CN104182019A - 服务器电源模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种服务器电源模组，用于为一服务器提供工作电压。服务器电源模组包括至少一电源供应器与电源分配板，电源供应器与电源分配板为分别独立的电路模组。电源供应器用于接收一外部的交流电源信号并转换为第一直流电源信号，电源分配板用于将该第一直流电源信号转换为至少一个第二直流电源信号。电源供应器包括一变压器，用于接收该交流电源信号，并转换为位于第一电压范围内的第一直流电源信号。电源分配板包括至少一个电压变换电路，用于接收第一直流电源信号，并转换为该至少一个第二直流电源信号并输出至该服务器。

Description

服务器电源模组

技术领域

本发明涉及一种服务器电源模组。

背景技术

计算机、服务器均需要采用服务器电源模组进行供电，供电效率为衡量服务器电源模组品质的一项重要参数，其主要表征服务器电源模组将接收到的交流电源转换为负载电路实际能够使用的直流电源的能力，由此，提高服务器电源模组的供电效率是本领域技术人员的改进重点。现有技术中，服务器电源模组均将交流电源转换为直流电源的变压电路与直流电压转换电路设置为一体封装，由此，作为交流电源转换为直流电源的变压电路转换效率受到直流电压转换电路的影响，导致转转效率较低，进而使得服务器电源模组整体的供电效率较低。

发明内容

鉴于此，提供一种电能消耗较低，供电效率较高的服务器电源模组。

一种服务器电源模组，用于为一服务器提供工作电压，该服务器电源模组包括至少一电源供应器与电源分配板，该电源供应器与该电源分配板为分别独立的电路模组，该电源供应器用于接收一外部的交流电源信号并转换为第一直流电源信号，该电源分配板用于将该第一直流电源信号转换为至少一个第二直流电源信号。该电源供应器包括一变压器，该变压器接收该交流电源信号，并将该交流电源信号转换为位于第一电压范围内的该第一直流电源信号，该电源供应器提供该第一直流电源信号至该电源分配板，该电源分配板包括至少一个电压变换电路，该电压变换电路用于接收该第一直流电源信号，并且将该第一直流电源信号转换为该至少一个第二直流电源信号并输出至该服务器。

相较于现有技术，该服务器电源模组中电压变换电路与变压器相互独立的设置不同的电路中，从而使得变压器的转换效率得到有效提升，进而提高了服务器电源模组整体的供电效率性。

附图说明

图1是本发明服务器电源模组应用于服务器的结构示意图。

图2是本发明服务器电源模组第一实施方式的功能方框图。

图3是图2所示服务器电源模组中变压器的电路结构示意图。

图4是本发明一变更实施方式中服务器电源模组的功能方框图。

主要元件符号说明

服务器电源模组	10
		电源供应器	110
电磁干扰滤波电路	111
		功率因数校正电路	112
第一输出端	1121
		第二输出端	1122
变压器	113
		第一输入绕组	1131
第一同相端	1131a
		第一反相端	1131b
第二输入绕组	1132
		第二同相端	1132a
第二反相端	1132b
		第一输出绕组	1133
第三同相端	1133a
		第三反相端	1133b
第二输出绕组	1134
		第四同相端	1134a
第四反相端	1134b
		第一开关	1135
第二开关	1136
		第一二极管	1137
第二二极管	1138
		输出滤波电路	114
功率因数校正控制电路	115
		主PWM控制电路	116
光电耦合电路	117
		第一控制电路	118
备用电源	119
		电源分配板	130
第一电压变换电路	131
		第二电压变换电路	132
第三电压变换电路	133
		第二控制电路	134

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，为本发明服务器电源模组应用于服务器的结构示意图，本实施方式中，该服务器电源模组10应用于服务器，为服务器的工作电路（图未示）提供电源信号，例如驱动电路、信号处理电路以及背板。服务器电源模组10包括多个电源接口，用于接收来自外部的电源信号，如交流电源信号，电源供应器（PSU, Power Supply Unit）110与电源分配板(PDB，Power Distribution Board)130。该电源供应器110与电源分配板130独立封装，为相互独立的电路模组，且二者间通过电源线进行电信号的传递。另外，在本发明中，该服务器电源模组10的电源供应器110的数目可以大于等于1，且每一电源供应器110均与该电源分配板130电性连接。为便于说明，后续的实施方式均以其中一个电源供应器110与电源分配板130为例进行描述。

在本发明中，电源供应器110用于接收一交流电源信号AC，并将该交流电源信号AC仅转换为在第一电压范围内的第一直流电源信号。电源分配板130接收该第一直流电源信号，并将该第一直流电源信号转换为至少一第二直流电源信号，并分配输出至服务器的各工作电路。本实施方式中，交流电源信号AC的电压范围为90V-265V，第一电压范围优选设定为13-17V。

请参阅图2，为本发明服务器电源模组第一实施方式的功能方框图，电源供应器110包括电磁干扰滤波电路111、功率因数校正电路112、变压器113、输出滤波电路114、功率因数校正控制电路115、主PWM控制电路116、光电耦合电路117、第一控制电路118以及备用电源119。

电磁干扰滤波电路111接收该交流电源信号，并对该交流电源信号进行滤波处理，以滤除该交流电源信号中的电磁干扰，防止该交流电源信号中的电磁信号干扰该电源供应器，并且将经过滤波处理后的交流电源信号输出至该功率因数校正电路112。本实施方式中，电磁干扰滤波电路111可以采用LC滤波电路来实现。

功率因数校正电路112对该经过滤波处理的交流电源信号中的电流、电压的相位差进行补偿，以减小该交流电源信号的功率损耗，提高该电源供应器110的功率因数。本实施方式中，功率因数校正电路112包括第一输出端1121与第二输出端1122两个输出端，用于输出经过补偿处理后的交流电源信号。该功率因数校正电路112可以采用集成电路或者电感元件来实现。

变压器113将接收到的交流电源信号转换为第一直流电源信号。主PWM控制电路116用于控制该变压器113输出的该第一直流电源信号的电压或者电流的大小。该主PWM控制电路116输出一脉冲信号至该变压器113，通过调整该脉冲信号的占空比达成调整变压器113接收该交流电源信号的时间，从而调整变压器113输出的该第一直流电源信号的大小。例如，增加该脉冲信号的占空比时，变压器113输出的该第一直流电源信号的电压或者电流增大；减小该脉冲信号的占空比时，变压器113输出的该第一直流电源信号的电压或者电流减小。

该输出滤波电路114用于对该第一直流电源信号进行滤波后输出至电源分配板130。

功率因数校正控制电路115用于依据经过功率因数提升的交流电源信号输出控制信号至功率因数校正电路112，以控制功率因数校正电路112对该交流电源信号的电流、电压的相位差进行补偿的程度。

第一控制电路118用于侦测该第一直流电源信号,并判定该第一直流电源信号是否在第一预定范围内,当该第一直流电源信号超过第一预定范围，该第一控制电路118输出第一控制信号至该光电耦合电路117，该光电耦合电路117依据该第一控制信号输出对应的第二控制信号至该主PWM控制电路116，使得该主PWM控制电路116调整该变压器113输出的该第一直流电源信号中电压或者电流的大小。

备用电源119电性连接于该功率因数校正电路112，接收该交流电源信号，并将该交流电源信号转换为另一直流电源信号，并直接作为该电源供应器的备用电源，该直流电源信号的电压为12V。

该电源分配板130包括第一电压变换电路131、第二电压变换电路132、第三电压变换电路133以及第二控制电路134。第一电压变换电路131将该第一直流电源信号转换为第二直流电源信号，该第二电压变换电路132将该一直流电源信号转换为第三直流电源信号，该第三电压变换电路133将该第一直流电源信号转换为第四直流电源信号。该第二至四直流电源信号各不相同。本实施方式中，第二直流电源信号的电压为12V，第三直流电源信号的电压为5V，第四直流电源信号的电压为3.3V。

该第二控制电路134侦测该第二、第三、第四直流电源信号，并判定该第二、第三、第四直流电源信号是否分别在对应的第二、第三、第四预定范围，当超过对应的预定范围时，第二控制电路134调整该第一、第二、第三电压变换电路131、132、133的工作，使得该第二、第三、第四直流电源信号均在对应的预定范围内。

请参阅图3，其为图2所示一实施方式中变压器113的电路结构示意图。

变压器113包括第一输入绕组1131、第二输入绕组1132、第一输出绕组1133与第二输出绕组1134，第一开关1135与第二开关1136，第一二极管1137以及第二二极管1138。

第一输入绕组1131与第二输入绕组1132接收该交流电源信号，并且将该直流电源信号以电磁感应传递电能的方式传导给第一输出绕组1133与第二输出绕组1134。该第一输入绕组1131包括第一同相端1131a与第一反相端1131b，该第二输入绕组1132包括第二同相端1132a与第二反相端1132b，其中，该第一同相端1131a通过该第一开关1135电性连接于该功率因数校正电路112的第二输出端1122，该第一反相端1131b直接电性连接于该功率因数校正电路112的第一输出端1121。该第二同相端1132a直接电性连接于该第一输出端1121，该第二反相端1132b通过该第二开关1136电性连接于该第二输出端1122。

第一输出绕组1133包括第三同相端1133a与第三反相端1133b，第二输出绕组1134包括第四同相端1134a与第四反相端1134b。其中，该第三同相端1133a通过第一二极管1137连接于该输出滤波电路114，该第三反相端1133b与该第四同相端1134a电性连接并接地，该第四反相端电性通过第二二极管1138连接于该输出滤波电路114。

本实施方式中，第一开关1135与第二开关1136为晶体管，晶体管的栅极电性作为控制端，电性连接于主PWM控制电路116，源极与漏极作为传导端。

可以理解，前述变压器113为推拉式的隔离型变压器，在本发明其他实施方式中，变压器113还可以为半桥式或者全桥式的隔离型变压器。

现结合图2和图3，简略说明服务器电源模组的工作过程：

交流电源信号AC经过电磁干扰滤波电路111的滤波处理，再经过功率因数校正电路112的功率因数提升后输出至变压器113，第一开关1135与第二开关1136由主PWM控制电路116的脉冲信号控制导通时间，从而对输入第一输入绕组1131和第二输入绕组1132的电流或者电压的时间进行控制，进而控制自第一输出绕组1133以及第二输出绕组1134输出的电压以及电流的大小，并且经过该第一二极管1137与第二二极管1138的整流后转换为该第一直流电源信号。

第一控制电路118检测该第一直流电源信号，并判定该第一直流电源信号是否在第一预定范围内，当该第一直流电源信号超过该第一预定范围时，第一控制电路118输出第一控制信号至该光电耦合电路117，光电耦合电路117在接受到该第一控制信号后输出第二控制信号至该主PWM控制电路116，该主PWM控制电路116依据该第二控制信号调整该脉冲信号的占空比，以控制该第一开关1135与第二开关1136的导通时间，例如延长导通时间或者缩短导通时间，从而延长或者缩短该变压器113第一输入绕组1131与第二输入绕组1132的输入电流、电压时间，使得变压器113输出的第一直流电源信号维持在该第一预定范围内。

第一直流电源信号输入该第一电压变换电路131、第二电压变换电路132以及第三电压变换电路133，该三个电压变换电路分别将该第一直流电源信号转换为第二直流电源信号、第三直流电源信号以及第三直流电源信号,并输出至负载电路。

同时，第二控制电路134分别检测该第二直流电源信号、第三直流电源信号以及第四直流电源信号，并判定该三个直流电源信号是否在对应的预定范围内，若超过对应的预定范围，第二控制电路134输出对应的控制信号增大或者减小第一电压变换电路131、第二电压变换电路132以及第三电压变换电路133输出的第二、三、四直流电源信号，使得该三个直流电源信号处于对应的预定范围内。

可变更地，如图4所示，第二电压变换电路132接收该第二直流电源信号，并将其转换为第三直流电源信号，该第三电压变换电路133接收该第二直流电源信号，并将其转换为第四直流电源信号。

可变更地，该服务器电源模组10还可以应用于其他电子设备中，如音视频输出设备等。

Claims (10)

1.一种服务器电源模组，用于为一服务器提供工作电压，该服务器电源模组包括至少一电源供应器与电源分配板，该电源供应器与该电源分配板为分别独立的电路模组，该电源供应器用于接收一外部的交流电源信号并转换为第一直流电源信号，该电源分配板用于将该第一直流电源信号转换为至少一个第二直流电源信号，其特征在于，该电源供应器包括一变压器，该变压器接收该交流电源信号，并将该交流电源信号转换为位于第一电压范围内的该第一直流电源信号，该电源供应器提供该第一直流电源信号至该电源分配板，该电源分配板包括至少一个电压变换电路，该电压变换电路用于接收该第一直流电源信号，并且将该第一直流电源信号转换为该至少一个第二直流电源信号并输出至该服务器。

2.如权利要求1所述的服务器电源模组，其特征在于，该第一电压范围为13V-17V。

3.如权利要求1所述的服务器电源模组，其特征在于，该服务器电源模组还包括功率因数校正电路、输出滤波电路以及主PWM控制电路,该功率因数校正电路接收该第一交流电源信号,并且将该第一交流电源信号进行处理后输出至该变压器，该主PWM控制电路用于输出一脉冲信号控制该变压器输出的该第一直流电源信号的大小，该输出滤波电路用于对该第一直流电源信号进行滤波后输出至该电源分配板。

4.如权利要求3所述的服务器电源模组，其特征在于，该变压器包括第一输入绕组、第二输入绕组、第一输出绕组与第二输出绕组，第一开关与第二开关，该第一输入绕组与第二输入绕组接收该直流电源信号，并且将该直流电源信号以电磁感应的方式将电能传递能量的方式传导给第一输出绕组与第二输出绕组，该第一输入绕组包括第一同相端与第一反相端，该第二绕组包括第二同相端与第二反相端，该第一输出绕组包括第三同相端与第三反相端，第二输出绕组包括第四同相端与第四反相端，其中，该第一同相端通过该第一开关电性连接于该功率因数校正电路的第一输出端，该第二同相端直接电性连接于该功率因数校正电路的第二输出端，该第二同相端直接电性连接于该第二输出端，该第二反相端通过该第二开关电性连接于该第一输出端，该第三同相端通过第一二极管连接于该输出滤波电路，该第三反相端于该第四同相端电性连接并接地，该第四反相端电性通过第二二极管连接于该输出滤波电路。

5.如权利要求3所述的服务器电源模组，其特征在于，该电源供应器还包括光电耦合电路与第一控制电路，该第一控制电路用于侦测该第一直流电源信号，并判定该第一直流电源信号是否在第一预定范围内，当该第一直流电源信号超过该第一预定范围，该第一控制电路输出第一控制信号至该光电耦合电路，该光电耦合电路依据该第一控制信号输出对应的第二控制信号至该主PWM控制电路，该主PWM控制电路依据该第二控制信号调整该脉冲信号的占空比以调整该变压器输出的第一直流电源信号中电流或者电压的大小并在该第一预定范围内。

6.如权利要求3所述的服务器电源模组，其特征在于，该电源供应器还包括功率因数校正控制电路，用于依据功率因数校正电路的输出的经过功率因数提升的交流电源信号对功率因数校正电路进行调整控制。

7.如权利要求1所述的服务器电源模组，其特征在于，该至少一个电压变换电路的数量为三个，该三个电压变换电路为第一电压变换电路、第二电压变换电路以及第三电压变换电路，该第一电压变换电路将该第一直流电源信号转换为第二直流电源信号，该第二电压变换电路将该第一直流电源信号转换为第三直流电源信号，该第三电压变换电路将该第一直流电源信号转换为第四直流电源信号。

8.如权利要求1所述的服务器电源模组，其特征在于，该至少一个电压变换电路的数量为三个，该三个电压变换电路为第一电压变换电路、第二电压变换电路以及第三电压变换电路，该第一电压变换电路将该第一直流电源信号转换为第二直流电源信号，该第二电压变换电路接收该第二直流电源信号并转换为第三直流电源信号，该第三电压变换电路接收该第二直流电源信号并转换为第四直流电源信号。

9.如权利要求7或者8所述的电源模组，其特征在于，该电源分配板还包括第二控制电路，该第二控制电路侦测该第二、第三、第四直流电源信号，并判定该第二、第三、第四直流电源信号是否在对应的第二、第三、第四预定范围内，当超过对应的该预定范围时，第二控制电路控制该第一、第二、第三电压变换电路调整输出的第二、第三、第四直流电源信号的大小，使其维持在对应的该预定范围内。

10.如权利要求1所述的服务器电源模组，其特征在于，该电源供应器还包括电磁干扰滤波电路，用于接收该交流电源信号，并对该交流电源信号进行滤波处理，以滤除该交流电源信号中的电磁干扰，防止该交流电源信号中的电磁信号干扰该电源供应器。