CN107608494A - 一种新型存储服务器风扇供电线路的设计方法 - Google Patents

一种新型存储服务器风扇供电线路的设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种新型存储服务器风扇供电线路的设计方法，属于服务器供电技术领域，本发明利用控制芯片LM5050的工作原理，设计存储服务器风扇供电线路拓扑，当LM5050侦测到输入电压大于输出电压，LM5050控制外置开关打开；当LM5050侦测到输入电压小于输出电压，LM5050控制外置开关关闭。可解决传统肖特基二极管供电线路压降过大，浪费功耗过高等问题，提高了存储服务器的产品稳定性和设计质量。

Description

一种新型存储服务器风扇供电线路的设计方法
技术领域
本发明涉及服务器供电技术，尤其涉及一种新型存储服务器风扇供电线路的设计方法。
背景技术
随着互联网技术的快速发展，人们进入了信息爆炸的年代。对信息数据的管理和存储的要求也日益增加。在这种形势下，人们对存储服务器的需求也越来越大。存储服务器近年来大量应用在互联网，政府，企业甚至家庭等领域中，对社会的发展和人们的生活水平提高发挥着重要作用。因此，对存储服务器的产品稳定性也提出了更高的要求。其中存储服务器的散热供电设计也是保证存储服务器的重要组成部分。
存储服务器要求当市电发生异常断电时，存储服务器可以继续正常工作一段时间，把相关的数据做完存储和备份后系统可以正常关机。这种设计要求的核心为，当市电发生异常时，存储服务器可以快速切换到电池供电。
对于散热设计，需要同时保证市电断电时，风扇的供电可以切换到电池供电而可以正常工作。这样才能保证系统（包括主板，背板，电源适配器等）可以工作在正常温度，不会因为过温而发生导致元件损毁或系统异常关机等影响存储服务器稳定性的异常事件。
存储服务器需要用多个电源适配器做冗余（以1+1冗余为例）进行设计，即保证一个电源适配器发生故障另一个可以正常给系统供电，同时给风扇供电，保证散热。
同时存储服务器需要设计备用电源来提高系统的稳定性，即保证市电出现异常，备用电源可以正常给系统供电，同时给风扇供电，保证散热。
存储服务器供电设计架构，其中PSU module为电源适配器模组，BBU为锂电池，FAN为系统风扇，MB为系统主板，oring为双路电源选择线路。
对于风扇供电的传统设计，一般采用二极管控制线路，即采用二极管进行控制电源路径，当电源适配器正常输出时由电源适配器给风扇供电。
当某一个电源适配器发生故障时，另一个电源适配器可以给所有的风扇供电；当市电出现异常等原因出现导致电源适配器都没有电压输出时，锂电池可以给风扇供电。
传统的肖特基二级管供电控制线路的缺点是：
1）、肖特基二极管会产生很大压降（0.5V至1V）,这会减小系统电源的电压，从规格上增加设计难度和设计成本。
2）、肖特基二极管会产生大量的功耗浪费，以普通存储服务器风扇电流10A计算，肖特基二级上产生的损耗为7W（P=V*I=0.7V*10A=7W）,这种功耗是一种巨大的浪费。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提出了一种新型存储服务器风扇供电线路的设计方法。解决传统存储服务器风扇供电控制线路存在的压降过大和功耗浪费太大问题。
利用控制芯片LM5050的工作原理，设计存储服务器风扇供电线路拓扑，当LM5050侦测到输入电压大于输出电压，LM5050控制外置开关打开；当LM5050侦测到输入电压小于输出电压，LM5050控制外置开关关闭。
当电源适配器正常输出时，LM5050侦测输入电压（12V）大于输出电压（0V），LM5050控制外置开关打开，由电源适配器向风扇供电。
当电网发生异常等原因导致电源适配器掉电，锂电池电压开始高于电源适配器的电源，锂电池端的LM5050控制开关打开，同时电源适配器端的LM5050控制开关关闭，风扇供电切换到由锂电池供电。
本发明的有益效果是
本发明实现了利用新型控制开关供电线路替代传统肖特基二极管供电线路来给风扇供电，既实现了存储服务器对电源适配器故障、市电掉电等异常状况下正常供电的产品需求。
同时，可解决传统肖特基二极管供电线路压降过大，浪费功耗过高等问题，提高了存储服务器的产品稳定性和设计质量。
附图说明
图1是LM5050工作原理拓扑图；
图2是存储服务器控制开关风扇供电线路拓扑示意图；
图3是存储服务器控制开关风扇供电线路示意图。
具体实施方式
下面对本发明的内容进行更加详细的阐述：
1）、本发明采用控制芯片（LM5050）控制外置开关的设计方法，LM5050的工作原理是：当LM5050侦测到输入电压大于输出电压，LM5050控制外置开关打开；当LM5050侦测到输入电压小于输出电压，LM5050控制外置开关关闭。如图1所示，
2）、本发明利用控制芯片LM5050的工作原理，设计存储服务器风扇供电线路拓扑，如图2所示。
当电源适配器正常输出时，LM5050侦测输入电压（12V）大于输出电压（0V），LM5050控制外置开关打开，由电源适配器向风扇供电。
当电网发生异常等原因导致电源适配器掉电，锂电池电压开始高于电源适配器的电源，锂电池端的LM5050控制开关打开，同时电源适配器端的LM5050控制开关关闭，风扇供电切换到由锂电池供电。
3）、新型存储服务器控制开关风扇供电线路，当开关打开后，外置开关的导通阻抗只有1毫欧左右，以风扇电流10A计算，外置开关的压降只有0.01V，浪费的功耗为0.1W，相比与肖特基二极管的风扇供电线路。
本发明可以完美解决肖特基二极管风扇供电线路存在的压降过大、功耗浪费太多等问题。
实施方案:
1）、通过风扇的功耗计算风扇所需的电流。以60W风扇为例，存储服务器需要两个风扇，因此风扇需要的电流为I=P/V=60W*2/12V=10A.
2）、通过风扇电流选择合适的外置开关。选择开关型号 CSD16415Q5，过电流能力为38A，导通阻抗为1毫欧。
3）、选择合适的控制芯片。本发明选择TI的LM5050作为控制芯片完成芯片周边线路的设计。设计线路图如图3所示。
实现了利用新型控制开关供电线路替代传统肖特基二极管供电线路来给风扇供电，既实现了存储服务器对电源适配器故障、市电掉电等异常状况下正常供电的产品需求。
同时，可解决传统肖特基二极管供电线路压降过大，浪费功耗过高等问题，提高了存储服务器的产品稳定性和设计质量。

Claims (3)

1.一种新型存储服务器风扇供电线路的设计方法，其特征在于，
利用控制芯片LM5050的工作原理，设计存储服务器风扇供电线路拓扑，当LM5050侦测到输入电压大于输出电压，LM5050控制外置开关打开；当LM5050侦测到输入电压小于输出电压，LM5050控制外置开关关闭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
当电源适配器正常输出时，LM5050侦测输入电压大于输出电压，LM5050控制外置开关打开，由电源适配器向风扇供电。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
当电网发生异常原因导致电源适配器掉电，锂电池电压开始高于电源适配器的电源，锂电池端的LM5050控制开关打开，同时电源适配器端的LM5050控制开关关闭，风扇供电切换到由锂电池供电。
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