CN112019058A - 一种输出自适应的服务器电源控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种输出自适应的服务器电源控制系统，其特征是，包括：第一电源转换模块、第二电源转换模块、电源输出控制模块、电压识别模块，所述第一电源转换模块的电源输出端与第二电源转换模块的电源输入端连接，所述第二电源转换模块的控制端与电源输出控制模块的输出端连接，所述电源输出控制模块用于获取电压识别模块的控制信号，根据电压识别模块的控制信号控制第二电源模块输出数值；所述电压识别模块用于获取电源输出电压，本发明还提出了一种输出自适应的服务器电源控制方法，有效解决由于现有技术造成服务器电源不同电压数值的电源不能兼容的问题，有效的提高的服务器电源控制的灵活性，降低服务器电源成本。

Description

一种输出自适应的服务器电源控制系统及方法
技术领域
本发明涉及电源控制领域，尤其是涉及一种输出自适应的服务器电源控制系统及方法。
背景技术
互联网的快速发展，使得信息资源呈现爆炸式的增长，人们以网络为媒体，对信息的需求也在不断地增加。各种大规模的数据机房也应运而生。构成数据机房的主要个体——服务器数量与种类也在飞速增长。
服务器的快速发展使得服务器的供电系统也在快速发展，目前服务器供电电源大功率输出电压主要为54V与12V两种，两种电压规格各自独立设计，分别给不同的器件进行供电。对于54V输出的电源，适用于服务器有54V供电需求的器件(如GPU)供电；对于12V输出的电源，适用于有12V供电需求的器件(如CPU)供电。
现有的服务器电源设计方案大功率输出54V与12V属于相互独立的设计，不能互相切换，如果系统需要进行器件电压升级时，无法实现12V与54V的切换，导致需要重新开发电源，带来人力与成本的增加，不利于实现服务器电源控制的灵活性。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，创新提出了一种输出自适应的服务器电源控制系统及方法，有效解决由于现有技术造成服务器电源不同电压数值的电源不能兼容的问题，有效的提高的服务器电源控制的灵活性，降低服务器电源成本。
本发明第一方面提供了一种输出自适应的服务器电源控制系统，包括：第一电源转换模块、第二电源转换模块、电源输出控制模块、电压识别模块，所述第一电源转换模块的电源输出端与第二电源转换模块的电源输入端连接，所述第二电源转换模块的控制端与电源输出控制模块的输出端连接，所述电源输出控制模块的输入端与电压识别模块的输出端连接，用于获取电压识别模块的控制信号，根据电压识别模块的控制信号控制第二电源模块输出数值；所述电压识别模块的输入端与第二电源转换模块的输出端连接，用于获取电源输出电压。
可选地，所述第一电源模块的输入端与市电输出端连接，用于将市电转换为直流电；所述第二电源模块的电源输入端与第一电源模块的电源输出端连接，用于将第一数值的直流电转换为服务器所需的第二数值的直流电。
进一步地，所述第二电源模块包括第一LLC半桥谐振电路以及第二LLC半桥谐振电路，所述第一LLC半桥谐振电路与及第二LLC半桥谐振电路串联或并联连接。
进一步地，所述电源输出控制模块包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管，第一MOS管的漏极与第一LLC半桥谐振电路正极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路正极输出端连接；第二MOS管的漏极与第一LLC半桥谐振电路负极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路正极输出端连接；第三MOS管的漏极与第一LLC半桥谐振电路负极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路负极输出端连接。
进一步地，电源输出控制模块还包括PSU控制器，所述第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第三MOS管栅极均与PSU控制器的控制输出端连接。
可选地，所述电压识别模块为单片机。
本发明第二方面提供了一种输出自适应的服务器电源控制方法，其特征是，基于本发明第一方面所述的输出自适应的服务器电源控制系统的基础上实现的，包括：
在第二电源转换模块的电源金手指输出端设置电压识别信号；
电压识别模块获取电压识别信号，根据获取的电压识别信号确定第二电源转换模块的输出电压数值，并发送对应控制信号；
电源输出控制模块获取电压识别模块的控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路串联或并联连接，控制第二电源转换模块输出对应的电压数值。
可选地，当电压识别模块发送的第一控制信号对应第一电压输出数值时，电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路串联连接；当电压识别模块发送的第二控制信号对应第二电压输出数值时，电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路并联连接；其中，第二电压输出数值小于第一电压输出数值。
进一步地，电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLLC半桥谐振电路串联连接具体实现方式是：
电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，通过PSU控制器控制第一MOS管关闭，第二MOS管导通，第三MOS管关闭。
可选地，电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLLC半桥谐振电路并联连接具体实现方式是：
电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，通过PSU控制器控制第一MOS管导通，第二MOS管关闭，第三MOS管导通。
本发明采用的技术方案包括以下技术效果：
1、本发明有效解决由于现有技术造成服务器电源不同电压数值的电源不能兼容的问题，有效的提高的服务器电源控制的灵活性，降低服务器电源成本。
2、本发明技术方案中通过在电源输出端金手指增加电压识别信号，通过电压识别信号，判断当前服务器所需要的电压数值，根据服务器所需要的电压数值调整电源的输出，从而实现服务器电源输出的自适应，满足了服务器电源多样化的设计需求。
3、本发明电源输出控制模块通过PSU控制器控制第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管的开闭，实现第二电源转换模块中的第一LLC半桥谐振电路以及第二LLC半桥谐振电路的串联以及并联，实现服务器电源输出的调整。
应当理解的是以上的一般描述以及后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明方案中实施例一系统的结构示意图；
图2为本发明方案中实施例一中第一LLC半桥谐振电路示意图；
图3为本发明方案中实施例中电源输出控制模块的结构示意图；
图4为本发明方案中实施例二方法的流程示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种输出自适应的服务器电源控制系统，包括：第一电源转换模块1、第二电源转换模块2、电源输出控制模块3、电压识别模块4，第一电源转换模块1的电源输出端与第二电源转换模块2的电源输入端连接，第二电源转换模块2的控制端与电源输出控制模块3的输出端连接，电源输出控制模块3的输入端与电压识别模块4的输出端连接，用于获取电压识别模块4的控制信号，根据电压识别模块4的控制信号控制第二电源模块2输出数值；电压识别模块4的输入端与第二电源转换模块2的输出端连接，用于获取电源输出电压。
其中，第一电源模块1的输入端与市电输出端连接，用于将市电(如220V)转换为直流电；第二电源模块2的电源输入端与第一电源模块1的电源输出端连接，用于将第一数值的直流电转换为服务器所需的第二数值的直流电。
具体地，第一电源转换模块1可以将交流市电220V转换为直流电380V-450V，并可以实现功率因数校正，具体实现方式可以为为BoostPfc(升压型功率因素校正电路)设计方案。第二电源转换模块将直流电380V-450V转换为服务器系统需要的54V或者12V，具体实现方式为半桥LLC(谐振电路)设计方案。LLC半桥谐振电路的具体形式如图2所示，包括直流输入电源Vin，由MOS管Q4、Q5组成的半桥，其中D1为MOS管Q4内部寄生二极管，D2为MOS管Q5内部寄生二极管，谐振电容Cr，谐振电感Lr，初级励磁电感为Lm的变压器，由二极管DR1、DR2组成的半桥整流，滤波电容Cf，负载RL。LLC半桥谐振电路的谐振电容Cr、谐振电感Lr(包含变压器的漏感)、励磁电感Lm构成谐振网络。
其中，第二电源模块2包括第一LLC半桥谐振电路21以及第二LLC半桥谐振电路22，第一LLC半桥谐振电路21与及第二LLC半桥谐振电路22串联或并联连接。
如图3所示，电源输出控制模块3包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3，第一MOS管Q1的漏极与第一LLC半桥谐振电路21正极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路22正极输出端连接；第二MOS管Q2的漏极与第一LLC半桥谐振电路21负极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路22正极输出端连接；第三MOS管Q3的漏极与第一LLC半桥谐振电路21负极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路22负极输出端连接。
电源输出控制模块3还包括PSU控制器31，第一MOS管Q1的栅极、第二MOS管Q2的栅极、第三MOS管Q3栅极均与PSU(电源供应单元，即电源模块)控制器的控制输出端连接，由PSU控制器控制第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3的导通或关闭。
具体地，电压识别模块4可以为单片机，单片机输入端获取的电压识别信号，在单片机设置高电平或者低电平来作为第一电压输出数值Vout1与第二电压输出数值Vout2判定标准，当单片机检测到电压识别信号为高电平时发送第一控制信号，经过电压输出控制模块3控制第二电源转换模块2输出第一电压输出数值Vout1(如54V)，当单片机检测到电压识别信号为低电平时发送第二控制信号，经过电压输出控制模块3控制第二电源转换模块2输出第二电压输出数值Vout2(如12V)。
当电源输出控制模块3监测到需要第一电压输出数值Vout1输出时，DC/DC模块切换为半桥LLC输出串联方案，第一MOS管Q1关闭，第二MOS管Q2导通，第三MOS管Q3关闭，输出电压给定设为第一电压输出数值Vout1，满足大电压输出需求；即第一电压输出数值Vout1由第一LLC半桥谐振电路21的电压输出数值V1out与第二LLC半桥谐振电路22的电压输出数值V2out串联获得。当电源输出控制模块3监测到需要第二电压输出数值Vout2输出时，DC/DC模块切换为半桥LLC输出并联方案，第一MOS管Q1导通，第二MOS管Q2关闭，第三MOS管Q3导通输出电压给定设为第二电压输出数值Vout2，满足Vout2大电流输出需求；即第二电压输出数值Vout2由第一LLC半桥谐振电路21的电压输出数值V1out与第二LLC半桥谐振电路22的电压输出数值V2out并联获得。
本发明有效解决由于现有技术造成服务器电源不同电压数值的电源不能兼容的问题，有效的提高的服务器电源控制的灵活性，降低服务器电源成本。
本发明技术方案中通过在电源输出端金手指增加电压识别信号，通过电压识别信号，判断当前服务器所需要的电压数值，根据服务器所需要的电压数值调整电源的输出，从而实现服务器电源输出的自适应，满足了服务器电源多样化的设计需求。
本发明电源输出控制模块通过PSU控制器控制第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管的开闭，实现第二电源转换模块中的第一LLC半桥谐振电路以及第二LLC半桥谐振电路的串联以及并联，实现服务器电源输出的调整。
实施例二
如图4所示，本发明技术方案还提供了一种输出自适应的服务器电源控制方法，基于实施例一的基础上实现的，包括：
S1，在第二电源转换模块的电源金手指输出端设置电压识别信号；
S2，电压识别模块获取电压识别信号，根据获取的电压识别信号确定第二电源转换模块的输出电压数值，并发送对应控制信号；
S3，电源输出控制模块获取电压识别模块的控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路串联或并联连接，控制第二电源转换模块输出对应的电压数值。
具体地，当电压识别模块发送的第一控制信号对应第一电压输出数值时，电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路串联连接；当电压识别模块发送的第二控制信号对应第二电压输出数值时，电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路并联连接；其中，第二电压输出数值小于第一电压输出数值。
电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路串联连接具体实现方式可以是：
电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，通过PSU控制器控制第一MOS管关闭，第二MOS管导通，第三MOS管关闭。
电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，控制第一LLC半桥谐振电路与第二LLC半桥谐振电路并联连接具体实现方式可以是：
电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，通过PSU控制器控制第一MOS管导通，第二MOS管关闭，第三MOS管导通。
本发明有效解决由于现有技术造成服务器电源不同电压数值的电源不能兼容的问题，有效的提高的服务器电源控制的灵活性，降低服务器电源成本。
本发明技术方案中通过在电源输出端金手指增加电压识别信号，通过电压识别信号，判断当前服务器所需要的电压数值，根据服务器所需要的电压数值调整电源的输出，从而实现服务器电源输出的自适应，满足了服务器电源多样化的设计需求。
本发明电源输出控制模块通过PSU控制器控制第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管的开闭，实现第二电源转换模块中的第一LLC半桥谐振电路以及第二LLC半桥谐振电路的串联以及并联，实现服务器电源输出的调整。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种输出自适应的服务器电源控制系统，其特征是，包括：第一电源转换模块、第二电源转换模块、电源输出控制模块、电压识别模块，所述第一电源转换模块的电源输出端与第二电源转换模块的电源输入端连接，所述第二电源转换模块的控制端与电源输出控制模块的输出端连接，所述电源输出控制模块的输入端与电压识别模块的输出端连接，用于获取电压识别模块的控制信号，根据电压识别模块的控制信号控制第二电源模块输出数值；所述电压识别模块的输入端与第二电源转换模块的输出端连接，用于获取电源输出电压。
2.根据权利要求1所述的输出自适应的服务器电源控制系统，其特征是，所述第一电源模块的输入端与市电输出端连接，用于将市电转换为直流电；所述第二电源模块的电源输入端与第一电源模块的电源输出端连接，用于将第一数值的直流电转换为服务器所需的第二数值的直流电。
3.根据权利要求2所述的输出自适应的服务器电源控制系统，其特征是，所述第二电源模块包括第一LLC半桥谐振电路以及第二LLC半桥谐振电路，所述第一LLC半桥谐振电路与及第二LLC半桥谐振电路串联或并联连接。
4.根据权利要求3所述的输出自适应的服务器电源控制系统，其特征是，所述电源输出控制模块包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管，第一MOS管的漏极与第一LLC半桥谐振电路正极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路正极输出端连接；第二MOS管的漏极与第一LLC半桥谐振电路负极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路正极输出端连接；第三MOS管的漏极与第一LLC半桥谐振电路负极输出端连接，源极与第二LLC半桥谐振电路负极输出端连接。
5.根据权利要求4所述的输出自适应的服务器电源控制系统，其特征是，电源输出控制模块还包括PSU控制器，所述第一MOS管的栅极、第二MOS管的栅极、第三MOS管栅极均与PSU控制器的控制输出端连接。
6.根据权利要求1所述的输出自适应的服务器电源控制系统，其特征是，所述电压识别模块为单片机。
7.一种输出自适应的服务器电源控制方法，其特征是，基于权利要求1-6所述的输出自适应的服务器电源控制系统的基础上实现的，包括：
在第二电源转换模块的电源金手指输出端设置电压识别信号；
电压识别模块获取电压识别信号，根据获取的电压识别信号确定第二电源转换模块的输出电压数值，并发送对应控制信号；
电源输出控制模块获取电压识别模块的控制信号，控制第一LLC谐振电路与第二LLLC谐振电路串联或并联连接，控制第二电源转换模块输出对应的电压数值。
8.根据权利要求7所述的输出自适应的服务器电源控制方法，其特征是，当电压识别模块发送的第一控制信号对应第一电压输出数值时，电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，控制第一LLC谐振电路与第二LLLC谐振电路串联连接；当电压识别模块发送的第二控制信号对应第二电压输出数值时，电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，控制第一LLC谐振电路与第二LLLC谐振电路并联连接；其中，第二电压输出数值小于第一电压输出数值。
9.根据权利要求8所述的输出自适应的服务器电源控制方法，其特征是，电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，控制第一LLC谐振电路与第二LLLC谐振电路串联连接具体实现方式是：
电源输出控制模块获取电压识别模块的第一控制信号，通过PSU控制器控制第一MOS管关闭，第二MOS管导通，第三MOS管关闭。
10.根据权利要求8所述的输出自适应的服务器电源控制方法，其特征是，电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，控制第一LLC谐振电路与第二LLLC谐振电路并联连接具体实现方式是：
电源输出控制模块获取电压识别模块的第二控制信号，通过PSU控制器控制第一MOS管导通，第二MOS管关闭，第三MOS管导通。
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