CN105305600B - 一种机柜式三相双输入负载均衡供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机柜式三相双输入负载均衡供电系统，所述供电系统的电源框体包括控制模块、PSU插槽、供电输入分配电路板和输出电路，PSU电源模块通过插入电源框体PSU插槽，实现与供电输入分配电路板和输出电路以及控制模块的连接；交流电输入到电源框体，电源框体通过供电输入分配电路板给PSU供电，PSU输出机架式服务器需要的电压，由输出电路输送给机架式服务器；控制模块控制监控输入输出的状态，并能够管理PSU的状态。本发明应用在机柜式服务器smart rack上，可以实现机房三相双路供电负载均衡，同时对于整机柜服务器供电更稳定，成本更低，占用空间更小，可以支持的服务器节点数量更多等优点，使产品更具市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及服务器机柜电源技术领域，具体涉及一种机柜式三相双输入负载均衡供电系统。
背景技术
互联网的诞生和不断发展，世界范围内，各行各业对信息的需求和共享也越来越大。为各种计算机提供信息服务的数据中心数量、规模都在不断地在扩大。对服务器的需求量也在不断的增长，传统服务器通过电源模块的数量进行冗余供电，即使用满足机柜功率电源数量的2倍，组成N+N冗余方式，其具备负载均衡，效率高，供电稳定等优点，目前使用在大多数机房中。
但是随着部署的设备在不断增多，以此种方式冗余需要的电源也越来越多，导致成本升高。于是单电源模块双输入供电就出现了，使用这样的模块可以为系统节省最多一半模块，从而降低了机房部署的成本，但是也带来了一些问题，比如机房都是使用市电冗余来保证数据中心的正常运行，使用双输入电源供电就会导致这两路市电严重负载不平衡。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决这一问题，本发明提供一种机柜式三相双输入负载均衡供电系统，设计了可以实现双路市电负载均衡的power shelf。
为满足美国客户需求，供电上使用三相电，架构分配上可以使每一相达到负载均衡，损坏的电源及时更换，短期的不均衡状态不影响正常使用；同时兼顾国内PSU输入电压范围，使得国内使用的220V输入的电源能用到国外产品中。
本发明所采用的技术方案为：
一种机柜式三相双输入负载均衡供电系统，所述供电系统的电源框体包括控制模块、PSU插槽、供电输入分配电路板和输出电路，其中：
PSU电源模块（Power Supply Unit）通过插入电源框体PSU插槽，实现与供电输入分配电路板和输出电路以及控制模块的连接；
交流电输入到电源框体，电源框体通过供电输入分配电路板给PSU供电，PSU输出机架式服务器需要的电压，由输出电路输送给机架式服务器；
控制模块控制监控输入输出的状态，并能够管理PSU的状态。
所述电源框体内部的走线，使用相间电压作为PSU的输入。
由于国内PSU的输入电压范围普遍在180V-260V之间，美国的三相120V电无法直接给PSU供电，但是相间电压为208V，在国内PSU的输入电压范围内，因此通过更改电源框体内部的走线，使用相间电压作为PSU的输入，即能达到国内PSU在国外使用的目的。这种方法有利于降低研发成本，提高产品研发速度，有着实际的应用价值。
由于电源是双输入电源，正常工作时作为备份的输入端没有负载，当出现异常时才会工作，因此在长期处于无负载下一旦有问题，就不能在供电异常时切换，从而影响机柜正常工作。
为解决这一问题，所述供电系统设置有双输入切换检测功能模块，在电源的一次测实现，即开关电源的市电转为高压后实现，传统电源仅一部分一次测电路，双输入电源有两部分一次测电路，采用并联形式连接，然后再汇集到二次侧进行直流高压降压到服务器所需的12V电压。
所述供电系统设置有双输入切换检测功能模块，主输入和备份输入，分别支持AC或DC输入；所述双输入切换检测功能模块默认工作电路为主输入；所述双输入切换检测功能模块写入自动执行检测备份电路的程序，设定检测周期，到一个周期后，电源会自动切换到备份输入电路工作，然后再切换到主输入电路，
所述双输入切换检测功能模块在主输入和备份输入的切换过程中对备份电路的工作状态进行检测，若出现异常，会通过管理网络上报到运维中心，提示有电源模块备份电路部分出现异常，需要进行维修。此功能可以保证电源模块备份电路得到定期检测，出现问题及时发现，保证紧急断电时电源模块均除以正常工作状态，保证服务器的不间断运行。
Input1 AC的A相作为PSU1、3主输入和PSU4、6辅助输入（左主右备），B相作为PSU1、2主输入和PSU4、5辅助输入，C相作为PSU2、3主输入和PSU5、6辅助输入；Input2 AC的A相作为PSU4、6主输入和PSU1、3辅助输入，B相作为PSU4、5主输入和PSU1、2辅助输入，C相作为PSU5、6主输入和PSU2、3辅助输入。如果Input2 AC一路出线异常，比如断电，PSU4、5、6就会切换到备份Input1 AC输入端供电，此时机柜仅有Input1 AC供电，但是所有电源模块均是正常工作的，电源之间还是5+1冗余。对比N+N系统，N+N系统在一路断电时，仅剩下一半的电源模块工作，而且不具备冗余，如果需要冗余，就需要5+5共10个电源模块，其成本远高于使用双输入电源实现。另一方面就是空间限制，对于目前整机柜服务器(Rack)，放置Powerbank的空间有限，几乎没有12个电源模块的空间，因此本发明不仅具备了N+N冗余系统的所有优势，同时优于N+N冗余系统，是整机柜服务器供电更稳定，成本更低，占用空间更小。
本发明的有益效果为：
本发明应用在机柜式服务器smart rack上，使用此发明的机柜式服务器部署到机房可以实现机房三相双路供电负载均衡，同时对于整机柜服务器来说，使用本发明供电更稳定，成本更低，占用空间更小，可以支持的服务器节点数量更多等优点，使产品更具市场竞争力。
本发明在机柜式服务器上实现，整机柜能耗约12.5KW，使用6颗2.5KW的PSU既可以满足供电，供电模式选择5+1，传统N+N冗余方式需要使用10颗PSU，使用本发明仅需要6颗PSU即可实现双路冗余，这种方式的供电稳定性更强，成本更低，更具市场竞争力。
本发明最突出的特点是配合双输入和美国供电使用的三相供电，在机柜式服务器power bank上设计新的配电线路，使双输入电源供电的情况下可以达到双路及每一相输入负载均衡的功能，从而达到传统N+N电源机柜的负载均衡，而且比N+N电源系统更加稳定，成本更低。因此本发明可以使现有机柜式服务器更具竞争力，增加市场应用前景。
附图说明
图1为本发明电源框体配电示意图。
具体实施方式
下面根据说明书附图，结合具体实施方式对本发明进一步说明：
实施例1：
一种机柜式三相双输入负载均衡供电系统，所述供电系统的电源框体包括控制模块、PSU插槽、供电输入分配电路板和输出电路，其中：
PSU电源通过插入电源框体PSU插槽，实现与供电输入分配电路板和输出电路以及控制模块的连接；
交流电输入到电源框体，电源框体通过供电输入分配电路板给PSU供电，PSU输出机架式服务器需要的电压，由输出电路输送给机架式服务器；
控制模块控制监控输入输出的状态，并能够管理PSU的状态。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例所述电源框体内部的走线，使用相间电压作为PSU的输入。
由于国内PSU的输入电压范围普遍在180V-260V之间，美国的三相120V电无法直接给PSU供电，但是相间电压为208V，在国内PSU的输入电压范围内，因此通过更改电源框体内部的走线，使用相间电压作为PSU的输入，即能达到国内PSU在国外使用的目的，这种方法有利于降低研发成本，提高产品研发速度，有着实际的应用价值。
实施例3：
在实施例1或2的基础上，由于电源是双输入电源，正常工作时作为备份的输入端没有负载，当出现异常时才会工作，因此在长期处于无负载下一旦有问题，就不能在供电异常时切换，从而影响机柜正常工作。本实施例为解决这一问题，所述供电系统设置有双输入切换检测功能模块，在电源的一次测实现，即开关电源的市电转为高压后实现，传统电源仅一部分一次测电路，双输入电源有两部分一次测电路，采用并联形式连接，然后再汇集到二次侧进行直流高压降压到服务器所需的12V电压。
实施例4：
在实施例3的基础上，本实施例所述供电系统设置有双输入切换检测功能模块，主输入和备份输入，分别支持AC或DC输入；所述双输入切换检测功能模块默认工作电路为主输入；所述双输入切换检测功能模块写入自动执行检测备份电路的程序，检测周期设定为每周一次，同时支持自定义周期，到一个周期后，电源会自动切换到备份输入电路工作5分钟，然后再切换到主输入电路，
实施例5：
在实施例4的基础上，本实施例所述双输入切换检测功能模块在主输入和备份输入的切换过程中对备份电路的工作状态进行检测，包括输入电压、电流、输出等参数，若出现异常，会通过管理网络上报到运维中心，提示有电源模块备份电路部分出现异常，需要进行维修。此功能可以保证电源模块备份电路得到定期检测，出现问题及时发现，保证紧急断电时电源模块均除以正常工作状态，保证服务器的不间断运行。
实施例6：
如图1所示， Input1 AC的A相作为PSU1、3主输入和PSU4、6辅助输入（左主右备），B相作为PSU1、2主输入和PSU4、5辅助输入，C相作为PSU2、3主输入和PSU5、6辅助输入；Input2AC的A相作为PSU4、6主输入和PSU1、3辅助输入，B相作为PSU4、5主输入和PSU1、2辅助输入，C相作为PSU5、6主输入和PSU2、3辅助输入。
如果Input2 AC一路出线异常，比如断电，PSU4、5、6就会切换到备份Input1 AC输入端供电，此时机柜仅有Input1 AC供电，但是所有电源模块均是正常工作的，电源之间还是5+1冗余。对比N+N系统，N+N系统在一路断电时，仅剩下一半的电源模块工作，而且不具备冗余，如果需要冗余，就需要5+5共10个电源模块，其成本远高于使用双输入电源实现。另一方面就是空间限制，对于目前整机柜服务器(Rack)，放置Power bank的空间有限，几乎没有12个电源模块的空间，因此本发明不仅具备了N+N冗余系统的所有优势，同时优于N+N冗余系统，是整机柜服务器供电更稳定，成本更低，占用空间更小。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (1)
1.一种机柜式三相双输入负载均衡供电系统，其特征在于：所述供电系统的电源框体包括控制模块、PSU插槽、供电输入分配电路板和输出电路，其中：
PSU电源模块通过插入电源框体PSU插槽，实现与供电输入分配电路板和输出电路以及控制模块的连接；
交流电输入到电源框体，电源框体通过供电输入分配电路板给PSU供电，PSU输出机架式服务器需要的电压，由输出电路输送给机架式服务器；
控制模块控制监控输入输出的状态，并能够管理PSU的状态；
所述供电系统设置有双输入切换检测功能模块，在电源的一次测实现，双输入电源有两部分一次测电路，采用并联形式连接，然后再汇集到二次侧进行直流高压降压到服务器所需的12V电压；
所述供电系统设置有双输入切换检测功能模块，主输入和备份输入，均支持AC或DC输入；所述双输入切换检测功能模块默认工作电路为主输入；所述双输入切换检测功能模块写入自动执行检测备份电路的程序，设定检测周期，到一个周期后，电源自动切换到备份输入电路工作，然后再切换到主输入电路；
所述双输入切换检测功能模块在主输入和备份输入的切换过程中对备份电路的工作状态进行检测，若出现异常，会通过管理网络上报到运维中心，提示有电源模块备份电路部分出现异常，需要进行维修；
所述供电系统中，Input1 AC的A相作为PSU1、3主输入和PSU4、6辅助输入，B相作为PSU1、2主输入和PSU4、5辅助输入，C相作为PSU2、3主输入和PSU5、6辅助输入；Input2 AC的A相作为PSU4、6主输入和PSU1、3辅助输入，B相作为PSU4、5主输入和PSU1、2辅助输入，C相作为PSU5、6主输入和PSU2、3辅助输入；如果Input2 AC一路出线异常，PSU4、5、6就会切换到备份Input1 AC输入端供电，此时机柜仅有Input1 AC供电，但是所有PSU电源模块均是正常工作的，电源之间还是5+1冗余。
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