CN109597471A - 一种多节点高密度服务器供电结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及服务器技术领域，提供一种多节点高密度服务器供电结构，包括一个与市电输入相连的电源框体和与所述电源框体的输出端连接的一个1转12供电线缆，其中：电源框体用于对输入的市电进行电压转换，生成12VDC供电信号；该1转12供电线缆连接至每一个服务器节点的电源分配板，每一个服务器节点的电源分配板从所述电源框体取电作为供电输入，从而通过电源框体和一个1转12供电线缆实现为12个服务器节点供电，在每个服务器节点内不再布局配电模块，节省成本，而且通过一个1转12供电线缆实现走线，提升节点散热效果，便于维护，进一步提升整个服务器的电能使用率。

Description

一种多节点高密度服务器供电结构

技术领域

本发明涉及服务器技术领域，具体为一种多节点高密度服务器供电结构。

背景技术

伴随着互联网的快速发展，云计算技术的不断兴起，网上业务量不断增加。对机房服务器的数据处理能力的要求也越来越高，为了在有限的空间内实现更强的计算能力，高密度的融合架构服务器系统应运而生。尤其是近年来，云计算、大数据的快速发展，互联网用户对服务器的成本、服务器部署密度、数据中心机房的易维护性要求很高。在满足服务器在机柜内高密度部署，同时有要求机房内IT设备的成本尽可能低。

图1示出目前常用的高密度服务器的供电框架结构，以6U12节点的高密度服务器为例，在该服务器6U的空间内部署12个节点(图1中标记位NODE0至NODE11共12个节点)，市电首先输入至电源分配单元(Power Distribution Unit，PDU)，然后每个服务器节点通过AC电源线连接至该电源分配单元，并从该配电电源取电，其中，该每个节点取到的电也是市电，然后每个节点在对取到的市电进行处理，如图2所示，每个该节点包括配电模块(PowerSupply Unit，PSU)、电源分配板(Power Distribution Board，PDB)以及服务器节点主板，其中，市电作为PSU输入后，经PSU内部AC/DC转换输出12VDC，作为PDB的输入电压，PDB通过供电转接线和信号转接线与主板互联，服务器节点主板挂载若干个风扇。

由图1和图2所示可知，目前的高密度服务器的供电框架结构存在如下技术缺陷：

(1)每个服务器节点都配有1个PSU，6U12节点服务器系统一共要配置12个PSU，成本较高，而且电能整体效率低下；

(2)、每个服务器节点上的PSU都需要一根AC电源线从PDU上取电，这样需要12根AC线取电，从而造成机柜内的走线密集凌乱，而且凌乱密集的走线影响机箱内节点散热。

发明内容

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种多节点高密度服务器供电结构，旨在解决现有技术中6U12节点服务器供电系统存在PSU数量较多导致成本增加，而且每一个节点均需要一根AC电源线取电，走线凌乱而且影响节点散热的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种多节点高密度服务器供电结构，包括一个与市电输入相连的电源框体和与所述电源框体的输出端连接的一个1转12供电线缆，其中：

所述电源框体用于对输入的市电进行电压转换，生成12VDC供电信号；

所述1转12供电线缆连接至每一个服务器节点的电源分配板，每一个服务器节点的电源分配板从所述电源框体取电作为供电输入。

作为一种改进的方案，所述多节点高密度服务器为6U12节点服务器，共包括12个服务器节点。

作为一种改进的方案，所述电源框体包括一个电源背板和接插在所述电源背板上的若干个配电模块；

若干个所述配电模块的输入端分别与市电输入连接，用于将市电信号转换为12V直流信号；

所述电源背板的输出端连接有12个供电接口，12个所述供电接口分别与所述1转12供电线缆的输入端连接。

作为一种改进的方案，所述电源背板与12个所述供电接口之间的12路供电线路上分别设有对应的供电隔离单元；

所述供电隔离单元用于将所述电源背板的输出隔离为12路供电输出。

作为一种改进的方案，所述供电隔离单元包括电流取样电阻、MOS管以及隔离控制芯片，其中：

所述电流采样电阻一端连接电流输入，另一端连接所述MOS管，所述MOS管的电压输出端连接用电负载，所述电流采样电阻两端形成的电压差信号通过反馈线路反馈给所述隔离控制芯片，所述隔离控制芯片通过控制信号线GATE与所述MOS管控制端连接。

作为一种改进的方案，所述配电模块为5个，分别记为第一配电模块、第二配电模块、第三配电模块、第四配电模块和第五配电模块；

所述第一配电模块、第二配电模块、第三配电模块、第四配电模块和第五配电模块形成4+1冗余电源池。

作为一种改进的方案，所述服务器节点包括电源分配板和服务器节点主板，其中：

所述电源分配板通过供电转接线和信号转接线与所述服务器节点主板连接，所述服务器节点主板上挂载有若干个风扇。

作为一种改进的方案，所述1转12供电线缆两端设有热插拔接口；

所述电源分配板上设有与所述热插拔接口实现热插拔的取电端口。

作为一种改进的方案，所述电源分配板包括热插拔单元、12V切换电路、12V转5V电路、12V主板供电接口以及12V及5V硬盘供电接口；

所述12V切换电路的输入端与所述热插拔单元连接，输出端分别与所述12V转5V电路、12V主板供电接口以及12V及5V硬盘供电接口连接；

所述12V转5V电路与所述12V及5V硬盘供电接口连接。

在本发明实施例中，多节点高密度服务器供电结构包括一个与市电输入相连的电源框体和与所述电源框体的输出端连接的一个1转12供电线缆，其中：电源框体用于对输入的市电进行电压转换，生成12VDC供电信号；该1转12供电线缆连接至每一个服务器节点的电源分配板，每一个服务器节点的电源分配板从所述电源框体取电作为供电输入，从而通过电源框体和一个1转12供电线缆实现为12个服务器节点供电，在每个服务器节点内不再布局配电模块，节省成本，而且通过一个1转12供电线缆实现走线，提升节点散热效果，便于维护，进一步提升整个服务器的电能使用率。

附图说明

图1是现有技术提供的高密度服务器的供电框架结构示意图；

图2是现有技术提供的服务器节点的结构示意图；

图3是本发明提供的多节点高密度服务器供电结构的示意图；

图4是本发明提供的电源框体的结构示意图；

图5是本发明提供的供电隔离单元的结构示意图；

图6是本发明提供的服务器节点的结构示意图；

图7是本发明提供的电源分配板的结构示意图；

其中，1、电源框体，2、1转12供电线缆，3、电源背板，4、电源分配板，5、供电隔离单元，6、电流取样电阻，7、MOS管，8、隔离控制芯片，9、第一配电模块，10、第二配电模块，11、第三配电模块，12、第四配电模块，13、第五配电模块，14、服务器节点主板，15、热插拔接口，16、取电端口，17、热插拔单元，18、12V切换电路，19、12V转5V电路，20、12V主板供电接口，21、12V及5V硬盘供电接口。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

图3示出了本发明提供的多节点高密度服务器供电结构的示意图，为了便于说明，图中仅给出了与本发明实施例相关的部分。

该多节点高密度服务器供电结构包括一个与市电输入相连的电源框体1和与所述电源框体1的输出端连接的一个1转12供电线缆2，其中：

所述电源框体1用于对输入的市电进行电压转换，生成12VDC供电信号；

所述1转12供电线缆2连接至每一个服务器节点的电源分配板，每一个服务器节点的电源分配板从所述电源框体1取电作为供电输入。

在该实施例中，结合图3以及下图，该多节点高密服务器为6U12节点服务器，共包括12个服务器节点(图3中标记位NODE0至NODE11，共12个节点)，当然该图3所示的方案也可以应用到其它数量的节点服务器中，在此不再赘述。

如图4所示，电源框体1包括一个电源背板3和接插在所述电源背板3上的若干个配电模块；

若干个所述配电模块的输入端分别与市电输入连接，用于将市电信号转换为12V直流信号；

所述电源背板3的输出端连接有12个供电接口，12个所述供电接口分别与所述1转12供电线缆2的输入端连接。

电源背板3与12个所述供电接口之间的12路供电线路上分别设有对应的供电隔离单元5；

所述供电隔离单元5用于将所述电源背板3的输出隔离为12路供电输出。

为了便于理解，下述结合图5，对该供电隔离单元5的结构和功能进行说明：供电隔离单元5包括电流取样电阻6、MOS管7以及隔离控制芯片8，其中：

所述电流采样电阻一端连接电流输入，另一端连接所述MOS管，所述MOS管的电压输出端连接用电负载，所述电流采样电阻两端形成的电压差信号通过反馈线路反馈给所述隔离控制芯片8，所述隔离控制芯片8通过控制信号线GATE与所述MOS管控制端连接；

其中，当负载端的电流为I，则电流通过电流采样电阻Rsen后，会在Rsen两端产生电压Vsen。该电压信号Vsen通过差分信号反馈给隔离控制芯片8；

当电流越来越大，Vsen也在升高，当Vsen超出芯片设定的过流保护电压点时，隔离控制芯片就会发出控制信号GATE，关闭MOS管，从而，保证负载端短路时，将供电输入端与输出端隔离。

在本发明实施例中，如图4所示，配电模块为5个，分别记为第一配电模块9、第二配电模块10、第三配电模块11、第四配电模块12和第五配电模块13；

所述第一配电模块9、第二配电模块10、第三配电模块11、第四配电模块12和第五配电模块13形成4+1冗余电源池。

在本发明实施例中，如图6所示，服务器节点包括电源分配板4和服务器节点主板14，其中：

所述电源分配板4通过供电转接线和信号转接线与所述服务器节点主板14连接，所述服务器节点主板14上挂载有若干个风扇；

其中，风扇的数量可以根据实际的要求进行设置，例如设置4个，具体为FAN0、FAN1、FAN2以及FAN3。

在该实施例中，如图3和图6所示，1转12供电线缆2两端设有热插拔接口15；

所述电源分配板4上设有与所述热插拔接口15实现热插拔的取电端口16；

其中，当服务器节点进行带电维护时，可将1转12供电线缆2的热插拔接口15直接插接在对应节点的取电端口16，或是从节点取电端口16拔出，实现热维护，操作快捷方便。

在本发明实施例中，如图7所示，电源分配板4包括热插拔单元17、12V切换电路18、12V转5V电路19、12V主板供电接口20以及12V及5V硬盘供电接口21；

所述12V切换电路18的输入端与所述热插拔单元17连接，输出端分别与所述12V转5V电路19、12V主板供电接口20以及12V及5V硬盘供电接口21连接；

所述12V转5V电路19与所述12V及5V硬盘供电接口21连接。

其中，从1转12供电线缆2获取到的12VDC进入PDB；接着，经过热插拔单元17(用于防止PSU带电插拔，对PDB及主板线路造成损坏)，然后，经过12V切换电路18转出12V主板供电接口20以及12V及5V硬盘供电接口21所需的12V供电，通过12V转5V电路19得出HDD所需的5V供电。

在该实施例中，上述图1至7所示的高密度服务器的供电框架结构也可应用到支持更多服务器节点的高密度服务器系统中(例如：节点数量为N，N>12)。PSU的数量可以根据多节点总功耗，增加PSU或PowerShlef数量进行供电扩容，同时将1转12转接线可改为1转N或多根1转12供电转接线来给节点供电，在此不再赘述。

在本发明实施例中，在每一个服务器节点内部没有设置配电模块，通过该1转12供电线缆2直接从电源框体1上取电12DC，作为每一个服务器节点的供电输入，节省在每一个节点配置配电模块的成本，而且通过1转12供电线缆2实现走线布局，提升散热效果，美化走线效果。

在本发明实施例中，为了对上述技术内容进行说明，下述给出本发明提供的高密度服务器的供电框架结构的搭建过程：

1)根据单服务器节点的配置(CPU、内存、硬盘及风扇的规格和数量)评估出单节点最大功耗值，继而估算出12个节点的总功耗值；

2)、根据总功耗值，确定电源框体1内单个配电模块的规格选型(主要涉及配电模块的输出功率)；

3)、根据单节点最大功耗值，选择相应的线端子，确定1转12供电线缆2规格，制作供电线缆；

4)、根据单节点最大功耗值，设计制作电源分配板4(设计合适的热插拔保护线路、12V切换电路18、12V转5V电路19以及供电接口)；

5)、根据确定好的节点主板、电源分配板4、风扇搭建单个服务器节点；

6)、将搭建好的服务器节点插入6U机箱对应位置，将电源框体1通过1转12供电线缆2与12个服务器节点对接互联，实现供电。

在本发明实施例中，多节点高密度服务器供电结构包括一个与市电输入相连的电源框体1和与所述电源框体1的输出端连接的一个1转12供电线缆2，其中：电源框体1用于对输入的市电进行电压转换，生成12VDC供电信号；该1转12供电线缆2连接至每一个服务器节点的电源分配板4，每一个服务器节点的电源分配板4从所述电源框体1取电作为供电输入，从而通过电源框体1和一个1转12供电线缆2实现为12个服务器节点供电，在每个服务器节点内不再布局配电模块，节省成本，而且通过一个1转12供电线缆2实现走线，提升节点散热效果，便于维护，进一步提升整个服务器的电能使用率。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，包括一个与市电输入相连的电源框体和与所述电源框体的输出端连接的一个1转12供电线缆，其中：

所述电源框体用于对输入的市电进行电压转换，生成12VDC供电信号；

所述1转12供电线缆连接至每一个服务器节点的电源分配板，每一个服务器节点的电源分配板从所述电源框体取电作为供电输入。

2.根据权利要求1所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述多节点高密度服务器为6U12节点服务器，共包括12个服务器节点。

3.根据权利要求2所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述电源框体包括一个电源背板和接插在所述电源背板上的若干个配电模块；

若干个所述配电模块的输入端分别与市电输入连接，用于将市电信号转换为12V直流信号；

所述电源背板的输出端连接有12个供电接口，12个所述供电接口分别与所述1转12供电线缆的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述电源背板与12个所述供电接口之间的12路供电线路上分别设有对应的供电隔离单元；

所述供电隔离单元用于将所述电源背板的输出隔离为12路供电输出。

5.根据权利要求4所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述供电隔离单元包括电流取样电阻、MOS管以及隔离控制芯片，其中：

所述电流采样电阻一端连接电流输入，另一端连接所述MOS管，所述MOS管的电压输出端连接用电负载，所述电流采样电阻两端形成的电压差信号通过反馈线路反馈给所述隔离控制芯片，所述隔离控制芯片通过控制信号线GATE与所述MOS管控制端连接。

6.根据权利要求5所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述配电模块为5个，分别记为第一配电模块、第二配电模块、第三配电模块、第四配电模块和第五配电模块；

所述第一配电模块、第二配电模块、第三配电模块、第四配电模块和第五配电模块形成4+1冗余电源池。

7.根据权利要求6所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述服务器节点包括电源分配板和服务器节点主板，其中：

所述电源分配板通过供电转接线和信号转接线与所述服务器节点主板连接，所述服务器节点主板上挂载有若干个风扇。

8.根据权利要求7所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述1转12供电线缆两端设有热插拔接口；

所述电源分配板上设有与所述热插拔接口实现热插拔的取电端口。

9.根据权利要求8所述的多节点高密度服务器供电结构，其特征在于，所述电源分配板包括热插拔单元、12V切换电路、12V转5V电路、12V主板供电接口以及12V及5V硬盘供电接口；

所述12V切换电路的输入端与所述热插拔单元连接，输出端分别与所述12V转5V电路、12V主板供电接口以及12V及5V硬盘供电接口连接；

所述12V转5V电路与所述12V及5V硬盘供电接口连接。