CN101572437B - 电源管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种电源管理器及电源管理系统,该电源管理系统包含至少一电源管理子系统,其包含:一第一电源模块,耦接至一第一负载,且包含至少一第一电源供应器,用以提供电源至该第一负载;一第二电源模块,耦接至一第二负载,包含至少一第二电源供应器,其中该至少一第二电源供应器系可移除地配置于该第二电源模块,且可选择地耦接至该第二负载;以及一导通模块,包含至少一导通单元,可移除地配置于该第二电源模块以置换该至少一第二电源供应器,且可选择地连接该第一电源模块至该第二负载,用以使该第一电源模块得以提供电源至该第二负载。本发明可有效节省电源,并将电源供应器的操作效率最佳化,也可增加系统的稳定及可靠性,且能节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源供应器的电源管理系统,用以提供电源予多个负载。尤其涉及一种电源供应器的电源管理系统,可使电源供应器以节能及最适化操作效率提供备份电源予多个负载,例如服务器、计算机系统、电信设备等。
背景技术
所有的电器元件为发挥其功效皆需消耗相当的能量。而其操作效能之所以为人所关注,因为这直接冲击了其操作成本的问题。对交流-直流电源供应器而言,其效能是指其消耗的输入电源与其产生的输出电源间的比值。当一电源供应器要求100瓦特的交流输入电源产生90瓦特的直流输出电源时,其效能即被视为90%。而转换电源效能越高的电源供应器,其操作成本相对较低。
电源供应器的操作效能,以切换式整流器(Switched Mode Rectifier(SMR)为例,随其输出负载而变化。而当一电源供应器的输出负载水准在50%到70%的额定能力之间时,即表示其已达最经济运行的“甜蜜点”。然而电源设备却常以最坏的处理方式作为其供电准则,而这将导致发电厂在日常的运行中被不当使用。当电源供应器以一非常低的输出功率水准在运行时,将会减低其效能,进而增加操作成本。
另外广为人所知悉的是,世界上数据中心所拥有的服务器,典型上是以低于其电源供应器的额定能力的25%来操作所述服务器。此外,广为人所知悉的,当电源供应器以其额定能力的25%来运行时,并未能达其最佳的操作效率。而现今的电源供应器当约略以其额定能力的40%到80%间运行时,则较具有效率。
当设计服务器时,其功率消耗预算(power budget)即被创设。该功率消耗预算包含以所有来自己被认可的元件供应商的元件所能发生的最糟的功 率消耗情况。举例而言,一个来自供应商A的2Gb存储器,其可能划取6瓦特的用量;而另一个相似但来自供应商B的2Gb存储器则可能划取8瓦特的用量,其中便有25%的功率消耗差异。相似的情况也存在于硬盘、PCI卡和服务器主机板上的各个元件间。
功率消耗预算必须包含最高的功率消耗,以确保各服务器能有充足的电源可用。而有些元件在设计之初并未导入服务器内,但却可能在该服务器日后的升级时被引用。举例而言,现今2GHz具有1000MHz前端总线的服务器,必须还能满足将来一年后成为2.2GHz具有1333MHz前端总线的升级。所以功率消耗预算必须将未来的升级考虑列入,以使具有其有充足的电源可用。
一般通用型的服务器被设计用以供广大的使用者使用,其应用范围从极致运算的大规模应用到小量的运算数据库皆有。这些服务器需设计成能包含2个不同速度的处理器插座,12个可各自容纳到4Gb的存储器插槽,6个可各自容纳到250Gb的硬盘插槽,以及4个可各自容纳达25瓦特的PCI卡插槽。
然而只有少数百分比的使用者充分利用服务器的所有荷载。典型上,服务器多仅使用所有可用存储器插槽、硬盘插槽及PCI卡插槽的一半。而且一般的服务器仅使用2Gb的存储器,而非4Gb;或仅使用160Gb或更小的硬盘,而非250Gb;或使用12瓦特的PCI卡,而非25瓦特。
由于多数的电源供应器被设计成能提供电源给予不同负载能力的多样服务器。而电源供应器也可能被设计成能提供电源给不同世代的多样服务器。多数的服务器很自然地未能充分利用其电源利用性。而所有这些公知的服务器则只由其额定电源供应器的可用功率中划取低于50%的部分来使用。
除了未能充分利用的问题外,许多数据中心也使用系统电源备份(PowerSupply Redundancy),用以作为防范可能的电源供应器失效或失去设备电源的方法。请参阅图1,其利用两电源供应器11及12作为同一个服务器1a的系统电源备份,用以提供系统的可靠性。每一电源供应器11及12为可热插拔(hot-swappable)于同一服务器1a。而每一电源供应器11及12可独自提供该服务器1a电源。当该电源供应器11或12其中之一失效时,又或者来源的输入电压AC1或AC2消失时,则剩下的另一个电源供应器11或12与其 保有的另一来源输入电压AC1或AC2将可使该服务器1a保持运行,此时失效的电源供应器11或12可被更换,又或者消失的来源输入电压AC1或AC2可再恢复。如图1所示,使用系统电源备份将促使原先运行功效低于50%额定能力的电源供应器10,成为如电源供应器11及12的运行功效低至25%额定能力。
图2为揭示一公知电源供应器的效率对应传送功率的关系图。在25%荷载时,该电源供应器的效率为85%;相对于50%的荷载,该电源供应器的效率为89%。
图3A及图3B揭示具有备份的电源供应器的两个相似的服务器并排运行。服务器1b及1c在低于电源供应器额定能力的50%下荷载运行,而电源供应器13、14、15及16则在低于其额定能力的25%量下荷载下运行。由于电源供应器是于非常低的输出功率水准上运行,将减低其效率,操作的成本也将因此而增加。
发明内容
有鉴于此,本发明遂而提供一种电源供应器的电源管理系统,可使电源供应器以节能及最适化运行效率提供备份电源予多个负载,例如服务器、计算机系统、电信设备等。
本发明的主要目的是提供一种电源管理系统,可使电源供应器以节能及最适化操作效率提供备份电源予多个负载,例如服务器、计算机系统、电信设备等。
本发明另一目的是提供一种电源管理系统,可分配至少来自多个电源供应器之一的电源到多个负载,以增加其可靠度,并使电源供应器操作于所需效率,同时可节省成本。
本发明再一目的为提供一种联合服务器负载的方法,创造一种能源共享的网络,使其联合负载的效能由公知低于25%提升至更具有效率的范围,如50%。
根据本发明的第一构想,本发明提供一种电源管理系统,包含至少一电源管理子系统。每一电源管理子系统包含:一第一电源模块,耦接至一第一负载,且具有至少一第一电源供应器,用以提供电源至该第一负载;一第二电源模块,耦接至一第二负载,且具有至少一第二电源供应器,其中该至少一第二电源供应器系可移除地配置于该第二电源模块,且可选择地耦接至该第二负载;以及一导通模块,其具有至少一导通单元,可移除地配置在该第二电源模块以置换该至少一第二电源供应器,且可选择地连接该第一电源模块至该第二负载,用以使该第一电源模块得以提供电源至该第二负载,并调节该第一电源模块本身的输出,使该第一电源模块操作于所需效率。
根据本发明的第二构想,本发明提供一种电源管理系统。该电管理系统包含一电源管理子系统,具有二电源模块及一导通模块;其中每一该电源模块包含至少一电源供应器;而该导通模块电耦接于该二电源模块的两输出端间,用以根据一控制信号提供一单向或双向导通路径;以及一电源系统控制单元,耦接至该导通模块,用以提供该控制信号至该导通模块,并且控制该导通模块的开启与关闭的操作,及切换该导通模块的电源传送方向,以使该电源系统控制单元通过控制该导通模块来调节任一该电源模块的输出并提升效率,以提升该电源管理子系统的效率。
根据本发明的第三构想,本发明提供一种电源管理系统。该电源管理系统包含一第一电源管理子系统,而该第一电源管理子系统具有二电源模块,及一第一导通模块;其中每一该电源模块包含至少一电源供应器;而该第一导通模块电耦接于该二电源模块的二输出端之间,用以根据一控制信号提供单向或双向导通电路;一第二电源管理子系统,而该第二电源管理子系统具有至少一电源模块及一第二导通模块;其中每一该电源模块包含至少一电源供应器;而该第二导通模块则电耦接于该电源模块与该第一电源管理子系统的该第一导通模块,用以根据该控制信号提供单向或双向导通路径;以及一电源系统控制单元,耦接至该第一及第二电源管理子系统的该第一及第二导通模块,用以提供该控制信号至该第一及第二导通模块,并且控制该第一及第二导通模块的开启与关闭的操作,及切换该第一及第二导通模块的电源传送方向,以提升该电源管理系统的效率。
根据本发明的第四构想,本发明提供一种电源管理系统,包含有多个负载;至少一电源模块,每一该电源模块具有至少一电源供应器,并耦接至所述多个负载其中之一,用以提供电源至该负载;以及一导通模块,具有至少一导通单元;其中该导通单元选择性地连接该电源模块到所述多个其他负载的至少一个,以使该电源模块得以供应电源到该多个其他负载的至少一个, 并调节该电源模块本身的输出,以使该电源模块操作于所需效率。
本发明的电源管理系统可有效节省电源,并将电源供应器的操作效率最佳化,同时提供具有备份功能的电源给多个负载,即如服务器和计算机系统等。除此之外,本发明的电源管理系统也可自多个电源供应器分配电源供给多个负载,借以增加系统的稳定及可靠性,且能节省成本。本发明电源管理的方法可结合一连串的负载,而使其由公知低于25%,提升至更具有效率的水准,如升至50%。
附图说明
图1:其为揭示一公知电源系统应用于一使用系统电源备份的服务器的示意图。
图2:其为揭示一典型电源供应器的效率对应传送功率关系示意图。
图3A-图3B:其为揭示具有备份电源供应器的两相似服务器并列运行的示意图。
图4A-图4B:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第一较佳实施例示意图。
图5A-图5B:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第二较佳实施例示意图。
图6:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第三较佳实施例示意图。
图7A-图7B:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第四较佳实施例示意图。
图7C:其为揭示图7B的电路方块图。
图7D-图7E:其为揭示图7A-图7B的电源管理系统的结构示意图。
图8A:其为揭示利用图7A与图7B的电源管理系统所构成的网络电源共享架构的示意图。
图8B:其为揭示图8A的电源管理系统的结构示意图。
图9A:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第五较佳实施例示意图。
图9B:其为揭示图9A的电路方块图。
图9C:其为揭示图9A的电源管理系统的结构示意图。
图10A:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第六较佳实施例示意图。
图10B(包括图10B-1和图10B-2):其为揭示图10A的电路方块图。
图10C:其为揭示图10A的电源管理系统的结构示意图。
图11A-图11B:其为揭示利用图9A-图9C的电源管理系统所构成的网络电源共享架构的示意图。
图12A-图12B:其为揭示利用图10A-图10C的电源管理系统所构成的网络电源共享架构的示意图。
图13A:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第七较佳实施例示意图。
图13B-图13C:其为揭示本发明图13A中设置于不同位置的能量储存及电源调节单元的示意图。
图14A:其为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第八较佳实施例示意图。
图14B:其为揭示图14A的电路方块图。
图15A-图15C:其为揭示本发明图14A中设置于不同位置的能量储存及电源调节单元的示意图。
图16:其为揭示图14A-图14B中暂态能量储存及电源调节单元的电路方块图。
图17A:其为揭示图14A-图14B及图16实施例中于重载时的电源流动时序图,其中Po是输出功率;PCHR是充电功率;而PDIS是放电功率。
图17B:其为揭示图14A-图14B及图16实施例中于轻载时的电源流动时序图,其中Po是输出功率;PCHR是充电功率;而PDIS是放电功率。
图17C:其为揭示电源供应器内转换器的典型递送功率与其效率变化的示意图。
图18A-图18B:其为揭示以图15C中电源管理系统为基本单元而形成相似于图8A-图8B的电源网络架构的示意图。
图19A-图19B:其为揭示以图15C中电源管理系统作为第一电源管理系统及以电源供应器204a及具有延续保持功能的导通单元206b组合作为第二电源管理系统所形成相似于图9A-图9B的电源网络架构的示意图。
图20A-图20B:其为揭示以图15C中电源管理系统作为第一电源管理系统,而以图15C中另一电源管理系统作为第二电源管理系统所形成如图10A-图10B的电源网络架构的示意图。
图21A-图21B:其为揭示利用本发明图11A-图11B的电源管理系统所构成的网络电源共享架构的示意图。
图22A-图22B:其为揭示利用本发明图12A-图12B的电源管理系统所构成的网络电源共享架构的示意图。
上述附图中的附图标记说明如下:
10、11、12、13、14、15、16电源供应器
1a、1b、1c服务器
AC1、AC2、AC1′、AC2′、AC1″、AC2″来源输入电压
2电源管理系统
20、21、20-1、20-2….20-(N/2)电源管理子系统
201、202、204、205电源模块
201a、201b、202a、202b、204a、205a电源供应器
203、206导通模块
203a、203b、206a、206b导通单元
203c、206c、207电力电缆
208能量储存及电源调节单元
2081充电控制器
2082双向开关电路
2083能量储存装置
2084充电/双向转换器
21电源系统控制单元
22-1、22-2壳体
22-1a、22-1b、22-2a、22-2b容收部
3-1、3-2、3-3、3-4…3-(N-1)、3-(N)负载
D工作周期
P功率
S控制信号
η效率
具有体实施方式
本发明将通过参考下述实施例而得以更清楚地了解。应注意的是,本发明较佳实施例的描述是为了说明与理解的目的而已,本发明并不限于所揭示的详细内容或排除其他实施方式。
图4A-图4B为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第一较佳实施例示意图。如图4A与图4B所示,该电源管理系统2包含至少一电源管理子系统20,以及如服务器、计算机系统、电信设备等装置电路般的多个负载。而该电源管理子系统20包含一第一电源模块201,一第二电源模块202,以及一导通模块203(pass-through module)。其中该第一电源模块201耦接至一第一负载3-1,且具有一个或以上的第一电源供应器201a,用以提供电源给该第一负载3-1。该第二电源模块202耦接至一第二负载3-2,且具有一个或以上的第二电源供应器202a。其中一个或以上的第二电源供应器202a可移除地配置于该第二电模块202内,并且选择性地耦接至该第二负载3-2。另外该导通模块203则具有一个或以上的导通单元203a,并可移除地配置于该第二电源模块202内,以置换该一个或以上的第二电源供应器202a,且选择性地连接该第一电源模块201至该第二负载3-2,以使该第一电源模块201得以直接提供电源给该第二负载3-2。换言之,该电源管理系统2具有多个负载,如该第一负载3-1与该第二负载3-2;也有至少一电源模块,如该第一电源模块201;以及具有一导通模块203。该第一电源模块201则具有至少一电源供应器201a,且耦接至该第一负载3-1,以提供电源给该第一负载3-1。而该导通模块203则具有至少一导通单元203a,该导通单元203a可选择性连接该第一电源模块201至该第一负载3-1以外的其他负载,如连接至该第二负载3-2,以使得该第一电源模块201得以提供电源至该第二负载3-2,进而增加或调节该第一电源模块201的输出而使该第一电源模块201操作于所欲效率。
图5A-图5B为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第二较佳实施例示意图。如图5A与图5B所示,该电源管理系统2包含至少一电源管理子系统20,以及如 服务器、计算机系统、电信设备等装置电路般的多个负载。而该电源管理子系统20包含一第一电源模块201,一第二电源模块202,以及一导通模块203。该第一电源模块201的输出端耦接至该第一负载3-1;且该第一电源模块201包括多个第一电源供应器201a、201b。其中所述多个第一电源供应器201a、201b的输出端均耦接在一起,且更进一步连接至该第一负载3-1。所述多个第一电源供应器201a、201b均可移除地配置于该第一电源模块201内,且可选择性的耦接至该第一负载3-1。而该第二电源模块202的输出端则耦接至一第二负载3-2,且该第二电源模块202更具有多个第二电源供应器202a、202b。所述多个第二电源供应器202a、202b均可移除地配置于该第二电源模块202内,且可选择性的耦接至该第二负载3-2。又该导通模块203则具有一第一导通单元203a及一第二导通单元203b。其中该第一导通单元203a是通过一电力电缆203c而耦接至该第二导通单元203b。而该第一导通单元203a可移除地配置于该第一电源模块201内,以置换如图5A中所示的一第一电源供应器201b;且其可选择性地连接该第二电源模块202至该第一负载3-1,以使该第二电源模块202得以通过该导通模块203而提供电源给该第一负载3-1。同样地,该第二导通单元203b可移除地配置于该第二电源模块202内,以置换如图5A中所示的一第二电源供应器202b;且其可选择性地连接该第一电源模块201至该第二负载3-2,以使该第一电源模块201得以提供电源给该第二负载3-2。
在本发明实施例中,该第一电源模块201的该第一电源供应器201a与该第二电源模块202的该第二电源供应器202a均具有电源供应控制器,用以通过一通信总线(未图示)而彼此沟通交流信息。所述多个第一电源供应器201a及第二电源供应器202a的电源供应控制器可获取如负载条件、电源供应器输入电压及输出电压等信息,如此所述多个电源供应控制器可以根据获取的信息来控制该第一电源供应器201a及该第二电源供应器202a的运行,进而使该第一电源模块201得以通过该导通模块203而提供电源给该第二负载3-2,且增加或调节该第一电源模块201的输出而达到该第一电源模块201所要的效率;抑或使该第二电源模块202得以通过该导通模块203而提供电源给该第一负载3-1,且增加或调节该第二电源模块202的输出而达到该第二电源模块202所要的效率。
图6为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第三较佳实施例示意图。如图6所示,该电源管理系统2包含至少一电源管理子系统20,一电源系统控制单元21,以及多个负载。而该电源管理子系统20包含两个电源模块,例如一第一电源模块201与一第二电源模块202,以及包含一导通模块203。所述多个第一电源模块201与第二电源模块202均包含至少一电源供应器201a、202a;而该导通模块203则电耦接于该第一电源模块201与该第二电源模块202的输出端之间,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。又该电源系统控制单元21耦接至该导通模块203,用以提供该控制信号S给该导通模块203,且控制该导通模块203的开启与关闭的运行,与该导通模块203的电源传递的方向。借此得以提升该电源管理子系统20的效率并且增加其可靠度。
当电源模块201与202的电源供应器201a与202a正常运行且其输入电压均可由外部电力的来源输入电压AC1与AC1′提供(AC1与AC1′可为相同或不同的外部电力来源)时,电源系统控制单元21接收来自电源供应器201a与202a的信息与来自该导通模块203的信息,并发送出该控制信号S至该导通模块203以及电源供应器201a与202a,以关闭该导通模块203,并分别允许该第一电源模块201的电源供应器201a得以提供电源至该第一负载3-1,而该第二电源模块202的电源供应器202a得以提供电源至该第二负载3-2。即该第一负载3-1由该第一电源模块201的电源供应器201a所供电,该第二负载3-2则由该第二电源模块202的电源供应器202a所供电,而该导通模块203则呈关闭状态。因此,所述多个电源供应器201a与202a均以接近50%额定能力的功率供电予服务器的负载,其效率较单机服务器高出4%。
另一方面,每一负载的电源备份均被保留着。当该电源供应器201a与202a中任一个故障失效或其来自AC1与AC1′的输入电压不在时,尚存的电源供应器201a与202a则将可以持续支援该第一负载3-1与第二负载3-2的供电,直至故障失效的电源供应器201a或202a修复或来自AC1与AC1′的输入电压重新回复。例如,当该电源模块201的电源供应器201a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应器201a与202a的信息与来自该导通模块203的信息,并发送 出该控制信号S至该导通模块203以及电源供应器201a与202a,以控制该导通模块203的电源传递方向。此时电源传递可由该第二电源模块202的电源供应器202a的输出端,通过该导通模块203而流向该第一负载3-1,借而提供该第一负载3-1电源并提升该电源供应器202a的效率。因此,该第二电源模块202的电源供应器202a将可以持续支援该第一负载3-1与第二负载3-2的供电,直至故障失效的该第一电源模块201的电源供应器201a修复或来自AC1的输入电压重新回复。
同样地,当该电源模块202的电源供应器202a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1′消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应器201a与202a的信息与来自该导通模块203的信息,并发送出该控制信号S至该导通模块203以及电源供应器201a与202a,以控制该导通模块203的电源传递方向。此时电源传递可由该第一电源模块201的电源供应器201a的输出端,通过该导通模块203而流向该第二负载3-2,借而提供该第二负载3-2电源并提升该电源供应器201a的效率。因此,该第一电源模块201的电源供应器201a将可以持续支援该第一负载3-1与第二负载3-2的供电,直至故障失效的该第二电源模块202的电源供应器202a修复或来自AC1′的输入电压重新回复。
就算导通模块203故障失效,可通过机构设计使其自电源供应器输出处断开,每一负载仍能由其所属的电源供应器201a与202a继续供电。如此将可以减少系统成本,并且提升系统的稳定可靠度。相较于电源供应器,由于该导通模块203不需电源处理功能,因此更可视为简易且低成本的设计。
图7A-图7B为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第四较佳实施例示意图。而图7C则为揭示如图7B的电路方块图。至于图7D与图7E则为图7A与图7B的电源管理系统结构示意图。如图7A-图7E所示,该电源管理系统2包含至少一电源管理子系统20,一电源系统控制单元21,以及多个负载。该电源管理子系统20则具有一第一电源模块201,一第二电源模块202,以及一导通模块203。该第一电源模块201耦接至一第一负载3-1,且具有多个第一电源供应器201a、201b,其中该多个第一电源供应器201a、201b的输出端均耦接在一起,且更进一步地连接至该第一负载3-1。而每一个第一电源供应 器201a、201b可移除地设置于该第一电源模块201内,并选择性地耦接至该第一负载3-1。另外,该第二电源模块202耦接至一第二负载3-2,且具有多个第二电源供应器202a、202b,其中所述多个第二电源供应器202a、202b的输出端均耦接在一起,且更进一步地连接至该第二负载3-2。而每一个第二电源供应器202a、202b可移除地设置于该第二电源模块202内,并选择性地耦接至该第二负载3-2。该导通模块203则具有一第一导通单元203a与一第二导通单元203b。其中该第一导通单元203a通过一电力电缆203c而耦接至该第二导通单元203b。而该第一导通单元203a可移除地设置在第一电源模块201内,用以置换其内一个第一电源供应器201b,并选择性地连接该第二电源模块202至该第一负载3-1,以允许该第二电源模块202得以通过该导通模块203而提供电源给该第一负载3-1。该第二导通单元203b可移除地设置在第二电源模块202内,用以置换其内一个第二电源供应器202b,并选择性地连接该第一电源模块201至该第二负载3-2,以允许该第一电源模块201得以通过该导通模块203而提供电源给该第二负载3-2。即该导通模块203电耦接于电源模块201与202的输出端之间,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。而该电源系统控制单元21耦接至该导通模块203,以提供该控制信号S给该导通模块203,并控制该导通模块203开启与关闭的操作,与控制该导通模块203的电源传递方向,进而提升该电源管理子系统20的效率并增加其稳定可靠度。
该第一电源模块201与该第二电源模块202用于提供其对应的负载所需的电源,即如提供第一负载3-1与第二负载3-2所需的电源。而该第一电源模块201与该第二电源模块202分别具有一第一壳体22-1与一第二壳体22-2,其中所述多个壳体可以纳入其所对应负载的装置电路(如刀锋型服务器)。该第一壳体22-1包含一第一容收部22-1a及一第二容收部22-1b,用以分别收纳该第一电源模块201的可热拔插电源供应器201a、201b。而该第二壳体22-2则包含一第一容收部22-2a及一第二容收部22-2b,用以分别收纳该第二电源模块202的可热拔插电源供应器202a、202b。该第一壳体22-1与该第二壳体22-2的第一容收部22-1a、22-2a分别用于收纳可热拔插电源供应器201a与202a。而该第一壳体22-1与该第二壳体22-2的第二容收部22-1b、22-2b则为分别用于收纳任一可热拔插备份电源供应器201b与202b 或至少一导通模块203的可热拔插导通单元203a、203b,如图7E所示。
如图7A-图7E所示,该第一电源模块201及该第二电源模块202为分别包含有电源供应器201a、201b、202a、202b,且该导通模块203则包含一第一导通单元203a及一第二导通单元203b。一般而言,所述多个电源供应器201a、201b、202a、202b可以为任何单级或多级、隔离或非隔离、交流/直流或直流/直流转换器。相较于图3的电源系统,一可热拔插的电源供应器,以201b与202b为例,可以被移除或再以一可热拔插的导通单元,如203a与203b,来进行置换。为达一简化的目的,导通单元可由该电源供应器201a的输出端直接电连接至该电源供应器202a的输出端。
又如图7B所示,该第一电源模块201的该电源供应器201a具有一输出端,而该第一导通单元203a则具有一第一连接端直接连接至该电源供应器201a的输出端。该电源供应器201a与该第一导通单元203a(如图7C所示)是通过该第一壳体22-1内部的相同连接器而连接在一起。此外,该第二电源模块202的该电源供应器202a具有一输出端,而该第二导通单元203b则具有一第一连接端直接连接至该电源供应器202a的输出端。该电源供应器202a与该第二导通单元203b(如图7C所示)是通过该第二壳体22-2内部的相同连接器而连接在一起。
所述多个第一导通单元203a与第二导通单元203b均具有一第二连接端,并相对于其第一连接端。而该第一导通单元203a与该第二导通单元203b则均以其第二连接端通过其间的一外部的电力电缆203c而连接在一起,即如图7E所示。通过将两负载的电源模块201与202连接在一起,即可针对负载3-1与3-2而创设一电源网络。
如图7A-图7C所示,所述多个电源供应器201a、201b、202a及202b均可包含一功率因数控制器(PFC)、一直流/直流转换器、一切换电路,以及一电源供应控制器,但并不受限于此。功率因数控制器是用以将电力来源由交流电源转换为一直流电源。直流/直流转换器是用以接收来自功率因数控制器的直流电源,并将该直流电源转换为该负载所需的直流电源。电源供应控制器则是耦接至该功率因数控制器、该直流/直流转换器及该切换电路,用以发送关于电源供应器操作状态的信息给该电源管理系统2的电源系统控制单元21,并接收来自该电源管理系统2的电源系统控制单元21的一 控制信号S而控制该功率因数控制器、该直流/直流转换器及该切换电路的运行。该电源供应控制器可以通过多个传感器来检测电源供应器的输入电压与输出电流而获知电源供应器的操作信息。在本发明实施例中,所述多个电源供应器201a、201b、202a及202b更均具有一能量储存及电源调节电路(未图示),耦接至该功率因数控制器与该直流/直流转换器间的导通路径,用以增加其延续保持时间。在本发明另一实施例中,所述多个电源供应器201a、201b、202a及202b的电源供应控制器可彼此交流通信,如此电源供应器的电源供应控制器则可根据由其他电源供应器(未图示)而来的一控制信号或信息去控制该电源供应器的操作。在本发明其他实施例中,电源供应器201a及202a的电源供应控制器可与该导通模块的该导通单元交流通信(未图示),用以提供一控制信号至该导通模块的该导通单元,并控制该导通模块的该导通单元开启关闭的操作,与控制该导通模块的该导通单元的电源传递方向。
在本发明的实施例中,每一导通单元203a及203b包含至少一导通路径,至少一双向开关电路,一导通控制器,一第一连接端,以及一第二连接端。而该导通单元203a及203b的第一连接端分别耦接至该电源供应器201a及202a的输出端。而两个导通单元203a及203b的第二连接端则系通过一外部电力电缆203c而耦接在一起,即如图7D所示。该导通单元203a的双向开关电路系电连接于其第一连接端与第二连接端之间,以选择性允许其电源传递方向可由该第一电源模块201的电源供应器201a的输出端先经过该第一导通单元203a,再经过该外部电力电缆203c而流向该第二导通单元203b,进而提供电源至该第二负载3-2,同时增加或调节该第一电源模块201的输出而提升该第一电源模块201的效率。另外该导通单元203b的双向开关电路电连接于其第一连接端与第二连接端之间,也是以选择性允许其电源传递方向可由该第二电源模块202的电源供应器202a的输出端先经过该第二导通单元203b,再经过该外部电力电缆203c而流向该第一导通单元203a,进而提供电源至该第一负载3-1,同时增加或调节该第二电源模块202的输出而提升该第二电源模块202的效率。每一导通单元203a及203b的导通控制器耦接至该双向开关电路及该电源管理系统2的该电源系统控制单元21,以发送关于其电源流向的信息,并接收来自该电源系统控制单元21的该控制信号S,且控制着该双向开关电路的操作,进而借此控制在两电源模块201 及202间的电源传递方向。其导通控制器可通过利用多个传感器感测电压来获取电源流向的信息。而该电源管理系统2的该电源系统控制单元21则可与该电源供应器201a及202a的电源供应控制器交流通信,也可与该导通单元203a及203b的导通控制器交流通信。
在本发明实施例中,至少在该导通单元203a及203b之一则更包含有一能量储存及电源调节单元(未图示),耦接至该导通路径。在本发明另外的实施例中,则至少在该导通单元203a及203b之一则仅包含一电力电缆,或一与能量储存及电源调节单元(未图示)耦接的电力电缆。
当该电源供应器201a与202a正常运行且其输入电压均由外部电力的来源输入电压AC1与AC1′提供时,电源系统控制单元21接收来自电源供应控制器的信息与来自该导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该导通控制器以及电源供应控制器,以关闭该导通单元203a及203b的双向开关电路,并允许该电源供应器201a得以提供电源至该第一负载3-1,而该电源供应器202a得以提供电源至该第二负载3-2。换言之,该第一负载3-1由该电源供应器201a所供电,该第二负载3-2则由该电源供应器202a所供电,而该导通模块203则呈关闭状态。因此,每一电源供应器均可以接近50%额定能力的功率供电至服务器的负载,其效率较单机服务器高出4%。
另外,每一负载的电源备份均还被保留着。当该电源供应器201a与202a中任一个故障失效或其来自AC1与AC1′的输入电压不在时,尚存的电源供应器201a与202a则将可以持续支援两负载的供电,直至故障失效的电源供应器201a或202a修复或来自AC1与AC1′的输入电压重新回复。举例而言,当该电源供应器201a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应控制器的信息与来自该导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该导通控制器以及电源供应控制器,以开启该双向开关电路并控制着电源传递方向,借此其电源传递方向可由该第二电源模块202的该电源供应器202a的输出端先经过该第二导通单元203b,再经过该外部电力电缆203c而流向该第一导通单元203a,进而提供电源至该第一负载3-1,同时增加或调节该第二电源模块202的输出而提升该第二电源模块202的效率。因此,该第二电源模块202的电源供应器202a将可以持续支援两负载的供电,直至故障失效的该第一电源模块201的电源 供应器201a修复或来自AC1的输入电压重新回复。当该电源供应器202a故障失效,和/或其供电的来源输入电压AC1′消失时,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应控制器的信息与来自该导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该导通控制器以及电源供应控制器,以开启该双向开关电路并控制着电源传递方向,借此其电源传递方向可由该第一电源模块201的该电源供应器201a的输出端先经过该第一导通单元203a,再经过该外部电力电缆203c而流向该第二导通单元203b,进而提供电源至该第二负载3-2,同时增加或调节该第一电源模块201的输出而提升该第一电源模块201的效率。因此,该第一电源模块201的电源供应器201a将可以持续支援两负载的供电,直至故障失效的该第二电源模块202的电源供应器202a修复或来自AC1′的输入电压重新回复。
不论是在该第一导通单元203a或该第二导通单元203b故障失效,通过机构设计使其自电源供应器输出处断开,每一负载仍能由其所属的电源供应器201a与202a继续供电。
除了将近4%的效率提升外,该电源网络现仅具有二交流电源线,而非如两独立运行服务器时所需的四交流电源线。越少数量的电源线可大大地降低架设在服务器机架的各服务器后方的电缆管理的风险,免除电源线产生凌乱及热源积聚的问题。
此外,电源网络可以仅使用两个电源供应器201a、202a及两个导通单元203a、203b,而非两单机服务器使用四个电源供应器201a、201b、202a、202b,因而在降低系统的成本及提升系统的稳定可靠度上也有成效。相较于电源供应器,由于导通单元不需电源处理功能,故将可以更简易且低成本的设计来达成所需。
图8A为揭示利用图7A与图7B的电源管理系统所构成的网络电源共享架构的示意图。图8B则为揭示图8A的电源管理系统结构示意图。如图8A与图8B所示,每一负载由其所属的电源供应器所供电,且由其他服务器内的电源供应器来提供备份。其仅以两个电源供应器来运行两个服务器,而非如传统技术以四个电源供应器来运行。而联总的电源并不超过一额定电源供应器的量。这将可提升系统的效率。
如图8A所示,本发明的电源管理系统2包含多个电源管理子系统20-1, 20-2….20-(N/2),一电源系统控制单元21,以及多个负载3-1,3-2,3-3,3-4…3-(N-1),3-(N),其中N为正偶整数。在运行、功能及结构上,所述多个电源管理子系统20-1,20-2….20-(N/2)与图7A-图7E所示相近,于此便不再多做赘述。该电源系统控制单元21耦接至所述多个电源管理子系统20-1,20-2….20-(N/2)的导通模块,用以提供该控制信号S至所述多个导通模块,并控制所述多个导通模块开启与关闭的操作,以及控制所述多个导通模块的电源传递方向,进而提升该多个电源管理子系统20-1,20-2….20-(N/2)的效率及提供可靠度。
图9A为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第五较佳实施例示意图。而图9B则为揭示如图9A的电源管理系统的电路方块图。图9C则揭示图9A的电源管理系统的结构示意图。如图9A-图9C所示,该电源管理系统2可用以管理分配电源至如负载3-1~3-3等三负载,且包含有一第一电源管理子系统20-1,一第二电源管理子系统20-2,一电源系统控制单元21及多个负载。该第一电源管理子系统20-1包含有二电源模块,即如图示的第一电源模块201及第二电源模块202,以及包含一第一导通模块203。每一电源模块201及202则包含有至少一电源供应器201a及202a,而该第一导通模块203则电耦接于该第一电源模块201与该第二电源模块202的输出端间,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。该第二电源管理子系统20-2则包含有一第三电源模块204及一第二导通模块206。该第三电源模块204则包含至少一电源供应器204a,而该第二导通模块206则电耦接至该第三电源模块204的输出端,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。该电源系统控制单元21耦接至该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203与该第二电源管理子系统20-2的该第二导通模块206,用以提供该控制信号至该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203与该第二电源管理子系统20-2的该第二导通模块206,并控制该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203与该第二电源管理子系统20-2的该第二导通模块206开启与关闭的操作,与其电源传递方向,进而提升该电源管理系统2的效率,并提供系统的稳定可靠度。
该第一电源管理子系统20-1的两电源模块,即如第一电源模块201与第 二电源模块202,是作为其相对应负载的供电,即负载3-1及3-2。在运行、功能及结构上,该第一电源管理子系统20-1与图7A-图7E所示相近,于此便不再多做赘述。而该第二电源管理子系统20-2的该第三电源模块204则是用以供电至其相对应负载,即负载3-3。在运行、功能及结构上,该第二电源管理子系统20-2与图7A-图7E所示相近,于此便不再多做赘述。
如图9A-图9C所示,该第一电源管理子系统20-1的该第一电源模块201及该第二电源模块202分别具有电源供应器201a及202a;而该第一导通模块203则包含有二导通单元203a及203b。一般而言,所述多个电源供应器201a及202a可以为任何单级或多级、隔离或非隔离、交流/直流或直流/直流转换器。为达一简化的目的,导通单元可由该电源供应器201a的输出端直接电连接至该电源供应器202a的输出端。而该第二电源管理子系统20-2的该第三电源模块204则包含至少一电源供应器204a;而该第二导通模块206则包含有至少一导通单元206a。通常,该电源模块204的该电源供应器204a则可为任何单级或多级、隔离或非隔离、交流/直流或直流/直流转换器。
如图9A所示,该电源供应器201a具有一输出端,而该导通单元203a则具有一第一连接端,直接连接至该电源供应器201a的输出端。该电源供应器201a与该导通单元203a(如图9A所示)是通过于第一负载3-1所在的壳体内相同连接器而连接在一起。另外,该电源供应器202a具有一输出端,而该导通单元203b则具有一第一连接端,直接连接至该电源供应器202a的输出端。该电源供应器202a与该导通单元203b是通过于第二负载3-2所在的壳体内相同连接器而连接在一起。同样地,第二电源管理子系统20-2的第三电源模块204的该电源供应器204a也具有一输出端;而该导通单元206a则具有一第一连接端,直接连接至该电源供应器204a的输出端。该电源供应器204a与该导通单元206a是通过于第三负载3-3所在的壳体内相同连接器而连接在一起。
该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203的所述多个导通单元203a及203b也均具有一第二连接端并相对于其第一连接端。所述多个导通单元203a及203b于其第二连接端间通过一电力电缆203c而连接在一起,如图9C所示。通过将两负载的电源模块201及202连接在一起,则为该两 负载而设的电源网络即被创设而成。另外,所述多个导通单元203a及203b均具有一第三连接端,邻接其第二连接端且相对于其第一连接端。同样地,该第二电源管理子系统20-2的该第二导通模块206的该导通单元206a也具有一第二连接端,相对于其第一连接端。另外,该导通单元206a更具有一第三连接端,邻接其第二连接端且相对于其第一连接端。而该第一导通模块203与该第二导通模块206于其第三连接端间通过一电力电缆207而连接在一起,如图9C所示。
如图9A与图9B所示,所述多个第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应器201a、202a及204a均可包含一功率因数控制器(PFC)、一直流/直流转换器、一切换电路,以及一电源供应控制器,但并不受限于此。在运行、功能及结构上,所述多个电源供应器201a、202a及204a均与图7C所示相近,于此便不再多做赘述。
而所述多个第一及第二导通模块203及206的导通单元203a、203b及206a均包含有多个导通路径,一第一双向开关电路,一第二双向开关电路,一导通控制器,一第一连接端,一第二连接端,以及一第三连接端。而该第一导通模块203的所述多个导通单元203a及203b的第一连接端分别耦接至该第一电源管理子系统20-1的所述多个电源供应器201a及202a的输出端。而该第二导通模块206的该导通单元206a则耦接至该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a的输出端。该导通模块203的两导通单元203a及203b则通过一外部电力电缆203c而耦接在一起,如图9C所示。又该第一导通模块203的导通单元203b的第三连接端与第二导通模块206的导通单元206a的第三连接端则通过一外电力电缆207而耦接在一起。
该第一导通单元203b的第一双向开关电路系电连接于该第一导通单元203b的第一连接端与第二连接端间,并耦接至该导通控制器,以允许其电源由该电源供应器202a的输出端先经过该导通单元203b,再通过一外部电力电缆203c而流向该导通单元203a,进而提供电源给该第一负载3-1,并提升该电源供应器202a的效率;也允许其电源由该电源供应器201a的输出端先经过该导通单元203a,再通过一外部电力电缆203c而流向该导通单元203b,进而提供电源给该第二负载3-2,并提升该电源供应器201a的效率。该第一导通模块203的导通单元203b的第二双向开关电路系电连接于该导通单元 203b的第一连接端与第三连接端之间,并耦接至该导通控制器,以允许其电源传递由该电源供应器202a的输出端先经过该导通单元203b,再通过一外部电力电缆207而流向该导通单元206a,进而提供电源给该第三负载3-3,并提升该电源供应器202a的效率;也允许其电源由该电源供应器204a的输出端先经过该第二导通模块206的该导通单元206a,再通过一外部电力电缆207而流向该第一导通模块203的导通单元203b,进而提供并分享电源给该第二负载3-2,且提升该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a的效率。另外,该电源系统控制单元21也可发送一控制信号S,以控制其电源流向由该电源供应器201a流经该第一导通模块203的导通单元203a及203b与该第二导通模206的导通单元206a而到达该第三负载3-3。同样地,该电源系统控制单元21也可发送一控制信号S,以控制其电源流向由该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a流经该第二导通模206的导通单元206a与该第一导通模块203的导通单元203a及203b与而到达该第一负载3-1。
所述多个第一及第二导通模块203及206的导通控制器耦接至该第一双向开关电路,该第二双向开关电路,以及该电源系统控制单元21,用以发送关于其电源流动的信息,接收来自该电源系统控制单元21的控制信号S,并控制该第一及第二双向开关电路的操作,进而控制电源传递的方向。而该导通控制器可利用多个传感器感测电压而获致电源流动的信息。即该电源管理系统2的该电源系统控制单元21可与该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该电源供应器201a、202a及204a的电源供应控制器及该导通单元203a、203b及206a等交流信息。
在操作上,图9A-图9C中该第一电源管理子系统20-1的电源模块201及202与其第一导通模块203均相似于图7A-图7E中该电源管理子系统所示者,于此不再赘述。而图9A-图9C中,该第二电源管理子系统20-2的电源模块204及该第二导通模块206也与于图7A-图7E中该电源管理子系统所示相似,故于此将不再赘述。
另外,每一负载的电源备份均还被保留着。当该电源供应器201a、202a及204a中任一个故障失效或其来自AC1、AC2及AC1′的输入电压消失时,尚存的电源供应器201a、202a及204a则将可以持续支援一个或更多负载的 供电,直至故障失效的电源供应器201a、202a及204a修复或来自AC1、AC2及AC1′的输入电压重新回复。当该电源供应器201a及202a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1及AC2消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应控制器与导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该导通控制器以及电源供应控制器,以控制该导通单元203a、203b及206a的该第一及第二双向开关电路及其电源传递方向,借此使得由该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a所输出的电源可以供做该第一负载3-1及该第二负载3-2之用。即负载3-1到3-3可由该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a来供电,直至故障失效的电源供应器201a及202a修复或来源输入电压AC1及AC2重新回复。因此,该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a是于以最佳的效能进行运行,高于单机服务器。
当该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器201a与该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1及AC1′消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应控制器与导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该导通控制器以及电源供应控制器,以控制该导通单元203a、203b及206a的该第一及第二双向开关电路及其电源传递方向,借此使得由该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a所输出的电源可以供做该第一负载3-1及该第三负载3-3之用。即负载3-1到3-3可由该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器202a来供电,直至故障失效的该第一电源管理子系统20-1的电源供应器201a及该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a修复或来源输入电压AC1及AC1′重新回复。因此,该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a是于以最佳的效能进行运行,高于单机服务器。
当该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器202a与该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC2及AC1′消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应控制器与导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该导通控制器以 及电源供应控制器,以控制该导通单元203a、203b及206a的该第一及第二双向开关电路及其电源传递方向,借此使得由该第一电源管理子系统20-1的电源供应器201a所输出的电源可以供做该第二负载3-2及该第三负载3-3之用。即负载3-1到3-3可由该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器201a来供电,直至故障失效的该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a及该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a修复或来源输入电压AC2及AC1′重新回复。因此,该第一电源管理子系统20-1的电源供应器201a是于以最佳的效能进行运行,高于单机服务器。
当该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器201a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应控制器与导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该导通控制器以及电源供应控制器,以控制该导通单元203a、203b及206a的该第一及第二双向开关电路及其电源传递方向,借此使得由该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a所输出的电源可以供做该第一负载3-1之用;和/或由该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a所输出的电源可以供做该第一负载3-1之用。即负载3-1及3-2可由该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器202a来供电,和/或负载3-1及3-3可由该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a来供电,直至故障失效的该第一电源管理子系统20-1的电源供应器201a修复或来源输入电压AC1重新回复。因此,该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a,和/或该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a是于以一最佳的效能进行运行,高于单机服务器。
而当该电源供应器202a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC2消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应控制器与导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该导通控制器以及电源供应控制器,以控制该导通单元203a、203b及206a的该第一及第二双向开关电路及其电源传递方向,借此使得由该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a所输出的电源可以供做该第二负载3-2之用;和/或由该第一电源管理 子系统20-1的电源供应器201a所输出的电源可以供做该第二负载3-2之用。即负载3-1及3-2可由该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器201a来供电,和/或负载3-2及3-3可由该第二电源管理子系统20-2的该电源供应器204a来供电,直至故障失效的该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a修复或来源输入电压AC2重新回复。因此,该第一电源管理子系统20-1的电源供应器201a,和/或该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a是于以一最佳的效能进行运行,高于单机服务器。
当该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1′消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应控制器与导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该导通控制器以及电源供应控制器,以控制该导通单元203a、203b及206a的该第一及第二双向开关电路及其电源传递方向,借此使得由该第一电源管理子系统20-1的电源供应器201a所输出的电源可以供做该第三负载3-3之用;和/或由该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a所输出的电源可以供做该第三负载3-3之用。即负载3-1及3-3可由该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器201a来供电,和/或负载3-2及3-3可由该第一电源管理子系统20-1的该电源供应器202a来供电,直至故障失效的该第二电源管理子系统20-2的电源供应器204a修复或来源输入电压AC1′重新回复。因此,该第一电源管理子系统20-1的电源供应器201a,和/或该第一电源管理子系统20-1的电源供应器202a是于以一最佳的效能进行运行,高于单机服务器。
除了在效率上提升外,该电源网络现仅具有三条交流电源线,而非如三独立运行服务器时所需的六条交流电源线。越少数量的电源线可大大地降低架设在服务器机架的各服务器后方的电缆管理的风险,也免除电源线产生凌乱及热源积聚的问题。
此外,电源网络可以仅使用三个电源供应器201a、202a、204a及三个导通单元203a、203b、206a,而非三单机服务器使用六个电源供应器,因而在降低系统的成本及提升系统的稳定可靠度上也有成效。相较于电源供应器,由于导通单元不需电源处理功能,故将可以更简易且低成本的设计来达成所 需。
图10A为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第六较佳实施例示意图。而图10B则为揭示如图10A的电源管理系统的电路方块图。图10C则揭示图10A的电源管理系统的结构示意图。如图10A-图10C所示,该电源管理系统2可用以管理分配电源至如负载3-1~3-4等四负载,且包含有一第一电源管理子系统20-1、一第二电源管理子系统20-2、一电源系统控制单元21及多个负载。该第一电源管理子系统20-1包含有二电源模块,即如图示的第一电源模块201及第二电源模块202;以及包含有一第一导通模块203。每一电源模块201及202则包含有至少一电源供应器201a及202a,而该第一导通模块203则电耦接于该第一电源模块201与该第二电源模块202的输出端间,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。该第二电源管理子系统20-2则包含有二电源模块即如图示的第三电源模块204及第四电源模块205,以及包含一第二导通模块206。每一电源模块204及205则包含有至少一电源供应器204a及205a,而该第二导通模块206则电耦接至该第三电源模块204与该第四电源模块205的输出端间,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203与该第二电源管理系统20-2的该第二导通模块206为通过一电力电缆207而耦接在一起。该电源系统控制单元21为耦接至该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203与该第二电源管理次模块20-2的该第二导通模块206,用以提供该控制信号至该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203与该第二电源管理次模块20-2的该第二导通模块206,并控制该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203与该第二电源管理次模块20-2的该第二导通模块206开启与关闭的操作,与其电源传递方向,进而提升该电源管理系统2的效率,并确保系统的稳定可靠度。就结构及功能而言,该第一电源管理子系统20-1与该第二电源管理子系统20-2近似。
该第一电源管理子系统20-1的两电源模块,即如第一电源模块201与第二电源模块202,作为其相对应负载的供电,即负载3-1及3-2。在运行、功能及结构上,该第一电源管理子系统20-1与图9A-图9C所示相近,于此便不再多做赘述。同样地,第二电源管理子系统20-2的两电源模块,即如第三 电源模块204与第四电源模块205,作为其相对应负载的供电,即负载3-3及3-4。在运行、功能及结构上,该第二电源管理子系统20-2与图9A-图9C所示相近,于此便不再多做赘述。
如图10A-图10C所示,该第一电源管理子系统20-1的该第一电源模块201及该第二电源模块202分别具有电源供应器201a及202a;而该第一导通模块203则包含有二导通单元203a及203b。一般而言,所述多个电源供应器201a及202a可以为任何单级或多级、隔离或非隔离、交流/直流或直流/直流转换器。为达一简化的目的,导通单元可由该电源供应器201a的输出端直接电连接至该电源供应器202a的输出端。而该第二电源管理子系统20-2的该第三电源模块204及该第四电源模块205分别具有电源供应器204a及205a;而该第二导通模块206则包含有二导通单元206a及206b。通常,该电源模块204、205的该电源供应器204a、205a则可为任何单级或多级、隔离或非隔离、交流/直流或直流/直流转换器。而为达简化的目的,导通单元可由该电源供应器204a的输出端直接电连接至该电源供应器205a的输出端。
如图10A所示,该电源供应器201a具有一输出端,而该导通单元203a则具有一第一连接端,直接连接至该电源供应器201a的输出端。该电源供应器201a与该导通单元203a通过于第一负载3-1所在的壳体内相同连接器而连接在一起。另外,该电源供应器202a具有一输出端,而该导通单元203b则具有一第一连接端,直接连接至该电源供应器202a的输出端。该电源供应器202a与该导通单元203b通过于第二负载3-2所在的壳体内相同连接器而连接在一起。同样地,第二电源管理子系统20-2的第三电源模块204的该电源供应器204a也具有一输出端;而该导通单元206a则具有一第一连接端,直接连接至该电源供应器204a的输出端。该电源供应器204a与该导通单元206a通过于第三负载3-3所在的壳体内相同连接器而连接在一起。另者,第二电源管理子系统20-2的第四电源模块205的该电源供应器205a也具有一输出端;而该导通单元206b则具有一第一连接端,直接连接至该电源供应器205a的输出端。该电源供应器205a与该导通单元206b系通过于第四负载3-4所在的壳体内相同连接器而连接在一起。
该第一电源管理子系统20-1的该第一导通模块203的所述多个导通单元 203a及203b也均具有一第二连接端并相对于其第一连接端。所述多个导通单元203a及203b于其第二连接端间通过一电力电缆203c而连接在一起,如图10C所示。通过将两负载的电源模块201及202连接在一起,则为该两负载3-1及3-2而设的电源网络即被创设而成。另外,所述多个导通单元203a及203b均具有一第三连接端,邻设于其第二连接端且相对于其第一连接端。同样地,该第二电源管理子系统20-2的该第二导通模块206的所述多个导通单元206a及206b也均具有一第二连接端并相对于其第一连接端。所述多个导通单元206a及206b于其第二连接端间通过一电力电缆206c而连接在一起,如图10C所示。通过将两负载的电源模块204及205连接在一起,则为该两负载3-3及3-4而设的电源网络即被创设而成。另外,所述多个导通单元206a及206b均具有一第三连接端,邻设于其第二连接端且相对于其第一连接端。该第一导通模块203与该第二导通模块206于其第三连接端间通过一外部电力电缆207而连接在一起,其中该外部电力电缆207连接于该导通单元203b及206a的第三连接端间,如图10C所示。
如图10A与图10B所示,所述多个第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的电源供应器201a、202a、204a及205a均可包含一功率因数控制器(PFC)、一直流/直流转换器、一开关电路,以及一电源供应控制器,但并不受限于此。在运行、功能及结构上,所述多个电源供应器201a、202a、204a及205a均与图7C所示者相近,于此便不再多做赘述。而所述多个第一及第二导通模块203及206的导通单元203a、203b、206a及206b均包含有多个导通路径、一第一双向开关电路、一第二双向开关电路、一导通控制器、至少一第一连接端、至少一第二连接端,以及至少一第三连接端。而该第一导通模块203的所述多个导通单元203a及203b的第一连接端分别耦接至该第一电源管理子系统20-1的所述多个电源供应器201a及202a的输出端。同样地,该第二导通模块206的所述多个导通单元206a及206b的第一连接端分别耦接至该第二电源管理子系统20-2的所述多个电源供应器204a及205a的输出端。该第一导通模块203的两导通单元203a及203b则通过一外部电力电缆203c而耦接在一起,如图10C所示。同样地,该第二导通模块206的两导通单元206a及206b则通过一外部电力电缆206c而耦接在一起,如图10C所示。又该第一导通模块203的导通单元203b的第三连接端与第二导 通模块206的导通单元206a的第三连接端则通过一外电力电缆207而耦接在一起。
所述多个导通单元203a、203b、206a及206b的每一第一双向开关电路均电连接所述多个导通单元203a、203b、206a及206b的第一连接端与第二连接端之间,并耦接至其导通控制器。而所述多个导通单元203a、203b、206a及206b的每一第二双向开关电路均电连接于所述多个导通单元203a、203b、206a及206b的第一连接端与第三连接端之间,并耦接至其导通控制器。该电源系统控制单元21可发送一控制信号S至所述多个导通单元203a、203b、206a及206b的导通控制器,进而控制所述多个导通单元203a、203b、206a及206b的第一及第二双向开关电路的运行。
所述多个第一及第二导通模块203及206的内每一导通单元203a、203b、206a及206b的导通控制器耦接至每一导通单元203a、203b、206a及206b的第一双向开关电路及第二双向开关电路以及该电源系统控制单元21,用以发送关于其电源流动的信息,接收来自该电源系统控制单元21的控制信号S,并控制每一导通单元203a、203b、206a及206b的第一及第二双向开关电路的运行,进而控制电源传递的方向。而该导通控制器可利用多个传感器感测电压而获知电源流动的信息。即该电源管理系统2的该电源系统控制单元21可与该第一及第二电源管理子系统20-1及20-2的该电源供应器201a、202a、204a及205a的电源供应控制器及该导通单元203a、203b、206a及206b等交流信息。
在操作上,图10A-图10C中该第一电源管理子系统20-1的电源模块201及202与其第一导通模块203均相似于图9A-图9C中该电源管理子系统所示,在此即不再赘述。而图10A-图10C中该第二电源管理子系统20-2的电源模块204及205与其第二导通模块206在操作上也相似于图9A-图9C中该电源管理子系统所示,在此也不再赘述。又在图10A-图10C中,对于电源模块201、202、204及205,导通模块203及206,与多个负载间的运行关系,与图9A-图9C中该电源管理子系统所示相似,同样不再赘述。
除了在功效上提升外,该电源网络现仅具有四条交流电源线,而非如四独立运行服务器时所需的八条交流电源线。越少数量的电源线可大大地降低架设在服务器机架的各服务器后方的电缆管理的风险,也免除电源线产生凌 乱及热源积聚的问题。
而在降低系统的成本及提升系统的稳定可靠度上也有成效。由于相较于电源供应器,导通单元不需电源处理功能,故将可以更简易且低成本的设计来达成所需。
图11A及图11B为揭示本发明以图9A-图C电源管理子系统所构成的电源共享网络架构示意图。在运行、功能及结构上,该电源管理子系统与图9A-图9C所示相近,于此便不再多做赘述。该网络使用半数的电源供应器及电源线,以达更高的效率。
又图12A及图12B为揭示本发明以图10A-图10C电源管理子系统所构成的电源共享网络架构示意图。在运行、功能及结构上,该电源管理子系统与图10A-图10C所示相近,于此便不再多做赘述。该网络使用半数的电源供应器及电源线,以达更高的效率。
关于电源共享架构,增加“暂态能量储存及电源调节”作为延续保持功能(即结合导通功能、能量储存及电源调节功能,并提供功效最佳化的能力)时,一个电源供应器及一电力来源便可以支援至少两负载。总联合功率并不会超过一电源供应器所额定的。图13A为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统的第七较佳实施例示意图。如图13A所示,该电源管理系统2包含有至少一电源管理子系统20,一电源系统控制单元21,及多个负载。又该电源管理子系统20包含有二电源模块201及202,至少一暂态能量储存及电源调节单元208,以及一导通模块203。每一个电源模块201及202包含至少一电源供应器201a及202a;而该导通模块203则电耦接于两电源模块201及202的输出端之间,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。该暂态能量储存及电源调节单元208电耦接于两电源模块201及202的输出端之间,用以调节电源,并使该电源模块201及202的效率最佳化。该电源系统控制单元21则耦接至该导通模块203,用以提供该控制信号S至该导通模块203,并且控制该导通模块203开启与关闭的操作,及其电源传递的方向,进而提升该电源管理子系统20的效率,并增加可靠性。
当电源模块201与202的电源供应器201a与202a在正常情况下,且其输入电压均由外部电力的来源输入电压AC1与AC1′所提供(AC1与AC1′可 为相同或不同的外部电力来源)时,电源系统控制单元21接收来自电源供应器201a与202a的信息与来自该导通模块203的信息,并发送出该控制信号S至该导通模块203以及电源供应器201a与202a,以关闭该导通模块203,并分别允许该第一电源模块201的电源供应器201a得以提供电源至该第一负载3-1,而该第二电源模块202的电源供应器202a得以提供电源至该第二负载3-2。即该第一负载3-1由该第一电源模块201的电源供应器201a所供电,该第二负载3-2则由该第二电源模块202的电源供应器202a所供电,而该导通模块203则呈关闭状态。因此,所述多个电源供应器201a与202a均以接近50%额定能力的功率供电予服务器的负载,其效率较单机服务器高出4%。
此外,每一负载的电源备份均仍保留。当该电源供应器201a与202a中任一个故障失效或其来自AC1与AC1′的输入电压消失时,尚存的电源供应器201a与202a则将可以持续支援该第一负载3-1与第二负载3-2的供电,直至故障失效的电源供应器201a或202a修复或来自AC1与AC1′的输入电压重新回复。例如,当该电源模块201的电源供应器201a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应器201a与202a的信息与来自该导通模块203的信息,并发送出该控制信号S至该导通模块203以及电源供应器201a与202a,以控制该导通模块203的电源传递方向。此时电源传递可由该第二电源模块202的电源供应器202a的输出端,通过该导通模块203而流向该第一负载3-1,借而提供该第一负载3-1电源并提升该电源供应器202a的效率。因此,该第二电源模块202的电源供应器202a将可以持续支援该第一负载3-1与第二负载3-2的供电,直至故障失效的该第一电源模块201的电源供应器201a修复或来自AC1的输入电压重新回复。而当该电源供应器202a故障失效,和/或供电的来源输入电压AC1′消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应器201a与202a的信息与来自该导通模块203的信息,并发送出该控制信号S至该导通模块203以及电源供应器201a与202a,以控制该导通模块203的电源传递方向。此时电源传递可由该电源供应器201a的输出端,通过该导通模块203而流向该第二负载3-2,借而提供该第二负载3-2电源并提升该电源供应器201a的效率。因此,该第一电源供应器201a将可以持续支援 该第一负载3-1与第二负载3-2的供电,直至故障失效的该电源供应器202a修复或来自AC1′的输入电压重新回复。
就算导通模块203故障失效,而通过机构设计自其电源供应器输出处断开,每一负载仍能由其所属的电源供应器201a与202a继续供电。
该暂态能量储存及电源调节单元208电耦接于两电源模块201及202的输出端之间,用以调节电源,并将该电源模块201及202的效率最佳化。在本发明一实施例中,该暂态能量储存及电源调节单元208设置于该导通模块203内,并电耦接至该导通模块203内的双向导通路径。在另一不同的实施例中,该暂态能量储存及电源调节单元208与该导通模块203分离设置,并电耦接至位于该电源模块201输出端与该导通模块203第一连接端间的双向导通路径,如图13B所示。可改变地,在本发明其他实施例中,该暂态能量储存及电源调节单元208与该导通模块203分离设置,并电耦接至位于该电源模块202输出端与该导通模块203第一连接端间的双向传导线路,如图13C所示。
若以图13A中的该暂态能量储存及电源调节单元为例,该暂态能量储存及电源调节单元中的能量储存装置可为任何可储存能源的元件或设备,如电容器、电池、超高电容器、飞轮电池或燃料电池等。如图13A所示,该暂态能量储存及电源调节单元为该导通模块203和/或该电源系统控制单元21所控制。相较于图3A与图3B中的电源系统,当服务器1a及1b于如25%轻载或低于25%轻载时,在该电源系统的备份模式下,每一电源供应器的负载将低至12.5%,而这将使电源供应器的效率降至约79%左右或更低。然而对本发明图13A中的电源管理系统2而言,当电源系统控制单元21接到该第一负载3-1和/或该第二负载3-2处于一负载状况,如25%或低于25%的轻载状况的信息时,该电源系统控制单元21便会发送一控制信号S给该电源供应器202a及该导通模块203,借以使该电源供应器202a根据该控制信号S而被关闭,同时控制该导通模块203的电源传递方向,允许其电源传递流向可由该电源供应器201a经过该导通模块203而提供电源给该第二负载3-2。当该电源供应器201a失效故障或其来源输入电压AC1消失时,该暂态能量储存及电源调节单元208可因为来自该电源系统控制单元21的控制信号S而被控制操作,借以提供已储存的电源至该第一负载3-2及该第二 负载3-2两处。该暂态能量储存及电源调节单元208可支援所述多个负载3-1及3-2足够长的时间,以使已被关闭的电源供应器202a再重新被开启,进而再支援负载3-1及3-2两处的供电。而该电源供应器202a则能够持续支援负载3-1及3-2两处的供电,直至失效故障的电源供应器201a重新修复或其消失的来源输入电压AC1重新回复。
另一方面,该暂态能量储存及电源调节单元208也可用以最佳化该电源模块201及202的操作效率。举例来说,当电源系统控制单元21接到该第一负载3-1和/或该第二负载3-2处于一负载状况,如25%或低于25%的轻载状况的信息时,该电源系统控制单元21便会发送一控制信号S给该电源供应器201a及202a与该导通模块203。此时电源供应器201a及202a分别持续性地供电给该第一负载3-1及该第二负载3-2;而该导通模块203的电源传递方向受控制,允许其电源传递流向由该电源供应器201a经过该导通模块203而提供电源给该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置以进行充电,也允许其电源传递流向由该电源供应器202a经过该导通模块203而提供电源给该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置以进行充电。因此,该电源模块201及202的操作效率即可被提升,因为增加的输出更用于该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置的充电。当一个以上的电源供应器201a及202a故障失效,或其来源输入电压消失时,该电源系统控制单元21便会发送一控制信号S给该电源供应器201a及202a与该导通模块203,借以使该导通模块203根据该控制信号S而控制其电源传递方向,尚存的电源供应器(201a或202a)持续性地供电给该第一负载3-1及该第二负载3-2;而该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置则释放出已储存的电源并调节电源至负载。又若当两电源供应器201a及202a均故障失效,或其来源输入电压AC1及AC1′均消失时,该暂态能量储存及电源调节单元208可因为来自该电源系统控制单元21的控制信号S而被控制操作,借以提供已储存的电源至该第一负载3-2及该第二负载3-2两处。而该暂态能量储存及电源调节单元208可支援所述多个负载3-1及3-2足够长的时间,以使失效故障的电源供应器201a及202a重新修复或其消失的来源输入电压AC1及AC1′重新回复。
图14A为揭示本发明具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提 供备份电源予多个负载的电源管理系统的第八较佳实施例示意图。而图14B则为揭示如图14A的电源管理系统的电路方块图。如图14A-图14B所示,该电源管理系统2包含至少一电源管理子系统20、一电源系统控制单元21,以及多个负载。该电源管理子系统20则具有二电源模块201及202、至少一该暂态能量储存及电源调节单元208,以及一导通模块203。每一电源模块201及202则包含有至少一电源供应器201a及202a,而该导通模块203则电耦接于二电源模块201与202的输出端间,用以根据一控制信号S提供一单向或双向导通路径。而该暂态能量储存及电源调节单元208则电耦接于二电源模块201与202的输出端间,用以调节电源,并将该电源模块201及202的效率最佳化。该电源系统控制单元21则耦接至该导通模块203,用以提供该控制信号S至该导通模块203,并且控制该导通模块203开启与关闭的操作,及其电源传递的方向,进而提升该电源管理子系统20的效率,并增加可靠性。
该电源管理子系统20的两电源模块,即如图示的一第一电源模块201及一第二电源模块202,用以提供电源至其相对应的负载,即如该第一负载3-1及该第二负载3-2。在运行、功能及结构上,该电源管理子系统20与图7A-图7E所示相近,故在此不再赘述。
如图14A-图14B所示,该第一电源模块201及该第二电源模块202分别具有电源供应器201a及202a;而该导通模块203则包含有二导通单元203a及203b。通常,所述多个电源供应器201a及202a可以为任何单级或多级、隔离或非隔离、交流/直流或直流/直流转换器。相较于图3的电源系统,每一服务器,如1a及1b,的一可热拔插的电源供应器可以被移除或再以一可热拔插的导通单元,如203a与203b,来进行置换。为达一简化的目的,导通单元203a及203b可由该电源供应器201a的输出端直接电连接至该电源供应器202a的输出端。
如图14A所示,该电源供应器201a具有一输出端;而该导通单元203a则具有一第一连接端直接连接至该电源供应器201a的输出端。该电源供应器201a与该导通单元203a系通过该第一负载3-1所在壳体内的相同连接器而连接在一起。此外,该电源供应器202a具有一输出端;而该导通单元203b则具有一第一连接端直接连接至该电源供应器202a的输出端。该电源供应 器202a与该导通单元203b则通过该第二负载3-2所在壳体内部的相同连接器而连接在一起。
所述多个导通单元203a与203b均具有一第二连接端,并相对于其第一连接端。而该导通单元203a与203b则均以其第二连接端通过其间的一外部的电力电缆203c而连接在一起。通过将两负载的电源模块201与202连接在一起,即可针对负载3-1与3-2而创设一电源网络。
如图14A-图14B所示,所述多个电源供应器201a及202a均可包含一功率因数控制器(PFC)、一直流/直流转换器、一开关电路,以及一电源供应控制器,但并不受限于此。在运行、功能及结构上,该电源供应系统201a及202a与图7C所示相近,故在此不再赘述。在本发明一实施例中,每一导通单元203a及203b包含至少一导通路径、至少一双向开关电路、一导通控制器、至少一第一连接端,以及至少一第二连接端。而该导通单元203a及203b的第一连接端系分别耦接至该电源供应器201a及202a的输出端。而两个导通单元203a及203b的第二连接端则系通过一外部电力电缆203c而耦接在一起。该导通单元203a的双向开关电路系电连接于其第一连接端与第二连接端之间,以选择性允许其电源传递方向可由该电源供应器201a的输出端先经过该导通单元203a,再经过该外部电力电缆203c而流向该导通单元203b,进而提供电源至该第二负载3-2,而提升该电源供应器201a的效率;且可选择性允许其电源传递方向可由该电源供应器202a的输出端先经过该导通单元203b,再经过该外部电力电缆203c而流向该导通单元203a,进而提供电源至该第一负载3-1,而提升该电源供应器202a的效率。每一导通单元203a及203b的导通控制器耦接至该双向开关电路及该电源管理系统2的该电源系统控制单元21,以发送关于其电源流动的信息,并接收来自该电源系统控制单元21的该控制信号S,且控制着该双向开关电路的操作,进而借此控制在两电源模块201及202间的电源传递方向。其导通控制器可通过利用多个传感器感测电压来获取电源流向的信息。而该电源管理系统2的该电源系统控制单元21则可与该电源供应器201a及202a的电源供应控制器交流通信,也可与该导通单元203a及203b的导通控制器交流通信。在本发明另外的实施例中,则至少在该导通单元203a及203b之一则更仅包含一电力电缆,该电力电缆具有一第一连接端与一第二连接端(未图示);而其他的导 通单元203a及203b则包含一双向开关电路、一导通控制器、一第一连接端,以及一第二连接端。
当该电源供应器201a与202a在正常情况下,且其输入电压均由外部电力的来源输入电压AC1与AC1′所提供时,电源系统控制单元21接收来自电源供应控制器的信息与来自该导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该导通控制器以及电源供应控制器,以关闭该导通单元203a及203b的双向开关电路,并允许该电源供应器201a得以提供电源至该第一负载3-1,而该电源供应器202a得以提供电源至该第二负载3-2。即该第一负载3-1由该电源供应器201a所供电,该第二负载3-2则由该电源供应器202a所供电,而该导通模块203则呈关闭状态。因此,每一电源供应器均可以接近50%额定能力的功率供电予服务器的负载,其效率较单机服务器高出4%。
另外,每一负载的电源备份均还被保留着。当该电源供应器201a与202a中任一个故障失效或其来自AC1与AC1′的输入电压消失时,尚存的电源供应器201a与202a则将可以持续支援该两负载3-1、3-2的供电,直至故障失效的电源供应器201a或202a修复或来自AC1与AC1′的输入电压重新回复。举例而言,当该电源供应器201a故障失效,且/或供电的来源输入电压AC1消失,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应控制器的信息与来自该导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该导通控制器以及电源供应控制器,以开启该双向开关电路并控制着电源传递方向,借此其电源传递方向可由该电源供应器202a的输出端先经过该导通单元203b,再经过该外部电力电缆203c而流向该导通单元203a,进而提供电源至该第一负载3-1,并提升该电源供应器202a的效率。因此,该电源供应器202a将可以持续支援两负载3-1及3-2的供电,直至故障失效的该电源供应器201a修复或来自AC1的输入电压重新回复。又当该电源供应器202a故障失效,和/或其供电的来源输入电压AC1′消失时,则该电源系统控制单元21则会接收来自电源供应控制器的信息与来自该导通控制器的信息,并发送出该控制信号S至该导通控制器以及电源供应控制器,以开启该双向开关电路并控制着电源传递方向,借此其电源传递方向可由该电源供应器201a的输出端先经过该导通单元203a,再经过该外部电力电缆203c而流向该导通单元203b,进而提供电源至该第二负载3-2,并提升该电源供应器201a的效率。因此,该电源 供应器201a将可以持续支援两负载的供电,直至故障失效的该电源供应器202a修复或来自AC1′的输入电压重新回复。
不论是在该导通单元203a或该导通单元203b故障失效,通过机构设计自其电源供应器输出处断开,每一负载3-1及3-2仍能由其所属的电源供应器201a与202a继续供电。
然而除了将近4%的效率提升外,该电源网络现仅具有二交流电源线,而非如两独立运行服务器时所需的四交流电源线。越少数量的电源线可大大地降低架设在服务器机架的各服务器后方的电缆管理的风险,免除电源软线产生凌乱及热源积聚的问题。而在降低系统的成本及提升系统的稳定可靠度上也有成效。由于相较于电源供应器,导通单元不需电源处理功能,故将可以更简易且低成本的设计来达成所需。
请再参阅图14A及图14B,该暂态能量储存及电源调节单元208设置于该导通模块203的导通单元203a之内,并电耦接至该导通模块203的导通单元203a内的双向导通路径,并处于该导通单元203a的第一连接端与第二连接端间,用以调节电源并最佳化该电源模块201及202的效率。在另一不同的实施例中,该暂态能量储存及电源调节单元208与该导通模块203的该导通单元203a及该导通单元203b分离设置,并电耦接至位于该导通单元203a第二连接端与该导通单元203b第二连接端间的双向导通路径,用以调节电源并最佳化该电源模块201及202的效率,如图15A所示。可改变地,在本发明再一实施例中,该暂态能量储存及电源调节单元208设置于该导通模块203的导通单元203b之内,并电耦接至该导通模块203的导通单元203b内的双向导通路径,并处于该导通单元203b的第一连接端与第二连接端间,用以调节电源并最佳化该电源模块201及202的效率,如图15B所示。可改变地,在本发明又一实施例中,二暂态能量储存及电源调节单元208分别设置于该导通模块203的导通单元203及203b之内。所述多个暂态能量储存及电源调节单元208各自与该导通模块203的导通单元203a及203b内的双向导通路径电耦接,并各自处于该导通单元203a及203b的第一连接端与第二连接端间,用以调节电源并最佳化该电源模块201及202的效率,如图15C所示。
若以图14A及图14B中的该暂态能量储存及电源调节单元为例,该暂态 能量储存及电源调节单元中的能量储存装置可为任何可储存能量的元件或装置,如电容器、电池、超高电容器、飞轮电池或燃料电池等。如图14B所示,该暂态能量储存及电源调节单元208为该导通模块203,和/或该电源系统控制单元21,和/或电源供应器201a及202a的电源供应控制器(未图示)所控制。相较于图3A与图3B中的电源系统,当服务器1a及1b于25%或低于25%的轻载时,在该电源系统的备份模式下,每一电源供应器的负载将低至12.5%,而这将使电源供应器的效率降至约79%左右或更低。然而对本发明图14A及图14B中的电源管理系统2而言,当电源系统控制单元21接到该第一负载3-1和/或该第二负载3-2处位于一负载状况,如25%或低于25%的轻载状况的信息时,该电源系统控制单元21便会发送一控制信号S给该电源供应器201a及202a的电源供应控制器与该导通单元203a及203b的导通控制器,借此使该电源供应器202a根据该控制信号S而被其电源供应控制器所关闭,同时该导通单元203a及203b由其导通控制器来控制其电源传递方向,允许其电源传递流向可由该电源供应器201a经过该导通模块203而提供电源给该第二负载3-2。又当该电源供应器201a失效故障或其来源输入电压AC1消失时,该暂态能量储存及电源调节单元208可因为来自该电源系统控制单元21或该导通控制器的控制信号S而被控制操作,借以提供已储存的电源至该第一负载3-2及该第二负载3-2两处。即,该暂态能量储存及电源调节单元208作为补助电力来源。该暂态能量储存及电源调节单元208可支援所述多个负载3-1及3-2足够长的时间,以使已被关闭的电源供应器202a再重新被开启,进而再支援负载3-1及3-2两处的供电。而该电源供应器202a则能够持续支援负载3-1及3-2两处的供电,直至失效故障的电源供应器201a重新修复或其消失的来源输入电压AC1重新回复。
另一方面,该暂态能量储存及电源调节单元208也可用以最佳化该电源模块201及202的操作效率。举例来说,当电源系统控制单元21接到该第一负载3-1和/或该第二负载3-2处于一负载,如25%或低于25%的轻载状况的信息时,该电源系统控制单元21便会发送一控制信号S给该电源供应器201a及202a的电源供应控制器与该导通模块203的导通控制器。此时电源供应器201a及202a分别受其电源供应控制器所控制而持续性地供电给该第一负载3-1及该第二负载3-2;而该导通单元203a及203b的电源传递方向 受其导通控制器的控制,而允许其电源传递流向由该电源供应器201a经过该导通单元203a而提供电源给该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置以进行充电,也允许该电源供应器202a经过该导通单元203b及203a而提供电源给该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置以进行充电。因此,该电源供应器201a及202a的操作效率即可被提升,因为增加的输出更用于该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置的充电。当一个以上的电源供应器201a及202a故障失效,或其来源输入电压消失时,该电源系统控制单元21便会发送一控制信号S给该电源供应器201a及202a的电源供应控制器与该导通单元203a及203b的导通控制器,以使导通单元203a及203b根据该控制信号S受其导通控制器而控制其电源传递方向,尚存的电源供应器(201a或202a)持续性地供电给该第一负载3-1及该第二负载3-2;而该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置则可受控制地释放出已储存的电源并调节至负载的电源。若当两电源供应器201a及202a均故障失效,或其来源输入电压AC1及AC1′均消失时,该暂态能量储存及电源调节单元208可因为来自该电源系统控制单元21的控制信号S而被控制操作,借以提供已储存的电源至该第一负载3-2及该第二负载3-2两处。而该暂态能量储存及电源调节单元208可支援所述多个负载3-1及3-2足够长的时间,以使失效故障的电源供应器201a及202a重新修复或其消失的来源输入电压AC1及AC1′重新回复。
对于图14A及图14B中,利用能源储存及电源调节单元将该电源模块201及202的电源功效最佳化的基本原理,简单地说明如下。图16为揭示图14A与图14B中能量储存及电源调节单元的电路方块图。该能量储存及电源调节单元包含有一充电控制器2081、一双向开关电路2082、一能量储存装置2083,以及一充电/双向转换器2084。该充电控制器2081耦接至该导通控制器和/或该电源系统控制单元,并可与该导通控制器和/或该电源系统控制单元交流信息。该双向开关电路2082则耦接至该充电控制器2081,而该双向开关电路2082的充电与放电方向则由该充电控制器2081所控制。在图14A及图14B中,该暂态能量储存及电源调节单元208仅于一轻载状况下才运行,也就是在负载低于一特定水准时才运行。在此负载水准或全载时,该暂态能量储存及电源调节单元208被关闭,因此在该负载水准,整体负载 可由该电源供应器201a的输出端持续供给,即如图17B所示。由图17B可知,当该电源供应器201a于一正常状态下,或电力来源正常地供给到该电源供应器201a,该负载3-1和/或3-2于重载状况运行时,此时充电功率PCHR及放电功率PDIS的值均持续为零,其中电源供应器的输出功率Po值等同于负载功率PLOAD。
当该电源供应器201a处于一正常状态下,或电力来源正常地供给到该电源供应器201a,该负载3-1和/或3-2于轻载状况运行时,该电源供应器201a的转换器将周期性地开启与关闭,以减少切换耗损,且因而改善轻载的效率。在该电源供应器201a的转换器关闭的期间,该负载电源由该暂态能量储存及电源调节单元208内的能量储存装置所供给。由图17C可知,在该电源供应器201a的转换器开启的期间,该电源供应器201a同时供给负载功率PLOAD与该能量储存装置的充电功率PCHR。在关闭期间,该负载电源由该能量储存装置放电提供。由于在这种操作模式下,该负载电源不是由电源供应器的输出提供,就是由能量储存装置已储存的能量提供。在开启期间TON,该电源供应器201a所递送的瞬间电源供应输出值为PO=PLOAD;而在关闭期间TOFF,能量储存装置所递送的瞬间功率为PDIS=PLOAD。定义一工作周期D,而D=TON/(TON+TOFF);而电源供应器输出所递送的平均功率为PO(AV)=DPLOAD,又由该能量储存装置放电的平均功率为PDIS(AV)=(1-D)PLOAD。由于平均充电功率PCHR(AV)必须等于平均放电功率PDIS(AV),又平均充电功率为PCHR(AV)=(1-D)PLOAD。结果显示,在开启期间TON,该瞬间充电功率PCHR为PCHR=(1-D)PLOAD/D,如图17B所示。因此,所有由电源供应器在开启时间所递送的瞬间功率P为
也即PLOAD=D·P,(2)
必须注意的是,在电源供应器的连续性和脉冲式操作间,边界负载功率PBOUND可以设定在任意的水准。然而,为了最佳化运行,电源供应器的转换器的控制必须被设计给定,因此电源供应器201a在开启期间递送的瞬间功率P选在具有最大效益点上。如图17C所示,典型与输出电源相关的转换器效率,在中间范围的电源水准上具有一峰值。选定P=POPT,也即总是该电源 供应器的转换器操作在一具有最大效率ηMAX的电源水准上,则在设定水准PBOUND(<POPT)下的轻载功率为最大化。如此的控制,工作周期D可以表示为
假定该能量储存装置的充电与放电效率分别为ηCHR及ηDIS,则功率水准在PBOUND以下的转换效率则为
其中ηES=ηCHRηDIS为该能量储存及电源调节单元208所有电源过程中的效率值。
在理想状况下,当无能源在该能量储存装置的充电及放电的过种中损耗,也即当ηES=1假设成立,则轻载效率η均等于ηMAX,对于所有最小负载皆然,如图17C所示。然而,实际应用时,因为ηES<1,则轻载效率低于ηMAX,并随功率减少而跌落,如图17C所示。通常为达到轻载效率的改良差值Δη,则必须在因周期性关闭与转换电源供应器201a而节省电源与因该能量储存装置的充电与放电而损耗电源间做考虑抉择。通过第(4)式可推导出ηES,则需在负载功率PLL时改进功效的最小功效ηES(MIN)为
其中ηLL为电源转换器在功率为PLL时的原始效率,而D=PLL/POPT。值得注意的是,工作周期D可由式(3)精确地计算而得,只要功率水准POPT给定,且负载功率已知PLOAD<PBOUND,而电源转换器开关的频率未详定。一般而言,较高频率的限制与转换器大信号动态响应时间有关,而较低频率的限制则由该能量储存装置的尺寸与所需储存能量的容量所决定,因为在较低的频率需要更多储存能源去支援该负载电源于关闭期间的延滞。对于功率水准数百瓦特的典型电解电容型能量储存装置,其所用的低频可由数赫兹到数百赫兹的范围,而所要的低赫兹频率可以电池、飞轮电池或其他类似储存装置来达成。最后值得注意的是,必须让切换频率保持在听觉范围之下,以避免由相对大电源转换伴随而来的听觉噪音。
图14A及图14B为揭示本发明较佳实施例的具有节能及最适化操作效率的电源供应器且可提供备份电源予多个负载的电源管理系统。在本实施例 中,该第一导通单元203a与该第二导通单元203b的一使用一暂态能量储存及电源调节单元208,其组合或可称为一延续保持单元。当该暂态能量储存及电源调节单元208设置于该导通单元203a内,且该导通单元203a与该导通单元203b耦接在一起时,在该导通单元203a内的该暂态能量储存及电源调节单元208可用以提升该电源供应器201a、202a的效率。同样地,当该暂态能量储存及电源调节单元208设置于该导通单元203b内,且该导通单元203b与该导通单元203a耦接在一起时,在该导通单元203b内的该暂态能量储存及电源调节单元208可用以强化该电源供应器201a、202a的效率。
图14A及图14B的实施例可以有许多的变化及应用。有些变化及应用即如图18A及图18B所示。如图18A及图18B所示,在图15C中的电源管理系统2可以作为基本单元以形成一电源网络,即相似于图8A及图8B的电源网络结构。其运行、功能及结构上均相近,故在此便不再赘述。
同样地,图14A及图14B的实施例还可以有更多的变化及应用。图19A及图19B即揭示其他实施例的变化应用。如图19A及图19B所示,在图15C中的电源管理系统2可以作为一第一电源管理子系统20-1,而以电源供应器204a及具有延续保持功能的导通单元206a(也即延续保持单元)的组合作为一第二电源管理子系统20-2,如此便可形成近似如图9A及图9C的电源网络结构。其运行、功能及结构上均相近,故在此便不再赘述。
同样由图14A及图14B的实施例衍生可行的变化及应用。某些变化应用即揭示于图20A及图20B中。如图20A及图20B所示,在图15C中的电源管理系统2可以作为一第一电源管理子系统20-1;而另一图15C中的电源管理子系统则可视为第二电源管理子系统20-2,如此便可形成近似如图10A及图10C的电源网络结构。由于在其运行、功能及结构上均相近,故在此便不再赘述。
图21A及图21B则为揭示本发明图19A及图19B中电源管理子系统的网络电源共享架构的示意图。其运行、功能及结构均相近于图11A及图11B所示架构,故在此便不再赘述。
图22A及图22B则为揭示本发明图20A及图20B中电源管理子系统的网络电源共享架构的示意图。其运行、功能及结构均相近于图12A及图12B所示架构,故在此便不再赘述。
本发明实施例中的导通单元可更包含具有双向突波保护、短路电路保护,和/或电流测量等功能及电路,但非为必要的限制。此外,用于本发明实施例中的延续保持单元(即结合导通单元与能量储存及电源调节单元)更可包含具有效率最佳化、输出电压备份、双向突波保护、短路电路保护,及电流测量等功能及电路,但也非必要的限制。
本发明的电源管理系统可有效节省电源,并将电源供应器的操作效率最佳化,同时提供具有备份功能的电源给多个负载,即如服务器和计算机系统等。除此之外,本发明的电源管理系统也可自多个电源供应器分配电源供给多个负载,借以增加系统的稳定及可靠性,且能节省成本。本发明电源管理的方法可结合一连串的负载,而使其由公知低于25%,提升至更具有效率的水准,如升至50%。
本发明得由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰,然皆不脱如附权利要求所欲保护的范围。
Claims (36)
1.一种电源管理系统,包含:
至少一电源管理子系统,每一该电源管理子系统包含:
一第一电源模块,耦接至一第一负载,且具有至少一第一电源供应器,用以提供电源至该第一负载;
一第二电源模块,耦接至一第二负载,具有至少一第二电源供应器,其中该至少一第二电源供应器系可移除地配置于该第二电源模块,且可选择地耦接至该第二负载;以及
一导通模块,具有至少一导通单元,可移除地配置于该第二电源模块以置换该至少一第二电源供应器,且可选择地连接该第一电源模块至该第二负载,用以使该第一电源模块得以提供电源予该第二负载,并调节该第一电源模块本身的输出,以使该第一电源模块操作于所需效率。
2.如权利要求1所述的电源管理系统,其中该导通模块的该导通单元包含至少一导通路径、一导通控制器,以及至少一开关电路。
3.如权利要求2所述的电源管理系统,其中该开关电路包含一双向开关电路,耦接至该导通控制器,受该导通控制器控制而执行开启与关闭的操作,及切换该导通单元的电源传送方向。
4.如权利要求2所述的电源管理系统,其中该导通单元还包含至少一传感器,用以感测该导通单元的电源流通信信息,以及提供该信息至该导通控制器。
5.如权利要求2所述的电源管理系统,其中该导通单元还包含一能量储存及电源调节单元,耦接至该导通路径。
6.如权利要求1所述的电源管理系统,其中该导通模块的该导通单元包含一电力电缆。
7.如权利要求6所述的电源管理系统,其中该导通模块的该导通单元还包含一能量储存及电源调节单元,耦接至该电力电缆。
8.如权利要求1所述的电源管理系统,其中该导通模块的该导通单元包含一外壳,至少一第一连接端,以及至少一第二连接端。
9.如权利要求1所述的电源管理系统,还包含一电源系统控制单元,耦接至该导通模块的该至少一导通单元,用以提供一控制信号至该导通模块的该至少一导通单元,并且控制该导通模块的该至少一导通单元操作开启与关闭的动作,及切换该导通模块的该至少一导通单元的电源传送方向;以及其中该导通模块电耦接于该第一电源模块与该第二电源模块的两输出端之间,用以根据该控制信号而提供一单向或双向导通路径。
10.如权利要求9所述的电源管理系统,其中该电源系统控制单元耦接至该第一电源模块的该至少一第一电源供应器以及该第二电源模块的该至少一第二电源供应器,且提供一控制信号至该第一电源模块的该至少一第一电源供应器以及该第二电源模块的该至少一第二电源供应器,用以控制该第一电源模块的该至少一第一电源供应器以及该第二电源模块的该至少一第二电源供应器的开启与关闭的操作。
11.如权利要求1所述的电源管理系统,其中该导通模块包含两导通单元。
12.如权利要求11所述的电源管理系统,其中每一该导通单元包含一第一连接端及一第二连接端,其中该两导通单元的该第一连接端分别耦接至该第一电源模块及该第二电源模块的二输出端,以及该两导通单元的该第二连接端通过一电力电缆耦接。
13.如权利要求1所述的电源管理系统,其中每一该第一及第二电源模块具有一壳体,该壳体包含多个容收部。
14.如权利要求13所述的电源管理系统,其中该导通单元可热插拔且可移除地配置于所述多个容收部之一。
15.如权利要求13所述的电源管理系统,其中每一该第一电源供应器与该第二电源供应器为可热插拔的电源供应器。
16.如权利要求1所述的电源管理系统,其中该第一电源模块的该至少一第一电源供应器与该第二电源模块的该至少一第二电源供应器相互通信,用以控制该第一电源模块的该至少一第一电源供应器以及该第二电源模块的该至少一第二电源供应器的开启与关闭的操作。
17.如权利要求1所述的电源管理系统,其中该第一电源模块的该至少一第一电源供应器及该第二电源模块的该至少一第二电源供应器与该导通模块的该至少一导通单元相互通信,用以提供一控制信号至该导通模块的该至少一导通单元,并且控制该导通模块的该至少一导通单元的开启与关闭的操作,及切换该导通模块的该至少一导通单元的电源传送方向。
18.一种电源管理系统,包含:
一电源管理子系统,具有二电源模块及一导通模块,其中每一该电源模块包含至少一电源供应器,该导通模块电耦接于该二电源模块的两输出端间,用以根据一控制信号提供一单向或双向导通路径;以及
一电源系统控制单元,耦接至该导通模块,用以提供该控制信号至该导通模块,并且控制该导通模块的开启与关闭的操作,及切换该导通模块的电源传送方向,以使该电源系统控制单元通过控制该导通模块来调节任一该电源模块的输出并提升效率,以提升该电源管理子系统的效率。
19.如权利要求18所述的电源管理系统,其中该导通模块包含至少一导通单元。
20.如权利要求18所述的电源管理系统,其中该导通模块包含二导通单元。
21.如权利要求20所述的电源管理系统,其中每一该导通单元包含一第一连接端及一第二连接端,其中该二导通单元的该第一连接端分别耦接至该二电源模块的二输出端,该二导通单元的该第二连接端相互耦接。
22.如权利要求20所述的电源管理系统,其中每一该导通单元具有一导通控制器,耦接至该电源系统控制单元,用以接收来自该电源系统控制单元的该控制信号,并且根据该控制信号控来控制该导通单元的开启与关闭的操作,及切换该导通单元的电源传送方向。
23.如权利要求22所述的电源管理系统,其中该导通单元还包含一双向开关电路,耦接至该导通控制器,受该导通控制器控制而执行开启与关闭的操作,及切换该导通单元的电源传送方向。
24.如权利要求20所述的电源管理系统,其中每一该电源模块具有一壳体,该壳体包含多个容收部。
25.如权利要求24所述的电源管理系统,其中每一该电源模块的该至少一电源供应器可热插拔地配置于多个容收部之一,且每一该导通单元可热插拔地配置于所述多个容收部之一。
26.如权利要求18所述的电源管理系统,其中该电源系统控制单元耦接至该二电源模块,用以控制该二电源模块的操作。
27.如权利要求18所述的电源管理系统,其中该二电源模块耦接至一对应负载,用以提供电源至该对应负载。
28.一种电源管理系统,包含:
一第一电源管理子系统,该第一电源管理子系统包括二电源模块及一第一导通模块,其中每一该电源模块包含至少一电源供应器,该第一导通模块电耦接于该二电源模块的二输出端之间,用以根据一控制信号提供一单向或双向导通路径;
一第二电源管理子系统,该第二电源管理子系统包括至少一电源模块及一第二导通模块,其中每一该电源模块包含至少一电源供应器,该第二导通模块电耦接于该电源模块与该第一电源管理子系统的该第一导通模块,用以根据该控制信号提供一单向或双向导通路径;以及
一电源系统控制单元,耦接至该第一及该第二电源管理子系统的该第一及第二导通模块,用以提供该控制信号至该第一及第二导通模块,并且控制该第一及第二导通模块的开启与关闭的操作,及切换该第一及第二导通模块的电源传送方向,以提升该电源管理系统的效率。
29.如权利要求28所述的电源管理系统,其中该第一导通模块具有二导通单元,以及该第二导通模块具有一导通单元。
30.如权利要求29所述的电源管理系统,其中该第一及第二导通模块的每一该导通单元包含一第一连接端、一第二连接端及一第三连接端,其中该第一导通模块的该二导通单元的该第一连接端系分别耦接至该第一电源管理子系统的该二电源模块的该二输出端;以及该第一导通模块的该二导通单元的该第二连接端相互耦接。
31.如权利要求30所述的电源管理系统,其中该第一导通模块的该第三连接端的一电耦接至该第二导通模块的该第三连接端,用以根据该控制信号而于该第一及第二电源管理子系统间提供一单向或双向导通路径。
32.如权利要求28所述的电源管理系统,其中该第一导通模块包括二导通单元,以及该第二电源管理子系统包括二电源模块,且该第二导通模块包含二导通单元。
33.如权利要求32所述的电源管理系统,其中该第一及第二导通模块的每一该导通单元包含一第一连接端、一第二连接端及一第三连接端,其中该第一导通模块的该二导通单元的该第一连接端分别耦接至该第一电源管理子系统的该二电源模块的该二输出端,以及该第一导通模块的该二导通单元的该第二连接端相互耦接。
34.如权利要求33所述的电源管理系统,其中该第二导通模块的该二导通单元的该第一连接端分别耦接至该第二电源管理子系统的该二电源模块的该二输出端,以及该第二导通模块的该二导通单元的该第二连接端相互耦接。
35.如权利要求34所述的电源管理系统,其中该第一导通模块的该第三连接端之一电耦接至该第二导通模块的该第三连接端之一,用以根据该控制信号而于该第一及第二电源管理子系统间提供一单向或双向导通路径。
36.一种电源管理系统,包含:
多个负载;
至少一电源模块,每一该电源模块具有至少一电源供应器,并耦接至该多个负载之一,用以提供电源至该负载;以及
一导通模块,具有至少一导通单元,该导通单元选择性地连接该电源模块至其他该多个负载的至少一个,以使该电源模块得以供应电源到其他该多个负载的至少一个,并调节该电源模块本身的输出,以使该电源模块操作于所需效率。
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