CN115793832A - 用于向服务器和it设备机架提供功率的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于向服务器和IT设备机架提供功率的设备和方法。双输入电源具有将服务器连接到电力的两个功率路径。各个功率路径具有包括功率因数校正电路的第一级。功率路径共享包括dc/dc转换器的公共第二级。功率路径的第一级共同定义一对第一级，该对第一级被设置在母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在母板上。类似地，第二级被设置在母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在母板上。

Description

用于向服务器和IT设备机架提供功率的设备和方法
技术领域
本申请涉及用于向服务器和IT设备机架提供功率的设备和方法。
背景技术
许多商业交易依赖于存储在位于数据中心处的服务器上的数据。因此，这些服务器保持可操作是重要的。如果没有连续的操作，商业交易偶尔会被打乱。
数据中心处的各种电气组件需要电来操作。这些组件包括服务器本身以及将它们连接到外部世界的路由器和交换机。这些组件(在本文中称为“功率消耗者”)需要电来源。如果该电来源变得不起作用，则这些组件也将变得不起作用。
从公用设施供应的可用功率采用ac波形的形式。虽然ac功率对于运行的马达是有用的，但是不适合于为依赖于逻辑电路的装置供电。结果，用于这种装置的电源通常包括ac-dc电源，该ac-dc电源接收ac功率并将其转换为dc以供消耗。
由ac-dc电源执行的任务是艰巨的任务。结果，该电源的各种组件可能在它们馈电的功率消耗者之前很久就发生故障。最可能的故障点是风扇、继电器开关和电解电容器。由于电源的预期寿命远小于电源馈电的任何事物的预期寿命，因此明智的是提升电源中的冗余并提供某种方式来在需要的情况下快速更换电源。
作为示例，许多功率消耗者具有串联工作的两个电源。如果一个故障，则另一个可以继续操作(尽管针对有限的时段)。当发生这种故障时，向人类操作者发送警报，人类操作者快速地用新的电源更换故障的电源，以恢复串联操作。该过程避免了否则将由电源的故障引起的中断。
该过程导致额外的成本，因为需要两个电源。还需要额外的空间来容纳冗余电源。此外，该过程要求人类操作者随叫随到地执行电源更换并在有限的时段内这样做。
发明内容
本发明提供一种双输入电源，其通过共享某些组件而变得更紧凑。例如，在一些实施例中，存在两个功率因数转换电路，每个输入一个。然而，这些功率因数转换电路共享单个dc/dc转换器。该dc/dc转换器电路固有地具有更长的寿命。
共享dc/dc转换器被实现为与功率因数校正电路分离的单独模块或封装。在其他实施例中，共享dc/dc转换器直接在功率消耗者的母板(诸如服务器或分立服务器的母板等)上实现。
在一个方面，本发明的特征在于一种设备，其包括用于向负载提供功率的电源。其中包括负载是分立服务器的实施例。服务器具有母板，母板上具有负载电路。电源是双输入电源，其中第一路径和第二路径连接到电力，该电力典型地是(但不必然是)ac功率。第一功率路径和第二功率路径各自连接到负载。各个功率路径包括具有功率因数校正电路的第一级。功率路径共享具有dc/dc转换器的公共第二级。功率路径的第一级共同定义被设置在母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在母板上的一对第一级。类似地，第二级设置在母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在母板上。
实施例包括如下实施例，其中电力包括第一功率路径和第二功率路径这两者连接到的ac功率源，以及其中电力包括第一ac功率源和第二ac功率源并且第一功率路径和第二功率路径连接到对应的第一ac功率源和第二ac功率源，以及其中电力包括dc功率源。
在一些实施例中，电源包括第一封装和第二封装，第一封装包括一对第一级，第二封装包括第二级。第一封装可插入在电力与第二封装之间。第二封装可插入在负载与第一封装之间。结果，该对第一级可从电源移除而无需移除第二级，并且第二级可从电源移除而无需移除该对第一级。
实施例还包括如下的实施例：电源包括可插入在电力与母板之间的封装，并且第二级与负载电路一起设置在母板上。在该实施例中，该对第一级设置在封装内。第二级未封闭在封装中。
在另一实施例中，第一级和第二级这两者都与负载电路一起设置在母板上。
如本文所使用的，“模块”或“封装”是与第二组电气组件相互作用并且仅可以作为单元从第二组中移除与第二组分离的第一组电气组件，使得如果第一元件和第二元件在第一组中，则不可能在不移除第二元件的情况下从第一组和第二组的联合中移除第一元件，其中彼此相互作用第一组电气组件被装在壳体中，该壳体提供一个或多于一个端子，仅通过这些端子接收电能并将电能传输到第二组中的电气组件。
在一些实施例中，电源包括零个风扇。在其他实施例中，电源包括风扇。其中包括具有热传感器和当温度超过阈值时打开风扇的控制器的实施例。
实施例中包括在母板上包括第一散热器和第二散热器的实施例。第一散热器与该对第一级连通。第二散热器与第二级热连通。
其他实施例包括分别设置在母板上以防止用户无意地与该对第一级以及第二级接触的第一热屏蔽件和第二热屏蔽件。第一热屏蔽件设置成覆盖该对第一级，并且第二热屏蔽件设置成覆盖第二级。
其他实施例包括：设置在母板上的电磁干扰屏蔽件，其被设置成防止来自该对第一级和来自所述第二级的电磁干扰干扰母板上用于计算任务的电路。在这样的实施例中，第一电磁干扰屏蔽件设置成电磁隔离该对第一级，并且第二电磁干扰屏蔽件设置成电磁隔离第二级。
在任一情况下，合适的屏蔽件包括具有多个孔以促进空气循环的壳体。在这种情况下，电磁干扰屏蔽件的孔小于热屏蔽件中的孔。
各种实施例中包括如下的实施例：其中，两个路径所连接到的电力包括连接到第一功率路径和第二功率路径这两者的公共ac功率源；以及其中，两个路径所连接到的电力包括第一ac功率源和第二ac功率源，其中第一功率路径连接到第一ac功率源，并且其中第二功率路径连接到第二ac功率源。
在其他实施例中，第一路径和第二路径连接到的电力包括第一路径和第二路径连接到的dc功率，使得当电源连接到dc功率时，第一级被旁路。
在一些实施例中，各个第一级包括电容器和变压器，其中电容器和变压器共同维持与由电力的来源提供的电压相等的电压。在这样的实施例中，输入电容器各自维持电压的一部分，并且电容器各自连接在变压器中的相应变压器的初级绕组两端，其中初级绕组本身是级联的。变压器的次级绕组连结在一起，使得第二级接收作为各个电容器两端的电压之和的电压。
在其他实施例中，负载包括位于数据中心的IT设备，诸如服务器、路由器或交换机等。
实施例中还包括如下的实施例：其中，第一功率路径和第二功率路径共享公共变压器、公共电感器和公共保持电容器中的一个或多于一个。
在一些实施例中，该设备被配置用于向服务器提供功率的连续性。在这样的实施例中，电力包括彼此独立操作的第一功率源和第二功率源。在第二功率源经受阻止第二功率源提供功率的故障时，第二功率路径维持第二功率源与服务器之间的连接。在第一功率源经受阻止第一功率源提供功率的故障时，第一功率路径维持第一功率源与服务器之间的连接。无论有多少功率源是可操作的，电源都保持相同的配置。在这些实施例中，第一功率路径和第二功率路径的第一级彼此不隔离。
其他实施例包括围绕该对第一级的第一屏蔽件和围绕第二级的第二屏蔽件。在这样的实施例中，第一屏蔽件和第二屏蔽件具有多个孔以促进空气循环。这有助于冷却电源。在这些实施例中，还包括第一接地电磁干扰屏蔽件和第二接地电磁干扰屏蔽件，第一接地电磁干扰屏蔽件和第二接地电磁干扰屏蔽件被设置成抑制由该对第一级以及第二级的操作产生的电磁干扰。这种电磁干扰例如由快速切换事件引起。在这样的实施例中，电磁干扰屏蔽件上的孔小于热屏蔽件上的孔。
在这些实施例中还包括如下实施例，其中，该对第一级是可热替换的而第二级是不可热替换的；该对第一级以及第二级是彼此独立地可热替换的；以及该对第一级以及第二级都不是可热替换的。
如本文所使用的，“可热替换”电路是可以在其故障时被移除并且用类似但起作用的电路替换而不必使移除该电路的装置断电的电路。
在一些实施例中，电源是被动冷却的双输入电源。
在这些实施例中还包括如下的实施例：其中，母板上的电路具有高于负载电路的平均操作温度的平均操作温度；以及母板具有等于负载电路的操作温度的平均操作温度。在后一种情况下，该对第一级以及第二级被单独封装。
实施例包括这样的实施例，其中，电力包括第一功率源和第二功率源，并且电源被配置为在不使用机械转换开关的情况下在第一功率源与第二功率源之间切换。
其他实施例包括这样的实施例，其中除了负载电路之外，母板还包括来自电源的至少一些电路。
在另一方面，本发明的特征在于一种方法，其包括向数据中心处的服务器提供连续dc功率。在这样的方法中，提供所述连续dc功率包括：使用第一功率路径维持服务器与第一功率源之间的连接，使用第二功率路径维持服务器与第二功率源之间的连接。第一功率源和第二功率源彼此独立地操作。提供连续dc功率的动作还包括在发生第一功率源不能提供功率时，维持与第一功率源的连接。各个功率路径包括第一级，该第一级包括功率因数校正电路。两个功率路径共享包括dc/dc转换器的公共第二级。功率路径的第一级共同定义一对第一级，该对第一级被设置在服务器的母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在母板上。类似地，第二级设置在母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在母板上。
在另一方面，本发明的特征在于一种双输入电源。如本文所使用的，“双输入电源”是被配置为通过单独的第一输入和第二输入从两个不同的ac功率源接收输入ac功率并将该ac功率转换成dc功率以供在数据中心中操作的信息技术设备使用的电源，并且特别地，是被配置为从两个不同的ac功率源接收ac功率并向在数据中心中操作的一个或多于一个负载提供dc功率的电源。双输入电源包括：即使当ac功率源中的一个发生故障时，也维持数据中心处的负载与两个ac功率源之间的连接的第一功率路径和第二功率路径。结果，不需要自动转换开关来提供功率的连续性。
在一些实施例中，第一级各自包括初级绕组。这些初级绕组经由变压器磁耦合到次级绕组。
在其他实施例中，电力包括彼此独立工作的功率源。在这样的实施例中，第一功率路径和第二功率路径的第一级各自包括晶体管和初级绕组。晶体管将功率源中的相应功率源连接到初级绕组。然后控制器控制这两个晶体管。
在其他实施例中，第一级各自包括绕组和与绕组并联的电容器。第一级被配置为使得电容器协作以形成由第一功率路径和第二功率路径这两者共享的单个保持电容器。
在其他实施例中，电力包括彼此独立工作的功率源。在这样的实施例中，功率源被配置为仅从第一功率源和第二功率源中供给更高电压的任何一个功率源汲取功率。
在另一方面，本发明的特征在于一种双输入ac/dc电源，其具有用于连接到两个不同ac功率源的双输入。双输入ac/dc电源连接到数据中心处的服务器，并且为该负载以及可能地数据中心中的其他负载提供双连接，彼此独立操作的第一ac功率源和第二ac功率源中的每一个被提供有一个连接。双输入电源包括将第一功率源连接到数据中心处的负载的第一功率路径和将第二功率源连接到同一数据中心处的同一负载的第二功率路径。在第二功率源经受阻止第二功率源提供功率的故障时，第二功率路径维持第二ac功率源与数据中心处的负载之间的连接。类似地，在第一功率源经受阻止第一功率源提供功率的故障时，第一功率路径维持第一功率源与数据中心处的负载之间的连接。无论功率源中有多少是可操作的，电源都保持相同的配置。特别地，不存在必须被重新配置以适应一个功率源的缺失的开关。
实施例中具有包括封装的实施例。在这样的实施例中，功率路径在封装中。
此外，实施例中包括如下的实施例：其中第一功率路径和第二功率路径共享一个或多于一个公共组件。在这些实施例中包括如下的实施例：其中，已选择公共组件以避免改变第一路径和第二路径各自的路径故障概率；以及其中，已选择公共组件以减小由第一功率路径和第二功率路径占据的总面积。
确定路径故障概率是否已经改变的测试开始于构造没有公共组件的两个功率路径。然后，测量路径故障概率。接着，构建除了存在共享组件之外与第一功率路径和第二功率路径相同的第三功率路径和第四功率路径。然后测量路径故障概率。然后可以比较路径故障概率以确定它们是否已经改变。
实施例包括如下的实施例：其中，公共组件包括dc/dc转换器；其中，公共组件包括变压器；其中，公共组件包括电感器；其中，公共组件包括保持电容器；以及其中，公共组件包括储能组件。
如本文所使用的，术语“公共”并不意味着“不异常”。如果两个电路在其操作期间都使用一个组件，则该组件被认为是两个电路“公共的”。
在另一方面，本发明的特征在于一种向数据中心处的负载提供连续dc功率的方法。这种方法包括使用第一功率路径来维持数据中心处的负载与第一ac功率源之间的连接，使用第二功率路径来维持该负载与第二ac功率源之间的连接，其中第二ac功率源独立于第一功率源操作，以及在第一ac功率源不能提供功率时，维持与第一ac功率源的连接。
如本文所描述和要求保护的多路径电源通过完全消除开关来克服自动转换开关的缺点。这又避免了必须足够快地测量和控制机械开关以防止电流中断的复杂性。消除自动转换开关还避免了由以下时间引起的延迟，即确定为第一电源已经停止工作所需的时间、转换开关断开第一电源所需的时间、转换开关连接第二电源所需的时间、以及将第二电源从不供应功率的状态转变到供应替换第一电源所需的功率的状态所需的时间。
在第一实施例中，本发明的特征在于冗余电源用于接收输入ac功率并提供dc功率以操作在数据中心处操作的信息技术装置。在冗余电源内，两个输入ac源连接到对应的第一输入和第二输入，所述第一输入和第二输入通向单个壳体中的对应的独立ac/dc转换器，其中在ac/dc转换器的dc侧上具有公共组件。这样的实施例避免了对转换开关的需要，并且因而避免了使用转换开关时出现的定时问题。相反，这样的实施例的功能如同它是单个电源，即使它实际上是一对电源。结果，冗余电源仅需要一个冷却系统。另外，通过具有公共dc侧组件，可以使用比使用两个完整电源时所需的部件更少的部件。
存在使其自身在冗余电源的两个功率路径之间共享的各种组件。其中包括与诸如提供内务(housekeeping)电源、监视输出功率以及保护其免于波动等的功能相关联的诸如控制器和偏置电源等的组件。
在第二实施例中，本发明的特征在于一种功率转换器，其具有两个隔离的功率因数校正级和由公共控制器控制的一对开关，其中当两个ac源在双输入处都可用时，开关中的一个被禁用。在这些实施例中，隔离的功率因数校正级连接到单个dc/dc级，然后在两个功率路径之间共享该单个dc/dc级。在这样的实施例中，功率因数校正电路依赖于具有较高电压的源。控制器控制用于提供到对应ac源的连接的一对开关。在操作中，当两个ac源都可用时，控制器禁用这些开关中的一个开关。
在这种电源中，两个ac功率源通过变压器而不是通过使用开关来隔离。这促进了对数据中心处的ac/dc电源进行安装和操作期间的操作者安全。
由于大容量电容器减小了向数据中心处的负载提供所存储的能量所需的电容，因此产生了附加的优点。需要这种存储的能量来弥补ac功率源之间的转变期间的短的电力丢失以及在正常操作期间出现的干扰。大容量电容器是大且昂贵的组件。因而，通过避免针对各个功率路径提供单独的大容量电容器的需要，可以降低成本。
在第三实施例中，冗余电源的特征在于两个隔离的功率因数校正级。这些功率因数校正级共享公共控制器，并且还共享隔离变压器的磁芯。两个功率因数校正级最终连接到公共dc/dc级。该第三实施例还包括一对开关，两个功率因数校正级中的每个具有一个开关。当两个ac源都可操作时，控制器使开关中的一个“断开”。隔离的功率因数校正级各自向dc/dc转换器提供功率因数校正和输入dc电压。dc/dc转换器将输入转换成适合于由数据中心处的负载使用的电压。由于避免了通过开关的隔离，该实施例同样提高了安装和操作期间的安全性。
在第四实施例中，输入冗余电源包括两个非隔离的第一级，每个第一级包括功率因数校正电路。两个非隔离功率因数校正级的输出都连接到dc/dc转换器的变压器的芯周围的对应绕组。每个非隔离功率因数校正级包括开关，该开关控制提供给绕组中的对应绕组的电流。控制器控制两个开关以使得这两个开关同时在状态之间转变。两个ac/dc电力线共享相同的控制电路。在该实施例中，各个功率因数校正电路包括保持电容器。然而，由于该拓扑，两个保持电容器协作以有效地形成具有两倍电容的单个电容器。
上面提到的功率因数校正级，无论是隔离的还是非隔离的，都包括使用正向拓扑、反激式拓扑和正激式拓扑实现的功率因数校正级。在所有这些情况下，存在控制流向隔离变压器的初级绕组的电流的晶体管，用于将功率从变压器的初级侧输送到其次级侧。在正向拓扑中，当晶体管导通时发生功率传输。在反激式拓扑中，当该晶体管开关处于非导通状态时发生功率传输。在正激式拓扑中，当晶体管在状态之间转变时发生功率传输。
在第五实施例中，输入冗余电源包括两个非隔离的第一级，每个第一级被实现为功率因数校正电路。每个功率因数校正电路在其输出具有绕组。所得到的两个绕组缠绕在dc/dc转换器的公共变压器的芯上。结果，两个第一级共享公共的磁芯。
另外，各个功率因数校正电路具有控制到其对应绕组的电流的开关。单个控制器控制全部开关。结果，相同的控制信号将可用于全部开关。这允许开关同时在状态之间转变。结果，两个第一级也共享公共控制器。在这样的实施例中，当这两个ac源都可操作时，两个开关中只有一个将处于导通状态。另一个开关将处于非导通状态。
另外，各个功率因数校正电路的特征在于保持电容器。作为所示拓扑的结果，保持电容器协作以形成更大的电容器，该更大的电容器在所有操作阶段期间由这两个功率因数校正电路共享。
与前述实施例的情况一样，第二级被实现为dc/dc转换器，其配置有正向拓扑、反激式拓扑和正激式拓扑其中之一。
转换开关的消除提供了若干优点。
首先，转换开关本身是大而昂贵的机械开关。这增加了电源的成本和其消耗的面积。
此外，由于转换开关是机械开关，因此转换开关需要大量时间来实际切换。然而，负载不能容忍功率的不连续性。因而，在转换开关执行切换动作的长间隔期间，必须使大的电荷供应可用于为负载提供功率。这种大的电荷供应通常存储在电容器中，该电容器在本文中将被称为“保持电容器”。该电容器典型地是消耗大量空间的电解电容器。这降低了功率密度，即，由电源处理的功率与电源占据的空间之间的比率。
更糟糕的是，由于转换开关是机械开关，因此在其自身的故障概率上升到不可接受的值之前，转换开关具有有限的循环次数。对于典型的开关，通常在大约一千次切换事件之后更换开关。
其次，开关本身容易发生故障。结果，在开关存在的情况下，第一功率路径和第二功率路径将不是真正独立的。它们都依赖于开关。这倾向于增加负载在一个ac功率源故障时失去电力的概率。
所示电源的特征在于单个封装中的第一ac/dc转换器和第二ac/dc转换器一起工作以向数据中心处的一个或多于一个负载供应dc功率。如果两个ac功率源中只有一个可用，则电源将在不需要切换到该ac功率源的情况下使用来自该ac功率源的功率操作。如果两个ac功率源都可用，则电源将以全部ac功率源或ac功率源中的任一个来工作，以向数据中心处的一个或多于一个负载提供dc功率。
由于在同一封装中，因此第一ac/dc转换器和第二ac/dc转换器可以共享一个或多于一个组件。可共享的组件的示例包括壳体、散热器、冷却风扇和印刷电路板。还可以共享通信电路、冷却装置、监视电路和控制电路。
在许多实施例中，各个转换器包括耦合到dc/dc级的功率因数校正级。在这样的实施例中，可以隔离功率因数校正级并因而共享dc/dc级。第一转换器和第二转换器也可以共享公共保持电容器，从而显著减少电源消耗的面积并大大增加其功率密度。
在许多实施例中，功率因数校正级依赖于电感器。由于在同一封装中，因而第一转换器和第二转换器的功率因数校正级变得可以使用单独的绕组而共享公共电感器的磁芯。
在其他实施例中，dc/dc级包括dc变压器。由于在同一封装中，因而第一转换器和第二转换器中的dc/dc级变得可以共享公共dc变压器。
在又一实施例中，dc变压器被添加到功率因数校正级。由于在同一封装中，因而第一转换器和第二转换器中的功率因数校正级变得可以共享公共dc变压器。
根据以下详细描述和所附说明，本发明的这些和其他特征将是明显的。
附图说明
图1示出了具有连接到独立ac源以向数据中心处的一个或多于一个负载提供功率的功率路径的电源的架构；
图2示出了与图1所示的电源的架构类似的电源的架构，但是其中两个功率路径的第一级在第一封装中，并且功率路径的共享第二级在第二封装上；
图3示出了与图1所示的电源的架构类似的电源的架构，但是其中两个功率路径的第一级在同一封装内，并且功率路径的共享第二级在负载处的母板上。
图4示出了与图1所示的电源的架构类似的电源的架构，但是其中两个功率路径都在负载处的母板上；
图5至图7示出了如下的电源，其中各自包括隔离的功率因数校正电路的两个隔离的功率路径共享公共dc/dc转换器、保持电容器以及由单个控制器或由两个单独的控制器控制的开关；
图8示出了各自包括功率因数校正电路的两个非隔离功率路径，其共享dc/dc变压器的磁芯、dc/dc转换器的其余部分和保持电容器；
图9示出了用于功率因数校正电路的电容器的配置的细节；
图10至图11示出了与图8中所示的电路类似但具有不同拓扑的电路；
图12示出了在一个封装内的两个ac/dc电源其中之一的功能块，封装识别可以在它们之间共享的某些功能块；
图13至图15示出了功率因数校正电路共享公共变压器的实施例；
图16至图18示出了功率因数校正电路共享公共电感器芯、dc/dc转换器(包括其变压器的磁芯)以及由一对电容器形成的保持电容的实施例，其中由于电路拓扑，该对电容器有效地用作单个电容器；
图19类似于图18，但是单独控制器用于输入晶体管；
图20示出了第一功率路径和第二功率路径连接到公共ac源的分立服务器；
图21示出了向分立服务器供电的双路径电源的示例性架构；
图22示出了与图21所示的架构类似的架构，但是第二级在分立服务器的母板上；
图23示出了与图22所示的架构类似的架构，但是第一级和第二级这两者都在分立服务器的母板上；
图24示出了安装有电源的母板的等距图；以及
图25示出了图24的电源，其中屏蔽件设置在一对第一级以及第二级周围。
具体实施方式
图1示出了提供第一功率路径12和第二功率路径14的双输入电源10。第一功率路径12从第一ac源16接收ac功率。第二功率路径14从第二ac源18接收ac功率。第一功率路径12和第二功率路径14这两者最终向数据中心22中的负载20输送功率。负载20的示例包括服务器(包括分立服务器)、路由器、交换机及其组合。
电源10包括沿着第一功率路径12的第一转换器24和沿着第二功率路径14的第二转换器26。第一转换器24和第二转换器26各自是ac/dc功率转换器。
第一转换器24包括第一级28和第二级30。
通常被称为“功率因数校正级”的第一级28将从第一ac源16接收的ac转换成dc，然后dc提供到第二级30。第二级30将其从第一级28接收的dc变换成具有负载20所需的值的dc电压。在本文描述的实施例中，第二级30包括dc/dc转换器。
第二转换器26与第一转换器24类似包括第一级和第二级。因此，图1中仅示出了第一转换器24的第一级28和第二级30。第一功率路径12和第二功率路径14至少共享相同的第二级30。
在图1所示的实施例中，第一级28和第二级30在第一封装32内。
在图2所示的替代实施例中，第一功率路径12的第一级28在第一封装32内，并且第二功率路径14的第一级也在第一封装32内。第一功率路径12和第二功率路径14的共享第二级30在第二封装34内。该配置是有利的，因为第二级30的预期寿命远大于第一级28的预期寿命。
在图3所示的另一实施例中，第一功率路径12的第一级28在第一封装32内，并且第二功率路径14的第一级28也在第一封装32内。第一功率路径12和第二功率路径14的共享第二级30在母板35上，母板35还保持负载20的电路37。这提供了图2所示的架构的优点，但是具有避免由于第二封装34与负载20之间的连接器而导致的损失的附加优点。
在图4所示的另一实施例中，第一功率路径12的第一级28以及第一功率路径12和第二功率路径14的共享第二级30都在母板35上，母板35还保持负载20的电路37。这提供了图3所示的架构的优点，还具有避免由于第一封装32与第二封装34之间的连接器而导致的损失的附加优点。
图5示出具有用于分别连接到第一ac源16和第二ac源18的第一输入36和第二输入38的电源10。电源10还包括用于连接到负载20(未示出)的输出40。
第一转换器24和第二转换器26各自具有第一级28。两个第一级28彼此隔离。结果，在第一ac源16与第二ac源18之间不可能发生短路。
第一转换器24和第二转换器26共享第二级30和保持电容器C1。在一些实施例中，单个控制器通过第一晶体管Q1和第二晶体管Q2的隔离驱动器连接到栅极端子。在其他实施例中，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2各自具有其自己的栅极控制器。在任一情况下，控制流过对应的第一变压器T1和第二变压器T2的电流。
在所示实施例中，并且在本文所述的所有其他实施例中，保持电容器是电解电容器。
在整个说明书中，将参考响应于第一ac源16和第二ac源18其中之一的故障的电路的操作。在各个情况下，由于电路的对称性，在第一ac源16和第二ac源18中的另一个发生故障时，操作将以类似的方式进行。
在图5中，第一级28包括具有反激式拓扑的功率因数校正电路。然而，替代拓扑是可能的。例如，图6示出了与图5所示电源类似的电源10，但是第一级28具有正激式拓扑而不是反激式拓扑。图7示出了与图5所示的电源类似的电源10，但是其第一级28具有正向拓扑而不是反激式拓扑。
当第一ac源16和第二ac源18这两者都可操作时，电源10得到两个电压。实际上，各个ac源16、18向电源10供给一些功率。然而，电源10不能接受全部两个供给。这样做将导致负载20处的功率太大。因而，电源10必须具有接受一个供给并拒绝另一供给的方式。为了便于讨论，假设从第一ac源16汲取功率。
如果第二ac源18发生故障，则电源10仅仅继续从第一ac源16汲取，就像一直以来的那样。
另一方面，如果第一ac源16发生故障，则第一ac源16将不再供给两个电压中的较高电压。因而，电源10将开始从第二电源22汲取电流。这仅仅是由于电路的拓扑而自动发生的。因此，原则上不必具有晶体管Q1、Q2。
图5至图7中所示的第一转换器24和第二转换器26仅共享第二级30和保持电容器C1。它们仍具有单独的第一变压器T1和第二变压器T2。这些变压器T1、T2在物理上很大，并且在实际电路中消耗相当大的面积。
图8至图10中所示的实施例通过提供一种实际上共享第一变压器T1和第二变压器T2的方式来克服该缺点。代替各个功率路径12、14具有其自己的变压器T1、T2，各个功率路径12、14具有耦合到公共变压器T1的初级绕组44、46。该共享变压器T1将两个第一级28都耦合到共享第二级30。由于变压器T1、T2在物理上相当大，因此对如图5至图7所示的变压器T1的共享提供了空间的显著节省。
共享变压器T1的副作用是第一转换器24和第二转换器26的第一级30不再彼此隔离。结果，不再可能自动地依赖于第一ac源16和第二ac源18处的小电压差作为选择在延长时段中将从第一ac源16和第二ac源18中的哪个汲取电流的基础。因此，该实施例需要稍微不同的控制方法。
图8所示的实施例的特征在于控制第一初级绕组44中的电流的第一晶体管Q1和控制通过第二初级绕组46的电流的第二晶体管Q2。单栅极控制器41控制第一晶体管Q1和第二晶体管Q2这两者。结果，第一晶体管Q1和第二晶体管Q2同时接收控制信号。这是重要的特征，因为这使第一晶体管Q1和第二晶体管Q2能够同时改变状态。如本文所使用的，“同时”意指足够短使得在输出40处检测不到时间差的影响的间隔。由于第一晶体管Q1和第二晶体管Q2同时工作，因此无论输入源的条件如何，保持电容器C1、C2上的电压都是相同的。结果，不管输入源的相应条件如何，保持电容器C1和C2都一起工作并且有效地用作单个大保持电容。
在第一级28内，特别可能发生故障的元件是输入电解电容器C1，其可以在图8中被视为并联连接到初级绕组44并且还维持等于第一ac源16的最大电压的最大电压。
为了提高可靠性，用多个输入电容器C1-C7代替输入电解电容器C1是有用的，各个输入电容器C1-C7连接到对应变压器T1-T7的初级绕组，其中，变压器T1-T7的初级绕组级联并且变压器T1-T7的次级绕组连结在一起。
各个电容器C1-C7维持作为第一ac源16的最大电压的分数的电压，该分数是该电容器C1-C7的数量的倒数。结果，电容器C1-C7不需要额定为维持特别高的电压。
电解电容器的优点是电容器板是高度多样化的，因此在小体积内提供用于存储电荷的相当大的表面积。这使得电解电容器对于其中空间非常宝贵并且必须存储相当大量的电荷的电源特别有用。然而，电解电容器众所周知是短寿命的，部分是因为板之间的绝缘随时间而干涸。
图9中所示的配置允许图8中所示的众所周知的不可靠的电解电容器C1、C2被更可靠的陶瓷电容器代替。这得到更可靠和长寿命的第一级28。
图9中所示的第一级28的附加优点是各个变压器T1-T7比图8中所示的变压器T1小得多。这是有用的，因为将组件拾取和放置到印刷电路板上的机器更适合于操纵较小的组件。
图10和图11示出了与图8中所示的配置类似的配置，但是变压器T1与第二级30之间的电路分别具有反激式拓扑和正向拓扑，而不是图8所示的正激式拓扑。
在图8、图10和图11所示的所有实施例中，第一输入晶体管Q1和第二输入晶体管Q2的相应状态将取决于第一ac源16和第二ac源18的可用性。如果第一ac源16和第二ac源18这两者都可用，则第一晶体管Q1和第二晶体管Q2将处于相反的状态，其中一个导通而另一个不导通，将导致一个处于导通状态而另一个处于不导通状态。
图12示出了与功率路径12相关联但不是其一部分的各种组件。许多这些组件易于在第一功率路径12与第二功率路径14之间共享。通过共享这些组件中的一个或多于一个，可以减少整个电源10的组件数量以及增加其功率密度。
在一些实施例中，电源10包括不沿着功率路径本身的内部组件。这些包括各种控制器(诸如栅极控制器41和PWM控制器54等)、输入监视电路56、输出监视电路58、浪涌保护电路60、用于提供dc电压(通常为十二伏)以为风扇马达供电的风扇电源62、用于提供恒定dc电压(通常为五伏)以供可在数据中心内使用的任何其他数字电路使用的偏置电源64、连接到负载20的反馈电路66、用于监视风扇的操作温度并提供用于调节风扇马达的占空比的输入的热传感器68、以及连接到输出40的过载保护电路70。
在一些实施例中，第一功率路径12和第二功率路径14共享内务处理电路52，内务处理电路52向前述组件中的一个或多于一个提供功率。实施例包括内务处理电路52在耦合第一级28和第二级30的变压器的初级侧和次级侧之间分开的实施例。
在图13至图15的实施例中，第一功率路径12和第二功率路径14共享公共变压器T1和公共第二级30。取决于变压器T1与第二级30之间的二极管D1、D2的拓扑，第一级28具有如图13所示的正向拓扑、如图14所示的正激式拓扑或如图15所示的反激式拓扑。
在图13至图15所示的实施例中，第一输入晶体管Q1和第二输入晶体管Q2的相应状态将取决于第一ac源16和第二ac源18的可用性。如果第一ac源16和第二ac源18这两者都可用，则第一晶体管Q1和第二晶体管Q2将处于相反的状态，其中一个导通而另一个不导通，将导致一个处于导通状态而另一个将处于不导通状态。
图16示出了耦合到第一功率路径12的第一ac源16和耦合到第二功率路径14的第二ac源18。第一功率路径12和第二功率路径14各自具有第一ac源16和第二ac源18中的对应ac源所耦合到的对应的第一级28。电感器L1将第一功率路径12和第二功率路径14的第一级28彼此耦合。结果，第一级28彼此不隔离。
第一功率路径的第一级28具有第一功率路径初级绕组44和对应的第一功率路径输出电容器C1。第一功率路径输出电容器C1并联连接到第一功率路径初级绕组44。
第一功率路径的第一级28还具有第一功率路径输入晶体管Q1和第一功率路径输出晶体管Q3。第一功率路径输入晶体管Q1通过第一功率路径输出晶体管Q3连接到第一功率路径初级绕组44的负侧，并且通过第一功率路径二极管D1连接到第一功率路径初级绕组44的正侧，第一功率路径二极管D1被偏置以允许电流从电感器L1到第一功率路径初级绕组46。
第二功率路径的第一级28具有第二功率路径初级绕组46和对应的第二功率路径输出电容器C2。第二功率路径输出电容器C2并联连接到第二功率路径初级绕组46。
第二功率路径的第一级28还具有第二功率路径输入晶体管Q2和第二功率路径输出晶体管Q4。第二功率路径输入晶体管Q2通过第二功率路径输出晶体管Q4连接到第二功率路径初级绕组46的负端子，并且通过第二功率路径二极管D2连接到第二功率路径初级绕组46的正端子，第二功率路径二极管D2被偏置以允许电流从电感器L1到第二功率路径初级绕组46。
第一控制器41控制第一功率路径输入晶体管Q1的栅极和第二功率路径输入晶体管Q2的栅极。第一功率路径输入晶体管Q1和第二功率路径输入晶体管Q2的相应状态取决于第一ac源16和第二ac源18的可用性。如果第一ac源16和第二ac源18这两者都可用，则第一功率路径输入晶体管Q1和第二功率路径输入晶体管Q2将处于相反状态，其中一个处于导通状态且另一个处于非导通状态。由于第一控制器41控制两个晶体管Q1、Q2的栅极，因此可以可靠地使这两个晶体管Q1、Q2基本上同时在导通状态和非导通状态之间转变。
第二控制器50控制第一功率路径输出晶体管Q3的栅极和第二功率路径输出晶体管Q4的栅极。这允许同时控制第一功率路径输出晶体管Q3和第二功率路径输出晶体管Q4。
在图16至图19的实施例中，第一功率路径12和第二功率路径14的两个第一级28共享共同电感器芯L1和变压器T1。虽然可能不是立即显而易见的，但是第一功率路径12和第二功率路径14的新颖拓扑，特别是输出晶体管Q3、Q4的同时操作，使得第一功率路径输出电容器C1和第二功率路径输出电容器C2一起工作，以有效地形成由两个第一级28这两者共享的单个保持电容器。该共享保持电容器由第一功率路径输出电容器C1和第二功率路径输出电容器C2的组合形成。
所图示的拓扑通过将第一功率路径输出电容器C1和第二功率路径输出电容器C2两端的电压彼此箝位来形成共享保持电容器。这使得第一功率路径12和第二功率路径14实际上共享由第一功率路径的输出电容器C1和第二功率路径的输出电容器C2形成的单个保持电容器的电等效物。该虚拟保持电容器保持足够的电荷以在从第一ac源16和第二ac源18这两者都可用的状态转变到仅可从第一ac源16和第二ac源18中的一个获得功率的状态所需的短暂间隔期间支持电流。
由于输出电容器C1、C2有效地形成单个电容器，因此第一功率路径12和第二功率路径14的第一级28有效地共享公共保持电容器。结果，输出电容器C1、C2可以被制造为它们不被配置为作为单个保持电容器协作时必须的一半大。
图18还示出了在变压器T1的次级绕组48和电源的输出40之间延伸的下游电路72。在图18中，下游电路72配置有正向拓扑。图19示出了与图18的实施例相同但是下游电路72已经配置有正激式拓扑的实施例。图20示出了与图18的实施例相同但是下游电路72已经被配置为具有反激式拓扑来代替的实施例。
图19示出了与图18中所示的实施例类似但是其中第一控制器41仅控制第二功率路径输入晶体管Q2的实施例。第三控制器74控制第一功率路径输入晶体管Q1。
在图19所示的实施例中，第一功率路径输入晶体管Q1和第二功率路径输入晶体管Q2的状态取决于第一ac源16和第二ac源18的可用性。如果仅一个第一ac源16可用，则仅第一功率路径输入晶体管Q1将处于导通状态。如果仅第二ac源18可用，则仅第二功率路径输入晶体管Q2将处于导通状态。如果第一ac源16和第二ac源18这两者都可用，则第一功率路径输入晶体管Q1和第二功率路径输入晶体管Q2将处于相反状态，其中一个处于导通状态且另一个处于非导通状态。选择哪一个处于导通状态且哪一个处于非导通状态是任意的。
结合图1至图4阐述的架构原理适用于两个输入连接到相同的ac功率源16的双输入电源10。作为示例，图20示出了具有串联操作的两个电源的分立服务器76，每个电源连接到相同的ac功率源16。两个电源仍定义第一功率路径12和第二功率路径14，第一功率路径12和第二功率路径14各自包括已经如上所述的第一级28和第二级30。主要区别在于第一功率路径12和第二功率路径14连接到相同的ac源16。
由于传统电源的寿命小于其向其供电的分立服务器76的寿命，因此预期在某个点处，第一功率路径12将发生故障。在这种情况下，第二功率路径14可以通过自身承载供电的负担，但仅在有限的时段内供电。因而，第一功率路径12的故障触发对人类操作者的警报，然后人类操作者用新的第一功率路径12来热替换故障的第一功率路径12。
在电源10内，各种组件的预期寿命不相同。事实上，包括dc/dc转换器的第二级30具有比包括功率因数校正电路的第一级28长得多的预期寿命。
考虑到预期寿命的差异，为分立服务器76提供沿着图21所示的线的架构是(其中第一级28在其自己的第一封装32内，并且第二级30在其自己的第二封装34内)有用的。这允许第一封装32独立于第二封装34进行热替换。
由于第二封装34的预期寿命与分立服务器76的预期寿命相当，因此修改图21所示的架构以将第二级30直接放置在分立服务器76的母板35上(如图22所示)是有用的。在这种情况下，仅第一级28在其自己的封装32中，这是因为仅第一级28可能需要更换。
在被动冷却电源10中，第一级28的预期寿命接近其供电的分立服务器76的预期寿命。
如本文所使用的，被动冷却电源10是在正常操作中主要依赖于来自功率处理单元而不是来自风扇的热的传导的电源。这种电源10可以包括用于在紧急情况下使用的风扇，其中风扇由从热传感器接收温度信号的控制器控制。然而，在这种电源10中，在风扇不必打开的情况下，可以经过几年。
在第一级28的预期寿命足够长的这种情况下，与图23所示的架构类似的架构是有用的。在该架构中，第一级28和第二级30这两者都在分立服务器76的母板35上。
在图24中可以看到安装有电源10的典型母板35的等距图。由于电源10在操作期间产生相当多的热量，因此提供与第一级28的开关80和变压器82热连通的第一散热器78以及与第二级30热连通的第二散热器84是有用的。
如图23和图24所示的实施例是特别有用的，这是因为电源10不再需要被设计为可热替换模块。因而，将第一级28和第二级30放置在母板35上减少了容纳电路所需的空间并且还降低了成本。
母板35通常包含不在高温下操作的电路37。结果，处理母板35的人这样做的期望是电路37相对安全地处理。
如图23所示在母板35上包括电源10改变了这一点。与电源10相关联的电路在升高的温度和高电压下操作，从而提高了母板35上的电路的平均操作温度。此外，电源的快速切换和高电流水平组合导致相当大的电磁干扰。这可能干扰母板35上的附近电路37。结果，包括附加的组件以提供针对这两种危害的一些保护是有用的。
图25示出了图24中所示的但是第一级28和第二级30已经由对应的第一屏蔽件86和第二屏蔽件88屏蔽的母板35。在所示实施例中，第一屏蔽件86是接地EMI屏蔽件，其保护负载电路37免受干扰，并且还保护维修人员免受冲击和无意地接触第一级28的组件。第二屏蔽件86是热屏蔽件，其保护维修人员免于无意地接触第二级30的组件。
在前述实施例中，电源10已经被示出为从一个或多于一个ac源16、18接收功率。然而，在一些实施例中，电源10从一个或多于一个dc源接收dc功率。这种dc源典型地维持在高电压，诸如两百至四百伏等。在这样的实施例中，dc功率基本上通过第一级28传递并且在保持电容器处维持电压，该保持电容器为包括dc/dc转换器的第二级30提供电压。
应当理解，前面的描述旨在说明而不是限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书的范围限定。其他实施例在所附权利要求书的范围内。
相关申请
本申请要求于2022年1月11日提交的美国临时申请63/298,385、2021年12月14日提交的美国临时申请63/289,351和2021年8月16日提交的美国临时申请63/233,492的优先权日的权益。

Claims (34)

1.一种用于提供功率的设备，包括用于向负载提供功率的电源，所述负载包括服务器，所述服务器具有母板，在所述母板上具有负载电路，所述电源是双输入电源，所述双输入电源包括连接到电力的第一功率路径和第二功率路径，其中所述第一功率路径和所述第二功率路径各自连接到所述负载，
其中，所述第一功率路径和所述第二功率路径各自包括第一级，所述第一级包括功率因数校正电路，所述第一功率路径和所述第二功率路径共享公共第二级，所述公共第二级包括dc/dc转换器，
所述第一功率路径的第一级和所述第二功率路径的第一级共同定义一对第一级，该对第一级被设置在所述母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在所述母板上，以及
其中，所述第二级被设置在所述母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在所述母板上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电源包括第一封装和第二封装，其中，该对第一级被设置在所述第一封装内，所述第二级被设置在所述第二封装内，所述第一封装能够插入在所述电力与所述第二封装之间，并且所述第二封装能够插入在所述负载与所述第一封装之间，由此能够在不移除所述第二级的情况下从所述电源移除该对第一级，以及由此能够在不移除该对第一级的情况下从所述电源移除所述第二级。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电源包括能够插入在所述电力与所述母板之间的封装，该对第一级被设置在该封装内，以及所述第二级与所述负载电路一起设置在所述母板上。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，该对第一级和所述第二级这两者都与所述负载电路一起设置在所述母板上。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电源包括零个风扇。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电源包括风扇。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电力包括连接到所述第一功率路径和所述第二功率路径这两者的公共ac功率源。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电力包括第一ac功率源和第二ac功率源，其中，所述第一功率路径连接到所述第一ac功率源，以及其中，所述第二功率路径连接到所述第二ac功率源。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电力包括dc功率，以及其中，在所述电源连接到所述dc功率时，所述第一级被旁路。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一级包括电容器和变压器，所述电容器和所述变压器共同支持与所述电力的来源提供的电压相等的电压，输入电容器各自支持所述电压的一部分，所述电容器各自连接在所述变压器中的相应变压器的初级绕组两端，其中，所述初级绕组被级联，以及所述变压器的次级绕组被连结在一起以使得所述第二级接收的电压是各个所述电容器两端的电压之和。
11.根据权利要求1所述的设备，还包括第一散热器和第二散热器，其中，所述第一散热器被设置在所述母板上以与该对第一级热连通，以及所述第二散热器被设置在所述母板上以与所述第二级热连通。
12.根据权利要求1所述的设备，还包括分别设置在所述母板上以防止用户无意地与该对第一级和所述第二级接触的第一热屏蔽件和第二热屏蔽件，其中，所述第一热屏蔽件被设置成覆盖该对第一级，所述第二热屏蔽件被设置成覆盖所述第二级。
13.根据权利要求1所述的设备，还包括设置在所述母板上的第一电磁干扰屏蔽件和第二电磁干扰屏蔽件，所述第一电磁干扰屏蔽件和所述第二电磁干扰屏蔽件被设置成防止来自该对第一级和来自所述第二级的电磁干扰干扰所述母板上的电路，其中，所述第一电磁干扰屏蔽件被设置成电磁隔离该对第一级，并且其中，所述第二电磁干扰屏蔽件被设置成电磁隔离所述第二级。
14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电力包括彼此独立操作的第一功率源和第二功率源，其中，在所述第二功率源经受阻止所述第二功率源提供功率的故障时，所述第二功率路径维持所述第二功率源与所述服务器之间的连接；在所述第一功率源经受阻止所述第一功率源提供功率的故障时，所述第一功率路径维持所述第一功率源与所述服务器之间的连接，其中，无论功率源中的多少功率源是可操作的，所述电源都保持相同的配置，以及其中，所述第一级彼此隔离。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一功率路径和所述第二功率路径共享公共变压器。
16.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一功率路径和所述第二功率路径共享公共电感器。
17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一功率路径和所述第二功率路径共享公共保持电容器。
18.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备被配置用于向所述服务器提供功率的连续性，其中，所述电力包括彼此独立地操作的第一功率源和第二功率源，其中，在所述第二功率源经受阻止所述第二功率源提供功率的故障时，所述第二功率路径维持所述第二功率源与所述服务器之间的连接；在所述第一功率源经受阻止所述第一功率源提供功率的故障时，所述第一功率路径维持所述第一功率源与所述服务器之间的连接，其中，无论功率源中的多少功率源是可操作的，所述电源都保持相同的配置，以及所述第一功率路径的第一级和所述第二功率路径的第一级彼此不隔离。
19.根据权利要求1所述的设备，其中，所述服务器是分立服务器。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，所述服务器是数据中心中的服务器。
21.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一功率路径的第一级和所述第二功率路径的第一级各自包括初级绕组，以及所述初级绕组经由变压器磁耦合到次级绕组。
22.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电力包括彼此独立工作的功率源，所述第一功率路径的第一级和所述第二功率路径的第一级各自包括晶体管和初级绕组，所述晶体管将所述功率源中的相应功率源连接到所述初级绕组，以及所述电源还包括控制全部所述晶体管的控制器。
23.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一级各自包括绕组和与所述绕组并联的电容器，以及所述第一级被配置为使得所述电容器协作以形成由所述第一功率路径和所述第二功率路径这两者共享的单个保持电容器。
24.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电力包括彼此独立工作的功率源，以及所述电源被配置为仅从第一功率源和第二功率源中供给更高电压的任何一个功率源汲取功率。
25.根据权利要求1所述的设备，还包括第一屏蔽件和第二屏蔽件，所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件被设置成分别围绕该对第一级和所述第二级，其中，所述第一屏蔽件和所述第二屏蔽件具有多个孔以促进空气循环。
26.根据权利要求1所述的设备，还包括第一热屏蔽件和第二热屏蔽件以及第一接地电磁干扰屏蔽件和第二接地电磁干扰屏蔽件，所述第一热屏蔽件和所述第二热屏蔽件被设置成分别围绕该对第一级和所述第二级，所述第一接地电磁干扰屏蔽件和所述第二接地电磁干扰屏蔽件被设置成抑制由该对第一级和所述第二级的操作产生的电磁干扰，其中，所述第一接地电磁干扰屏蔽件和所述第二接地电磁干扰屏蔽件以及所述第一热屏蔽件和所述第二热屏蔽件都包括孔，以及所述第一接地电磁干扰屏蔽件和所述第二接地电磁干扰屏蔽件上的孔小于所述第一热屏蔽件和所述第二热屏蔽件上的孔。
27.根据权利要求1所述的设备，其中，该对第一级是可热替换的，以及所述第二级是不可热替换的。
28.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电源是不可热替换的。
29.根据权利要求1所述的设备，其中，该对第一级和所述第二级能够彼此独立地热替换。
30.根据权利要求1所述的设备，其中，所述母板上的电路具有高于所述负载的平均操作温度的平均操作温度。
31.根据权利要求1所述的设备，其中，所述母板上的电路具有等于所述负载电路的操作温度的平均操作温度，以及该对第一级和所述第二级被单独封装。
32.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电力包括第一功率源和第二功率源，以及所述电源被配置为在不使用机械转换开关的情况下在所述第一功率源与所述第二功率源之间切换。
33.根据权利要求1所述的设备，其中，除了所述负载电路之外，所述母板还包括来自所述电源的至少一些电路。
34.一种向数据中心处的服务器提供连续dc功率的方法，所述方法包括：使用第一功率路径维持所述服务器与第一功率源之间的连接，使用第二功率路径维持所述服务器与第二功率源之间的连接，其中，所述第二功率源独立于所述第一功率源操作，以及在发生所述第一功率源不能提供功率时，维持到所述第一功率源的所述连接，所述第一功率路径和所述第二功率路径各自包括第一级，所述第一级包括功率因数校正电路，所述第一功率路径和所述第二功率路径共享公共第二级，所述公共第二级包括dc/dc转换器，所述第一功率路径的第一级和所述第二功率路径的第一级共同定义一对第一级，该对第一级被设置在所述服务器的母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在所述母板上，以及所述第二级被设置在所述母板之外的封装内或者被设置为没有封装且在所述母板上。
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