活性、冗余或者一个N＋1 结构中的电容量，可能会具有多个电源组合。一般而言，在系统处于工作状态时（可热插拔）这些电源均为可替换的，而且是采用电路卡的形式。另一个例子是一个可能由交流电适配器、USB或者电池电源供电的设备。 ORing 架构 电源组合的拓扑如图 1 所示。二级管符号可能以半导体二极管的形式来实现，或由一个较高性能的功能模块来实现。从物理层面来说，ORing 可以被置于数个地方。如果聚合在 B 线的左边，那么 ORing 可以被放置在电源中。如果置于 A 线和 B 线之间，那么 ORing 同样可以被放置在背板或者中间板上。最后，如果置于 A 线的右边，那么 ORing 则可以被放置在负载中。 图1、多个电源输入
一种冗余热备份电源的设计 摘要：在设计某高可靠性计算机系统时，要求其配套电源采取冗余设计。一般来说，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份方式、并联均流的N＋1备份方式、冗余热备份方式。本文论述了冗余热备份电源的工作原理和设计方案。 关键词：正激变换器；冗余热备份；或门二极管 0、引言 在设计某高可靠性计算机系统时，要求其配套电源采取冗余设计。一般来说，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份方式、并联均流的N＋1备份方式、冗余热备份方式。 容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，也就是“大马拉小车”，其缺点是不利于提高电源的效率，而且对提高电源的可靠性意义不大。 冗余冷备份方式是指电源由两个或多个功能相同的单元模块组成，电源启动后由其中一个单元模块向设备供电，当工作单元发生故障时，备份单元立刻启动向设备供电。这种方式的缺点是备份单元的启动到输出电压的建立需要一定的时间，容易造成输出电压出现较大的豁口，这样会对被供电的设备产生影响。 并联均流的N＋1备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，所有单元的输出功率之和大于系统要求的功率，各单元的输出通过或门二极管并联在一起，有时输出采取均流控制电路，目前采用较多的就是这种方式。N＋1备份方式由于是多个单元同时向设备供电，单个单元故障（失效）一般不会对输出电压产生影响，但是，如果输出线发生故障容易波及到所有单元。 冗余热备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，电源启动时所有单元同时工作，由其中预先设定的单元向设备供电，备份单元处于空载状态，当向设备供电的单元出现故障时，备份单元立刻向设备供电，维持了输出电压的稳定。这种方式的优点是工作单元故障后，备份单元输出响应速度快，可以保证输出电压只在一个很小的范围内波动。 本文详细论述了采取冗余热备份方式的电源设计方案。 1、工作原理 冗余热备份结构的主电路由两个功能相同且同时处于工作状态的单元组成，由切换电路控制其中一路向设备供电，另一路空载。当向设备供电的单元发生故障时，切换电路立即动作，使另一个单元向设备供电，同时切断故障单元的输出。 主电路拓扑采用正激变换器，由输入滤波电路、功率变换电路、控制电路、输出滤波电路、监测切换电路组成。电源框图如图1所示。DC 28V输入经过滤波后提供给功率变换电路，控制电路通过实时检测来控制功率变换电路，以实现输出隔离稳定的5V电压，同时对输出电压进行过压、过流保护。
NORTEL L2-3层交换机现有trunk上增加ext3操作步骤目前刀柜上的配置是GbESM-1#的ext1、ext2设置trunk group 1， 与之对应的是在我司核心CoreA的g6/45、g6/47（port channel group on） 目前3个刀片服务器共享这2G的带宽，同时允许vlan 2、110、202、204、166的通过。
由于带宽使用的不足，想要在现有的基础上再增加1路带宽，即把GbESM-1#的ext3连接CoreA核心交换机的g6/43端口，同时增加到目前的trunk group 1并生效，以下为操作步骤，请帮忙检查确认，谢谢！ 1、在CoreA的g6/43启用以下命令，与g6/45、g6/47合并至同一个channel group 1并生效： switchport trunk encapsulation dot1q switchport mode trunk channel-group 1 mode on 2、在刀柜Switch Port设置中启用ext3的VLAN tagging与PVID tagging 3、在刀柜Switch Port设置ext3的PVID与ext1、ext2一致：1 4、在刀柜Switch Trunk Group 1中增加ext3 5、在刀柜VLANs Configuration中修改每个VLAN ID（2、110、16 6、202、204），将ext3增加至Ports in Vlan 6、Save Apply生效
NORTEL L2-3层交换机现有模式上增加GbESM-2#操作步骤 在上述实现GbESM-1#的ext1、ext2、ext3汇聚冗余后，为了实现对GbESM交换机的冗余，决定增加启用GbESM-2#交换机，实现如下图示功能： 注：图中红色部分为新增功能，其余功能已经设置并实现；Trunk允许所有VLAN通过；GbESM_1、GbESM_2的管理IP及网关均已经设置好。
软件冗余的原理和配置 一、软件冗余基本信息介绍 软件冗余是Siemens实现冗余功能的一种低成本解决方案，可以应用于对主备系统切换时间为秒级的控制系统中。 1、系统结构 Siemens软件冗余系统的软件、硬件包括： （1）1套STEP7编程软件（V5.2或更高）加软冗余软件包(V1.x)； （2）2套PLC控制器及I/O模块，可以是S7-300（313C-2DP，314C-2DP，31X-2DP）或S7-400（全部S7-400系列CPU）系统； （3）3条通讯链路，主系统与从站通讯链路（PROFIBUS 1）、备用系统与从站通讯链路（PROFIBUS 2）、主系统与备用系统的数据同步通讯链路（MPI 或 PROFIBUS 或 Ethernet）； （4）若干个ET200M从站，每个从站包括2个IM153-2接口模块和若干个I/O模块；Y-Link不能用于软冗余系统； （5）除此之外，还需要一些相关的附件，用于编程和上位机监控的 PC-Adapter（连接在计算机串口）或CP5611（插在主板上的PCI槽上）或
CP5511（插在笔记本的PCMIA槽里）、PROFIBUS电缆、PROFIBUS总线链接器等。 系统架构如图1所示： 图1软冗余的系统架构 可以看出，系统是由两套独立的S7-300或S7-400 PLC系统组成，软冗余能够实现： 主机架电源、背板总线等冗余；PLC处理器冗余；PROFIBUS现场总线网络冗余（包括通讯接口、总线接头、总线电缆的冗余）；ET200M站的通讯接口模块IM153-2冗余。
软冗余系统由A和B两套PLC控制系统组成。开始时，A系统为主，B系统为备用，当主系统A中的任何一个组件出错，控制任务会自动切换到备用系统B 当中执行，这时，B系统为主，A系统为备用，这种切换过程是包括电源、CPU、通讯电缆和IM153接口模块的整体切换。系统运行过程中，即使没有任何组件出错，操作人员也可以通过设定控制字，实现手动的主备系统切换，这种手动切换过程，对于控制系统的软硬件调整，更换，扩容非常有用，即Altering Configuration and Application Program in RUN Mode 。 2、系统工作原理 在软冗余系统进行工作时，A、B控制系统（处理器，通讯、I/O）独立运行，由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。A、B系统中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用户程序段和冗余（redundant backup）用户程序段组成，主系统PLC执行全部的用户程序，备用系统PLC只执行非冗余用户程序段，而跳过冗余用户程序段。 软冗余系统内部的运行过程参考图2。
一种冗余热备份电源的设计 作者：祝海强，尹明 摘要：论述了冗余热备份电源的工作原理和设计方案。 关键词：正激变换器；冗余热备份；或门二极管 0 引言 在设计某高可靠性计算机系统时，要求其配套电源采取冗余设计。一般来说，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份方式、并联均流的N＋1备份方式、冗余热备份方式。 容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，也就是“大马拉小车”，其缺点是不利于提高电源的效率，而且对提高电源的可靠性意义不大。 冗余冷备份方式是指电源由两个或多个功能相同的单元模块组成，电源启动后由其中一个单元模块向设备供电，当工作单元发生故障时，备份单元立刻启动向设备供电。这种方式的缺点是备份单元的启动到输出电压的建立需要一定的时间，容易造成输出电压出现较大的豁口，这样会对被供电的设备产生影响。 并联均流的N＋1备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，所有单元的输出功率之和大于系统要求的功率，各单元的输出通过或门二极管并联在一起，有时输出采取均流控制电路，目前采用较多的就是这种方式。N＋1备份方式由于是多个单元同时向设备供电，单个单元故障（失效）一般不会对输出电压产生影响，但是，如果输出线发生故障容易波及到所有单元。 冗余热备份方式是指电源由多个功能相同的单元组成，电源启动时所有单元同时工作，由其中预先设定的单元向设备供电，备份单元处于空载状态，当向设备供电的单元出现故障时，备份单元立刻向设备供电，维持了输出电压的稳定。这种方式的优点是工作单元故障后，备份单元输出响应速度快，可以保证输出电压只在一个很小的范围内波动。 本文详细论述了采取冗余热备份方式的电源设计方案。 1 工作原理 冗余热备份结构的主电路由两个功能相同且同时处于工作状态的单元组成，由切换电路控制其中一路向设备供电，另一路空载。当向设备供电的单元发生故障时，切换电路立即动作，使另一个单元向设备供电，同时切断故障单元的输出。 主电路拓扑采用正激变换器，由输入滤波电路、功率变换电路、控制电路、输出滤波电路、监测切换电路组成。电源框图如图1所示。DC 28V输入经过滤波后提供给功率变换电路，控制电路通过实时检测来控制功率变换电路，以实现输出隔离稳定的5V电压，同时对输出电压进行过压、过流保护。
引言 不间断供电系统（Uninterruptible Power System，UPS）的出现是为了适应信息社会的到来。为了保证对重要负载供电的连续性，满足高新技术产品和设备对供电质量提出的越来越严格的技术要求。应用模块化并联冗余技术的UPS系统进一步提高了对负载供电的可靠性，同时也扩大供电容量，是国内外研究的热门技术。 利用多台UPS模块并联运行，都是以UPS扩容或提高UPS可靠性为目的。不论采用何种并联冗余连接技术，都是将多台UPS单机的输出端直接进行连接。一般的UPS因为都有逆变供电主回路和旁路供电回路两条供电回路，所以对负载来说相当于有两个电源。任何两个电源之间的转换开关都是一个单点故障点，即使两个上游的电源再可靠，只要转换开关一出现故障，都可能造成负载断电，由于这种开关的造价比较高，再加之其它技术因素，往往不能冗余并联，专门作为一个模块，有较高的可靠性要求。利用静态转换开关（Static Transfer Switch，STS）统一集中控制并联系统的主-旁路切换功能，实现快速切换和系统保护等一系列控制功能，是比较理想的控制方案。 本文主要介绍模块化并联冗余UPS系统静态转换开关模块的设计方案，模块控制采用DSP实现。通过设计和完成一台两路（并联系统输出与旁路）220V单相输入、10kVA/220V 单相输出的STS功能样机，验证了该方案的有效性。 1.并联组合式切换开关结构 目前的静态转换开关大多是采用微处理器数字控制技术的，可以称为数字型静态转换开关（Digital Static Transfer Switch，DSTS）。目前美国德州仪器（Texas Instruments，TI）公司的TMS320系列DSP已成为中大功率电力电子应用场合的主流控制芯片，它的突出特点是采用了先进的多总线并行结构和流水线的工作方式，从而极大地提高了系统的运行速度和数字信号的处理能力。本系统采用的是TMS320LF2407A作为主控DSP芯片。 静态转换开关包括两类交流切换开关：静态旁路开关和静态并联系统总输出开关。从快速切换的角度出发，每个切换开关与UPS单机的静态旁路开关结构可以完全一样，采用一对可控硅背靠背连接或直接用三端双向可控硅器件的可控硅型双向开关结构。但为了增容需要而采用并联冗余结构，在大功率输出的情况下单用可控硅型STS损耗过大，发热严重，恶劣条件下甚至会导致STS模块的损坏。交流接触器（图1）是继电器型交流切换开关，可靠闭合后导通阻抗小、损耗小，是理想的交流电路连接方式，但是交流接触器存在与继电器型STS同样的问题，切换速度较慢，不能实现快速切换。因此采用上述两者并联的结构是比较理想的方案。
UPS冗余工作方式介绍及配置举例
第一部分：系统性冗余（即单机双母线冗余）UPS配置方案 一、系统性冗余和设备冗余 前置说明：系统性冗余又叫单机双母线字冗余 1.什么叫系统性冗余 系统性冗余就是由两个完全独立的系统组成互为备用的冗余系统。它包括UPS主机、电池、防雷器、双电源自动切换开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等所有的设备、配件、辅件都是冗余的,互为备用的。 2.什么叫设备冗余 在某一系统中对于重要环节增加一台设备作为备用，而对于其它部分是没有冗余配置的，如：双机并联冗余UPS系统和双机热备份UPS系统均属于设备冗余。因为并联冗余和热备份仅仅是UPS主机和电池是冗余配置，虽然互为备用，但不完全独立。另外，其它配套件如防雷器、双电源自切开关、旁路隔离变压器、输入/输出开关、配电盘和连接电缆线等均不是冗余配置。 3.系统性冗余和设备冗余的适用场合 ·系统性冗余的UPS系统适用于具有2个交流输入端的DCS负载或主要负载为DCS的场合，UPS一般选用三进单出UPS。当然对于多个DCS负载，也可选用三进三出UPS。 ·设备冗余的UPS系统适用于所有的不能停电的重要场合，特别适用于只有1个交流输入端的非DCS负载。UPS选用三进单出或三进三出均可。 二、系统性冗余UPS系统在不同负载情况下的配置方案 1.纯DCS负载的系统性冗余UPS系统的配置 对于纯DCS负载，采用系统性冗余UPS方案，在方案设计、设备采购、安装施工和调试检修等都非常简单。即选购2台功率相等的UPS，将UPS1的输出端连接到DCS 交流电源输入端1，将UPS2的输出端连接到DCS交流电源输入端2，这样就组成了系统性冗余UPS系统。 2.除了DCS负载外还有其它单交流输入端的负载的系统性冗余UPS系统的配置 ①选购2台功率相等的UPS。 ②将UPS1输出端与DCS交流电源输入端1连接，UPS2输出端与DCS交流电源输入 端2连接。这样对于DCS负载而言，实现了系统性冗余UPS配置。
数控直流稳压电源设计 摘要 数控直流稳压电源是采用单片机的控制实现直流稳压电源输出的可调控制以及输出的显示。该电源的设计主要由主电路、变换器控制电路以及单片机控制电路组成。主电路是一个DC/DC变换器；变换器控制电路主要是由专用PWM控制集成电路构成；单片机控制电路主要由单片机最小系统、键盘、显示等部分组成。该稳压电源设计要求总体结构简单，实用，使用方便，可作为小功率的电子设备的电源，也可作为电子线路调试用电源以及其它直流稳压电源使用场合。本文主要阐述数控直流稳压电源的主电路和变换器控制电路的设计。 关键词 数控；稳压电源；脉宽调制（PWM）；变换器；开关电源
Abstract This topic mainly designs the numerical control cocurrent voltage-stabilized source. The numerical control cocurrent voltage-stabilized source is uses monolithic integrated circuit's control to realize the adjustable control which as well as the output demonstration the cocurrent voltage-stabilized source outputs. This power source's design mainly by the main circuit, the converter control circuit as well as the monolithic integrated circuit control circuit is composed. The main circuit is a DC/DC converter; The converter control circuit is mainly controls the integrated circuit constitution by special-purpose PWM; The monolithic integrated circuit control circuit mainly by parts and so on monolithic integrated circuit smallest system, keyboard, demonstration is composed. This voltage-stabilized source design requirements gross structure is simple, practical, the easy to operate, may take the low power electronic installation's power source, may also use electricity the source as the electronic circuit debugging as well as other cocurrent voltage-stabilized source use situation. This article main elaboration numerical control cocurrent voltage-stabilized source's main circuit and converter control circuit's design. Key words Numerical control；V oltage-stabilized source；Pulse-duration modulation (PWM)；Converter；Switching power supply
冗余电源详解 冗余电源是用于服务器中的一种电源，是由两个完全一样的电源组成，由芯片控制电源进行负载均衡，当一个电源出现故障时，另一个电源马上可以接管其工作，在更换电源后，又是两个电源协同工作。冗余电源是为了实现服务器系统的高可用性。除了服务器之外，磁盘阵列系统应用也非常广泛。 电源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N+1备份、冗余热备份等方式。容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大。 冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时，备份模块立刻启动投入工作。这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口。 并联均流的N+1备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电。这种方案在1个电源故障时不会影响负载供电，但负载端短路时容易波及所有单元。冗余热备份是指电源由多个单元组成，并且同时工作，但只由其中一个向设备供电，其他空载。主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很小。 对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通信设备、*设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。冗余电源设计是其中的关键部分，在高可用系统中起着重要作用。冗余电源一般配置2个以上电源。当1个电源出现故障时，其他电源可以立刻投入，不中断设备的正常运行。这类似于UPS电源的工作原理：当市电断电时由电池顶替供电。冗余电源与UPS的区别主要是由不同的电源同时供电,而UPS则是一个电源供电另一个则随时备用，有需要时自动切换。 传统冗余电源接法 传统的冗余电源设计方案是由2个或多个电源通过分别连接二极管阳极，以“或门”的方式并联输出至电源总线上。如图1所示。可以让1个电源单独工作，也可以让多个电源同时工作。当其中1个电源出现故障时，由于二极管的单向导通特性，不会影响电源总线的输出。 图1 传统冗余电源方案
Cisco交换机配置教程 Cisco交换机在网络届处于绝对领先地位，高端冗余设备（如：冗余超级引擎，冗余负载均衡电源，冗余风扇，冗余系统时钟，冗余上连，冗余的交换背板），高背板带宽，高多层交换速率等都为企业网络系统的高速稳定运行提供良好解决方案。这就是为什么大型企业都选择Cisco交换机做核心层和分布层等主要网络设备。 被过滤广告Cisco分为高中低端交换机，分别面向不同层次。但是多数Cisco交换机都基于Cisco自家的IOS( Internet Operating System )系统。所以设置都是大同小异。 让我们从零开始，一步一步教大家学会用Cisco交换机。 第一步：利用电脑超级终端与交换机建立连接 可进行网络管理的交换机上有一个“Console”端口，它是专门用于对交换机进行配置和管理的。可以通过Console端口连接和配置交换机。用Cisco自带的Console线,RJ-45端接入Cisco交换机Console口，Com口端接入电脑Com1或Com2口，必须注意的是要记清楚接入的是那个Com口。 按照步骤开启超级终端：开始－程序－附件－通讯－超级终端（图2） （图2） 点击文件－新建连接（图3）
（图3） 输入超级终端名称,选择数据线所连端口(注意选择Com口时候要对应Console线接入电脑的Com口)：图4 （图4） 确定－点击还原为默认值（图5）
（图5） 确定后开启交换机 此时交换机开始载入IOS，可以从载入IOS界面上看到诸如IOS版本号，交换机型号，内存大小等数据 当屏幕显示Press RETURN to get started的时候按回车就能直接进入交换机 第二步：学习交换机的一些初级命令 首先我们要知道Cisco配置界面分两种，一种是基于CLI(Command-line Interface 命令行界面)，一种是基于IOS(Internetwork Operting System 互联网操作系统)。暂时我们先探讨基于IOS的Cisco交换机。 基于IOS的交换机有三种模式，“>”用户模式，“#”特权模式，“（CONFIG）#”全局模式，在用户模式输入enable进入特权模式，在特权模式下输入disable 回到用户模式，在特权模式下输入configure terminal进入全局模式。在特权模式下输入disable回到特权模式下。 刚进入交换机的时候，我们处于用户模式，如：switch>。在用户模式我们可以查询交换机配置以及一些简单测试命令。在用户模式输入？号可以查询可以运行的命令。出现命令过多不能全部显示可以用Enter键逐行显示，空格键整页翻动。 对于一个默认未配置的交换机来说，我们必须对一些命名，密码和远程连接等进行设置，这样可以方便以后维护。
电源的工作原理 电源的工作原理 发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。发电机、电池本身并不带电，它的两极分别有正负电荷，由正负电 荷产生电压(电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的)，电荷 导体里本来就有，要产生电流只需要加上电压即可，当电池两极接 上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去，当电荷散尽时，也 就荷尽流(压)消了。 干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三 极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面 的电路中去。晶体三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。 电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。电源功率的大小，电流和电压是否 稳定，将直接影响计算机的工作性能和使用寿命。 计算机电源是一种安装在主机箱内的封闭式独立部件，它的作用是将交流电通过一个开关电源变压器换为5V，-5V，+12V，-12V， +3.3V等稳定的直流电，以供应主机箱内系统版，软盘，硬盘驱动 及各种适配器扩展卡等系统部件使用。 通俗来讲就是，一个电源坏了，另一个备份电源代替其供电。可以通过为节点和磁盘提供电池后援来增强硬件的可用性。HP支持的 不间断电源(UPS)，如HPPowerTrust，可提防瞬间掉电。磁盘与供 电电路的连接方式应使镜像副本分别连接到不同的电源上。根磁盘 与其相应的节点应由同一电源电路供电。
特别是，群集锁磁盘(当重组群集时用作仲裁器)应该有冗余电源，或者，它能由群集中节点之外的电源供电。HP代表可提供关于群集 的电源、磁盘和LAN硬件布局方面的详细信息。 目前许多磁盘阵列和其他架装系统含有多个电源输入，它们应部署为设备上的不同电源输入连接到带有两个或三个电源输入的独立 电路设备上，这样，一般情况下，只要出现故障的电路不超过一个，系统就能继续正常运行。 因此，如果群集中的'所有硬件有2个或3个电源输入，则要求 至少有三个独立的电路，以确保群集的电路设计中没有单点故障。 发电机能把机械能转换成电能，干电池能把化学能转换成电能。 发电机、电池本身并不带电，它的两极分别有正负电荷，由正负电荷产生电压(电流是电荷在电压的作用下定向移动而形成的)，电 荷导体里本来就有，要产生电流只需要加上电压即可，当电池两极 接上导体时为了产生电流而把正负电荷释放出去，当电荷散尽时， 也就荷尽流(压)消了。 干电池等叫做电源。通过变压器和整流器，把交流电变成直流电的装置叫做整流电源。能提供信号的电子设备叫做信号源。晶体三 极管能把前面送来的信号加以放大，又把放大了的信号传送到后面 的电路中去。 晶体三极管对后面的电路来说，也可以看做是信号源。整流电源、信号源有时也叫做电源。 开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率 晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体 管上的伏-安乘积是很小的(在导通时，电压低，电流大;关断时，电 压高，电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产 生的损耗。 与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压
什么是核心交换机的链路聚合、冗余、堆叠、热备份 我们前面曾多次提到对于核心交换机的选择，大家可能对于核心交换机的背板带宽、包转发率都已经有所了解，然而核心交换机主要选择并不止这些参数，还需要看链路聚合、冗余、堆叠、热备份等这些功能，这些功能非常重要，决定了核心交换机在实际应用中的性能、效率、稳定性等，我们一起来了解下。 一、链路聚合 是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道，该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。链路聚合一般用来连接一个或多个带宽需求大的设备，例如连接骨干网络的服务器或服务器群。它可以用于扩展链路带宽，提供更高的连接可靠性。 1、举例 公司有2层楼，分别运行着不同的业务，本来两个楼层的网络是分开的，但都是一家公司难免会有业务往来，这时我们就可以打通两楼之前的网络，使具有相互联系的部门之间高速通信。
如上图所示，SwitchA和SwitchB通过以太链路分别都连接VLAN10和VLAN20的网络，且SwitchA和SwitchB之间有较大的数据流量。 用户希望SwitchA和SwitchB之间能够提供较大的链路带宽来使相同VLAN间互相通信。同时用户也希望能够提供一定的冗余度，保证数据传输和链路的可靠性。 创建Eth-Trunk接口并加入成员接口，实现增加链路带宽，2台交换机分别配置Eth-Trunk1 分别将需要通信的3条线路的端口加入Eth-Trunk1，设置端口trunk，允许相应的vlan通过；这样两楼的网络就可以正常通信了。 2、实现配置步骤： 在SwitchA上创建Eth-Trunk1并配置为LACP模式。SwitchB配置过程与SwitchA 类似，不再赘述
UPS 冗余供电系统如何正确配置 梅兰日兰电子(中国)有限公司 张广明 在UPS 供电系统中，模块化冗余配置是可同时提高系统可用性、可维护性、可扩充性的最有效的措施。但是在实际应用中由于存在着盲目的设备堆积、忽视可靠性瓶颈、设备使用不当等问题，系统的可用性并没有实现预期的目标，又由于系统的复杂性增加，不仅增加了一次性投入成本，维护成本和维护难度也明显地增加了。本文将针对与冗余系统配置有关的错误观念和在实践中已发生过的问题进行讨论。 一、模块化冗余系统对提高系统可用性的贡献 对于UPS 供电系统，越来越多的厂商和用户已经形成这样一个共识：UPS 系统经过多年发展，在其性能指标已完全满足计算机网络设备要求的情况下，真正能为用户带来价值的是其可用性。供电系统可用性在概念上包含了设备的可靠性、可管理性和可维护性。可靠性高、便于管理、故障后可快速修复等，都意味着给用户更多的正常使用时间，把故障后不可用时间降到最低限度。 系统可用性A (t )的定义为：电子系统在使用过程中(尤其在不间断连续使用的条件下)，可以正常使用的时间与总时间之比。系统可用性可用平均无故障时间MTBF(是设备失效率λ的倒数)和平均维修时间MTTR 表示，即： MTTR MTBF MTBF A(t)+= (1) 由公式(1)可以看出，要提高系统的可用性，最根本的两项措施是提高设备的可靠性和降低系统故障修复时间。 要提高设备的可靠性，通常的做法是：采用先进的主电路结构和控制技术，对整机做专门的可靠性设计，包括控制电路的可靠性设计、功率电路和功率器件的可靠性设计、提高功率器件的规格和档次并降容使用、热可靠性设计、耐环境可靠性设计、电磁兼容可靠性设计、安全性可靠性设计、严格生产工艺、加强质量管理等。但是，组成UPS 主机的上千个元器件和几千个接点，在可靠性模型图上是串连的，整个系统的可用性是这些器件和接点可靠性的乘积，所以以上措施对提高设备的可靠性虽然是有效的，但效果是有限的。 鉴于以上情况，UPS 厂商开始在UPS 系统配置方案上探讨提高系统可用性的途径，虽然UPS 产品本身的可靠性设计是提高可用性的关键，但是合理的UPS 系统配置和使用方法也可大大提高整个UPS 供电系统的可用性。所以系统配置方案也是UPS 可用性设计的一个重要内容。在这方面最大的技术突破是UPS 的模块化冗余并机技术。如图1所示。 这里要说明的是，模块化冗余系统的定义应该是：系统中，一个设备整机或者一个完整的功能模块可以在不影响系统正常运行的情况下维护或更换，则这个系统就叫模块化冗余系统。 UPS 冗余并机应具备的条件是：输出可直接并联，在系统容量备份情况下可脱机维护。 UPS 整机在具备了以上条件时，就可组成图1所示的模块化冗余并机系统，整机本身在系统中就是一个模块，但是故障后脱机维护的时间(MTTR)可能很长，甚至还包括厂商对故障反映的时间和备件储备发运的时间。 把一台整机按功能分割成几个完整的模块，然后组成一个完整的UPS 整机系统，这就 （a ）1+1模块化冗余并机 （b ）n+1模块化冗余并机 图1模块化冗余并机系统
如何配置冗余系统中的ET 200M从站 1. 简介 在S7-400H冗余系统中，通常配置冗余连接的ET 200M（双向I/O）。此时，需要配置两个IM 153-2接口模块、I/O模块、用于热插拔的总线模块BM（即有源底板，包括用于接口模块的总线模块和用于I/O模块的总线模块）、DIN深槽导轨等。 配置用于冗余连接的ET 200M时，下面的组件是必需的： (1) [1] IM 153-2高性能接口模块（PROFIBUS DP Link）2块 (2) [1] IM/IM总线模块（有源底板），用于安装/连接2个IM 153-2高性能接口模块 (3) I/O模块，按需配置，每个ET 200M从站最多可配置12个I/O模块 (4) I/O总线模块，分为两种：BM 2×40用于安装/连接2个40mm宽的I/O模块；BM 1×80用于安装/连接1个80mm宽的I/O模块 (5) 用于热插拔的DIN深槽导轨 注[1]：可订购IM 153冗余套件，包含2个IM 153-2接口模块和1个IM/IM总线模块。 下面的组件是可选的： (1) PS 307或PS 305电源模块 本文的配置说明中，不包含PROFIBUS DP接头（连接器）、PROFIBUS DP电缆及剥线工具、I/O模块前连接器、MTA预组装电缆、空槽保护盖板、占位模块、隔离模块、集中供电电源以及其他用于硬件安装或连接部件。 2. 订货数据 配置冗余连接的ET 200M，必选组件相关的订货数据可以参考下表：
表1 配置冗余连接的ET 200M必选件的说明
对于上表中IM 153-2接口模块及其总线模块的配置，可以采用套件的订货方式： 表2 IM 153套件的订货 配置冗余连接的ET 200M，必选组件相关的订货数据可以参考下表：
冗余电源原理浅谈
开发部：黄向锋 日 期：2011/8/02
中国长城计算机深圳股份有限公司电源事业部
China Great Wall Computer Shenzhen CO.,LTD Power Div
冗余开关电源的设计
提 纲 冗余开关电源的介绍 隔离设计方案及线路分析 均流设计方案及线路分析 冗余电源设计的几个注意事项 冗余服务器的模块化设计 冗余电源的前景
冗余开关电源的介绍 冗余开关电源的介绍
一、冗余电源的定义
冗余电源是指多个电源（N+1方式）同时给同一或多个设备供电，当其中1个电 源出现故障时，其他电源可以不受其影响，不中断设备的正常运行。
二、冗余电源的分类
类型 一 冗余冷备份 类型定义 电源由多个功能相同的模块组成， 正常时由其中一个供电，当其故障 时，备份模块立刻启动投入工作 电源由多个相同单元组成，各单元 通过或门二极管并联在 一起，由各单元同时向设备供电 电源由多个单组成，并且同时工作 ，但只由其中一个向设备供电，其 他轻载 应用优弱分析 这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔， 容易造成电压豁口，从而导致系统停机。
二
并联均流的N＋1 备份
这种方案在1个电源故障时不会影响负载供电，但负载 端短路时容易波及所有单元
三
冗余热备份
主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很 小，电源成本投入大
冗余开关电源的介绍
三、冗余开关电源的应用
冗余电源常用于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通 信设备、监控设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。冗余电源 是其中的关部分，在高可用系统中起着重要作用。
问题：能否把多个电源的输出电压直接连在一起同时给设备就能达到冗余电源的效果呢？
未做隔离电源间容易产生干扰，严重情况 下可能会引起某一机台炸机或无法开机。
开关电源的隔离设计