CN104317378B - 机架式服务器系统 - Google Patents

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Abstract

一种机架式服务器系统，当机架式服务器系统所接收到的电源供应正常的时候，一部分的电源用来对机架式服务器系统中的管理模块供电，而另一部分的电源对储能组件充电。当机架式服务器系统所接收到的电源供应不正常的时候，外部提供的电源不再供应给管理模块，以避免误动作，取而代之的是以储能组件中所储存的电能来对管理模块提供电源。同时，管理模块会在此一状况下纪录机架式服务器系统中的机架管理模块的状态信息，以便用户对机架管理模块进行管理。

Description

机架式服务器系统
技术领域
本发明关于一种机架式服务器系统，特别关于一种内建储能组件以避免电源供应不稳定的机架式服务器系统。
背景技术
机架式服务器系统常用于大型企业或云端系统，然而机架式服务器系统需要消耗大量的电能，同时容易因为电源供应不稳定而当机。当机时可能会造成许多数据(包括系统配置)的损失，因此如何避免这样的损失是一个亟待克服的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提出一种机架式服务器系统，当供电正常的时候同时对其中的管理模块供电，并对内建的一个储能组件充电。当供电不正常的时候，外部提供的电能不再被电性连接至管理模块与储能组件，而管理模块所需的电源暂时由储能组件所提供。
依据本发明一个或多个实施例所揭露的一种机架式服务器系统包括：多个服务器节点、电源供应模块与机架管理模块。其中电源供应模块用于提供第一电源。而机架管理模块包括：管理模块、检测模块、隔离模块、储能组件、充电模块与放电模块。检测模块耦接于电源供应模块，用于依据第一电源输出检测讯号。隔离模块分别耦接于电源供应模块与检测模块，接收第一电源，并依据检测讯号控制输出第二电源至管理模块。储能组件用于储存电能。充电模块分别耦接于储能组件、隔离模块与检测模块，接收第二电源，并依据检测讯号控制输出第三电源以对储能组件充电。放电模块分别耦接于储能组件、检测模块与管理模块，依据检测讯号允许储能组件通过放电模块进行放电以对管理模块提供第五电源。其中，当电源供应模块正常工作时，检测模块检测电源供应模块输出的第一电源处于正常工作状态，并控制输出的检测讯号为第一电平状态，处于第一电平状态的检测讯号控制隔离模块输出第二电源、控制充电模块输出第三电源以对储能组件进行充电以及控制放电模块禁止储能组件通过放电模块输出第五电源，当电源供应模块工作异常时，检测模块检测电源供应模块输出的该第一电源处于异常工作状态，并控制输出的该检测讯号为一第二电平状态，处于该第二电平状态的该检测讯号控制该隔离模块禁止输出该第二电源、控制该充电模块禁止输出该第三电源以停止对该储能组件进行充电以及控制该放电模块允许该储能组件通过放电模块进行放电以提供该第五电源，该管理模块在该电源供应模块正常工作时接收该第二电源并处于正常工作状态，该管理模块在该电源供应模块异常工作时接收该第五电源并处于正常工作状态。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，更包括通讯模块，通讯模块耦接于管理模块，用于负责管理模块与外界的通讯。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中当电源供应模块工作异常时，储能组件通过放电模块输出的第五电源使得通讯模块及管理模块在一时间区间(时间间隔)处于正常工作状态，在此时间间隔内，管理模块记录机架管理模块的状态信息并通过通讯模块传输至外界以对机架式服务器系统进行管理。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中检测模块包括：主电压产生单元、参考电压产生单元与判断单元。主电压产生单元耦接至电源供应模块，依据第一电源输出主电压。参考电压产生单元耦接至电源供应模块，依据第一电源产生参考电压。判断单元耦接至主电压产生单元与参考电压产生单元，用于比较主电压与参考电压以输出检测讯号。其中，当主电压高于参考电压时，判断单元输出的检测讯号为第一电平，当主电压低于参考电压时，判断单元输出的检测讯号为第二电平。
依据本发明一个或多个实施例的机架式服务器系统，其中第一电平为逻辑高电平，第二电平为逻辑低电平。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中主电压产生单元输出的主电压是由第一电源经分压产生。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中参考电压产生单元包括：延时模块与稳压源。延时模块接收第一电源，并输出参考电压。稳压源输入端耦接机架式服务器系统的接地端，稳压源的可调基准源通过分压电路对稳压源的基准电压进行调整，稳压源的输出端耦接延时模块输出的参考电压以对参考电压进行稳压。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中判断单元包括：比较器、电阻与第一晶体管模块。比较器正极输入端接收主电压，比较器的负极输入端接收参考电压，比较器的输出端输出电压比较讯号。电阻的一端连接于比较器的正极输入端，电阻的另一端连接于比较器的输出端以形成正回馈，加快比较器的状态装换速度并减少讯号震荡。第一晶体管模块接收电压比较讯号并进行驱动整形处理后输出检测讯号。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中隔离模块包括：逻辑转换模块与电源晶体管模块。逻辑转换模块接收检测讯号，经逻辑转换后输出逻辑转换讯号。电源晶体管模块的栅极(Gate)接收逻辑转换讯号以控制电源晶体管模块的导通和关闭，电源晶体管模块的其中电源晶体管的漏极(Drain)连接第一电源。而电源晶体管模块的源极(Source)连接电源晶体管源极电源，电源晶体管模块的漏极(Drain)连接第二电源。其中，当逻辑转换讯号控制该电源晶体管模块导通时，该第一电源与该第二电源通过该电源晶体管模块连通，当该逻辑转换讯号控制该电源晶体管模块关闭时，该第一电源与该第二电源断开连通。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中充电模块包括：至少一个电压转换单元与至少一个晶体管开关。电压转换单元用于依据检测讯号产生开关控制讯号。晶体管开关耦接于第二电源与第三电源间，晶体管开关的栅极连接至电压转换单元产生的开关控制讯号，依据开关控制讯号控制晶体管开关的导通和关闭。其中晶体管开关导通时，第二电源与第三电源连通，晶体管开关关闭时，第二电源与第三电源断开。
依据本发明一实施例的机架式服务器系统，其中放电模块包括：第二晶体管模块与电源晶体管开关。第二晶体管模块接收检测讯号并进行驱动整形处理后输出晶体管开关控制讯号。电源晶体管开关接收晶体管开关控制讯号、第四电源以及第五电源，用于依据晶体管开关控制讯号控制第四电源与第五电源的导通与关闭。
综上所述，依据本发明所揭露的机架式服务器系统，当机架式服务器系统所接收到的电源供应正常的时候，一部分的电源用来对机架式服务器系统中的管理模块供电，而另一部分的电源对储能组件充电。当机架式服务器系统所接收到的电源供应不正常的时候，外部提供的电源不再供应给管理模块，以避免误动作，取而代之的是以储能组件中所储存的电能来对管理模块提供电源。同时，管理模块会在此一状况下纪录机架式服务器系统中的机架管理模块的状态信息，以便用户对机架管理模块进行管理。
以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明仅用于示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的权利要求范围更进一步的解释。
附图说明
图1A为依据本发明一实施例的机架式服务器系统。
而图1B为依据图1A中的机架管理模块的功能方块图。
图2为依据本发明一实施例的检测模块电路示意图。
图3为依据本发明一实施例的隔离模块电路示意图。
图4为依据本发明一实施例的充电模块电路示意图。
图5为依据本发明一实施例的放电模块电路示意图。
组件标号说明：
1000 机架管理模块
1100 管理模块
1200 检测模块
1210 主电压产生单元
R1211、R1213 电阻
GND 接地点
VM 主电压
1230 参考电压产生单元
1231 延时模块
R1231 电阻
C1231 电容
1233 稳压源
Z1233 齐纳二极管
R1233a、R1233b 电阻
VR 参考电压
1250 判断单元
R1250 电阻
1251 比较器
1300 隔离模块
1310 逻辑转换模块
1330 电源晶体管模块
1331、1333 电源晶体管
VLOGIC 逻辑转换讯号
1400 充电模块
1410、1420 电压转换单元
1430、1440 晶体管开关
1500 储能组件
1600 放电模块
1610 第二晶体管模块
1630 电源晶体管开关
2000 电源供应模块
3100～3900 服务器节点
P1～P5 电源
VCHECK 检测讯号
VS1～VS3 开关控制讯号
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例为进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
请参照图1A与图1B，其为图1A依据本发明一实施例的机架式服务器系统，而图1B为依据图1A中的机架管理模块的功能方块图。如图1A所示，机架式服务器系统可以包括机架管理模块1000、电源供应模块2000与多个服务器节点3100～3900。其中电源供应模块2000用于提供第一电源P1。而如图1B所示，机架管理模块1000包括：管理模块1100、检测模块1200、隔离模块1300、充电模块1400、储能组件1500与放电模块1600。其中检测模块1200耦接于电源供应模块2000。于此实施例中的多个模块分别的作动方式与互动模式兹叙述如下。
检测模块1200用于依据第一电源P1输出检测讯号VCHECK。关于检测模块1200的架构与作动模式，请参照图2，其为依据本发明一实施例的检测模块电路示意图。如图2所示，检测模块1200可以包括主电压产生单元1210、参考电压产生单元1230与判断单元1250。其中主电压产生单元1210与参考电压产生单元1230都耦接至电源供应模块2000，而判断单元1250耦接至主电压产生单元1210与参考电压产生单元1230。于此实施例中的这三个单元分别的作动方式与互动模式兹叙述如下。
主电压产生单元1210可依据第一电源P1输出主电压VM。具体来说，主电压产生单元1210可以包括从电源供应模块2000串连到机架式服务器系统的接地点GND的两个电阻R1211与电阻R1213。藉由两个电阻的分压，可以得到与第一电源P1成正比的主电压VM。举例来说，当电阻R1211的阻值等于电阻R1213的阻值时，主电压VM的电压值会等于第一电源P1的电压值的一半。
参考电压产生单元1230可依据第一电源P1产生参考电压VR。具体来说，参考电压产生单元1230可以包括延时模块1231与稳压源1233。其中延时模块1231耦接于电源供应模块2000与机架式服务器系统的接地点GND之间，而稳压源1233耦接于延时模块1231的输出端与机架式服务器系统的接地点GND之间。
延时模块1231可接收第一电源P1，并输出参考电压VR。具体来说，延时模块1231可以包括电阻R1231与电容C1231。其中电容C1231的一端耦接至机架式服务器系统的接地点GND，而电阻R1231耦接于电容C1231的另一端与电源供应模块2000之间。因此，第一电源P1的变化不会立即的反应在参考电压VR。从而可以减少第一电源P1的噪声对于机架式服务器系统的影响。
稳压源1233的输入端耦接机架式服务器系统的接地端GND，稳压源1233的可调基准源通过由包括电阻R1233a与电阻R1233b在内的分压电路控制齐纳二极管Z1233而对稳压源1233的基准电压进行调整，稳压源1233的输出端，也就是齐纳二极管Z1233的负端，耦接该延时模块1231所输出的参考电压VR以对参考电压VR进行稳压。
判断单元1250用于比较主电压VM与参考电压VR以输出检测讯号VCHECK。依据本实施例，判断单元1250可以包括比较器1251与电阻R1250。其中比较器1251的正极输入端接收主电压VM，比较器的负极输入端接收参考电压VR，比较器的输出端输出检测讯号VCHECK。电阻R1250的一端连接于比较器1251的正极输入端，而电阻R1250的另一端连接于比较器1251的输出端以形成正回馈路径，加快比较器1251的状态装换速度并减少讯号震荡。因此，当主电压VM高于参考电压VR时，判断单元1250输出的检测讯号VCHECK为第一电平(高电压)，当主电压VM低于参考电压VR时，判断单元1250输出的检测讯号VCHECK为第二电平(低电压)。于本发明另一实施例中，上述的检测模块1200也可以由一个具有相同或类似功能的芯片所代替。
依据本发明一实施例，隔离模块1300的实作电路架构可以参照图3，其为依据本发明一实施例的隔离模块电路示意图。如图3所示，隔离模块1300可以包括逻辑转换模块1310与电源晶体管模块1330。逻辑转换模块1310接收检测讯号VCHECK并经逻辑转换后输出逻辑转换讯号VLOGIC。而电源晶体管模块1330的栅极(Gate)接收逻辑转换讯号VLOGIC以控制电源晶体管模块1330的导通和关闭，电源晶体管模块1330中的电源晶体管1331的漏极(Drain)连接第一电源P1而源极(Source)连接至电源晶体管源极电源，电源晶体管模块1330中的电源晶体管1333的漏极(Drain)用来输出第二电源P1而源极(Source)连接电源晶体管源极电源(也就是说，两个电源晶体管的源极互相耦接)。当逻辑转换讯号VLOGIC控制电源晶体管模块1330导通时，第一电源P1通过电源晶体管模块1330而输出为第二电源P2，当逻辑转换讯号VLOGIC控制电源晶体管模块1330关闭时，第一电源P1不会通过电源晶体管模块1330而输出为第二电源P2。
于本发明一实施例中，关于充电模块1400的电路架构，请参照图4，其为依据本发明一实施例的充电模块电路示意图。如图4所示，充电模块1400可以包括两个电压转换单元1410、1420与两个晶体管开关1430、1440。电压转换单元1410与1420可以分别依据检测讯号VCHECK产生开关控制讯号VS1与VS2。而晶体管开关1430与1440可以如图4所示耦接于用于接收第二电源P2的输入端与用于输出第三电源P3的输出端间，晶体管开关1430与1440的栅极可以分别连接至电压转换单元1410与1420所产生的开关控制讯号VS1与VS2，因此晶体管开关1430与1440可以依据开关控制讯号VS1与VS2而导通/关闭。其中，晶体管开关1430与1440导通时，第二电源P2透过晶体管开关1430与1440而输出为第三电源P3。反之，晶体管开关1430或1440关闭时，第二电源P2不能透过晶体管开关1430与1440输出为第三电源P3。虽然本实施例中揭示的充电模块1400包括两个电压转换单元1410与1420与两个晶体管开关1430与1440。然而在某些实做方式中，充电模块1400也可以只包括一个电压转换单元1410与一个晶体管开关1430。在另一些实做方式中，充电模块1400可以包括多个电压转换单元与多个对应的晶体管开关，本发明并不加以限制。
于本发明一实施例中，储能组件1500可以是一个大电容，或是多个相同或不同的电容并连而成。当充电模块1400输出第三电源P3的时候，第三电源P3对储能组件1500充电。因此，储能组件1500可以被充电而储存有具有一定电压的一定量的电荷。
于本发明一实施例中，关于放电模块1600的电路架构，请参照图5，其为依据本发明一实施例的放电模块电路示意图。如图5所示，放电模块1600可以包括第二晶体管模块1610与电源晶体管开关1630。第二晶体管模块1610接收检测讯号VCHECK并进行驱动整形处理后输出晶体管开关控制讯号VS3。而电源晶体管开关1630电性连接储能组件1500与管理模块1100，并且电源晶体管开关1630依据晶体管开关控制讯号VS3而导通或关闭，以储存在储能组件1500中的电能为第四电源P4，将之输出到管理模块1100作为第五电源P5。
依据上述的一个或多个实施例所揭露的电路架构，当电源供应模块2000工作正常因此第一电源P1正常时，检测模块1200所输出的检测讯号VCHECK可以控制隔离模块1300中的电源晶体管模块1330导通，使得第一电源P1的至少一部份作为第二电源P2输出给管理模块1100。同时，检测讯号VCHECK可以控制充电模块1400将第二电源P2的一部份作为第三电源P3来对储能组件1500充电。并且放电模块1600受控于检测讯号VCHECK而使管理模块1100与储能组件1500之间的电性连接中断。此时，管理模块1100由第二电源P2来供应电能而运作。
当电源供应模块2000工作异常因此导致第一电源P1异常时，检测模块1200所输出的检测讯号VCHECK可以控制隔离模块1300中的电源晶体管模块1330不导通，而不再输出第二电源P2给管理模块1100。同时，检测讯号VCHECK可以控制充电模块1400将第二电源P2形成断路，因此不再以第三电源对储能组件1500充电。并且放电模块1600受控于检测讯号VCHECK而使管理模块1100与储能组件1500之间的电性连接被建立。此时，放电模块1600从储能组件1500汲取电能而输出的第五电源P5使得管理模块1100在一个时间间隔中维持正常工作，在此时间间隔内，管理模块1100记录机架管理模块1000的状态信息。
于本发明一实施例中，机架管理模块1000可以更包括一个通讯模块(未绘示)。当电源供应模块2000工作异常因此导致第一电源P1异常时，第五电源P5更备提供给通讯模块，并且管理模块1100通过通讯模块而将机架管理模块1000的状态信息传输至外界以方便用户对机架管理模块1000进行管理。
综上所述，本发明揭露一种机架式服务器系统，所揭露的机架式服务器系统具有一个储能组件，当机架式服务器系统所接收到的电源供应正常的时候，一部分的电源用来对机架式服务器系统中的管理模块供电，而另一部分的电源对储能组件充电。当机架式服务器系统所接收到的电源供应不正常的时候，外部提供的电源不再供应给管理模块，以避免误动作，取而代之的是以储能组件中所储存的电能来对管理模块提供电源。同时，管理模块会在此一状况下纪录机架式服务器系统的状态信息，以便用户对机架式服务器系统进行管理。
虽然本发明以前述的实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所为的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考权利要求书。

Claims (10)

1.一种机架式服务器系统，其特征为，所述机架式服务器系统包括：
多个服务器节点；
一电源供应模块，用于提供一第一电源；以及
一机架管理模块,包括:
一管理模块；
一检测模块，耦接于该电源供应模块，用于依据该第一电源，输出一检测讯号；
一隔离模块，分别耦接于该电源供应模块与该检测模块，接收该第一电源，并依据该检测讯号控制输出一第二电源至该管理模块；
一储能组件，用于储存电能；
一充电模块，分别耦接于该储能组件、该隔离模块与该检测模块，接收该第二电源，并依据该检测讯号控制输出一第三电源以对该储能组件充电；以及
一放电模块，分别耦接于该储能组件、该检测模块与该管理模块，接收该储能组件输出的一第四电源，并依据该检测讯号允许该储能组件通过该放电模块进行放电以对该管理模块提供一第五电源；
其中，当该电源供应模块正常工作时，该检测模块检测该电源供应模块输出的该第一电源处于正常工作状态，并控制输出的该检测讯号为一第一电平状态，处于该第一电平状态的该检测讯号控制该隔离模块输出该第二电源、控制该充电模块输出该第三电源以对该储能组件进行充电以及控制该放电模块禁止该储能组件通过该放电模块输出该第五电源，当该电源供应模块工作异常时，该检测模块检测该电源供应模块输出的该第一电源处于异常工作状态，并控制输出的该检测讯号为一第二电平状态，处于该第二电平状态的该检测讯号控制该隔离模块禁止输出该第二电源、控制该充电模块禁止输出该第三电源以停止对该储能组件进行充电以及控制该放电模块允许该储能组件通过该放电模块进行放电以提供该第五电源，该管理模块在该电源供应模块正常工作时接收该第二电源并处于正常工作状态，该管理模块在该电源供应模块异常工作时接收该第五电源并处于正常工作状态。
2.如权利要求1所述的机架式服务器系统，其特征为，该系统更包括一通讯模块，该通讯模块耦接于该管理模块，用于该管理模块与外界的通讯。
3.如权利要求2所述的机架式服务器系统，其特征为，当该电源供应模块工作异常时，该储能组件通过该放电模块输出的该第五电源使得该通讯模块及该管理模块处于正常工作状态一时间间隔，在该时间间隔内，该管理模块记录该机架管理模块的状态信息并通过该通讯模块传输至外界以对该机架式服务器系统进行管理。
4.如权利要求1所述的机架式服务器系统，其特征为，该检测模块包括：
一主电压产生单元，耦接至该电源供应模块，依据该第一电源输出一主电压；
一参考电压产生单元，耦接至该电源供应模块，依据该第一电源产生一参考电压；以及
一判断单元，耦接至该主电压产生单元与该参考电压产生单元，用于比较该主电压与该参考电压以输出该检测讯号；
其中，当该主电压高于该参考电压时，该判断单元输出的该检测讯号为一第一电平，当该主电压低于该参考电压时，该判断单元输出的该检测讯号为一第二电平。
5.如权利要求4所述的机架式服务器系统，其特征为，该第一电平为逻辑高电平，该第二电平为逻辑低电平。
6.如权利要求4所述的机架式服务器系统，其特征为，该主电压产生单元输出的该主电压是该第一电源经分压产生。
7.如权利要求4所述的机架式服务器系统，其特征为，该参考电压产生单元包括：
一延时模块，接收该第一电源，并输出该参考电压；以及
一稳压源，该稳压源的一输入端耦接该机架式服务器系统的接地端，该稳压源的一可调基准源通过一分压电路对该稳压源的基准电压进行调整，该稳压源的一输出端耦接该延时模块输出的该参考电压以对该参考电压进行稳压。
8.如权利要求1所述的机架式服务器系统，其特征为，该隔离模块包括：
一逻辑转换模块，接收该检测讯号，经逻辑转换后输出一逻辑转换讯号；以及
一电源晶体管模块，该电源晶体管模块包含二电源晶体管，该电源晶体管模块的栅极(Gate)接收该逻辑转换讯号以控制该电源晶体管模块的导通和关闭，该电源晶体管模块的其中一电源晶体管的漏极(Drain)连接该第一电源及源极(Source)连接一电源晶体管源极电源，该电源晶体管模块的其中另一电源晶体管的漏极(Drain)连接该第二电源及源极(Source)连接该电源晶体管源极电源；
其中，当该逻辑转换讯号控制该电源晶体管模块导通时，该第一电源与该第二电源通过该电源晶体管模块连通，当该逻辑转换讯号控制该电源晶体管模块关闭时，该第一电源与该第二电源断开连通。
9.如权利要求1所述的机架式服务器系统，其特征为，该充电模块包括：
至少一电压转换单元，用于依据该检测讯号产生一开关控制讯号；以及
至少一晶体管开关，耦接于该第二电源与该第三电源间，该些晶体管开关的栅极连接至该电压转换单元产生的该开关控制讯号，依据该开关控制讯号控制该些晶体管开关的导通和关闭；
其中,该些晶体管开关导通时,该第二电源与该第三电源连通,该些晶体管开关关闭时,该第二电源与该第三电源断开。
10.如权利要求1所述的机架式服务器系统，其特征为，该放电模块包括：
一第二晶体管模块，该第二晶体管模块接收该检测讯号并进行驱动整形处理后输出一晶体管开关控制讯号；以及
一电源晶体管开关，该电源晶体管开关接收该晶体管开关控制讯号、该第四电源以及该第五电源，用于依据该晶体管开关控制讯号控制该第四电源与该第五电源的导通与关闭。
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