CN203643941U - 交/直流电源分配管理系统 - Google Patents

Abstract

一种交/直流电源分配管理系统，包括：电源供应单元、电源分配板及电源分配管理单元，其利用高效率的电源供应单元将具交流或直流电源转换成低电压直流电，经由电源分配板调整传输模式，以提供安全、稳定的低电压直流电，再经由电源分配管理单元进行电量监控管理，提供服务器系统可侦测、可计算的低电压直流电用电量数据，于电源分配管理单元所供应的用电量值是服务器系统端真实用电量值，可提供系统业者和服务器系统(客户)一个客观公平的用电数据，节省服务器系统(客户)电力费用支出。

Description

交/直流电源分配管理系统

技术领域

本实用新型有关于一种电源分配管理系统，更特别的是一种将交流电或是直流电转换成低电压直流电并供应至服务器系统的交/直流电源分配管理系统。

背景技术

由于计算机工业日益进步，且企业对于工业计算机系统的依赖也逐日提升，工业计算机通常是指非个人计算机或是消费性的电子系统。举例来说，工业计算机包含了使用于工厂自动化的核心控制设备、网页服务器以及企业的数据备份服务器等等。

随着电子技术与工业计算机相关应用的进展，业界对于服务器系统的要求自然相对的提高。而为了因应企业的成长，许多企业通常将为数众多的服务器单元整合于计算机机箱当中，并可以利用多组计算机机箱搭配组成工业计算机机组，以应付大量产生的数据量或网络流量等需求，同时也能因应日后服务器系统的扩充与升级等需求。

一般来说，一套工业计算机机组可能包含多个系统机箱，而每一个系统机箱中进一步包含多个单板计算机单元(例如刀锋式计算机)，若工业计算机机组中各自单板计算机单元皆各自设置电源供应器以及电源线路，将占用巨大的空间且不易进行系统维护。此外，设置大量的电源供应器将需要用到许多变压器及线圈，将造成制造成本提高、资源浪费且降低电力使用效率。

举例来说，传统的中央数据服务器(data center)中的各个服务器单元、储存单元及网络单元的输入电源通常来自电力公司的交流电压。各个服务器单元、储存单元及网络单元的内部工作电路需要的则是稳定的直流电源，因此上述单元内皆设有各自的电源供应器，以供各个设备内的电源需求。然而，传统的中央数据服务器中将会有多达上百至上千个计算用、储存用及通讯用的系统单元，各自设置独立的电源供应器将耗费大量制造资源与成本。

实用新型内容

根据现有技术的缺点，本实用新型的主要目的在于提供一种交/直流电源分配管理系统，藉由电源分配管理系统将交流电或是直流电转换成低电压直流电，并且提供稳定的低电压直流电输出至服务器系统，使得由电源分配管理系统所供应的电量值是系统端真实的用电量值，其电力效率可高达到90%以上以节省服务器系统端的用户的电力费用支出。

本实用新型的目的在于利用电源分配管理单元中的电源分配板上设定的并联模式、备援模式或是并联/备援共享模式来将低电压直流电输出至电源分配管理单元。

本实用新型的目的在于电源分配板可监控由电源供应单元所提供的直流电的过电压(OVP)、过电流(OCP)、过低电压(UVP)及短路(Short)保护功能，若有上述情形则电源分配板可以进行断路的功能，以避免非正常供电至电源分配管理单元而使得服务器设备损害。

本实用新型的目的在于电源分配板可监控电源供应单元与服务器系统之间的电性连接状态，若电源供应单元与服务器系统之间连接讯号未开启或是异常，则电源分配板会断开直流电经通过电源分配管理单元，以保护在后端的服务器系统在未经正常连接的状态下承载电流而使设备损害。

本实用新型的目的在于电源分配管理单元可以提供服务器系统可侦测及可计算的低电压直流电的用量数据。

本实用新型的目的是通过电源分配管理单元来防止电源供应装置产生过电流(OCP)、过电压(OVP)、过热(OTP)、设备异常短路(Short)及过低电压(UVP)状态而维持电源分配管理系统正常操作及提供稳定的低电压直流电至服务器系统。

本实用新型的目的是由于在电源分配管理单元中的直流电电压为低电压，可以轻易且独立的在开机的状态下热抽拔电源供应单元或是冷抽拔电源分配管理单元，而不会影响整个电源分配管理系统或是服务器系统的运作，也不会让维修者曝露在高电压的情况下而有触电的危险。

本实用新型的目的在于交/直流电源分配管理系统为高效率节能装置，其电源耗损仅在电源供应单元作电能转换时发生，而电源分配板为低电压直流电传输无电能耗损，故电源分配管理单元计算用电量均为使用者的实际用电量，因此使用者不需要支付在电源分配板前因电源供应单元作电能转换所产生的电源耗损的费用。

根据上述目的，本实用新型揭露一种交/直流电源分配管理系统，包括电源供应单元、电源分配板及电源分配管理单元，其中电源分配板分别电性连接于电源供应单元及电源分配管理单元。电源供应单元电性连接于具交流电或直流电之电源，并将具交流电或直流电的电源转换成低电压直流电，电源分配板接收由电源供应单元所传送的低电压直流电，并根据电源分配板所选定的传输模式将低电压直流电输出。电源分配管理单元接收经由电源分配板所输出的低电压直流电，并将低电压直流电进行监控、量测和分流输出。

根据上述目的，本实用新型还揭露另一种交/直流电源分配管理系统，包括电源供应单元及电源分配管理单元，其中电源供应单元电性连接于电源分配管理单元。电源供应单元电性连接于具交流电或直流电的电源，并将具交流电或直流电的电源转换成低电压直流电。电源分配管理单元接收由电源供应单元所输出的低电压直流电，并根据电源分配管理单元内建的传输模式将低电压直流电进行监控、量测和分流输出。

本实用新型还揭露一种应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统，其包括:电源供应单元、电源分配板、电源分配管理单元及服务器系统，其中，电源供应单元电性连接于具交流电或是直流电的电源，并将具交流电或是直流电的电源转换成低电压直流电。电源分配板与电源供应单元电性连接，并接收由电源供应单元所传送的低电压直流电，且根据电源分配板上选定的传输模式输出低电压直流电。电源分配管理单元与电源分配板电性连接，接收经由电源分配板传送的低电压直流电，并将此低电压直流电进行监控、量测和分流输出。服务器系统电性连接于电源分配管理单元，且服务器系统具有至少一个以上服务器单元。服务器系统接收由电源分配管理单元所分流的低电压直流电以进行操作，并且电源分配管理单元提供服务器系统可侦测及计算的低电压直流电的用量数据。

根据上述目的，本实用新型还提供应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统，其包括电源供应单元、电源分配管理单元及服务器系统，其中电源分配管理单元分别电性连接电源供应单元及服务器系统。电源供应单元系电性连接于具交流电或直流电的电源，且将具交流电或直流电的电源转换成低电压直流电。电源分配管理单元接收由电源供应单元所传送的低电压直流电，并根据电源分配管理单元的传输形式将低电压直流电分流输出。服务器系统电性连接于电源分配管理单元，服务器系统具有至少一个服务器单元，并接收由电源分配管理单元所分流的低电压直流电，并且电源分配管理单元提供服务器系统可侦测及计算的低电压直流电的用量数据。

附图说明

图1A是根据本实用新型所揭露的技术，表示交/直流电源分配管理系统的结构截面示意图；

图1B是根据本实用新型所揭露的技术，表示交/直流电源分配管理系统后端的结构截面示意图；

图2是根据本实用新型所揭露的技术，表示交/直流电源分配管理系统的方块示意图；

图3是根据本实用新型所揭露的技术，表示交/直流电源分配管理系统的另一实施例的方块示意图；

图4是根据本实用新型所揭露的技术，表示应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统的方块示意图；以及

图5是根据本实用新型所揭露的技术，表示应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统的另一实施例的方块示意图。

【主要组件符号说明】

10  电源

12  电源分配管理系统

121 前端

1212a、1212b、1212c、1212d 风扇

1214a、1214b、1214c、1214d 电源线槽

1216a、1216b、1216c、1216d 电源线

122a、122b、124a、124b 电源供应单元

126a、126b 电源分配板

128a、128b 电源分配管理单元

129 后端

1291a、1291b、1291c、1291d 电源插座

1293a、1293b 网络通信端口

1295a、1295b 讯号端口

1297a、1297b 连接端子

14  服务器系统

142 服务器单元

具体实施方式

请参考图1A及图1B。图1A表示本实用新型所揭露的交/直流电源分配管理系统的结构截面示意图以及图1B表示本实用新型所揭露的交/直流电源分配管理系统的后端的结构截面示意图。在图1A中，交/直流电源分配管理系统12包括电源供应单元122a、122b、124a、124b、电源分配板126a、126b及电源分配管理单元128a、128b，其中电源分配板126a、126b分别电性连接于电源供应单元122a、122b、124a、124b及电源分配管理单元128a、128b。电源供应单元122a、122b、124a、124b电性连接于电源(未在图中表示)，此电源可以是交流电或是直流电。电源分配管理单元128a、128b透过设置在交/直流电源分配管理系统12的后端129与服务器系统(未在图中表示)电性连接。另外，于交/直流电源分配管理系统12的前端121配置有分别对应于电源供应单元122a、122b、124a、124b、风扇1212a、1212b、1212c、1212d、电源线槽1214a、1214b、1214c、1214d及电源线1216a、1216b、1216c、1216d，其中电源线1216a、1216b、1216c、1216d设置在电源线槽1214a、1214b、1214c、1214d内。

另外，在图1B中，表示在交/直流电源分配管理系统12的后端129设置与服务器系统(未在图中表示)连接的电源插座1291a、1291b、1291c、1291d与计算机(未在图中表示)连接的网络通信端口1293a、1293b、讯号端口1295a、1295b以及与具有至少一个服务器单元(未在图中表示)的服务器系统电性连接的连接端子1297a、1297b。然而，无论是在交/直流电源分配管理系统12的前端121或是后端129上所设置的组件其连接方式及功能为大众所熟知的技术，也并非为本实用新型主要的实施技术，因此不在本实用新型中多加陈述。

接着请参考图2。图2表示本实用新型所揭露的交/直流电源分配管理系统的方块示意图。在图2中，电源分配管理系统(Power Bank ManagementSystem)12与电源10电性连接。电源分配管理系统12包含电源供应单元(power supply unit)122a、122b、124a、124b、电源分配板(Power DistributionBoard)126a、126b及电源分配管理单元(Power Distribution Unit)128a、128b，其中电源分配板126a、126b分别电性连接于电源供应单元122a、122b、124a、124b及电源分配管理单元128a、128b。

于本实用新型的实施例中，电源供应单元122a、122b、124a、124b接收由电源10传送的交流电或是直流电并将其转换成低电压直流电，其中，交流电的电压范围为100伏特至240伏特电压以及直流电的电压范围为10伏特至24伏特，其交流电或是直流电经由电源供应单元122a、122b、124a、124b转换之后，将交流电或是直流电转换成低电压直流电而可以在本实用新型所揭露的交/直流电源分配管理系统进行传送，其中低电压直流电的电压范围为10伏特至24伏特。

电源分配板126a、126b接收由电源供应单元122a、122b、124a、124b传送的低电压直流电，其电源分配板126a、126b可以依使用者需求，事先将欲传输电流的形式内建于电源分配板126a、126b上，其内建的方式可利用跨接器(jumper)(未在图中表示)或是事先将欲传输形式以固体的方式写入电源分配板126a、126b上的控制芯片(未在图中表示)。其中传输模式可以是并联(parallel)模式、备援(redundant)模式或是并联/备援共享模式。藉此，电源分配板126a、126b可以透过其传输模式，将低电压直流电分配给电源分配管理单元128a、128b。

另外，电源分配板126a、126b具有监控功能，其用以监控电源供应单元122a、122b、124a、124b所提供的低电压直流电的电压是否为过电压，举例来说，若在后端的服务器系统(未在图中表示)的服务器单元(未在图中表示)中的主板(未在图中表示)的承载电压为12伏特，而电源供应单元122a、122b、124a、124b所提供的直流电电压超过12伏特，则电源分配板126a、126b会切断电源分配管理单元128a、128b与电源分配板126a、126b之间的电性连接，避免将此过载电压的直流电经由电源分配管理单元128a、128b传送至后端的服务器系统，导致服务器单元无法承受此过载电压而造成设备的损害。另外，电源分配板126a、126b还可提供电源供应单元122a、122b、124a、124b所产生之直流电具有过电压(OVP)、过电流(OCP)、过低电压(UVP)及短路(Short)保护功能。

此外，电源分配板126a、126b还同时监控电源分配管理单元128a、128b与服务器系统(未在图中表示)之间的电性连接讯号是否正常，若电源分配板126a、126b得到电源分配管理单元128a、128b与服务器系统之间的连接讯号是异常讯号，则电源分配板126a、126b会断开电源分配管理单元128a、128b与服务器系统之间的电性连接状态为断路，并且不会启动电源供应单元122a、122b、124a、124b，使得电源供应单元122a、122b、124a、124b无法供电，以避免在尚未电性连接的情况下有异常的供电情形，而可以避免设备损坏。

电源分配管理单元128a、128b与电源分配板126a、126b电性连接，其接收由电源分配板126a、126b传送的低电压直流电并且将此直流电分流至服务器系统中的每一个服务器单元，此外电源分配管理单元128a、128b可提供服务器系统可侦测及计算的低电压直流电的用量数据。另外于本实用新型中所揭露之电源分配管理单元128a、128b，其可提供过电压(OVP)、过电流(OCP)、过温度(OTP)、过低电压(UVP)及短路(Short)保护功能。

接着请参考图3。图3根据本实用新型所揭露的交/直流电源分配管理系统的另一实施例之方块示意图。在图3中，与图2所述的实施例的差异在于，在电源分配管理系统12中，将图2所述的电源分配板126a、126b整合于电源分配管理单元128a、128b，以节省电源分配管理系统12的空间。在此要说明的是，由于将电源分配板126a、126b的功能整合于电源分配管理单元128a、128b中，使得电源分配管理单元128a、128b除了可以将接收到的低电压直流电进行分流输出之外，也包含了原来电源分配板126a、126b所具有的监控功能，而电源10、电源供应单元122a、122b、124a、124b及电源分配管理单元128a、128b的电性连接方式、功能及操作方式均与前述实施例相同，在此不再多加赘述。

请参考图4。图4表示交/直流电源分配管理系统应用于服务器系统的方块示意图。在图4中将图2中所述的交/直流电源分配管理系统12与服务器系统14电性连接。于此实施例中，服务器系统14具有至少一个服务器单元142。因此，根据以上所述，当交/直流电源分配管理系统12与具交流电或是直流电的电源10电性连接之后，藉由电源供应单元122a、122b、124a、124b将接收到具交流电或是直流电的电源10转换成低电压之直流电，其转换之后的电压范围为10伏特至24伏特，其较佳的电压值为12伏特或19伏特。

接着，电源供应单元122a、122b、124a、124b将低电压的直流电传送至电源分配板126a、126b。一般来说，在正常的操作情况下，其电源分配板126a、126b上的传输模式设定为并联模式，因此电源供应单元122a、122b、124a、124b会将低电压直流电输出至电源分配板126a、126b之后由电源分配板126a、126b将此低电压直流电平均输出给电源分配管理单元128a、128b。另外，在本实用新型的实施例中，在并联模式中，每一个电源供应单元122a、122b、124a、124b可以提供的功率至少有3200瓦特(W,watt)。

此外，电源分配管理单元128a、128b与服务器系统14所连接的一端分别具有至少四个连接端子1297a、1297b(如图1B中所示)，每一个连接端子1297a、1297b分别电性连接于服务器系统14中的每一个服务器单元142。因此，电源分配管理单元128a、128b可以将低电压直流电分流至服务器系统14中的每一个服务器单元142，以供电给服务器单元142进行操作。在此要说明的是，由电源分配管理单元128a、128b分流至每一个服务器单元142的低电压直流电为定电压，即当电源供应单元122a、122b、124a、124b将交流电或是直流电转换成低电压直流电之后，其直流电的电压为12伏特时，因此在通过电源分配板126a、126b、电源分配单元128a、128b的直流电的电压也是12伏特，而由电源分配单元128a、128b分流至服务器系统14的每一个服务器单元142中的直流电的电压也是12伏特。由此可知，在电源分配管理系统12中所传送的直流电为稳定的低电压直流电，可以将电量有效且稳定的输出至电源分配管理单元128a、128b而供应至服务器系统14，使得服务器系统14可以维持稳定的操作。

另外请参考图5。图5表示交/直流电源分配管理系统应用于服务器系统的另一实施例的方块示意图。在图5中将图3所述的电源分配管理系统12与服务器系统14电性连接，其操作方式与前述图4相同，主要的技术区别在于，在此实施例中，电源分配管理系统12中将电源分配板126a、126b整合于电源分配管理单元128a、128b，以节省电源分配管理系统12的空间。同样的，电源分配管理单元128a、128b将低电压直流电分流至服务器系统14中的每一个服务器单元142。同样的，由电源分配管理单元128a、128b分流至每一个服务器单元142的直流电电压均为定电压，即当电源供应单元122a、122b、124a、124b将交流电转换之后的直流电的电压为12伏特时，其在通过电源分配管理单元128a、128b的直流电电压也是12伏特，由电源分配单元128a、128b分流至服务器系统14的各个服务器单元142的直流电电压也是12伏特。

因此，由此可知无论是图4或是图5所述的应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统，其电源的大部份损耗发生在电源供应单元122a、122b、124a、124b端，藉由将交流电或是直流电在电源供应单元122a、122b、124a、124b转换成低电压的直流电，使得此低电压直流电由电源供应单元122a、122b、124a、124b的输出端(未在图中表示)经由电源分配板126a、126b并由电源分配管理单元128a、128b将此直流电供电给服务器系统14时，由电源分配管理单元128a、128b所供应的用电量值是服务器系统14端实际的用电量值，且由电源供应单元122a、122b、124a、124b传送至服务器系统14之低电压的直流电具有很少的电源损失，故其传输到服务器系统14的供电效率可高达90%以上，此外也可以提供系统业者和服务器系统14一个客观公平的用电数据，以节省服务器系统14电力费用支出。

另外，当具交流电或是直流电的电源经由电源供应单元122a、122b、124a、124b转换成低电压直流电，此电压值在安全规定的范围内，因此对于整个电源分配管理系统到服务器系统的电性连接来说，均可以让使用者处于一个安全的低电压的范围下以执行操作。因此当维修人员需要更换电源分配管理系统中的组件例如电源供应单元122a、122b、124a、124b或是电源分配管理单元128a、128b或是服务器系统14的设备装置时，由于其操作的电压为低电压的直流电，因此不需要担心因为处于高电压而发生触电导致受伤的危险，且可以在电源分配管理系统仍然在操作的情况下，对于故障的设备进行独立的更换，不需要将整个电源分配管理系统关机，因此不会影响整个系统的运作。

Claims (10)

1.一种交/直流电源分配管理系统，其特征在于，包括： 

一电源供应单元，电性连接于一电源并将所述电源转换成一低电压直流电； 

一电源分配板，用以接收由所述电源供应单元所传送的所述直流电并根据所述电源分配板的传输模式输出所述低电压直流电；以及 

一电源分配管理单元，与所述电源分配板电性连接，接收经由所述电源分配板传送的所述低电压直流电，且将所述低电压直流电进行监控、量测和分流输出。 

2.根据权利要求1所述的交/直流电源分配管理系统，其特征在于，其中所述电源分配板传输模式为一并联(parallel)模式、一备援(redundant)模式及一并联/备援(parallel/redundant)共享模式。 

3.根据权利要求1所述的交/直流电源分配管理系统，其特征在于，其中所述电源分配板可提供所述电源供应单元所产生的所述直流电具有过电压(OVP)、过电流(OCP)、过低电压(UVP)及短路(Short)保护功能，并监控所述电源供应单元、所述电源分配板、所述电源分配管理单元和一服务器系统之间电性连接讯号是否正常，以决定是否应该启动所述电源供应单元以正常供电。 

4.根据权利要求1所述的交/直流电源分配管理系统，其特征在于，其中所述电源分配管理单元电性连接一服务器系统，且所述服务器系统具有至少一个服务器单元，所述电源分配管理单元更提供过电压(OVP)、过电流(OCP)、过温度(OTP)、过低电压(UVP)及短路(Short)保护功能。 

5.一种应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统，其特征在于，包括：一电源供应单元，电性连接于一电源并将所述电源转换成一低电压直流电； 

一电源分配板，接收由所述电源供应单元所传送的所述低电压直流电并根据所述电源分配板的传输模式输出所述低电压直流电； 

一电源分配管理单元，与所述电源分配板电性连接，接收经由所述电源 分配板传送的所述低电压直流电，并将所述低电压直流电进行监控、量测和分流；以及 

一服务器系统，电性连接于所述电源分配管理单元且所述服务器系统具有至少一个服务器单元，并接收由所述电源分配管理单元所分流的所述低电压直流电，其中所述服务器单元内的一主板的承载电压相对应于所述电源分配管理单元所传送的所述低电压直流电的电压。 

6.根据权利要求5所述的应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统，其特征在于，其中所述电源分配板传输模式为一并联(parallel)模式、一备援(redundant)模式及一并联及备援(parallel/redundant)共享模式。 

7.根据权利要求5所述的应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统，其特征在于，其中所述电源分配板可提供所述电源供应单元所产生的直流电有过电压(OVP)、过电流(OCP)、过低电压(UVP)及短路(Short)保护功能，并监控所述电源供应单元、所述电源分配板、所述电源分配管理单元和所述服务器系统之间电性连接讯号是否正常，以决定是否应该启动所述电源供应单元正常供电。 

8.一种应用于服务器系统的交/直流电源分配管理系统，其特征在于，包括：一电源供应单元，电性连接于一电源并将所述电源转换成一低电压直流电； 

一电源分配管理单元，电性连接于所述电源供应单元，接收所述低电压直流电并根据所述电源分配管理单元的传输模式将所述低电压直流电进行监控、量测和分流输出；以及 

一服务器系统，电性连接与所述电源分配管理单元，所述服务器系统具有至少一服务器单元并接收由所述电源分配管理单元所分流的所述低电压直流电，其中所述服务器单元内的一主板的承载电压相对应于所述电源分配管理单元所传送的所述低电压直流电的电压。 

9.根据权利要求8所述的应用于服务器系统的交/直流电源之电源分配管理系统，其特征在于，其中所述传输模式为一并联(parallel)模式、一备援(redundant)模式及一并联及备援(parallel/redundant)共享模式。 

10.根据权利要求8所述的应用于服务器系统之交/直流电源的电源分配管理 系统，其特征在于，其中所述电源分配管理单元可提供所述电源供应单元所产生之直流电有过电压(OVP)、过电流(OCP)、过温度(OTP)、过低电压(UVP)及短路(Short)保护功能，并监控所述电源供应单元、所述电源分配板、所述电源分配管理单元和所述服务器系统之间电性连接讯号是否正常，以决定是否应该启动所述电源供应单元正常供电。 

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