CN211427299U - 一种服务器静电收集和供电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种服务器静电收集和供电电路，包括供电单元，用于给服务器供电，所述电路还包括静电收集单元、备电单元和电源合路单元，所述静电收集单元连接机箱外壳和备电单元，所述备电单元连接电源合路单元，所述电源合路单元连接供电单元；所述静电收集单元用于收集机箱外壳的静电，所述备电单元用于将静电降压、升压和储能，所述电源合路单元用于切换供电单元供电和备电单元供电。本实用新型实施例采用静电收集装置收集到的静电后，经过备电单元内部的升压控制电路，输出的电压升至12.2V，经过电源合路单元输出给服务器供电，从而将服务器产生的静电转化为服务器供电电能。

Description

一种服务器静电收集和供电电路

技术领域

本实用新型涉及服务器技术领域，具体涉及一种服务器静电收集和供电电路。

背景技术

在我国北方(泛指长江以北)，每年的10月到次年3月，都是天气比较干燥的时节，由于天气干燥，人体通过衣物及周边物体的摩擦等原因，会产生依附在人身体上的静电，然后再通过人和人及物的接触，释放自身所携带的静电。由于周围环境不同，即湿度的大小不同，人摩擦产生的静电有大有小，一般在几千伏甚至上万伏。

存储服务器，是一种用来存储企业用户数据的服务器。通常这种服务器会放在企业或公司机房的机架上，通常服务器的外壳会通过机架上的滑轨或者接地螺丝，再通过机架连接到大地上。通过这种方法可以防止由于人或者空气等产生的静电通过机壳或者服务器上的外部接口传递到服务器内部，损坏服务器内部电子元器件，造成设备的损坏。

大量服务器在机房运行，且服务器每天耗电量非常大，因此服务器产生的静电也很多，但是服务器却没有将静电转化为有效能源加以利用。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供了一种服务器静电收集和供电电路，用以解决将服务器产生的静电转化为服务器供电电能的问题。

本实用新型实施例公开了如下技术方案：

本实用新型提供了一种服务器静电收集和供电电路，包括供电单元，用于给服务器供电，所述电路还包括静电收集单元、备电单元和电源合路单元，所述静电收集单元连接机箱外壳和备电单元，所述备电单元连接电源合路单元，所述电源合路单元连接供电单元；

所述静电收集单元用于收集机箱外壳的静电，所述备电单元用于将静电降压、升压和储能，所述电源合路单元用于切换供电单元供电和备电单元供电。

进一步地，所述静电收集单元包括TVS二极管D1、D2、D3和D4，二极管D1、D2、D3和D4的正极连接机箱外壳，二极管D1、D2、D3和D4的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接所述备电单元，电阻R1的另一端为静电收集单元的第一输出电压30V。

进一步地，所述备电单元包括降压控制单元、超级电容模组和升压控制单元，所述降压控制单元连接静电收集单元和超级电容模组，所述超级电容模组连接升压控制单元。

进一步地，所述降压控制单元包括降压芯片U1，U1的1引脚连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接电感L1的一端、U1的8引脚和二极管D5的负极，二极管D5的正极接地，U1的2引脚连接第一输出电压30V，第一输出电压30V通过电容C2和C3接地，U1的3引脚通过电阻R2连接第一输出电压30V，U1的3引脚通过电阻R3接地，U1的4引脚通过电阻R4接地，U1的10引脚连接所述升压控制单元，U1的5引脚通过电阻R6接地，U1的5引脚通过电阻R5连接电感L1的另一端，U1的5引脚通过电容C5连接电感L1的另一端，U1的6引脚通过电容C4接地，U1的7引脚和9引脚接地，电感L1的另一端连接电容C6、C7、8C、C9和C10的一端，电容C6、C7、8C、C9和C10的另一端接地，电感L1的另一端为第二输出电压8.5V。

进一步地，所述超级电容模组包括电阻R7，电阻R7的一端连接第二输出电压8.5V，电阻R7的另一端连接第三输出电压8.5V_CAP，第三输出电压8.5V_CAP连接电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19和C20的一端，电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19和C20的另一端接地。

进一步地，所述升压控制单元包括升压芯片U2，U2的6引脚连接第三输出电压8.5V_CAP，U2的5引脚通过电阻R8连接第三输出电压8.5V_CAP，第三输出电压8.5V_CAP通过电容C21和C22接地，第三输出电压8.5V_CAP连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接二极管D6的正极和U2的4引脚，U2的7引脚和3引脚接地，U2的2引脚通过电阻R9连接电容C23的一端，电容C23的另一端接地，U2的21引脚连接电阻R10的一端、电阻R12的一端和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R12的另一端连接二极管D6的负极，电阻R11的另一端连接NMOS管Q1的D极，NMOS管Q1的S极接地，NMOS管Q1的G极连接U1的10引脚，二极管D6的负极通过电容C24、C25和C26接地，二极管D6的负极为第四输出电压11.8V_12.2V。

进一步地，所述电源合路单元包括芯片U3和U4，U3的2引脚和3引脚接地，U3的4引脚连接电容C27的一端和NMOS管Q2的S极，U3的4引脚连接所述供电单元输出电压12V_PSU，供电单元输出电压12V_PSU连接二极管D9的负极，二极管D9的正极接地，电容C27的另一端接地，U3的5引脚连接NMOS管Q2的G极、NMOS管Q3的G极和二极管D7的负极，NMOS管Q2的D极连接NMOS管Q3的D极、二极管D7的正极和U3的6引脚，NMOS管Q2的D极通过电容C28接地，NMOS管Q3的S极为电源合路单元的输出电压；U4的2引脚和3引脚接地，U4的4引脚连接电容C30的一端和NMOS管Q4的S极，U4的4引脚连接所述第四输出电压11.8V_12.2V，第四输出电压11.8V_12.2V连接二极管D10的负极，二极管D10的正极接地，电容C30的另一端接地，U4的5引脚连接NMOS管Q4的G极和二极管D8的负极，NMOS管Q4的D极连接U3的6引脚和二极管D8的正极，NMOS管Q4的D极通过电容C31接地，NMOS管Q4的S极为电源合路单元的输出电压。

实用新型内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是实用新型所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

1)本实用新型提供的服务器静电收集和供电电路，采用静电收集装置收集到的静电后，经过备电单元内部的升压控制电路，输出的电压升至12.2V，经过电源合路单元输出给服务器供电，从而将服务器产生的静电转化为服务器供电电能。

2)本实用新型提供的服务器静电收集和供电电路，将存储服务器用来做掉电保护使用的超级电容，连接到服务器的机壳上，然后通过电子保护器件保证机壳吸收到的静电电压下降到超级电容可接受的范围之内，实现对超级电容的充电，从而最终将这部分电量用于转换为给存储服务器供电的电能，从而保证在消除静电、没有损坏存储服务器的同时，还吸收了存储服务器外壳接收到的静电用于给存储服务器供电，增强了产品的竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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为本实用新型所述电路结构框图；

图2为本实用新型实施例所述静电收集单元和备电单元的电路结构框图；

图3为本实用新型实施例所述静电收集单元的电路原理图；

图4为本实用新型实施例所述降压控制单元的电路原理图；

图5为本实用新型实施例所述超级电容模组的电路原理图；

图6为本实用新型实施例所述升压控制单元的电路原理图；

图7为本实用新型实施例所述电源合路单元的电路原理图。

具体实施方式

为了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，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型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。本实用新型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实用新型。

服务器上常用的供电单元，即为PSU——Power Supply Unit，供电单元，其输入为交流电，即AC输入，一般电压范围为100V～240V，中国境内，一般交流电是220V，因而供电单元输出直接接市电即可，输出为DC12V，即供电单元输出为直流电，电压为12V。

如图1所示，为图1为本实用新型电路结构框图，包括供电单元，用于给服务器供电，电路还包括静电收集单元、备电单元和电源合路单元，静电收集单元连接机箱外壳和备电单元，备电单元连接电源合路单元，电源合路单元连接供电单元。

静电(静电，由于摩擦产生电势差而造成的一种电荷积累)收集单元用于收集机箱外壳的静电，备电单元用于将静电降压、升压和储能，电源合路单元用于切换供电单元供电和备电单元供电。

如图2、图3所示，为本实用新型实施例静电收集单元和备电单元的电路结构框图，静电收集单元包括TVS二极管D1、D2、D3和D4，二极管D1、D2、D3和D4的正极连接机箱外壳，二极管D1、D2、D3和D4的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接备电单元，电阻R1的另一端为静电收集单元的第一输出电压30V。

静电收集单元，主要是利用TVS管(TVS管，即瞬态抑制二极管，简称TVS,是一种二极管形式的高效能保护器件)，TVS管的工作原理是在管子两端的电压大于一定值时，TVS管被反向击穿，瞬间形成一个导通回路，将管子两端的大电流导出，并且将管子两段的电压钳制在一个固定电压，进而保护和它并联的电路。当外界有静电接触到机箱的时候，机箱通过连接在机箱上的TVS管，将静电钳位在30V后，输出电流比较大的电量，这个输出供给其串接的降压控制芯片。

备电单元包括降压控制单元、超级电容模组和升压控制单元，降压控制单元连接静电收集单元和超级电容模组，超级电容模组连接升压控制单元。

如图4所示，为本实用新型实施例降压控制单元的电路原理图，降压控制单元包括降压芯片U1，U1的1引脚连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接电感L1的一端、U1的8引脚和二极管D5的负极，二极管D5的正极接地，U1的2引脚连接第一输出电压30V，第一输出电压30V通过电容C2和C3接地，U1的3引脚通过电阻R2连接第一输出电压30V，U1的3引脚通过电阻R3接地，U1的4引脚通过电阻R4接地，U1的10引脚连接升压控制单元，U1的5引脚通过电阻R6接地，U1的5引脚通过电阻R5连接电感L1的另一端，U1的5引脚通过电容C5连接电感L1的另一端，U1的6引脚通过电容C4接地，U1的7引脚和9引脚接地，电感L1的另一端连接电容C6、C7、8C、C9和C10的一端，电容C6、C7、8C、C9和C10的另一端接地，电感L1的另一端为第二输出电压8.5V。

降压控制单元一般可以利用开关电源DC-DC，本实用新型实施例采用LM25118来搭一个降压电路，其中其输入为来自TVS钳位的30V电压静电能量，输出为8.5V电压，来给其后面的超级电容模组来充电。

如图5所示，为本实用新型实施例超级电容模组的电路原理图，超级电容模组包括电阻R7，电阻R7的一端连接第二输出电压8.5V，电阻R7的另一端连接第三输出电压8.5V_CAP，第三输出电压8.5V_CAP连接电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19和C20的一端，电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19和C20的另一端接地。

超级电容是一种容值很大的储能元件，可以用来做电池使用。超级电容模组通过串并联组成一个模组，可以存储的能量，公式

其中W代表的是能量，C代表的是电容的容量，U代表的是给超级电容模组施加的电压。

超级电容模组此处选取AVX公司的SCMR22L105SSBB0，其余规格及品牌的超级电容也可以选取；如下表可以看出，其耐压值为9.0V，因而我们可以留一定余量，给超级电容的充电电压设定在8.5V。

第二输出电压8.5V是从降压控制单元给出的，超级电容模组的电源网络的8.5V_CAP和8.5V之间加一个100欧的限流电阻，保证超级电容充电是均衡的。

如图6所示，为本实用新型实施例升压控制单元的电路原理图，升压控制单元包括升压芯片U2，U2的6引脚连接第三输出电压8.5V_CAP，U2的5引脚通过电阻R8连接第三输出电压8.5V_CAP，第三输出电压8.5V_CAP通过电容C21和C22接地，第三输出电压8.5V_CAP连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接二极管D6的正极和U2的4引脚，U2的7引脚和3引脚接地，U2的2引脚通过电阻R9连接电容C23的一端，电容C23的另一端接地，U2的21引脚连接电阻R10的一端、电阻R12的一端和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R12的另一端连接二极管D6的负极，电阻R11的另一端连接NMOS管Q1的D极，NMOS管Q1的S极接地，NMOS管Q1的G极连接U1的10引脚，二极管D6的负极通过电容C24、C25和C26接地，二极管D6的负极为第四输出电压11.8V_12.2V。

升压控制单元一般也可以利用开关电源DC-DC，其输入电源来自于超级电容模组8.5V_CAP，然后当降压单元有输入30V电压的时候，其有一个PG的输出网络PG_OK会变高，即保证升压控制单元接收到的BSS138三极管导通，此时升压单元输出的电源为12.2V，当30V没有输出时，PG_OK网络输出是低电平，即升压单元的BSS138此时没导通，升压单元输出的电压为11.8V。升压单元实现的功能是当超级电容有电的时候，可以输出电源供服务器使用。

如图7所示，为本实用新型实施例电源合路单元的电路原理图，电源合路单元包括芯片U3和U4，U3的2引脚和3引脚接地，U3的4引脚连接电容C27的一端和NMOS管Q2的S极，U3的4引脚连接供电单元输出电压12V_PSU，供电单元输出电压12V_PSU连接二极管D9的负极，二极管D9的正极接地，电容C27的另一端接地，U3的5引脚连接NMOS管Q2的G极、NMOS管Q3的G极和二极管D7的负极，NMOS管Q2的D极连接NMOS管Q3的D极、二极管D7的正极和U3的6引脚，NMOS管Q2的D极通过电容C28接地，NMOS管Q3的S极为电源合路单元的输出电压；U4的2引脚和3引脚接地，U4的4引脚连接电容C30的一端和NMOS管Q4的S极，U4的4引脚连接第四输出电压11.8V_12.2V，第四输出电压11.8V_12.2V连接二极管D10的负极，二极管D10的正极接地，电容C30的另一端接地，U4的5引脚连接NMOS管Q4的G极和二极管D8的负极，NMOS管Q4的D极连接U3的6引脚和二极管D8的正极，NMOS管Q4的D极通过电容C31接地，NMOS管Q4的S极为电源合路单元的输出电压。

本实用新型实施例电路的工作原理如下：

供电单元输出12V的直流电，备电单元经过供电单元供电后，输出11.8V，供电单元和备电单元通过电源合路单元合并为一路输出，没有静电时，输出端因为供电单元电压高，所以给服务器供电的是供电单元；

当备电单元接收到静电收集装置收集到的静电后，经过备电单元内部的升压控制电路，输出的电压升至12.2V，此时供电单元输出还是12V，因而最终给服务器供电的是备电单元输出的12.2V；

当静电收集装置输出的升压指示信号PG_OK由高变为低后，即收集到的静电已经释放完毕，此时备电单元接收到升压指示信号PG_OK为低，备电单元的输出由12.2V又下降到11.8V，因而恢复到了供电单元的供电状态，供电单元和备电单元通过合路后，输出的电压是供电单元提供的12V。

以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种服务器静电收集和供电电路，包括供电单元，用于给服务器供电，其特征在于，所述电路还包括静电收集单元、备电单元和电源合路单元，所述静电收集单元连接机箱外壳和备电单元，所述备电单元连接电源合路单元，所述电源合路单元连接供电单元；

所述静电收集单元用于收集机箱外壳的静电，所述备电单元用于将静电降压、升压和储能，所述电源合路单元用于切换供电单元供电和备电单元供电。

2.根据权利要求1所述的一种服务器静电收集和供电电路，其特征在于，所述静电收集单元包括TVS二极管D1、D2、D3和D4，二极管D1、D2、D3和D4的正极连接机箱外壳，二极管D1、D2、D3和D4的负极连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接所述备电单元，电阻R1的另一端为静电收集单元的第一输出电压30V。

3.根据权利要求1所述的一种服务器静电收集和供电电路，其特征在于，所述备电单元包括降压控制单元、超级电容模组和升压控制单元，所述降压控制单元连接静电收集单元和超级电容模组，所述超级电容模组连接升压控制单元。

4.根据权利要求3所述的一种服务器静电收集和供电电路，其特征在于，所述降压控制单元包括降压芯片U1，U1的1引脚连接电容C3的一端，电容C3的另一端连接电感L1的一端、U1的8引脚和二极管D5的负极，二极管D5的正极接地，U1的2引脚连接第一输出电压30V，第一输出电压30V通过电容C2和C3接地，U1的3引脚通过电阻R2连接第一输出电压30V，U1的3引脚通过电阻R3接地，U1的4引脚通过电阻R4接地，U1的10引脚连接所述升压控制单元，U1的5引脚通过电阻R6接地，U1的5引脚通过电阻R5连接电感L1的另一端，U1的5引脚通过电容C5连接电感L1的另一端，U1的6引脚通过电容C4接地，U1的7引脚和9引脚接地，电感L1的另一端连接电容C6、C7、8C、C9和C10的一端，电容C6、C7、8C、C9和C10的另一端接地，电感L1的另一端为第二输出电压8.5V。

5.根据权利要求3所述的一种服务器静电收集和供电电路，其特征在于，所述超级电容模组包括电阻R7，电阻R7的一端连接第二输出电压8.5V，电阻R7的另一端连接第三输出电压8.5V_CAP，第三输出电压8.5V_CAP连接电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19和C20的一端，电容C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19和C20的另一端接地。

6.根据权利要求3所述的一种服务器静电收集和供电电路，其特征在于，所述升压控制单元包括升压芯片U2，U2的6引脚连接第三输出电压8.5V_CAP，U2的5引脚通过电阻R8连接第三输出电压8.5V_CAP，第三输出电压8.5V_CAP通过电容C21和C22接地，第三输出电压8.5V_CAP连接电感L3的一端，电感L3的另一端连接二极管D6的正极和U2的4引脚，U2的7引脚和3引脚接地，U2的2引脚通过电阻R9连接电容C23的一端，电容C23的另一端接地，U2的21引脚连接电阻R10的一端、电阻R12的一端和电阻R11的一端，电阻R10的另一端接地，电阻R12的另一端连接二极管D6的负极，电阻R11的另一端连接NMOS管Q1的D极，NMOS管Q1的S极接地，NMOS管Q1的G极连接U1的10引脚，二极管D6的负极通过电容C24、C25和C26接地，二极管D6的负极为第四输出电压11.8V_12.2V。

7.根据权利要求6所述的一种服务器静电收集和供电电路，其特征在于，所述电源合路单元包括芯片U3和U4，U3的2引脚和3引脚接地，U3的4引脚连接电容C27的一端和NMOS管Q2的S极，U3的4引脚连接所述供电单元输出电压12V_PSU，供电单元输出电压12V_PSU连接二极管D9的负极，二极管D9的正极接地，电容C27的另一端接地，U3的5引脚连接NMOS管Q2的G极、NMOS管Q3的G极和二极管D7的负极，NMOS管Q2的D极连接NMOS管Q3的D极、二极管D7的正极和U3的6引脚，NMOS管Q2的D极通过电容C28接地，NMOS管Q3的S极为电源合路单元的输出电压；U4的2引脚和3引脚接地，U4的4引脚连接电容C30的一端和NMOS管Q4的S极，U4的4引脚连接所述第四输出电压11.8V_12.2V，第四输出电压11.8V_12.2V连接二极管D10的负极，二极管D10的正极接地，电容C30的另一端接地，U4的5引脚连接NMOS管Q4的G极和二极管D8的负极，NMOS管Q4的D极连接U3的6引脚和二极管D8的正极，NMOS管Q4的D极通过电容C31接地，NMOS管Q4的S极为电源合路单元的输出电压。

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