CN111864721B - 一种多输出组合的模块化服务器电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多输出组合的模块化服务器电源，包括第一电源模块和第二电源模块，第一电源模块和第二电源模块之间通过连接器连接，第一电源模块包括EMI电路单元、整流模块、PFC转换模块、PFC开关mos驱动模块；第二电源模块包括DC/DC转换模块、SR模块、输出滤波模块、SC驱动单元，本发明工作原理简单，新型的模块化组合电源模块能够根据输出需求搭配使用更加灵活，避免了研发资源浪费，如果出现电源故障导致的返修或者报废可以分模块处理降低维修成本。

Description

一种多输出组合的模块化服务器电源
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体为一种多输出组合的模块化服务器电源。
背景技术
目前在通用服务器市场常见的电源供电模块大多数采用行业标准定义的CRPS电源，这种电源以其标准的尺寸结构、规范化的输出引脚定义被各个服务器厂商接受，并且对电源开发供应商来说有很好的通用性，电源开发基于标准的平台开发一款电源可以兼容各家服务器厂商需求进而增加出货数量提高产品成本竞争性；目前市场上CRPS电源主要分为两种标准尺寸：185mm*73.5mm*40mm长宽高的标准185尺寸CRPS、265mm*73.5mm*40mm长宽高的标准265尺寸CRPS。根据设计功率等级区分一般185尺寸电源能做到2000W或者更高，如果是2200W及以上功率才会会使用265尺寸结构的CRPS电源。
市场上目前主流的CRPS电源还是以185尺寸为主，其结构如图1所示，在185尺寸CRPS电源中功率等级划分有550W/800W/900W/1200W/1300W/1500W/1600W/2000W等多种功率等级，功率等级的划分往往是根据各家服务器厂家的选择。在这些功率等级的电源设计中根据CPU平台及服务器供电平台的需求差别又衍生出12V输出、48V输出、54V输出等多种输出电压的规格。
目前CRPS电源模块输入一般都是兼容230Vac/270Vdc输入，但是由于输出电压的不同，同一个功率段为满足不同输出电压的需求电源开发上需要开发多种电源模块；从开发资源投入上讲如果一家电源开发商想要满足全电源产品线的CRPS需求至少要开发几十种电源模块满足客户需求，这对研发资源投入及研发成本控制都是一种极大的考验，另外投产后每个电源模块都要单独投入产线资源这种开发和生产模式对供应商来说投入需求巨大；从技术开发角度分析发现电源输入规格相同，从输入到输出共需要进行两级能量转换，不同输出电压的电源规格差异主要在第二级功率转换，为满足输出电压的变化对第一级功率转换部分也要重新设计浪费研发资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多输出组合的模块化服务器电源，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多输出组合的模块化服务器电源,包括第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块和第二电源模块之间通过连接器连接，所述第一电源模块包括EMI电路单元、整流模块、PFC转换模块、PFC开关mos驱动模块；所述EMI电路单元通过整流模块连接PFC转换模块，所述PFC转换模块分别连接PFC开关mos驱动模块和psu内部辅助电源及转换单元，所述psu内部辅助电源及转换单元分别连接第一电源PFC转换控制单元和第二电源DC/DC控制单元，所述第一电源PFC转换控制单元与输入采样保护单元连接，所述第二电源DC/DC控制单元分别连接指示灯/风扇控制单元和小信号电路单元，所述第二电源DC/DC控制单元还连接第二电源模块控制、反馈信号单元。
优选的，所述第二电源模块包括DC/DC转换模块、SR模块、输出滤波模块、SC驱动单元，所述DC/DC转换模块通过SR模块连接输出滤波模块，所述SR模块还连接SC驱动单元，所述DC/DC转换模块通过DC/DC驱动电路连接第二电源模块辅助供电模块，所述SC驱动单元还分别连接ORING驱动电路和输出采用保护电路。
优选的，还包括模块输出信号滤波处理模块，所述模块输出信号滤波处理模块连接第二电源模块控制、反馈信号单元。
优选的，所述输出信号滤波处理模块包括三组并联连接的IGBT组、电感A、电感B、电感C，三组IGBT组包括第一IGBT组、第二IGBT组和第三IGBT组，所述第一IGBT组包括串联连接的IGBT A、IGBT B、IGBT C、IGBT D，所述IGBT A和IGBT B之间节点与IGBT C和IGBT D之间的节点之间连接串联的二极管A、二极管B；所述第二IGBT组包括串联连接的IGBT E、IGBT F、IGBT G、IGBT H；所述IGBT E和IGBT F之间的节点与IGBT G和IGBT H之间的节点之间连接串联连接的二极管C、二极管D；所述第三IGBT组包括串联连接的IGBT I、IGBT J、IGBT K、IGBT L；所述IGBT I和IGBT J之间的节点与IGBT K和IGBT L之间的节点之间连接串联连接的二极管E、二极管F；IGBT组两端还并联连接串联后的电容A和电容B；所述电感A一端接IGBT B和IGBT C之间的节点，另一端接电网A相电源；所述电感B一端接IGBT F和IGBT G之间的节点，另一端接电网B相电源；所述电感C一端接IGBT J和IGBT K之间的节点，另一端接电网C相电源。
优选的，所述第一电源模块与第二电源模块之间电气接口通过连接器连接，主要包括4对引脚对应的连接器，CON1连接器负责415V高压部分电流传输、CON2定义第一电源模块与第二电源模块的电源内部辅助电源电流传输、CON3定义第一电源模块与第二电源模块之间控制驱动信号及电压电流反馈等信号的传输、CON4定义整个PSU对外输入输出信号的传输。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明工作原理简单，新型的模块化组合电源模块能够根据输出需求搭配使用更加灵活，避免了研发资源浪费，如果出现电源故障导致的返修或者报废可以分模块处理降低维修成本；此外，本发明采用的输出信号滤波处理模块具有优异的无功补偿性能，能够提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动。
附图说明
图1为本发明原理框图；
图2为本发明输出信号滤波处理模块原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种多输出组合的模块化服务器电源,包括第一电源模块和第二电源模块，所述第一电源模块和第二电源模块之间通过连接器1连接，所述第一电源模块包括EMI电路单元2、整流模块3、PFC转换模块4、PFC开关mos驱动模块5；所述EMI电路单元2通过整流模块3连接PFC转换模块4，所述PFC转换模块4分别连接PFC开关mos驱动模块5和psu内部辅助电源及转换单元6，所述psu内部辅助电源及转换单元6分别连接第一电源PFC转换控制单元7和第二电源DC/DC控制单元8，所述第一电源PFC转换控制单元7与输入采样保护单元9连接，所述第二电源DC/DC控制单元8分别连接指示灯/风扇控制单元10和小信号电路单元11，所述第二电源DC/DC控制单元8还连接第二电源模块控制、反馈信号单元12。
第二电源模块包括DC/DC转换模块13、SR模块22、输出滤波模块15、SC驱动单元16，所述DC/DC转换模块13通过SR模块22连接输出滤波模块15，所述SR模块22还连接SC驱动单元16，所述DC/DC转换模块13通过DC/DC驱动电路17连接第二电源模块辅助供电模块18，所述SC驱动单元16还分别连接ORING驱动电路19和输出采用保护电路20；还包括模块输出信号滤波处理模块21，所述模块输出信号滤波处理模块21连接第二电源模块控制、反馈信号单元12。
第一电源模块主要实现电源的第一级电压转换实现高压交流、直流到稳定的直流415V输出，另外第一电源模块包含电源的整体控制部分及辅助源部分；第一电源模块设计相对复杂但是功耗部件占比小适合做成通用模块，2000W功率等级下分解为1300W/2000W两种功率等级。
第二电源模块主要实现电源的第二级电压转换实现高压直流415V转到12V或者48V、54V,除转化电路部分包含部分信号处理电路、采样反馈电路、驱动电路；第二电源模块的电路相对简单为纯硬件电路，这将明显的降低12V输出、48V输出、54V输出不同需求模块的设计难度，根据功率要求及输出需求完成第二电源模块的硬件设计后搭配第一电源模块特定的软件既可实现传统CRPS电源的功能兼容。
输出信号滤波处理模块包括三组并联连接的IGBT组、电感A1a、电感B2a、电感C3a，三组IGBT组包括第一IGBT组、第二IGBT组和第三IGBT组，所述第一IGBT组包括串联连接的IGBT A1b、IGBT B2b、IGBT C3b、IGBT D4b，所述IGBT A1b和IGBT B2b之间节点与IGBT C3b和IGBT D4b之间的节点之间连接串联的二极管A1c、二极管B2c；所述第二IGBT组包括串联连接的IGBT E5b、IGBT F6b、IGBT G7b、IGBT H8b；所述IGBT E5b和IGBT F6b之间的节点与IGBT G7b和IGBT H8b之间的节点之间连接串联连接的二极管C3c、二极管D4c；所述第三IGBT组包括串联连接的IGBT I9b、IGBT J10b、IGBT K11b、IGBT L12b；所述IGBT I9b和IGBTJ10b之间的节点与IGBT K11b和IGBT L12b之间的节点之间连接串联连接的二极管E5c、二极管F6c；IGBT组两端还并联连接串联后的电容A1d和电容B2d；所述电感A1a一端接IGBTB2b和IGBT C3b之间的节点，另一端接电网14A相电源；所述电感B2a一端接IGBT F6b和IGBTG7b之间的节点，另一端接电网14B相电源；所述电感C3a一端接IGBT J10b和IGBT K11b之间的节点，另一端接电网14C相电源。
综上所述，本发明工作原理简单，新型的模块化组合电源模块能够根据输出需求搭配使用更加灵活，避免了研发资源浪费，如果出现电源故障导致的返修或者报废可以分模块处理降低维修成本；此外，本发明采用的输出信号滤波处理模块具有优异的无功补偿性能，能够提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种多输出组合的模块化服务器电源,包括第一电源模块和第二电源模块，其特征在于：所述第一电源模块和第二电源模块之间通过连接器(1)连接，所述第一电源模块包括EMI电路单元(2)、整流模块(3)、PFC转换模块(4)、PFC开关mos驱动模块(5)；所述EMI电路单元(2)通过整流模块(3)连接PFC转换模块(4)，所述PFC转换模块(4)分别连接PFC开关mos驱动模块(5)和psu内部辅助电源及转换单元(6)，所述psu内部辅助电源及转换单元(6)分别连接第一电源PFC转换控制单元(7)和第二电源DC/DC控制单元(8)，所述第一电源PFC转换控制单元(7)与输入采样保护单元(9)连接，所述第二电源DC/DC控制单元(8)分别连接指示灯或风扇控制单元(10)和小信号电路单元(11)，所述第二电源DC/DC控制单元(8)还连接第二电源模块控制、反馈信号单元(12)；所述第二电源模块包括DC/DC转换模块(13)、SR模块(22)、输出滤波模块(15)、SC驱动单元(16)，所述DC/DC转换模块(13)通过SR模块(22)连接输出滤波模块(15)，所述SR模块(22)还连接SC驱动单元(16)，所述DC/DC转换模块(13)通过DC/DC驱动电路(17)连接第二电源模块辅助供电模块(18)，所述SC驱动单元(16)还分别连接ORING驱动电路(19)和输出采样保护电路(20)。
2.根据权利要求1所述的一种多输出组合的模块化服务器电源，其特征在于：还包括模块输出信号滤波处理模块(21)，所述模块输出信号滤波处理模块(21)连接第二电源模块控制、反馈信号单元(12)。
3.根据权利要求2所述的一种多输出组合的模块化服务器电源，其特征在于：所述输出信号滤波处理模块包括三组并联连接的IGBT组、电感A(1a)、电感B(2a)、电感C(3a)，三组IGBT组包括第一IGBT组、第二IGBT组和第三IGBT组，所述第一IGBT组包括串联连接的IGBTA(1b)、IGBT B(2b)、IGBT C(3b)、IGBT D(4b)，所述IGBT A(1b)和IGBT B(2b)之间节点与IGBT C(3b)和IGBT D(4b)之间的节点之间连接串联的二极管A(1c)、二极管B(2c)；所述第二IGBT组包括串联连接的IGBT E(5b)、IGBT F(6b)、IGBT G(7b)、IGBT H(8b)；所述IGBT E(5b)和IGBT F(6b)之间的节点与IGBT G(7b)和IGBT H(8b)之间的节点之间连接串联连接的二极管C(3c)、二极管D(4c)；所述第三IGBT组包括串联连接的IGBT I(9b)、IGBT J(10b)、IGBT K(11b)、IGBT L(12b)；所述IGBT I(9b)和IGBT J(10b)之间的节点与IGBT K(11b)和IGBT L(12b)之间的节点之间连接串联连接的二极管E(5c)、二极管F(6c)；IGBT组两端还并联连接串联后的电容A(1d)和电容B(2d)；所述电感A(1a)一端接IGBT B(2b)和IGBT C(3b)之间的节点，另一端接电网(14)A相电源；所述电感B(2a)一端接IGBT F(6b)和IGBT G(7b)之间的节点，另一端接电网(14)B相电源；所述电感C(3a)一端接IGBT J(10b)和IGBT K(11b)之间的节点，另一端接电网(14)C相电源。
4.根据权利要求1所述的一种多输出组合的模块化服务器电源，其特征在于：所述第一电源模块与第二电源模块之间电气接口通过连接器连接，主要包括4对引脚对应的连接器，CON1连接器负责415V高压部分电流传输、CON2定义第一电源模块与第二电源模块的电源内部辅助电源电流传输、CON3定义第一电源模块与第二电源模块之间控制驱动信号及电压电流反馈信号的传输、CON4定义整个PSU对外输入输出信号的传输。
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