CN111176410B - 用于延长电源供应器的保持时间的系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本案提供一种在计算系统中对电源供应器(power supply unit,PSU)的能量罐电容器(energy‑tank capacitor)进行充电和放电的系统与方法。电源供应器包括顺向式转换器(forward converter)、降压型转换器(buck converter)、开关盒(switch box)和选项盒(option box)。顺向式转换器包括变压器(transformer)。变压器的初级绕组(primary winding)与次级绕组(secondary winding)分别耦接到电源供应器的输入与输出。顺向式转换器的两个或更多元件与降压型转换器共享，以在启用时支持降压型转换器的功能。开关盒包括电源开关与连接到顺向式转换器的控制器开关。在保持(hold‑up)时间内，当电源供应器的输入电源被中断(interrupted)时，储存在能量罐电容器上的能量能支持服务器系统的功耗(power consumption)。

Description

用于延长电源供应器的保持时间的系统与方法
技术领域
本公开涉及计算机服务器系统(computer server systems)，特别涉及计算机服务器系统的电源供应(power supplies)。
背景技术
现代服务器农场(Modern server farms)或数据中心(data centers)通常使用大量服务器来处理各种应用服务的处理需求。每个服务器处理各种操作，并且需要一定程度的功耗(power consumption)来维持这些操作。其中一些操作是“关键任务(missioncritical)”操作，且这些操作的中断(interruptions)可能导致与这些操作相关的用户的重大安全漏洞(significant security breach)或收入损失(revenue losses)。
然而，AC电源至数据中心的暂态波动(transient fluctuations)可以是不可预测的(unpredictable)。例如，电源中断(power interruptions)可以源自商业电网(commercial power grids)，其通常使用易受(vulnerable)天气条件(例如暴风雨(storms)和洪水(flooding))、设备故障(failure)以及主要切换操作(major switchingoperations)影响的长传输线(long transmission)。
因此，当输入电源被中断时，在保持时间(hold-up time)内服务器系统中的电源供应(power supplies)需要维持具有特定(specific)电压范围的输出。保持时间是在输入电源中断期间，服务器系统无需重置(resetting)或重新启动(rebooting)而可继续运行的时间。
在传统的电源供应器(power supply unit,PSU)中，有两个转换器级(converterstages)；一个是升压型转换器(boost converter)，而第二个是接续型转换器(followingconverter)。第一升压型转换器(first boost converter)将输入源(input source)转换为稳定的(stable)、较高的电压源(voltage source)。较高的电压源对作为初级电容罐(primary capacitance tank)的初级电容器(primary capacitor)进行充电(charges)，以在保持时间内进行供电。接续型转换器级将高压电(high voltage)转换为电力系统(powersystem)所需的低压输出电压源(low voltage output voltage source)。一旦输入源关闭，储存在初级能量罐电容器(primary energy tank capacitor)上的能量(U＝C(dV2)/2)可以在保持时间内支持对应的服务器系统。然而，升压型转换器不仅降低了电源供应器的整体效率(overall efficiency)，而且初级能量罐电容器也需要大的高压电容(highvoltage capacitance)，其占据了(occupies)电源供应器中的有限空间的大部分。此外，高压电容是昂贵的。最后，由于初级电容器可能仅输出其电容储存容量的30％来作为输出常驻电源需求(output resident power requirement)，所以初级电容器为低效的(inefficient)。
发明内容
根据本公开的各种示例的系统与方法，通过将改进的电源供应器(improvedpower supply unit,PSU)提供至服务器系统(server system)来解决上述问题。电源供应器包括顺向式转换器(forward converter)、降压型转换器(buck converter)、开关盒(switch box)和选项盒(option box)。顺向式转换器包括变压器(transformer)。变压器的初级绕组(primary winding)耦接到电源供应器的输入，而变压器的次级绕组(secondarywinding)耦接到电源供应器的输出。顺向式转换器的两个或更多元件与降压型转换器共享(shared)，以在启用(enabled)时支持降压型转换器的功能。当电源供应器的输入电源(input power)被中断(interrupted)时，储存在电压器的次级绕组侧(secondary windingside)上的次级能量罐电容器(secondary energy-tank capacitor)上的能量能够在保持(hold-up)时间内支持服务器系统(server system)的功耗(power consumption)。
在一些实施方式中，降压型转换器包括耦接到变压器的次级绕组的第一次级侧晶体管(first secondary-side transistor)、功率晶体管(power transistor)、电感器(inductor)、输出电容器(output capacitor)和降压型控制器(buck controller)(例如脉冲宽度调制(pulse-width-modulation,PWM)控制器)。第一晶体管(first transistor)、电感器以及输出电容器与顺向式转换器共享。降压型转换器将变压器的次级绕组侧上的次级能量罐电容器转换为电源供应器的输出电压。电容器罐可通过降压型转换器来提供90％的功率量。
在一些实施方式中，开关盒还包括控制器开关(controller switch)。控制器开关连接到降压型转换器的降压型控制器，并且用以回应于确定电源供应器的输入电压被中断，启用降压型转换器。已启用的降压型转换器启用次级能量罐电容器与电源供应器输出之间的放电路径(discharging path)。它可以将次级能量罐电容器转换为电源供应器的稳定输出电压(例如12V)。
在一些实施方式中，顺向式转换器还包括连接到变压器的初级绕组的第一初级侧晶体管(first primary-side transistor)、连接到变压器的次级绕组的第二次级侧晶体管(second secondary-side transistor)以及与降压型转换器一起共享元件的顺向式控制器(forward controller)(例如PWM控制器)。共享元件包括电感器、第一次级侧晶体管和输出电容器。
在一些实施方式中，开关盒的控制器开关可以确定电源供应器的输入电压是否为正常状态。在一些实施方式中，顺向式控制器可以确定电源供应器的输入电压是否正常操作，并且将判定(determination)发送到控制器开关。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于对电源供应器的次级能量罐电容器进行充电(charging)和放电(discharging)的方法。计算机实现(computer-implemented)方法的步骤包括：监视(monitoring)电源供应器的输入电压，电源供应器包括了具有变压器的顺向式转换器、降压型转换器以及开关盒，该开关盒包括控制器开关以及耦接到变压器的次级绕组的次级能量罐电容器。在输入电压为正常状态的情况下，计算机实现的方法禁用(disenables)耦接到能量罐的降压型转换器，并且通过辅助电源供应(auxiliarysupply)，次级能量罐电容器途经充电路径(charging path)而充电到选项盒。如果辅助电源供应直接提供高压电(high voltage)，则选项盒可以是开关，或是若辅助电源供应提供低电压，则选项盒可以是低功率升压型转换器(low power boost converter)。在输入电压为中断状态的情况下，该方法启用耦接到次级能量罐的降压型转换器，并且经由降压型转换器来将次级能量罐电容器放电到电源供应器的输出。
根据本公开的另一方面，提供了一种储存指令(instructions)的非暂时计算机可读存储介质(non-transitory computer-readable storage medium)。当由计算系统的处理器来执行指令时，指令使处理器执行的操作包括：监视计算系统的电源供应器的输入电压，电源供应器包括了具有变压器的顺向式转换器、降压型转换器以及开关盒，该开关盒包括控制器开关以及耦接到变压器的次级绕组的次级能量罐电容器。在输入电压为正常状态的情况下，计算机实现的方法禁用耦接到次级能量罐的降压型转换器，并且通过辅助电源供应，次级能量罐电容器途经充电路径(charging path)而充电到选项盒。如果辅助电源供应直接提供高压电，则选项盒可包括开关，或者若辅助电源供应提供低电压，则选项盒可包括低功率升压型转换器。在输入电压为中断状态的情况下，该方法启用耦接到次级能量罐的降压型转换器，并且经由降压型转换器来将次级能量罐电容器放电到电源供应器的输出。
本公开的额外特征及优点将被阐述于以下叙述，并且部分将从描述中显而易见，或者可以通过实践本文公开的原理而学习。本公开额额外特征及优点可以通过于权利要求书特别指出的手段及组合而被实现及取得。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合附图详细说明如下：
附图说明
从下文所描述的示例性实施例与附图的共同参考，将更佳的理解本公开与其优点和图式。这些图式仅描绘了示例性实施例，因此不应被视为对各种实施例或权利要求书的范围上的限制：
图1A示出传统的电源供应器的区块示意图。
图1B示出依照本公开的实施方式的具有耦接到电源供应器的变压器的次级绕组的次级能量罐电容器的示例性电源供应器的区块示意图。
图2是依照本公开的实施方式的用于在计算系统中对电源供应器的次级能量罐电容器进行充电和放电的示例性方法。
图3和图4示出依照本公开的各种示例的示例性系统。
具体实施方式
本发明可以以许多不同的形式来实施。代表性实施例示出于附图中，并且将在此处被详细说明，请理解这些实施例是本公开原理的示例或说明，但不意于限制本公开的广泛方面。就此而言，例如在摘要、发明内容、及实施方式的部分中公开但在权利要求中未明确阐述的要素和限制，不应该通过暗示、推断或以其他方式而单独或集体并入到申请示例范围中。除非明确否认，本详细描述的目的：单数包括复数，反之亦然；而“包括”一词的意思是“包括但不限于”。此外，此处所使用约莫的字词例如“大约”、“几乎”、“实质上”、“近似”等类似词语，可表示“位于、接近、或接近于”或在3-5％之内”、“或在可接受的制造公差内”、或其任何逻辑组合。
本公开的各种示例提供了用于在计算系统(computing system)中对电源供应器(power supply unit,PSU)的次级能量罐电容器(secondary energy-tank capacitor)进行充电(charging)和放电(discharging)的系统和方法。电源供应器包括顺向式转换器(forward converter)、降压型转换器(buck converter)、开关盒(switch box)和选项盒(option box)。顺向式转换器包括变压器。变压器的初级绕组(primary winding)耦接到电源供应器的输入，而变压器的次级绕组(secondary winding)耦接到电源供应器的输出。顺向式转换器的两个或更多元件与降压型转换器共享(shared)，以在启用(enabled)时支持降压型转换器的功能。开关盒包括电源开关以及连接到顺向式转换控制器的控制器。如果辅助电源供应(auxiliary-supply)直接提供高压电，则选项盒可以是开关，或者若辅助电源供应提供低电压，则选项盒可以是低功率升压型转换器(low power boost converter)。
图1B示出依照本公开的实施方式的具有选项盒的次级能量罐电容器C5的示例性电源供应器(PSU)100B的区块示意图，该选项盒提供来自于辅助(auxiliary)或外部电源供应(external power supply)的电压。在此示例中，电源供应器100B包括连接到输入电源101的输入电容器C4、顺向式转换器105、降压型转换器106、开关盒107和选项盒108。不同于图1的传统的电源供应器100A，电源供应器100B不需要升压型转换器102以及连接到电源供应器100A的顺向式转换器104的昂贵的能量罐103，其中升压型转换器102包括电容器C1、电感器L1、晶体管Q1、升压型控制器X1以及二极管D2，能量罐103包括电容器C2，顺向式转换器104包括电容器C3、电感器L2、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、变压器T1以及顺向式控制器X2，且晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4具有栅极G、漏极D以及源极S。因此，与传统的电源供应器100A相比，示例性电源供应器100B提供了更有效与更便宜的解决方案。
图1B的示例中，开关盒107包括连接到降压型转换器106的控制器开关X4，且开关盒107连接到选项盒108的次级能量罐电容器C5与选项盒控制器X5。控制器开关X4包括控制器和电源开关(未显示)。控制器接收来自于顺向式转换器105的信号以导通/截止(turnon/off)控制器开关X4的电源开关。当控制器开关X4的电源开关导通时，来自于次级能量罐电容器C5的能量经过降压型转换器106而传递至电源供应器100B的输出。
通过经过选项盒108的辅助或外部电源供应，将次级能量罐电容器C5充电为较高电压。如果辅助电源供应直接提供高压电，则选项盒可以是开关，或者若辅助电源供应提供低电压，则选项盒可以是低功率升压型转换器。因此，低功率升压型转换器将来自于这种辅助电源供应的低电压转换为高压电，以对次级能量罐电容器C5进行充电。
顺向式转换器105包括变压器T2、连接到变压器T2的初级绕组的第一初级侧晶体管(first primary-side transistor)Q5、连接到变压器T2的次级绕组的第二次级侧晶体管(second secondary-side transistor)Q7以及与降压型转换器106一起共享元件的顺向式控制器(forward controller)X2(例如PWM控制器)，共享元件包括电感器(inductor)L3、第一次级侧晶体管(first secondary-side transistor)Q8和输出电容器C6。顺向式控制器X2连接到第一初级侧晶体管Q5、第一次级侧晶体管Q8、第二次级侧晶体管Q7和控制器开关X4。其中第一初级侧晶体管Q5、第二次级侧晶体管Q7与第一次级侧晶体管Q8皆具有栅极G、漏极D以及源极S。
降压型转换器106包括连接到第一次级侧晶体管Q8与第二次级侧晶体管Q7的功率晶体管(power transistor)Q6以及降压型控制器(buck controller)X3(例如脉冲宽度调制控制器(pulse-width-modulation(PWM)controller))；与顺向式转换器105一起共享的元件包括电感器L3、第一次级侧晶体管Q8和输出电容器C6。降压型控制器X3连接到控制器开关X4。功率晶体管Q6为次级能量罐电容器C5提供到电源供应器100B的输出的放电路径(discharging path)。其中功率晶体管Q6具有栅极G、漏极D以及源极S。
在此示例中，控制器开关X4连接到顺向式转换器105的顺向式控制器X2，并且可以确定输入电源101是否正常操作。在输入电源101正常操作的情况下，控制器开关X4可以禁用(disenable)降压控制器X3，并阻断(block)次级能量罐电容器C5、第二次级侧晶体管Q7和功率晶体管Q6。
然而，在输入电源101异常操作的情况下，控制器开关X4可以启用降压型转换器106。已启用的降压型转换器106为次级能量罐电容器C5提供到电源供应器100B的输出的放电路径，该放电路径包括功率晶体管Q6、第一次级侧晶体管Q8、电感器L3以及输出电容器C6。经由放电路径，次级能量罐电容器C5可以转换为电源供应器100B的低输出电压(例如12V)。
如上所示的图1B中，改进的(improved)电源供应器100B不需要任何高功率升压型转换器(high power boost converter)，也不需要连接到变压器的初级绕组的高容量(high volume)与高压电的昂贵能量罐，并且可以在保持时间内为对应的计算系统提供高效(highly efficient)与低成本(low cost)的解决方案。
图2是依照本公开的实施方式的用于在计算系统中对电源供应器的次级能量罐电容器进行充电和放电的示例性方法。应当理解，示例性方法200仅为了说明性目的而呈现，并且根据本公开的其他方法可包括以类似指令或替代指令或并行的方式所执行的附加、更少或替代(alternative)步骤。通过监视(monitoring)如图1B所示的电源供应器输入的输入电压，示例性方法200从步骤202开始。在一些实施方式中，电源供应器包括顺向式转换器、降压型转换器和开关盒。顺向式转换器包括变压器、连接到变压器的初级绕组的第一初级侧晶体管、连接到变压器的次级绕组的第二次级侧晶体管以及与降压型转换器一起共享元件的顺向式控制器，共享元件包括电感器、第一次级侧晶体管和输出电容器。变压器的初级绕组耦接到电源供应器的输入，而变压器的次级绕组耦接到电源供应器的输出。开关盒包括电源开关和连接到顺向式转换控制器的控制器。如果辅助电源供应直接提供高压电，则选项盒可以是开关；如果辅助电源供应提供低电压，则选项盒可以是低功率升压型转换器。
在步骤204，控制器开关可以确定电源供应器的输入电压是否为正常状态，如图1B所示。在一些实施方式中，顺向式控制器可以确定电源供应器的输入电压是否正常操作，然后将判定发送至控制器开关。
在步骤206，在输入电压为正常状态的情况下，控制器开关可以禁用耦接到次级能量罐电容器的电源供应器的降压转换器。在步骤208，顺向式转换器105经由选项盒的辅助或外部电源供应而能将所需电源传送到输出，并且对次级能量罐电容器进行充电，如图1B所示。
在步骤210，在输入电压为异常(abnormal)状态的情况下。在步骤212，控制器开关可以启用电源供应器的降压型转换器。在步骤214，控制器开关可经由降压转换器而将次级能量罐电容器放电到电源供应器的输出，如图1B所示。
本发明公开了如图3-4所示的示例性系统与网路的简要介绍性描述。在阐述各种示例时，本公开应该要描述这些变化。现在本公开转到图3。
图3示出示例性系统300，其中该系统的元件彼此之间利用系统总线(system bus)302来电性通信(electrical communication)。系统300包括处理器330(CPU)以及耦接到各种系统元件的系统总线302。系统元件包括存储器304(例如只读存储器(read onlymemory,ROM)306与随机存取存储器(randomaccess memory,RAM)308)和处理器330。系统300可包括与处理器330直接连接、靠近(close proximity)的或是集成为(integrated)处理器330一部份的高速存储器(high-speed memory)的高速缓存(cache)。系统300可从存储器304和/或储存装置312来将数据复制到高速缓存328，以由处理器330来快速存取。这种方式中，当在等待数据时，高速缓存可以为处理器330提供性能的提升(performance boost)。这些与其他模组(modules)可以控制或是被配置为控制处理器330以执行各种动作。其他存储器304也可以使用。存储器304可包括具有不同性能特征(performancecharacteristics)的多种不同类型的存储器。处理器330可以包括任何通用处理器(general purpose processor)和硬件模组(hardware module)或软件模组(softwaremodule)，例如嵌入(embedded)于储存装置312的模组1 314、模块2 316以及模组3 318。硬件模组或软件模组被配置为控制处理器330与专用处理器(special-purpose processor)，其中软件指令(software instructions)包含(incorporated)于实际处理器设计中。处理器330本质上(essentially)可以是完全独立(self-contained)的计算系统，其包含多核(cores)或处理器、总线、存储器控制器、高速缓存等。多核处理器(multi-core processor)可以是对称的(symmetric)或是非对称的(asymmetric)。
为了使用户(user)能与系统300进行互动(interaction)，提供输入装置320作为输入机制(input mechanism)。输入装置320可包括用于语音(speech)的麦克风(microphone)，用于手势(gesture)或图形输入的触摸屏幕(touch-sensitive screen)、键盘(keyboard)、鼠标(mouse)，动作输入等。在一些情况下，多模式系统(multimodalsystems)可以使用户能够提供多种类型的输入以与系统300进行通信。在此示例中，还提供了输出装置322。通信接口(communications interface)324可以管理(govern)用户输入和系统输出。
储存装置312可以是非易失性存储器(non-volatile memory)，以储存由计算机所存取的数据。储存装置312可以是磁带盒(magnetic cassettes)、闪存记忆卡(flashmemory cards)、固态存储器装置(solid state memory devices)、数字多功能光盘(digital versatile disks)、盒式磁带(cartridges)、随机存取存储器308、只读存储器306及其混合(hybrids)。
控制器310可以是系统300上的专用微控制器(specialized microcontroller)或处理器，如BMC(基板管理控制器(baseboard management controller))。在一些情况下，控制器310可以是智能平台管理接口(Intelligent Platform Management Interface,IPMI)的一部分。此外，在一些情况下，控制器310可以嵌入在系统300的主板(motherboard)或主电路板上。控制器310可以管理系统管理软件(system management software)与平台硬件(platform hardware)之间的接口。控制器310还可以与各种系统装置和元件(内部和/或外部)进行通信，如控制器或外围(peripheral)元件，如下文所进一步描述的。
控制器310可以产生对于通知(notifications)、警报(alerts)和/或事件的具体回应(specific responses)，并且与远端装置(remote devices)或元件(例如电子邮件信息(electronic mail message)、网路信息等)进行通信以产生用于自动硬件修复程序(automatic hardware recovery procedures)的指令或命令(command)。管理员(administrator)也可以与控制器310进行远端通信以启动(initiate)或执行特定(specific)硬件修复程序或操作，如下文所进一步描述的。
控制器310也可包括用于管理与保留事件、警报以及通知的系统事件日志控制器(system event log controller)和/或储存器，并且由控制器310来接收。例如，控制器310或系统事件日志控制器可以接收来自于一个或多个装置与元件的警报或通知，并且将警报或通知保留在系统事件日志储存元件中。
闪存332可以是电子非易失性计算机存储介质(electronic non-volatilecomputer storage medium)或芯片(chip)，其可以由系统300来用于储存和/或数据传输。闪存332可以被电擦除(electrically erased)和/或重新编程(reprogrammed)。例如，闪存332可包括EPROM(可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-onlymemory))、EEPROM(电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmableread-only memory))、ROM、NVRAM或CMOS(互补式金属氧化物半导体(complementarymetal-oxide semiconductor))。例如，当系统300随着一套配置所指定的固件(firmware)334而首次通电时，闪存332也可储存由固件334所使用的配置。
固件334可以包括基本输入/输出系统或相等物(equivalents)，如EFI(可延伸固件接口(Extensible Firmware Interface))或UEFI(统一可延伸固件接口(UnifiedExtensible Firmware Interface))。每次启动系统300时，固件334可加载(loaded)与执行为序列程序(sequence program)。根据配置的设定，固件334可辨识(recognize)、初始化(initialize)以及系统300中所存在的测试硬件。固件334可以在系统300上执行自检(self-test)，例如POST(加电自检(Power-on-Self-Test))。自检可以测试各种硬件元件的功能，如硬盘(hard disk drives)、光学(optical)读取装置、冷却装置、存储器模组、扩充卡(expansion cards)等。固件334可在存储器304、只读存储器306、随机存取存储器308和/或储存装置312中找出(address)与分配区域，以储存操作系统(operating system,OS)。固件334可以加载启动程序(boot loader)和/或OS，并且将系统300的控制权提供给OS。
系统300的固件334可包括固件配置(firmware configuration)，其定义固件334该如何控制系统300中的各种硬件元件。固件配置可以确定系统300中的各种硬件元件的启动顺序(order)。固件334可提供允许各种不同参数进行设定的接口，如UEFI，该接口的参数可不同于固件默认配置(firmware default configuration)中的参数。例如，用户(例如管理员)可以使用固件334以指定(specify)时钟和总线速度；限定哪些周边装置连接到系统300；设定操作参数的阈值(thresholds)(例如风扇(fan)速度和CPU温度限制)；和/或提供影响系统300的整体性能与功率使用的各种其他参数。虽然固件334被示为储存在闪存332中，但是本领域技术人员将容易识别出(recognize)固件334可以储存在其他存储器元件中，如存储器304或只读存储器306。
系统300可包括一个或多个传感器(sensors)326。例如，一个或多个传感器326可包括一个或多个温度传感器、热传感器(thermal sensors)、氧气传感器(oxygensensors)、化学传感器(chemical sensors)、声音传感器(noise sensors)、热量传感器(heat sensors)、电流传感器(current sensors)、电压检测器(voltage detectors)、空气流量传感器(air flow sensors)、流量传感器(flow sensors)、红外线温度计(infraredthermometers)、热通量传感器(heat flux sensors)、温度计(thermometers)、高温计(pyrometers)等。例如，一个或多个传感器326可经由系统总线302来与处理器330、高速缓存328、闪存332、通信接口324、存储器304、只读存储器306、随机存取存储器308、控制器310和储存装置312进行通信。一个或多个传感器326还可以经由一个或多个不同手段(means)来与系统中的其他元件进行通信，例如内部集成电路(inter-integrated circuit)(12C)，通用型输出(general purpose output)(GPO)等。系统300上的不同类型传感器(例如传感器326)还可以在参数上向控制器310进行报告，如冷却风扇速度(cooling fan speeds)、电源状态、操作系统(OS)状态、硬件状态等。可由系统300来使用显示器(display)336，以提供关于应用程序(applications)的图形，该图形由控制器310和/或处理器330来执行。
图4示出具有芯片组结构(chipset architecture)的示例性系统400，该芯片组结构可用于执行本公开所描述的方法或操作，以及用于产生和显示图形用户接口(graphicaluser interface)(GUI)。系统400可包括能用于实现本公开所公开的技术的计算机硬件、软件和固件。系统400可包括处理器410，处理器410是能执行软件、固件和硬件的各种物理(physically)和/或逻辑相异资源(logically distinct resources)的代表。处理器410所执行的软件、固件和硬件被配置为执行已确定的(identified)计算。处理器410可以与芯片组402进行通信，芯片组402可以控制到处理器410的输入以及来自于处理器410的输出。在此示例中，芯片组402将信息输出到输出装置414，如显示器；且芯片组402可以对储存装置416进行信息的读取与写入。譬如说，储存装置416可包括磁性介质(magnetic media)和固态介质(solid state media)。芯片组402还可以从随机存取存储器418来读取数据以及将数据写入至随机存取存储器418。用于与各种用户接口元件406进行连接(interfacing)的桥接器(bridge)404可提供与芯片组402的连接。用户接口元件406可包括键盘、麦克风、触摸辨识与处理电路(touch detection and processing circuitry)以及指示装置(pointing device)，如鼠标。
芯片组402还可以与一个或多个通信接口408进行连接，通信接口408可具有不同的物理接口。这种通信接口可包括用于有线与无线局域网(wired and wireless localarea networks)的接口、用于宽带无线网路(broadband wireless networks)的接口以及用于个人区域网路的接口。此外，机器可经由用户接口元件406而从用户接收输入并执行适当功能，例如通过利用处理器410所解读(interpreting)的这些输入来浏览(browsing)功能。
此外，芯片组402也可以与固件412进行通信，固件412可以在通电时由系统400来执行。根据一组固件配置，固件412可识别、初始化以及检测在系统400中所存在的硬件。固件412可以在系统400上执行自检，例如POST。自检可检测各种硬件元件402-418的功能。固件412可在存储器418中找出与分配区域，以储存OS。固件412可以加载启动程序和/或OS，并将系统400的控制权提供给OS。在一些情况下，固件412可以与硬件元件402-410以及414-418来进行通信。这里，固件412可透过芯片组402和/或是一个或多个其他元件来与硬件元件402-410以及414-418进行通信。在一些情况下，固件412可以直接与硬件元件402-410以及414-418来进行通信。
可以理解，图3的示例性系统300与图4的400可具有多于一个处理器(例如330、410)，或是一起联网(networked together)的计算装置的组或集群的部分，以提供更好的处理能力。
如本发明所使用的术语“元件”、“模组”、“系统”等通常是指计算机相关的实体(entity)，其为硬件(例如电路)、硬件与软件的组合、软件，或是与具有一个或多个特定功能的操作机器相关的实体。例如，元件可以是在处理器(例如数位信号处理器)上所运行的进程(process)，但不限于是处理器、物体、对象、可执行文件、执行的线程(thread)、程序和/或计算机。作为说明，运行在控制器上的应用程序和控制器都可以是元件。一个或多个元件可以驻留(reside)在进程和/或执行的线程内，且元件可位于一个计算机上和/或分布在两个或更多计算机之间。此外，“设备”可以有专门设计的硬件形式；通过其软件执行所专门制造的通用硬件(generalized hardware)使硬件能够执行特定功能、储存在计算机可读取介质上的软件，或其组合。
此处所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图于限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”也意于包括复数形式。此外，就在详细描述及/或申请专利范围中使用术语“包括”、“包含”、“具”、“具有”、“有”或其变体的范围而言，这些术语用意在于以类似于术语“包括”的方式概括。
除非另外定义，否则此处使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的具有通常知识者通常理解的相同含义。应进一步理解的是，例如在常用字典中定义的那些术语应解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不会理解为理想化或过度形式化的意义，除非明确如此定义。
虽然以上已经描述了本发明的各种实施例，应理解的是，它们仅作为示例呈现，而不是限制。尽管本发明已参照一个或多个实施方式作说明和描述，但是本领域具有通常知识者在阅读和理解本说明书和附图后将能思及等效的改变和修改。再者，虽然本发明的特定特征可能仅已参照多个实施方式中的其中一个公开，但是这样的特征可以与其他实现的一个或多个其他特征组合，以期望于或有助于任何给定的或特定的应用。因此，本发明的广度和范围不应该受到任何上述实施例的限制。相反，本发明的范围应根据以下权利要求书及其均等物来定义。
综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的改动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
[符号说明]
100A、100B：电源供应器
101：输入电源
102：升压型转换器
103：能量罐
104、105：顺向式转换器
106：降压型转换器
107：开关盒
108：选项盒
200：方法
300、400：系统
402：芯片组
404：桥接器
406：用户接口元件
302：系统总线
304：存储器
306：只读存储器
308、418：随机存取存储器
310：控制器
312、416：储存装置
314：模组1
316：模组2
318：模组3
320：输入装置
322、414：输出装置
324、408：通信接口
326：传感器
328：高速缓存
330、410：处理器
332：闪存
334、412：固件
336：显示器
202、204、206、208、210、212、214：步骤
C1、C2、C3：电容器
L1、L2：电感器
Q1、Q2、Q3、Q4：晶体管
X1：升压型控制器
D2：二极管
X2：顺向式控制器
T1、T2：变压器
G：栅极
D：漏极
S：源极
C4：输入电容器
Q5：第一初级侧晶体管
Q7：第二次级侧晶体管
Q8：第一次级侧晶体管
L3：电感器
C6：输出电容器
Q6：功率晶体管
X3：降压型控制器
X4：控制器开关
X5：选项盒控制器
C5：次级能量罐电容器

Claims (10)

1.一种电源供应器，包括：
顺向式转换器，包括：
变压器；
第一初级侧晶体管，连接到所述变压器的初级绕组；
第二次级侧晶体管，连接到所述变压器的次级绕组；
顺向式控制器；以及
多个共享元件，包含第一次级侧晶体管、电感器和输出电容器；
降压型转换器，包括：
功率晶体管；
降压型控制器；以及
所述多个共享元件，包含所述第一次级侧晶体管、所述电感器和所述输出电容器；
开关盒，包括：
电源开关；以及
控制器开关，连接到所述顺向式控制器；以及
选项盒，包括：
选项盒控制器；以及
次级能量罐电容器，连接到所述开关盒；
其中，通过辅助或外部电源供应对所述次级能量罐电容器充电，如果所述辅助或外部电源供应提供高压电，则所述选项盒是开关，如果所述辅助或外部电源供应提供低电压，则所述选项盒是低功率升压型转换器；
其中，所述变压器的所述初级绕组耦接到所述电源供应器的输入，而所述变压器的所述次级绕组耦接到所述电源供应器的输出。
2.根据权利要求1所述的电源供应器，其中所述顺向式控制器被配置为确定所述电源供应器的输入电压是否正常操作，并且将判定发送至所述控制器开关。
3.根据权利要求2所述的电源供应器，其中所述控制器开关被配置为确定所述电源供应器的所述输入电压是否正常操作。
4.根据权利要求3所述的电源供应器，其中所述控制器开关还被配置为禁用所述降压型转换器，以回应于确定所述电源供应器的所述输入电压为正常状态。
5.根据权利要求4所述的电源供应器，其中所述控制器开关还被配置为经由充电路径通过所述辅助或外部电源来对所述次级能量罐电容器进行充电，所述充电路径包括所述选项盒。
6.一种用于对电源供应器的能量罐进行充电和放电的方法，包括：
监测所述电源供应器的输入电压，所述电源供应器包括顺向式转换器、降压型转换器、开关盒和选项盒，所述顺向式转换器包括变压器，所述开关盒包括控制器开关和耦接到所述选项盒的功率晶体管，所述选项盒包括次级能量罐电容器，其中，通过辅助或外部电源供应对所述次级能量罐电容器充电，如果所述辅助或外部电源供应直接提供高压电，则所述选项盒是开关，如果所述辅助或外部电源供应提供低电压，则所述选项盒是低功率升压型转换器；
在所述输入电压为异常状态的情况下，启用耦接到所述次级能量罐电容器的所述降压型转换器；以及
经由放电路径，将所述次级能量罐电容器放电到所述电源供应器的输出。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述顺向式转换器还包括：
第一初级侧晶体管，连接到所述变压器的初级绕组；
第二次级侧晶体管，连接到所述变压器的次级绕组；
顺向式控制器；以及
多个共享元件，包含第一次级侧晶体管、电感器和输出电容器。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括：
在所述输入电压为正常状态的情况下，禁用耦接到所述次级能量罐电容器的所述降压型转换器；以及
经由所述选项盒的充电路径，对所述次级能量罐电容器进行充电。
9.一种非暂时性计算机可读存储介质，包括多个指令，当由计算系统的至少一个处理器来执行时，使所述计算系统执行多个操作，所述多个操作包括：
监视电源供应器的输入电压，所述电源供应器包括顺向式转换器、降压型转换器、开关盒和选项盒，所述顺向式转换器包括变压器，所述选项盒包括控制器开关和耦接到辅助或外部电源供应的次级能量罐电容器，其中，通过辅助或外部电源供应对所述次级能量罐电容器充电，如果所述辅助或外部电源供应直接提供高压电，则所述选项盒是开关，如果所述辅助或外部电源供应提供低电压，则所述选项盒是低功率升压型转换器；
在所述输入电压为异常状态的情况下，启用耦接到所述次级能量罐电容器的所述降压型转换器；以及
经由放电路径，将所述次级能量罐电容器放电到所述电源供应器的输出，所述放电路径包括所述降压型转换器。
10.根据权利要求9所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述顺向式转换器还包括：
第一初级侧晶体管，连接到所述变压器的初级绕组；
第二次级侧晶体管，连接到所述变压器的次级绕组；
顺向式控制器；以及
多个共享元件，包括第一次级侧晶体管、电感器和输出电容器；并且其中所述降压型转换器包括功率晶体管、降压型控制器以及包含了所述第一次级侧晶体管、所述电感器和所述输出电容器的所述多个共享元件。
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