CN210111645U - 一种可实现快速放电的供电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可实现快速放电的供电装置，该供电装置主要包括：多个电容并联组成的电容板、PSU和可控放电电路，可控放电电路设置于电容板正极和接地端之间，电容板通过电源连接器与服务器主板连接，可控放电电路通过电源连接器连接PSU的POWER GOOD信号端。该供电装置中可控放电电路的设置，使得服务器关机后有专门的放电元件进行放电，避免仅通过主板上的元件消耗电量，能够大大提高放电速度，有利于在较短的时间内快速将电容板存储的电量放掉，从而提高服务器的使用效率，并进一步提高服务器的稳定性。

Description

一种可实现快速放电的供电装置

技术领域

本申请涉及服务器供电技术领域，特别是涉及一种可实现快速放电的供电装置。

背景技术

在服务器的使用过程中，当服务器负载突然变化时，由于VR(Voltage regulator，电压调节器)供电需要一定的反应时间，会导致服务器的供电出现一定的空白期，从而造成整个服务器系统的不稳定。因此，随着服务器技术的发展和性能的提高，对服务器供电系统应对负载突变的能力提出了更高的要求，要求服务器的供电系统拥有能够应对负载突变的能力。

目前为应对负载突变，服务器供电系统中通常设置一电容板，将电容板通过电源连接器与主板上的电源连接，目前的供电系统的结构示意图可以参见图1。服务器开机后主板负载不大，PSU(Power Supply Unit，供电单元)为电容板充电，将电能存储起来，当负载瞬间变大时，负载反馈给PSU，PSU供电电流变化需要一定的反应时间，在PSU反应时间内，电容板将自身存储的电能进行释放，辅助PSU为主板供电，从而确保主板电压不会出现大的压降，实现对负载突变的应变。当服务器关机时，通过主板上的元件消耗电量，将电容板存储的电量放掉，放电时间大约为10分钟。

然而，目前的供电系统中，由于服务器关机时，电容板上的电量需要通过主板上的元件消耗实现放电，使得电容板的放电速度太慢，放电时间较长，从而影响服务器的使用效率。而且，由于放电速度较慢，容易发生没有放电完毕即重新启动服务器的误操作，从而对直接重新启动电脑的时序造成影响，甚至出现不可预估的损失。

实用新型内容

本申请提供了一种可实现快速放电的供电装置，以解决现有技术中的供电系统中电容板放电速度较慢，影响服务器的使用效率的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例公开了如下技术方案：

一种可实现快速放电的供电装置，所述供电装置包括：多个电容并联组成的电容板、PSU和可控放电电路，所述可控放电电路设置于电容板正极和接地端之间，所述电容板通过电源连接器与服务器主板连接，所述可控放电电路通过电源连接器连接PSU的POWERGOOD信号端。

可选地，所述可控放电电路为RC放电电路。

可选地，所述可控放电电路中包括：第一电阻、第二电阻和一PMOS，所述第一电阻与所述电容板上的电容并联，所述第二电阻与所述PMOS串联后再与所述电容并联，所述PMOS的源极通过所述第二电阻与电容的正极连接，所述PMOS的漏极接地，所述PMOS的栅极通过电源连接器与PSU的POWER GOOD信号端连接，其中，所述第一电阻用于辅助放电，所述第二电阻用于当PMOS导通时放电。

可选地，所述电容板中并联的电容数量为10-16个。

可选地，所述电容的取值为1000μF，所述第一电阻的阻值为10KΩ，所述第二电阻的阻值为100KΩ。

可选地，所述PSU的POWER GOOD信号端通过第三电阻与服务器主板的P12V端连接。

可选地，所述第三电阻的阻值为1KΩ。

可选地，所述PMOS的型号为NDS332P。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供一种可实现快速放电的供电装置，该供电装置主要包括：电容板、PSU和可控放电电路三部分，其中电容板由多个电容并联组成，电容板的正极对地接入一个可控放电电路，可控放电电路通过电源连接器连接PSU的POWER GOOD信号端，且电容板通过电源连接器与服务器主板连接。可控放电电路的设置，使得服务器关机后有专门的放电元件进行放电，避免仅通过主板上的元件消耗电量，能够大大提高放电速度，有利于在较短的时间内快速将电容板存储的电量放掉，从而提高服务器的使用效率，并进一步提高服务器的稳定性。

另外，本实施例中放电电路中设置有第一电阻、第二电阻和一PMOS，第一电阻用于辅助放电，第二电阻用于当PMOS导通时放电。PMOS的栅极通过电源连接器与PSU的POWERGOOD信号端连接，当服务器正常工作时，POWER GOOD信号端为高电平，PMOS的栅极和源极压降为零，PMOS关闭，只有第一电阻耗电；当服务器关机时，POWER GOOD信号端为低电平，PMOS的栅极和源极压降为12V，PMOS关导通，电容板相当于对地接了第二电阻，组成一个放电电路，从而能够快速将电容板中的电量放掉。该放电电路采用RC放电电路，且通过PSU的POWERGOOD信号控制RC放电电路，能够及时获取服务器的开机或关机状态，并根据服务器的状态快速启动放电通道，有利于进一步提高电容板的放电效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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地介绍，显而易见地，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背景技术中供电系统的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种可实现快速放电的供电装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中可控放电电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

为了更好地理解本申请，下面结合附图来详细解释本申请的实施方式。

参见图2，图2为本申请实施例所提供的一种可实现快速放电的供电装置的结构示意图。本实施例中的供电装置设置于一电路板中。由图2可知，本实施例中可实现快速放电的供电装置主要包括：电容板、PSU和可控放电电路。其中，电容板由多个电容并联组成，并联电容的数量根据电容板的具体应用场景和供电装置的储能需求来确定，通常并联电容数量为10-16个。该供电装置中，可控放电电路设置于电容板正极和接地端之间，也就是在电容板的正极对地接入一个可控放电电路。电容板通过电源连接器与服务器主板连接，可控放电电路通过电源连接器连接PSU的POWER GOOD信号端。PSU的POWER GOOD信号端能够及时获取服务器主板的开机和关机信号，通过电源连接器将可控放电电路与PSU的POWER GOOD信号端连接起来，能够利用POWER GOOD信号端及时控制放电电路对电容板进行放电，实现可控放电，有利于提高放电效率和放电的灵活性。

相比于现有技术，本实施例中可控放电电路的设置，在服务器关机时，能够采用专门的放电元件对电容板进行快速放电，而不是仅限于利用服务器主板上的元件进行电量消耗，因此，这种供电装置有利于大大提高放电效率，从而提高服务器主板的利用率。由于供电装置中电容板的电量能够快速放掉，当重新启动服务器主板时，能够避免服务器启动时的时序问题，有利于提高服务器运行的稳定性。

本实施例中的可控放电电路采用RC放电电路。具体地，本实施例中可控放电电路的电路结构示意图可以参见图3。由图3可知，本实施例中的可控放电电路主要包括：第一电阻R1、第二电阻R2和一PMOS Q1。其中，第一电阻R1用于辅助放电，第二电阻R2用于当PMOS导通时放电。第一电阻R1与电容板上的电容并联，第二电阻R2与PMOS串联后再与电容并联，PMOS的源极通过第二电阻与电容的正极连接，PMOS的漏极接地，PMOS的栅极通过电源连接器与PSU的POWER GOOD信号端连接。

由以上连接结构可知，通过将PMOS的源极与电容的正极连接，漏极接地，使得PMOS串接在电容板的正负极之间，有利于及时对电容板进行快速放电。且PMOS的漏极接地，能够保证服务器主板正常开机时PMOS不会通过寄生二极管漏电，提高供电装置的安全性和稳定性。将PMOS的栅极通过电源连接器与PSU的POWER GOOD信号端连接，从而能够利用POWERGOOD信号控制PMOS的开机和关断，实现可控放电，有利于提高放电的灵活性和时效性。本实施例中的三极管采用PMOS，PMOS的导通电压较低，导通电流较大，有利于进一步提高可控放电电路的放电效率。PMOS的型号优选NDS332P。该型号的PMOS相比于其他PMOS，其开关电压较低，导通电流更大，在PMOS导通需要放电时，能够更快地实现放电，提高放电效率。

进一步地，本实施例中PSU的POWER GOOD信号端通过第三电阻与服务器主板的P12V端连接。供电装置中的P12V端通过连接器与服务器主板上的P12V端连接，对于第三电阻来说，两者属于同一个电源端。这种结构设计，能够在POWER GOOD信号位高电平时，通过第三电阻连接P12V端，拉高PMOS的栅极电压，使得PMOS的栅极和源极电压相等，PMOS停止工作。

本实施例中第一电阻的阻值和第二电阻的阻值，在电阻能够承受的范围内，电阻阻值越大，放电电流越小，放电越慢；反之，电阻阻值越小，放电电流越大，放电越快。第一电阻直接并联在电容板的正负极两端，阻值较大，用于持续辅助放电。第二电阻与PMOS串接在电容板的正负极两端，功耗较大，阻值较小，用于当PMOS导通时放电。

当电容板中并联的电容数量通常为10-16个，单个电容的取值为1000μF时，第一电阻的阻值优选为10KΩ，第二电阻的阻值优选为100KΩ，第三电阻的阻值优选为1KΩ。

下面分别以电容板中并联电容的数量为10个或16个为例，详细描述本实施例中供电装置的工作原理。

第一种情况：假设电容板中并联的电容数量为10个。

(11)当服务器系统正常工作时，POWER GOOD信号为高电平，PMOS通过第三电阻接12V电拉高，PMOS的栅极电压为12V，PMOS的源极连接电容的正极电压，也是12V，因此此时PMOS关断，只有第一电阻有损耗。

假设第一电阻选择优选阻值10KΩ，则第一电阻的功率耗损功率为：P＝V*V/R＝12*12/10000＝0.0144瓦，该耗损功率在正常工作时可以忽略不计。

(12)当服务器系统关机时，POWER GOOD信号为低电平，PMOS的栅极电压为0V，PMOS的源极连接电容的正极电压，为12V，PMOS导通，此时电容板相当于对地连接了第二电阻，组成一个放电电路。

假设电容取值为1000μF，则电容板的电容值为0.01F，第二电阻选择优选阻值100Ω，则放电常数为：τ＝R*C＝100Ω*0.01F＝1秒。

(13)放电时间取4τ，即放电时间为4秒，根据电容放电曲线可知，电容经过4τ的时间可以放掉总电量的98.2％，此时电容板的电压为12V*01.8％，大约为0.3V，而PMOS的导通压降为0.8V，PMOS的栅极和源极压降不足以打开PMOS，因此PMOS处于关闭状态，剩余的1.8％的电量由第一电阻继续放电。

第二种情况：假设电容板中并联的电容数量为16个。

(21)当服务器系统正常工作时，POWER GOOD信号为高电平，PMOS通过第三电阻接12V电拉高，PMOS的栅极电压为12V，PMOS的源极连接电容的正极电压，也是12V，因此此时PMOS关断，只有第一电阻有损耗。

假设第一电阻选择优选阻值10KΩ，则第一电阻的功率耗损功率为：P＝V*V/R＝12*12/10000＝0.0144瓦，该耗损功率在正常工作时可以忽略不计。

(22)当服务器系统关机时，POWER GOOD信号为低电平，PMOS的栅极电压为0V，PMOS的源极连接电容的正极电压，为12V，PMOS导通，此时电容板相当于对地连接了第二电阻，组成一个放电电路。

假设电容取值为1000μF，则电容板的电容值为0.016F，第二电阻选择优选阻值100Ω，则放电常数为：τ＝R*C＝100Ω*0.016F＝1.6秒。

(23)放电时间取3τ，即放电时间为4.8秒，根据电容放电曲线可知，电容经过3τ的时间可以放掉总电量的95％，此时电容板的电压为12V*5％，大约为0.7V，而PMOS的导通压降为0.8V，PMOS的栅极和源极压降不足以打开PMOS，因此PMOS处于关闭状态，剩余的1.8％的电量由第一电阻继续放电。

综上所述，采用第一种情况，大约需要4秒即可将电容板的电压降至安全范围内；采用第二种情况，大约需要5秒即可将电容板的电压降至安全范围内。相比于现有技术中的10分钟，本实施例中的供电装置能够大大提高电容板的放电效率，实现电容板的快速放电，从而提高服务器的使用率和稳定性。

进一步地，本实施例的可控放电电路中采用

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述供电装置包括：多个电容并联组成的电容板、PSU和可控放电电路，所述可控放电电路设置于电容板正极和接地端之间，所述电容板通过电源连接器与服务器主板连接，所述可控放电电路通过电源连接器连接PSU的POWER GOOD信号端。

2.根据权利要求1所述的一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述可控放电电路为RC放电电路。

3.根据权利要求1所述的一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述可控放电电路中包括：第一电阻、第二电阻和一PMOS，所述第一电阻与所述电容板上的电容并联，所述第二电阻与所述PMOS串联后再与所述电容并联，所述PMOS的源极通过所述第二电阻与电容的正极连接，所述PMOS的漏极接地，所述PMOS的栅极通过电源连接器与PSU的POWER GOOD信号端连接，其中，所述第一电阻用于辅助放电，所述第二电阻用于当PMOS导通时放电。

4.根据权利要求3所述的一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述电容板中并联的电容数量为10-16个。

5.根据权利要求4所述的一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述电容的取值为1000μF，所述第一电阻的阻值为10KΩ，所述第二电阻的阻值为100KΩ。

6.根据权利要求3所述的一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述PSU的POWER GOOD信号端通过第三电阻与服务器主板的P12V端连接。

7.根据权利要求6所述的一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述第三电阻的阻值为1KΩ。

8.根据权利要求1-7中任一所述的一种可实现快速放电的供电装置，其特征在于，所述PMOS的型号为NDS332P。

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